柑橘皮膳食纖維面包的開(kāi)發(fā)及其體外消化特性的研究

李繼偉，李 琳，周雪婷，程占云，周苗苗

（武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院，湖北 武漢 430205）

柑橘是世界第一大產(chǎn)量的水果，我國(guó)是柑橘生產(chǎn)大國(guó)，每年約有35%~40%的柑橘用于加工[1]。柑橘皮渣是柑橘加工的副產(chǎn)物，約占全果的40%~50%，其中含有豐富的膳食纖維、黃酮、VC 以及多種礦物元素等[2-3]。目前，柑橘皮渣多被制成飼料或被掩埋，造成資源浪費(fèi)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生污染[4-6]。

膳食纖維具有降低血液中膽固醇水平、調(diào)節(jié)血糖、防止便秘、預(yù)防結(jié)腸癌等多種功能，被列為人類(lèi)的“第七大營(yíng)養(yǎng)素”[7-8]。柑橘皮膳食纖維具有良好的持水力、持油力、膨脹力、陽(yáng)離子交換能力及羥自由基清除能力[1]。以柑橘皮渣作為膳食纖維的加工材料，不僅原料易得，還可以廢物利用，保護(hù)環(huán)境。

面包作為烘焙食品深受消費(fèi)者的喜愛(ài)，但面包易消化，不利于人體血糖的控制，特別是對(duì)血糖調(diào)節(jié)功能不足的人群。普通面包中，膳食纖維含量較低。在面包中適量添加膳食纖維，一方面可保證面包的口感，同時(shí)又可增加面包的功能特性。目前，尚未見(jiàn)將柑橘皮膳食纖維應(yīng)用在面包中的報(bào)道。本研究將提取活性產(chǎn)物后的柑橘皮渣膳食纖維應(yīng)用到面包的生產(chǎn)中，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化膳食纖維面包的配方，并對(duì)其體外消化特性進(jìn)行研究，以期為膳食纖維面包的開(kāi)發(fā)和柑橘皮渣的再利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

高筋面粉，新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限公司產(chǎn)品；酵母為新良高活性干酵母，黑龍江九鼎酵母有限公司產(chǎn)品；面包改良劑A-300，安琪酵母股份有限公司產(chǎn)品；安佳無(wú)鹽黃油，新西蘭乳品制造有限公司產(chǎn)品；牛奶，蒙牛乳制品武漢有限公司產(chǎn)品；寬皮柑橘、雞蛋、白砂糖、鹽等，均為市售。

磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、麥芽糖，均為分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；α-淀粉酶（比活力5 000 U/g），北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠產(chǎn)品。

1.1.2 儀器與設(shè)備

PL-6 型遠(yuǎn)紅外線食品烘爐和FX-13A 型面包發(fā)酵箱，廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司；TA.XT-plus 型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)SMS 公司；粉碎機(jī)，上海五相儀器儀表有限公司；DHG-9240 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海五相儀器儀表有限公司；HH-6 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司；722 型分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；FA2104B 型電子天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司；TDL-5-A 型高速離心機(jī)，上海五相儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 柑橘皮膳食纖維的提取

選取新鮮柑橘皮，80 ℃烘干至恒重，粉碎，過(guò)60目篩，按30 mL/g 加入稀釋6 倍的飽和石灰水，80 ℃水浴2 h 提取黃酮，隨后收集濾渣，水洗至中性，80 ℃烘干至恒重，過(guò)60 目篩，置于干燥器中保存?zhèn)溆茫礊楦涕倨ど攀忱w維[9]。

1.2.2 面包制作工藝

面包的基礎(chǔ)配方：面粉200 g，牛奶140 g，鹽2 g，面包改良劑1 g，白砂糖30 g，黃油20 g，酵母3 g。

面包的制作參考王凱等[10]的方法，并略有改動(dòng)，具體如下：將稱量好的材料依次加入不銹鋼盆，揉至能拉出薄膜的擴(kuò)展階段。隨后將面團(tuán)均分成兩份，揉圓，于發(fā)酵箱中37 ℃發(fā)酵1 h 左右，使面團(tuán)體積膨脹至原來(lái)的2~2.5 倍，然后在面團(tuán)表面刷蛋液，放入已預(yù)熱的烤箱烘烤，上下火均為180 ℃，約10 min 后于面包上加蓋錫紙護(hù)色，繼續(xù)烘烤約20 min 至表皮金黃時(shí)結(jié)束。面包常溫冷卻2 h，保鮮袋密封，25 ℃恒溫箱存放、備用。

1.2.3 單因素及正交試驗(yàn)方法

單因素試驗(yàn)考察酵母添加量（1、2、3、4、5 g）、膳食纖維添加量（0、2、4、6、8、10 g）、黃油添加量（12、16、20、24、28 g）和白砂糖添加量（10、20、30、40、50 g）對(duì)面包品質(zhì)的影響，其余條件為單因素最優(yōu)水平。然后進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，并對(duì)正交試驗(yàn)的優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)重復(fù)2 次，結(jié)果用平均值表示。

1.2.4 面包品質(zhì)評(píng)價(jià)

1.2.4.1 面包感官評(píng)價(jià)方法

面包感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 20981—2007[11]和周夢(mèng)雪等[12]，并略作修改，由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的10 位同學(xué)對(duì)面包的形態(tài)、表面色澤、組織、滋味與口感、雜質(zhì)5 個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)定，采用50 分制，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，5項(xiàng)相加即為感官得分。

1.2.4.2 面包質(zhì)構(gòu)指標(biāo)檢測(cè)

面包質(zhì)構(gòu)指標(biāo)使用TA.XT-plus 型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，參考代雅杰等[13]和林娟娟等[14]的方法，并略作修改。采用P/36 探頭，測(cè)試模式為T(mén)PA，測(cè)試條件為：觸發(fā)力5 g，數(shù)據(jù)采集速率200 points/s，探頭測(cè)前、測(cè)中和測(cè)后速度均為120 mm/min，壓縮程度50%，停留間隔5 s。選取面包中部厚約25 mm 的切片作為測(cè)試樣品，每個(gè)處理至少測(cè)定6 個(gè)平行，結(jié)果用平均值表示。在全質(zhì)構(gòu)分析的所有指標(biāo)中，選擇硬度為主要分析指標(biāo)[15-16]。

表1 柑橘皮膳食纖維面包感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria for citrus peel dietary fiber bread

1.2.4.3 其他指標(biāo)檢測(cè)方法

參照GB/T 20981—2007[11]中的方法，對(duì)面包的水分、酸度及比容進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 添加膳食纖維對(duì)面包體外消化特性的影響

麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：采用DNS 法[17]，以麥芽糖含量 x（mg）為橫坐標(biāo)，以吸光值 y（OD540）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，所得回歸方程為y=0.881 6x-0.022 6，R2=0.996 8。

面包體外消化試驗(yàn)參考王軍等[18]的方法，略有改動(dòng)，具體如下：稱取膳食纖維面包1 g 于研缽中，加入0.2 mol/L pH 7.0 的磷酸鹽緩沖液（PB）10 mL，研磨至完全分散，再用90 mL PB 將其轉(zhuǎn)移至250 mL 三角瓶中，放入37 ℃水浴搖床，120 r/min 搖5 min 以上，取樣測(cè)定總體系中還原糖含量，記為m0。此后向樣品溶液中加入0.01 g/mL 的α-淀粉酶溶液4 mL，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別在反應(yīng) 2、5、10、20、60、90、120、180 min 時(shí)取0.2~1 mL 樣品溶液，立即加入裝有1.5 mL 3，5-二硝基水楊酸（3，5-dinitro salicylic acid，DNS）溶液的試管中，后續(xù)步驟參照標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定540 nm 處的吸光值，計(jì)算酶解產(chǎn)生的還原糖總量M（mg）=mt-m0，式中，mt為反應(yīng)時(shí)間 t 時(shí)測(cè)得的還原糖含量（mg）；并計(jì)算t1- t2時(shí)間段內(nèi)的酶促反應(yīng)速度ν（mg/min）=（M2-M1）（/t2-t1），式中，t1和t2為反應(yīng)時(shí)間（min），M1和M2分別為在t1和t2時(shí)酶解產(chǎn)生的還原糖總量（mg）；再根據(jù)酶促反應(yīng)速度計(jì)算相對(duì)變化率（%）=（ν樣品-ν對(duì)照）/ν對(duì)照× 100，式中，ν樣品和 ν對(duì)照分別為樣品和對(duì)照在同一時(shí)間段內(nèi)的酶促反應(yīng)速度。

同時(shí)，計(jì)算面包中快消化淀粉和慢消化淀粉的比例，方法參照Englyst 等[19]的方法，并略有改動(dòng)，其中，快消化淀粉含量（mg/g 面包）=（G20-G0）/W，慢消化淀粉含量（mg/g 面包）=（G120-G20）/W，式中，G0為面包未酶解時(shí)的麥芽糖含量（mg），G20為面包酶解20 min 時(shí)的麥芽糖含量（mg），G120為面包酶解 120min時(shí)的麥芽糖含量（mg），W 為面包質(zhì)量（g）。試驗(yàn)以不加膳食纖維的面包作為對(duì)照，消化試驗(yàn)設(shè)置兩次平行，結(jié)果用平均值表示。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同酵母添加量對(duì)膳食纖維面包品質(zhì)的影響

由圖1 可見(jiàn)，當(dāng)酵母添加量逐漸增加時(shí)，面包的感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，硬度呈現(xiàn)先下降后基本平穩(wěn)的趨勢(shì)，這是因?yàn)榻湍柑砑恿刻贂r(shí)，面團(tuán)發(fā)酵不充分，面包較硬，口感欠佳。在酵母添加量為4 g 時(shí)，面包的形態(tài)正常，組織細(xì)膩，有膳食纖維面包特有的風(fēng)味，此時(shí)面包松軟，硬度適中，感官得分最高，為42.8 分。故選擇酵母添加量4 g 為最佳。

圖1 酵母添加量對(duì)膳食纖維面包硬度和感官得分的影響Fig.1 Effect of yeast addition on hardness and sensory score of dietary fiber bread

2.1.2 不同膳食纖維添加量對(duì)膳食纖維面包品質(zhì)的影響

由圖2 可見(jiàn)，隨著膳食纖維添加量的增加，面包的硬度呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢(shì)，感官得分呈現(xiàn)先平穩(wěn)后逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)膳食纖維添加量在2~6 g 的范圍時(shí)，面包的硬度和感官得分均處于較好范圍；膳食纖維添加量8~10 g 時(shí)，面包硬度增加，感官得分降低。為使膳食纖維面包在最大程度上發(fā)揮其功能性作用，在不影響品質(zhì)的前提下應(yīng)適當(dāng)增加膳食纖維添加量，故選擇膳食纖維添加量6 g 為最佳。

圖2 膳食纖維添加量對(duì)膳食纖維面包硬度和感官得分的影響Fig.2 Effect of dietary fiber addition on hardness and sensory scores of dietary fiber bread

2.1.3 不同黃油添加量對(duì)膳食纖維面包品質(zhì)的影響

圖3 黃油添加量對(duì)膳食纖維面包硬度和感官得分的影響Fig.3 Effect of butter addition on hardness and sensory scores of dietary fiber bread

由圖3 可見(jiàn)，隨著黃油添加量的增加，面包的硬度與感官得分均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)黃油添加量在16~24 g 時(shí)，膳食纖維面包均有較好的感官品質(zhì)，面包香味較濃，組織細(xì)膩，口感良好。黃油添加量為20~24 g 時(shí)，面包硬度適中。這可能是因?yàn)辄S油含量適當(dāng)時(shí)，面團(tuán)延展性較好，利于面團(tuán)膨脹和面包品質(zhì)[20]。考慮到油脂攝入量不宜過(guò)多，故選擇黃油添加量20 g 為最佳。

2.1.4 不同白砂糖添加量對(duì)膳食纖維面包品質(zhì)的影響

如圖4 所示，隨著白砂糖添加量的增加，膳食纖維面包的感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，硬度呈逐漸上升趨勢(shì)。當(dāng)白砂糖添加量為20~30 g 時(shí)，膳食纖維面包的感官得分較高，口感均較好，且硬度適中。從成本及健康角度考慮，選擇白砂糖添加量20 g 為最佳。

圖4 白砂糖添加量對(duì)膳食纖維面包硬度和感官得分的影響Fig.4 Effect of white granulated sugar addition on hardness and sensory score of dietary fiber bread

2.2 正交及驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可見(jiàn)，各組面包的硬度值都處于較好范圍，因此后續(xù)以感官得分為指標(biāo)篩選最優(yōu)配方，各因素對(duì)膳食纖維面包感官得分影響的大小順序?yàn)椋篊 白砂糖添加量＞B 黃油添加量＞D 膳食纖維添加量＞A酵母添加量，感官得分的優(yōu)組合為A2B2C2D2或A2B2C3D2。從成本及健康角度考慮，選擇A2B2C2D2為最優(yōu)組合，即酵母添加量4 g，黃油添加量20 g，白砂糖添加量20 g，膳食纖維添加量6 g。此條件下，膳食纖維面包的感官得分為43.3±0.1 分，面包色澤金黃，形態(tài)飽滿，組織細(xì)膩，有柑橘皮膳食纖維特有的香味，硬度為（1 116.13±20.86）g，說(shuō)明正交試驗(yàn)所得結(jié)果可靠。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test results

續(xù)表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Continue table 2 Orthogonal test results

2.3 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

表3 為面包理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，膳食纖維面包含水量為40.08%，略高于對(duì)照（不加膳食纖維的面包）；酸度和比容分別為2.6°T 和3.73 mL/g，略低于對(duì)照，均符合GB/T 20981—2007[11]的要求。

表3 理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Table 3 Determination results of physicochemical indexes

2.4 體外消化試驗(yàn)結(jié)果

添加膳食纖維對(duì)面包消化特性影響的結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可見(jiàn)，從淀粉消化速率上看，0~2 min時(shí)，添加柑橘皮膳食纖維面包（樣品）的消化速率為20.20 mg/min（按麥芽糖計(jì)），比對(duì)照低27.1%；在60 min 內(nèi)，樣品的淀粉消化速率一直低于對(duì)照；在60 min 后，對(duì)照的淀粉消化速率非常小，此時(shí)淀粉已消耗殆盡，而樣品由于淀粉前期分解少，此時(shí)尚有更多的淀粉殘留，所以消化速率較對(duì)照高，但消化速率一直維持在很低的水平。因此，添加膳食纖維的面包（樣品）在60 min 內(nèi)淀粉消化速度顯著低于對(duì)照。

從快消化淀粉和慢消化淀粉的角度看，面包添加柑橘皮膳食纖維后，快消化淀粉含量由對(duì)照的200.84 mg/g 面包降低為156.31 mg/g 面包，慢消化淀粉含量由對(duì)照的148.93 mg/g 面包增加到174.60 mg/g面包。可見(jiàn)添加柑橘皮膳食纖維有利于減緩面包中淀粉的消化速度。

從水解產(chǎn)生的還原糖總量上看（表4），在20 min內(nèi)，樣品產(chǎn)生的還原糖總量相當(dāng)于對(duì)照的72.86%~77.83%，大幅低于對(duì)照；20 min 后，樣品與對(duì)照的差異逐步縮小，180 min 時(shí)，水解產(chǎn)生的還原糖總量相當(dāng)于對(duì)照的95.85%。可見(jiàn)添加膳食纖維對(duì)面包淀粉的消化起到“緩釋作用”而有利于控制血糖，但不會(huì)影響面包中淀粉的總體可利用率。

表4 面包體外消化結(jié)果對(duì)比Table 4 Comparison of in vitro digestion results

3 結(jié)論

柑橘皮膳食纖維面包的最佳配方為：面粉200 g，牛奶140 g，鹽2 g，面包改良劑1 g，膳食纖維添加量6 g，酵母添加量4 g，黃油添加量20 g，白砂糖添加量20 g，膳食纖維面包在感官和質(zhì)構(gòu)上均有最佳品質(zhì)，且此時(shí)膳食纖維面包的含水量40.08%，酸度2.6°T，比容3.73 mL/g，均符合GB/T 20981—2007[11]的規(guī)定。

體外消化試驗(yàn)結(jié)果表明：添加膳食纖維的面包在20 min 內(nèi)的消化速率顯著低于對(duì)照，20 min 內(nèi)消化產(chǎn)生的還原糖相當(dāng)于對(duì)照的72.86%~77.83%，但不會(huì)影響面包中淀粉的總體可利用率。從面包中快慢消化淀粉的含量來(lái)看，面包添加膳食纖維后，快消化淀粉含量降低，慢消化淀粉含量增加，說(shuō)明柑橘皮膳食纖維可以減緩淀粉的消化速度。其他研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維一定程度上可以降低饅頭[21]、米飯[22]、面條[22]中快消化淀粉的含量，減緩淀粉的消化速度，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。因此，開(kāi)發(fā)柑橘皮膳食纖維面包有利于血糖水平的控制，有一定的應(yīng)用前景。