小麥麩皮和大豆粉對面包營養成分及風味的影響

齊琳娟 李為喜 董曉麗 陸美斌 王 爽 田菲菲 王步軍

(中國農業科學院作物科學研究所農業部谷物品質監督檢驗測試中心1，北京 100081)(島津企業管理(中國)有限公司2，北京 100020)

面包是一種易于消化且營養豐富的食品，隨著人們生活水平的逐步提高，我國對烘焙面包類產品的消費量也逐年增加，而對其品質的要求更是日益提高［1－2］，由于受小麥粉營養成分及含量的影響，面包中蛋白質含量與營養品質偏低。近幾年來不斷有人嘗試將營養豐富的物質添加到面包中以達到增強營養保健功能的作用［3－5］。

面包中的風味物質是面包食味形成的重要因素，面包中的風味物質主要來源于小麥粉及各種配料，發酵是面包香氣物質形成的關鍵［6－7］，而面包風味物質組成又是使消費者接受和影響面包感官評價的重要因素［8］，經過國內外幾十年的研究，已經在面包中鑒定出數百種的揮發性物質，主要是熱作用和生化反應作用產生的烴類、酯類、酸類、羰基類、芳香及雜環化合物等［9－10］。

面包中風味物質的提取主要有固相微萃取法(SPME)和同時蒸餾萃取法(SDE)兩種方法，因為SPME快速、簡捷、靈敏度高、樣品用量少且不用溶劑等特點而發展迅速，SPME與氣相色譜－質譜聯用技術(GC－MS)近年來發展迅速。在研究物質的氣味方面，頂空分析法已成為規定的方法，成為準確分析和鑒定酒、乳制品、香料、肉制品、水果等產品中風味物質的重要方法［11－14］，但對于營養保健面包中面包風味物質的變化卻很少有人研究。小麥麩皮中的粗纖維具有很好的保健功能，且麩皮靠近皮磨粉，故蛋白質含量相對較高，質量好，而大豆粉含40%左右的蛋白質，少量添加可以有效改善面包烘焙品質，并且大豆中的纖維素、各種氨基酸含量較高，但添加量過高會影響面包烘焙品質［15－17］，因此，本研究以強筋小麥粉師欒02－1為原料，分別用5%和10%的小麥麩皮和全脂大豆粉替代小麥粉，研究麩皮和大豆粉對面包的營養強化作用，通過比較5%的小麥麩皮和全脂大豆粉的添加造成的面包中風味物質的差異，為深入開發烘焙產品提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥粉的制備:以強筋小麥師欒02－1為原料，依據NY/T 1094—2006《小麥實驗制粉》方法，用布勒202實驗磨制粉，放置2個月后用于試驗，小麥粉出粉率和水分分別為71.8%和14.4%;小麥細麩皮:強筋小麥粉師欒02－1磨粉時所得;全脂大豆粉:購自安陽市升華植物蛋白有限責任公司;其他材料均為市售。

1.2 儀器與設備

202小麥實驗磨:瑞士布勒公司;和面機、醒發箱、烤箱:北京東方孚德技術發展中心;S433D全自動氨基酸分析儀:德國Sykam公司;FIWE6粗纖維測定儀:意大利威爾普公司;GC－MS－QP2010:島津企業管理(中國)有限公司;固相微萃取裝置、CAR/PDMS纖維毛萃取頭:美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面包樣品的制備

面包制作按GB/T 14611—2008《糧油檢驗 小麥粉面包烘焙品質試驗 直接發酵法》方法，冷卻后封口包裝，第2天進行風味測定。

分別用5%和10%小麥麩皮和全脂大豆粉代替小麥粉，同時用師欒02－1做對照。

1.3.2 面包營養成分測定

1.3.2.1 面包中蛋白質含量的測定

依據NY/T 3—1982《谷物、豆類作物種子粗蛋白測定法(半微量凱氏法)》測定，換算系數為5.70，結果用干基表示。

1.3.2.2 面包中氨基酸含量的測定

用全自動氨基酸分析儀測定小麥粉及面包樣品中17種氨基酸含量。樣品處理:取樣60～85 mg于厭氧管中，準確加入6 mol/L的鹽酸溶液10 mL，置于4℃冰箱中冷藏20 min，真空泵抽真空30 s，氮吹5 min，110℃烘箱中水解 22 h，過濾，移取濾液0.5 mL在60℃下濃縮至干，加入3 mL樣品稀釋液溶解，過0.22μm濾膜供上機用。結果用干基表示。

1.3.2.3 面包中粗纖維含量的測定

依據GB 6193—1986《谷物籽粒粗纖維測定法》中的附錄A粗纖維快速法進行測定，取1 g樣品與砂芯漏斗中，在粗纖維測定儀上先用3.14%的沸騰H2SO4煮沸8 min，抽濾并沖洗至中性，再用3.14%的沸騰NaOH煮沸8 min抽濾并沖洗至中性，分別用乙醇和乙醚進行脫色和脫脂處理，放入130℃烘箱中烘2 h，冷卻，稱重，再放入600℃馬弗爐中燒30 min，冷卻稱重，2次稱重之差即為樣品中粗纖維的質量。

1.3.3 面包風味物質測定

1.3.3.1 頂空固相微萃取分析(HS－SPME)

稱取面包樣品3.00 g，裝入20 mL頂空樣品瓶中，約占樣品瓶的1/2，將經過270℃老化1 h的固相微萃取頭插入頂空部分，60℃水浴中靜置萃取45 min，將纖維毛退回，拔出針頭，手動進樣，進樣量1μL，解析2 min。

1.3.3.2 靜態頂空分析(SHS)

稱取面包樣品3.00 g，裝入20 mL頂空樣品瓶中，約占樣品瓶的1/2，頂空氣質60℃加熱平衡45 min，頂空進樣針自動進樣1 mL，解析2 min。

1.3.4 氣相色譜與質譜分析方法

氣相色譜條件:毛細管色譜柱DB－5MS(30 m，0.25 mm i.d.，膜厚 0.25 μm);載氣為高純 He，載氣流速:1.00 mL/min;程序升溫:初始柱溫40℃，保留5 min，再以5℃/min升至180 min，保留0 min，再以20℃/min升到280℃，保留5 min;若分流，則分流比為 5∶1。

質譜條件:電離模式EI;電子能量70 eV;離子源溫度200℃;進樣孔溫度280℃;采集模式采用全掃描，采集質量范圍為m/z 35～500，采集時間為0.5～35 min。

1.3.5 面包風味物質定性定量方法

GC－MS分析得到的色譜圖經計算機圖譜庫相似度檢索進行定性，化合物定量按照峰面積歸一化法得到相對百分含量，再經過人工篩選，峰面積≥0.1%、匹配度≥80.0的化合物作為目標化合物。

1.4 數據處理

用SAS統計分析軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 小麥麩皮對面包營養成分的影響

在小麥粉加工過程中，將麥皮、麥胚同胚乳分開，把有較高營養價值的麥胚和糊粉層舍去，造成了小麥粉營養含量的損失。分別用小麥麩皮以5%和10%的比例替代小麥粉并制作面包，測定蛋白質和粗纖維含量，結果見表1。結果顯示，在小麥粉中添加小麥麩皮后，面包蛋白質含量和粗纖維含量均增加，隨著麩皮添加量的增加，蛋白質含量緩慢增加，但沒有顯著性差異，粗纖維含量顯著增加，增強了面包的營養價值和保健功能。

表1 小麥麩皮對面包營養成分的影響/%

將5%和10%的麩皮添加到小麥粉中，研究麩皮的添加對面包中氨基酸組成及含量的影響作用，結果見表2。從表2中可以看出，小麥粉中添加麩皮后，總氨基酸含量沒有明顯的差異性，但有6種氨基酸的含量隨著小麥麩皮添加量的增加而呈現上升的趨勢，分別是:天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸和精氨酸，其中賴氨酸是人體的必需氨基酸，小麥麩皮添加量達到10%時賴氨酸含量增加了5.3%。說明各種氨基酸在小麥籽粒中的分布不同，糊粉層、胚、種皮中富含賴氨酸、色氨酸和精氨酸，營養價值高，胚乳中富含谷氨酸和谷氨酰胺、脯氨酸和甘氨酸［18］。第一限制性氨基酸賴氨酸在麩皮中的分布要大于小麥粉，所以在小麥粉中添加麩皮可以改善小麥粉中的氨基酸比例，尤其對增加賴氨酸的含量起到了積極的作用。

表2 小麥麩皮對面包中氨基酸組成及含量的影響/%

2.2 全脂大豆粉對面包營養成分的影響

將小麥粉中添加5%和10%的大豆粉制作面包，測定蛋白質和粗纖維含量，研究大豆粉對面包營養品質的改良效果，結果見表3。從表3中可以看出，大豆粉的添加顯著提高了面包中的蛋白質含量，平均大豆粉每增加1%，面包中的蛋白質含量增加0.29%，粗纖維的含量也隨著大豆粉的添加而增加，但增加幅度較小，可能是因為大豆中的粗纖維較多集中在豆皮中，而豆粉中含量相對較少。

表3 全脂大豆粉對面包營養成分的影響/%

大豆粉中的必需氨基酸含量和比例都比較合理，尤其是賴氨酸含量比較高，添加到小麥粉中能使必需氨基酸比例達到新的平衡，分別將5%和10%的大豆粉添加到小麥粉中制作，并測定面包中各種氨基酸的含量(表4)，從表4可以看出，天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸和精氨酸14種氨基酸的含量都因為大豆粉的添加而出現顯著增加，當大豆粉添加量達到10%時，必需氨基酸蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸含量分別增加了 25.6%、18.2%、7.7%、24.0%、18.3%、16.7%、21.7% 和 59.3%，增長幅度最大的是賴氨酸。

表4 全脂大豆粉對面包中氨基酸組成及含量的影響/%

2.3 麩皮和全脂大豆粉的添加對面包風味物質的影響

面包中的風味物質主要有烷烴類、烯類、有機酸類、醇類、醛類、酯類、芳香類和雜環類化合物。分別用5%的麩皮和5%的全脂大豆粉代替小麥粉研究麩皮和全脂大豆粉對面包風味物質組成的影響，結果見表5。

從表5可以看出，面包中的風味物質總含量可以達到總峰面積的80%左右，主要是醇類、烷烴類、醛類、酯類、酮類物質，CK中共檢測出風味物質81種，其中烯類4種、酸類1種、醇類10種、酮類7種、醛類7種、酯類6種、雜環類9種、芳香類5種、烷烴類32種，FB中共檢測出風味物質87種，其中烯類4種、酸類2種、醇類11種、酮類7種、醛類8種、酯類10種、雜環類10種、芳香類2種、烷烴類33種，SF中共檢測出風味物質89種，其中烯類4種、酸類2種、醇類12種、酮類8種、醛類10種、酯類10種、雜環類10種、芳香類4種、烷烴類29種，有66種物質共同存在于3種面包中。

表5 不同面包中的風味物質

續表

添加麩皮的面包風味物質種類增多，總含量卻減少了11.36%，但烯類、醛類和雜環類物質含量的增加，尤其是2－乙基－6－甲基吡嗪、2－乙酰吡咯等雜環類化合物及丙酮酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、正庚醇、戊酸、糠醛等主要香氣物質的增加使麩皮面包更具濃郁的香味。

全脂大豆粉的添加使面包中風味物質種類增加，總含量也增加了9.89%，醇類、酮類、醛類、酯類和雜環類化合物含量增加明顯，分別增加了50.26%、19.18%、12.01%、21.52% 和 33.60%，幾乎所有影響風味的物質含量都有不同程度的增加，這可能是由于全脂大豆粉中氨基酸含量較高，在加熱平衡階段發生了脂肪酸氧化降解反應和美拉德反應，因為氨基酸與還原糖反應能夠產生醛、呋喃、吡啶、吡嗪及噻唑等多種揮發性和半揮發性食品香味物質［19］。

環丁醇、5－甲基－2－呋喃甲醇、正庚醇、戊酸、反式石竹烯、巴豆醛、癸醛、丙酮酸乙酯、乙酸己酯、己酸乙烯基酯、正己酸乙酯、異硫氰酸環己酯、山崳酸乙酯、2－(正庚酰)噻吩、5－乙基 －2，3－二甲基吡嗪是由于麩皮的添加而出現的物質，5－甲基－2－呋喃甲醇、正庚醇、正辛醇、戊酸、4－氯苯丁酮、(E)－2－庚烯醛、反式－2，4－癸二烯醛、癸醛、己酸乙烯基酯、正己酸乙酯、異硫氰酸環己酯、山崳酸乙酯、5－乙基－2，3－二甲基吡嗪是由于大豆粉的添加而檢測到的物質，其中正庚醇具有脂肪和水果香氣、反式石竹烯是白葡萄柚汁中的香氣物質［10，20］、癸醛具有醛香和柑橘的味道、丙酮酸乙酯具有甜潤的花果香氣、正己酸乙酯用作合成香精、5－乙基－2，3－二甲基吡嗪具有烤堅果香氣、正辛醇具有強烈的桃子和杏仁香氣、(E)－2－庚烯醛具有青香和脂肪香、反式－2，4－癸二烯醛具有甜橙樣香氣，這些物質的增加均有助于面包特種風味的形成，增加面包中的香味成分。

3 討論與結論

食品中氨基酸供給不平衡或不足，會導致肌肉的萎縮、消瘦和輕度貧血等，賴氨酸作為人體第一限制氨基酸，根據我國人民的飲食習慣和膳食結構開發新產品，通過人們的日常飲食來合理攝入各種營養成分，從而達到提高營養、預防疾病的效果，在賴氨酸含量低的小麥粉中添加富含賴氨酸的產品有助于改善面包的營養結構。劉長海［21］的研究認為，大豆粉中蛋白質含量高，礦物質及各種維生素也很豐富，潘秋琴等［22］報道了大豆粉與小麥粉中的必需氨基酸賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸和色氨酸是互補的，且大豆粉添加量達到10%時，各氨基酸組成可以達到很好的平衡，本研究認為，在小麥粉中適量添加小麥麩皮和大豆粉，可以達到提高面包中蛋白質含量和粗纖維含量的作用，小麥麩皮對面包粗纖維含量的影響效果更明顯，大豆粉對提高面包中蛋白質含量起到了顯著的作用;小麥麩皮雖對面包氨基酸總量影響不大，但對部分必需氨基酸，尤其是賴氨酸含量有明顯的作用;大豆粉的添加對面包中多種氨基酸的含量影響明顯，可以顯著改善面包中氨基酸的比例，達到最佳效果，但因為過量添加大豆粉會影響面包的烘焙品質，所以要根據面包的烘焙品質適量添加，既不影響面包品質又能改善面包的氨基酸結構。

鐘羅寶等［23］利用頂空氣相色譜－質譜聯用技術，分別用70、90和140℃保溫20 min測定大豆蛋白粉中的風味物質，分別檢出5種、6種和44種風味物質，本研究用HS－SPME方法60℃保溫45 min，檢測到的風味物質達到80種以上，故采用HSSPME與GC－MS聯用技術更適合分析面包中風味物質的組成及含量。

氨基酸與還原糖之間發生的美拉德反應一直是很多研究者感興趣的研究方向，楊秀琴等［24］采用SPME－GC－MS技術比較非酸面團面包和酸面團面包中風味物質的差異，發現有44種化合物至少存在于2種樣品中，并且主要化合物基本和本試驗中的結果一致;劉若詩等［7］認為全麥中含有較多游離氨基酸，使面包的風味比普通小麥粉面包更加濃郁，并且研究認為全麥面包比普通面包中的揮發性物質總量高，而本研究發現添加5%的麩皮后面包中風味物質總量較少了11.36%，但對面包風味產生重要影響的化合物含量增加明顯，所以同樣具有增強面包風味的作用。全脂大豆粉對面包風味物質影響效果更加明顯，共檢測到風味物質89種，風味物質總量比對照增加了9.89%，且各類對面包風味形成有重要影響的物質含量都有不同程度的提高。

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