植物功能成分對面包加工品質影響的研究進展

章斌（韓山師范學院生命科學與食品科技學院，廣東潮州521041）

植物功能成分對面包加工品質影響的研究進展

章斌
（韓山師范學院生命科學與食品科技學院，廣東潮州521041）

摘要：綜述植物源功能性成分（功能性糖類、多酚類、其它功能性提取物等）對面團加工性能及面包品質影響的研究概況，并對一些研究方向進行展望。

關鍵詞：面包；面團；植物功能成分；加工性能；研究進展

面包是以面粉、酵母、水、食鹽等為基本原料，再添加其它輔料，加水調制成面團后再經發酵、整型、成形、烘焙等工序制作而成的焙烤食品；具有特殊的口感和風味特征，易被人體消化吸收，老少皆宜，是深受全世界消費者喜愛的主食或方便食品。據業內人士預測，至2017年，全球包括面包在內的焙烤產品市場額將達到4 470億美元[1]。

影響面團加工性能和面包品質的因素包括有工藝配方[2]、焙烤方式[3]、貯藏條件[4]、包裝方式[5-6]等，其中原料及配輔料的使用種類、品質及其用量是最關鍵的影響因素之一。目前，以改善面團加工性能、提高面包食用品質和產量、提高制品營養價值及延長面包貨架期為目的而在面包制作過程添加的原輔料主要有3大類：（1）非小麥粉類食品原料（如大豆粉[7]、栗子粉[8]、發芽豌豆粉[9]、玉米粉[10]等）；（2）食品添加劑（海藻酸鈉[11]、焦亞硫酸鈉[12]、酶制劑[13]、富馬酸[14]等）；（3）提取物或功能活性成分（如膳食纖維[15]、迷迭香萃取物[16]、果膠[17-18]、多糖[4]、綠咖啡豆提取物[19]等）。

多糖類、多酚類、萜類、黃酮類、生物堿等植物源功能性成分或提取物具有抗氧化、抑菌、降壓降脂等生物活性，在醫藥、精細化工、食品加工與保鮮等行業有著廣泛的應用。近年來，富含這些功能性成分的植物提取物在面包加工中的應用也日益成為國內外學者和焙烤從業人員的關注焦點之一。

1　功能性糖類化合物

1.1多糖類化合物

小麥粉中含有的內源性非淀粉類多糖（如β-葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖和戊聚糖等）的含量及在結構上的空間分布與分支模式可影響其與蛋白質形成面筋的關系，從而對面團流變性能和面粉烘焙品質及貯藏期均有一定影響[20-21]，且研究表明這種影響與面粉中多糖化合物的總量密切相關。由于小麥粉中的內源性多糖含量較低（2%～4%）[22]，因此，通過添加外源性多糖以改善面團加工性能和提高面包品質已成為近年來國內外在焙烤食品加工研究方面的新熱點。

1.1.1膳食纖維（DF）

膳食纖維含有可通過氫鍵與水發生交互作用的羥基官能團，具有吸水性、黏滯性等功能特性，是面包加工中研究最多的非淀粉多糖。國內外有關DF對面團加工特性（如吸水率、最大公差指數、面團形成時間、穩定時間、斷裂時間、彈性與膨脹性）和面包品質（如面包比容、面包芯與表皮色澤、面包屑硬度、組織性狀、口感、咀嚼性、貨架期）影響的研究已有不少報道[23-26，27-33]。綜合現有的研究情況來看，來源不同[34-35]、添加量不同[36]、顆粒大小不同[37]、理化性狀不同[38]導致DF所含的羥基總數量不同，因而對面團與面包品質的影響差別不一。如添加有干制甘薯葉和甘薯莖的面團，其吸水率和最大公差指數隨二者用量增加而增大，而面團形成時間、穩定時間和斷裂時間有所降低；質構分析結果表明面包的粘合性變化不大，但添加量在5%以上的面包硬度和咀嚼性明顯高于對照組，且色澤也均比對照組深[36]。Yuthana[38]將4種水不溶性膳食纖維（IDF）和水溶性膳食纖維（SDF）含量不同的米糠用于無筋面包制作，產品在色澤、氣味、口感和組織性狀4指標上的總體得分均高于空白組，且SDF含量高的米糠對產品得分的影響遠小于IDF；在溫度20℃、相對濕度50%的9 d貯藏觀察試驗中，老化動力學Avrami模型的測試結果表明面包老化速率常數k值大小與米糠中SDF含量呈負相關（測得SDF添加量最高為3.0%的實驗組的老化速率常數k最低，0.014），說明SDF可更顯著地延長產品貨架期；同時，添加高含量SDF的面包在貯藏期的比容更大、表皮更軟、內部多孔性結構更明顯。不僅如此，來源與添加量不同的DF可對面團加工性能起截然不同的作用影響：添加10%芒果皮粉的面團，穩定性降低且形成時間延長（從4.2 min 到5.8 min）[34]；而3%的角豆粉和豌豆粉對面團形成時間及其穩定性的變化沒有影響[35]；顆粒大小（精制粉和糙粉）、含水量（干粉、濕粉）和用量（5%、10%）均不同的榛子粉用于面團調制，淀粉測定記錄儀和伸長曲線儀等功能特性測試結果則顯示僅10%用量的精制榛子干粉顯著增加了面團穩定性[37]。

另一方面，DF可減少面團中的CO2持氣量，以及結合面團中的水而降低淀粉-面筋網絡結構的形成（即稀釋面筋及降低DF-水-面筋3者的交互作用），因而也可產生破壞面團結構、減少面包體積、增大面包屑硬度、加深表皮色澤和降低成品口感等負面影響[22]。

1.1.2果膠

果膠是存在于植物細胞壁和細胞內層中的水溶性酸性多糖，常作為膠凝劑、增稠劑、穩定劑等用于食品加工。果膠對面團性能和面包品質的影響主要體現為兩個方面綜合作用：一是果膠中的陰離子基團（羧基）在低pH條件下可與面筋蛋白形成親水配合物，起到穩定蛋白質分散體而強化面團筋力作用，一定程度上提高面團穩定性；二是果膠中的甲氧基可與面筋蛋白產生疏水作用，影響面筋網絡的形成而降低面團穩定性，這一影響與果膠的甲酯化程度密切相關：María[18]將分子量為50 kDa、酯化度分別為67%和43%的高甲氧基果膠（HMP）和低甲氧基果膠（LMP）添加至面團，流變學測試結果表明HMP與面筋蛋白作用生成疏水鍵數量較多，在增大面團和面包體積等方面較LMP更顯著（添加1%HMP、2%HMP、1%LMP與2% LMP后的面包比容分別為4.0、4.2、3.8、3.3 cm3/g，對照組為3.3 cm3/g），且面團硬度與彈性、面團形成時間、面包屑質量等指標變化結果同樣顯示HMP對面團穩定性的影響較LMP更大。總體來說[18，39-40]，果膠的甲氧基含量越高，對降低面團穩定性的影響作用越大。

同時，果膠對面包品質的影響與面粉品種及面團調制所用的其它配輔料等因素有關。K.Ghodke[41]的研究表明CL-可增強面筋蛋白間的疏水作用，因此食鹽的添加可減小果膠破壞面筋網絡結構的作用；N.R. Ponzio[39]將1%的HMP分別添加至Buck Pronto品種和Klein Escudo品種的面粉中進行面包制作，成品感官綜合評價結果表明BP品種面粉的面包在表觀、氣味、面包芯和面包屑組織性狀上都略差于對照組，而KE品種面粉的面包均高于對照組；這與面粉本身的化學組成及特性（如淀粉與非淀粉多糖種類和含量、蛋白質含量）有關；同樣的現象也存在于茶多糖[4]、β-葡聚糖[20，42]對面團性能影響的研究結果中。

1.1.3茶多糖

茶多糖是一種酸性糖蛋白，在降血糖、降血脂、抗氧化和抑制腫瘤等方面有良好功效；近年來，在以面包為載體的焙烤食品制作中也表現出較好的使用性能。如純度60%、添加量1%～3%的茶多糖可加快面團發酵速度，增大面包體積；而2%的茶多糖可使面包在20℃和4℃貯藏過程中的彈性、硬度、內聚性、回復性、耐咀嚼性和膠黏性的綜合品質質構變化最佳[43]。不僅如此，在面粉中添加2%、純度為89.5%的茶多糖，可增加面筋-淀粉復合網絡結構的彈性和強度，從而增大面團吸水性、面團形成時間和穩定時間，提高面團的攪拌性能；同時，添加5%茶多糖的面包在20 d 的4℃貯藏過程中，x射線衍射結果表明面包中淀粉再結晶的速率只有空白組的1/8，有效延緩了面包的淀粉回生[4，44]，這主要是由于：①茶多糖為含有戊糖、己糖和糖醛酸的雜多糖，其側鏈或支鏈的基團均可溶于水，能與其它的糖殘基發生氫鍵締合作用形成大分子網絡結構；②茶多糖鏈不易產生分子重排形成有規律的大分子或螺旋結構，其分子滲透或分散于淀粉中后，對直鏈和支鏈淀粉的締合或重排可產生阻尼作用，阻礙或延遲淀粉食品的老化[43]。

1.1.4菊糖（Inulin）

菊糖由果糖分子聚合而成，研究表明持續幾周的5 g/d～15 g/d菊糖攝入可在人體內表現出明顯的益生作用。有關菊糖在面團調制及面包、餅干、意大利面加工中的研究報道較多[45-46]：如菊糖的果聚糖鏈在高溫作用下降解生成葡萄糖、果糖、蔗糖等低分子量產物，加速面包表皮的美拉德反應，使產品色澤更深或可縮短焙烤時間；同時，菊糖-菊糖和/或菊糖-面筋之間的相互作用可稀釋面筋蛋白，使面筋網絡彈性增加而引起面包體積減小；菊糖還可吸收蛋白水化作用所需的水分，導致某些發酵性化合物和脂質氧化化合物在焙烤過程的揮發減少。所有這些對面團和面包品質的影響均與菊糖的聚合度（degree of polymerisation，DP）有關：如高聚合度的菊糖可增加面團形成時間；較高用量的低聚合度菊糖可延長面團混合時間和降低面團吸水率；不同聚合度的菊糖（Inulin DP：8、Inulin DP：10、Inulin DP：23、Inulin DP≥23）對面團品質的影響在Karolini[47]等的研究結論中存在不一致甚至截然相反的情況。總體來說，短鏈和低聚合度且添加量在5%以下的菊糖對面團流變性的影響更小。

多糖在化學組成和功能特性上差異很大，用傳統生化理論和方法很難對它們影響面團和面包品質的功能共性加以總結和歸納，因此多糖類化合物對焙烤制品品質影響的作用機理需具體分析和進一步研究。1.2低聚糖

低聚糖是由3個～9個單糖經糖苷鍵縮聚而成的低分子糖類聚合物，可使體內的雙歧桿菌有效增殖，具有抑制內毒素、降膽固醇、降血脂、降血壓、延緩衰老和抗腫瘤等生理功能，又稱功能性低聚糖。目前已發現的主要有水蘇糖、棉子糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖、低聚乳果糖等。李曉東[48]等人研究發現經β-D-呋喃果糖苷酶改性后的大豆低聚糖能有效延緩面包老化和延長成品貨架期2 d～3 d，且老化延緩效果與其加入量呈正相關；同時，該低聚糖在60%以下的蔗糖替代添加量情況下，對面包口感、風味和質地無明顯影響。Garry[49]的研究結果表明：醋酸殼寡糖、乳酸殼寡糖、抗壞血酸殼寡糖和琥珀酸殼寡糖可使面包皮含水率升高并通過改變水的再分配與存在狀態，有效防止面包表皮堅硬、烘焙斑點與顏色不均等不良情形（但可強化焙烤過程的美拉德反應而使面包皮色澤加深），而中等分子量的殼聚糖多糖則會產生以上現象。同時，以上4種殼寡糖可通過吸附在淀粉表面，防止直鏈淀粉與脂質結合以及抑制淀粉顆粒與蛋白纖維間交聯的形成，因此可顯著延緩面包中的淀粉老化速率。

另一種在面包加工中使用較多的低聚糖為低聚果糖[45-46，50]：它可促進面團吸水而變得更柔軟，具有更好的延展性；且其葡萄糖等效值（DEV）高于蔗糖，可使焙烤過程的美拉德反應更強烈而使表皮顏色更深。除此之外，低聚果糖也可促使面包持留更多水分而明顯地抑制淀粉回生。

目前，對低聚半乳糖、低聚異麥芽糖、低聚乳果糖等低聚糖在面包等焙烤食品加工中的應用研究較少；因此，進一步了解低聚糖對面團性能的作用影響和拓展其在焙烤食品中的使用效果和范圍還有待更深入研究。

1.3功能性糖醇

糖醇具備某些糖的屬性，對酸和熱的穩定性較高，且熱值低，適合糖尿病患者等特殊人群食品的加工[51]。糖醇含兩個以上的羥基，可結合內部水分而使產品具有較好的保濕性，適量用于面包制作時可延緩產品貨架期：Amir[52]將甘油、山梨糖醇、麥芽糖醇和丙二醇4種糖醇分別按0、1%、5%的用量添加于面包制作，產品在兩周室溫貯藏過程的指標檢測表明糖醇的添加沒有影響面包的比容和寬/高比，但顯著降低了面包的含水率；1%添加量的丙二醇可使對照組面包的水分活度0.883降至0.871，5%添加量的丙二醇可使對照組面包的水分活度0.883降至0.867；面包硬度和含水率測定結果表明山梨糖醇和丙二醇可減少面包老化。而面包的色澤、氣味、口感、咀嚼度、表皮硬度、內部組織孔隙度等指標的感官分析綜合結果表明：丙二醇對面包質量和貨架期的影響較其它3種糖醇更大，這可能是丙二醇在化學結構上含有更多的羥基，對面包內部水分的再分配以及淀粉-面筋網絡結構的穩定性影響更大。

2　多酚類化合物

面包等焙烤制品營養基質豐富、水分含量較高，在一般貯藏環境易受霉菌污染而導致貨架期普遍較短。因此，延緩產品貨架期也成為焙烤行業近年來的研究熱點之一。小麥等谷物含有的內源性酚類抗氧化劑（類黃酮、皂苷、植物雌激素、酚酸（阿魏酸、香草酸、香豆酸）等）可抑制脂質過氧化作用，有效防止食品腐敗變質。由于這些內源性酚類的抗氧化活性在很大程度上取決于谷物品種、提取方法、抗氧化活性評價方法等因素[22]，且內源性酚類含量普遍不高；通過外源性添加以改善面團加工性能、提高面包品質和延緩貨架期已成為主要途徑之一。

酚類影響面團與面包的作用機制主要為：①酚類所含羥基與蛋白肽殘基上的羰基或多糖可逆地產生氫鍵絡合作用，生成的配合物可再通過酚鹽與蛋白質分子中的陰離子或陽離子形成的共價鍵和離子鍵等鍵合作用得以穩定，從而影響面筋網絡結構；②多酚分子通過疏水相互作用連接在蛋白質表面，或與蛋白質分子交聯絡合。通過以上兩種作用方式，酚類化合物含量可因其在面團調制過程與小麥蛋白質間的氫鍵相互作用而降低，也可因其在面包焙烤過程產生的氧化、異構化或降解反應而降低；而酚類化合物含量的降低則會造成產品的抗氧化能力和抑菌能力減弱，以致引起面包貨架期的縮短。另外，須值得注意的是，外源性酚類化合物在食品配方中的高用量添加可能造成苦澀味加重等感官品質的不良影響。

3　具抗氧化活性的提取物

研究表明添加富含有綠原酸、兒茶素、原花青素等功能性成分的面包具有一定的化學防護和反基因病毒能力[19，53]，益于人體健康。面包在焙烤過程會因高溫作用而產生少量的丙烯酰胺、羥甲基糠醛等有害物[12]，在其制作過程添加一定量（300、600 mg和1 g）富含酚類化合物的葡萄籽提取物，可大大減少面包皮中有害物N-ε羧甲基賴氨酸的產生，且去除效果與葡萄籽提取物添加量呈良好的線性關系[54]。Michael[19]將富含綠原酸的綠咖啡豆提取物用于面包制作，測得成品的抗氧化能力顯著高于對照組（鐵離子還原能力檢測結果為對照組的265倍，Trolox等效抗氧化能力測定結果為對照組的24倍）；同時，Michael將結腸細胞和肝細胞在添加有綠咖啡豆提取物的凍干面包水提液中經過24 h～72 h的體外培養后，發現細胞數量顯著減少，由H2O2誘發的細胞DNA損傷也明顯減少，且未檢測到基因毒性或細胞毒性作用；這說明綠原酸可增加結腸細胞和肝細胞對H2O2的氧化應激抵抗力。

4　其它功能活性成分

羥基檸檬酸（HCA）可促進脂肪代謝，是部分減肥產品和營養保健品的成分之一。Ezhilarasi[55]將富含HCA的云南山竹子果皮提取物冷凍干燥成微膠囊產品后添加到面包制作中，以乳清蛋白為壁材的HCA微膠囊可增大面包體積、松軟內部結構、產生誘人的表皮色澤。

5　結語

植物功能性成分種類多，功能各異；在進一步開展這些功能成分對面團加工性能和焙烤制品品質影響機制的同時，發掘其它新資源也是一項重要的基礎性工作。我國衛生部公布的87種藥食同源型中草藥中有很多兼具有營養（如羅漢果、枸杞、百合）、抑菌（如肉桂、生姜、丁香、茴香）、抗氧化（如魚腥草、雞內金）等功能特性，已日漸受到焙烤從業人員的關注與重視。如孫小斐[56]、徐貴華[57]、陳東海[58]等分別用白果、山藥和枸杞絞股藍制作功能保健型面包，Federica[59]在生姜粉對面團與面包的抗氧化性、流變特性和感官特性影響方面做了研究性探索。隨著藥食同源型中草藥資源在食品加工中的更深入研究，充分利用其所富含的功能性成分將會成為焙烤產品開發的一個有價值的研究方向。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.046

收稿日期：2014-04-28

基金項目：國家星火計劃項目（2013GA780011）；潮州市科技引導計劃項目（2014N02）；廣東順大食品調料有限公司委托項目（Z13012）；廣東普通高校工程技術開發中心項目“粵東食品加工與安全控制工程技術開發中心”（GCZX-A1415）；韓山師范學院2014年大學生創新性實驗計劃項目（20140076）；韓山師范學院2013年大學生創新性實驗計劃項目（2012048）

作者簡介：章斌（1981—），男（漢），講師，碩士，研究方向：食品加工與質量安全。

Research Progress of the Influence of Plant Functional Components on Bread Processing Quality

ZHANG Bin
（College of Life Science and Food Science＆Technology，Hanshan Normal College，Chaozhou 521041，Guangdong，China）

Abstract：Recent research situation and progress of effects on processing properties of dough and bread quality by functional components and extracts from plants such as functional carbohydrates and polyphenols etc.were summarized in this paper.Meanwhile，future development prospects and research directions are forecasted.

Key words：bread；dough；plant functional components；processing performance；progress