青稞全谷及麩皮對餅干品質(zhì)的影響

劉慧琳,王玉珍,于新雨,王 靜

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院,北京 100048)

青稞(Highland barley),內(nèi)外穎殼分離,籽粒暴露,因此又被叫做裸大麥、元麥、米大麥,主要集中生長于海拔在4500米以上的低溫地帶[1]。青稞具有耐低溫、生長期短、畝產(chǎn)高和適應(yīng)性強等特點。目前,我國青稞的種植主要集中分布在青藏高原區(qū),包括西藏、四川、云南、青海等地。青稞品種因其生長環(huán)境不同而不盡相同,種類復(fù)雜品種繁多[2-3]。青稞具有豐富的營養(yǎng)價值和突出的醫(yī)藥保健作用,相比其他禾谷類作物,青稞具有高蛋白、高膳食纖維和低脂肪[4-5]等與現(xiàn)代“三高兩低”膳食結(jié)構(gòu)[6]相吻合的特點,近年日益受到廣大消費者的青睞,各種青稞食品也逐漸面市。

餅干是頗受廣大消費者喜愛的休閑食品,其具有工業(yè)化程度高、食用方便、保質(zhì)期長、老幼皆宜等特點。加熱是食品最普遍的加工方式,通過加熱可以殺滅食品中的微生物、清除蛋白質(zhì)毒素、滅酶活并且有效改善食品蛋白質(zhì)的消化吸收率和生物有效性[7]。但在加熱過程中會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),除了能夠提供加工食品必需的品質(zhì)和風(fēng)味外,也帶來了許多人們所不期望的產(chǎn)物,例如晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs),即主要通過經(jīng)典的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生,它是由還原糖的羰基與氨基酸或蛋白質(zhì)、脂質(zhì)或核酸等大分子物質(zhì)的游離氨基經(jīng)過縮合、重排、裂解、氧化修飾等一系列的復(fù)雜過程合成。因此,控制和抑制美拉德反應(yīng)過程中AGEs的生成是當(dāng)前食品加工業(yè)迫切解訣的重要問題[8],也是食品科研領(lǐng)域的一大難題。

本研究是將青稞全谷物[9]和青稞麩皮分別按照一定的比例替換面粉,制備出各種雜糧餅干,然后對其蛋白質(zhì)含量、質(zhì)構(gòu)、顏色等指標(biāo)進(jìn)行測定,再通過對雜糧餅干中羧甲基賴氨酸(CML)含量的檢測,評估青稞麩皮與青稞全谷物對餅干中CML合成的抑制效果,為最終有效控制晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)的產(chǎn)生提供理論基礎(chǔ),從而幫助減少食源性CML的攝入,進(jìn)而降低有關(guān)疾病的患病風(fēng)險,青稞系列食品的研究與開發(fā)能夠為我國高原地區(qū)青稞原料的相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

低筋小麥粉 濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)任公司;蔗糖 南京甘汁園糖業(yè)有限公司;菜籽油 河南周口市;全脂奶粉 雀巢有限公司;硼酸 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;甲基紅 上海源葉生物科技有限公司;溴甲酚綠 上海源葉生物科技有限公司;消化片 FOSS;濃硫酸 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;氨水 西隴科學(xué)股份有限公司;正己烷 西隴科學(xué)股份有限公司;甲醇、乙腈 北京化工廠。

Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀 丹麥福斯分析儀器公司;K-437消化儀 丹麥福斯分析儀器公司;CT325K質(zhì)構(gòu)儀 美國 Brookfield公司;CM-600d1分光測色計 日本柯尼卡美能達(dá)公司;3K15高速冷凍離心機 德國 SIGMA Laborzentr-ifugen Gmb H;UGC-24M氮吹儀 北京優(yōu)晟聯(lián)合科技有限公司;KQ-700GVDV多用途恒溫超聲清洗儀 昆山市超聲波清洗器;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;Starter2000 pH計 美國奧豪斯(上海)有限公司;Tili-Q超純水儀 山東萊索科技有限公司;Cleanert PCX-SPE 天津博納艾杰爾科技有限公司;1260 infinity液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 餅干的制備 稱取混合均勻的蛋液17 g,菜籽油32 g,將兩者倒入攪拌碗中快速攪拌打發(fā)至乳膏狀,然后向攪拌碗中加入33.6 g蔗糖,充分?jǐn)嚢柚琳崽侨咳芙狻＝又来渭尤? g氯化鈉,1.8 g水,1.2 g碳酸氫鈉和0.8 g全脂奶粉,將混合物充分?jǐn)嚢柚辆鶆?稱取80 g面粉,分多次加入攪拌碗中,確保各部分原料充分混合;最后從攪拌碗中取出面團(tuán)。用壓面機將面團(tuán)壓成厚度為3 mm的面片,接著用直徑為5 cm的模具制作成坯,再在190 ℃下烘烤8 min[10]。焙烤后的餅干在室溫(25 ℃)下冷卻30 min,取四塊餅干,充分研磨,并將粉末分別放入密封袋做好標(biāo)記,其余餅干也分別放入密封袋做好標(biāo)記,然后將其至于-20 ℃冰箱中保存、備用。

1.2.2 雜糧餅干的制備 將青稞全谷物研磨成粉,60目過篩,按0、5%、10%、15% 的比例加入到面粉中替代一部分面粉,全谷物的添加量依次為0、4、8、12 g,其他步驟和餅干制備過程一致,制得全谷物雜糧餅干。

將青稞麩皮研磨成粉,60目過篩,按0、5%、10%、15% 的比例加入到面粉中替代一部分面粉,麩皮的添加量依次為0、4、8、12 g,其他步驟和餅干制備過程一致,制得麩皮雜糧餅干。

1.2.3 餅干中蛋白質(zhì)含量的測定 本實驗蛋白質(zhì)測定方法參照中華人民共和國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》GB 5009.5-2010[11]。

將稱取的餅干粉置于消化瓶中,依次加入催化劑和濃硫酸之后置于消化儀中進(jìn)行消化,消化完成后樣品呈透明綠色液體,此時樣品中的蛋白質(zhì)已分解,產(chǎn)生的氨與硫酸結(jié)合生成的硫酸銨留在消化液中。然后將消化管放入凱氏定氮儀中,關(guān)閉安全門待儀器自動蒸餾、滴定、計算得實驗結(jié)果。

式中:X為餅干中蛋白質(zhì)含量;V1為試驗消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)液的體積;V2為試劑空白消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積;V3為吸取消化液的體積;c為硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的濃度;F為氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)。

1.2.4 餅干質(zhì)構(gòu)的測定 取完整餅干置于質(zhì)構(gòu)儀測試臺上,采用直徑6 mm的平底柱形探頭P/6進(jìn)行TPA測試[12]。測試條件如下:測前速率為1.0 mm/s;測試速率為 0.5 mm/s;測后速率為 1.0 mm/s;壓縮程度為 40%;兩次壓縮之間停留時間5 s;觸發(fā)力為 5 g。每次取出7塊餅干,分別測試餅干中心點,分別測定餅干的硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性,取各組平均值。

1.2.5 餅干顏色變化的測定 各組雜糧餅干的顏色值L*、A*、B*分別用CM-600d1分光測色計檢測,用ΔE來表示總的顏色差異值[13],反映樣品的顏色變化,其中ΔE=(L*2+A*2+B2*)1/2。

1.2.6 餅干的感官評定 邀請10位20～30歲評價人員(男女比例為1∶1),對餅干的形態(tài)、色澤、滋味與口感、組織、雜質(zhì)五個方面進(jìn)行感官評定。試吃完每一系列的雜糧餅干,試吃者都被要求喝水或漱口以減少評價誤差。餅干感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1[14]。

表1 餅干感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard for sensory evaluation of biscuit

1.2.7 CML抑制效果的研究

1.2.7.1 CML標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 稱取2 mg的CML標(biāo)準(zhǔn)品用pH7.0的磷酸緩沖溶液配制成1000 μg/L的溶液,分別取2、1、0.5 mL的1000 μg/L的溶液于容量瓶中,加入超純水定容至10 mL,得到200、100、50 μg/L的CML的標(biāo)準(zhǔn)溶液,再分別從上述3種溶液中吸取1 mL的CML標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL容量瓶中配制成20、10、5 μg/L的CML的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用HPLC-MS法測定不同濃度CML的峰面積,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

HPLC-MS/MS的色譜條件,流速為0.2 mL/min,進(jìn)樣量為10 μL,流動相A為0.1% TFA(三氟乙酸),流動相B為乙腈,分析時間:25 min,進(jìn)行梯度洗脫。MS/MS條件:質(zhì)譜模塊為三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜儀;離子模式(ESI(+));監(jiān)測模式:多反應(yīng)監(jiān)控模式(MRM);離子源溫度:300 ℃;錐孔電壓:15 psi;毛細(xì)管電壓:4 kV;MS1四級桿溫度:100 ℃;MS2四級桿溫度:100 ℃;MRM模式的設(shè)置:m/z 205.0→m/z 84.0[15]。

1.2.7.2 CML標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖的繪制 將配制好的1000 μg/L CML標(biāo)準(zhǔn)品,過0.22 μm濾膜入液相小瓶,通過HPLC-MS/MS確定其出峰時間,繪制標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖。HPLC-MS/MS檢測條件同上。

1.2.7.3 CML含量的測定 脫脂:稱取4 mg蛋白當(dāng)量的7種粉碎后的餅干樣品(即0.06 g樣品),將其置于2 mL離心管中,然后加入500 μL正己烷,振蕩3 min后,于10000 r/min離心5 min棄去溶劑,再加入500 μL正己烷,振蕩3 min后,于25 ℃下10000 r/min離心5 min棄去溶劑,并再次重復(fù)一次以上步驟,共計進(jìn)行三次完成正己烷脫脂處理,然后將樣品置于通風(fēng)廚中,使餅干恢復(fù)至粉末狀。參考Assar等[16]的方法并做一定的修改,向樣品中加入500 μL Na2B4O7緩沖液(0.2 mol/L,pH9.2)和NaBH4(1 mol/L,以0.1 mol/L NaOH配制)至最后硼氫化鈉的濃度為0.1 mol/L(干燥即55.6 μL),然后置于4 ℃條件下還原(約10 h)。

蛋白質(zhì)沉淀:向還原樣品中加入60% TCA溶液混勻至TCA的濃度為20%(即277.8 μL),在4 ℃的條件下以10000 r/min進(jìn)行離心10 min,棄上清液,收集蛋白質(zhì)沉淀物質(zhì)。最后用500 μL丙酮洗滌兩次除去TCA,再將其置于在通風(fēng)廚中,待丙酮全部揮發(fā)即可得到粉末。

蛋白質(zhì)水解:將蛋白質(zhì)物質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)移至2 mL的安瓿瓶中,分別往各組樣品中加6 mol/L HCl溶液1 mL,混勻后置于烘箱中,烘箱溫度設(shè)置為110 ℃,水解時間為24 h。水解結(jié)束后,將樣品的水解液從烘箱中取出并冷卻至室溫,然后用移液槍分別取2 mL超純水于各組樣品中進(jìn)行復(fù)溶。然后將復(fù)溶后的水解產(chǎn)物進(jìn)行固相萃取柱除雜,具體操作為:依次用3 mL的甲醇和3 mL的水活化PCX固相萃取柱,然后將復(fù)溶的水解產(chǎn)物過柱,然后再依次用3 mL水和3 mL甲醇沖洗,最后用5 mL的含5%氨水的甲醇溶液洗脫[17],收集洗脫液之后,用氮氣吹干,然后2 mL的超純水復(fù)溶,過0.22 μm濾膜入液相小瓶,最后用HPLC-MS/MS檢測樣品中CML的含量。HPLC-MS/MS檢測條件同上。

CML抑制率的計算:

式中:A0為對照組峰面積;Ai為加抑制劑組峰面積。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示,采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 餅干中蛋白質(zhì)含量的測定

由表2可知,隨著全谷物添加比例的增加,雜糧餅干中蛋白質(zhì)的含量隨之增加,全谷物添加比例占15%時,蛋白質(zhì)含量為6.83%±0.03%。隨著麩皮添加比例的增加,雜糧餅干中蛋白質(zhì)含量也隨之增加,麩皮添加比例占15%時,雜糧餅干中蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大,為6.78%±0.14%;同時,由表中數(shù)據(jù)可以看出,相比于對照組,除了5%麩皮餅干未能提高餅干中蛋白質(zhì)含量之外,其他不同比例麩皮和全谷物餅干均能提高餅干中的蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)含量的增加為人體的生命活動提供更多的能量。青稞全谷及麩皮添加量均為15%時,對蛋白質(zhì)含量的增加效果最明顯,因此選擇添加量為15%時效果最佳。

表2 凱氏定氮實驗結(jié)果Table 2 Experimental results of Kjeldahl method

2.2 餅干中質(zhì)構(gòu)的測定結(jié)果

由圖1A可知,雜糧餅干的硬度隨全谷物和麩皮添加比例的增加而增大,這可能是因為青稞全谷物和麩皮自身口感較為粗糙,加入餅干中會造成其硬度增加。而從圖1B中可以得出,彈性會隨著青稞全谷物和麩皮添加量的增加而減小,而咀嚼性會隨之增大,內(nèi)聚性沒有規(guī)律性變化。研究表明餅干的硬度>3061 g時,咬合時的口感已經(jīng)超過普通消費者可以接受的范圍[18],而根據(jù)此實驗結(jié)果,硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性均在消費者可以接受的范圍。評價其最終結(jié)果,可以結(jié)合感官評定來綜合考慮。

圖1 餅干質(zhì)構(gòu)實驗結(jié)果Fig.1 Experimental results of the texture of biscuit

2.3 餅干中顏色的測定結(jié)果

L*值表示餅干顏色的亮度,L*值越小越接近黑色,值越大越接近白色、a*值表示餅干紅綠色度,a*值越小越接近綠色,越大越接近紅色,b*值表示餅干黃藍(lán)色度,b*值越小越接近藍(lán)色,值越大越接近黃色[19-20]。由表3可知,雜糧餅干的色澤普遍比對照組餅干暗,且隨著全谷物和麩皮添加比例的增加,餅干的顏色越來越深。青稞全谷及麩皮添加量為15%時,餅干呈現(xiàn)棕褐色,顏色較好,受廣大消費者喜愛,效果最佳。

表3 餅干顏色變化實驗結(jié)果Table 3 Experimental results of color change of biscuit

2.4 餅干的感官評分結(jié)果

由表4可知,麩皮和全谷物的添加量影響餅干的口感、風(fēng)味及表面色澤、外觀等。對照組餅干的感官評分最高,為19.3分,餅干的品質(zhì)最佳。添加全谷物的雜糧餅干隨著全谷物添加量的增加,感官評分總分呈現(xiàn)下降的趨勢,其中,含15%全谷物的雜糧餅干總分為15.8分,其中口感滋味上為2.7分,介于一般與較好之間,相比于對照組,口感略差。同樣,添加麩皮的雜糧餅干隨著麩皮添加量的增加,感官評分也呈現(xiàn)下降的趨勢,其中,含15%麩皮的雜糧餅干總分為15.1分,其中口感滋味上為2.6分,與對照組相比有較大差異,且表面有顆粒雜質(zhì)。根據(jù)表5,添加相同比例的全谷物或麩皮對感官評分的影響相差不大。

表4 餅干感官評價實驗結(jié)果Table 4 Experimental results of sensory evaluation of biscuits

表5 不同餅干CML含量Table 5 CML content of different biscuits

綜上所述,結(jié)合餅干質(zhì)構(gòu)分析及其感官評價得出,餅干加工過程中青稞全谷及麩皮的添加量為15%時,質(zhì)構(gòu)分析和顏色變化較為滿意,感官評價雖然得分較低,但仍在人們可以接受喜愛的范圍之內(nèi)。

2.5 餅干中CML抑制結(jié)果

如圖2所示,根據(jù)CML標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖,確定其出峰時間,為15.014 min,根據(jù)不同濃度梯度CML標(biāo)準(zhǔn)品,得出標(biāo)準(zhǔn)曲線,如圖3所示。測定不同添加比例全谷及麩皮餅干中CML峰面積,從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出CML含量。

圖2 CML標(biāo)準(zhǔn)品譜圖Fig.2 The standard of CML

由圖3可知,CML在5～200 μg/L濃度范圍內(nèi),峰面積與進(jìn)樣量呈良好的線性關(guān)系,經(jīng)統(tǒng)計學(xué)計算的回歸方程為y=22.40x+38.24,R2=0.999。圖3為不同添加比例全谷及麩皮餅干中CML含量。

圖3 CML標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 The standard curve of CML

由表5 CML含量以及圖4 CML抑制率可知,隨著全谷物或麩皮添加比例的增加,CML的含量均越來越低,抑制效果都呈現(xiàn)越來越強的趨勢。其中麩皮、全谷物添加比例為15%時,抑制效果最佳,抑制率分別為27.46%、22.54%。而且在添加比例相同的條件下,青稞全谷物的抑制率均略高于青稞麩皮抑制率,這可能是因為青稞全谷物含有的酚類相對于青稞麩皮來說,含量和種類相對較多[21-22],因此其抑制效果相對較高。研究表明,青稞全谷及麩皮中含有多種酚酸類物質(zhì),例如阿魏酸、芥子酸、丁香酸、咖啡酸、對香豆酸等五種主要酚酸,具有較強的抗氧化能力,可以清除生成CML的中間產(chǎn)物乙二醛[23],因而在餅干加工過程中，添加青稞全谷及麩皮可以在一定程度降低晚期糖基化終產(chǎn)物CML的含量。

圖4 不同餅干對CML抑制率Fig.4 Inhibition rate of CML for different biscuits

3 結(jié)論

本實驗測得了雜糧餅干中的蛋白質(zhì)含量、雜糧餅干的質(zhì)構(gòu)、顏色變化,并且對雜糧餅干進(jìn)行了感官評定。用高效液相串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定了不同比例青稞全谷物和青稞麩皮對CML產(chǎn)生的抑制效果。根據(jù)蛋白質(zhì)含量的測定結(jié)果可知,當(dāng)全谷物和麩皮的添加量為15%時,蛋白質(zhì)的含量分別為6.83%±0.03%和6.78%±0.14%,均高于對照組餅干的蛋白質(zhì)含量。且質(zhì)構(gòu)指標(biāo)硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性均在消費者可以接受的范圍;餅干呈現(xiàn)棕褐色,深受消費者喜愛;根據(jù)感官評定的測試結(jié)果可知,當(dāng)全谷物和麩皮的添加量為15%時,餅干能處于較好的品質(zhì),得分分別為15.8分和15.1分;當(dāng)青稞全谷物的添加量為15%時,對CML的抑制效果最佳,抑制率為27.46%;當(dāng)青稞麩皮的添加量為15%時,對CML的抑制效果最佳,為22.54%。添加不同比例的全谷物或麩皮均能對CML的合成產(chǎn)生抑制作用,且隨著添加比例增加,CML的抑制效果增強。全谷物和麩皮的添加不僅使餅干的營養(yǎng)更為豐富,同時有效地抑制了CML的合成。綜合考慮,在餅干加工過程中,選擇添加的青稞全谷物和麩皮均為15%,可以最大程度抑制CML的形成,而且保證有較好的口感。

目前,我國青稞餅干口味單一,且存在因青稞原料口感粗糙而影響青稞餅干的品質(zhì)等問題。關(guān)于改善青稞餅干品質(zhì)的相關(guān)研究還需進(jìn)一步進(jìn)行。由于實驗條件及時間等方面因素的限制,本實驗還有很多未完善之處,仍需后續(xù)的工作對實驗中的不足之處進(jìn)行更正拓展。