猴頭菇壓縮餅干研制及對小鼠運動耐力的影響

(南昌理工學院,江西南昌 330044)

壓縮餅干是以小麥粉、油脂和白砂糖等為原料,經烘焙粉碎后,通過機械壓縮制得的應急食品,因其具有體積小、能量密度高、易于攜帶并可長期存放等特點[1-2],能夠滿足長期戶外運動人群要求,且需求量逐年遞增,但該類食品口感單一,不易消化吸收,長期食用可能影響機體耐力,進而無法保證戶外運動正常進行[1,3]。

猴頭菇(Hericiumerinaceus)作為藥食同源的真菌,富含天然多糖、甾醇、萜類等化合物和各類氨基酸、維生素等營養物質,具有保護消化系統、增強機體免疫調節的能力和抗氧化活性[4-6],目前猴頭菇研究多集中在其營養成分的提取分離和相關保健食品的開發,其中楊雪、吳美媛等[7-8]研究分別發現其干粉和浸液均可明顯提高體內肝糖原儲備,降低血乳酸與尿素氮的生成,從而增強身體運動耐力,有效緩解機體運動疲勞,然而相關運動食品的開發和應用卻鮮有報道。

本研究利用猴頭菇生理活性,以猴頭菇與低筋面粉為原料,另添加棕櫚油、白砂糖、小蘇打、全脂奶粉和食鹽,通過單因素與響應面試驗,探討猴頭菇壓縮餅干的最佳配方工藝,并考察對小鼠運動耐力的影響,以期為長期戶外運動人群飲食條件的改善提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

低筋面粉、全脂奶粉、白砂糖、食鹽、小蘇打、棕櫚油 食品級,家樂福超市;猴頭菇 福建冠輝食品有限公司;試驗用水 純化水;動物對象:健康雄性小鼠40只,體質量(10±2) g 由江西省實驗動物中心提供(許可證號:SYXK 2018-0006),生長環境溫度20～25 ℃,相對濕度50%～70%。

YJ-500A型超微粉碎機 濟南億健醫療設備有限公司;VH-33型食品電烤箱 上海喆研機械制造有限公司;ZPW-4-4型壓縮機 上海天峰制藥設備有限公司;FA1024型電子天平 上海舜宇衡平儀器儀表廠;WBL25B36型攪拌機 廣州美的電器有限公司;CR-400型色差儀 柯尼卡美能達;ST-Z16型質構儀 山東盛泰儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點 面料混合:猴頭菇完全干燥粉碎后,過80目篩,與低筋面粉、全脂奶粉按一定比例混合均勻;調配成型:向面料中加入白砂糖、食鹽、小蘇打和水,混合均勻,和成面團后,加入液化棕櫚油,利用模具壓制餅干成型;烘焙粉碎:預熱3 min后,設置上火180 ℃,下火120 ℃,烘焙10 min,待成品冷卻后,粉碎成末狀[9];機械壓縮:將餅干粉末置于壓縮機內,設置壓力為200 kg/cm2,壓縮餅干至厚度2 cm。

1.3 試驗設計

1.3.1 單因素實驗 以面粉用量為基準，基本配方為低筋面粉100%、全脂奶粉8%、食鹽1%和水15%。固定棕櫚油用量24%，猴頭菇粉用量30%，小蘇打用量2%，考察白砂糖(2%、4%、6%、8%、10%)對壓縮餅干感官品質的影響；固定白砂糖用量6%，猴頭菇粉用量30%，小蘇打用量2%，考察棕櫚油(20%、22%、24%、26%、28%)對壓縮餅干感官品質的影響；固定白砂糖用量6%，棕櫚油用量24%，猴頭菇粉用量30%，考察小蘇打(0.5%、1%、2%、3%、4%)對壓縮餅干感官品質的影響；固定白砂糖用量6%，棕櫚油用量24%，小蘇打用量2%，考察猴頭菇粉(15%、20%、25%、30%、35%)對壓縮餅干感官品質的影響。

1.3.2 響應面優化試驗 在單因素實驗結果基礎上,固定小蘇打用量為2%，以白砂糖用量(A)、棕櫚油用量(B)和猴頭菇粉用量(C)為考察因素,依照Box-Behnken 中心組合設計試驗方法,以感官評分為衡量指標,進行三因素三水平的響應面試驗,確定猴頭菇壓縮餅干的最佳配方工藝,響應面試驗因素水平見表1所示。

表1 響應面試驗因素水平Table 1 Factors and levels of response surface tests

1.4 感官評價

餅干感官品質的評價采用感官綜合評分法,參考相關壓縮餅干的評價標準[10],并結合該餅干的實際特性,制定猴頭菇壓縮餅干評價標準,見表2所示。聘請10位具有食品感官評價經驗的人員,分別評價不同配方壓縮餅干的色澤、氣味、口感與組織形態,在得分中去掉最低分和最高分,均值結果即為該配方樣品的感官評分。

1.5 餅干特性指標檢測

1.5.1 色澤檢測 將壓縮餅干切割成厚度為0.5 cm、寬度1 cm的薄片,利用色差儀測定樣品的色度值,其中L值代表亮度,a值代表紅綠度,b值代表黃藍度,平行測定六次,結果取平均值[10]。

1.5.2 質構分析 利用質構儀檢測猴頭菇壓縮餅干的硬度、內聚性和咀嚼性,在TPA模式下,采用圓柱形探頭,觸發力5 g,測試速度2 mm/s,每個樣品取三處位置測定,平行測定六次，結果取平均值[11]。

1.6 理化與微生物指標檢測

按照相關國標所述方法[12-13],檢測猴頭菇壓縮餅干的水分、堿度、松密度、酸價、過氧化值與微生物情況,每個項目平行測定六次,結果取平均值。

1.7 喂食猴頭菇壓縮餅干對小鼠運動耐力的影響

40只健康雄性小鼠,隨機分為四組,每組10只,分別為對照組(喂食不含猴頭菇的壓縮餅干)、高劑量組(5 g/kg bw)、中劑量組(2 g/kg bw)、低劑量組(0.5 g/kg bw),每天喂食2次,連續喂食30 d。每組小鼠每天喂食1 h后于恒溫游泳池內開展游泳訓練,5 d為一訓練周期,共訓練4周。第30 d,喂食結束1 h后于鼠尾負重自身5%的重物,進行力竭性游泳試驗,記錄小鼠自入水至沉入水中10 s未浮出水面的時間[14-15]。

1.8 數據處理

試驗結果采用均數、標準差描述,利用SPSS 19.0進行方差分析,當P<0.05表示具有顯著性差異,P<0.01表示具有極顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 白砂糖用量對猴頭菇壓縮餅干感官品質的影響 白砂糖的添加不僅可以提供口感甜味,還有利于控制面團調制時面筋的形成,從而避免餅干長期存放變形,同時在高溫下可發生美拉德反應,在其外表形成焦糖色澤,進而豐富餅干的風味[16-17]。不同白砂糖用量對壓縮餅干感官評分的影響如圖1所示。隨著白砂糖用量的增多,感官評分呈現先增大后減小趨勢,在白砂糖用量為6%時達到最大,這是因為用量較少時,餅干甜度不夠,而用量過多時,外表易出現裂痕,口感過于甜膩,并掩蓋猴頭菇的自身味道。因此為在后續試驗中,減小白砂糖用量考察范圍,選擇白砂糖用量5%、6%、7%作為響應面試驗的因素考察水平。

圖1 白砂糖用量對壓縮餅干感官品質影響Fig.1 The effect of white sugar addition on sensory score of compressed biscuit

2.1.2 棕櫚油用量對猴頭菇壓縮餅干感官品質的影響 棕櫚油具有疏水特性,可在面粉蛋白質和淀粉表面形成疏水膜,避免水分散發,從而提高面粉的可塑性[18-19]。不同棕櫚油用量對壓縮餅干感官評分的影響見圖2。隨棕櫚油用量的增加,感官評分呈先升高后降低的趨勢。當棕櫚油用量偏低時,面團硬度偏大,不易成型,壓縮后餅干表面有裂痕,用量為24%時,感官評分最大,而用量增至28%時,面團柔軟性過強,且成品油脂味較重。因此選擇選擇棕櫚油用量22%、24%、26%作為響應面試驗的因素考察水平。

圖2 棕櫚油用量對壓縮餅干感官品質影響Fig.2 The effect of palm oil addition on sensory score of compressed biscuit

2.1.3 小蘇打用量對猴頭菇壓縮餅干感官品質的影響 小蘇打有助于餅干內部組織結構細膩,口感疏松適宜。不同小蘇打用量對壓縮餅干感官評分的影響見圖3。小蘇打用量在0.5%～4%范圍時,壓縮餅干的感官評分呈現先升高后降低的趨勢,但變化范圍較窄,當用量為1%時,感官評分達到最高。因此直接確定壓縮餅干的小蘇打的用量為1%。

圖3 小蘇打用量對壓縮餅干感官品質影響Fig.3 The effect of soda addition on sensory score of compressed biscuit

2.1.4 猴頭菇粉用量對猴頭菇壓縮餅干感官品質的影響 不同猴頭菇粉用量對壓縮餅干的感官評分的影響見圖4。從圖4可知,隨猴頭菇粉用量的增加,感官評分呈先升高后降低的趨勢。當猴頭菇粉用量為30%時,感官評分達到最高。猴頭菇粉用量增多,有助于豐富餅干外觀色澤,增加猴頭菇香味,但過多可能造成香菇多糖與面粉中水分子纏繞形成網狀結構,使得產品粘性升高,口感綿軟[20]。因此根據圖4實驗結果,減小猴頭菇用量在后續試驗的考察范圍,選擇猴頭菇粉用量28%、30%、32%作為響應面試驗因素考察水平。

圖4 猴頭菇粉用量對壓縮餅干感官品質影響Fig.2 The effect of Hericium erinaceus powder addition on sensory score of compressed biscuit

2.2 響應面試驗

2.2.1 結果與顯著性分析 根據上述單因素實驗結果可知,猴頭菇粉、棕櫚油和白砂糖用量對壓縮餅干的感官評分影響較大,考慮單因素實驗結果并非最優值,因此進行以上述三者為變量的響應面優化試驗,結果見表6所示。同時對其進行多元回歸擬合,得到以感官評分為目標函數,各參數編碼值的二次多項回歸方程:Y=86.46+0.45A-0.77B-1.31C-2.97AB+1.76AC+1.66BC-1.67A2-2.95B2-3.20C2,另對該模型進行方差分析和顯著性檢驗,結果見表7所示。從表7可知,該回歸模型水平極顯著(P<0.01),能較好反映實際結果,R2=0.9777顯示該模型擬合值與實際結果具有高度相關性,而模型失擬項P>0.05,表明非實驗因素對結果影響不顯著,另外B對餅干的感官評分影響顯著(P<0.05),C、AB、A2、B2、C2對餅干的感官評分影響極顯著(P<0.01),各因素對壓縮餅干的感官評分影響程度順序依次為:猴頭菇粉用量>棕櫚油用量>白砂糖用量。

表6 Box-Behnken試驗設計及結果Table 6 The experimental design and results of the BBD

表7 回歸模型方差分析Table 7 Regression model analysis of variance

2.2.2 不同因素交互作用 不同因素的響應面分析結果由圖5所示。響應曲面陡峭,表明不同因素的交互作用對感官評分具有一定的影響[21-22]。從AB因素的等高線圖為橢圓形可知,棕櫚油與猴頭菇粉用量的交互作用對餅干的感官評分影響極顯著(P<0.01),而AC和BC因素的等高線圖為圓形可知,白砂糖與棕櫚油或猴頭菇粉用量的交互作用對餅干的感官評分影響不顯著(P>0.05),上述結論與表7的方差分析結果一致。

圖5 不同組分用量對壓縮餅干的感官評分影響Fig.5 The effect of different components amounts on sensory evaluation of compressed biscuit

2.2.3 最佳配方驗證 根據上述研究,確定猴頭菇壓縮餅干的最佳配方為:低筋面粉100%,猴頭菇粉29.6%，棕櫚油23.3%,白砂糖6.4%,小蘇打1%,全脂奶粉8%,食鹽1%和水15%(該配方以面粉用量為基準),制得的壓縮餅干亮度值L為65.72,紅綠色度a值為11.41,黃藍色度b值為28.84,硬度為2050.17 g,內聚性為0.38 g·s,咀嚼性為1.28 g,表現出口感疏松、色澤棕黃、猴菇香味濃郁且形態完整,實際感官評分為(86.79±1.12)分,接近預測值86.84分。

2.3 理化與微生物指標

最佳配方制得的猴頭菇壓縮餅干的理化與微生物指標檢測結果,見表8所示。從表8可見,各項指標均符合相關國家標準要求[13],無異常結果出現。

表8 壓縮餅干的理化與微生物檢測結果Table 8 The results of physical,chemical indexes and health indicators in compressed biscuit

2.4 喂食猴頭菇壓縮餅干對小鼠運動耐力的影響

負重游泳時間的長短直接反映小鼠的運動耐力[23],猴頭菇壓縮餅干對不同組別小鼠運動耐力的影響見圖6。從圖6可知,與對照組相比,喂食猴頭菇壓縮餅干后的小鼠負重游泳時間顯著延長(P<0.05),低劑量組具有顯著性差異(P<0.05)中、高劑量組具有極顯著差異(P<0.01),表明猴頭菇壓縮餅干有助于增強機體運動耐力。這可能與猴頭菇多糖能夠明顯提高小鼠體內體內超氧化物歧化酶活力有關,從而加快體內自由基清除代謝反應,延緩機體疲勞產生[7-8]。

圖6 不同組別小鼠的運動耐力比較Fig.6 Comparison of movement stamina of 注:與對照組比較,*表示差異顯著(P<0.05), **表示差異極顯著(P<0.01)。

3 結論

在單因素實驗基礎上,采用響應面試驗法,以壓縮餅干的感官評分為評價指標,確定猴頭菇壓縮餅干的最佳配方為:低筋面粉100%,猴頭菇粉29.6%，棕櫚油23.3%,白砂糖6.4%,小蘇打1%,全脂奶粉8%,食鹽1%和水15%(該配方以面粉用量為基準),制得的壓縮餅干亮度值L為65.72,紅綠色度a值為11.41,黃藍色度b值為28.84,硬度為2050.17 g,內聚性為0.38 g·s,咀嚼性為1.28 g,實際感官評分為(86.79±1.12)分,接近預測值86.84分。各因素對壓縮餅干的感官評分影響程度順序依次為:猴頭菇粉用量>棕櫚油用量>白砂糖用量。最佳配方下制得的壓縮餅干組織形態良好,口感疏松、色澤棕黃、猴菇香味濃郁均勻且形態完整,各項理化與衛生指標均符合國標要求,長期食用有助于增強機體的運動耐力,因而適于長期戶外運動推廣。