蓮原花青素對面包品質及功能特性的影響

鄭 妍，張馨勻，隋 勇

（1.武漢設計工程學院食品與生物科技學院，湖北 武漢 430205；2.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北 武漢 430064）

近年來，隨著消費者健康意識的增強及對食品營養和安全性的追求越來越高，營養強化主食成為主食加工領域新的發展趨勢[1-2]。營養強化主食是采用科學的方法對主食中缺乏的營養素進行強化添加，如膳食纖維、礦質元素、維生素等常作為營養強化劑添加至大米、面粉中，提升主食的營養價值和生理功效[3-7]。天然多酚具有抗氧化、抑菌等活性，作為營養強化成分添加至面包、饅頭等主食產品中，不僅提高了食品的抗氧化活性[8]，延緩了淀粉的消化[9]，還能夠抑制食品中有害微生物的生長[10]和丙烯酰胺的生成[11]，具有較好的應用前景。

蓮原花青素是從蓮科植物蓮（Nelumbo nuciferaGaertn.）的成熟花托中分離的天然多酚類化合物，主要由(＋)-兒茶素、(-)-表兒茶素和B型原花青素二聚體、三聚體、四聚體組成[12]。分子結構中的多元羥基賦予蓮原花青素優良的抗氧化活性和與酶的結合能力，并使其在體內發揮改善學習記憶[13]、抑制晚期糖基化終末產物形成[14]、降血糖[15]及抗腫瘤[16]等功效。鑒于蓮原花青素的各種生理活性不斷得到驗證，其已作為主要原料用于功能食品中，但將蓮原花青素作為營養強化劑用于面包等主食產品中鮮見報道。

本研究將蓮原花青素加入到面包中，以未添加蓮原花青素的面包為對照，重點分析蓮原花青素強化面包的消化特性、抗氧化活性、質構等特性，為蓮原花青素在強化主食中應用提供一定的理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮原花青素粗提物由華中農業大學食品科技學院天然產物實驗室提供，經AB-8大孔吸附樹脂進一步純化后，以葡萄籽原花青素為對照，采用鹽酸-正丁醇法測得其原花青素質量分數為98.87%。

高筋麥芯小麥粉 金龍魚有限公司；白糖、食鹽、奶粉、黃油、小米 市售；高糖酵母、面包改良劑安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶（A3176）、胃蛋白酶（P6887） 美國Sigma公司；透析袋（MD44）美國Union Carbide公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）標準品 梯希愛（上海）化成工業發展有限公司；鹽酸、無水乙醇、無水葡萄糖、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、3,5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、丙三醇、碳酸鉀（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

FJ12B-12A型二次發酵箱 廣東順德億高電器有限公司；KWS1538J-F5M型烤箱 廣東格蘭仕生活電器制造有限公司；TA-XT plus型質構儀 英國SMS公司；CS-600C型分光測色儀 杭州彩譜科技有限公司；TGL-24MC型冷凍離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司；S12型紫外分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；PEN3型電子鼻 德國AirSense公司。

1.3 方法

1.3.1 面包樣品制作工藝及預處理

根據已優化的面包配方，高筋面粉100 g、酵母3 g、糖粉20 g、食鹽1 g、奶粉5 g、黃油4 g、改良劑0.5 g、水50 mL，在此基礎上，分別添加0%、0.25%、0.50%、1.00%和2.00%蓮原花青素。將上述原料拌勻，加入活化的酵母溶液，攪拌成團，再加入黃油快速揉搓至面筋網絡結構形成，放置于醒發箱內（38 ℃，相對濕度80%）醒發90 min，然后將面團擠出空氣，經分割整形后，再次放置于醒發箱內（38 ℃，相對濕度80%）醒發40 min，將醒發好的面團放入烤箱內（上火180 ℃，下火200 ℃）烘烤20 min。

待面包冷卻至室溫后，立即測定比容、質構等指標，然后將面包殼撕下、面包芯剪切成小塊狀，進行冷凍干燥，用粉碎機研磨成粉末，并密封、避光、冷藏保存備用，防止吸潮。

1.3.2 面包比容測定

參照楊天一[17]方法作適當調整。面包烤制后冷卻至室溫稱量質量，并通過小米置換法測定其體積，根據式（1）計算面包的比容：

1.3.3 面包全質構測定

參照張園園等[18]方法作適當調整。面包冷卻至室溫后將其切成長度（1 cm×1 cm×2 cm）的均勻面包塊，取中心質地均勻的面包進行全質構測定。測定參數設置為：探頭型號P/36R，壓縮程度70%，測試前速率1.0 mm/s，測試中速率5.0 mm/s，測試后速率5.0 mm/s，每組面包重復測試10 次，得到硬度、黏附性、彈性、內聚性等質構特性值，結果取平均值。

1.3.4 面包色澤測定

參照劉潔等[19]方法，利用色差儀進行分別測定各面包的面包芯和面包殼粉末，采用色度儀測定各樣品的亮度值（L）、紅綠值（a）、黃藍值（b），將0%作為空白組，并通過式（2）計算色差（ΔE）：

式中：ΔL、Δa、Δb分別表示兩個樣品之間的亮度值差、紅綠值差、黃藍值差。

1.3.5 面包風味物質測定

電子鼻中金屬氧化物電子鼻傳感器，將各組樣品中氣味分子在其表面的化學作用轉化為電信號，得到不同的響應值，從而得到對應的揮發性風味物質[20]。PEN3電子鼻10 個傳感器對應揮發性風味物質見表1。

表 1 PEN3所用傳感器及其性能描述Table 1 Sensors used in PEN3 electronic nose and their performance

電子鼻樣品前處理：取各組樣品3 g于15 mL的樣品瓶中密封，60 ℃水浴萃取40 min，用于電子鼻檢測。

電子鼻條件：樣品進樣流量400 mL/min，測量時間120 s，清洗時間100 s。

1.3.6 抗氧化活性的測定

參照周瑋婧等[21]的方法。分別稱取面包粉末溶于20 mL蒸餾水中，置于30 ℃水浴恒溫磁力攪拌器中水浴攪拌20 min，取不同濃度的樣本溶液2 mL和2×10-4mol/L的DPPH-乙醇溶液2 mL，加入同一具塞試管，混勻后避光反應30 min，然后于517 nm波長處測定吸光度Ai。同時測定空白組和對照組的吸光度分別為Aj和A0，空白組以等體積的無水乙醇代替DPPH-乙醇溶液，對照組以等體積的蒸餾水代替樣本溶液，以蒸餾水調零，各組均平行測定3 次，并通過測出蓮原花青素的自由基清除率，繪制劑量效果圖，并計算半數抑制率濃度IC50。IC50值越小，表明面包的抗氧化活性越大。自由基清除率計算如式（3）所示：

1.3.7 消化特性的測定

分別取葡萄糖標準液（2 mg/mL）0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于15 mL試管中，用蒸餾水補足至1.0 mL，分別準確加入DNS試劑2 mL，沸水浴加熱2 min，流水冷卻，用水補足到15 mL刻度。在540 nm波長測定吸光度，繪制葡萄糖標準曲線，得方程y=0.689 7x＋0.016（R2=0.997 2）。

在Sui Xiaonan等[22]方法基礎上作適當改動。準確稱取面包粉末500 mg，放入5 mL磷酸鹽緩沖液中，然后使用HCl溶液調節pH 1.5。隨后稱取4.3 mg胃蛋白酶加入到混合物中，在37 ℃的搖動水浴中反應1 h。在1 h結束時，使用K2CO3溶液將混合物的pH 6.9，以停止反應。再向混合物中加入55.5 mgα-淀粉酶，然后將其轉移到透析袋（截留分子質量7 000 Da）中，將透析袋放入含有100 mL磷酸鹽緩沖液的燒杯中進行小腸消化模擬。消化時間為3 h，分別在0、20、30、60、90、120、150、180 min時取出一份透析液1 mL，并用相同量的新鮮緩沖液替代。采用DNS法測定還原糖含量，通過標準曲線方程計算透析液中葡萄糖含量，每個樣品平行操作3 次。

1.4 數據處理與統計分析

運用SPSS 16.0軟件對數據進行統計分析，結果以±s表示，通過一元方差分析（One-Way ANOVA）進行多個組間平均數的比較，如果組間存在顯著性差異（P＜0.05），則采用Duncan檢驗進行組間多重比較。利用Origin 9.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 蓮原花青素添加量對面包形態和比容的影響

圖 1 不同蓮原花青素添加量面包的切片圖Fig. 1 Pictures of bread fortified with different levels of LSPC

截取不同蓮原花青素面包的同一位置截面，得到面包切片見圖1。隨著蓮原花青素添加量的增加，面包顏色不斷加深，組織內部的孔隙增多、增大，且面包體積也隨之減小。這可能是由于原花青素的添加影響了面團在醒發和焙烤過程中產氣及膨脹穩定性，導致蓮原花青素面包無法產生連續完整的氣孔。

表 2 蓮原花青素添加量對面包比容的影響Table 2 Specific volumes of bread fortified with LSPC at different levels

如表2所示，隨著蓮原花青素添加量的增加，面包的比容呈逐漸下降的趨勢，蓮原花青素面包比容分別比對照面包減小了2.82%、4.75%、11.39%和21.23%，且1.00%和2.00%蓮原花青素面包與未添加蓮原花青素的面包存在顯著性差異（P＜0.05）。說明蓮原花青素的存在會影響發酵程度，降低了面團的產氣和持氣能力，導致面包出現不規則的塌陷，因此面包體積減小，這與文獻報道的柿粉對面包比容的影響一致，添加3%～15%的柿粉，隨著添加量的增加，面包比容呈顯著降低的趨勢[23]。

2.2 蓮原花青素添加量對面包質構特性的影響

表 3 蓮原花青素添加量對面包質構特性的影響Table 3 Texture properties of bread fortified with different levels of LSPC

如表3所示，蓮原花青素的添加顯著增加了面包的硬度（P＜0.05），且2%蓮原花青素面包硬度值明顯高于其他3 個添加量面包（P＜0.05）。面包的咀嚼性也隨蓮原花青素的添加而增大，且2%蓮原花青素面包與其他各組面包存在顯著差異（P＜0.05），比對照組面包增加了60.04%。隨著蓮原花青素添加的增加，面包的彈性和恢復力呈減小的趨勢，僅2.00%蓮原花青素面包與對照面包間存在顯著性差異（P＜0.05）。面包的膠黏性隨蓮原花青素添加量的增加而呈大致增長的趨勢，但僅2.00%蓮原花青素面包顯著大于其他組面包（P＜0.05），而其他各組面包間無顯著性差異（P＞0.05）。上述結果表明，蓮原花青素的添加會使面包發酵受到影響，從而使面包的質構發生變化，隨著添加量的增加，變化程度也越大，2.00%蓮原花青素面包改變程度最為顯著。多酚會顯著影響面包的質構特性，添加1%、2%、4%的黑米花色苷后，面包的硬度和咀嚼性隨著添加量的增加而增大，而彈性和恢復力呈現逐漸減小的趨勢[22]，這與本實驗結果類似。

2.3 蓮原花青素添加量對面包色澤的影響

表 4 蓮原花青素添加量對面包芯色澤的影響Table 4 Effects of different levels of LSPC on color of bread core

如表4所示，面包芯的L值隨蓮原花青素添加量的增加呈減弱的趨勢，0.25%、0.50%、1.00%和2.00%蓮原花青素面包L值分別比空白面包的減小0.95%、6.02%、5.61%和12.63%，且0.50%、1.00%和2.00%蓮原花青素面包與對照面包之間存在顯著性差異（P＜0.05）。而a、b值隨蓮原花青素含量的增加而增大，且顯著高于對照組面包（P＜0.05）。蓮原花青素面包與對照組面包間的色差ΔE值隨蓮原花青素含量的增加而顯著增大，這是由于蓮原花青素呈紅褐色，會使面包偏紅和偏黃，顏色逐漸加深，亮度減弱，色差隨之增大。本實驗結果與文獻報道類似，由于柿粉中含有單寧等有色酚類化合物，添加到面包中使得面包芯顏色變紅、變黃，且隨著添加量的增加，紅色和黃色更加明顯[23]，而面包芯的a值也隨著茶多酚添加量的增加而逐漸增大[11]。

表 5 蓮原花青素添加量對面包殼色澤的影響Table 5 Effects of different levels of LSPC on color of bread crust

如表5所示，1.00%和2.00%蓮原花青素面包的L值小于對照組面包，2.00%蓮原花青素面包與對照組間存在顯著性差異（P＜0.05）。a、b值因蓮原花青素添加量的增加大致呈減小趨勢，但各組面包a值之間無明顯差異（P＞0.05），而1.00%和2.00%蓮原花青素面包的b值顯著小于對照組（P＜0.05）。蓮原花青素面包與對照組面包間的色差ΔE值隨蓮原花青素含量的增加而呈增大的趨勢，但與面包芯相比，各組原花青素面包的面包皮與對照組之間的色差明顯減小，這可能是由于面包在焙烤過程中發生美拉德反應在面包皮上形成紅褐色的物質，減小了各組間的差異。

2.4 蓮原花青素添加量對面包風味物質的影響

圖 2 不同蓮原花青素添加量面包電子鼻雷達圖Fig. 2 Radar chart showing the response of electronic nose sensors to odors of bread fortified with different levels of LSPC

分別取各組電子鼻檢測結果的平均值，得到不同傳感器響應值與各組揮發性風味的關系雷達圖，如圖2所示。S6、S2、S8、S9和S7這5 個傳感器中響應值較高，結合表1說明面包的主要風味物質來源于乙醇、氮氧化合物等芳香成分，2.00%、1.00%、0.50%和0.25%與0%在S6、S2和S8這3 個傳感器中響應值相差均極顯著。在S1、S3、S4、S5、S10這5 個傳感器中響應值較低，且不同含量之間響應值相差較小。

表 6 電子鼻傳感器對不同蓮原花青素添加量面包風味物質的響應值Table 6 Response of electronic nose sensors to odors of bread fortified with different levels of LSPC

由表6可知，在S2、S6、S8傳感器中蓮原花青素添加量為0%、0.25%、0.50%和1.00%的面包之間存在顯著性差異（P＜0.05），2.00%與0%、0.50%之間存在顯著性差異（P＜0.05）。而在S9和S10傳感器中，0.25%、1.00%和2.00%蓮原花青素面包之間不存在顯著性差異（P＞0.05）。綜合圖2和表6分析可得，在區分不同蓮原花青素面包的風味物質上，S2、S6和S8傳感器的參考性大，在S9和S10上參考性較小。

圖 3 不同蓮原花青素添加量面包的PCAFig. 3 PCA plot of odors of bread fortified with different levels of LSPC

主成分分析（principal component analysis，PCA）是將所提取的傳感器多指標化為少數幾個綜合指標的一種線性判別方法，在PCA散點圖上顯示主要的兩維散點圖。如圖3可知，PC1貢獻率為98.87%，PC2貢獻率為0.59%，總貢獻率達到99.46%，說明PCA可用于區分不同含量蓮原花青素面包的揮發性氣味。在相同的實驗條件下，不同添加量的蓮原花青素面包區分度較明顯，0.25%、1.00%和2.00%蓮原花青素面包的氣味呈現一定的聚類現象，但仍能夠有效區分，且不同含量均在各自區域，不發生重疊，說明各組面包之間均存在差異，具有一定的研究價值。電子鼻是一種快速區分不同面包風味差異的有效工具，但對于不同面包之間風味差異物質的表征還有待通過固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術進一步研究[24]。

2.5 蓮原花青素添加量對面包抗氧化活性的影響

圖 4 蓮原花青素添加量對面包DPPH自由基清除率的影響Fig. 4 DPPH radical scavenging activity of bread fortified with of LSPC at different levels

由圖4可知，隨著面包浸提液質量濃度的逐漸增加，各組面包DPPH自由基清除率均呈逐漸增大的趨勢，當浸提液質量濃度為30 mg/mL時，對照組面包的DPPH自由基清除率僅為59.68%，而0.25%、0.50%和1.00%蓮原花青素面包分別為69.46%、81.18%和87.65%，而2.00%蓮原花青素面包在浸提液質量濃度僅為10 mg/mL時，其DPPH自由基清除率達80.10%，表明隨著蓮原花青素添加量的增加，面包清除DPPH自由基的能力明顯增強。

表 7 不同蓮原花青素添加量面包的IC50值Table 7 IC50 values of bread fortified with LSPC at different levels for DPPH scavenging activity

如表7所示，面包浸提液的IC50值隨著蓮原花青素添加量的增加而逐漸減小，且各組面包浸提液的IC50值之間差異顯著（P＜0.05），0.25%、0.50%、1.00%和2.00%蓮原花青素面包浸提液的IC50值分別比對照組面包下降了16.36%、26.70%、33.27%和53.62%。由此說明，面包浸提液的抗氧化活性隨著蓮原花青素添加量的增加而增強。研究表明，多酚強化食品的抗氧化活性隨著多酚含量的增加而增強，生面團和蛋糕中添加2%～8%的姜黃粉，產品清除DPPH自由基的活性隨著姜黃粉添加量的增加而增大[25]，不同品種蕎麥制得面條的DPPH自由基清除能力和總還原能力與蕎麥中總黃酮的含量呈正相關[26]，饅頭中添加10%～30%富含多酚的高粱粉顯著提高了饅頭的體外和細胞抗氧化活性，且與添加量呈正相關[8]，這都與本實驗的結果一致。

2.6 蓮原花青素添加量對面包淀粉消化特性的影響

表 8 蓮原花青素面包中淀粉在不同時間內轉化為葡萄糖的量Table 8 Amount of glucose produced during digestion of starch from bread fortified with of LSPC at different levels

如表8所示，各組面包中淀粉轉化為葡萄糖的量隨著消化時間延長而呈逐漸增加的趨勢，不同蓮原花青素面包在各取樣點時透析液中葡萄糖的量均小于對照組面包。當消化時間達到90 min后，2.00%蓮原花青素面包中淀粉轉化為葡萄糖的量明顯低于對照組面包，且在180 min時，2.00%蓮原花青素面包透析液中葡萄糖的量顯著低于其他各組面包（P＜0.05）。結果表明，不同蓮原花青素添加量面包均具有延緩淀粉轉化葡萄糖速率的作用，且與蓮原花青素添加量存在一定的相關性，2.00%蓮原花青素面包延緩淀粉消化作用效果最佳。本研究結果與文獻報道一致，添加1%、2%、4%黑米花色苷減緩了強化面包淀粉轉化為葡萄糖的速率，且添加量越大，相同時間內葡萄糖的生成量越小[22]，而添加了5%富含多酚的綠小麥粉的面包，其淀粉相對消化率比對照組降低了10.86%[9]?？赡艿臋C理是原花青素、花色苷等多酚能夠與α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶結合，抑制淀粉轉化為葡萄糖的活性和速率，同時劑量依賴性地抑制葡萄糖在小腸內的吸收和轉運[27-28]。

3 結 論

本實驗研究不同添加量蓮原花青素對面包比容、質構、色澤和風味品質及抗氧化和面包淀粉消化特性的影響。當蓮原花青素添加量大于1.00%時，顯著降低面包的比容（P＜0.05）；蓮原花青素的添加顯著增加了面包的硬度（P＜0.05），相對于對照面包，2.00%蓮原花青素面包的咀嚼性也顯著增加（P＜0.05），而彈性和恢復力顯著降低（P＜0.05）；隨著蓮原花青素添加量的增加，面包芯的a值顯著增強（P＜0.05），與對照組間的色差逐漸增大；電子鼻結果顯示不同蓮原花青素面包的風味存在明顯差異；面包的抗氧化活性也隨著蓮原花青素添加量的增加而顯著增強（P＜0.05）；不同蓮原花青素面包均具有延緩淀粉轉化葡萄糖速率的作用，且2.00%蓮原花青素面包效果最佳。綜上，將蓮原花青素添加至面包中，雖然在一定程度上降低了面包的比容和食用品質，但提高了面包的抗氧化活性，延緩了淀粉的消化速率，使其可能成為血糖異常人群的膳食選擇。