低GI面包預拌粉的研制

李美妮，高 洋，代羽可欣，謝 宏

沈陽農業大學 (沈陽 110866)

我國糖尿病患病人數居世界首位，糖尿病和肥胖已經嚴重影響我國人民的身心健康[1-3]。研究證明，通過飲食調整可減少糖尿病人服藥量、減輕或延緩并發癥的發生[4]。開發低血糖生成指數( glycemic index，GI )食品對于糖尿病患者和肥胖人群具有重要意義[5-6]。低GI食品的研制受到廣泛關注。目前，國內外研發的低GI食品有膳食纖維蛋糕、代餐粉、米粉，面條等[7-12]，本研究以開發便利于家庭使用的低GI面包預拌粉為目標。

本文以鷹嘴豆、谷朊粉、豌豆蛋白、亞麻籽、膳食纖維等為原料可以降低面包GI值并有利于提高產品營養品質、豐富產品口感[13-28]。前期實驗表明，在以上6種原料在選定的因素水平內，面包的EGI值均小于55，可制作低GI面包。本文通過配方均勻試驗優化原料粉配比，利用響應面試驗進一步優化面包粉配方。研究可以豐富低GI食品種類，為生產低GI面包預拌粉提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

鷹嘴豆粉、谷朊粉、豌豆蛋白粉、黃金亞麻籽粉、燕麥纖維、小麥纖維、酵母、黃油、面包改良劑、菊粉、赤蘚糖醇：市售，食品級；α-淀粉酶(活性≥2 000 U/g)、胃蛋白酶(活性≥3 000 U/mL)、淀粉葡糖苷酶(活性≥10萬U/mL)、胰酶(活性≥10萬U/mL)；無水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鹽酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、苯酚、瓜爾豆膠，均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

FA224型電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；NB-HM381型烤箱，廈門建松電器有限公司；CT3型質構儀；CM-2600d型色度儀,美能達辦公系統有限公司；DNP-9082型恒溫培養箱，上海精宏實驗設備有限公司；PHS-3C型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；SHA-B型恒溫震蕩器,常州國華電器有限公司；HH-6型恒溫水浴鍋，常州智博儀器制造有限公司；磁力攪拌器，上海般特儀器制造有限公司；UV-5100型紫外可見分光光度計，上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1低GI面包制作

基本工藝流程：稱量各種原輔料→加水攪拌至面團形成→發酵(溫度36 ℃、60 min)→切分→靜置15 min→ 醒發(溫度36 ℃、60 min)→烘烤(180 ℃、15 min)→冷卻→成品

1.3.2低GI面包原料粉配方均勻設計實驗

單因素實驗結果表明，在表1選定的因素水平內，面包的EGI值均小于55，但感官品質差異明顯。本實驗采用均勻實驗設計的方法以感官評分為目標函數(Y)對低GI面包原料粉配方進行優化。利用DPS軟件設計實驗，得到配方均勻設計U12(1210)實驗方案，實驗水平見表1。

表1 均勻設計實驗因素水平

1.3.3低GI面包預拌粉配方響應面實驗

在單因素實驗的基礎上選擇以赤蘚糖醇添加量、菊粉添加量、面包改良劑為因素，感官評分及EGI值為指標，對面包粉配方進行響應面優化實驗，實驗因素與編碼如表2所示。

表2 單因素試驗因素水平

1.3.4測定方法

1.3.4.1 面包高徑比的測定

面包的高度與直徑通過游標卡尺測量，計算公式如下：

高徑比=高度/直徑

1.3.4.2 面包比容的測定

參照GB/T 20981—2007，即小米填充法。

1.3.4.3 面包質構特性的測定

根據楊雯珺[5]的方法，采用TAP模式對面包質構進行測定。

1.3.4.4 面包血糖生成指數的體外測定

預估血糖生成指數(estimated glycemicindex,EGI)，參考徐箐[9]的方法。

1.3.5面包滋味輪廓分析

參照徐偉[29]的方法，對面包的滋味進行分析，并與普通小麥面包進行對比。

1.3.6面包感官評定

感官評價表，參照 GB/T 14611—2008《面包烘焙品質評分標準》。

1.3.7數據處理

數據采用Origin 9.0軟件進行統計分析和作圖，采用數理統計軟件DPS軟件對配方均勻設計試驗結果進行分析，采用Design Expert 8.0軟件設計響應面試驗及結果分析。

2 結果與討論

2.1 低GI面包原料粉配方均勻設計實驗結果

2.1.1均勻設計實驗結果的回歸分析

均勻試驗結果如表3，建立的二次回歸方程為：

表3 均勻設計試驗結果

Y=100.47-1.11X2+1.19X3-0.98X5-0.04X22-0.10X32+0.002 2X52+0.026X2X4-0.78X2X5-0.001 7X2X6-0.028X4X5

對回歸方程進行檢驗，得到相關系數R=1.000 0，顯著水平P=0.003 5<0.01，達到極顯著水平，可信度很高。

由表4可知，X2、X3、X5以及原料間的交互作用的回歸項都達到極顯著水平，對面包的的感官評分影響比較大；

表4 回歸方程回歸系數檢驗

通過對回歸方程的模擬，可得到低GI面包原料粉配方為：谷朊粉43.87 g，鷹嘴豆粉15.00 g，豌豆蛋白粉5.27 g，燕麥纖維7.00 g，小麥纖維6.16 g，亞麻籽粉3.00 g，預測感官評分為87.33。

由表5可知，觀察值與擬合值很接近，最大的擬合誤差只有0.000 6，進一步說明了回歸方程的準確性。

表5 觀察值、擬合值和擬合誤差結果

為了便于實際操作，低GI面包原料粉最優配方修正為谷朊粉谷朊粉54.70%，鷹嘴豆粉18.60%，燕麥纖維8.70%，小麥纖維7.70%，豌豆蛋白粉6.60%，亞麻籽粉3.70%。

2.2 低GI面包預拌粉配方響應面實驗結果

2.1.1回歸模型建立和顯著性分析

采用Box-Behnken模型對三因素三水平的實驗結果進行二次多項回歸擬合，結果見表6。對表中數據進行擬合，得到方程如下：

表6 響應面實驗組合設計及結果

Y1=88.20+1.87X1-1.00X2+0.13X3+4.75X1X2-2.00X1X3+0.75X2X3-5.10X12-6.35X22-4.60X32

Y2=47.55-0.58X1+0.86X2-0.59X3-1.75X1X2-0.42X1X3+1.17X2X3+2.52X12+3.67X22+1.98X32

由表7可知，感官評價的回歸模型p<0.000 1極顯著，且失擬項p值為0.177 6(p>0.05)不顯著，模型的矯正決定系數R2=0.984 8，R2(adj)=0.965 3 ，說明該模型能很好預測面包評分與3種添加劑比例之間的關系。回歸方程一次項A極顯著、 B顯著；交互項AB、AC達到極顯著水平；二次項中A2、 B2、 C2達到極顯著水平。得到各因素影響順序為：赤蘚糖醇添加量>菊粉添加量>面包改良劑添加量。

表7 感官評分模型方差分析表

由表8可知，EGI值的回歸模型p<0.000 1，模型極顯著。失擬項p值為0.103 2(p>0.05)不顯著，矯正決定系數R2=0.979 8,R2(adj)=0.953 9，說明該實驗方法可靠。回歸方程一次項B項達到極顯著，A、C顯著；交互項AB極顯著；二次項中A2、B2、C2極顯著。各因素影響順序為：菊粉添加量>面包改良劑添加量>赤蘚糖醇添加量。

表8 EGI值模型方差分析表

由軟件Design Expert 8.0，計算出低GI面包感官評分最大值為88.376，赤蘚糖醇添加量4.369%，菊粉添加量5.967%，面包改良劑添加量0.029%; EGI最大值為47.413 6，赤蘚糖醇添加量4.17%，菊粉添加量5.62%，面包改良劑添加量0.03%。兩組添加劑的添加量基本相當。因素間交互作用對感官評價及EGI值的影響的響應情況見圖1～圖6。

圖1 赤蘚糖醇和菊粉的添加量對低GI面包感官評分的影響

圖2 赤蘚糖醇和面包改良劑的添加量對低GI面包感官評分的影響

圖3 菊粉和面包改良劑的添加量對低GI面包感官評分的影響

圖4 赤蘚糖醇和菊粉的添加量對低GI面包EGI值的影響

圖5 赤蘚糖醇和面包改良劑的添加量對低GI面包EGI值的影響

圖6 菊粉和面包改良劑的添加量對低GI面包EGI值的影響

由圖1～圖6可知，赤蘚糖醇添加量和面包改良劑添加量以及菊粉添加量和面包改良劑添加量交互組作用曲對低GI面包影響比較顯著。

2.2.2驗證性實驗

根據響應面實驗結果，為了便于實際操作，低GI原料粉中加入添加劑的量為，菊粉4.00%、赤蘚糖醇6.00%、面包改良劑0.03%。平行實驗3次，低GI面包的感官評分為89.000±1.155，EGI值為48.160±0.093，與預測值十分接近，可用于低GI面包的制作。

2.3 低GI面包品質評價

2.1.1低GI面包與普通小麥面包的品質比較

由表9可知，低GI預拌粉面包比原料粉面包品質有了顯著提升，尤其是硬度、彈性有較大改善，比普通小麥面包彈性更好。感官質量與普通小麥面包相當。EGI值僅有普通面包的47.59%，低于低GI食品EGI值55的要求。

表9 不同面包品質比較

2.3.2低GI面包與普通小麥面包的滋味比較

由圖7可知，低GI預拌粉面包的甜、苦、咸、澀味與普通小麥面包相當，只是酸味略有上升。

圖7 小麥替代粉以及白面包各滋味指標相對強度雷達圖

3 結論

通過配方均勻設計試驗和響應面試驗優化的低GI面包預拌粉粉配方為： 總原料為100%，谷朊粉49.68%、鷹嘴豆粉16.93%、燕麥纖維7.90%、小麥纖維7.00%、豌豆蛋白粉5.98%、亞麻籽粉3.39%，菊粉3.64%、赤蘚糖醇5.45%、面包改良劑0.03%。低GI面包預拌粉制作的面包，品質與普通小麥面包相似， EGI值顯著下降為47.59±0.031，符合低GI食品的定義，適合于糖尿病人及肥胖人群食用。