茶多酚對面包紋理結構的影響

廖珺，王燁軍，蘇有健，張永利，孫宇龍，方雅各

（安徽省農業科學院茶葉研究所，安徽 黃山 245000）

面包是歷史悠久、消費量較多的一類烘焙食品[1]。隨著生活水平提高，開發具有個性化營養功能的面包已成為研究熱點[2]。茶葉具有獨特的保健功效和風味，利用其制作的茶面包，備受消費者的青睞[3-4]。茶多酚是茶葉中主要的活性成分[5]，研究表明，它會影響面包的品質[6-7]，延長其保質期[8-9]。

在面包的評價體系中，內部紋理結構是評判其品質優劣的重要指標[10]，也是面包的特有屬性之一[11]，除了能直觀地評價面包切片的氣孔數量、大小、形狀等外觀特征，還能間接地反映面包的質地、口感等信息[12-13]。面包內部紋理結構是由面筋網絡結構所決定的，而蛋白質分子結構又是決定面筋網絡結構的關鍵因素[14-15]。已有學者研究發現，在面包加工中茶多酚會與面筋蛋白相互作用，形成氫鍵等非共價作用力[16-17]，但是關于茶多酚如何影響面包蛋白質二級結構和面筋網絡結構，進而影響面包內部紋理結構的研究鮮有報道。

本試驗在加工面包時添加茶多酚，對不同茶多酚添加量面包紋理結構的感官性狀及面包芯氣孔特性進行分析，考察不同茶多酚添加量對面包微觀結構和蛋白質二級結構的影響，以期從表觀和微觀兩個角度探討茶多酚對面包內部紋理結構的影響，為茶多酚在面包品質改良中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶多酚（食品級，多酚含量99.0%，含水量4.9%）：南京綠意生物科技有限公司；面包粉（蛋白含量15.2%、濕面筋含量40.1%、面筋指數81.7%）：濰坊風箏面粉有限責任公司；高活性干酵母：安琪酵母有限公司；黃油、白砂糖、食鹽：市售；溴化鉀（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電熱食品烘爐（YXE-6）：佛山市萬鋒廚具有限公司；發酵箱（PXF-16A）：佛山市明盛電器實業有限公司；冷凍干燥機（DC 801）：日本yamato公司；圖像分析儀（C-Cell）：英國Calibre圖像處理技術公司；掃描電子顯微鏡（S-3400N）：日本日立公司；傅里葉變換紅外光譜儀（Nicolet 380）：美國 Nicolet公司。

1.3 方法

1.3.1 茶多酚面包的制作配方及工藝流程

制作配方：面包粉100 g、酵母2 g、黃油10 g、白砂糖16 g、鹽2 g、水65 mL，茶多酚添加量為面包粉質量的0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。

工藝流程：面包配料混勻攪拌→放置于30℃、濕度75%的環境下發酵60 min→整型→溫度38℃、濕度80%條件下醒發20 min→190℃烘烤20 min→冷卻→成品[18]。

1.3.2 面包紋理結構感官分析

由固定的經培訓的10名（5名男性、5名女性）感官評價人員組成評價小組對面包紋理結構進行綜合評判[19-20]，評分標準見表1。

表1 面包紋理結構感官評分標準Table 1 The sensory evaluation standard of bread texture

1.3.3 茶多酚面包芯氣孔特性測定

將同批不同茶多酚添加量（0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）的面包于室溫（20℃）下冷卻后，切成約12mm厚的面包片，選取中間兩個切片的四個斷面，利用CCell圖像分析儀獲取分辨率為600 dpi圖像，取中心位置10 cm×10 cm的圖像，運用image J軟件對面包的氣孔數量、表面分率、稠密度、平均半徑進行分析[21-22]。

1.3.4 茶多酚面包微觀結構分析

將同批不同茶多酚添加量（0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）的面包冷凍干燥后切成小薄塊，用導電膠固定，經抽真空、噴金處理后置于掃描電鏡下觀察樣品結構[23-24]。

1.3.5 茶多酚面包蛋白二級結構分析

圖譜采集：稱取1 mg不同茶多酚添加量面包的凍干粉與150 mg溴化鉀混合均勻，充分研磨后壓片。利用傅里葉變換紅外光譜儀進行掃描，設定掃描波數譜段范圍 4 000 cm-1～400 cm-1，分辨率 4 cm-1，掃描次數64次。所有測量重復3次[25]。

圖譜處理：利用Peak Fit 4.12軟件對樣品的紅外譜圖中1 600 cm-1～1 700 cm-1波段進行分析，依次進行基線校正、縱坐標歸一化、Savitsk-Golay函數平滑、高斯去卷積處理、二階導數擬合，確定各子峰與各二級結構間的對應關系，根據峰面積計算出各二級結構的相對含量[26-27]。

1.4 數據統計與分析

所有試驗重復3次，結果均以平均值±標準差表示，采用Excel和spss處理數據并繪圖，進行ANOVA差異顯著性分析，其中P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 茶多酚添加量對面包紋理結構感官評分的影響

對不同茶多酚添加量面包的紋理結構進行感官審評，其感官評分如圖1所示。

圖1 茶多酚添加量對面包紋理結構感官評分的影響Fig.1 Effect of tea polyphenols addition on the sensory score of bread texture

由圖1可以看出，面包紋理結構的感官評分隨著茶多酚添加量的增加呈先上升后下降的趨勢，當茶多酚添加量為0.4%時，感官評分最高，面包紋理結構最好。這是因為添加少量茶多酚后，面包氣孔開始變得細密均勻，但當茶多酚添加量超過0.6%時，面包氣孔分布不再均勻且出現了大氣孔，導致感官評分分值快速下降。

2.2 茶多酚添加量對面包芯氣孔特性的影響

2.2.1 茶多酚添加量對面包芯氣孔數的影響

有研究表明氣孔數量越多，面包的物理品質越好[12]。不同茶多酚添加量面包芯的氣孔數如圖2所示。

由圖2可知，添加茶多酚后，面包氣孔數增多，隨著茶多酚添加量的增加，面包氣孔數先增加后緩慢減少，在茶多酚添加量為0.4%時最多，為（8 904±24）個，說明茶多酚的添加在一定程度上改善了面包的物理品質。

圖2 茶多酚添加量對面包芯氣孔數的影響Fig.2 Effect of tea polyphenols addition on the pore number of bread core

2.2.2 茶多酚添加量對面包芯氣孔表面分率的影響

氣孔表面分率是指氣孔總表面積與分析圖像面積的比值，氣孔表面分率越大，面包氣孔的界面性質越佳[24]。不同茶多酚添加量面包芯的氣孔表面分率如圖3所示。

圖3 茶多酚添加量對面包芯氣孔表面分率的影響Fig.3 Effect of tea polyphenols addition on the pore surface fraction of bread core

由圖3可知，隨著茶多酚添加量的增加，面包氣孔表面分率呈先上升后降低的趨勢，在茶多酚添加量為0.4%時最高，為（37.84±0.14）%；但當添加量為 1.0%時氣孔表面分率小于未加茶多酚的面包。這說明適量的茶多酚可使面包氣孔具有較好的界面性質，呈現出穩定的狀態，過量的茶多酚（當添加量為1.0%時）不能改善面包氣孔的界面性質。

2.2.3 茶多酚添加量對面包芯氣孔稠密度的影響

氣孔稠密度是指氣孔個數與分析圖像面積的比值，氣孔稠密度越大，面包的持氣和發酵能力越好[22]。不同茶多酚添加量面包芯的氣孔稠密度如圖4所示。

由圖4可知，添加茶多酚后，面包氣孔稠密度增加，隨著茶多酚添加量的增加，面包氣孔稠密度呈先增加后降低的趨勢，在茶多酚添加量為0.4%時最大，為（463.90±12.05）cells/cm2，說明茶多酚能夠增強面包的持氣和發酵能力。

圖4 茶多酚添加量對面包芯氣孔稠密度的影響Fig.4 Effect of tea polyphenols addition on the pore density of bread core

2.2.4 茶多酚添加量對面包芯氣孔平均半徑的影響

有文獻報道氣孔平均半徑越小，面包結構越細膩[10]。不同茶多酚添加量面包芯的氣孔平均半徑如圖5所示。

由圖5可看出，添加茶多酚后，面包氣孔平均半徑縮小，隨著茶多酚添加量的增加，面包氣孔平均半徑呈現先縮小后增大的趨勢；在茶多酚添加量為0.4%時最小，為（0.16±0.02）mm，說明茶多酚的添加能夠提高面包結構的細膩度。

圖5 茶多酚添加量對面包芯氣孔平均半徑的影響Fig.5 Effect of tea polyphenols addition on the pore mean radius of bread core

采用C-Cell圖像分析儀掃描面包芯切片，并利用計算機圖像視覺技術可以相對準確且客觀地分析面包芯圖像信息[22]。氣孔表面分率和稠密度越大、氣孔小而密集，表明面包內部紋理結構越好[28]，綜合評價茶多酚添加量對面包芯氣孔特性的影響結果認為，面包加工過程中茶多酚添加量在0.4%時，面包內部紋理結構最佳，這與感官評價的結果相符，也證明了圖像分析技術的可靠性。

2.3 茶多酚添加量對面包微觀結構的影響

面筋網絡結構是決定面包內部紋理結構的關鍵因素，當添加外源氧化還原劑后，面筋蛋白網絡的形成會受到影響[29]。不同茶多酚添加量面包的微觀結構如圖6所示。

圖6 茶多酚添加量對面包微觀結構的變化Fig.6 Changes of bread microstructure with different amounts of tea polyphenols

由圖6可看出未添加茶多酚的面包面筋網狀結構不明顯，很多淀粉顆粒不均勻地裸露在面筋結構表面。隨著茶多酚添加量的增加，裸露在外面的淀粉顆粒數量呈現先減少后增多的趨勢，面筋網絡結構的有序性和緊密度呈現先增加后降低的趨勢。當茶多酚添加量為0.4%時，面筋網絡連接最為緊密和有序，能充分地將淀粉顆粒包裹起來，Wang等[16]研究發現茶多酚的多羥基結構使得其能與面筋蛋白形成氫鍵等非共價作用力，因此可推測適量的茶多酚通過非共價作用改善了面筋網絡結構；但當茶多酚添加量大于0.6%時，開始出現大面積不規則的孔洞，逐漸有淀粉顆粒裸露在面筋結構表面，這可能是由于茶多酚具有還原性，使面筋蛋白的二硫鍵部分還原成自由巰基，從而減弱了二硫鍵的支撐作用，破壞了面筋網絡的形成[30]。因此，可推測在面筋網絡形成過程中，茶多酚與面筋蛋白形成非共價作用力對面筋結構的促進作用和其作為還原劑對面筋結構的削弱作用之間存在動態平衡，該平衡因茶多酚添加量而變化。

2.4 茶多酚添加量對面包蛋白質二級結構的影響

蛋白質分子二級結構的相對含量決定了面筋網絡結構的優劣[3，23]。蛋白質的傅里葉變換紅外光譜圖中一般有酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ這3組特征吸收帶，其中酰胺Ⅰ帶（1 600 cm-1～1 700 cm-1）的變化與蛋白質二級結構的相對含量密切相關，常被運用于定量分析蛋白質二級結構[31]。已有研究[23]表明，蛋白質二級結構與各子峰間波數的對應關系為：β-折疊結構對應波數是1 600 cm-1～1 640 cm-1，無規則卷曲結構對應波數是1 640cm-1～1650cm-1，α-螺旋結構對應波數是 1650cm-1～1 660cm-1，β-轉角結構對應波數是 1660cm-1～1700cm-1。不同茶多酚添加量面包的紅外光譜圖如圖7所示。利用Peak Fit 4.12軟件對圖7中酰胺I帶進行分析，結果如表2所示。

圖7 不同茶多酚添加量面包的紅外光譜圖Fig.7 Infrared spectrum of bread with different amounts of tea polyphenols

表2 茶多酚添加量對面包蛋白質二級結構的影響Table 2 Effect of tea polyphenols addition on the secondary structure of bread protein

由表2可知，面包蛋白質的二級結構主要以β-折疊為主[32]，且茶多酚的添加改變了β-折疊的含量，由于茶多酚與面筋蛋白在非共價相互作用下形成了較多的氫鍵，而氫鍵能夠誘導蛋白二級結構中的β-折疊構象含量的增加[33]，因此，茶多酚的添加導致β-折疊含量的增加。在蛋白質二級結構中，β-折疊和α-螺旋構象與無規則卷曲和β-轉角構象相比更加穩定有序，蛋白質分子的β-折疊和α-螺旋含量的升高及無規則卷曲和β-轉角含量的降低意味著蛋白質結構由松散無序向穩定有序轉變[25-26]。與未添加茶多酚的面包相比，茶多酚面包蛋白質二級結構中β-折疊和α-螺旋含量變多，無規則卷曲和β-轉角含量減少，說明茶多酚的添加導致面包蛋白質二級結構發生了變化，部分無規則卷曲和β-轉角構象向β-折疊和α-螺旋構象轉變，從而促使二級結構更加穩定有序，其原因可能是茶多酚與蛋白質發生非共價交聯作用，增強了蛋白網絡結構的穩定性和有序性[29]。隨著茶多酚添加量的增加，β-折疊和α-螺旋的含量呈現先增大后減少的趨勢，而無規則卷曲和β-轉角的含量呈現先減少后增大的趨勢；當添加量為0.4%時，β-折疊和α-螺旋的含量最高，而無規則卷曲和β-轉角的含量最低；這表明不同添加量的茶多酚對蛋白質的交聯作用程度導致了蛋白質二級結構發生不同的變化，適量的茶多酚可促進與蛋白質間的交聯作用，導致部分無規則卷曲和β-轉角構象向β-折疊和α-螺旋構象轉變，從而使蛋白質結構變得穩定有序；而由于過量的茶多酚對維持蛋白質內部結構的二硫鍵的還原作用占主導，抑制了蛋白質分子間的聚集，從而導致無規則卷曲和β-轉角的含量增加，β-折疊和α-螺旋的含量減少，蛋白質結構逐漸由穩定有序向松散無序轉變。張海華等[29]和段云龍[30]的研究也得到了相似的結果，同時也從蛋白質二級結構角度解釋了適量茶多酚可改善面包內部紋理結構的原因。

3 結論

本試驗先表觀后微觀地研究了不同茶多酚添加量對面包紋理結構的影響。從表觀角度上，發現當茶多酚添加量為0.4%時，面包內部紋理結構最佳，感官評分最高，氣孔表面分率和稠密度最大且氣孔小而密集。當添加量超過0.6%時，面包氣孔分布不再均勻且出現了大氣孔，導致內部紋理結構逐漸變差。從微觀層面上，發現當茶多酚添加量小于0.4%時可誘導部分無規則卷曲和β-轉角構象向β-折疊和α-螺旋構象轉變，促使二級結構更加穩定有序，增強面筋網絡結構的有序性和緊密度；當添加量為0.4%時，二級結構最穩定，面筋網絡連接最為緊密有序；而當添加量大于0.4%時無規則卷曲和β-轉角的含量逐步增加，β-折疊和α-螺旋的含量逐步減少，蛋白質結構逐漸轉為松散無序，面筋網絡結構開始出現大面積不規則的孔洞，漸漸有淀粉顆粒裸露在面筋結構表面。

綜上，在面包加工過程中，添加適量的茶多酚可增加面包蛋白質二級結構中β-折疊和α-螺旋的含量，促進了面筋網絡結構的形成，使得面包內部紋理結構得到改善。此研究為茶多酚在面包中的應用乃至茶類面包的開發提供了理論支持。