穇子粉粒徑對小麥面包品質、抗氧化能力、體外消化特性的影響

肖攀飛 謝 華 陶笑寒 羅旖旎 湯渝華 李赤翎

(1. 長沙理工大學食品與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2. 湖南省科學技術信息研究所，湖南 長沙 410001；3. 長沙羅莎食品有限公司，湖南 長沙 410000)

穇子，又名龍爪粟、龍爪稷等，屬草本植物，富含膳食纖維、礦物質以及酚類物質，其中鈣含量是糙米、小麥、玉米的10倍，牛奶的3倍，具有很高的營養價值[1-2]，特別是種皮，含有大量的酚類化合物，使得穇子具有較強的抗氧化活性[3]。

面包是一類可以提供能量和營養的重要主食。但用純小麥粉制作的面包存在營養不全面、血糖生成指數(GI)高等缺點[4]。有研究[5-6]表明許多雜糧中含有的多酚物質可以與α-淀粉酶結合，抑制淀粉消化，使雜糧面包中抗性淀粉含量增加，因此雜糧面包在一定程度上可以抑制餐后血糖升高。但雜糧的加入通常會使面包的硬度增加，導致口感下降[7]。雜糧經過微粉化有利于多酚類活性物質的釋放[8]，但雜糧粉粒徑大小可能會影響產品的功效性、組織結構及口感[9-10]。穇子作為一種營養價值較高的雜糧作物，是制作營養面包的良好選擇。試驗擬研究穇子粉粒徑對小麥面包感官品質、抗氧化活性和體外消化特性的影響，以期為穇子面制品開發提供參考，同時為雜糧微粉化改善焙烤制品品質提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

穇子、五谷雞蛋：市售；

小麥粉：蛇口南順面粉有限公司；

白砂糖：安琪酵母股份有限公司；

谷朊粉：萬康食品配料城；

燕子牌即發酵母：廣西丹寶利酵母有限公司；

德亞脫脂純牛奶：平渥食品股份有限公司；

黃油：光明乳業股份有限公司；

鹽：湖南雪天技術開發有限公司；

石油醚：分析純，鄭州派尼化學試劑廠；

二硫代蘇糖醇(TPTZ)：分析純，上海甄準生物科技有限公司；

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、氯化鐵、甲醇、無水乙醇：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

高速粉碎機：DFY-500型，溫嶺市林大機械有限公司；

低速離心機：TG16K型，長沙湘怡儀器有限公司；

色度計：WSC-S型，上海儀電物理光學儀器有限公司；

質構儀：TA-XT plus型，英國Stable Micro Sytem公司；

高效液相色譜儀：Agilent 1100型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

紫外可見分光光度計：UV765型，上海翱藝儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 面包制作

(1) 原料配比：小麥粉95 g，谷朊粉5 g，酵母2 g，黃油5 g，白砂糖10 g，雞蛋8 g，牛奶50 g，鹽1 g。

(2) 試驗分組：試驗組為不同粒徑的穇子粉與小麥粉混合后制作的面包，即小麥粉65 g，穇子粉30 g，其他配料不變。其中D1組：添加60目(過篩孔直徑為0.25 mm的篩子)穇子粉，D2組：添加100目(過篩孔直徑為0.15 mm 的篩子)穇子粉，D3組：添加200目(過篩孔直徑為0.075 mm的篩子)穇子粉。對照組(D0)為未添加穇子粉的小麥面包。

(3) 面包制作流程：

原料混合成面團→首次發酵(1 h) →整型后二次發酵(30 min) →烘烤(上管溫度135 ℃、下管溫度180 ℃、烘焙13 min)→冷卻至室溫(25 ℃)

1.3.2 基本營養物質測定

(1) 蛋白質：按GB/T 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》執行。

(2) 脂肪：按GB/T 5009.6—2016《食品國家安全標準 食品中脂肪的測定》執行。

(3) 碳水化合物：GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》執行。

(4) 灰分：GB/T 24872—2010《糧油檢驗 小麥粉灰分含量測定 近紅外法》執行。

(5) 鈣、維生素B2、胡蘿卜素：按GB/T 5009.268—2016《食品國家安全標準 食品中多元素的測定》執行。

1.3.3 面包比容測定 面包體積的測定按GB/T 20981—2007《面包》中的菜籽置換法執行，使用電子天平測定面包的重量。按式(1) 計算面包比容。

P=V/m，

(1)

式中：

P——面包比容，mL/g;

V——面包體積，mL；

m——面包重量，g。

1.3.4 面包顏色測定 用色度計分別測定每種面包的面包上皮和面包芯的顏色值，用L*、a*、b*分別表示明暗、紅綠、黃藍。色度計用白色標準瓷磚校準。

1.3.5 面包孔隙度測定 根據王明[11]的方法，用圖像掃描儀獲得30 mm×30 mm的面包截面圖，再使用Matlab R2018軟件進行分析，得到面包的氣孔數量n，按式(2)計算面包的氣孔密度。

ρ氣孔=n/S，

(2)

式中：

ρ氣孔——面包的氣孔密度；

n——面包氣孔數量；

S——面包截面面積，mm2。

1.3.6 面包多酚含量和抗氧化測定

(1) 多酚提取：參照代雅杰等[12]的方法，稍作修改。將面包樣品冷凍干燥后磨粉，準確稱取10 g樣品，再將樣品添加到100 mL 80%的甲醇溶液中，在50 ℃下超聲提取1 h，再將提取物在2 800 r/min下離心10 min，并收集上清液。再重復提取2次，將3次上清液合并放置到-4 ℃下備用。

(2) 總酚含量測定：參照Macedo等[13]的方法。使用注射器過濾器過濾提取物，然后進行高效液相色譜分析。色譜條件：色譜柱Diamonsil C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相A:1%冰乙酸水溶液，B:純甲醇；柱溫30 ℃；流速1 mL/min；檢測波長280 nm；進樣量20 μL；運行時間50 min；洗脫程序：0 min (95% A+5% B)，10 min (70% A+30% B)，25 min (50% A+50% B)，30 min (40% A+60% B)，35 min (30% A+70% B)，40 min (95% A+5% B)。結果表示為每克干樣品中游離酚類化合物的總微克數(μg/g)。

(3) DPPH自由基清除活性和鐵離子還原能力測定:參照Sasipriya等[14]的方法。以Trolox作為標準化合物，測量結果表示為每克干樣品(mg TEs/g)的Trolox當量。

1.3.7 體外消化試驗

(1) 體外消化模擬：參照張子敬等[15]的方法，并稍作修改。

模擬唾液：將0.238 g硫酸氫鈉、0.019 g硫酸二氫鉀、0.8 g氯化鈉和2.0 gα-淀粉酶加入容量瓶中，用蒸餾水定容至100 mL。

模擬胃液：0.1 g胃蛋白酶溶解于鹽酸(pH 2.0)中，體系體積為100 mL。

模擬腸液：稱取1 g胰蛋白酶，1.2 mL淀粉糖苷酶和2.2 g豬胰腺α-淀粉酶置于容量瓶中，然后用KH2PO4—NaOH緩沖溶液(pH 6.8)溶解并定容至100 mL。

取0.2 g面包粉末樣品置于50 mL離心瓶中，加入5 mL醋酸緩沖液和3顆沸珠，37 ℃恒溫水浴振蕩器中振蕩，使樣品完全分散開，加入1 mL唾液模擬溶液，振蕩反應2 min后，加入0.23 mL 6 mol/L的鹽酸溶液終止反應。加入2.5 mL的胃液模擬溶液，振蕩反應2 h后，加入0.6 mL 400 g/L的NaOH溶液和10 mL的醋酸緩沖液。繼續加入2.5 mL腸液模擬溶液，37 ℃水浴振蕩器中培養。通過計算0，20，60，120，180 min釋放的葡萄糖量得出消化淀粉水平，并將淀粉進一步分類為快速消化淀粉(RDS)(20 min內消化)、緩慢消化的淀粉(SDS)(20～120 min 消化)及抗性淀粉(RS)(120 min內未消化)[16]。

(2) 消化后面包的抗氧化能力：參照Amin等[4]的方法稍作修改，模擬消化結束后，將面包懸浮液在3 600 r/min 下離心20 min，并根據1.3.6(3)描述的方法評估上清液的抗氧化能力。

1.3.8 面包的感官評價 感官評價小組由10名受過感官評定培訓的食品專業學生組成，10名人員按照表1的評分標準進行面包烘焙品質評分。

表1 感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 數據分析

使用SPSS 23.0軟件進行數據分析，所有試驗處理均設3次重復，測定數據以平均值±標準偏差的形式表示。使用Origin 2020繪圖分析。

2 結果分析

2.1 基本營養成分分析

由表2可知，添加穇子粉的面包，粗纖維含量提高了56.25%，鈣含量高達236 mg/100 g，提高了62.23%。攝入天然鈣有助于預防骨質疏松等骨骼疾病，而穇子粉是一個很好的鈣來源。

表2 樣品基本營養成分?Table 2 Basic nutrients of samples

2.2 穇子粉粒徑對面包品質的影響

2.2.1 面包顏色 由表3可知，與對照組相比，添加穇子粉的面包皮a*值和b*值有顯著性的差異(P<0.05)，說明穇子粉會使面包皮的黃色和紅色減弱；粒徑對面包皮色澤無顯著性影響。穇子粉的加入使面包芯的L*值和b*值顯著性降低(P<0.05)，a*值顯著增大。隨著穇子粉粒徑的減小，面包整體的顏色有明顯變化(P<0.05)，但D2和D3組面包顏色無顯著差異(P>0.05)。

表3 穇子粉粒徑對面包顏色的影響?Table 3 Effect of different particle sizes of finger millet powder onthe bread color

綜上，穇子粉的添加會使面包的顏色變暗，這和穇子富含纖維素有關[17]，Raymundo等[18]也報道了隨著纖維含量的增加，餅干的色度會變暗，主要是因為纖維具有多種糖組分，高纖維會增強加工過程中的非酶促褐變(羰氨反應)。

2.2.2 面包比容和氣孔密度 由圖1可知，穇子粉的添加會導致面包的比容顯著下降(P<0.05)。這是因為穇子粉中含有大量的粗纖維會阻礙面筋網絡形成，使面筋結構穩定性降低從而導致面包比容降低[19]。隨著穇子粉粒徑的降低，面包的比容隨之降低，由 3.20 mL/g 降至2.57 mL/g，與Azeem等[20]研究結果一致，但D2和D3組面包比容無明顯差異(P>0.05)。

由表4可知，添加穇子粉后，相同截面面積的面包氣孔數量顯著增加(P<0.05),隨著穇子粉粒徑的下降，氣孔數量無顯著變化(P>0.05)。面包截面圖經Matlab處理后可知氣孔分布情況，D0組切片的氣孔密度小、直徑大，D1、D2和D3組的面包的氣孔密度相較于D0組的有所增加。原因可能是：① 穇子粉的加入稀釋了面筋蛋白；② 與小麥粉不相融合的穇子顆粒分布于面團中，使面包內部保留的氣體減少[21]。這會讓面包蓬松度下降，影響面包的口感。綜上，粒徑對穇子粉面包的比容、氣孔密度基本沒有影響。

字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)圖1 穇子粉粒徑對面包比容的影響Figure 1 Effect of different particle sizes of finger millet powder on the specific volume of bread

表4 穇子粉粒徑對面包氣孔密度的影響?Table 4 Effect of different particle sizes of finger millet powder onthe stomatal density of bread

2.2.3 面包質構 由表5可知，穇子粉的添加以及穇子粉粒徑的變化對面包的彈性無顯著影響(P>0.05)。添加穇子粉后，面包的硬度和咀嚼度顯著增大(P<0.05)，原因是穇子不含面筋蛋白，但富含膳食纖維，使面筋水合能力和持氣量下降，導致面團在發酵過程中得不到充分膨脹，最終使面包硬度和咀嚼度增大[22]。隨著穇子粉粒徑的降低，面包的硬度下降，可能是因為穇子粉粒徑越小越容易嵌入面筋網絡結構中，對面團面筋破壞力度較小[23]。與D0組相比，D1組的黏聚性顯著降低(P<0.05)，但隨著添加穇子粉粒徑的減小，面包黏聚性逐漸升高，D3組的黏聚性與D0組的無顯著性差異(P>0.05)。因為，粒徑大的粗糧會影響面筋蛋白的形成，從而影響面包的黏聚性[24]。

表5 穇子粉粒徑對面包質構的影響?Table 5 Effect of different particle sizes of finger millet powder onthe texture of bread

2.2.4 面包感官品質 由圖2可知，D0組感官評價總分最高。D0組和D3組相比，除色澤外，其他方面無顯著性差異(P>0.05)。且D3組感官評定總分顯著高于D1和D2組，原因是D3組添加穇子粉粒徑小，對面團影響較小，烘烤出的面包表面光滑，色澤均勻，質地柔軟而有彈性；而D1和D2組表面粗糙，面包芯有明顯的顆粒感，硬度較大，使感官評分降低。感官評定的結果與2.2.3中面包質構數據分析相符。從感官品質考慮，D3組的面包與對照組最接近。

圖2 添加不同粒度穇子粉面包的感官評分圖Figure 2 Sensory scoring diagram of bread with different particle sizes of finger millet powder

2.3 穇子粉粒度對面包消化特性的影響

由表6可知，D1、D2、D3組面包的RDS和SDS含量相對于D0組顯著性降低(P<0.05)，而D1、D2、D3組的RS含量相對于D0組顯著性增加。添加穇子粉后，面包的RS含量增加，與Chen等[2]研究結果一致。穇子粉富含的多酚類物質可以與直鏈淀粉通過疏水作用形成復雜的絡合物，其結構在淀粉酶消化過程中不易水解[25]，因而穇子粉中抗性淀粉含量較高。

表6 穇子粉粒徑對小麥面包RDS、SDS和RS百分含量的影響?Table 6 Effects of different particle sizes of finger millet powder on the percentages of RDS,SDS and RS in wheat bread

2.4 穇子粉粒度對面包抗氧化活性的影響

由表7可知，D1、D2、D3組面包中的游離總酚含量顯著高于D0組的(P<0.05)，D1、D2、D3組的總酚含量無明顯差異(P>0.05)。由圖3可知、D1，D2，D3組的DPPH清除能力和鐵離子還原能力顯著高于D0組(P<0.05)，而D1和D2組抗氧化能力無明顯差異，D3組抗氧化能力最強。穇子含有豐富的酚類化合物，具有較好的抗氧化活性[26]，因此添加了穇子粉的面包表現出更強的抗氧化性。

表7 不同粒徑穇子粉面包的游離總酚含量?Table 7 Total free phenol content of bread with different particle sizes of finger millet powder μg/mL

字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)圖3 不同粒徑穇子粉面包的抗氧化能力Figure 3 Antioxidant capacity of bread with different particle sizes of finger millet powder

圖4為經過體外模擬消化試驗后各面包的抗氧化能力結果。D1、D2、D3組的DPPH清除能力和鐵離子還原能力顯著高于D0組(P<0.05)，且隨著穇子粒度的減小，面包的抗氧化能力逐漸提高。經過體外消化后，D1、D2、D3組的抗氧化能力提高可能是因為胃和小腸消化能夠促進穇子面包中黃酮類物質的釋放，而黃酮有抗氧化活性，與馬藝超等[27]研究結果一致。D3組抗氧化能力最強，可能是因為穇子粒度小相對容易消化使得多酚生物利用率較高。

字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)圖4 不同粒徑穇子粉面包模擬體外消化后的抗氧化能力Figure 4 Antioxidant capacity of bread with different particle sizes of finger millet powder after in vitro simulated digestion

3 結論

考察了3種不同粒度穇子粉對小麥面包理化參數、質構特性、抗氧化性能的影響。試驗結果表明，添加了穇子粉的面包其粗纖維和鈣的含量、消化模擬前后的抗氧化能力、抗性淀粉含量均大幅地提高。穇子粉粒徑對小麥面包品質幾乎無影響，除抗氧化性以外。穇子粉粒徑越小，面包的抗氧化能力越強。添加200目穇子粉的感官評價得分最高。總體而言，粒徑200目的穇粉可有效改善普通小麥面包的營養品質且不影響其口感。后續將進一步研究穇子粉面包降血糖等功能特性。