不同添加量啤酒糟對面包品質的影響

呂佳麗,莊永亮,孫麗平

(昆明理工大學 食品科學與工程學院,云南 昆明,650500)

啤酒糟是啤酒工業的主要副產品,是以大麥為原料,經發酵提取籽實中可溶性碳水化合物后的殘渣[1]。據統計,2020年我國的啤酒產量為3 411萬m3[2],每生產1 L的啤酒大約產生20 kg的啤酒糟[3],因此,啤酒糟的產量大約在6.8億t。由于濕啤酒糟含水量高,運輸和貯藏困難,目前對于啤酒糟的處理方式主要以青貯飼料為主[4],有些直接堆肥處理,造成了資源的浪費且會對環境造成嚴重的污染[5]。

面包是一大類主食面制食品,因食用方便、風味多樣等特點被消費者喜愛。研究表明,在面包中加入富含蛋白質、膳食纖維、維生素、礦物質等營養素的加工副產品,可以提升面包質地、強化面包營養、降低面包熱量等[6]。啤酒糟富含蛋白質、膳食纖維、礦質等營養物質,已成為高值化利用研究和營養膳食研究的熱點[7-9]。本文擬利用啤酒糟改善面包的品質,將啤酒糟與面粉以不同比例混合制成面包,通過感官評價、理化指標、色澤、質構特性的測定,研究了啤酒糟對面包品質的影響。本研究旨在為啤酒糟的綜合利用及膳食營養性面包的生產提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

濕啤酒糟,華獅啤酒廠提供;新良牌面包粉,良潤全谷物食品有限公司;酵母,安琪酵母股份有限公司;輕牧植物黃油,楓未實業有限公司;白砂糖,華糖食品有限公司;食用鹽、雞蛋等為市售。

1.2 儀器與設備

BSA124S-CW型電子精密天平,賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;SMSTA XTplsu型質構儀,英國Stable Micro System公司;SR-68-3nh型色差儀,樂迪科技有限公司;DHG-9013A型電熱鼓風干燥箱,上海一恒科學儀器有限公司;SMJ-80J型和面機、SM-603型烤箱、SMF-32B型醒發箱,無錫勝麥機械有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 啤酒糟的制備

將濕啤酒糟60 ℃烘干,粉碎,過80目篩,備用。

1.3.2 啤酒糟面包的制作工藝

啤酒糟面包原輔料:含有不同質量分數啤酒糟(5%、10%和15%)的面粉100 g、水50 g、酵母1.5 g、鹽1.0 g、糖15 g、奶粉6 g、黃油10 g、全蛋液20 g。

制作工藝:

將原輔料(除黃油)混合,轉移至和面機中→低速攪拌5 min→中高速攪拌15 min→加入黃油高速攪拌10 min→室溫醒發1 h→排氣、分割、搟卷、入模具→室溫下自然醒發20 min→37 ℃、濕度75%,醒發45 min →烘烤40 min,上下火為180 ℃→室溫下冷卻→面包成品。

1.3.3 啤酒糟面包理化指標的測定

比容的測定:采用小米置換法[10]測量面包體積,比容(mL/g)=體積/質量。

水分含量的測定:采用GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》第一法。

1.3.4 啤酒糟面包色澤測定

采用Hunter Lab測色系統測定面包皮和面包屑的L*、a*和b*值。

1.3.5 啤酒糟面包質構特性的測定

根據先前的測定方法[11]并有所修改:將面包切成厚度為1 cm的薄片,取面包片中心部位20 mm×20 mm的樣品用質構儀進行測量:采用P/36R探頭對面包切片的硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性等指標進行測定,測前速度2 mm/s,測中速度1 mm/s,測后速度2 mm/s,壓縮比60%,壓力5 g,壓縮間隔時間5 s。

1.3.6 面包感官評價

根據GB 7099—2015《食品安全國家標準糕點、面包》中規定的感官檢驗方法,選取8名人員進行培訓后評價面包各項感官參數。感官參數及評分為表面色澤(15分)、組織(25分)、形態(20分)、滋味口感(25分)和香氣(15分)。

1.4 數據處理

所有實驗至少重復3次,實驗結果以平均值±標準偏差表示。實驗數據用Origin 2018軟件制圖。使用SPSS軟件進行顯著性分析(P<0.01極顯著;P<0.05顯著)、相關性分析以及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 啤酒糟添加量對面包理化指標的影響

2.1.1 水分含量

水分含量可直接反映面包的品質[12]。在面包冷卻時,由于面包內外溫度差和蒸氣壓的改變,面包內的水分不斷向面包皮遷移,導致一定的水分梯度,最終形成一定的水分分布狀態,而面包的老化速率受水分含量以及水分分布狀態的影響比較顯著[13-14]。由圖1可知,添加了啤酒糟的面包水分含量顯著增加,且隨著啤酒糟添加量的增加,水分含量逐漸增加,但均未超出GB/T 20981—2021《面包質量通則》中對水分含量的規定。其中添加5%(質量分數)啤酒糟的面包其皮與屑水分含量的差值最低,表明其水分分布較好。啤酒糟的添加提高了面包水分含量可能是其膳食纖維具有持水性[15],可降低面包中自由水含量,促進面包中淀粉和親水基團的結合,提高淀粉的持水能力[16]。

圖1 啤酒糟的添加量對面包皮和面包屑的水分含量的影響Fig.1 Effect of added amounts of BSG on the water content of bread注:同組數據間不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 比容

面包比容反映的是面團體積膨脹程度及保持能力。通常認為比容越大,體積越大,品相就越好[17]。由圖2可知,添加啤酒糟可降低面包的比容。5%的添加量影響不顯著(P>0.05),當添加量達到10%時,面包比容顯著降低(P<0.05),這表明適量添加啤酒糟不影響面團的醒發,但當添加量過高時,會降低面團的醒發能力。這可能是啤酒糟的膳食纖維含量較高,會降低混合面團的面筋含量,影響面筋的網絡結構,降低面團在發酵中持氣能力,難以保留膨脹后的體積[18-19]。我們的研究與NEYLON等[20]研究結果一致。

圖2 啤酒糟的添加量對面包比容的影響Fig.2 Effect of added amounts of BSG on the specific volume of bread

2.2 啤酒糟添加量對面包色澤的影響

由表1可知,添加啤酒糟影響面包的色澤。隨著啤酒糟添加量的增加,面包皮和面包屑的L*值降低,a*值增加,b*值降低,面包皮從金黃色變為棕褐色(圖3)。總體上,5%添加量的啤酒糟面包顏色略顯金黃棕色、色澤較均勻。KTENIOUDAKI等[21]研究發現,隨著啤酒糟添加量增加,焙烤甜品顏色更深,L*值降低,這與本實驗結果相同。研究表明,啤酒糟中含有還原糖,其可能在面包烘焙過程中促進了美拉德反應的發生[22]。

圖3 不同添加量啤酒糟制得的面包Fig.3 The bread with different added amounts of BSG

表1 啤酒糟添加量對面包色澤的影響Table 1 Effect of added amounts of BSG on the color of bread

2.3 啤酒糟添加量對面包質構特性的影響

由表2可知,添加啤酒糟影響面包的質構特性。面包硬度隨著啤酒糟添加量的增加先減小后增加,膠著性和咀嚼性的變化趨勢與硬度一致;彈性和回復性則是隨著啤酒糟添加量的增加呈降低趨勢;內聚性則隨著啤酒糟添加量的增加先增加后下降。研究表明,面包的品質與其硬度、膠著性、咀嚼性負相關,當面包越硬、膠著性和咀嚼性越強時,其口感越差;相反,當面包的彈性越高、內聚性和回復性越強時,其入口柔軟有彈性,品質更佳[22]。由表2可知,5%的啤酒糟添加量可在一定程度上改善面包的質構特性,提升面包的品質,這可能是啤酒糟中的膳食纖維含有親水性物質,具有吸水性[23],使得面包呈現柔軟的物性特征[16]。但隨著啤酒糟添加量的增大,過量的纖維類物質阻礙了面筋網絡的形成,降低面團的延展性,導致面團的氣孔大小分布不均勻,醒發性降低,組織結構變差[24]。

表2 啤酒糟添加量對面包質構特性的影響Table 2 Effect of added amounts of BSG on bread texture

2.4 啤酒糟添加量對面包感官品質的影響

由圖3和表3可知,添加啤酒糟影響面包的感官品質。面包的表面色澤、組織、形態在5%啤酒糟添加量時評分最高,分別為13.25、17.75和16.13。添加啤酒糟對面包滋味口感和香氣均有破壞,5%啤酒糟面包與對照組變化不顯著(P>0.05)。從總分上看,5%啤酒糟面包評分最高,為75.63,添加量10%及以上時,顯著降低了面包的感官品質(P<0.05)。楊藝[25]研究發現添加10%的不溶性膳食纖維會導致面包整體品質下降,這與本實驗結果類似。

表3 啤酒糟添加量對感官品質的影響Table 3 Effect of added amounts of BSG on sensory quality of bread

2.5 啤酒糟面包的品質特性相關性分析

對不同添加量啤酒糟面包的色澤、比容、水分、質構特性、感官品質等21個評價指標進行兩兩相關性分析,其結果如表4所示。除面包皮b*外,其他評價指標均與多個指標顯著相關。其中硬度、內聚性、膠著性、咀嚼性、回復性、表面色澤、感官總分分別與13～17指標顯著相關。表明,啤酒糟面包的理化性質、質構特性和感官特性具有較強的相關性。

2.6 啤酒糟面包主成分分析

根據相關性分析結果,選取硬度、內聚性、膠著性、咀嚼性、回復性、表面色澤、組織、形態、總分9個指標作為主成分分析的基礎數據進行計算,結果表明KMO為0.735,Bartlett球形檢驗具有極顯著性,選取的基礎數據適合主成分分析。如表5所示,指標數據的成分1(F1)和成分2(F2)的特征值分別為6.515和1.558,累積貢獻值為89.704%,表明成分1和成分2能夠代表啤酒糟面包的各項指標數據,因此,提取這2個主成分進行分析。根據各項指標的成分1和成分2得分系數,將9項指標進行標準化處理,建立主成分綜合得分模型。

F1=-0.148X1+0.148X2-0.147X3-0.146X4+0.144X5+0.121X6+0.058X7+0.105X8+0.130X9

F2=0.138X1+0.030X2+0.159X3+0.156X4-0.062X5-0.267X6+0.561X7+0.313X8+0.290X9

F=(6.515F1+1.558F2)/8.073

式中X1、X2…X9為經處理后的硬度、內聚性、膠著性、咀嚼性、回復性、表面色澤、組織、形態和總分的標準化數值;F1為指標成分1中的得分;F2為指標成分2中的得分;F為綜合得分。不同啤酒糟添加量面包主成分得分及綜合得分如表6所示,5%啤酒糟面包綜合得分最高,為0.974。主成分分析的結果與測定的理化指標、質構特性和感官評價相一致。

表4 啤酒糟面包質量指標的相關性分析Table 4 Correlation analysis of the quality characteristics of BSG bread

表5 各綜合指標系數及貢獻率Table 5 Coefficients and proportion rates of various comprehensive indicators

表6 主成分得分及綜合得分Table 6 Principal component score and comprehensive score

3 結論

本文通過面包的水分含量、比容、色澤、質構特性和感官品質等評價指標,結合相關性分析及主成分分析,探究了不同啤酒糟添加量對面包品質的影響。結果表明,啤酒糟添加量為5%時,面包形態飽滿,色澤亮麗,具有原糧風味,感官評分和主成分分析得分最高。因此,適量啤酒糟對面包的烘焙特性和品質具有一定的改善作用。本研究結果為啤酒糟在面包中的應用提供了理論依據和數據基礎。