巴旦木粉葛代餐餅干的配方優化及降糖活性

敬思群，黃淑芳，梁苑錕，于白音

韶關學院食品學院（韶關 512005）

隨著經濟的快速發展和生活節奏的加快，代餐食品因其方便快捷而受到消費者青睞。代餐食品，顧名思義就是替代部分或全部正餐的食品，代餐餅干可為人體提供各種營養物質，并具有高纖維、低熱量、易飽腹等特點[1]，蔬菜餅、維生素餅干、粗糧餅的營養保健型代餐類功能性餅干已成為現在食品發展的潮流。項雷文等[2]利用花生提取粕粉研發制作花生粕曲奇餅干；王強[3]經冷榨油技術所得的冷榨花生蛋白粕，以其為主要原料制作花生膳食纖維餅干；李榕[4]研究以分離核桃蛋白質的殘渣為原料的核桃膳食纖維餅干。

巴旦木（又名巴旦姆、巴達木、巴旦杏）為新疆維吾爾語名稱，學名為扁桃（Amygdalus CommunisL.），是薔薇科（Rosaceae）李亞科（Prunoideae）桃屬（AmygdalusL.）喬木，為世界上著名的木本油料樹和干果樹種[5]。目前，巴旦杏在我國的部分地區種植基地面積小、生長率低，分布在新疆喀什地區和和田、阿克蘇、阿圖什、庫爾勒等地區。巴旦木杏仁內含55%～66%脂肪油，28%蛋白質，10%～11%糖，并含有少量的維生素、消化酶、杏仁素酶、杏仁苷、鈣、鎂、鈉、鉀，以及18種微量化學元素[6]，因有著極高的營養價值和藥用價值而知名，具有補腦安神[7]、增強免疫力[8]、抗癌防癌[9]、抗氧化[10]、降血糖[11]、降血壓[12]及降血脂[13-14]等功效。粉葛（Pueraria thomsoniiBenth）是豆科植物甘葛藤的干燥根，分布于華中地區和華南地區，廣東韶關的火山粉葛是國家地理標志產品。研究表明粉葛中的化學成分含有三萜類、總黃酮及礦物元素等，而粉葛的主要藥效成分是總黃酮，有利于改善2型糖尿病患者胰島素抵抗作用[15-18]。

試驗以亞臨界法提油后的巴旦木粕粉為原料，添加韶關地區藥食兩用資源火山粉葛粉及低聚木糖加工，以感官評價、質構（硬度）、體外抗氧化性以及體外降糖活性為考察指標，經面團調制、成型、烘烤等工序研制成一種具有降糖功能的巴旦木粉葛代餐餅干，豐富代餐類功能性餅干的市場種類，實現巴旦木資源高值化利用，為產業化生產提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試劑、試驗動物與儀器

巴旦木粕粉（實驗室自制，委托河南省亞臨界生物技術有限公司），采用亞臨界萃取法的加工形式提取油得到巴旦木粕粉；火山粉葛粉（實驗室自制）；低筋面粉（市售）；XOS-95低聚木糖（河南益常青生物科技有限公司）；食品級玉米胚芽油（山東西王食品有限公司）；雙效泡打粉（食品級）；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH·，純度＞97%）、2,2-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS+·，純度＞98%）、α-葡萄糖苷酶（貨號S10050-1ku，酶活力1 kU）：上海源葉生物科技有限公司；對硝基苯基-α-D吡喃葡萄糖苷（PNPG，純度＞98%，上海寶曼生物科技有限公司）；阿卡波糖（純度＞99.5%，拜耳醫藥保健有限公司）；A003-1-1甘油三酯測定試劑盒（南京建成生物工程研究所）；A001-1-1-1蛋白濃度測定試劑盒（武漢博士德生物工程有限公司）；A001-1-1海藻糖含量檢測試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

黑檀體果蠅（中山大學分子生物學與遺傳學實驗室提供）。

TMS-PRO質構儀（北京盈盛泰科技有限公司）；TO-48D調溫定時型電烤箱（佛山市焙爾電器有限公司）；YE2-2氣流式超微粉碎機（瑞安市永歷制藥機械有限公司）；GZ-250-GH智能光照培養箱（韶關市廣智科技有限公）；Unity Spectra Star XT Series紅外光譜儀（美國Unity公司）；TD4B低速離心機（湖南平凡科技有限公司）；HE-3000G全波長多功能酶標分析儀（北京賽爾福知心科技有限公司）；XSP-2CA生物顯微鏡（上海佑科儀器儀表有限公司）；SF-60水分測定儀（深圳市后王電子科技有限公司）。

1.2 巴旦木粉葛代餐餅干生產工藝流程及操作要點

1.2.1 巴旦木粉葛代餐餅干制備工藝流程

試驗方法參考炎士珂等[19]方法，并進行修改。原輔料預處理（巴旦木提油得粕粉、粉葛超微粉碎得粉葛粉）→輔料預混（低聚木糖、玉米胚芽油）→面團調制（粕粉、粉葛粉、低筋面粉、玉米淀粉、雙效泡打粉、磷酸氫鈉、食鹽）→模具成型→烘烤→冷卻→整理→包裝→成品。

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 原料預處理

巴旦木提油得粕粉，粉葛超微粉碎得粉葛粉。根據試驗設計準確稱好各原料。

1.2.2.2 面團的調制

按照先將水、糖、油混勻乳化再加面粉的順序投料。混合粉與其他輔料預混合后放入盤中揉成面團，調制時，面團溫度控制維持在37～40 ℃。用手掌的下半部分，把面團向前充分延展，然后把面團卷成麻花狀，卷兩次后，把面團水平翻轉180°，繼續揉面團，保持手部用力均勻。揉面10 min直至保證面團不沾手。調制后，用保鮮膜將和好的面團覆蓋起來隔絕空氣，防止水分蒸發，室溫靜置約10～20 min。

1.2.2.3 輥軋

用搟面杖延展面團，壓制使面片厚約2.5～3.0 mm。

1.2.2.4 成形

用力均勻將花紋模型壓入面團，保證其填充模具飽滿且厚度均一，在烤盤上鋪上烘焙紙后分裝入盤。

1.2.2.5 焙烤

設置面火溫度170 ℃，底火溫度150 ℃，將餅干平均鋪勻的烤盤，然后放入烤箱中，當餅干已成形且邊緣顏色逐漸變化成微黃色時（約11 min），將烤盤拿出。

1.2.2.6 冷卻

出爐后采用自然冷卻法進行冷卻，冷卻后進行包裝并密封后于干燥陰涼處貯藏。

1.2.3 韌性餅干的基本配方

低筋面粉90 g，玉米淀粉10 g（以總面粉量為基準，10%），白砂糖25 g（25%），玉米胚芽油14 g（14%），雙效泡打粉2 g（2%），磷酸二氫鈉0.7 g（0.7%），食鹽1.5 g（1.5%）。

1.3 成分分析

巴旦木粕粉成分分析、粉葛全粉成分分析利用Unity Spectra Star XT Series紅外光譜儀分析進行測定。機器預熱30 min，在調整并確保參數無誤后，將粕粉、粉葛全粉均勻攤平且保證不透光的情況下，選用粕粉模型進行測試，測得巴旦木粕粉、粉葛全粉的成分。巴旦木粕粉中含蛋白質57.19%、淀粉57.61%、水分12.70%、灰分5.61%、膳食纖維2.33%、脂肪含量0。火山粉葛粉的基本成分含量為水分4.97%、蛋白7.51%、灰分1.75%、纖維2.97%、脂肪0、淀粉76.1%。

1.4 巴旦木粉葛代餐餅干配方單因素試驗

巴旦木粕粉添加量分別為10%，15%，20%，25%和30%，粉葛粉添加量分別為20%，25%，30%，35%和40%，低聚木糖添加量分別為1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%，按照1.2.1的方法制成巴旦木粉葛代餐餅干。以餅干的感官評價、質構（硬度）、體外抗氧化性（ABTS+·自由基、DPPH·自由基、總抗氧化能力）以及體外降糖活性作為考察指標，確定各自最適添加量。

1.5 巴旦木粉葛代餐餅干配方優化響應面試驗設計

根據響應面設計原理，以巴旦木粕粉添加量、粉葛粉添加量、低聚木糖添加量3個因素為自變量，以餅干的綜合評分為響應值進行優化，共設計15個試驗點，其中12個分析因子，3個中心點。試驗因素與水平設計見表1。

表1 響應面試驗因素水平表 單位：%

1.6 巴旦木粉葛代餐餅干品質的評價方法

1.6.1 感官評分標準

從餅干的形態、色澤、氣味、組織、口感5個方面評定產品的質量，由10位技術人員根據餅干的感官質量指標進行評分。根據GB/T 7100—2015《食品安全國家標準餅干》[20]并修改制定餅干感官評分標準，見表2。

表2 巴旦木粉葛代餐餅干的感官評分標準

1.6.2 餅干硬度測定

采用質構儀來測取餅干的硬度。取餅干成品置于載物臺上，利用TMS-PRO型質構儀測定餅干的質構，選擇厚薄一致的樣品進行測定，分別在物性測試儀上進行壓縮試驗；采用直徑2 mm的探頭P/36R。測定條件：測試前速度0.5 mm/s，測定速度1 mm/s，測定后速度1 mm/s，2次壓縮之間停留時間5 s，壓縮百分比50%[21-22]。每種試樣測試3次取平均值。

1.6.3 巴旦木粉葛代餐餅干體外抗氧化性評價

DPPH·自由基清除能力測定參考宋立敏[23]方法，ABTS+·自由基清除能力測定參考胡靜祎等[24]方法，總抗氧化能力的測定參照Jing等[25]的方法。

1.7 巴旦木粉葛代餐餅干降糖作用研究

1.7.1α-葡萄糖苷酶抑制活性的測定

參照羅晶潔等[26]的方法。在96孔板中，加入40 μL各濃度巴旦木粉葛代餐餅干水提稀釋樣液和40 μL 0.355 mg/mLα-葡萄糖苷酶，于50 ℃水浴5 min，加20 μL 0.754 mg/mL PNPG溶液，室溫反應30 min，加100 μL 0.1 mol/L Na2CO3溶液，將體系調為堿性并停止反應，令溶液顯色，在波長405 nm處測定吸光度A1。以0.1 mol/L檸檬酸緩沖液代替樣品液測吸光度A0；只加200 μL各濃度樣品液測吸光度A2。以阿卡波糖為陽性對照。酶活性抑制率按式（1）計算

1.7.2 體內降糖作用研究

以黑檀體果蠅為試驗動物，選取總蛋白含量、甘油三酯含量、海藻糖含量等試驗指標，研究巴旦木粉葛代餐餅干對降糖的作用。高糖培養基配方：普通培養基添加20%的蔗糖；陽性對照組培養基配方：在普通培養基中，加入為培養基質量0.1%的二甲雙胍；樣品培養基配方：在普通培養基中，按照表3的分組，加入對應質量的巴旦木粉葛代餐餅干樣品。

表3 體內降糖試驗分組

參照許子楊等[27]方法。將3日齡雄性果蠅隨機分組，空白對照組的果蠅使用正常的果蠅培養基，將隨機挑選出的果蠅孵育在高糖培養基1周后，分別隨機分為模型組、普通基礎組、巴旦木粉葛代餐餅干劑量組，分別給藥1周后測定指標，海藻糖含量、甘油三酯含量、總蛋白含量均按試劑盒方法進行測定。

1.8 綜合評分法

采用綜合評分法，確定巴旦木粉葛代餐餅干的配方。試驗中確定餅干的感官評價、質構（硬度）、ABTS+·自由基、DPPH·自由基、總抗氧化能力及體外降糖活性這5個為評價指標。總分=感官評價分值×感官評價權重+硬度分值×硬度權重+DPPH·自由基清除率IC50值分值×DPPH·自由基清除率IC50值權重+ABTS+·自由基清除率IC50值分值×ABTS+·自由基清除率IC50值權重+總抗氧化能力分值×總抗氧化能力權重+α-葡萄糖苷酶活性測定IC50值分值×α-葡萄糖苷酶活性測定IC50值權重。等級分配、排名分值和權重分配見表4～表6。

表4 等級分配表

表5 排名分值表

表6 權重分配表

1.9 數據統計與處理

2 結果與分析

巴旦木粉葛代餐餅干配方單因素試驗結果見圖1。巴旦木粕粉添加量25%、粉葛粉添加量30%、低聚木糖添加量2.50%時綜合評分最高。

圖1 單因素試驗結果

2.2 響應面優化試驗結果與分析

2.2.1 配方優化響應面試驗設計與回歸分析結果

試驗組考察指標分值見表7，響應面試驗結果見表8。

表7 響應面試驗結果

表8 響應面試驗結果方差分析

綜合評分是以感官評價、質構（硬度）、體外抗氧化性及體外降糖活性為考察指標，在制作過程中，由于巴旦木粕粉添加量、粉葛粉添加量、低聚木糖添加量3個因素對餅干的綜合評分并非簡單的線性因素，通過Design Expert 8.0.6.1對表7中的數據進行多元回歸分析，明確各因素對響應值Y的影響，得到多元回歸方程：Y=74-0.5A-1.38B+2.63C+4.25AB+1.75AC+1.5BC-7A2-5.75B2-6.75C2。

2.2.2 響應面試驗結果方差分析

響應面試驗結果方差分析見表8。

模型的可靠性可由方差分析結果和相關系數來研究。模擬項F=7.14，P=0.021 7＜0.05，說明試驗所選用的二次多項模擬型具有顯著性。由表8可知，C因素影響顯著（P＜0.05），A和B，B2交互作用顯著，A2，C2因素影響極顯著（P＜0.01），其他均不顯著。失擬誤差F=4.31，P=0.194 2＞0.05，說明失擬項不顯著。由此可見，該模型能夠較好地描述各因素與響應值之間的真實關系，可利用該回歸方程確定巴旦木粉葛代餐餅干的最佳工藝配方。該模型的R12=0.927 8，Radj2=0.797 8，說明該回歸模型的調整系數為0.797 8，即該模型能解釋79.89%響應值的變化，模型擬合程度良好，試驗誤差小，說明應用響應曲面法優化巴旦木粉葛代餐餅干工藝配方是可行的。由對綜合評分回歸系數檢驗值F可知，各因素對巴旦木粉葛代餐餅干影響主次順序為低聚木糖添加量（C）＞粉葛粉添加量（B）＞巴旦木粕粉添加量（A）。

通過圖2～圖4可以直觀反映出各因素之間的交互作用對巴旦木粉葛代餐餅干品質的影響。通過對響應曲面的陡峭的曲面形狀觀察分析可以得出圖2的響應曲面有較明顯的極值，說明巴旦木粕粉添加量和粉葛粉添加量對巴旦木粉葛代餐餅干品質的交互作用比較明顯，而與圖3和圖4中的響應曲面沒有明顯的極值，說明其對應的2個因素的交互作用較弱。

圖2 巴旦木粕粉和粉葛粉添加量對巴旦木粉葛代餐餅干品質的響應面及等高線圖

圖3 巴旦木粕粉和低聚木糖添加量對巴旦木粉葛代餐餅干品質的響應面及等高線圖

圖4 粉葛粉和低聚木糖添加量對巴旦木粉葛代餐餅干品質的響應面及等高線圖

2.3 巴旦木粉葛代餐餅干對高糖誘導的果蠅2型糖尿病模型糖脂代謝的影響

巴旦木粉葛代餐餅干對高糖誘導的果蠅2型糖尿病模型糖脂代謝的影響見表9。

表9 高糖模型組果蠅的總蛋白質水平、甘油三酯水平、海藻糖水平（）

表9 高糖模型組果蠅的總蛋白質水平、甘油三酯水平、海藻糖水平（）

高糖模型組與正常組相比，總蛋白含量有所降低，但無顯著差別，無統計學意義（P＞0.05）。甘油三酯含量升高極顯著，有顯著統計學意義（P＜0.01）。海藻糖含量升高極明顯，有明顯統計學意義（P＜0.01）。模型建立。給藥后，巴旦木粉葛代餐餅干組與高糖模型組相比，總蛋白含量無顯著差別，無統計學意義（P＞0.05）。甘油三酯含量和海藻糖含量均極明顯降低，有明顯統計學意義（P＜0.01）。因此，巴旦木粉葛代餐餅干有一定降血糖作用。

3 結論

巴旦木粉葛代餐餅干的最優配方為巴旦木粕粉25%，粉葛全粉30%，低聚木糖2.5%，低筋面粉40%，玉米淀粉10%，水48%，玉米胚芽油14%，食鹽1.5%，雙效泡打粉1.0%，磷酸氫鈉0.7%；總黃酮含量為0.764 5±0.001 6 mg/g。巴旦木粉葛代餐餅干清除DPPH·自由基能力為8.470±0.819 mg/mL，清除ABTS+·自由基能力為5.235±0.265 mg/mL，總抗氧化能力為0.184，巴旦木粉葛代餐餅干有一定抗氧化活性；巴旦木粉葛代餐餅干對α-葡萄糖苷酶抑制作用的IC50值為34.13±0.472 μg/mL（阿卡波糖為2.619±0.144 μg/mL），且呈劑量效應關系；其對果蠅2型糖尿病模型糖脂代謝的影響顯著。巴旦木粉葛代餐餅干有一定的降血糖作用。