小麦麸皮和大豆粉对面包营养成分及风味的影响

齐琳娟 李为喜 董晓丽 陆美斌 王 爽 田菲菲 王步军

(中国农业科学院作物科学研究所农业部谷物品质监督检验测试中心1，北京 100081)(岛津企业管理(中国)有限公司2，北京 100020)

面包是一种易于消化且营养丰富的食品，随着人们生活水平的逐步提高，我国对烘焙面包类产品的消费量也逐年增加，而对其品质的要求更是日益提高［1－2］，由于受小麦粉营养成分及含量的影响，面包中蛋白质含量与营养品质偏低。近几年来不断有人尝试将营养丰富的物质添加到面包中以达到增强营养保健功能的作用［3－5］。

面包中的风味物质是面包食味形成的重要因素，面包中的风味物质主要来源于小麦粉及各种配料，发酵是面包香气物质形成的关键［6－7］，而面包风味物质组成又是使消费者接受和影响面包感官评价的重要因素［8］，经过国内外几十年的研究，已经在面包中鉴定出数百种的挥发性物质，主要是热作用和生化反应作用产生的烃类、酯类、酸类、羰基类、芳香及杂环化合物等［9－10］。

面包中风味物质的提取主要有固相微萃取法(SPME)和同时蒸馏萃取法(SDE)两种方法，因为SPME快速、简捷、灵敏度高、样品用量少且不用溶剂等特点而发展迅速，SPME与气相色谱－质谱联用技术(GC－MS)近年来发展迅速。在研究物质的气味方面，顶空分析法已成为规定的方法，成为准确分析和鉴定酒、乳制品、香料、肉制品、水果等产品中风味物质的重要方法［11－14］，但对于营养保健面包中面包风味物质的变化却很少有人研究。小麦麸皮中的粗纤维具有很好的保健功能，且麸皮靠近皮磨粉，故蛋白质含量相对较高，质量好，而大豆粉含40%左右的蛋白质，少量添加可以有效改善面包烘焙品质，并且大豆中的纤维素、各种氨基酸含量较高，但添加量过高会影响面包烘焙品质［15－17］，因此，本研究以强筋小麦粉师栾02－1为原料，分别用5%和10%的小麦麸皮和全脂大豆粉替代小麦粉，研究麸皮和大豆粉对面包的营养强化作用，通过比较5%的小麦麸皮和全脂大豆粉的添加造成的面包中风味物质的差异，为深入开发烘焙产品提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦粉的制备:以强筋小麦师栾02－1为原料，依据NY/T 1094—2006《小麦实验制粉》方法，用布勒202实验磨制粉，放置2个月后用于试验，小麦粉出粉率和水分分别为71.8%和14.4%;小麦细麸皮:强筋小麦粉师栾02－1磨粉时所得;全脂大豆粉:购自安阳市升华植物蛋白有限责任公司;其他材料均为市售。

1.2 仪器与设备

202小麦实验磨:瑞士布勒公司;和面机、醒发箱、烤箱:北京东方孚德技术发展中心;S433D全自动氨基酸分析仪:德国Sykam公司;FIWE6粗纤维测定仪:意大利威尔普公司;GC－MS－QP2010:岛津企业管理(中国)有限公司;固相微萃取装置、CAR/PDMS纤维毛萃取头:美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面包样品的制备

面包制作按GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》方法，冷却后封口包装，第2天进行风味测定。

分别用5%和10%小麦麸皮和全脂大豆粉代替小麦粉，同时用师栾02－1做对照。

1.3.2 面包营养成分测定

1.3.2.1 面包中蛋白质含量的测定

依据NY/T 3—1982《谷物、豆类作物种子粗蛋白测定法(半微量凯氏法)》测定，换算系数为5.70，结果用干基表示。

1.3.2.2 面包中氨基酸含量的测定

用全自动氨基酸分析仪测定小麦粉及面包样品中17种氨基酸含量。样品处理:取样60～85 mg于厌氧管中，准确加入6 mol/L的盐酸溶液10 mL，置于4℃冰箱中冷藏20 min，真空泵抽真空30 s，氮吹5 min，110℃烘箱中水解 22 h，过滤，移取滤液0.5 mL在60℃下浓缩至干，加入3 mL样品稀释液溶解，过0.22μm滤膜供上机用。结果用干基表示。

1.3.2.3 面包中粗纤维含量的测定

依据GB 6193—1986《谷物籽粒粗纤维测定法》中的附录A粗纤维快速法进行测定，取1 g样品与砂芯漏斗中，在粗纤维测定仪上先用3.14%的沸腾H2SO4煮沸8 min，抽滤并冲洗至中性，再用3.14%的沸腾NaOH煮沸8 min抽滤并冲洗至中性，分别用乙醇和乙醚进行脱色和脱脂处理，放入130℃烘箱中烘2 h，冷却，称重，再放入600℃马弗炉中烧30 min，冷却称重，2次称重之差即为样品中粗纤维的质量。

1.3.3 面包风味物质测定

1.3.3.1 顶空固相微萃取分析(HS－SPME)

称取面包样品3.00 g，装入20 mL顶空样品瓶中，约占样品瓶的1/2，将经过270℃老化1 h的固相微萃取头插入顶空部分，60℃水浴中静置萃取45 min，将纤维毛退回，拔出针头，手动进样，进样量1μL，解析2 min。

1.3.3.2 静态顶空分析(SHS)

称取面包样品3.00 g，装入20 mL顶空样品瓶中，约占样品瓶的1/2，顶空气质60℃加热平衡45 min，顶空进样针自动进样1 mL，解析2 min。

1.3.4 气相色谱与质谱分析方法

气相色谱条件:毛细管色谱柱DB－5MS(30 m，0.25 mm i.d.，膜厚 0.25 μm);载气为高纯 He，载气流速:1.00 mL/min;程序升温:初始柱温40℃，保留5 min，再以5℃/min升至180 min，保留0 min，再以20℃/min升到280℃，保留5 min;若分流，则分流比为 5∶1。

质谱条件:电离模式EI;电子能量70 eV;离子源温度200℃;进样孔温度280℃;采集模式采用全扫描，采集质量范围为m/z 35～500，采集时间为0.5～35 min。

1.3.5 面包风味物质定性定量方法

GC－MS分析得到的色谱图经计算机图谱库相似度检索进行定性，化合物定量按照峰面积归一化法得到相对百分含量，再经过人工筛选，峰面积≥0.1%、匹配度≥80.0的化合物作为目标化合物。

1.4 数据处理

用SAS统计分析软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 小麦麸皮对面包营养成分的影响

在小麦粉加工过程中，将麦皮、麦胚同胚乳分开，把有较高营养价值的麦胚和糊粉层舍去，造成了小麦粉营养含量的损失。分别用小麦麸皮以5%和10%的比例替代小麦粉并制作面包，测定蛋白质和粗纤维含量，结果见表1。结果显示，在小麦粉中添加小麦麸皮后，面包蛋白质含量和粗纤维含量均增加，随着麸皮添加量的增加，蛋白质含量缓慢增加，但没有显著性差异，粗纤维含量显著增加，增强了面包的营养价值和保健功能。

表1 小麦麸皮对面包营养成分的影响/%

将5%和10%的麸皮添加到小麦粉中，研究麸皮的添加对面包中氨基酸组成及含量的影响作用，结果见表2。从表2中可以看出，小麦粉中添加麸皮后，总氨基酸含量没有明显的差异性，但有6种氨基酸的含量随着小麦麸皮添加量的增加而呈现上升的趋势，分别是:天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和精氨酸，其中赖氨酸是人体的必需氨基酸，小麦麸皮添加量达到10%时赖氨酸含量增加了5.3%。说明各种氨基酸在小麦籽粒中的分布不同，糊粉层、胚、种皮中富含赖氨酸、色氨酸和精氨酸，营养价值高，胚乳中富含谷氨酸和谷氨酰胺、脯氨酸和甘氨酸［18］。第一限制性氨基酸赖氨酸在麸皮中的分布要大于小麦粉，所以在小麦粉中添加麸皮可以改善小麦粉中的氨基酸比例，尤其对增加赖氨酸的含量起到了积极的作用。

表2 小麦麸皮对面包中氨基酸组成及含量的影响/%

2.2 全脂大豆粉对面包营养成分的影响

将小麦粉中添加5%和10%的大豆粉制作面包，测定蛋白质和粗纤维含量，研究大豆粉对面包营养品质的改良效果，结果见表3。从表3中可以看出，大豆粉的添加显著提高了面包中的蛋白质含量，平均大豆粉每增加1%，面包中的蛋白质含量增加0.29%，粗纤维的含量也随着大豆粉的添加而增加，但增加幅度较小，可能是因为大豆中的粗纤维较多集中在豆皮中，而豆粉中含量相对较少。

表3 全脂大豆粉对面包营养成分的影响/%

大豆粉中的必需氨基酸含量和比例都比较合理，尤其是赖氨酸含量比较高，添加到小麦粉中能使必需氨基酸比例达到新的平衡，分别将5%和10%的大豆粉添加到小麦粉中制作，并测定面包中各种氨基酸的含量(表4)，从表4可以看出，天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸14种氨基酸的含量都因为大豆粉的添加而出现显著增加，当大豆粉添加量达到10%时，必需氨基酸苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸含量分别增加了 25.6%、18.2%、7.7%、24.0%、18.3%、16.7%、21.7% 和 59.3%，增长幅度最大的是赖氨酸。

表4 全脂大豆粉对面包中氨基酸组成及含量的影响/%

2.3 麸皮和全脂大豆粉的添加对面包风味物质的影响

面包中的风味物质主要有烷烃类、烯类、有机酸类、醇类、醛类、酯类、芳香类和杂环类化合物。分别用5%的麸皮和5%的全脂大豆粉代替小麦粉研究麸皮和全脂大豆粉对面包风味物质组成的影响，结果见表5。

从表5可以看出，面包中的风味物质总含量可以达到总峰面积的80%左右，主要是醇类、烷烃类、醛类、酯类、酮类物质，CK中共检测出风味物质81种，其中烯类4种、酸类1种、醇类10种、酮类7种、醛类7种、酯类6种、杂环类9种、芳香类5种、烷烃类32种，FB中共检测出风味物质87种，其中烯类4种、酸类2种、醇类11种、酮类7种、醛类8种、酯类10种、杂环类10种、芳香类2种、烷烃类33种，SF中共检测出风味物质89种，其中烯类4种、酸类2种、醇类12种、酮类8种、醛类10种、酯类10种、杂环类10种、芳香类4种、烷烃类29种，有66种物质共同存在于3种面包中。

表5 不同面包中的风味物质

续表

添加麸皮的面包风味物质种类增多，总含量却减少了11.36%，但烯类、醛类和杂环类物质含量的增加，尤其是2－乙基－6－甲基吡嗪、2－乙酰吡咯等杂环类化合物及丙酮酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、正庚醇、戊酸、糠醛等主要香气物质的增加使麸皮面包更具浓郁的香味。

全脂大豆粉的添加使面包中风味物质种类增加，总含量也增加了9.89%，醇类、酮类、醛类、酯类和杂环类化合物含量增加明显，分别增加了50.26%、19.18%、12.01%、21.52% 和 33.60%，几乎所有影响风味的物质含量都有不同程度的增加，这可能是由于全脂大豆粉中氨基酸含量较高，在加热平衡阶段发生了脂肪酸氧化降解反应和美拉德反应，因为氨基酸与还原糖反应能够产生醛、呋喃、吡啶、吡嗪及噻唑等多种挥发性和半挥发性食品香味物质［19］。

环丁醇、5－甲基－2－呋喃甲醇、正庚醇、戊酸、反式石竹烯、巴豆醛、癸醛、丙酮酸乙酯、乙酸己酯、己酸乙烯基酯、正己酸乙酯、异硫氰酸环己酯、山嵛酸乙酯、2－(正庚酰)噻吩、5－乙基 －2，3－二甲基吡嗪是由于麸皮的添加而出现的物质，5－甲基－2－呋喃甲醇、正庚醇、正辛醇、戊酸、4－氯苯丁酮、(E)－2－庚烯醛、反式－2，4－癸二烯醛、癸醛、己酸乙烯基酯、正己酸乙酯、异硫氰酸环己酯、山嵛酸乙酯、5－乙基－2，3－二甲基吡嗪是由于大豆粉的添加而检测到的物质，其中正庚醇具有脂肪和水果香气、反式石竹烯是白葡萄柚汁中的香气物质［10，20］、癸醛具有醛香和柑橘的味道、丙酮酸乙酯具有甜润的花果香气、正己酸乙酯用作合成香精、5－乙基－2，3－二甲基吡嗪具有烤坚果香气、正辛醇具有强烈的桃子和杏仁香气、(E)－2－庚烯醛具有青香和脂肪香、反式－2，4－癸二烯醛具有甜橙样香气，这些物质的增加均有助于面包特种风味的形成，增加面包中的香味成分。

3 讨论与结论

食品中氨基酸供给不平衡或不足，会导致肌肉的萎缩、消瘦和轻度贫血等，赖氨酸作为人体第一限制氨基酸，根据我国人民的饮食习惯和膳食结构开发新产品，通过人们的日常饮食来合理摄入各种营养成分，从而达到提高营养、预防疾病的效果，在赖氨酸含量低的小麦粉中添加富含赖氨酸的产品有助于改善面包的营养结构。刘长海［21］的研究认为，大豆粉中蛋白质含量高，矿物质及各种维生素也很丰富，潘秋琴等［22］报道了大豆粉与小麦粉中的必需氨基酸赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、苏氨酸和色氨酸是互补的，且大豆粉添加量达到10%时，各氨基酸组成可以达到很好的平衡，本研究认为，在小麦粉中适量添加小麦麸皮和大豆粉，可以达到提高面包中蛋白质含量和粗纤维含量的作用，小麦麸皮对面包粗纤维含量的影响效果更明显，大豆粉对提高面包中蛋白质含量起到了显著的作用;小麦麸皮虽对面包氨基酸总量影响不大，但对部分必需氨基酸，尤其是赖氨酸含量有明显的作用;大豆粉的添加对面包中多种氨基酸的含量影响明显，可以显著改善面包中氨基酸的比例，达到最佳效果，但因为过量添加大豆粉会影响面包的烘焙品质，所以要根据面包的烘焙品质适量添加，既不影响面包品质又能改善面包的氨基酸结构。

钟罗宝等［23］利用顶空气相色谱－质谱联用技术，分别用70、90和140℃保温20 min测定大豆蛋白粉中的风味物质，分别检出5种、6种和44种风味物质，本研究用HS－SPME方法60℃保温45 min，检测到的风味物质达到80种以上，故采用HSSPME与GC－MS联用技术更适合分析面包中风味物质的组成及含量。

氨基酸与还原糖之间发生的美拉德反应一直是很多研究者感兴趣的研究方向，杨秀琴等［24］采用SPME－GC－MS技术比较非酸面团面包和酸面团面包中风味物质的差异，发现有44种化合物至少存在于2种样品中，并且主要化合物基本和本试验中的结果一致;刘若诗等［7］认为全麦中含有较多游离氨基酸，使面包的风味比普通小麦粉面包更加浓郁，并且研究认为全麦面包比普通面包中的挥发性物质总量高，而本研究发现添加5%的麸皮后面包中风味物质总量较少了11.36%，但对面包风味产生重要影响的化合物含量增加明显，所以同样具有增强面包风味的作用。全脂大豆粉对面包风味物质影响效果更加明显，共检测到风味物质89种，风味物质总量比对照增加了9.89%，且各类对面包风味形成有重要影响的物质含量都有不同程度的提高。

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