柑橘皮膳食纤维面包的开发及其体外消化特性的研究

李继伟，李 琳，周雪婷，程占云，周苗苗

（武汉设计工程学院食品与生物科技学院，湖北 武汉 430205）

柑橘是世界第一大产量的水果，我国是柑橘生产大国，每年约有35%~40%的柑橘用于加工[1]。柑橘皮渣是柑橘加工的副产物，约占全果的40%~50%，其中含有丰富的膳食纤维、黄酮、VC 以及多种矿物元素等[2-3]。目前，柑橘皮渣多被制成饲料或被掩埋，造成资源浪费或对环境产生污染[4-6]。

膳食纤维具有降低血液中胆固醇水平、调节血糖、防止便秘、预防结肠癌等多种功能，被列为人类的“第七大营养素”[7-8]。柑橘皮膳食纤维具有良好的持水力、持油力、膨胀力、阳离子交换能力及羟自由基清除能力[1]。以柑橘皮渣作为膳食纤维的加工材料，不仅原料易得，还可以废物利用，保护环境。

面包作为烘焙食品深受消费者的喜爱，但面包易消化，不利于人体血糖的控制，特别是对血糖调节功能不足的人群。普通面包中，膳食纤维含量较低。在面包中适量添加膳食纤维，一方面可保证面包的口感，同时又可增加面包的功能特性。目前，尚未见将柑橘皮膳食纤维应用在面包中的报道。本研究将提取活性产物后的柑橘皮渣膳食纤维应用到面包的生产中，通过单因素和正交试验优化膳食纤维面包的配方，并对其体外消化特性进行研究，以期为膳食纤维面包的开发和柑橘皮渣的再利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

高筋面粉，新乡市新良粮油加工有限公司产品；酵母为新良高活性干酵母，黑龙江九鼎酵母有限公司产品；面包改良剂A-300，安琪酵母股份有限公司产品；安佳无盐黄油，新西兰乳品制造有限公司产品；牛奶，蒙牛乳制品武汉有限公司产品；宽皮柑橘、鸡蛋、白砂糖、盐等，均为市售。

磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、麦芽糖，均为分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司产品；α-淀粉酶（比活力5 000 U/g），北京双旋微生物培养基制品厂产品。

1.1.2 仪器与设备

PL-6 型远红外线食品烘炉和FX-13A 型面包发酵箱，广东恒联食品机械有限公司；TA.XT-plus 型质构仪，英国SMS 公司；粉碎机，上海五相仪器仪表有限公司；DHG-9240 型电热恒温鼓风干燥箱，上海五相仪器仪表有限公司；HH-6 型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；722 型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；FA2104B 型电子天平，上海越平科学仪器有限公司；TDL-5-A 型高速离心机，上海五相仪器仪表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 柑橘皮膳食纤维的提取

选取新鲜柑橘皮，80 ℃烘干至恒重，粉碎，过60目筛，按30 mL/g 加入稀释6 倍的饱和石灰水，80 ℃水浴2 h 提取黄酮，随后收集滤渣，水洗至中性，80 ℃烘干至恒重，过60 目筛，置于干燥器中保存备用，即为柑橘皮膳食纤维[9]。

1.2.2 面包制作工艺

面包的基础配方：面粉200 g，牛奶140 g，盐2 g，面包改良剂1 g，白砂糖30 g，黄油20 g，酵母3 g。

面包的制作参考王凯等[10]的方法，并略有改动，具体如下：将称量好的材料依次加入不锈钢盆，揉至能拉出薄膜的扩展阶段。随后将面团均分成两份，揉圆，于发酵箱中37 ℃发酵1 h 左右，使面团体积膨胀至原来的2~2.5 倍，然后在面团表面刷蛋液，放入已预热的烤箱烘烤，上下火均为180 ℃，约10 min 后于面包上加盖锡纸护色，继续烘烤约20 min 至表皮金黄时结束。面包常温冷却2 h，保鲜袋密封，25 ℃恒温箱存放、备用。

1.2.3 单因素及正交试验方法

单因素试验考察酵母添加量（1、2、3、4、5 g）、膳食纤维添加量（0、2、4、6、8、10 g）、黄油添加量（12、16、20、24、28 g）和白砂糖添加量（10、20、30、40、50 g）对面包品质的影响，其余条件为单因素最优水平。然后进行L9(34)正交试验，并对正交试验的优组合进行验证。试验重复2 次，结果用平均值表示。

1.2.4 面包品质评价

1.2.4.1 面包感官评价方法

面包感官评价标准参照GB/T 20981—2007[11]和周梦雪等[12]，并略作修改，由经过培训的10 位同学对面包的形态、表面色泽、组织、滋味与口感、杂质5 个方面进行感官评定，采用50 分制，评分标准见表1，5项相加即为感官得分。

1.2.4.2 面包质构指标检测

面包质构指标使用TA.XT-plus 型质构仪测定，参考代雅杰等[13]和林娟娟等[14]的方法，并略作修改。采用P/36 探头，测试模式为TPA，测试条件为：触发力5 g，数据采集速率200 points/s，探头测前、测中和测后速度均为120 mm/min，压缩程度50%，停留间隔5 s。选取面包中部厚约25 mm 的切片作为测试样品，每个处理至少测定6 个平行，结果用平均值表示。在全质构分析的所有指标中，选择硬度为主要分析指标[15-16]。

表1 柑橘皮膳食纤维面包感官评分标准Table 1 Sensory evaluation criteria for citrus peel dietary fiber bread

1.2.4.3 其他指标检测方法

参照GB/T 20981—2007[11]中的方法，对面包的水分、酸度及比容进行测定。

1.2.5 添加膳食纤维对面包体外消化特性的影响

麦芽糖标准曲线的制作：采用DNS 法[17]，以麦芽糖含量 x（mg）为横坐标，以吸光值 y（OD540）为纵坐标，绘制标准曲线，所得回归方程为y=0.881 6x-0.022 6，R2=0.996 8。

面包体外消化试验参考王军等[18]的方法，略有改动，具体如下：称取膳食纤维面包1 g 于研钵中，加入0.2 mol/L pH 7.0 的磷酸盐缓冲液（PB）10 mL，研磨至完全分散，再用90 mL PB 将其转移至250 mL 三角瓶中，放入37 ℃水浴摇床，120 r/min 摇5 min 以上，取样测定总体系中还原糖含量，记为m0。此后向样品溶液中加入0.01 g/mL 的α-淀粉酶溶液4 mL，并开始计时，分别在反应 2、5、10、20、60、90、120、180 min 时取0.2~1 mL 样品溶液，立即加入装有1.5 mL 3，5-二硝基水杨酸（3，5-dinitro salicylic acid，DNS）溶液的试管中，后续步骤参照标准曲线，测定540 nm 处的吸光值，计算酶解产生的还原糖总量M（mg）=mt-m0，式中，mt为反应时间 t 时测得的还原糖含量（mg）；并计算t1- t2时间段内的酶促反应速度ν（mg/min）=（M2-M1）（/t2-t1），式中，t1和t2为反应时间（min），M1和M2分别为在t1和t2时酶解产生的还原糖总量（mg）；再根据酶促反应速度计算相对变化率（%）=（ν样品-ν对照）/ν对照× 100，式中，ν样品和 ν对照分别为样品和对照在同一时间段内的酶促反应速度。

同时，计算面包中快消化淀粉和慢消化淀粉的比例，方法参照Englyst 等[19]的方法，并略有改动，其中，快消化淀粉含量（mg/g 面包）=（G20-G0）/W，慢消化淀粉含量（mg/g 面包）=（G120-G20）/W，式中，G0为面包未酶解时的麦芽糖含量（mg），G20为面包酶解20 min 时的麦芽糖含量（mg），G120为面包酶解 120min时的麦芽糖含量（mg），W 为面包质量（g）。试验以不加膳食纤维的面包作为对照，消化试验设置两次平行，结果用平均值表示。

1.2.6 数据处理

采用Excel 软件对数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 不同酵母添加量对膳食纤维面包品质的影响

由图1 可见，当酵母添加量逐渐增加时，面包的感官得分呈现先上升后下降的趋势，硬度呈现先下降后基本平稳的趋势，这是因为酵母添加量太少时，面团发酵不充分，面包较硬，口感欠佳。在酵母添加量为4 g 时，面包的形态正常，组织细腻，有膳食纤维面包特有的风味，此时面包松软，硬度适中，感官得分最高，为42.8 分。故选择酵母添加量4 g 为最佳。

图1 酵母添加量对膳食纤维面包硬度和感官得分的影响Fig.1 Effect of yeast addition on hardness and sensory score of dietary fiber bread

2.1.2 不同膳食纤维添加量对膳食纤维面包品质的影响

由图2 可见，随着膳食纤维添加量的增加，面包的硬度呈现先下降后增加的趋势，感官得分呈现先平稳后逐渐下降的趋势。当膳食纤维添加量在2~6 g 的范围时，面包的硬度和感官得分均处于较好范围；膳食纤维添加量8~10 g 时，面包硬度增加，感官得分降低。为使膳食纤维面包在最大程度上发挥其功能性作用，在不影响品质的前提下应适当增加膳食纤维添加量，故选择膳食纤维添加量6 g 为最佳。

图2 膳食纤维添加量对膳食纤维面包硬度和感官得分的影响Fig.2 Effect of dietary fiber addition on hardness and sensory scores of dietary fiber bread

2.1.3 不同黄油添加量对膳食纤维面包品质的影响

图3 黄油添加量对膳食纤维面包硬度和感官得分的影响Fig.3 Effect of butter addition on hardness and sensory scores of dietary fiber bread

由图3 可见，随着黄油添加量的增加，面包的硬度与感官得分均呈现先上升后下降的趋势。当黄油添加量在16~24 g 时，膳食纤维面包均有较好的感官品质，面包香味较浓，组织细腻，口感良好。黄油添加量为20~24 g 时，面包硬度适中。这可能是因为黄油含量适当时，面团延展性较好，利于面团膨胀和面包品质[20]。考虑到油脂摄入量不宜过多，故选择黄油添加量20 g 为最佳。

2.1.4 不同白砂糖添加量对膳食纤维面包品质的影响

如图4 所示，随着白砂糖添加量的增加，膳食纤维面包的感官得分呈现先上升后下降的趋势，硬度呈逐渐上升趋势。当白砂糖添加量为20~30 g 时，膳食纤维面包的感官得分较高，口感均较好，且硬度适中。从成本及健康角度考虑，选择白砂糖添加量20 g 为最佳。

图4 白砂糖添加量对膳食纤维面包硬度和感官得分的影响Fig.4 Effect of white granulated sugar addition on hardness and sensory score of dietary fiber bread

2.2 正交及验证性试验结果

由表2 可见，各组面包的硬度值都处于较好范围，因此后续以感官得分为指标筛选最优配方，各因素对膳食纤维面包感官得分影响的大小顺序为：C 白砂糖添加量＞B 黄油添加量＞D 膳食纤维添加量＞A酵母添加量，感官得分的优组合为A2B2C2D2或A2B2C3D2。从成本及健康角度考虑，选择A2B2C2D2为最优组合，即酵母添加量4 g，黄油添加量20 g，白砂糖添加量20 g，膳食纤维添加量6 g。此条件下，膳食纤维面包的感官得分为43.3±0.1 分，面包色泽金黄，形态饱满，组织细腻，有柑橘皮膳食纤维特有的香味，硬度为（1 116.13±20.86）g，说明正交试验所得结果可靠。

表2 正交试验结果Table 2 Orthogonal test results

续表2 正交试验结果Continue table 2 Orthogonal test results

2.3 理化指标测定结果

表3 为面包理化指标检测结果，膳食纤维面包含水量为40.08%，略高于对照（不加膳食纤维的面包）；酸度和比容分别为2.6°T 和3.73 mL/g，略低于对照，均符合GB/T 20981—2007[11]的要求。

表3 理化指标检测结果Table 3 Determination results of physicochemical indexes

2.4 体外消化试验结果

添加膳食纤维对面包消化特性影响的结果见表4。由表4 可见，从淀粉消化速率上看，0~2 min时，添加柑橘皮膳食纤维面包（样品）的消化速率为20.20 mg/min（按麦芽糖计），比对照低27.1%；在60 min 内，样品的淀粉消化速率一直低于对照；在60 min 后，对照的淀粉消化速率非常小，此时淀粉已消耗殆尽，而样品由于淀粉前期分解少，此时尚有更多的淀粉残留，所以消化速率较对照高，但消化速率一直维持在很低的水平。因此，添加膳食纤维的面包（样品）在60 min 内淀粉消化速度显著低于对照。

从快消化淀粉和慢消化淀粉的角度看，面包添加柑橘皮膳食纤维后，快消化淀粉含量由对照的200.84 mg/g 面包降低为156.31 mg/g 面包，慢消化淀粉含量由对照的148.93 mg/g 面包增加到174.60 mg/g面包。可见添加柑橘皮膳食纤维有利于减缓面包中淀粉的消化速度。

从水解产生的还原糖总量上看（表4），在20 min内，样品产生的还原糖总量相当于对照的72.86%~77.83%，大幅低于对照；20 min 后，样品与对照的差异逐步缩小，180 min 时，水解产生的还原糖总量相当于对照的95.85%。可见添加膳食纤维对面包淀粉的消化起到“缓释作用”而有利于控制血糖，但不会影响面包中淀粉的总体可利用率。

表4 面包体外消化结果对比Table 4 Comparison of in vitro digestion results

3 结论

柑橘皮膳食纤维面包的最佳配方为：面粉200 g，牛奶140 g，盐2 g，面包改良剂1 g，膳食纤维添加量6 g，酵母添加量4 g，黄油添加量20 g，白砂糖添加量20 g，膳食纤维面包在感官和质构上均有最佳品质，且此时膳食纤维面包的含水量40.08%，酸度2.6°T，比容3.73 mL/g，均符合GB/T 20981—2007[11]的规定。

体外消化试验结果表明：添加膳食纤维的面包在20 min 内的消化速率显著低于对照，20 min 内消化产生的还原糖相当于对照的72.86%~77.83%，但不会影响面包中淀粉的总体可利用率。从面包中快慢消化淀粉的含量来看，面包添加膳食纤维后，快消化淀粉含量降低，慢消化淀粉含量增加，说明柑橘皮膳食纤维可以减缓淀粉的消化速度。其他研究发现，膳食纤维一定程度上可以降低馒头[21]、米饭[22]、面条[22]中快消化淀粉的含量，减缓淀粉的消化速度，这与本试验的研究结果一致。因此，开发柑橘皮膳食纤维面包有利于血糖水平的控制，有一定的应用前景。