板栗米酒渣粉对小麦面包理化特性及抗氧化性的影响

陈 颖 杨晓宽 胡美怡

(河北科技师范学院食品科技学院，秦皇岛 066004)

我国果蔬资源丰富，但其浪费严重，果蔬及其加工副产物是重要的膳食纤维(DF)和生物活性成分源，对维护健康有重要作用。生物活性成分是指对生命现象有重要影响的非基本营养物质，包括多酚、黄酮、类胡萝卜素等，均有抗癌、抗氧化等生理活性[1,2]。果蔬加工副产物中丰富的DF和生物活性成分，可纳入食品配方。Daniel等[1]研究表明，9%玫瑰粉小麦面包DF增加了1.51倍，抗氧化能力是对照组2.7倍；Fakhfakh等[2]研究表明，3%羊驼叶粉小麦面包，黄酮类含量和抗氧化能力增加，面包壳颜色参数较小；Gumul等[3]研究表明，5%苹果渣粉小麦面包，总多酚、黄酮类和花青素分别增加了55%、200%和160%；Torbica等[4]研究表明，啤酒厂废弃谷物、甜菜浆和苹果渣与玉米粗粒混合，替代10%或20%全麦粉，改良面包DF含量增加。板粟米酒渣粉(WRF)为板栗糯米黄酒主要副产物，富含DF和生物活性成分，通常作为废弃物被丢弃或作为饲料简单利用，不仅污染环境，而且浪费资源。本研究分析了3种WRF作为DF和生物活性成分源纳入小麦面包，对其理化特性及抗氧化性的影响，为开发WRF强化面包提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

板栗，糯米；没食子酸、芦丁为优级纯；福林酚试剂、DPPH、ABTS、TPTZ盐酸、葡萄糖、亚硝酸钠、碳酸钠为分析纯。

1.2 仪器与设备

SU8010扫描电镜，LC-10N-50A真空冷冻干燥机，D/max-2500VK/PC型X射线衍射仪，Ten-sor27型傅里叶红外光谱仪，UV1800型分光光度计。

1.3 方法

1.3.1 WRF制备

板栗和糯米为主料，小曲和红曲为发酵剂，酿制的板栗黄酒经纱布过滤得到WRF，分别经自然干燥(平均气温25 ℃，2 d)、烘箱干燥(60 ℃，2 h)、真空冷冻干燥(-20 ℃，1 d)三种处理方式，再粉碎过120 μm筛子，分别得到自然干燥酒渣粉(N)、烘箱干燥酒渣粉(O)、真空冷冻干燥酒渣粉(V)。

1.3.2 DF测定

总膳食纤维(TDF)、不溶性膳食纤维(IDF)和可溶性膳食纤维(SDF)根据 AACC32-07(2000)[5]测定。

1.3.3 持水力测定

取 0.2 g WRF于6 mL蒸馏水水化18 h，4 000 r/min离心15 min。105 ℃至恒重，记录干燥前后残渣质量。

式中：Mf为干燥前质量；Md为干燥后质量。

1.3.4 持油力测定

将1 g WRF与大豆油在离心管中混合，室温放置1 h。3 000 r/min离心10 min，分离上清液，球团尼龙网过滤回收。

式中：MP为颗粒质量；Md为样品质量。

1.3.5 溶胀力(WSC)测定

取WRF 1 g于15 mL蒸馏水中，室温分级试管水化24 h，记录床层体积。

式中：V1为水化WRF体积；V0为水化前WRF体积；W0为水化前WRF质量。

1.3.6 pH测定

pH计测WRF的pH。将WRF 15 g和蒸馏水100 mL放入烧瓶，搅拌30 min。10 min后，测pH。

1.3.7 色度测定

色差计测定。L*值是亮度，a*值是红绿度，较高a*值更趋向红色，b*值是黄蓝度，较高b*值更趋向黄色。

1.3.8 总多酚测定

样品1 g用20 mL 80%丙酮萃取1 h，混合器搅拌，提取液8 000 r/min离心，测总多酚、黄酮、类胡萝卜素含量和抗氧化性。取2 mL稀释样品，加1.0 mL 10%福林酚混匀静置5 min，加2.0 mL 0.04 g/mL Na2CO3，混匀85 ℃反应5 min，蒸馏水定容至10 mL，试剂空白作对照，765 nm处测吸光度。没食子酸标品绘制标准曲线，结果以100 g干样中没食子酸质量表示。

y=0.319 2x+0.051R2=0.996 1

1.3.9 总黄酮测定

将0.5 mL稀释样品加入0.5 mL 0.05 g/mL亚硝酸钠，静置6 min加0.5 mL 0.1 g/mL硝酸铝，摇匀静置6 min加4 mL 0.04 g/mL NaOH，静置10 min定容至10 mL。试剂空白作对照，510 nm处测吸光度。芦丁标品绘制标准曲线，结果以每100 g干样中芦丁质量表示。

y=0.098 8x-0.011 6R2=0.996 7

1.3.10 类胡萝卜素测定

类胡萝卜素发色团，分为黄色(CY)和红色(CR)。上清液(见1.3.8)在氮气蒸汽下浓缩，溶于10 mL丙酮。472和508 nm处测混合物吸光度。记录类胡萝卜素组分和总量(C)。

C/μg/mL=CY+CR

1.3.11 DPPH自由基清除能力测定

2～6 mg WRF悬浮于1 mL DPPH中，连续搅拌30 min，离心分离物质，490 nm测上清液吸光度。

A0对照吸光度，A1样品吸光度，A2空白样吸光度。

1.3.12 ABTS+自由基清除能力测定

将0.4 mL样品提取物或标品加入3 mL ABTS+工作液中，培养30 min，734 nm处测吸光度。

式中：A0为对照物吸光度；A1为样品吸光度；A2为乙醇代替ABTS吸光度。

1.3.13 铁还原能力( FRAP)测定

0.5 mL稀释提取物或标液与1.8 mL TPTZ混合，37 ℃处理10 min。593 nm处测吸光度。FRAP为FeSO4当量。

y=0.1 657x+0.1 646R2=0.986 6

1.3.14 微观结构测定

扫描电镜(SEM)观察WRF，放大1 000、5 000倍。X射线衍射仪在2θ(5～40°)范围内用cu-kα辐射(λ=0.15 418 nm)获得X射线衍射图。扫描速度1°/min，入射电流40 ma。将WRF置研钵中，与溴化钾粉末混合研磨制片剂，傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪分析样品。

1.3.15 面包制作

样品：对照组；添加2% N(N1)；4% N(N2)；6% N(N3)；8% N(N4)；2%～8% O和V表示与N一致。对照组：小麦粉100 g，糖15 g，食用油10 g，酵母1 g。其他样按上述比例以WRF替代小麦粉。程序：30～35 ℃发酵60 min，捏合再发酵30 min，180 ℃烘烤20 min。24 h后性能评估，真空冷冻干燥并研磨样品，测理化特性。

1.3.16 面包理化特性测定

按1.3.6 和1.3.7测pH和颜色。质构仪质构分析。取3片面包，进行双重压缩，参数：实验前速度：1 mm/s；实验速度：5 mm/s；实验后速度：5 mm/s，压缩间延迟5 s。根据1.3.8到1.3.13测生物活性成分和抗氧化性。SEM观察样品，放大1 000倍。

1.3.17 面包感官评价

15名成员对面包感官评估。每个成员评价面包气味、颜色、质地、味道和总体可接受性，标准为5分，感官特性从5(非常愉快)、4(愉快)、3(一般)、2(厌恶)到1(厌恶至极)[7]。

1.4 数据分析

数据为3个以上样本平均值，表示为平均值±标准差。使用SPSS V.21.0，Tukey’s多重比较分析数据。

2 结果与分析

2.1 WRF理化特性分析

3种WRF TDF、SDF和IDF有显著差异。N的TDF、IDF和SDF达最大，其TDF高于马铃薯粉TDF[6]，上述差异由DF源所属植株及处理工艺不同所致[7]。TDF中较高IDF是一种优势。IDF主要成分是纤维素和半纤维素，较高IDF可显著增加大便含水量和体积，利于维护肠道健康。

3种WRF总多酚、黄酮和类胡萝卜素有显著差异。N总多酚和类胡萝卜素最高，远高于黄酒糟总多酚[8]，其总黄酮含量居中。较低温度和较温和处理利于WRF总多酚、黄酮和类胡萝卜素等生物活性成分的保持，这些成分具有增强人体免疫力和预防疾病的良好作用。

3种WRF DPPH和ABTS清除率及FRAP有显著差异。N的DPPH清除率最高，且三者远高于葛根粉[9]DPPH清除率；V的ABTS清除率最高，远高于玫瑰茄水提物[10]ABTS清除率；上述差异由生物活性成分源所属植株及处理工艺不同所致[7]。总之3种WRF均具较高DPPH和ABTS清除率及FRAP，与总多酚、黄酮无正相关，说明存在总多酚和黄酮外的抗氧化成分，且对3种WRF DPPH、ABTS清除率和FRAP有重要影响。3种WRF优良抗氧化性能可改善食品康养性和延长货架期。

3种WRF ORC、WRC和WSC有显著差异。N的WRC和WSC最高，明显高于O和V相应指标，N的WRC也远高于洋葱[11]WRC，N的WSC与豌豆壳醇不溶性残渣相近[12]；3种WRF ORC数值相近且较低，其中V的ORC最高，这远低于枣DF ORC[13]，用于油炸食品可减少食品含油量和油脂摄入，利于人体健康。WRC较高使食品水分增加，改善口感。在烘焙食品中，淀粉胶凝化、风味和颜色形成、酵母和酶失活都需要水的参与。

3种WRF pH有显著差异。N的pH最低，O和V较高pH与干燥处理有机酸损失有关，N pH低于未处理板栗粉pH[14]。低pH是有机酸，如苹果、柠檬和草酸及其他有机酸存在所致。较低pH可降低食品腐败变质风险，N可作天然防腐剂以延长食品货架期。

3种WRFL*、a*、b*有显著差异。DF引起颜色变化限制其在食品中潜在应用。颜色受果实品种和成熟度等因素影响，尤其受果肉干燥过程影响。脱水中高温导致酶促和非酶褐变，使产品变暗。食品亮度与许多因素有关，包括色素浓度和类型、含水量和游离水可用性。N的L*最高，V的a*最大，3者a*较高与潘红、梦娜玉红等红色素有关[15]，a*受纤维结构完整性和色素含量和配置影响；N的b*最高，3者b*适中，与梦娜红、安卡黄素等黄色素有关[15]。3种WRF适用于烘培类食品，因其可掩盖WRF颜色。总之，3种WRF理化特性差异是不同干燥处理工艺所致。

表1 WRF的理化特性

2.2 WRF的微观结构

2.2.1 WRF的SEM分析

SEM观察WRF(图2)，不同干燥方式导致WRF微观结构差异，但差异不显著。3种粉颗粒形式和大小非常不规则，表面粗糙，疏松多孔，孔和腔使亲水和亲脂集团暴露，影响DF理化性质，例如吸油，保水特性，使WRF具有优良WRC和ORC。

图2 WRF的扫描电镜图

2.2.2 WRF的X射线衍射分析

X射线衍射分析WRF晶体结构(图3)。O和V衍射图基本相同，在19.54°、19.1°的2θ角出现最高衍射峰。N在19.52°的2θ角出现最高峰，与其他WRF的最高峰强度有明显差异。纤维素是高结晶度DF，峰高与纤维素结晶度正相关，高峰说明纤维素结晶度高，分子质量大[16]，这表明N纤维素分子质量低于O和V。结晶度较高有更好的拉伸度和硬度，而结晶度较低与吸湿，溶胀，柔软性及化学反应有关，这可能是N WRC和WSC高于其他两者的原因。

图3 WRF的X射线衍射图谱

2.2.3 WRF傅里叶变换红外光谱分析

图4 WRF的傅里叶变换红外光谱

2.3 WRF对小麦面包颜色影响

由表2可见，WRF样品L*、a*和b*与对照有显著差异。随WRF增加，样品L*逐步下降，a*迅速上升，b*逐渐下降。样品颜色变暗，变红和蓝，与板栗粉面包[18]研究结果相同。这是由WRF较低L*、较高a*和适中b*所致。

表2 强化面包颜色分析

2.4 WRF对小麦面包质构特性影响

WRF面包质构特性(表3)，WRF样品咀嚼性与对照有显著差异，V4弹性与对照有显著差异，O4回复性与对照有显著差异。随WRF增加，WRF样品硬度和咀嚼性逐渐增加，弹性和回复性逐渐减小。WRF不含面筋蛋白，其添加稀释了面团面筋网络，阻碍胀发，导致面包硬度增加，弹性减小。8% WRF样品咀嚼性增加最多，显著高于对照，与Daniel等[1]研究结果一致。总之，质构分析表明WRF提高了面包韧性，降低了弹性和回复性。

表4 强化面包生物活性物质和抗氧化特性

表3 强化面包质构特性

2.5 WRF对小麦面包生物活性物质和抗氧化性影响

WRF面包生物活性物质和抗氧化性(表4)，WRF样品总多酚、黄酮、类胡萝卜素及DPPH和ABTS清除率、FRAP与对照有显著差异。随WRF增加，样品总多酚明显增长，对照总多酚较高，表明小麦面包含有内源酚类[18]。随WRF增加，样品总黄酮显著增加，N4总黄酮最高。羊驼叶粉面包[2]黄酮呈现相同规律。N4类胡萝卜素最高，样品类胡萝卜素随WRF提高而增加。

WRF面包DPPH和ABTS清除率及FRAP随WRF增加而变大，在8%WRF达各自序列最大。N4，O4，V4 DPPH清除率远高于小球藻青稞面包[19]DPPH清除率；N4，O4，V4 ABTS清除率显著高于茶多酚面包[20]ABTS清除率；4%WRF样品FRAP显著高于对照。总之，WRF面包生物活性物质显著增加，抗氧化能力明显增强，极大改善了小麦面包抗氧化特性。

2.6 WRF对小麦面包感官特性影响

WRF面包感官特性(表5)，WRF对面包感官特性有显著影响。随N、O和V增加，对面包气味、颜色、质地和味道有显著影响。面包气味、颜色、质地和味道评分随WRF增加而下降。羊驼叶粉面包[2]的研究发现了相同结果。对照气味评分5.00，总体可接受。6%和8% N、O和V面包与对照有显著差异，感官评定小组评定为差，认为不可接受；2% N、O和V面包可接受性最接近对照，4% N、O和V对面包影响不显著，可接受且类似对照组特性， 3种WRF可纳入小麦面包最高水平为4%，略高于羊驼叶粉[3]纳入面包3%的水平。

表5 强化面包感官特性

2.7 WRF对小麦面包微观结构影响

SEM观察样品微观结构(图5)，对照与WRF面包微观结构有明显差异。随WRF增加，差异愈加显著，对照有较紧密面筋网络，而O4、V4、N4是颗粒分散、表面粗糙面筋网。表明WRF使面筋易断不连续，呈现分散颗粒状，这是WRF中DF稀释了面筋网络。DF与面筋相互作用使面包致密性增加，体积减小[1]。

图5 强化面包SEM图

3 结论

不同干燥处理对WRF理化特性和微观结构具重要影响，处理优化WRF特性，可提升其应用价值； WRF对小麦面包颜色、pH、微观结构、生物活性物质、质构、感官及抗氧化性有显著影响，强化面包pH明显下降，颜色变深变暗，韧性和致密性明显增加，弹性和体积显著减小，总多酚等生物活性物质明显提高，DPPH清除率及FRAP等抗氧化性显著改善，面包康养性显著增强；3种WRF纳入小麦面包最大量为4%，总体可接受性N2>V2>O2。