黑米花青素对贮藏期面包品质的影响

张涛，孙汉巨*，刘淑芸，马钢，王蕾，李骁，高玲艳，裴慧，顾荥荧，何辛洲，步显勇，谢艳

（1.合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230009；2.安徽盼盼食品有限公司，安徽 滁州 239000）

面包因其营养丰富、方便美味的特点，在全世界广受欢迎[1]。然而，面包在贮存过程中容易发生变硬和老化[2]、油脂氧化和微生物生长[3]，造成其品质劣变。因此，贮藏期面包品质的劣变被认为是造成烘焙食品行业巨大经济损失的重要因素之一。随着生活水平的提高，消费者希望使用天然成分代替人工添加剂来实现食品的保质。其中，多酚类化合物是一种新型的天然食品添加剂之一。经过茶多酚天然复配保鲜剂处理的面包，在37 ℃恒温恒湿培养箱中可保存7 d，有效地延长了新鲜面包的货架期，有助于保持面包品质的稳定性[4]。沙棘果肉中的多酚类化合物提高了面包的抗氧化能力，增强了面包的香气，同时延长了面包的保质期[5]。多项研究表明，绿茶多酚可以有效抑制淀粉的回生，降低面包在贮藏期的老化程度[6]。

花青素是一种多酚类化合物，也是一种广泛存在于植物中的水溶性色素[7]。由于其较高的抗氧化能力和抗菌性，引起了越来越多研究者的关注。花青素作为天然成分，已经被用于开发具有营养和功能性的食品，如蛋糕、饮料和乳制品[8-10]。本研究将黑米花青素提取物应用于面包加工中，研究不同花青素添加量对面包色差、水分含量、硬度、回生焓值、脂肪氧化程度和微生物生长情况等方面的影响，以探究花青素对面包贮藏期品质稳定性的影响，以期为花青素的食品工业化应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉：新乡良润全谷物食品有限公司；干酵母：安琪酵母股份有限公司；黄油；安佳食品有限公司；白砂糖、盐：市售；黑米花青素提取物（花青素总含量≥38%）：天津康友生物科技有限公司；异丙醇、乙醚、三氯甲烷、冰乙酸、可溶性淀粉、异辛烷、碘化钾（均为分析纯）：昆山市金城试剂有限公司；氢氧化钾、酚酞、碘化钾、硫代硫酸钠、无水硫酸钠（均为分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；平板计数琼脂、马铃薯葡萄糖计数琼脂（生物试剂）：青岛高科技工业园海博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

PE4500 型面包机：佛山市顺德区柏翠电器有限公司；DHP-9032 型电热恒温培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；ZE7700 型色差仪：日本电色工业株式会社；TA-XT plus 型质构仪：英国Surface Measurement Systems 公司；XMTD-8222 型电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；RE-52AA 型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；Q200 型差示扫描量热仪：美国TA仪器公司。

1.3 方法

1.3.1 面包的制备

根据孔艳秋等[11]的方法并进行适当修改。将小麦粉（1 000 g）、水（600 g）、糖（40 g）、速溶干酵母（15 g）、盐（10 g）和黑米花青素提取物（1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰、3.0‰，相对小麦粉质量）放入面包机中，低速（60 r/min）搅拌10 min，加入黄油（60 g）后，高速（110 r/min）混合5 min。将混合后的大面团分割并揉搓成40 g 的小面团。然后，将所得面团在40 ℃和80%相对湿度下发酵60 min。发酵完成后，在预热好的烤箱中190 ℃烘烤10 min。将烘烤后的面包取出，置于紫外灯下灭菌，称其质量并包装。包装后的面包放置于25 ℃电热恒温培养箱中贮藏。

1.3.2 贮藏期面包颜色的测定

参照王璧莹等[12]的方法，使用色差仪对贮藏期面包的颜色进行测定。根据L* 值、a* 值和b* 值分别评估面包的颜色。L* 值为100 时代表白色，值为0 时代表黑色；a* 值为正值时代表红色，负值时代表绿色；b*值为正值时代表黄色，负值时代表蓝色。

1.3.3 贮藏期面包水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的方法对贮藏期面包水分含量进行测定。

1.3.4 贮藏期面包硬度的测定

根据郭平平等[13]的方法，稍作修改。使用质构仪对贮藏期面包的硬度进行测定。从面包中心取出厚度为20 mm×20 mm×20 mm 的薄片，用直径为36 mm 的圆柱形探针压缩。质构仪的测定参数：测前、测中和测后速度分别为1、3、3 mm/s，触发力为5.0 g，压缩比为50%，间隔时间为5 s。

1.3.5 贮藏期面包回生焓值的测定

通过差示扫描量热仪，分析贮藏期面包回生焓值的变化[14]。储存1～5 d 后，将面包芯的中心依次进行冷冻干燥，研磨并过150 目的筛网，以获得粉末样品。将面包粉末（3 mg）与去离子水（6 μL）在铝坩埚中混合。随后将铝坩锅密封，并在4 ℃下放置24 h，使样品和水分完全混匀。在氮气保护（20 mL/min）下，以10 ℃/min的升温速度，检测样品从30 ℃加热至120 ℃的焓值（ΔH，J/g），并将空锅作为参考。

1.3.6 贮藏期面包酸价的测定

参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》中的方法对贮藏期面包酸价进行测定。

1.3.7 贮藏期面包过氧化值的测定

参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》中的方法对贮藏期面包过氧化值进行测定。

1.3.8 贮藏期面包菌落总数和霉菌总数的测定

参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》中的方法对贮藏期面包菌落总数进行测定。每次取5 个样品进行平行试验，检测结果取平均值。如果任一组样品中存在2 个以上样品的菌落总数在1×104～1×105CFU/g 时，则认为该样品不合格；如果任一组样品中存在菌落总数超过1×105CFU/g 的样品，也认为不合格。

参照GB 4789.15—2016 《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》中的方法对贮藏期面包霉菌总数进行测定。面包中霉菌总数不应超过150 CFU/g。

1.4 数据处理

使用SPSS 2019、Origin 2018 软件进行数据统计分析和制图，全部试验结果均重复测定3 次。

2 结果与分析

2.1 花青素对贮藏期面包颜色的影响

花青素对贮藏期面包颜色的影响如图1 所示。

图1 花青素对面包贮藏期颜色的影响Fig.1 Effect of anthocyanins on bread color during storage

由图1A 可知，随着贮藏时间的延长，所有面包的L* 值都呈现下降的趋势，并且，面包的L* 值随花青素添加量的增加而降低，说明面包在贮藏期间亮度降低。由图1B 和图1C 可知，贮藏时间的延长对a* 值没有明显影响，但b* 值随贮藏时间的延长，呈现上升的趋势。这可能是由于贮藏期面包中花青素的氧化分解成黄色的查尔酮物质，导致面包黄度增加[15]。

2.2 花青素对贮藏期面包水分含量的影响

在面包贮藏过程中，水分含量是影响面包品质的重要因素，面包水分含量下降是面包品质劣变的表现之一。图2 展示了贮藏期面包水分含量的变化。

图2 花青素对面包贮藏期间水分含量的影响Fig.2 Effect of anthocyanins on bread moisture content during storage

由图2 可知，随着贮藏时间的延长，面包的水分含量均呈现出下降的趋势，说明随着贮藏时间的延长，面包中水分逐渐减少。在面包贮藏过程中，第1～3 天面包的水分含量下降较快，第4～5 天时下降速度减缓，与第1 天相比，面包贮藏5 d 后，添加0‰、1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰和3.0‰的花青素面包中，水分含量分别减少了5.74%、5.27%、5.04%、4.85%、4.31% 和4.30%。结果表明，花青素的加入有利于延缓面包在贮藏期水分的流失，且花青素添加量为2.5‰和3.0‰时，面包的失水率无明显差距。这可能是由于花青素通过羟基结构与水形成氢键，增强了水分与蛋白质中亲水基团发生水合作用的能力，面团的吸水性和面包的持水性提高，结合水含量增加，且不易流失，减缓面包中水分流失[16]。

2.3 花青素对贮藏期面包硬度的影响

由于贮藏期间面包的水分损失，会使面包出现硬化掉渣的现象，从而导致面包品质的降低。因此，面包硬度的变化是衡量面包贮藏期品质特性的一个重要标准。图3 为不同花青素添加量对贮藏期面包硬度变化的影响。

图3 花青素对贮藏期面包硬度变化的影响Fig.3 Effect of anthocyanins on hardness of bread during storage

由图3 可知，在贮藏期间，所有面包的硬度都表现出增大趋势。在贮藏1～2 d 内硬度增长速率较低；在贮藏3～5 d 时，面包的硬化速率逐渐增大。不同花青素添加量（1.0‰～3.0‰）的面包在贮藏第5 天的硬度分别为1 877.04、1 804.65、1 703.84、1 738.79 g 和1 751.95 g。相对于空白组，添加1.0‰～3.0‰花青素的面包硬度分别降低了4.03%、7.73%、12.89%、11.10%和10.43%，表明花青素的添加延缓了贮藏期面包硬度的增大。这可能是由于当面包中加入花青素后，面包的持水性增加且水分流失延缓，降低了水分的迁移，从而降低面包硬化速度。因此，添加花青素比未添加花青素更利于面包贮藏期间硬度的保持，且2.0‰的花青素添加量对面包硬度的改善效果最好。

2.4 花青素对贮藏期面包回生焓值的影响

烘烤过程中面包中的淀粉会发生糊化作用，导致维持淀粉分子结构稳定性的氢键断裂，淀粉分子与水分子结合形成胶体。但在贮藏过程中，面包中的淀粉分子会重新通过氢键形成双螺旋结构，这种现象被称为淀粉的回生，而淀粉回生是引起面包老化的重要原因[17]。图4 为利用差示扫描量热仪测定不同添加量的花青素对贮藏期面包回生焓值的影响。

图4 花青素对贮藏期面包回生焓值的影响Fig.4 Effect of anthocyanins on retrogradation enthalpy of bread during storage

由图4 可知，随着贮藏时间的延长，各组面包的回生焓值均呈现出增大的趋势，回生焓值与面包的老化程度呈正相关，回生焓值越大，面包老化的程度越严重。在贮藏的第0、1 天，所有面包样品的回生焓值没有明显差异；在贮藏2～5 d，添加花青素面包的回生焓值明显小于未添加组；在贮藏的第5 天，添加花青素的面包回生焓值从空白组的1.70 J/g 分别降至1.62、1.50、1.37、1.26、1.26 J/g。花青素添加量在1.0‰～2.5‰时，面包的回生焓值随花青素添加量的增大而减小，但花青素添加量为2.5‰和3.0‰时，回生焓值无明显差别。回生焓值的降低可能是由于花青素与淀粉竞争水分子，导致淀粉重结晶延迟，形成的淀粉微晶所需的能量更少，支链淀粉结晶度更低[18]。因此，花青素的添加降低了贮藏期面包的回生焓值，且2.5‰花青素延缓面包老化效果最好。

2.5 花青素对贮藏期面包酸价和过氧化值的影响

酸价和过氧化值反映的是面包在贮藏过程中脂类物质的氧化程度，酸价和过氧化值越大，面包氧化的程度越严重。面包氧化后，会发生酸败，同时产生不良气体，影响面包的色泽和风味。花青素对面包贮藏期酸价和过氧化值的影响如图5 和图6 所示。

图5 花青素对贮藏期面包酸价的影响Fig.5 Effect of anthocyanins on acidity value of bread during storage

图6 花青素对贮藏期面包过氧化值的影响Fig.6 Effect of anthocyanins on peroxide value of bread during storage

由图5、图6 可知，面包在贮藏过程中，其酸价和过氧化值都随着贮藏时间的延长而增加。添加花青素组的面包酸价和过氧化值的结果都低于空白组，这表明花青素的加入延缓了面包的油脂氧化，且花青素添加量为2.5‰和3.0‰时，对面包油脂氧化的明显抑制作用。这是因为花青素属于类黄酮类物质，不仅可以清除多种自由基，还具有抗脂质氧化特性和较强的抗氧化性[19]。田海娟等[20]也发现添加发酵紫苏粉的面包，在贮藏期间能有效抑制面包中油脂的氧化程度。因此，2.5‰花青素能有效降低贮藏期面包酸价和过氧化值，缓解面包中油脂的氧化程度。

2.6 花青素对贮藏期面包菌落总数和霉菌总数的影响

贮藏期面包的菌落总数和霉菌总数见表1 和表2。

表1 花青素对贮藏期面包菌落总数的影响Table 1 Effect of anthocyanins on the total number of bread colonies during storage

表2 花青素对贮藏期面包霉菌总数的影响Table 2 Effect of anthocyanins on the bread mold count during storage

由表1、表2 可知，在25 ℃下，随着贮藏时间的延长，所有试验组的菌落总数和霉菌总数都呈现出上升趋势。在贮藏第3 天，空白组的菌落总数为1.5×104CFU/g，已经超过了国家标准的限量标准。而添加量2.0‰、2.5‰和3.0‰的面包菌落总数直至第5 天才超过限量标准。另一方面，空白组在第4 天的霉菌总数为150 CFU/g，已经达到国家标准的最高限量。添加量为2.5‰和3.0‰面包的霉菌总数直到第6 天，才超过限量标准。结果表明，花青素的添加对微生物的生长有明显的抑制作用，且2.5‰和3.0‰花青素的抑菌效果明显优于其他组，张海霞等[21]研究发现紫色马铃薯花青素能有效抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、青霉菌和酵母菌的生长，延长了草莓的保质期，起到了保鲜抑菌的作用。因此，花青素对面包中的菌落总数和霉菌总数的生长具有抑制作用，起到了延长面包保质期的效果。

3 结论

本文研究了黑米花青素提取物对贮藏期面包品质的影响，结果表明，添加花青素的面包具有水分含量高、硬度和回生焓值增率慢、油脂氧化程度低、保质期长的特点，花青素能有效延缓贮藏期面包品质劣变。综合面包色泽、水分含量、硬度、回生焓值、油脂氧化和微生物生长等指标变化情况，发现花青素添加量为2.5‰对面包贮藏期品质改善效果最好。与空白组相比，在此添加量下，贮藏第5 天面包的水分含量升高了1.93%，硬度和回生焓值分别降低了11.10% 和25.88%，酸价和过氧化值分别从0.45 mg/g 和6.31 g/100 g降低至0.33 mg/g 和4.13 g/100 g，该面包在25 ℃的条件下，可保存5 d。因此，2.5‰的花青素添加量能有效改善面包贮藏期的品质。本研究为花青素在食品工业中的应用提供了理论参考。