周葵,張雅媛,游向榮,王穎,李明娟,衛(wèi)萍
(廣西農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧530007)
板栗(Chestnut),殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanea Miller),在我國已有3 000 多年的種植歷史,是重要的“木本糧食”之一。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計,2017 年我國板栗產(chǎn)量為1 939 719 t,占全世界總產(chǎn)量的83.3%,具體數(shù)據(jù)見表1。
表1 2017 年世界各國板栗產(chǎn)量排序Table 1 Chestnut production in the world for 2017
板栗富含多糖、氨基酸、脂肪酸、微量元素、酚類等功能營養(yǎng)成分[1],并具有獨特的香氣、甜糯口感,深受廣大消費者喜愛。但板栗采收期短,果仁水分含量高(約占50%以上),且又被致密的內(nèi)皮、果殼緊密包裹,易霉變、發(fā)芽、腐爛等,不耐貯藏,而干燥技術是常規(guī)耐貯加工方式。將板栗去殼去內(nèi)皮、(熟化)干燥、粉碎等工序制得板栗生粉(熟粉),既能延長貯藏期,確保板栗不受季節(jié)限制;又能以板栗粉形式拓寬其在食品行業(yè)中的應用。本文主要就板栗粉的營養(yǎng)價值、主要加工方式、在食品產(chǎn)業(yè)中的應用作介紹,并進行了展望,以期為板栗粉的食品研發(fā)提供新思路。
因品種、產(chǎn)地環(huán)境、加工方法等不同,板栗粉中營養(yǎng)成分含量有所差異。一般而言,板栗粉以淀粉和糖為主,其中淀粉約占42.4%~57.1%(直鏈淀粉約14.5%~35.1%)[2-3]、糖占20%~32%、蛋白質占5.3%~7.96%(必需氨基酸約4%~7%)、膳食纖維占4%~10%、脂肪占2%~4%[3-6]。研究表明,板栗粉的飽和脂肪酸占比低(16.28%~20.98%),單不飽和脂肪酸(38.76%~44.34%)和多不飽和脂肪酸(38.41%~43.94%)占比高,主要脂肪酸為棕櫚酸(15.87%~20.37%)、硬脂酸(0.31%~0.69%)、油酸(38.65%~44.23%)、亞油酸(34.68%~40.04%)、亞麻酸(2.64%~3.89%)。游離氨基酸主要為脯氨酸(6%~9%)、絲氨酸(4%~5%)、丙氨酸(4%~5%)、天冬酰胺(1.5%~1.8%)和甘氨酸(1.5%~1.7%)[7]。與一些無麩質粉(蕎麥粉、玉米粉、大米粉)相比,板栗粉中鉀、鎂、鈣較多,其中鉀含量約為854 mg/100 g,鎂含量約75.8 mg/100 g,鈣含量57.6 mg/100 g[8],是人體良好的礦物質來源。
此外,板栗粉在活性成分、抗氧化活性方面也有一些相關研究。板栗粉中發(fā)現(xiàn)有原花青素(1 μg/g DW以矢車菊素計)、黃酮(53 μg/g DW 以槲皮素計)、酒石酸酯(175 μg/g DW 以咖啡酸計)、多酚(3 184 μg/g DW以兒茶素計)、鞘脂(48 mg/kg ~56 mg/kg)[9]、生育酚(18 mg/kg~114 mg/kg)等多種活性成分。其中生育酚主要為γ-生育酚(89%~97%)、δ-生育酚(2%~7%)、α-生育酚(1%~6%)[10],有利于減緩細胞蛻化,維持骨骼肌質量。板栗粉總抗氧化能力為3.05(mg of Trolox/g)~5.47(mg of Trolox/g)[7],具有一定的抗氧化功效,可有效幫助預防疾病。
一般而言,影響板栗粉品質的主要加工工序可能有熟化、干燥、粉碎。在板栗粉熟化方面,一般采用蒸煮、烘烤、微波等方式,例如Silva A P 等[11]發(fā)現(xiàn)蒸煮方式會增加約4%含水量,但電烤方式會降低約20%含水量,且蒸煮熟化后的板栗比電烤后的板栗色澤更亮。Gon?alves B 等[12]發(fā)現(xiàn)與蒸煮熟化的板栗相比,烘烤(200 ℃)的板栗具有更高蛋白質及膳食纖維、更低脂肪。Africa Sanchiz 等[9]研究表明沸水蒸煮與高壓蒸煮均會增加板栗粉中多酚含量,抗氧化活性、持水持油能力也有所增加,但乳化力、起泡能力均降低。
在板栗粉干燥方面,常見干燥方式主要為自然晾干[13-14]、熱風干燥[5,13-17]、微波干燥[13-14,18-19]、真空冷凍干燥[5,14-16]、噴霧干燥[18-20]、熱風-微波組合干燥[21]等。例如李慶等[15]研究表明熱風干燥(60 ℃、8 h)板栗粉色澤淺黃,保留了大部分營養(yǎng)成分,有板栗的特殊香氣;但真空冷凍干燥制備的板栗粉顆粒較細。Correia P 等[22]研究了不同干燥溫度(40、50、60、70 ℃)對不同品種板栗的基本物理特性、營養(yǎng)成分影響,結果表明干燥溫度越高,板栗粉中還原糖越高、淀粉越低,且影響程度因品種不同而有所差異。此外,營養(yǎng)成分的差異會影響板栗粉加工特性及口感,例如祝美云等[23]研究發(fā)現(xiàn)板栗粉中蛋白質含量與峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最終黏度和回復值顯著負相關(P<0.05),但脂肪含量與板栗粉糊化特征參數(shù)的相關性不明顯。此外,粉碎工序主要影響板栗粉的粒度,而粒度又影響加工品質。例如朱京濤等[24]進行超微粉碎制備的板栗粉,粒度減小,比表面積增大,加工特性得到一定改善。
目前,市面上現(xiàn)售的板栗粉簡單分為生粉與熟粉,主要用于家庭制作栗子面窩頭、栗子藍莓馬芬蛋糕、全麥栗香果干面包、板栗餅等;而熟粉可以直接沖食。為了更好精準延伸板栗粉在食品工業(yè)中的銷售鏈,越來越多研究學者以無麩質食品治療乳糜瀉為切入點,深入探討板栗粉在無麩質領域的應用優(yōu)勢。乳糜瀉(celiac disease,CD)是一種因攝入含麩質(主要是麥類作物中的面筋蛋白)食物后不耐受而誘發(fā)的小腸慢性腸炎,約占全世界人口的1%。對于乳糜瀉患者、小麥過敏者、非乳糜瀉麩質過敏者等消費群體,無麩質飲食(gluten-free diet,GFD)已成為常規(guī)需求品[25]。GFD 是指使用不含麩質的原料(大米、玉米、馬鈴薯、木薯等)制作的一類食品[26],近年來,板栗粉以無麩質、香甜可口為靚點,廣泛用于制作面包、蛋糕、餅干、脆片等各類主食和零食[2],已成為食品行業(yè)的研究熱點。
在適宜的添加量時,板栗粉能改善產(chǎn)品香氣、提高膳食纖維、礦物質元素含量及抗氧化能力,同時又能降低產(chǎn)品熱量。例如Dall Asta C 等[27]研究小麥粉/板栗粉不同配比(100/0、80/20、50/50)對面包基本理化性質、營養(yǎng)特性、抗氧化特性及香氣等影響,表明板栗粉添加量越高,面包抗氧化能力越高、香氣更佳。Paciulli M 等[28]研究不同板栗粉添加量(20 g/100 g、10 g/100 g)對無麩質面包在貯藏期間成分、色澤、質構、抗氧化特性等影響,結果表明板栗粉能穩(wěn)定面包在貨架期內(nèi)的色澤及抗氧化能力。ronja SimoviDragana 等[3]進行了板栗粉餅干(添加量60%)、全小麥粉餅干的營養(yǎng)成分,前者能量值為1 907.8 kJ/100 g,而后者有1 951.8 kJ/100 g。
另一方面,板栗粉應用于無麩質食品時,可能存在質構堅硬、低體積、感官評價低、保質期短等問題[29],例如Demirkesen I 等[30]研究板栗粉/米粉不同添加量對面包的影響,結果表明添加板栗粉后面包體積小、質構更硬、色澤更暗。Pejcz E 等[31]在制備面包時,研究了無麩質粉(板栗粉、椰子粉、亞麻粉、大麻粉)替代5%、10%、15%小麥粉。結果表明,板栗粉的添加會降低面團蛋白質含量,使面包體積更小、顏色更暗。針對板栗粉產(chǎn)品這些問題,國內(nèi)外研究學者主要從配方優(yōu)化、添加劑選擇、工藝方面等入手,改善板栗粉產(chǎn)品品質,具體見表2。
表2 調(diào)控板栗粉產(chǎn)品品質的研究Table 2 Improving the quality of chestnut flour products
近年來,板栗作為一些地方脫貧攻堅主導產(chǎn)業(yè)之一,種植規(guī)模不斷擴增?,F(xiàn)有加工模式(鮮食、烹調(diào)、糖炒板栗、即食熟板栗仁)的加工量已經(jīng)無法與產(chǎn)量想匹配,又無法滿足多樣化市場需求,而板栗粉可能恰好解決這一難題。將大批量板栗原料進行簡單粗加工制成板栗粉,一方面可延長貯藏期;另一方面,以板栗粉為基礎原料,可用于生產(chǎn)板栗面包、板栗餅干、板栗糕、板栗酥脆片、板栗面條、板栗果凍、板栗酸奶等眾多產(chǎn)品。國內(nèi)外研究已表明板栗粉是一種高價值食品,能豐富產(chǎn)品營養(yǎng)成分,例如礦物質[35]、膳食纖維[3]等,提高產(chǎn)品香氣[27,35]、抗氧化能力[27],同時也降低產(chǎn)品熱量[3],符合消費者健康理念。隨著板栗粉在食品行業(yè)中的熱度日益劇增,板栗粉的高效利用研究會更加深入,或許可從以下兩大方面進一步強化。
現(xiàn)有的板栗粉通常需要冷藏,這樣保質期可長達2 個月,可能原因是直鏈淀粉-脂類化合物絡合物易引起板栗粉常溫儲藏性能不佳,但具體原由有待進一步研究。板栗品種的差異會影響板栗粉中直鏈淀粉含量、脂類化合物含量及組成。目前主要是根據(jù)糊化溫度、淀粉、含水量、可溶性糖含量將板栗分為炒食型、菜用型[39],我國板栗地方品種多達350 個(尚不包括有價值的遺傳材料和東北的丹東栗)?;蛟S可以根據(jù)板栗粉的實際用途,建立相關品質評價標準,通過大量的數(shù)據(jù)分析更加精準地開展專用板栗粉加工品種的篩選,從而改善板栗粉的貯藏性能,更好的進行板栗粉推廣應用。
板栗粉制備工藝研究已多樣化,但常見的滾筒干燥卻未見報道。通常,原料粒徑是影響產(chǎn)品品質的關鍵因素之一,例如Wu Tong 等[40]對比3 種研磨方式(濕法磨、旋風磨和超細粉碎)制備的米粉對無麩質米粉面包的影響,結果表明,濕法磨的米粉淀粉破損率低,能保留大量完整的淀粉,制備的無麩質米粉面包品質更佳。Belorio M 等[41]研究表明玉米粉平均粒徑越大,無麩質餅干硬度越小。此外,或許可以深入研究板栗粉制備過程中的酶解工序,例如Lopes B D M 等[42]研究酶解時間(12、24、36 h)對板栗粉糊化特性、熱力學特性影響,結果表明,經(jīng)過酶解處理后的板栗粉具有最低峰值黏度、最低回生值,可能增加在冷凍食品中的應用范圍。以多種無麩質原料為對照,進行流變學性質比較,或許能更好解析板栗粉的應用機制,探尋板栗粉的最佳靚點。例如Martínez M 等[43]研究玉米粉、米粉、玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉在面團發(fā)酵和烘焙過程中流變學、微觀結構變化。
“香、甜、糯”是板栗最常見的三大靚點,可多方位多角度進行板栗產(chǎn)品開發(fā)。目前板栗粉的應用開發(fā)大部分集中在小麥粉、米粉等原料復配方面,后續(xù)可嘗試與多種無麩質原料(例如玉米粉、藜麥粉、紅薯粉、木薯粉、馬鈴薯粉、玉米淀粉等)進行優(yōu)化,探討加工過程中降解、美拉德反應等因素對產(chǎn)品香氣的影響。例如Pico J 等[44]研究表明無麩質粉(玉米粉、米粉、蕎麥粉、藜麥粉等)及淀粉(小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉)的類型對面包香氣成分均有不同影響。同時,通過各種蛋白質、乳化劑等選擇,改善產(chǎn)品色澤、硬度及食用品質。例如Noriaki Aoki[45]研究表明5%紅薯粉(含有高β-淀粉酶活性)替代米粉時,能有效地降低無麩質面包硬化速度。Sahagún Marta 等[46]在制備無麩質玉米餅干時,研究了4 種蛋白(豌豆、馬鈴薯、蛋白、乳清)替代15%、30%玉米粉對產(chǎn)品的影響,結果表明豌豆蛋白感官評價分值最高。Yildirim R M 等[47]優(yōu)化無麩質粉(玉米粉、米粉、馬鈴薯粉、玉米淀粉、木薯淀粉),食品添加劑(大豆蛋白、豌豆蛋白、谷氨酰胺轉胺酶)制備無麩質糕點。張中義等[48-50]在制備無麩質面包(米粉、紅薯淀粉)時,優(yōu)化了乳化劑(硬脂酰乳酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、大豆卵磷脂、分子蒸餾單甘酯)、水溶性膠體(羧甲基纖維素、果膠、刺槐豆膠、瓜爾多膠、羧丙基甲基纖維素)、牛乳蛋白(乳清濃縮蛋白、酪蛋白酸鈉、脫脂乳粉),進一步提升了產(chǎn)品品質。
此外,板栗粉在國外市場十分暢銷,但國內(nèi)消費者對板栗粉的應用意識偏薄弱。板栗粉大部分來自農(nóng)戶小規(guī)模初加工,我國專供板栗粉的加工企業(yè)偏少。現(xiàn)有的市售板栗粉產(chǎn)品具有質量不穩(wěn)定、包裝簡單、銷售應用渠道窄等一些弊端,缺乏所以,在大力進行板栗粉開發(fā)研究應用基礎時,需加強對板栗粉的宣傳推廣,為板栗粉加工業(yè)的發(fā)展營造優(yōu)越的氛圍,科學指導板栗在干燥制粉、產(chǎn)品加工等生產(chǎn)環(huán)節(jié),精準引領板栗粉產(chǎn)業(yè)鏈的成型與壯大。