李美妮，高 洋，代羽可欣，謝 宏

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) (沈陽(yáng) 110866)

我國(guó)糖尿病患病人數(shù)居世界首位，糖尿病和肥胖已經(jīng)嚴(yán)重影響我國(guó)人民的身心健康[1-3]。研究證明，通過(guò)飲食調(diào)整可減少糖尿病人服藥量、減輕或延緩并發(fā)癥的發(fā)生[4]。開發(fā)低血糖生成指數(shù)( glycemic index，GI )食品對(duì)于糖尿病患者和肥胖人群具有重要意義[5-6]。低GI食品的研制受到廣泛關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外研發(fā)的低GI食品有膳食纖維蛋糕、代餐粉、米粉，面條等[7-12]，本研究以開發(fā)便利于家庭使用的低GI面包預(yù)拌粉為目標(biāo)。

本文以鷹嘴豆、谷朊粉、豌豆蛋白、亞麻籽、膳食纖維等為原料可以降低面包GI值并有利于提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、豐富產(chǎn)品口感[13-28]。前期實(shí)驗(yàn)表明，在以上6種原料在選定的因素水平內(nèi)，面包的EGI值均小于55，可制作低GI面包。本文通過(guò)配方均勻試驗(yàn)優(yōu)化原料粉配比，利用響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化面包粉配方。研究可以豐富低GI食品種類，為生產(chǎn)低GI面包預(yù)拌粉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

鷹嘴豆粉、谷朊粉、豌豆蛋白粉、黃金亞麻籽粉、燕麥纖維、小麥纖維、酵母、黃油、面包改良劑、菊粉、赤蘚糖醇：市售，食品級(jí)；α-淀粉酶(活性≥2 000 U/g)、胃蛋白酶(活性≥3 000 U/mL)、淀粉葡糖苷酶(活性≥10萬(wàn)U/mL)、胰酶(活性≥10萬(wàn)U/mL)；無(wú)水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鹽酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、苯酚、瓜爾豆膠，均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

FA224型電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；NB-HM381型烤箱，廈門建松電器有限公司；CT3型質(zhì)構(gòu)儀；CM-2600d型色度儀,美能達(dá)辦公系統(tǒng)有限公司；DNP-9082型恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；PHS-3C型pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；SHA-B型恒溫震蕩器,常州國(guó)華電器有限公司；HH-6型恒溫水浴鍋，常州智博儀器制造有限公司；磁力攪拌器，上海般特儀器制造有限公司；UV-5100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1低GI面包制作

基本工藝流程：稱量各種原輔料→加水?dāng)嚢柚撩鎴F(tuán)形成→發(fā)酵(溫度36 ℃、60 min)→切分→靜置15 min→ 醒發(fā)(溫度36 ℃、60 min)→烘烤(180 ℃、15 min)→冷卻→成品

1.3.2低GI面包原料粉配方均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在表1選定的因素水平內(nèi)，面包的EGI值均小于55，但感官品質(zhì)差異明顯。本實(shí)驗(yàn)采用均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的方法以感官評(píng)分為目標(biāo)函數(shù)(Y)對(duì)低GI面包原料粉配方進(jìn)行優(yōu)化。利用DPS軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得到配方均勻設(shè)計(jì)U12(1210)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)水平見(jiàn)表1。

表1 均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因素水平

1.3.3低GI面包預(yù)拌粉配方響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇以赤蘚糖醇添加量、菊粉添加量、面包改良劑為因素，感官評(píng)分及EGI值為指標(biāo)，對(duì)面包粉配方進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)因素與編碼如表2所示。

表2 單因素試驗(yàn)因素水平

1.3.4測(cè)定方法

1.3.4.1 面包高徑比的測(cè)定

面包的高度與直徑通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)量，計(jì)算公式如下：

高徑比=高度/直徑

1.3.4.2 面包比容的測(cè)定

參照GB/T 20981—2007，即小米填充法。

1.3.4.3 面包質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

根據(jù)楊雯珺[5]的方法，采用TAP模式對(duì)面包質(zhì)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4.4 面包血糖生成指數(shù)的體外測(cè)定

預(yù)估血糖生成指數(shù)(estimated glycemicindex,EGI)，參考徐箐[9]的方法。

1.3.5面包滋味輪廓分析

參照徐偉[29]的方法，對(duì)面包的滋味進(jìn)行分析，并與普通小麥面包進(jìn)行對(duì)比。

1.3.6面包感官評(píng)定

感官評(píng)價(jià)表，參照 GB/T 14611—2008《面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》。

1.3.7數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Origin 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件DPS軟件對(duì)配方均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，采用Design Expert 8.0軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)及結(jié)果分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 低GI面包原料粉配方均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析

均勻試驗(yàn)結(jié)果如表3，建立的二次回歸方程為：

表3 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

Y=100.47-1.11X2+1.19X3-0.98X5-0.04X22-0.10X32+0.002 2X52+0.026X2X4-0.78X2X5-0.001 7X2X6-0.028X4X5

對(duì)回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)，得到相關(guān)系數(shù)R=1.000 0，顯著水平P=0.003 5<0.01，達(dá)到極顯著水平，可信度很高。

由表4可知，X2、X3、X5以及原料間的交互作用的回歸項(xiàng)都達(dá)到極顯著水平，對(duì)面包的的感官評(píng)分影響比較大；

表4 回歸方程回歸系數(shù)檢驗(yàn)

通過(guò)對(duì)回歸方程的模擬，可得到低GI面包原料粉配方為：谷朊粉43.87 g，鷹嘴豆粉15.00 g，豌豆蛋白粉5.27 g，燕麥纖維7.00 g，小麥纖維6.16 g，亞麻籽粉3.00 g，預(yù)測(cè)感官評(píng)分為87.33。

由表5可知，觀察值與擬合值很接近，最大的擬合誤差只有0.000 6，進(jìn)一步說(shuō)明了回歸方程的準(zhǔn)確性。

表5 觀察值、擬合值和擬合誤差結(jié)果

為了便于實(shí)際操作，低GI面包原料粉最優(yōu)配方修正為谷朊粉谷朊粉54.70%，鷹嘴豆粉18.60%，燕麥纖維8.70%，小麥纖維7.70%，豌豆蛋白粉6.60%，亞麻籽粉3.70%。

2.2 低GI面包預(yù)拌粉配方響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1回歸模型建立和顯著性分析

采用Box-Behnken模型對(duì)三因素三水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，結(jié)果見(jiàn)表6。對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到方程如下：

表6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)組合設(shè)計(jì)及結(jié)果

Y1=88.20+1.87X1-1.00X2+0.13X3+4.75X1X2-2.00X1X3+0.75X2X3-5.10X12-6.35X22-4.60X32

Y2=47.55-0.58X1+0.86X2-0.59X3-1.75X1X2-0.42X1X3+1.17X2X3+2.52X12+3.67X22+1.98X32

由表7可知，感官評(píng)價(jià)的回歸模型p<0.000 1極顯著，且失擬項(xiàng)p值為0.177 6(p>0.05)不顯著，模型的矯正決定系數(shù)R2=0.984 8，R2(adj)=0.965 3 ，說(shuō)明該模型能很好預(yù)測(cè)面包評(píng)分與3種添加劑比例之間的關(guān)系?；貧w方程一次項(xiàng)A極顯著、 B顯著；交互項(xiàng)AB、AC達(dá)到極顯著水平；二次項(xiàng)中A2、 B2、 C2達(dá)到極顯著水平。得到各因素影響順序?yàn)椋撼嗵\糖醇添加量>菊粉添加量>面包改良劑添加量。

表7 感官評(píng)分模型方差分析表

由表8可知，EGI值的回歸模型p<0.000 1，模型極顯著。失擬項(xiàng)p值為0.103 2(p>0.05)不顯著，矯正決定系數(shù)R2=0.979 8,R2(adj)=0.953 9，說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)方法可靠?；貧w方程一次項(xiàng)B項(xiàng)達(dá)到極顯著，A、C顯著；交互項(xiàng)AB極顯著；二次項(xiàng)中A2、B2、C2極顯著。各因素影響順序?yàn)椋壕辗厶砑恿?面包改良劑添加量>赤蘚糖醇添加量。

表8 EGI值模型方差分析表

由軟件Design Expert 8.0，計(jì)算出低GI面包感官評(píng)分最大值為88.376，赤蘚糖醇添加量4.369%，菊粉添加量5.967%，面包改良劑添加量0.029%; EGI最大值為47.413 6，赤蘚糖醇添加量4.17%，菊粉添加量5.62%，面包改良劑添加量0.03%。兩組添加劑的添加量基本相當(dāng)。因素間交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)及EGI值的影響的響應(yīng)情況見(jiàn)圖1～圖6。

圖1 赤蘚糖醇和菊粉的添加量對(duì)低GI面包感官評(píng)分的影響

圖2 赤蘚糖醇和面包改良劑的添加量對(duì)低GI面包感官評(píng)分的影響

圖3 菊粉和面包改良劑的添加量對(duì)低GI面包感官評(píng)分的影響

圖4 赤蘚糖醇和菊粉的添加量對(duì)低GI面包EGI值的影響

圖5 赤蘚糖醇和面包改良劑的添加量對(duì)低GI面包EGI值的影響

圖6 菊粉和面包改良劑的添加量對(duì)低GI面包EGI值的影響

由圖1～圖6可知，赤蘚糖醇添加量和面包改良劑添加量以及菊粉添加量和面包改良劑添加量交互組作用曲對(duì)低GI面包影響比較顯著。

2.2.2驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了便于實(shí)際操作，低GI原料粉中加入添加劑的量為，菊粉4.00%、赤蘚糖醇6.00%、面包改良劑0.03%。平行實(shí)驗(yàn)3次，低GI面包的感官評(píng)分為89.000±1.155，EGI值為48.160±0.093，與預(yù)測(cè)值十分接近，可用于低GI面包的制作。

2.3 低GI面包品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1.1低GI面包與普通小麥面包的品質(zhì)比較

由表9可知，低GI預(yù)拌粉面包比原料粉面包品質(zhì)有了顯著提升，尤其是硬度、彈性有較大改善，比普通小麥面包彈性更好。感官質(zhì)量與普通小麥面包相當(dāng)。EGI值僅有普通面包的47.59%，低于低GI食品EGI值55的要求。

表9 不同面包品質(zhì)比較

2.3.2低GI面包與普通小麥面包的滋味比較

由圖7可知，低GI預(yù)拌粉面包的甜、苦、咸、澀味與普通小麥面包相當(dāng)，只是酸味略有上升。

圖7 小麥替代粉以及白面包各滋味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度雷達(dá)圖

3 結(jié)論

通過(guò)配方均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化的低GI面包預(yù)拌粉粉配方為： 總原料為100%，谷朊粉49.68%、鷹嘴豆粉16.93%、燕麥纖維7.90%、小麥纖維7.00%、豌豆蛋白粉5.98%、亞麻籽粉3.39%，菊粉3.64%、赤蘚糖醇5.45%、面包改良劑0.03%。低GI面包預(yù)拌粉制作的面包，品質(zhì)與普通小麥面包相似， EGI值顯著下降為47.59±0.031，符合低GI食品的定義，適合于糖尿病人及肥胖人群食用。