葡萄皮膳食纤维桃酥配方的优化
Optimization of Grape Skin Dietary Fiber Peach Crisp Formula
DOI: 10.12677/hjfns.2024.132033, PDF, HTML, XML, 下载: 109  浏览: 222  科研立项经费支持
作者: 李欣悦, 毕锦泽, 刘亚梅, 周子坤, 师晓营, 魏嘉资, 牟建楼*:河北农业大学食品科技学院,河北 保定
关键词: 葡萄皮葡萄皮膳食纤维桃酥正交试验Grape Skin Grape Skin Dietary Fiber Crisp Cake Orthogonal Test
摘要: 在传统桃酥配方中加入葡萄皮膳食纤维,并以感官品质和质构为指标,通过单因素试验和正交试验优化得到葡萄皮膳食纤维桃酥适宜的配方:以面粉为100%计,黄油添加25%、糖粉(零卡糖:木糖醇 = 1:1)添加25%、改性SDF和IDF添加8%、改性SDF和IDF的添加比例为1:2、鸡蛋液10%、食用小苏打1.50%、泡打粉1.50%,在此工艺条件下感官评分为80.25分。膳食纤维桃酥的估计血糖生成指数值为59.89,比普通桃酥下降了1.22倍,属于中GI食品。
Abstract: Grape skin dietary fiber was added to traditional fiber crisp cake formulas, and sensory quality and texture were used as indicators. A suitable formula for grape skin dietary fiber crisp cake was optimized through single factor and orthogonal experiments: flour as 100%, butter as 25%, sugar powder (zero caramel:xylitol = 1:1) as 25%, modified SDF and IDF as 8%, modified SDF and IDF as 1:2, egg liquid as 10%, edible baking soda as 1.50%, and baking powder as 1.50%. Under these process conditions, the sensory score was 80.25 points. The estimated Glycemic Index (eGI) value of dietary fiber crisp cake is 59.89, which is 1.22 times lower than that of regular crisp cake and belongs to the category of medium GI foods.
文章引用:李欣悦, 毕锦泽, 刘亚梅, 周子坤, 师晓营, 魏嘉资, 牟建楼. 葡萄皮膳食纤维桃酥配方的优化[J]. 食品与营养科学, 2024, 13(2): 257-268. https://doi.org/10.12677/hjfns.2024.132033

1. 引言

酿酒葡萄皮渣指的是在葡萄酒的酿制过程中,经过压榨取汁处理或发酵后的副产物,大约占原果重的20%左右 [1] 。在葡萄皮渣中,果皮约占皮渣湿重的50%~82%,果皮中含有丰富的膳食纤维、花青素和多酚类等活性物质,这些物质使得葡萄皮拥有良好的开发前景和经济价值 [2] 。其中,膳食纤维对维护人体健康中起着至关重要的作用,包括维持消化系统的健康,以及对心血管疾病、癌症、糖尿病等其它疾病的预防作用 [3] 。

膳食纤维在面制品中的应用非常广泛,通常被加入到面包、面条、曲奇和馒头等食品中。Lou等 [4] 研究了不同添加水平的葡萄籽粉、葡萄皮粉和葡萄渣粉对小麦面团流变学特性和微观结构的影响,结果表明3种类型的葡萄粉均能显著增强面团体系的强度。Helen等 [5] 将未成熟的香蕉和脱脂芝麻粉作为膳食纤维的来源添加到饼干中,结果表明添加未成熟的香蕉和脱脂芝麻粉的饼干具有更高的营养特性和膳食纤维组成。李旭燕等 [6] 利用膳食纤维制作低血糖生成指数(Glycemic Index, GI)高纤维面包,结果发现在燕麦β-葡聚糖添加量为8%时,面包的感官评分为76,eGI值为52.63,总DF含量为8.13/100g,属于低GI高纤维面包。

未见有将葡萄皮纤维应用于传统桃酥加工的报道。因此本研究对葡萄皮膳食纤维桃酥的配方进行开发,以感官评分和质构测定为指标,探究黄油添加量、糖粉添加量、可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的添加量、可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的添加比例对桃酥品质的影响,确定适宜的葡萄皮膳食纤维桃酥配方;并对葡萄皮膳食纤维桃酥的基本组成、色泽、摊裂度以及淀粉体外消化进行研究。从而实现提高葡萄皮渣的利用率。

2. 材料与方法

2.1. 材料与仪器

白葡萄皮可溶性膳食纤维(MSDF)和不溶性膳食纤维(MIDF),实验室提取;安佳黄油,新加坡商永纽股份有限公司;小苏打和泡打粉,上海枫未实业有限公司。

海氏C41烤箱,青岛海氏烘焙电器有限公司。

2.2. 试验方法

2.2.1. 葡萄皮膳食纤维桃酥生产工艺流程及操作要点

葡萄皮膳食纤维桃酥的工艺流程:原辅料预处理→揉制面团→分坯整型→放入托盘→烘烤→冷却→成品。

原辅料预处理:分别将膳食纤维粉和面粉过40目筛。

面团调制:准确称取适量黄油,分3次加入糖粉(零卡糖:木糖醇 = 1:1)并低速搅拌,直至黄油与糖粉完全融合且体积膨大至原来的1.5倍。然后将鸡蛋液分两次加入,充分搅拌至蛋液和黄油糖粉完全融合。筛入准确称取的面粉和膳食纤维粉及膨松剂(小苏打:泡打粉 = 1:1)顺时针低速拌匀防止面团起筋。

分坯整型:室温下放置15 min后将面团分割成15 g左右的面胚并将其搓圆并按压成饼状。

烘烤:使用上温160℃、底火160℃焙烤20 min后待其自然冷却。

2.2.2. 葡萄皮膳食纤维桃酥配方优化试验设计

以感官评分结合质构数据为指标,对黄油添加量、糖粉添加量、MSDF和MIDF的添加量、MSDF和MIDF的比例进行单因素和正交试验,以获得膳食纤维桃酥的适宜配方。

(1) 葡萄皮膳食纤维桃酥配方单因素试验

以感官评分结合质构数据为指标,以面粉为100%计,固定鸡蛋液添加10%、食用小苏打添加1.50%、泡打粉添加1.50%,分别研究黄油添加(25%、35%、45%、55%、65%)、糖粉添加(20%、25%、30%、35%、40%)、MSDF和MIDF的添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、MSDF和MIDF的添加比例(3:0、2:1、1:1、1:2、0:3)对桃酥感官品质和质构的影响。

(2) 葡萄皮膳食纤维桃酥配方正交优化试验设计

在单因素试验结果的基础上,以黄油添加量、糖粉添加量、MSDF和MIDF的添加量、MSDF和MIDF的比例为变量,以感官评分为指标,采用L9(34)正交设计优化膳食纤维桃酥配方。因素水平设计见表1

Table 1. Orthogonal test factor levels of grape skin dietary fiber crisp cake

表1. 葡萄皮膳食纤维桃酥制作正交试验因素水平

2.3. 试验结果测定方法

2.3.1. 葡萄皮膳食纤维桃酥基本组分

蛋白质含量,脂肪含量,淀粉含量,膳食纤维含量和灰分含量分别按照GB 5009.5-2016,GB 5009.6-2016,GB 5009.9-2016,GB 5009.88-2014和GB 5009.4-2016测定。

2.3.2. 葡萄皮膳食纤维桃酥感官评分标准

参考了GB/T20977-2007和GB 7099-2015,从形态、色泽、组织、滋味和口感四个指标来对桃酥进行感官评价。挑选10名经过培训的实验室专业人员进行膳食纤维桃酥感官评定,感官评分标准见表2

Table 2. Sensory scoring table

表2. 感官评分表

2.3.3. 葡萄皮膳食纤维桃酥质构测定

利用质构仪测定桃酥硬度、弹度、胶粘性、咀嚼性。选用带刀刃型的探头,探头下压2次;测试参数为测前速度30.00 mm/min、测试速度30.00 mm/min、测后速度30.00 mm/min;型变量30%模式为压缩,起始距离25.00 mm,触发力1 N。

2.3.4. 桃酥色泽测定

将桃酥磨碎后用色差仪测定L*、a*、b*值。每个样品重复3次,取平均值。

2.3.5. 桃酥摊裂度测定

= d h (1)

式中:d为桃酥直径,mm;h为桃酥厚度,mm。

2.3.6. 桃酥淀粉体外消化特性测定

淀粉体外消化的测定方法是在Englyst [7] 的方法基础上进行适当修改。称取2.00 g置于锥形瓶内,依次加入醋酸钠缓冲溶液(0.1 M, pH 5.2) 40 mL,玻璃珠和混合酶液(α-淀粉酶290 U/mL,糖化酶50 U/mL) 10 mL后,在37℃、150 r/min的转速下振荡反应,分别在0、20、60、90、120、180 min时取0.2 mL消化液并用蒸馏水定容至1 mL。灭酶后的消化液离心取上清液用GOD-POD试剂盒测定水解产生的葡萄糖含量,参照柳芳伟 [8] 的方法计算样品淀粉水解率,公式如下所示:

S H = 0.9 * G P S I * 100 (2)

式中:SH为淀粉水解率,%;GP为消化过程中产生的葡萄糖量,mg;SI为淀粉的初始量,mg;葡萄糖换算成淀粉的换算系数为0.9。

2.3.7. eGI的计算

eGI值的计算公式如下所示。

H I = A U G A U G * 100 (3)

0.862 H I + 8.198 (4)

式中:HI为淀粉水解指数;AUC样品为样品的淀粉水解曲线下面积;AUC白面包为白面包的水解曲线下面积。

2.4. 试验结果统计分析方法

试验结果均以平均数 ± 标准差表示,绘图采用Origin2021软件,运用SPSS 24.0及Excel 2019软件对单因素和正交试验结果以及显著性进行分析,利用Design-Expert 13对响应面结果进行分析,P < 0.05被认为具有统计学意义。

3. 结果与分析

3.1. 葡萄皮膳食纤维桃酥单因素试验结果

3.1.1. 黄油添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥品质的影响

黄油添加量对桃酥质构的影响如表3所示,对感官评分的影响如图1所示。

表3可知,保持糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的添加量6%和MSDF和MIDF添加比例为1:1时,随着黄油添加量的增加,硬度、弹性和咀嚼性呈减小的趋势,这可能是由于黄油在面筋蛋白及淀粉颗粒周围形成油膜,阻碍了面筋的胀润性,面筋颗粒由于油膜的隔离互相黏合形成面筋网络,因而导致硬度、弹性和咀嚼性减小。黄油添加量在25%~65%时胶粘性无显著性变化。当黄油添加量在35%,其硬度 [9] 和咀嚼性适中,桃酥口感酥脆,组织呈蜂窝状;当添加量大于35%时,桃酥硬度较低,易碎裂。因此综合考虑黄油添加量在35%时质构品质较为适宜。

Table 3. Effect of butter addition on the texture of grape skin dietary fiber crisp cake

表3. 黄油添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥质构的影响

Figure 1. The effect of butter addition on the sensory properties of grape skin dietary fiber crisp cake

图1. 黄油添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥感官的影响

图1可知,保持糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的添加量8%和MSDF和MIDF添加比例为1:2,黄油添加量在25%~65%时,随着黄油添加量的增多,感官评分呈先上升再下降的趋势,在添加量为35%时,感官评分最大(81.63分),与其他添加量表现为差异显著(P < 0.05)。黄油添加量与葡萄皮膳食纤维桃酥的外观和口感有关,添加量较低时,桃酥面团过于干燥,难以成型,影响外观,导致口感粗糙,吞咽困难;添加量较高时,在面团表面会溢出多余的油,导致桃酥口感油腻。因此选取25%、35%、45%作为正交试验三个水平。

3.1.2. 糖粉添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥品质的影响

糖粉添加量对桃酥质构的影响如表4所示,对感官评分的影响如图2所示。

表4可知,保持黄油添加量35%、MSDF和MIDF的添加量6%、MSDF和MIDF添加比例为1:1时,随着糖粉添加量的增加,硬度、弹性和咀嚼性呈减小的趋势,这是由于零卡糖和木糖醇均有吸水性,与面团混合后使内部结构松散、孔洞增加;随着糖粉的添加量的增多,与黄油一起打发后饼干内部更加松散,从而导致桃酥的硬度、弹性和咀嚼性均降低。当糖粉添加量在30%时,其硬度和咀嚼性适中,桃酥表面摊裂良好;当糖粉添加量大于30%时,桃酥的硬度显著降低,导致桃酥容易破碎,影响外观和保存。因此综合考虑糖粉添加量在30%时质构品质较为适宜。

Table 4. Effect of sugar powder addition on the texture of grape skin dietary fiber crisp cake

表4. 糖粉添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥质构的影响

Figure 2. The effect of sugar powder addition on the sensory properties of grape skin dietary fiber crisp cake

图2. 糖粉添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥感官的影响

图2可知,保持黄油添加量35%、MSDF和MIDF的添加量6%、MSDF和MIDF添加比例为1:1,糖粉添加量在20%~40%时,随着糖粉添加量的增多,感官评分呈先上升再下降的趋势,在添加量为30%时,感官评分最大(81.25分),与其他糖粉添加量表现为差异显著(P < 0.05)。糖粉添加量与葡萄皮膳食纤维桃酥的口感、色泽等有关,糖粉添加较低时,桃酥面团偏硬,不易成型,且桃酥甜味不足,口感较差。糖粉添加量较高时,导致桃酥表面焦糖化过度,颜色加深,口感甜腻发苦。因此选取25%、30%、35%作为正交试验三水平。

3.1.3. MSDF和MIDF的添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥品质的影响

MSDF和MIDF的添加量对桃酥质构的影响如表5所示,对感官评分的影响如图3所示。

Table 5. The effect of fiber addition on the texture of grape skin dietary fiber crisp cake

表5. 纤维添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥质构的影响

Figure 3. The effect of fiber addition on the sensory properties of grape skin dietary fiber crisp cake

图3. 纤维添加量对葡萄皮膳食纤维桃酥感官的影响

表5可知,保持黄油添加量为35%、糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的比例1:1时,纤维添加量在2%~6%时,随着纤维量的添加其硬度降低但无显著性变化,在8%~10%时有显著性降低(P < 0.05);硬度的降低是由于MSDF和MIDF良好的持水性,使得桃酥中的水分增多,导致桃酥硬度降低;同时随着MSDF和MIDF的添加,由于MSDF和MIDF内部结构较为多孔疏松,可能会导致桃酥具有更加较为松散的内部结构,从而影响其硬度。如果桃酥硬度偏高,则会影响口感和桃酥的酥脆;如果硬度偏低,会使桃酥易碎,不易运输和影响食品美观。弹性在2%~4%未有显著性增大,在6%~10%也未有显著性变化,表明MSDF和MIDF的添加对桃酥的弹性影响不显著。胶粘性在MSDF和MIDF添加量2%~10%在时未有显著性变化。咀嚼性是固体食品咀嚼成能吞咽状态所需的能量。咀嚼性太大或太小,都会影响桃酥的口感,桃酥硬度的降低也会对其咀嚼性产生影响 [10] 。因此综合考虑MSDF和MIDF的添加量在8%时质构品质较为适宜。

图3可知,保持黄油添加量为35%、糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的比例1:1时,MSDF和MIDF的添加量在2%~8%时,随着添加量的增大,感官评分呈显著上升趋势(P < 0.05),在8%时,感官评分最大(85.63分),与其他添加量表现为差异显著(P < 0.05),随着MSDF和MIDF添加量的进一步增加,感官评分呈下降趋势。这是由于当MSDF和MIDF添加量较低时,桃酥的硬度与咀嚼性大导致口感较差;当添加量过多时,会导致膳食纤维桃酥颜色过深影响其色泽。因此选取6%、8%、10%作为正交试验的三水平。

3.1.4. MSDF和MIDF添加的比例对葡萄皮膳食纤维桃酥品质的影响

MSDF和MIDF的添加的比例对桃酥质构的影响如表6所示,对感官的影响如图4所示。

Table 6. The effect of fiber ratio on the texture of grape skin dietary fiber crisp cake

表6. 纤维比例对葡萄皮膳食纤维桃酥质构的影响

Figure 4. The effect of fiber ratio on the sensory properties of grape skin dietary fiber crisp cake

图4. 纤维比例对葡萄皮膳食纤维桃酥感官的影响

表6可知,保持黄油添加量为35%、糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的添加量8%时,葡萄皮膳食纤维桃酥的硬度在MSDF:MIDF为3:0和2:1时无显著性差异;在2:1和1:1时无显著性差异;当MSDF:MIDF在1:1、1:2、0:3时,硬度呈增大趋势,且比例间差异显著(P < 0.05)。硬度升高可能是随着MSDF添加比例的增大对桃酥面团的面筋网络结构性能产生影响,面团筋力下降,焙烤时持气性变差,导致桃酥的硬度增大。弹性在不同的MSDF和MIDF添加的比例下无显著性变化。胶粘性在MSDF:MIDF为3:0和2:1时无显著性变化。咀嚼性在不同的MSDF和MIDF添加的比例下无显著性变化。因此综合考虑在MSDF:MIDF为1:2时质构品质较为适宜。

图4可知,保持黄油添加量为35%、糖粉添加量30%、MSDF和MIDF的添加量8%时,葡萄皮膳食纤维桃酥的感官评分随着MSDF和MIDF的比例变化,呈先上升再下降的趋势。MSDF和MIDF添加的比例在1:2时,感官评分最大(86.38分),与其他添加比例表现为差异显著(P < 0.05)。这主要是由于随着MSDF和MIDF添加比例的变化,对葡萄皮膳食纤维桃酥的口感和色泽的影响导致。因此选取1:1、1:2、0:3作为正交试验三水平。

3.2. 葡萄皮膳食纤维桃酥正交试验结果

葡萄皮膳食纤维桃酥制备的正交试验结果如表7所示,方差分析结果如表8所示。由表7可知,各因素对葡萄皮膳食纤维桃酥感官评分的影响的主次顺序为D > C > A > B,即MSDF和MIDF的添加比例 > MSDF和MIDF的添加量 > 黄油添加量 > 糖粉添加量。由表8方差分析结果可知,黄油添加量、MSDF和MIDF的添加量以及MSDF和MIDF的添加比例对桃酥感官评分影响极显著(P < 0.01),糖粉添加量对桃酥感官评分影响不显著。因此适宜改性工艺组合是A1B1C2D2,即黄油添加量25%、糖粉添加量25%、MSDF和MIDF的添加量8%、MSDF和MIDF的添加比例1:2、鸡蛋液10%、食用小苏打1.50%、泡打粉1.50%。在此条件下,进行验证试验,得到的葡萄皮膳食纤维桃酥外形整齐,表面色泽良好,口感疏松酥脆,香味浓郁,甜度适中,感官评分为80.25 ± 2.18分。

Table 7. Orthogonal analysis results

表7. 正交分析结果

Table 8. Analysis of variance results

表8. 方差分析结果

注:**P < 0.01,差异极显著。

3.3. 葡萄皮膳食纤维桃酥的理化指标

3.3.1. 葡萄皮膳食纤维桃酥基本成分测定

膳食纤维桃酥基本成分如表9所示,膳食纤维桃酥的总膳食纤维的含量为6.12 g/100g,符合GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》中规定的高或富含膳食纤维(≥6 g/100g),可以称为高纤维桃酥。

Table 9. Basic ingredients of dietary fiber crisp cake (g/100g)

表9. 膳食纤维桃酥基本成分(g/100g)

3.3.2. 色泽测定

膳食纤维桃酥和普通桃酥的颜色如表10所示。由表10可知,膳食纤维桃酥的亮度L*、黄色度b*和颜色差异∆E显著低于普通桃酥(P < 0.05),而绿色度a*值则显著高于普通桃酥(P < 0.05)。这种颜色差异是由于葡萄皮MIDF的棕褐色所致。

Table 10. The color of crisp cake

表10. 桃酥的色泽

3.3.3. 摊裂度

葡萄皮膳食纤维桃酥和普通桃酥的摊裂度如表11所示。由表11可知,膳食纤维桃酥的直径与普通桃酥无显著性差异,厚度有显著性差异(P < 0.05),可能是由于膳食纤维桃酥中加入的MSDF和MIDF增加了桃酥面团的黏度,从而减小了桃酥的伸展,导致直径稍大 [11] 。然而膳食纤维桃酥和普通桃酥的摊裂度之间无显著性差异,说明添加膳食纤维对桃酥的形态影响不显著。

Table 11. The cracking degree of crisp cake

表11. 桃酥的摊裂度

3.3.4. 淀粉体外消化特性测定

白面包、葡萄皮膳食纤维桃酥和普通桃酥的淀粉体外消化曲线如图5所示。由图5可知,膳食纤维桃酥和普通桃酥的淀粉体外消化曲线的变化趋势与白面包基本一致,膳食纤维桃酥和普通桃酥的淀粉消化率在0~90 min内快速升高,随后逐渐缓慢增加,在120 min~180 min内趋于平衡。这与罗白玲 [12] 在饼干内添加咖啡果皮粉的体外淀粉消化结果相一致。膳食纤维桃酥的淀粉体外消化率显著低于普通桃酥,膳食纤维桃酥和普通桃酥在180 min时的淀粉消化率分别为43.60%和55.22%。说明由于MSDF和MIDF的添加使得一些淀粉颗粒周围形成了保护层,减少了与消化酶的接触面积,从而降低了淀粉的消化率。

Figure 5. In vitro starch digestion curve of grape skin dietary fiber crisp cake

图5. 葡萄皮膳食纤维桃酥的淀粉体外消化曲线

3.3.5. 估计血糖生成指数及动力学参数

白面包、膳食纤维桃酥和普通桃酥的淀粉消化一阶非线性拟合模型的参数及eGI值如表12所示。由表12可知,白面包、膳食纤维桃酥和普通桃酥的R2分别为0.906、0.955和0.946,表明它们的消化进程均符合一阶动力学方程。普通桃酥的C∞比膳食纤维桃酥显著增大了26.90%,说明普通桃酥淀粉水解更充分;两种桃酥的k值均小于白面包的k值,且普通桃酥的k值大于膳食纤维桃酥。膳食纤维桃酥的eGI值为59.89,属于中GI食品(55 < GI < 70);普通桃酥的eGI值为73.07,属于高GI食品(GI > 70)。说明MSDF和MIDF的添加对降低桃酥的GI值有积极影响。

Table 12. Fitting model parameters and eGI values of grape skin dietary fiber crisp cake

表12. 葡萄皮膳食纤维桃酥的拟合模型参数及eGI值

4. 结论

确定了葡萄皮膳食纤维桃酥的配方。以感官评分为指标,通过单因素和正交试验,结合质构指标优化得到的葡萄皮膳食纤维桃酥适宜的工艺参数为:以面粉为100%计,黄油添加量25%、糖粉添加量25%、MSDF和MIDF添加量8%、MSDF和MIDF的添加比例为1:2、鸡蛋液10%、食用小苏打1.50%、泡打粉1.50%;焙烤得到的膳食纤维桃酥和普通桃酥表面摊裂度无显著性差异,亮度显著低于普通桃酥。对膳食纤维桃酥和普通桃酥的淀粉体外消化性能进行了测定,发现添加了MSDF和MIDF的膳食纤维桃酥的淀粉体外消化率降低,且膳食纤维桃酥的eGI值为59.89,相比于普通桃酥的73.07,显著降低了1.22倍,属于中GI食品。

基金项目

河北省重点研发计划“葡萄酒酿造关键技术研究”(19227120D)。

NOTES

*通讯作者。

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