百香果皮果膠提取工藝及其對面團(tuán)和面包品質(zhì)的影響

姜燕，周敏，米熱依，郭海南

（1.大理大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，云南大理671000；2.長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春130012）

百香果皮中含有豐富的可溶性膳食纖維和糖醛酸和葡萄糖等果膠多糖以及少量的半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等單糖，具有抗腫瘤、抗炎、降血脂和抗氧化等生物活性功能[1-2]。目前百香果多用于鮮食和生產(chǎn)果汁，果皮一般作為廢料處理[3-4]。百香果果實中果皮占果實的質(zhì)量約50%～55%，且有較高含量的果膠。如果利用丟棄的果皮提取果膠，可以緩解果膠的需求量，增加經(jīng)濟(jì)效益[5-6]。

為了提高面包的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，面團(tuán)中一般會添加面包改良劑，如用于協(xié)助增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的親水膠體果膠、卡拉膠、黃原膠等[7]。親水膠體能加強(qiáng)面筋與淀粉顆粒之間的相互作用，形成更強(qiáng)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)的流變特性和面包品質(zhì)[8-9]。添加2.5%～10%的菊糖能夠改善面包內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低其貯藏過程中的硬度和老化速率，延長面包貨架期[10-11]。添加2%的橘皮粉，面包的硬度降低，彈性增大，面包質(zhì)地得到了顯著改善[12]。辛松林等[13]通過對醒發(fā)后的吐司面團(tuán)進(jìn)行質(zhì)地剖面分析，研究秋葵果膠對面團(tuán)硬度、彈性、粘膠性、咀嚼性以及面團(tuán)膨脹性的影響，確定添加2%的秋葵果膠面團(tuán)彈性好、膨脹性好、硬度以及咀嚼性低，符合吐司品質(zhì)的要求。

豆渣是一種廉價易得的膳食纖維資源，經(jīng)適當(dāng)處理后添加到焙烤制品中，是其綜合利用的有效途徑[14]。添加豆渣對面團(tuán)的流變和質(zhì)構(gòu)特性有一定的影響。豆渣中的膳食纖維會稀釋面筋蛋白，增加吸水率，影響面筋網(wǎng)絡(luò)的形成；同時，豆渣粉會填充在面筋網(wǎng)絡(luò)中，使面團(tuán)變得硬實和穩(wěn)定，面團(tuán)顯示出較好的質(zhì)構(gòu)和拉伸特性[15-16]。

本研究從新鮮百香果果皮中超聲波輔助提取果膠，對其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。將百香果皮果膠作為面包改良劑，與豆渣面團(tuán)進(jìn)行對比，利用質(zhì)構(gòu)儀測試面團(tuán)及面包的質(zhì)構(gòu)特性，分析百香果皮果膠作為面包改良劑的效果，為百香果皮果膠應(yīng)用于面包產(chǎn)品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鹽酸、草酸銨：北京化工廠；高筋面粉、植物油、百香果：市售；發(fā)酵粉：安琪酵母股份有限公司。

SHB-2IIIA 循環(huán)水式真空泵：上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司；NDJ-8S 數(shù)字式粘度計：上海精密儀器儀表有限公司；CT3 質(zhì)構(gòu)儀：美國Brookfield 公司。

1.2 方法

1.2.1 百香果皮果膠的提取工藝

將新鮮百香果果皮剪碎，沸水中煮3 min 以鈍化果膠酶活性，干燥12 h 后粉碎，過120 目篩得百香果果皮粉末。稱取粉末2 g 溶于100 mL 蒸餾水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸調(diào)pH 值至4.0，將上述處理液加入草酸銨溶液攪拌混勻。在70 ℃水浴、功率50 W 的超聲波輔助提取一定時間后，冷卻、抽濾，將抽濾所得濾液與酒精以1 ∶1.5（體積比）混合，加入鹽酸調(diào)節(jié)pH 值至3.0 以加速果膠的析出。靜置12 h，再進(jìn)行抽濾處理，除去濾液，將濾渣置于50 ℃恒溫干燥箱中干燥10 h 后即可得到百香果皮果膠，粉碎得果膠粉末，稱量計算果膠提取率[6]。

1.2.2 百香果皮果膠提取條件優(yōu)化

單因素分別選擇了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的草酸銨溶液[固定料液比 1 ∶40（g/mL）、50W 超聲波輔助提取 70 min]；按料液比為 1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60（g/mL）混合（固定 0.5 %的草酸銨溶液、50 W 超聲波輔助提取 70 min）；超聲波 50 W 在70 ℃下分別提取 50、70、90、110、130 min[固定質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%的草酸銨溶液、料液比 1 ∶50（g/mL）]。其余條件按1.2.1 進(jìn)行。

在以上試驗基礎(chǔ)上，以果膠提取率為評價指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗優(yōu)化提取工藝，因素水平見表1。

表1 百香果皮中果膠提取的正交試驗因素表Table 1 Orthogonal experiments design

1.2.3 百香果皮果膠的理化性質(zhì)檢測

百香果皮果膠的水分、pH 值、粗灰分、酯化度根據(jù)GB 25533-2010 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑果膠》測試。粘度：稱取1.2.1 中制備的百香果皮果膠粉末，溶于蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的溶膠，用粘度計測定粘度[6]。成膜性：將果膠液流延于自制的有機(jī)玻璃板成膜介質(zhì)（18 cm×18 cm），室溫（25 ℃）干燥，觀察其成膜性能。

1.2.4 豆渣粉的制備

鮮豆渣經(jīng)干燥（80 ℃）、粉碎、過篩（120 目）制得豆渣粉。

1.2.5 面團(tuán)的配方和面包制作工藝

面團(tuán)基礎(chǔ)配方：高筋面粉100 g、水60 g、雞蛋10 g、白砂糖 8 g、植物油 7 g、食鹽 2 g、奶粉 2.5 g，酵母 1 g。添加劑的添加量以面粉為基準(zhǔn)計，分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的百香果皮果膠粉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的豆渣粉制備測試樣品，未加入添加劑的面團(tuán)作為對照組。

面包制作工藝：原料準(zhǔn)備→和面→醒發(fā)→入模具整形→烤制→成品。

醒發(fā)：溫度30 ℃、濕度80%、發(fā)酵90 min?？局疲喉敾?220 ℃、底火 180 ℃、烘烤 25 min。

1.2.6 面團(tuán)和面包質(zhì)構(gòu)的測定

面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)是衡量面制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)，能較好地反映面團(tuán)質(zhì)量。面團(tuán)在外力作用下發(fā)生變形，外力消除后，面團(tuán)會部分恢復(fù)原來狀態(tài)，表現(xiàn)出塑性和彈性。不同品質(zhì)的面粉形成的面團(tuán)變形的程度以及抗變形阻力不同，這種物理特性稱為面團(tuán)的延展特性，是面團(tuán)形成后的流變學(xué)特性[17]。本試驗采用質(zhì)構(gòu)儀中的生面團(tuán)延展性夾具對醒發(fā)后的面團(tuán)進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。

面團(tuán)延展性的測定：測試前，將模具夾緊，使生面團(tuán)可以充分的充滿空腔。放入制備好的生面團(tuán)，刮掉邊緣多余的面團(tuán)。擰緊擠出蓋，將擠出蓋上第一次擠出的面團(tuán)去掉。再旋轉(zhuǎn)擠出蓋，露出大約1 mm 高度的樣品，并放置30 s，釋放因擠出所產(chǎn)生的壓力，然后將樣品放置探頭下，準(zhǔn)備試驗[18]。每次測試做5 次平行試驗。測試參數(shù)如下：預(yù)測試速度1.5 mm/s；目標(biāo)距離10.0 mm；循環(huán)次數(shù)2 次；數(shù)據(jù)采集頻率每秒鐘10 次；返回速度0.5 mm/s；測試速度0.5 mm/s。

面包堅韌性的測定：采用質(zhì)構(gòu)儀圓柱形壓縮探頭[16]。面包切成塊狀，放平在夾具的中心區(qū)。質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）測試條件為：目標(biāo)距離10.0 mm；預(yù)測試速度2 mm/s；觸發(fā)點負(fù)載5 g；數(shù)據(jù)采集頻率每秒鐘10 次；測試速度1.00 mm/s；循環(huán)次數(shù)2 次；負(fù)載單元 50 000 g。

1.2.7 Kramer 感官檢驗法

感官評定小組選擇10 名評審員，要求評審員無吸煙、酗酒等不良嗜好，對色、香、味有較強(qiáng)的分辨力和靈敏度。在品評前用溫水漱口，間隔30 s 后品評下一組[19]。要求品評者對的形態(tài)（10 分）、氣味（20 分）、色澤（20分）、口感（30 分，包括彈性、粘性、軟硬度）和組織狀態(tài)（20 分）5 個方面進(jìn)行感官評定（GB/T 14611-2008《糧油檢驗小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗直接發(fā)酵法》）。按排序檢驗法對各產(chǎn)品的美味次序進(jìn)行排序，利用Kramer 檢驗法[19]判定各樣品在嗜好性上的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 百香果皮果膠的提取工藝優(yōu)化及其理化性質(zhì)

百香果皮果膠提取的單因素試驗結(jié)果見圖1。

圖1 百香果皮果膠提取的單因素試驗結(jié)果Fig.1 The influence of single factors to the extraction of pectin

由圖1（a）可知，當(dāng)草酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～0.3%時，果膠提取率低，這是因為不溶性果膠酸鈣變成可溶性鈣鹽需要的時間較長，轉(zhuǎn)變不充分；當(dāng)草酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.5%時，不溶性果膠的溶解性有所增加，果膠的提取率也隨之增加，達(dá)到最大22.7%。由圖1（b）可知，隨著料液比的增加，果膠提取率逐步增加，當(dāng)料液比達(dá)到1 ∶50（g/mL）時，果膠提取率達(dá)到最大22.1%。但當(dāng)料液比繼續(xù)增加時，由于提取液過多，提取出來的果膠在提純步驟損失嚴(yán)重，果膠提取率下降。由圖1（c）可知，隨著提取時間的增加，百香果果皮中的果膠逐漸被提取完全，提取90 min 可使果膠提取率達(dá)到最大21.9%，但增加提取時間，會導(dǎo)致果膠在超聲波以及草酸銨的作用下被分解破壞，果膠提取率下降。根據(jù)以上單因素試驗的結(jié)果設(shè)計正交試驗，其提取工藝優(yōu)化的試驗結(jié)果如表2 所示。

由表2 可知，各因素對果膠提取率影響的強(qiáng)弱順序為：B>C>A，即料液比對果膠提取率的影響最大，而草酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最小。在最佳工藝組合A1B1C2即0.45%的草酸銨溶液在料液比1 ∶45（g/mL）的條件下超聲波輔助提取90 min，百香果皮果膠的提取率為24.79%。其理化性質(zhì)見表3，百香果皮果膠的酯化度為67.80%，屬于高甲氧基果膠，粘度為77.62 mPa·S，且成膜性能良好。這與陳妮娜的研究結(jié)果相符[6]。

表2 百香果果皮中果膠提取的正交試驗結(jié)果Table 2 Results of orthogonal design

2.2 百香果皮果膠和豆渣對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

有強(qiáng)力的面團(tuán)能保持酵母生成的二氧化碳?xì)怏w，形成良好的結(jié)構(gòu)和紋理，生產(chǎn)松軟可口的面包[20]。面團(tuán)的硬度、彈性和粘性不僅對面制品制作過程中的加工工藝有重要影響，而且與成品的品質(zhì)也有很大的相關(guān)性。一定范圍內(nèi)，生面團(tuán)的硬度和粘性與成品面包的體積呈正相關(guān)[20-22]。添加豆渣和百香果皮果膠的面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性都發(fā)生了明顯的變化，見表4。其中拉絲長度、硬度、彈性、粘性、內(nèi)聚性的變異系數(shù)較大，表明在面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性測試中，拉絲長度、硬度、彈性、粘性以及內(nèi)聚性能夠反映面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性。

與對照樣相比，豆渣面團(tuán)的粘力、彈性、粘性和咀嚼性下降。這是由于豆渣分布在面筋蛋白質(zhì)和淀粉微粒的周圍，限制面團(tuán)的吸水作用，影響了面筋的彈性和延展性，導(dǎo)致面團(tuán)的氣室減小，從而控制面團(tuán)中面筋的脹潤性，面團(tuán)粘性差[23]。豆渣面團(tuán)的拉絲長度較對照樣提高，但低于果膠面團(tuán)；硬度和膠著性略有降低，但仍高于果膠面團(tuán)。豆渣中膳食纖維含量高，在面粉中添加2.5%的豆渣對面團(tuán)拉伸特性具有改良作用。且由于添加量較低，并未降低面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。

表3 百香果皮果膠的理化性質(zhì)Table 3 Physical and chemical properties of pectin extracted from passion fruit peel

表4 生面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性Table 4 Evaluation indexes of dough by texture analyzer

食品感官評價中的硬度是指用牙咬碎樣品時所用的力，即質(zhì)構(gòu)儀在第一次壓縮樣品時的最大峰力，與其壓縮過程中樣品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)[20]。在一定范圍內(nèi)，硬度越小，面團(tuán)越柔軟；彈性越大，則拉絲長度越大，面團(tuán)越好；內(nèi)聚性越大，則延展性越大，面團(tuán)越好[21-22]。與對照樣和豆渣面團(tuán)相比，添加百香果皮果膠的面團(tuán)拉絲長度、彈性、粘性、內(nèi)聚性最大，而硬度最小，果膠面團(tuán)的硬度較對照樣降低42.6%，彈性提高47.0%，內(nèi)聚性提高30.0%，表明其面團(tuán)的品質(zhì)最好。100 g 面粉中添加2.5 g 百香果皮果膠作為改良劑可在組織間形成網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)面團(tuán)的拉力和粘力，使面團(tuán)的結(jié)構(gòu)緊密，富有彈性[13]。同時，果膠可為酵母菌發(fā)酵提供碳源，提高面筋網(wǎng)絡(luò)的持氣量，并由于果膠網(wǎng)絡(luò)的包裹，使氣體溢出受到限制，增加了組織的蓬松度[13]。綜合考慮面團(tuán)的硬度、彈性、粘膠性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)，添加百香果皮果膠可以有效的改善面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性。

2.3 百香果皮果膠和豆渣對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)儀測試的彈性和硬度能夠很好地反映面包的柔軟度、組織結(jié)構(gòu)、表皮質(zhì)地，可用來評價面包的品質(zhì)[24]。面包質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果如表5 所示。

不同樣品的硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性的變異系數(shù)較大，表明面包質(zhì)構(gòu)特性測試中，內(nèi)聚性、硬度、彈性和咀嚼性能夠反映面包的適口性。硬度值與面包品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，硬度越大，面包越缺乏柔韌、綿軟、爽口的感覺。面粉中添加適量果膠和豆渣提高了面團(tuán)發(fā)酵過程中的穩(wěn)定性，改善了面包內(nèi)部組織的均勻性，使面包的硬度降低。其中，添加果膠為改良劑的面包硬度較對照樣降低52.4%。

表5 面包的質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Evaluation indexes of bread by texture analyzer

彈性指樣品在去除壓力后恢復(fù)到變形前的高度比率，表示樣品受到徹底擠壓，在一段時間內(nèi)變形恢復(fù)能力[20]。彈性值與面包品質(zhì)呈正相關(guān)，彈性值越大，面包松軟且有勁道，口感較好，彈性較低的面包品質(zhì)較差。咀嚼性反映了面包芯對咀嚼的持續(xù)抵抗性。豆渣面包品質(zhì)較果膠面包差，可能是由于豆渣膳食纖維稀釋了面筋蛋白，導(dǎo)致面包坯在發(fā)酵和焙烤過程中無法形成良好的面筋網(wǎng)絡(luò)，從而影響面包的持氣能力[15]。添加百香果皮果膠的面包彈性高于對照組和果渣面包，彈性較對照樣提高23.7%，咀嚼性降低37.9%，其“爽口不粘牙”的質(zhì)構(gòu)對面包品質(zhì)有一定的改良效果，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，協(xié)同增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了親水膠體的持水和增筋效果。

2.4 百香果皮果膠和豆渣對面包感官品質(zhì)的影響

添加豆渣及百香果皮果膠改善了面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性，同時也引起面包口味和口感的變化，影響了消費(fèi)者的接受度。10 位評審員對3 種面包進(jìn)行感官評定，通過統(tǒng)計得分得到各樣品的評分總和及次序數(shù)總和Si，如表 6 所示。

表6 評審員對各種面包美味程度的評分及排序表Table 6 Kramer sensory ranking test of bread

續(xù)表6 評審員對各種面包美味程度的評分及排序表Continue table 6 Kramer sensory ranking test of bread

次序數(shù)總和 Si分別為：S百香果皮果膠面包=11，S豆渣面包=22，S對照樣=27。查找《Kramer 次序檢驗表》判定，在信度1%時，由于 Smin即 S百香果皮果膠面包=11（＜13），所以 3 種樣品在嗜好性方面存在顯著差異。豆渣和百香果皮果膠改善了面包的感官特性，面包的總體接受程度高。Si值越小則面包的適口性越佳，所以，百香果皮果膠作為改良劑的面包因其口感松軟、氣孔大小均勻、香氣濃郁而最受消費(fèi)者的歡迎。這與面團(tuán)和面包的質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果相符合。有研究發(fā)現(xiàn)，將5%～20%葡萄酒渣加入烘焙產(chǎn)品中，不僅使產(chǎn)品具有膳食纖維和酚類物的抗氧化功效，而且可以強(qiáng)化面包、松餅和布朗尼的質(zhì)構(gòu)，使產(chǎn)品色澤明亮，味道清香[25-26]。百香果皮果膠多糖同樣具有多種生物活性功能，并可以改善面團(tuán)和面包的品質(zhì)，是一種極具潛力的面包改良劑。

3 結(jié)論

利用超聲波輔助提取技術(shù)，從百香果皮中提取的果膠具有較高的粘度和良好的成膜性，將其作為面包改良劑，可以提高面團(tuán)的粘性、彈性和內(nèi)聚性，降低面團(tuán)的硬度。果膠面包的質(zhì)構(gòu)得以強(qiáng)化，富有彈性，感官評分最高。百香果皮果膠多糖具有多種生物活性，成本低，制取工藝簡單，開發(fā)百香果皮果膠多糖成為一種天然的新型功能性食品添加劑，具有廣闊的應(yīng)用和市場前景。