葡萄籽粉对太谷饼风味的影响

张倩茹,尹 蓉,王贤萍,韩彦龙

(1.山西农业大学果树研究所,果树种质创制与利用山西省重点实验室,山西太原 030031; 2.山西农业大学,山西太原 030031)

近年来，我国葡萄加工产业不断发展壮大,在葡萄酿酒、制汁、制干等加工过程中,产生了大量皮、籽等副产品。葡萄籽、皮副产品中含有葡萄多酚、白藜芦醇、葡萄籽蛋白、不饱和脂肪酸、有机酸等多种功能性成分[1-4],具有抗氧化、杀菌抑菌、清除自由基等作用[5-7]。但这些极具利用价值的副产品,因难以加工利用,而被丢弃或被农民晒干后用作燃料或饲料,不仅造成资源的浪费,而且造成了环境的污染。

将葡萄籽、皮渣等副产品经粉碎、膨化等工艺制成葡萄籽粉,不经过化学工艺,只采用纯物理手段,不仅可以保证葡萄籽、皮渣的营养完整性,还能将这些副产品变废为宝,提高其利用率与利用范围。李华等[8]采用冷冻干燥及超微粉碎技术研发葡萄籽超微粉,杨宇等[9]将葡萄籽超微粉碎并添到曲奇饼干中;杨久芳等[10]采用不同技术制备三种葡萄籽粉,并将其添加在面包配方中;金青等[11]采用葡萄籽粉制作强化葡萄籽超微粉蛋糕。

太谷饼古称“巴饼”、“甘饼”,是三晋大地极具代表性的地方名吃,创始于清康熙年间,迄今已有300多年的历史[12],深受广大消费者喜爱。随着经济的发展以及生活水平的提高,人们对食品的要求不再是好吃、吃饱,而是追求功能化、多元化产品。将葡萄籽粉添加到太谷饼中,不仅可以丰富传统食品种类,制作出具有特殊风味、营养的葡萄籽粉太谷饼,丰富太谷饼的功能性,延长保质期，还可以变废为宝,利用葡萄籽、皮渣等废弃资源,保护环境,延伸葡萄加工产业链。目前尚未有将葡萄籽粉添加到太谷饼中的相关研究。

因此本研究通过添加5%和10%葡萄籽粉代替部分面粉到太谷饼制作中,采用气相离子迁移谱连用技术,测定其风味物质,结合感官评价,分析葡萄籽粉对太谷饼风味的影响,探讨太谷饼中添加葡萄籽粉的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

赤霞珠葡萄籽 于2019年购买于山西怡园酒庄有限公司;面粉、白糖、饴糖、亚麻油、小苏打、芝麻等原材料 均购于太原美特好超市。

Checkmate3顶空分析仪 丹麦Densensor公司;Flavour Spec气相离子迁移谱联用仪 德国G.A.S公司;五谷杂粮中药材打碎机 山东微圣公司;DHG-9023A台式电热恒温鼓风干燥 上海垒固仪器有限公司;烤箱 美的集团股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 葡萄籽粉的制备 清洗酿酒后的赤霞珠葡萄籽→挑选→清洗→60 ℃烘干→五谷杂粮中药打碎机破碎→过60目筛→密封→冷冻保存

1.2.2 不同添加量葡萄籽粉太谷饼的制备 本试验制作三种太谷饼,分别为空白对照组、葡萄籽粉添加比例为5%(代替面粉)、葡萄籽粉添加比例为10%(代替面粉)。配方如下:面粉500 g,水100 g,白糖125 g,饴糖50 g,亚麻油150 g,小苏打3 g,芝麻5 g。盆中倒入亚麻油、白糖、饴糖混匀,加入水和小苏打再次混匀,加入面粉及葡萄籽粉揉匀,在案子上揉光揉匀,搓成长条,揪成小剂子,将剂子逐个按扁,表面撒满芝麻,放入烤箱,220 ℃烤制15 min。

1.2.3 太谷饼风味成分的测定

1.2.3.1 样品前处理 将太谷饼研磨碎后,称取2.00 g样品,置于20 mL顶空瓶中。

1.2.3.2 GC-IMS 测定条件 顶空孵育温度60 ℃、孵育时间30 min,孵化转速500 r/min,顶空进样针温度85 ℃,进样体积200 μL;载气/漂移气为高纯氮气(纯度≥ 99.999%),色谱柱类型FS-SE-54-CB-1(15 m×0.53 mm,0.5 μm),柱温60 ℃,分析时间30 min,IMS温度45 ℃,使用加热的进样针抽取瓶内的顶空组分,通过Flavour Spec气相离子迁移谱仪分析葡萄籽粉对太谷饼风味的影响。

1.2.4 太谷饼感官评价方法 采用九分嗜好法对太谷饼的形态(呈扁圆形,饼面芝麻分布均匀,边缘有细小裂纹)、色泽(表面光泽,呈棕红色,内部呈蛋黄色)、组织(内部有小蜂窝状,气孔分布均匀)、风味及口感(甜绵香酥,不粘牙,气味芳香,无异味)和整体可接受度进行喜好评分[13-14]。1～9分代表评定人员对样品的喜欢程度,分数越低代表对样品越不喜欢,1分代表极其不喜欢,9分代表极其喜欢。评定小组由20名(10名女性,10名男性,不同年龄段)受过感官评定培训的人员组成。

1.3 数据处理

采用仪器配套的分析软件包括LAV(Laboratory Analytical Viewer)和三款插件以及GC×IMS Library Search进行样品分析。LAV:用于查看分析谱图,图中每一个点代表一种挥发性有机物;Reporter插件:直接对比样品之间的谱图差异;Gallery Plot插件:指纹图谱对比;Dynamic PCA插件:动态主成分分析,用于将样品聚类分析以及快速确定未知样品的种类;GC×IMS Library Search:应用软件内置的NIST数据库和IMS数据库可对物质进行定性分析。

2 结果与讨论

2.1 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼风味物质的分析

由不同葡萄籽粉添加量的太谷饼气相离子迁移谱图(图1)及以ZQR2为例的定性结果图(图2)可知,横坐标1.0处红色竖线为反应离子峰(RIP峰),RIP峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物,颜色代表物质的浓度;白色表示浓度较低,红色表示浓度较高,颜色越浅代表浓度越小。从图1可以看出,不同类型太谷饼挥发性组分可通过GC-IMS技术很好地分离,且可直观识别不同处理的挥发性物质的差异。以现有的软件内置NIST气相保留指数数据库与IMS迁移时间数据库资料,结果显示三种太谷饼中共检测出挥发性有机物79种,其中18种已定性,61种未定性。已确认的18种风味物质中含醛类6种,酮类3种,醇类5种,酯类3种,呋喃类1种(见表1)。

表1 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼风味物质GC-IMS分析Table 1 Analysis of flavor compounds in Taigu cake with different amounts of grape seed powder by GC-IMS

图1 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼的气相离子迁移谱图Fig.1 GC-IMS topographic plots ofTaigu cake with different amounts of grape seed powder 注:ZQR1:添加5%葡萄籽粉太谷饼,ZQR2:添加10%葡萄籽粉太谷饼,ZQR3:空白对照,不添加葡萄籽粉太谷饼。表1、图2、图3同。

图2 以ZQR2为例的气相离子迁移谱图谱标记示例Fig.2 GC-IMS labeling example using ZQR2 as an example注:图中每一个点代表一种挥发性有机物。

结合表1、图3可以发现,添加葡萄籽粉的太谷饼与未添加葡萄籽粉的太谷饼所含风味物质的种类基本相同,但每种风味物质在不同太谷饼中的含量存在差异。

图3 不同葡萄籽粉添加量离子迁移谱汇总图Fig.3 Summary of the ion mobility spectra of Taigu cake with different amounts of grape seed powder content

在不同类型太谷饼中共检测到醇类物质5种,乙醇、2-甲基丁醇、2,3-丁二醇、2-甲基丙醇和1-己醇。隋明等[16]研究浸泡葡萄籽的白酒中挥发性成分时发现三花酒醇类呈香物质有0.1%的2-甲基丁醇;刘国琴等[17]发现2-甲基丁醇是亚麻油关键风味物质之一;杨宇等[9]发现葡萄籽粉中含有2-甲基丙醇;李婷[18]发现在干红葡萄酒的醇类物质中2,3-丁二醇含量最高;原料中本身含有的醇类物质是太谷饼中醇类物质的重要来源。乙醇、2-甲基丁醇、2,3-丁二醇、2-甲基丙醇在添加葡萄籽粉的太谷饼中含量高于对照组,其中2-甲基丁醇在添加10%葡萄籽粉的太谷饼中的相对含量比对照高6.60%,乙醇在添加10%葡萄籽粉的太谷饼中的相对含量比对照高2.44%,说明添加葡萄籽粉对太谷饼中乙醇和2-甲基丁醇含量影响较大。2-甲基丁醇、2,3-丁二醇具有甜瓜、香蕉等水果香、甜香,可以增加太谷饼的甜香风味,降低油腥味。

在不同葡萄籽粉添加量的太谷饼中均检测到酮类物质3种,其中2,3-丁二酮在添加葡萄籽粉的太谷饼中含量高于对照组,且在添加5%葡萄籽粉的太谷饼中含量最高。在食品加工过程中,2,3-丁二酮的形成途径主要包括脂质氧化、糖类分解、美拉德反应、微生物发酵和核黄素光敏氧化等[19-20]。添加葡萄籽粉的太谷饼中2,3-丁二酮含量高于对照组,可能由于葡萄籽油中不饱和脂肪酸含量高,在过氧化反应中产生的中间产物继续反应生成了2,3-丁二酮,也可能是因为试验中所添加的葡萄籽粉是酿造葡萄酒的副产物,葡萄籽经过微生物发酵,微生物代谢产生2,3-丁二酮[19],使得葡萄籽粉中本身就含有较高含量的2,3-丁二酮。2,3-丁二酮具有奶油、焦糖香味,由此可见添加葡萄籽粉可以增加太谷饼的奶油香,赋予其积极的风味。研究发现丙酮也是太谷饼主要风味物质,太谷饼独特的辛辣甜味可能是由丙酮造成的,而在其他烘焙食品中未发现丙酮的存在[9,21]。

表2 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼感官品质品评结果Table 2 Sensory evaluation results of Taigu cake with different amounts of grape seed powder

在不同葡萄籽粉添加量的太谷饼中共检测到酯类物质3种,添加葡萄籽粉的太谷饼中酯类物质含量都高于对照组,其中乙酸乙酯含量最为丰富,主要原因在于乙酸乙酯[22-23]是葡萄酒酿造过程中重要的香气成分。酯类物质普遍都具有丰富的果香味,由此可见添加葡萄籽粉可以增加太谷饼多种水果香味,丰富太谷饼呈香物质的种类。

在不同葡萄籽粉添加量的太谷饼中共检测到呋喃类物质1种,即糠醛。这与Antonella等、张玉玉等[24-25]研究结果一致,在功能性饼干、面包等烘焙食品加热过程中均有糠醛产生。添加葡萄籽粉的太谷饼中糠醛含量低于对照组,由于糠醛是美拉德反应的中间产物,是多种糖的热解产物,用葡萄籽粉代替部分面粉,降低了糖含量,控制了美拉德反应,因此添加葡萄籽粉会降低太谷饼中糠醛的产生。低含量的糠醛可赋予烘焙食品杏仁味、面包味、甜味等香味,在食品工业上通常用作增香剂。

在不同葡萄籽粉添加量的太谷饼中共检测到醛类物质6种,除戊醛外其他醛类在添加葡萄籽粉后都有所降低。2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、苯甲醛可能来源于缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸的氧化脱氨脱羧反应[26]。苯甲醛、己醛、庚醛、3-甲基丁醛等醛类物质能呈现出清香、水果香、杏仁香、脂肪香等多种香味[15,21],是丰富太谷饼风味的重要物质。黄富军等[27]在研究冷冻甜面团制作的面包在储存期间风味的变化时发现醛类物质在面包中含量较高,是面包独特风味的重要组成成分,张楚楚[28]研究发现苯甲醛、己醛和庚醛是老面馒头香气的重要组成部分,都与本研究结果一致。但加入葡萄籽粉后的太谷饼中大部分醛类物质含量有所降低,可能是由于醛类物质是由脂质过氧化和氨基酸氧化形成,而葡萄籽含有没食子酸、儿茶素、白藜芦醇、鞣酸及原花色素等多种抗氧化成分,使得葡萄籽粉太谷饼中醛类物质含量较未添加葡萄籽粉的太谷饼低。

图4 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼总体气相离子迁移谱主成分分析Fig.4 PCA analysis of total GC-IMS of Taigu cakewith different amounts of grape seed powder

对不同葡萄籽粉添加量的太谷饼总体气相离子迁移谱PCA分析可见,第一、第二主坐标的方差贡献率占总的87%和10%,前两个主坐标的方差贡献率达到97%,说明基本可以表征所涉及成分的信息,且相同样品平行度高,3种太谷饼都可以分开,2种葡萄籽粉太谷饼风味物质相似、差异较小,而添加葡萄籽粉的太谷饼和对照组风味物质成分差异明显,可以很好地分开,说明葡萄籽粉对太谷饼风味影响明显。

2.2 不同葡萄籽粉添加量的太谷饼感官品质分析

从表2中可知,在太谷饼感官评价的整体接受度中,虽然添加葡萄籽粉会导致总体感官评分下降,但得分与对照组相比无显著性差异(P>0.05),说明在葡萄籽粉添加量小于10%时,消费者可以接受,这与杨宇等[9]研究结果相吻合。但从评定人员对太谷饼色泽、质地、口感、气味等方面的描述可以看出添加葡萄籽粉可以明显改变太谷饼的色泽、质地、口感、气味。随着葡萄籽粉添加量的增加,太谷饼表面及内部的色泽,由淡黄色到棕褐色、巧克力色,颜色不断加深;从质地、口感来讲,添加葡萄籽粉使得太谷饼质地略显粗糙,产生颗粒感,导致太谷饼边缘隙缝增大,内部小蜂窝状气孔增大,分布不均;从气味来讲,添加葡萄籽粉使太谷饼烘焙香、苦涩味加重,但可以使太谷饼增加葡萄酒发酵的香味;对于所有评定人员无论从色泽、质地、口感还是气味上,都能很好地分辨出太谷饼是否添加葡萄籽,这一点与不同葡萄籽粉添加量的太谷饼总体气相离子迁移谱主成分分析结果一致。由此可见,葡萄籽粉的添加对太谷饼感官品质存在影响,特别是在对太谷饼风味的影响,增加了浓郁的烘烤香及发酵香,无论是感官分析还是气相离子迁移谱图风味分析,都可准确区分,但均可被不同类型消费者所接受。

3 结论

本文探讨了不同葡萄籽粉添加量对太谷饼风味物质与整体感官品质的影响。研究表明,10%葡萄籽粉的添加可以提高太谷饼中乙酸乙酯和2-甲基丁醇的含量,相对含量由对照组的1.67%和0.65%增加到8.62%和7.25%,但3-甲基丁醛和己醛降低了1.65%和5.03%,与对照组相比太谷饼中的风味物质种类未改变,但各种风味物质含量发生了变化,其中3-甲基丁醛、己醛、2-甲基丁醇、乙酸乙酯、乙醇、糠醛相对含量变化超过1%。葡萄籽粉的添加导致太谷饼颗粒感、粗糙度、硬度增加,同时基于消费者对传统太谷饼颜色的习惯性认可,葡萄籽粉太谷饼颜色加深,给人以焦糊感,降低了外观评分,但从总体感官评分上看,三种太谷饼无显著性差异(P>0.05),添加10%以内的葡萄籽粉是可以被广大消费者接受的。

本研究结果对葡萄籽与太谷饼结合提供可能性,既可以研发新产品丰富太谷饼种类,又可以解决当前葡萄酒产业副产物-葡萄籽、皮渣这些废弃物的利用问题,为食品产业新产品的研发和废弃物的再利用提供思路。