功能性葡萄籽太谷饼配方工艺的研究

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）

葡萄籽是葡萄的种子，是葡萄酒厂酿酒后的废弃物，经晒干后分离葡萄皮、葡萄梗后所得产物。葡萄籽含有丰富的营养物质，还含有多种具有保健、美容效果的功能性物质，包括多种儿茶素类化合物、原花青素类化合物、白藜芦醇、不饱和脂肪酸等[1-3]，具有抗氧化[4]、抑制癌细胞生长[5]、清除自由基[6]等作用。目前鲜食葡萄的葡萄籽基本作为废物所丢弃，酿酒、制干等加工用葡萄的葡萄籽一部分被丢弃，另一部分用于燃料、饲料、肥料方面，附加值低，带来的经济效益有限，还会造成环境污染，仅极少部分用以提取葡萄籽油[7]和制得葡萄籽多酚提取物[8]，用在医药、化妆品及保健品行业。近年来国内外一些学者，将葡萄籽粉碎或脱脂后超微粉碎，研制出可直接食用的速溶葡萄籽粉小样[9]，或利用冷冻干燥及超微粉碎技术研发葡萄籽超微粉[10]，作为天然食品添加剂，添加到饼干[11]、面包[12]、蛋糕[13]的制作中，受到消费者的认可。

太谷饼是我国传统食品，其制作工艺和技术传承极具民族特色和地域文化是国家级非物质文化遗产。随着我国经济发展，消费者对传统食品营养、功能、口味、外观的需求越来越高。如果将葡萄籽添加到太谷饼中，开发出葡萄籽功能性太谷饼，让人们在享用美味的同时，又可以摄取更多的功能性营养成分，还能够提高葡萄籽的附加值，丰富传统食品种类，拓展太谷饼消费市场，推动产业发展。

本研究通过比较不同葡萄籽添加方式对太谷饼品质的影响，确定葡萄籽最佳添加方式，采用正交试验优化生产配方工艺，以期开发出营养丰富的功能性葡萄籽太谷饼，为我国传统食品和葡萄籽的进一步加工利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄籽分别购于太谷怡园、乡宁戎子和清徐马峪葡萄酒生产企业，不同品种葡萄籽采样于山西省农业科学院果树研究所葡萄资源圃。碳酸钠、钨酸钠、磷钼酸、正丁醇、盐酸、硫酸铁（均为分析纯）、面粉、白糖、玉米糖浆、亚麻油、小苏打、芝麻（均为食品级）：市售。

6890N 型气相色谱仪（配FID 检测器）：美国安捷伦公司；HK-860 五谷杂粮磨粉机：广州市旭朗机械设备有限公司；RE-5205 旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；KS 康氏振荡器：常州金坛恒丰仪器制造有限公司；JA1203 型电子天平：上海精密科学仪器有限公司；UV-752 型紫外分光光度计：上海元析仪器有限公司；T4-L326F 烤箱：美的集团股份有限公司；HMB-400 超微粉碎机：北京环亚天元机械技术有限公司；DZKW-4恒温水浴锅：北京中兴伟业仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 不同葡萄籽原料总酚及原花色素含量的测定

本试验采用福林-酚试剂法（Folin-Cioeslteu method，FC）[14]测定葡萄籽中总酚含量，采用正丁醇－盐酸法[15]测定葡萄籽中原花色素含量。

1.2.2 不同葡萄籽原料总脂肪及脂肪酸组成测定

总脂肪的提取及相对含量的测定参照国家标准GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》，脂肪酸的甲酯化处理，参照国家标准GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》，酯化时间30 min、酯化温度40 ℃，脂肪酸组成的鉴定与分析，参照国家标准GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》。

1.2.3 气相色谱条件

程序升温150℃保持3min，5℃/min 升温至220℃，保持10 min；进样口温度260 ℃；检测器温度260 ℃；气体流速：氮气40 mL/min，氢气40 mL/min，空气450mL/min，分流比30∶1；柱前压：25kPa；进样量：0.3μL。

1.2.4 葡萄籽多酚提取物的制备

葡萄籽→粉碎→超声波预提取→溶剂分组→单体酚、低聚体、高聚体→大孔树脂分离（低聚体）→高纯度葡萄籽植物多酚→密封→冷冻保存

1.2.5 普通粉碎葡萄籽粉及超微粉碎葡萄籽粉的制备

葡萄籽→挑选→清洗→60 ℃烘干→五谷杂粮中药打碎机破碎→过筛60 目→密封→冷冻保存，即为普通破碎葡萄籽粉→脱除葡萄籽油→超微粉碎→超微粉碎葡萄籽粉→密封→冷冻保存

1.2.6 不同添加方式葡萄籽太谷饼的制备

本试验制作4 种太谷饼，分别为空白对照组、普通粉碎葡萄籽粉添加比例为5%（代替面粉）、超微粉碎葡萄籽粉添加比例为5%（代替面粉）、葡萄籽多酚提取物1%（代替面粉）。配方如下：面粉500 g、水100 g、蔗糖100 g、玉米糖浆50 g、亚麻油150 g、小苏打3 g、芝麻5 g。盆中倒入亚麻油、蔗糖、玉米糖浆混匀，加入水和小苏打再次混匀，加入面粉及对照添加物揉匀，在案子上揉光揉匀，搓成长条，揪成小剂子，将剂子逐个按扁，表面撒芝麻，放入烤箱，220 ℃烤制15 min。

1.2.7 单因素试验

对普通粉碎葡萄籽粉、蔗糖、亚麻油添加量及烘焙条件做单因素试验，针对太谷饼在外观、色泽、气味、口感、组织等方面，进行太谷饼品质的评分，找出单因素条件下的最佳配比。

1.2.8 葡萄籽面包配方工艺优化

在单因素试验的基础上，以葡萄籽粉添加量（A）、蔗糖添加量（B）、亚麻油添加量（C）、烘焙时间（D）为因素，以感官评分为考核指标，进行L9（34）正交试验，确定最佳工艺。试验因素水平见表1。

1.2.9 太谷饼感官评价

将太谷饼采用四分法切开，置于干净白瓷盘内，采用九分嗜好法对太谷饼的形态、色泽、组织、风味及口感和整体可接受度进行喜好评分。1 分代表极其不喜欢，9 分代表极其喜欢，分数越高，喜欢程度越高。评定小组由20 名（10 名女性，10 名男性，不同年龄段）具备食品感官评价基础知识的评价员组成。

表1 正交试验因素水平Table 1 Orthogonal test factor and level

2 结果与分析

2.1 不同葡萄籽原料多酚含量的测定

不同葡萄籽原料总酚与原花色素含量的分析见表2。

表2 不同葡萄籽原料总酚与原花色素含量的分析Table 2 Analysis of the content of total phenols and proanthocyanidins in different grape seed materials

由分析测定结果表2 可以看出，不同酿酒葡萄品种及不同企业酿酒后葡萄籽总酚和原花色素的差异明显，总酚含量范围为4 664.56 mg/kg～11 549.24 mg/kg，原花色素含量范围为298.43 mg/kg～936.20 mg/kg。赵权[16]研究发现6 个山葡萄品种葡萄籽总酚含量最高为11 562 mg/kg；与本研究测定结果相一致，葡萄籽中酚类物质含量丰富。刘佩等[17]研究发现，黑果腺肋花楸、白穗醋栗、草原樱桃、软枣猕猴桃、蔓越莓果实提取物总酚含量分别为664.3、462.1、274.3、174.2、132.1 mg/kg；孙海龙等[18]研究发现21 个李种质资源果皮中总酚的平均含量为2 242.3 mg/kg；陈青等[19]研究发现，真空冷冻干燥的树莓总酚含量为2 470 mg/kg，由此可见葡萄籽中的多酚含量远高于蔓越莓、李、樱桃等水果，葡萄籽是多酚类物质的重要来源。仅以总酚和原花色素含量的分析，梅露辄和太谷怡园的葡萄籽含量较高，不同企业酒渣中葡萄籽多酚含量不同，可能是因为不同企业生产过程中采用的原料品种不同、不同品种间的比例不同、酿造工艺过程的不同，因此对葡萄酒渣的特性影响不同。

2.2 热处理过程对葡萄籽多酚含量的影响

热处理对不同葡萄籽原料总酚与原花色素含量的影响见表3。

表3 热处理对不同葡萄籽原料总酚与原花色素含量的影响Table 3 Effect of heat treatment on the content of total phenols and proanthocyanidins in different grape seed materials

由表3 可以看出，热处理后葡萄籽总酚和原花色素的含量均有所增加。由此可见，热处理过程可以杀灭葡萄籽表面的微生物，使产品符合食品卫生的要求，同时不会降低葡萄籽总酚含量。王林枫等[20]研究发现加热导致苹果渣中多酚含量先减少后增加；闫旭等[21]研究发现热风干燥不会降低番石榴鲜果总酚含量；叶磊等[22]研究发现热风干燥的桑葚果粉总酚保留率为98.40%，研究结果与本研究一致，加热不会导致总酚含量降低，有些还会升高，可能是由于加热促进了高分子量不可提取的葡萄籽多酚的裂解，同时多酚氧化酶在高温下失活，小分子多酚分解氧化减少。由此可见，将葡萄籽加入到太谷饼中，在烘焙过程中，总酚及原花色素含量不会因太谷饼的烘焙而损失。

2.3 不同葡萄籽原料脂肪酸组成

不同葡萄籽原料的总脂肪含量及脂肪酸组成见表4。

由表4 可以看出，葡萄酒生产常用的酿造品种及不同企业葡萄籽原料中的脂肪酸组成基本相同，含量大于1%的脂肪酸共检测出5 种，分别为亚油酸＞油酸＞棕榈酸＞硬脂酸＞亚麻酸，其中前三者总和约占总量的90 %以上，不饱和脂肪酸占脂肪酸总含量的88.61%～89.98%，由此可见，葡萄籽中不饱和脂肪酸含量丰富，是不饱和脂肪酸的重要来源。不饱和脂肪酸能够保持细胞膜的相对流动性，降低血液中胆固醇和甘油三酯含量，还可降低血液黏稠度，从而起到降血压、血脂，预防心血管疾病；提高脑细胞的活性，起到增强记忆力和思维能力；还能抗氧化、抗自由基、保护皮肤中的胶原蛋白、预防黑色素沉淀[23-24]。仅以不饱和脂肪酸相对含量分析，太谷怡园（干红）酒渣中的葡萄籽为首选添加原料。

表4 不同葡萄籽原料的总脂肪含量及脂肪酸组成Table 4 The total fat content and fatty acid composition of different grape seed materials

综合多酚及脂肪酸的测定结果，又考虑到葡萄酒生产企业葡萄酒渣废弃物不仅容易收集，成本低，还为企业解决葡萄酒副产物提供思路，提高废弃物利用率，保护环境等特点，选择太谷怡园葡萄酒庄生产干红产生的葡萄籽作为添加到太谷饼的原料。

2.4 3 种形式葡萄籽添加物太谷饼感官评价

不同葡萄籽添加方式太谷饼感官品质评价结果见表5。

表5 不同葡萄籽添加方式太谷饼感官品质评价结果Table 5 Sensory quality evaluation results of Taigu cake with different grape seed addition methods

对于不同形式葡萄籽添加物的太谷饼整体接受度、总体感官评分与对照组之间都无显著性差异（p＞0.05），都可被消费者所接受。葡萄籽多酚提取物太谷饼，香味稍差，质地细腻，多酚物质含量高，但提取过程中涉及到化学提取，如脱除不好，可能会导致残留，且提取成本较高。超微粉碎葡萄籽粉太谷饼，葡萄籽中含有20%左右的油脂成分，在超微粉碎过前需要把葡萄籽中的油脂除去，因此超微粉碎葡萄籽粉太谷饼中不能将葡萄籽中原有的不饱和脂肪酸代入，制成的太谷饼葡萄籽烘焙味略淡，且超微粉碎相比普通粉碎成本较高。普通粉碎葡萄籽粉太谷饼，葡萄籽烘焙味道浓郁，但质地略比其他3 种太谷饼粗糙，且成本最低。因此，综合考虑各项因素，选择普通葡萄籽粉作为添加物，添加到太谷饼中，既可以增加太谷饼中多酚类物质及不饱和脂肪酸的含量，又可以丰富太谷饼的香气。

2.5 单因素试验结果

2.5.1 普通粉碎葡萄籽粉添加量对太谷饼品质的影响

不同葡萄籽粉添加量对太谷饼感官品质评价结果见图1。

图1 不同葡萄籽粉添加量对太谷饼感官品质评价结果Fig.1 Evaluation results of the sensory quality of Taigu cakes with different amounts of grape seed powder

由图1 可以看出，当葡萄籽粉添加量超过75 g时，感官评分下降明显，添加25 g 以下葡萄籽粉，又达不到添加功能性成分的目的，因此在保证感官品质的前提下，添加葡萄籽粉量为50 g 时最为适宜。

2.5.2 蔗糖添加量对太谷饼品质的影响

蔗糖添加量对太谷饼感官品质评价结果见图2。

图2 蔗糖添加量对太谷饼感官品质评价结果Fig.2 Evaluation results of the sensory quality of Taigu cake with different amounts of sugar

糖在太谷饼等烘焙食品制作中是一种甜味剂，具有吸湿性及水化作用，可使太谷饼保持柔软，并可以延长保鲜期；糖还是参与美拉德反应的主要物质，能够赋予太谷饼焦糖色泽和香味；此外糖还可以改善太谷饼内部的组织结构。由图2 可以看出当蔗糖添加量为125 g 时，感官评分最高。

2.5.3 亚麻油添加量对太谷饼品质的影响

亚麻油添加量对太谷饼感官品质评价结果见图3。

图3 亚麻油添加量对太谷饼感官品质评价结果Fig.3 Evaluation results of the sensory quality of Taigu cake with different amounts of flaxseed oil

在太谷饼制作过程中，油能够起到润滑作用，使太谷饼的体积膨大、结构松软；另一方面，亚麻油中含有多种不饱和脂肪酸及抗氧化物质，特别是亚麻酸含量高达50%以上，可以提高太谷饼营养价值及其保质期。由图3 可知，亚麻油添加150 g 时，感官评分最高，亚麻油添加少，会导致太谷饼水分挥发，口感干硬，亚麻油添加过度会导致太谷饼过油，产生厚重肥腻口感，导致感官评分降低。

2.5.4 烘焙时间对太谷饼品质的影响

烘焙时间对太谷饼感官品质评价结果见图4。

图4 烘焙时间对太谷饼感官品质评价结果Fig.4 Evaluation results of baking time on the sensory quality of Taigu cakes

烘焙温度（220 ℃）恒定，烘焙时间过短都会导致太谷饼烤制不熟，上色欠佳，感官评分下降，而时间过长，会导致太谷饼焦糊，颜色过深，或表面干壳，内部夹生，评分降低。由图4 可以看出，在220 ℃，烤制14 min时，感官评分最佳。

2.6 正交试验结果

太谷饼制作过程中，选择烘焙时间、亚麻油添加量、蔗糖添加量、普通粉碎葡萄籽粉添加量进行四因素三水平正交试验，结果见表6。

表6 葡萄籽粉太谷饼制作正交试验结果Table 6 Orthogonal test results of grape seed powder Taigu cake production process

由表6 可知，各因素对太谷饼品质影响的主次顺序为葡萄籽粉添加量＞亚麻油添加量＞蔗糖添加量＞烘焙时间，根据正交试验结果最佳配方条件为：葡萄籽粉添加量25 g、亚麻油添加量150 g、蔗糖添加量100 g、烘焙时间15 min，在此条件下进行验证试验，葡萄籽粉太谷饼感官评分为8.15；适当提高葡萄籽粉添加量到50 g，制得的太谷饼感官评分为8.09。综合单因素试验结果、消费者喜爱和偏好以及营养健康功能性成分的需求，制作葡萄籽粉太谷饼最佳配方工艺为：面粉500 g、水100 g、蔗糖100 g、玉米糖浆50 g、亚麻油150 g、小苏打3 g、芝麻5 g、普通粉碎葡萄籽粉50 g，220 ℃烘烤15 min。

3 结论

不同酿酒葡萄品种及不同企业酿酒后葡萄籽总酚、原花色素、不饱和脂肪酸含量丰富，总酚含量范围为4 664.56 mg/kg～11 549.24 mg/kg、原花色素含量范围为298.43 mg/kg～936.20 mg/kg、不饱和脂肪酸含量范围为88.61%～89.98%，添加葡萄籽，既可以提高产品营养及功能性，还可以丰富太谷饼种类，解决葡萄酒生产企业酒渣的利用问题。通过正交试验，功能性葡萄籽太谷饼最佳配方工艺条件为面粉500 g、水100 g、蔗糖100 g、玉米糖浆50 g、亚麻油150 g、小苏打3 g、芝麻5 g、普通粉碎葡萄籽粉50 g，220 ℃烘烤15 min，此条件下，太谷饼中葡萄籽含量丰富，口感松软，香味浓郁，且有葡萄籽烘焙香。