低GI面包预拌粉的研制

李美妮，高 洋，代羽可欣，谢 宏

沈阳农业大学 (沈阳 110866)

我国糖尿病患病人数居世界首位，糖尿病和肥胖已经严重影响我国人民的身心健康[1-3]。研究证明，通过饮食调整可减少糖尿病人服药量、减轻或延缓并发症的发生[4]。开发低血糖生成指数( glycemic index，GI )食品对于糖尿病患者和肥胖人群具有重要意义[5-6]。低GI食品的研制受到广泛关注。目前，国内外研发的低GI食品有膳食纤维蛋糕、代餐粉、米粉，面条等[7-12]，本研究以开发便利于家庭使用的低GI面包预拌粉为目标。

本文以鹰嘴豆、谷朊粉、豌豆蛋白、亚麻籽、膳食纤维等为原料可以降低面包GI值并有利于提高产品营养品质、丰富产品口感[13-28]。前期实验表明，在以上6种原料在选定的因素水平内，面包的EGI值均小于55，可制作低GI面包。本文通过配方均匀试验优化原料粉配比，利用响应面试验进一步优化面包粉配方。研究可以丰富低GI食品种类，为生产低GI面包预拌粉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

鹰嘴豆粉、谷朊粉、豌豆蛋白粉、黄金亚麻籽粉、燕麦纤维、小麦纤维、酵母、黄油、面包改良剂、菊粉、赤藓糖醇：市售，食品级；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≥10万U/mL)、胰酶(活性≥10万U/mL)；无水乙醇、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、盐酸、氢氧化钠、酒石酸钾钠、苯酚、瓜尔豆胶，均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

FA224型电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；NB-HM381型烤箱，厦门建松电器有限公司；CT3型质构仪；CM-2600d型色度仪,美能达办公系统有限公司；DNP-9082型恒温培养箱，上海精宏实验设备有限公司；PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；SHA-B型恒温震荡器,常州国华电器有限公司；HH-6型恒温水浴锅，常州智博仪器制造有限公司；磁力搅拌器，上海般特仪器制造有限公司；UV-5100型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1低GI面包制作

基本工艺流程：称量各种原辅料→加水搅拌至面团形成→发酵(温度36 ℃、60 min)→切分→静置15 min→ 醒发(温度36 ℃、60 min)→烘烤(180 ℃、15 min)→冷却→成品

1.3.2低GI面包原料粉配方均匀设计实验

单因素实验结果表明，在表1选定的因素水平内，面包的EGI值均小于55，但感官品质差异明显。本实验采用均匀实验设计的方法以感官评分为目标函数(Y)对低GI面包原料粉配方进行优化。利用DPS软件设计实验，得到配方均匀设计U12(1210)实验方案，实验水平见表1。

表1 均匀设计实验因素水平

1.3.3低GI面包预拌粉配方响应面实验

在单因素实验的基础上选择以赤藓糖醇添加量、菊粉添加量、面包改良剂为因素，感官评分及EGI值为指标，对面包粉配方进行响应面优化实验，实验因素与编码如表2所示。

表2 单因素试验因素水平

1.3.4测定方法

1.3.4.1 面包高径比的测定

面包的高度与直径通过游标卡尺测量，计算公式如下：

高径比=高度/直径

1.3.4.2 面包比容的测定

参照GB/T 20981—2007，即小米填充法。

1.3.4.3 面包质构特性的测定

根据杨雯珺[5]的方法，采用TAP模式对面包质构进行测定。

1.3.4.4 面包血糖生成指数的体外测定

预估血糖生成指数(estimated glycemicindex,EGI)，参考徐箐[9]的方法。

1.3.5面包滋味轮廓分析

参照徐伟[29]的方法，对面包的滋味进行分析，并与普通小麦面包进行对比。

1.3.6面包感官评定

感官评价表，参照 GB/T 14611—2008《面包烘焙品质评分标准》。

1.3.7数据处理

数据采用Origin 9.0软件进行统计分析和作图，采用数理统计软件DPS软件对配方均匀设计试验结果进行分析，采用Design Expert 8.0软件设计响应面试验及结果分析。

2 结果与讨论

2.1 低GI面包原料粉配方均匀设计实验结果

2.1.1均匀设计实验结果的回归分析

均匀试验结果如表3，建立的二次回归方程为：

表3 均匀设计试验结果

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

对回归方程进行检验，得到相关系数R=1.000 0，显著水平P=0.003 5<0.01，达到极显著水平，可信度很高。

由表4可知，X2、X3、X5以及原料间的交互作用的回归项都达到极显著水平，对面包的的感官评分影响比较大；

表4 回归方程回归系数检验

通过对回归方程的模拟，可得到低GI面包原料粉配方为：谷朊粉43.87 g，鹰嘴豆粉15.00 g，豌豆蛋白粉5.27 g，燕麦纤维7.00 g，小麦纤维6.16 g，亚麻籽粉3.00 g，预测感官评分为87.33。

由表5可知，观察值与拟合值很接近，最大的拟合误差只有0.000 6，进一步说明了回归方程的准确性。

表5 观察值、拟合值和拟合误差结果

为了便于实际操作，低GI面包原料粉最优配方修正为谷朊粉谷朊粉54.70%，鹰嘴豆粉18.60%，燕麦纤维8.70%，小麦纤维7.70%，豌豆蛋白粉6.60%，亚麻籽粉3.70%。

2.2 低GI面包预拌粉配方响应面实验结果

2.1.1回归模型建立和显著性分析

采用Box-Behnken模型对三因素三水平的实验结果进行二次多项回归拟合，结果见表6。对表中数据进行拟合，得到方程如下：

表6 响应面实验组合设计及结果

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，感官评价的回归模型p<0.000 1极显著，且失拟项p值为0.177 6(p>0.05)不显著，模型的矫正决定系数R2=0.984 8，R2(adj)=0.965 3 ，说明该模型能很好预测面包评分与3种添加剂比例之间的关系。回归方程一次项A极显著、 B显著；交互项AB、AC达到极显著水平；二次项中A2、 B2、 C2达到极显著水平。得到各因素影响顺序为：赤藓糖醇添加量>菊粉添加量>面包改良剂添加量。

表7 感官评分模型方差分析表

由表8可知，EGI值的回归模型p<0.000 1，模型极显著。失拟项p值为0.103 2(p>0.05)不显著，矫正决定系数R2=0.979 8,R2(adj)=0.953 9，说明该实验方法可靠。回归方程一次项B项达到极显著，A、C显著；交互项AB极显著；二次项中A2、B2、C2极显著。各因素影响顺序为：菊粉添加量>面包改良剂添加量>赤藓糖醇添加量。

表8 EGI值模型方差分析表

由软件Design Expert 8.0，计算出低GI面包感官评分最大值为88.376，赤藓糖醇添加量4.369%，菊粉添加量5.967%，面包改良剂添加量0.029%; EGI最大值为47.413 6，赤藓糖醇添加量4.17%，菊粉添加量5.62%，面包改良剂添加量0.03%。两组添加剂的添加量基本相当。因素间交互作用对感官评价及EGI值的影响的响应情况见图1～图6。

图1 赤藓糖醇和菊粉的添加量对低GI面包感官评分的影响

图2 赤藓糖醇和面包改良剂的添加量对低GI面包感官评分的影响

图3 菊粉和面包改良剂的添加量对低GI面包感官评分的影响

图4 赤藓糖醇和菊粉的添加量对低GI面包EGI值的影响

图5 赤藓糖醇和面包改良剂的添加量对低GI面包EGI值的影响

图6 菊粉和面包改良剂的添加量对低GI面包EGI值的影响

由图1～图6可知，赤藓糖醇添加量和面包改良剂添加量以及菊粉添加量和面包改良剂添加量交互组作用曲对低GI面包影响比较显著。

2.2.2验证性实验

根据响应面实验结果，为了便于实际操作，低GI原料粉中加入添加剂的量为，菊粉4.00%、赤藓糖醇6.00%、面包改良剂0.03%。平行实验3次，低GI面包的感官评分为89.000±1.155，EGI值为48.160±0.093，与预测值十分接近，可用于低GI面包的制作。

2.3 低GI面包品质评价

2.1.1低GI面包与普通小麦面包的品质比较

由表9可知，低GI预拌粉面包比原料粉面包品质有了显著提升，尤其是硬度、弹性有较大改善，比普通小麦面包弹性更好。感官质量与普通小麦面包相当。EGI值仅有普通面包的47.59%，低于低GI食品EGI值55的要求。

表9 不同面包品质比较

2.3.2低GI面包与普通小麦面包的滋味比较

由图7可知，低GI预拌粉面包的甜、苦、咸、涩味与普通小麦面包相当，只是酸味略有上升。

图7 小麦替代粉以及白面包各滋味指标相对强度雷达图

3 结论

通过配方均匀设计试验和响应面试验优化的低GI面包预拌粉粉配方为： 总原料为100%，谷朊粉49.68%、鹰嘴豆粉16.93%、燕麦纤维7.90%、小麦纤维7.00%、豌豆蛋白粉5.98%、亚麻籽粉3.39%，菊粉3.64%、赤藓糖醇5.45%、面包改良剂0.03%。低GI面包预拌粉制作的面包，品质与普通小麦面包相似， EGI值显著下降为47.59±0.031，符合低GI食品的定义，适合于糖尿病人及肥胖人群食用。