低GI生姜面包的研制

2023-03-29苟梦星杨轶楠唐舜尧吕小勇

食品工业 2023年3期

苟梦星*，杨轶楠，唐舜尧，吕小勇

郑州工程技术学院化工食品学院（郑州 450000）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）是姜科、姜属的多年生草本植物的新鲜根茎，具有悠久的药用历史和食用历史。中医认为生姜具有温中放热、干燥去痰的功效[1]。《金匮要略》内记载，生姜汁止呕，并有刺激食欲、和中之功，可用于胃气不通，呕哕和其他肠胃疾病[2]。生姜味道辛辣，在生活中多作为调味品，直接应用于食品的研究并不多。近年来，生姜被发现可用于糖尿病的辅助治疗，具有显著的降血糖效果[3-4]。

面包是日常生活中常见的食品，主要由小麦粉制成。相较于精制小麦粉，全麦粉因含有麸皮部分，其膳食纤维、矿物质和维生素含量更高，因此也具有更高的营养价值。精制小麦粉的GI值较高，约为81[5]，不适宜糖尿病患者食用。黄豆是一种富含植物蛋白的食物，营养丰富，同时黄豆粉的GI值较低，约为18[6]。

因此，试验采用全麦粉和黄豆粉的复合粉制作低GI生姜面包，在提升面包营养价值的同时，赋予产品独特的生姜风味和口感，为糖尿病患者等血糖较高人群提供一款新型适宜的面包产品。

1 材料与方法

1.1 供试材料

生姜、鸡蛋、牛奶、食盐（郑州市惠济区丹尼斯超市）；全麦面包粉、酵母、砂糖（郑州市百乐烘焙）；黄豆粉（山东鹤来香食品有限公司）。

1.2 试剂与仪器

3, 5-二硝基水杨酸；氢氧化钠（天津致远化学试剂有限公司）；酒石酸钾钠、苯酚、无水亚硫酸钠、葡萄糖标准液、无水乙醇、酚酞、醋酸钠缓冲液（天津科密欧化学试剂有限公司）；290 U/mL猪胰α-淀粉酶、15 U/mL糖化酶（上海源叶生物科技有限公司）。

HH-4恒温水浴锅（金坛市正基仪器有限公司）；FW100型高速粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；TMS-PRO质构仪（上海倍迎电子科技有限公司）；DHG-9145A型电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；K38FK813烤箱（浙江苏泊尔有限公司）；BCD-225WDGK冰箱（青岛海尔股份有限公司）；85-2B型磁力搅拌器（济南欧莱博技术有限公司）；SN-DL-1G电热炉（郑州利康仪器设备有限公司）。

1.3 面包制作的工艺流程

姜黄→烘干→粉碎过0.180 mm孔径（80目）筛→称取姜黄粉→加入白砂糖、0.5%食盐、26%牛奶、6.5%鸡蛋→加入酵母粉→溶解混匀后→加入黄豆粉和全麦粉的混合粉→揉搓均匀→室温发酵30 min→排气3 min、继续发酵30 min→上下火90 ℃焙烤20 min

1.4 配方的试验设计

1.4.1 单因素试验

通过预试验，确定将黄豆粉与全麦粉按照1∶4（W/W）的比例混合制作低GI面包粉。称取100 g低GI混合粉，按照质量分数计算，加入26%牛奶、6.5%鸡蛋、0.5%盐，以感官评价为指标，对生姜粉添加量（0，3.0%，6.0%，9.0%和12.0%）、白砂糖添加量（0，1.2%，2.4%，3.6%和4.8%）和酵母粉添加量（1.3%，1.8%，2.3%，2.8%和3.3%）分别进行单因素试验。

1.4.2 响应面优化试验

根据单因素试验结果，确定响应面设计的因素水平（表1），并使用Design Expert 8.0设计软件，进行三因素三水平的响应面试验，对生姜面包的配方进行优化分析。

表1 响应面因素水平单位：%

1.5 面包比体积的测定

比体积测定参考Hallen等[7]的方法。将烤好的面包冷却至室温，用分析天平测出面包质量，记作m。将称量后的面包放入500 mL量筒中，将小米倒入量筒直到将面包块完全覆盖，记录此时小米在量筒中的体积，记作V1。将量筒中的面包取出，再次测量小米此时的体积记作V2。比体积（mL/g）按式（1）计算。

1.6 面包水分的测定

面包水分参考GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》[8]进行测定。

1.7 面包酸度的测定

参考高嘉星[1]的试验方法进行测定。

1.8 感官分析

请10位具有感官评价经验的评价员对生姜面包进行评分（表2），以确定最优的配方设计。

1.9 质构分析

在面包中心部位取长20 mm的立方体面包心，采用质构仪进行测定。参数设置：TA5探头；TPA运行模式；探头感应力2 g；测前、测中及测后速率均为1.00 mm/s；测试目标的运行距离5 mm，每个样品测定3次。

1.10 GI值测定

参考徐箐[9]的方法测定并稍作调整。称取200 mg样品置于15 mL 0.2 mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液中摇晃均匀，添加10 mL的α-淀粉酶和糖化酶混合液后，分别在水解的10，20，30，60，90，120和180 min时，在540 nm波长下测定样品水解液的吸光度，计算葡萄糖标准曲线。根据样品淀粉水解指数，计算样品的血糖生成指数GI。

1.11 统计方法

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

生姜粉添加量6%时，感官评分最高，若继续添加生姜粉，面包的色泽、形态、平滑度及口感都会明显变差，并且气味也渐不愉悦（图1）。虽然生姜粉添加量增大有利于面包GI值的降低，但是考虑到面包最终的组织状态及消费者的接受度[10]，故生姜粉的适宜添加量为6%，这与Matveeval等[11]的研究结果一致，并且可通过添加蛋白酶制剂进一步改善生姜面包的品质。

图1 生姜粉添加量对感官评分的影响（a）及不同生姜粉添加量面包外观及切面（b）

白砂糖添加量对感官评价的影响呈先上升后下降趋势，最适白砂糖添加量为2.4%（图2）。白砂糖添加量过少时，美拉德反应和焦糖反应不明显，面包口感较差，口味也较为平淡；白砂糖的添加量太多，美拉德反应过度会引起褐变，从而引起面包色泽变深，并且在焙烤过程中使面包产生苦味[12]，导致产品质量下降。因此，适宜的白砂糖添加量为2.4%，此时面包的色泽金黄，组织结构较好，同时口感独特。

图2 白砂糖添加量对感官评分的影响（a）及不同白砂糖添加量面包外观及切面（b）

酵母粉添加量2.8%时，面包感官评分最高，添加量继续增大，感官评分则开始降低（图3）。这是因为酵母粉添加量过多，面团发酵速度变快，二氧化碳含量快速增大，最终影响面包的内部结构，并使面包带有一定酸味[13]。

图3 酵母粉添加量对感官评分的影响（a）及不同酵母粉添加量面包外观及切面（b）

2.2 响应面优化试验结果与分析

根据单因素优化试验结果，使用DX8响应面软件，设计响应面试验。根据响应面软件设计17次试验，并对生姜面包进行响应面试验因素设计，以得到最优配方。

表3 响应面试验设计结果

运用响应面系统进行分析，以感官评分为指标，采用最小二乘法进行拟合，可得R1=84.48+2.14A-1.60B-0.31C+2.25AB+2.77AC+0.85BC-2.95A2-4.23B2-5.95C2。

该回归模型的方差分析结果为P＜0.05，说明模型显著，而失拟项为0.717 8＞0.05，失拟项不显著。因此，该模型拟合度较好。

建立的模型响应面的3D图和椭圆图分别如图4～图6所示，其中R1为感官评分。3D图响应面越陡峭，等高线图越接近椭圆，说明这2个试验因素的交互影响越显著。由表4可知，交互项AB，AC相互影响极显著，而BC之间相互影响显著。各因素对感官评分的影响大小分别是A＞B＞C，即生姜粉添加量＞白砂糖添加量＞酵母粉添加量，这对实际生产具有一定指导意义。

表4 响应面试验设计结果

图4 生姜粉和白砂糖添加量对感官评分影响的等高线图及响应面图

图5 生姜粉和酵母添加量对感官评分影响的等高线图及响应面图

图6 白砂糖和酵母添加量对感官评分影响的等高线图及响应面图

2.3 验证试验结果与分析

根据响应面分析的结果，进行低GI生姜面包的验证试验。验证配方：混粉（W全麦面粉∶W黄豆粉=4∶1）总质量为100 g，均以质量分数计，添加7.0%的生姜粉、2.3%的白砂糖、2.8%的酵母粉、0.5%的盐、26.0%的牛奶及6.5%的鸡蛋。感官评价最终分数为85.05分，与预期结果84.919 6分相差0.130 4 分，说明验证配方可靠。

根据验证配方中生姜粉最佳添加量7.0%，另外分别选择生姜粉添加量0，5%和9%进行后续面包的理化分析。

2.4 面包比体积的结果与分析

添加不同比例的生姜粉后，面包的比体积呈现先升高后降低趋势，在7%时面包的比体积最大（表5）。这是因为最开始生姜粉添加量较低时，面筋蛋白含量适宜且黄豆粉中的蛋白酶抑制剂也有利于面筋蛋白的产生。随着生姜粉的继续添加，添加量达到9%，生姜粉对面包的比体积的抑制作用大于促进作用[14]。相较于普通面粉，生姜粉和全麦面粉均不利于面筋蛋白的产生，也会抑制面包发酵，降低面包比体积[1]。

表5 生姜粉添加量对面包比体积的影响

2.5 面包水分的结果与分析

添加不同比例的生姜粉对面包水分的影响不同（表6）。随着生姜粉添加量增多，面包中的水分逐渐减少且互相之间差异显著（P＜0.05）。不添加生姜粉时，面包的水分含量最大，为51.12%±0.03%；添加9%的生姜粉时，面包水分最小，为48.93%±0.05%。有研究表明，随着生姜粉添加量的增加，面团中的蛋白酶和半纤维素酶含量减少，因此面包中的水分也随之变小[11]。

表6 生姜粉添加量对面包水分含量的影响

2.6 面包酸度的结果与分析

面包的酸度随着生姜粉添加量的增加而增大（表7），这是因为生姜粉过多，呈姜味[10]，烘干后的姜粉变酸。试验中生姜粉的最大添加量为9%，此时面包的酸度最大，为3.93±0.02 °T，但仍符合面包酸度在4 °T以下的质量标准[15]。

表7 生姜粉添加量对面包酸度含量的影响

2.7 质构的结果与分析

随着生姜粉的添加量增大，面包的硬度、咀嚼性逐渐升高，而弹性、内聚性逐渐降低（表8）。相较于对照组，低GI生姜面包的弹性变小，这可能是因为对照组全部使用小麦粉作为原料，面筋蛋白含量较高，在面包的制作过程中，更易形成面筋蛋白三维网络结构，从而增加弹性。同时小麦粉在发酵的过程中会产生更多的二氧化碳，导致面包内部结构中气孔形成量增多，使得弹性相对较大[16]。而试验所研制的生姜面包主原料是全麦粉和黄豆粉，面筋蛋白含量较低，因此比体积小，质地结实且粗糙[17]。

表8 添加不同生姜粉面包的质构分析结果

2.8 GI值的结果与分析

根据葡萄糖标准曲线（图7）和不同时间的生姜面包体外消化曲线（图8），计算出生姜面包的HI为44.29，根据GI=8.198 1+0.862HI计算出试验所研制出的生姜面包GI值为46.38，符合低GI食品的要求（GI≤55）。同时，相较于其他低GI面包的试验结果[9,18-21]（GI值分别为47.59，48.15，48.05和47.66），该款生姜面包的GI值相对较低，具有一定开发前景。