巴旦木粉葛代餐饼干的配方优化及降糖活性

敬思群，黄淑芳，梁苑锟，于白音

韶关学院食品学院（韶关 512005）

随着经济的快速发展和生活节奏的加快，代餐食品因其方便快捷而受到消费者青睐。代餐食品，顾名思义就是替代部分或全部正餐的食品，代餐饼干可为人体提供各种营养物质，并具有高纤维、低热量、易饱腹等特点[1]，蔬菜饼、维生素饼干、粗粮饼的营养保健型代餐类功能性饼干已成为现在食品发展的潮流。项雷文等[2]利用花生提取粕粉研发制作花生粕曲奇饼干；王强[3]经冷榨油技术所得的冷榨花生蛋白粕，以其为主要原料制作花生膳食纤维饼干；李榕[4]研究以分离核桃蛋白质的残渣为原料的核桃膳食纤维饼干。

巴旦木（又名巴旦姆、巴达木、巴旦杏）为新疆维吾尔语名称，学名为扁桃（Amygdalus CommunisL.），是蔷薇科（Rosaceae）李亚科（Prunoideae）桃属（AmygdalusL.）乔木，为世界上著名的木本油料树和干果树种[5]。目前，巴旦杏在我国的部分地区种植基地面积小、生长率低，分布在新疆喀什地区和和田、阿克苏、阿图什、库尔勒等地区。巴旦木杏仁内含55%～66%脂肪油，28%蛋白质，10%～11%糖，并含有少量的维生素、消化酶、杏仁素酶、杏仁苷、钙、镁、钠、钾，以及18种微量化学元素[6]，因有着极高的营养价值和药用价值而知名，具有补脑安神[7]、增强免疫力[8]、抗癌防癌[9]、抗氧化[10]、降血糖[11]、降血压[12]及降血脂[13-14]等功效。粉葛（Pueraria thomsoniiBenth）是豆科植物甘葛藤的干燥根，分布于华中地区和华南地区，广东韶关的火山粉葛是国家地理标志产品。研究表明粉葛中的化学成分含有三萜类、总黄酮及矿物元素等，而粉葛的主要药效成分是总黄酮，有利于改善2型糖尿病患者胰岛素抵抗作用[15-18]。

试验以亚临界法提油后的巴旦木粕粉为原料，添加韶关地区药食两用资源火山粉葛粉及低聚木糖加工，以感官评价、质构（硬度）、体外抗氧化性以及体外降糖活性为考察指标，经面团调制、成型、烘烤等工序研制成一种具有降糖功能的巴旦木粉葛代餐饼干，丰富代餐类功能性饼干的市场种类，实现巴旦木资源高值化利用，为产业化生产提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试剂、试验动物与仪器

巴旦木粕粉（实验室自制，委托河南省亚临界生物技术有限公司），采用亚临界萃取法的加工形式提取油得到巴旦木粕粉；火山粉葛粉（实验室自制）；低筋面粉（市售）；XOS-95低聚木糖（河南益常青生物科技有限公司）；食品级玉米胚芽油（山东西王食品有限公司）；双效泡打粉（食品级）；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH·，纯度＞97%）、2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS+·，纯度＞98%）、α-葡萄糖苷酶（货号S10050-1ku，酶活力1 kU）：上海源叶生物科技有限公司；对硝基苯基-α-D吡喃葡萄糖苷（PNPG，纯度＞98%，上海宝曼生物科技有限公司）；阿卡波糖（纯度＞99.5%，拜耳医药保健有限公司）；A003-1-1甘油三酯测定试剂盒（南京建成生物工程研究所）；A001-1-1-1蛋白浓度测定试剂盒（武汉博士德生物工程有限公司）；A001-1-1海藻糖含量检测试剂盒（南京建成生物工程研究所）。

黑檀体果蝇（中山大学分子生物学与遗传学实验室提供）。

TMS-PRO质构仪（北京盈盛泰科技有限公司）；TO-48D调温定时型电烤箱（佛山市焙尔电器有限公司）；YE2-2气流式超微粉碎机（瑞安市永历制药机械有限公司）；GZ-250-GH智能光照培养箱（韶关市广智科技有限公）；Unity Spectra Star XT Series红外光谱仪（美国Unity公司）；TD4B低速离心机（湖南平凡科技有限公司）；HE-3000G全波长多功能酶标分析仪（北京赛尔福知心科技有限公司）；XSP-2CA生物显微镜（上海佑科仪器仪表有限公司）；SF-60水分测定仪（深圳市后王电子科技有限公司）。

1.2 巴旦木粉葛代餐饼干生产工艺流程及操作要点

1.2.1 巴旦木粉葛代餐饼干制备工艺流程

试验方法参考炎士珂等[19]方法，并进行修改。原辅料预处理（巴旦木提油得粕粉、粉葛超微粉碎得粉葛粉）→辅料预混（低聚木糖、玉米胚芽油）→面团调制（粕粉、粉葛粉、低筋面粉、玉米淀粉、双效泡打粉、磷酸氢钠、食盐）→模具成型→烘烤→冷却→整理→包装→成品。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料预处理

巴旦木提油得粕粉，粉葛超微粉碎得粉葛粉。根据试验设计准确称好各原料。

1.2.2.2 面团的调制

按照先将水、糖、油混匀乳化再加面粉的顺序投料。混合粉与其他辅料预混合后放入盘中揉成面团，调制时，面团温度控制维持在37～40 ℃。用手掌的下半部分，把面团向前充分延展，然后把面团卷成麻花状，卷两次后，把面团水平翻转180°，继续揉面团，保持手部用力均匀。揉面10 min直至保证面团不沾手。调制后，用保鲜膜将和好的面团覆盖起来隔绝空气，防止水分蒸发，室温静置约10～20 min。

1.2.2.3 辊轧

用擀面杖延展面团，压制使面片厚约2.5～3.0 mm。

1.2.2.4 成形

用力均匀将花纹模型压入面团，保证其填充模具饱满且厚度均一，在烤盘上铺上烘焙纸后分装入盘。

1.2.2.5 焙烤

设置面火温度170 ℃，底火温度150 ℃，将饼干平均铺匀的烤盘，然后放入烤箱中，当饼干已成形且边缘颜色逐渐变化成微黄色时（约11 min），将烤盘拿出。

1.2.2.6 冷却

出炉后采用自然冷却法进行冷却，冷却后进行包装并密封后于干燥阴凉处贮藏。

1.2.3 韧性饼干的基本配方

低筋面粉90 g，玉米淀粉10 g（以总面粉量为基准，10%），白砂糖25 g（25%），玉米胚芽油14 g（14%），双效泡打粉2 g（2%），磷酸二氢钠0.7 g（0.7%），食盐1.5 g（1.5%）。

1.3 成分分析

巴旦木粕粉成分分析、粉葛全粉成分分析利用Unity Spectra Star XT Series红外光谱仪分析进行测定。机器预热30 min，在调整并确保参数无误后，将粕粉、粉葛全粉均匀摊平且保证不透光的情况下，选用粕粉模型进行测试，测得巴旦木粕粉、粉葛全粉的成分。巴旦木粕粉中含蛋白质57.19%、淀粉57.61%、水分12.70%、灰分5.61%、膳食纤维2.33%、脂肪含量0。火山粉葛粉的基本成分含量为水分4.97%、蛋白7.51%、灰分1.75%、纤维2.97%、脂肪0、淀粉76.1%。

1.4 巴旦木粉葛代餐饼干配方单因素试验

巴旦木粕粉添加量分别为10%，15%，20%，25%和30%，粉葛粉添加量分别为20%，25%，30%，35%和40%，低聚木糖添加量分别为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%，按照1.2.1的方法制成巴旦木粉葛代餐饼干。以饼干的感官评价、质构（硬度）、体外抗氧化性（ABTS+·自由基、DPPH·自由基、总抗氧化能力）以及体外降糖活性作为考察指标，确定各自最适添加量。

1.5 巴旦木粉葛代餐饼干配方优化响应面试验设计

根据响应面设计原理，以巴旦木粕粉添加量、粉葛粉添加量、低聚木糖添加量3个因素为自变量，以饼干的综合评分为响应值进行优化，共设计15个试验点，其中12个分析因子，3个中心点。试验因素与水平设计见表1。

表1 响应面试验因素水平表 单位：%

1.6 巴旦木粉葛代餐饼干品质的评价方法

1.6.1 感官评分标准

从饼干的形态、色泽、气味、组织、口感5个方面评定产品的质量，由10位技术人员根据饼干的感官质量指标进行评分。根据GB/T 7100—2015《食品安全国家标准饼干》[20]并修改制定饼干感官评分标准，见表2。

表2 巴旦木粉葛代餐饼干的感官评分标准

1.6.2 饼干硬度测定

采用质构仪来测取饼干的硬度。取饼干成品置于载物台上，利用TMS-PRO型质构仪测定饼干的质构，选择厚薄一致的样品进行测定，分别在物性测试仪上进行压缩试验；采用直径2 mm的探头P/36R。测定条件：测试前速度0.5 mm/s，测定速度1 mm/s，测定后速度1 mm/s，2次压缩之间停留时间5 s，压缩百分比50%[21-22]。每种试样测试3次取平均值。

1.6.3 巴旦木粉葛代餐饼干体外抗氧化性评价

DPPH·自由基清除能力测定参考宋立敏[23]方法，ABTS+·自由基清除能力测定参考胡静祎等[24]方法，总抗氧化能力的测定参照Jing等[25]的方法。

1.7 巴旦木粉葛代餐饼干降糖作用研究

1.7.1α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定

参照罗晶洁等[26]的方法。在96孔板中，加入40 μL各浓度巴旦木粉葛代餐饼干水提稀释样液和40 μL 0.355 mg/mLα-葡萄糖苷酶，于50 ℃水浴5 min，加20 μL 0.754 mg/mL PNPG溶液，室温反应30 min，加100 μL 0.1 mol/L Na2CO3溶液，将体系调为碱性并停止反应，令溶液显色，在波长405 nm处测定吸光度A1。以0.1 mol/L柠檬酸缓冲液代替样品液测吸光度A0；只加200 μL各浓度样品液测吸光度A2。以阿卡波糖为阳性对照。酶活性抑制率按式（1）计算

1.7.2 体内降糖作用研究

以黑檀体果蝇为试验动物，选取总蛋白含量、甘油三酯含量、海藻糖含量等试验指标，研究巴旦木粉葛代餐饼干对降糖的作用。高糖培养基配方：普通培养基添加20%的蔗糖；阳性对照组培养基配方：在普通培养基中，加入为培养基质量0.1%的二甲双胍；样品培养基配方：在普通培养基中，按照表3的分组，加入对应质量的巴旦木粉葛代餐饼干样品。

表3 体内降糖试验分组

参照许子杨等[27]方法。将3日龄雄性果蝇随机分组，空白对照组的果蝇使用正常的果蝇培养基，将随机挑选出的果蝇孵育在高糖培养基1周后，分别随机分为模型组、普通基础组、巴旦木粉葛代餐饼干剂量组，分别给药1周后测定指标，海藻糖含量、甘油三酯含量、总蛋白含量均按试剂盒方法进行测定。

1.8 综合评分法

采用综合评分法，确定巴旦木粉葛代餐饼干的配方。试验中确定饼干的感官评价、质构（硬度）、ABTS+·自由基、DPPH·自由基、总抗氧化能力及体外降糖活性这5个为评价指标。总分=感官评价分值×感官评价权重+硬度分值×硬度权重+DPPH·自由基清除率IC50值分值×DPPH·自由基清除率IC50值权重+ABTS+·自由基清除率IC50值分值×ABTS+·自由基清除率IC50值权重+总抗氧化能力分值×总抗氧化能力权重+α-葡萄糖苷酶活性测定IC50值分值×α-葡萄糖苷酶活性测定IC50值权重。等级分配、排名分值和权重分配见表4～表6。

表4 等级分配表

表5 排名分值表

表6 权重分配表

1.9 数据统计与处理

2 结果与分析

巴旦木粉葛代餐饼干配方单因素试验结果见图1。巴旦木粕粉添加量25%、粉葛粉添加量30%、低聚木糖添加量2.50%时综合评分最高。

图1 单因素试验结果

2.2 响应面优化试验结果与分析

2.2.1 配方优化响应面试验设计与回归分析结果

试验组考察指标分值见表7，响应面试验结果见表8。

表7 响应面试验结果

表8 响应面试验结果方差分析

综合评分是以感官评价、质构（硬度）、体外抗氧化性及体外降糖活性为考察指标，在制作过程中，由于巴旦木粕粉添加量、粉葛粉添加量、低聚木糖添加量3个因素对饼干的综合评分并非简单的线性因素，通过Design Expert 8.0.6.1对表7中的数据进行多元回归分析，明确各因素对响应值Y的影响，得到多元回归方程：Y=74-0.5A-1.38B+2.63C+4.25AB+1.75AC+1.5BC-7A2-5.75B2-6.75C2。

2.2.2 响应面试验结果方差分析

响应面试验结果方差分析见表8。

模型的可靠性可由方差分析结果和相关系数来研究。模拟项F=7.14，P=0.021 7＜0.05，说明试验所选用的二次多项模拟型具有显著性。由表8可知，C因素影响显著（P＜0.05），A和B，B2交互作用显著，A2，C2因素影响极显著（P＜0.01），其他均不显著。失拟误差F=4.31，P=0.194 2＞0.05，说明失拟项不显著。由此可见，该模型能够较好地描述各因素与响应值之间的真实关系，可利用该回归方程确定巴旦木粉葛代餐饼干的最佳工艺配方。该模型的R12=0.927 8，Radj2=0.797 8，说明该回归模型的调整系数为0.797 8，即该模型能解释79.89%响应值的变化，模型拟合程度良好，试验误差小，说明应用响应曲面法优化巴旦木粉葛代餐饼干工艺配方是可行的。由对综合评分回归系数检验值F可知，各因素对巴旦木粉葛代餐饼干影响主次顺序为低聚木糖添加量（C）＞粉葛粉添加量（B）＞巴旦木粕粉添加量（A）。

通过图2～图4可以直观反映出各因素之间的交互作用对巴旦木粉葛代餐饼干品质的影响。通过对响应曲面的陡峭的曲面形状观察分析可以得出图2的响应曲面有较明显的极值，说明巴旦木粕粉添加量和粉葛粉添加量对巴旦木粉葛代餐饼干品质的交互作用比较明显，而与图3和图4中的响应曲面没有明显的极值，说明其对应的2个因素的交互作用较弱。

图2 巴旦木粕粉和粉葛粉添加量对巴旦木粉葛代餐饼干品质的响应面及等高线图

图3 巴旦木粕粉和低聚木糖添加量对巴旦木粉葛代餐饼干品质的响应面及等高线图

图4 粉葛粉和低聚木糖添加量对巴旦木粉葛代餐饼干品质的响应面及等高线图

2.3 巴旦木粉葛代餐饼干对高糖诱导的果蝇2型糖尿病模型糖脂代谢的影响

巴旦木粉葛代餐饼干对高糖诱导的果蝇2型糖尿病模型糖脂代谢的影响见表9。

表9 高糖模型组果蝇的总蛋白质水平、甘油三酯水平、海藻糖水平（）

表9 高糖模型组果蝇的总蛋白质水平、甘油三酯水平、海藻糖水平（）

高糖模型组与正常组相比，总蛋白含量有所降低，但无显著差别，无统计学意义（P＞0.05）。甘油三酯含量升高极显著，有显著统计学意义（P＜0.01）。海藻糖含量升高极明显，有明显统计学意义（P＜0.01）。模型建立。给药后，巴旦木粉葛代餐饼干组与高糖模型组相比，总蛋白含量无显著差别，无统计学意义（P＞0.05）。甘油三酯含量和海藻糖含量均极明显降低，有明显统计学意义（P＜0.01）。因此，巴旦木粉葛代餐饼干有一定降血糖作用。

3 结论

巴旦木粉葛代餐饼干的最优配方为巴旦木粕粉25%，粉葛全粉30%，低聚木糖2.5%，低筋面粉40%，玉米淀粉10%，水48%，玉米胚芽油14%，食盐1.5%，双效泡打粉1.0%，磷酸氢钠0.7%；总黄酮含量为0.764 5±0.001 6 mg/g。巴旦木粉葛代餐饼干清除DPPH·自由基能力为8.470±0.819 mg/mL，清除ABTS+·自由基能力为5.235±0.265 mg/mL，总抗氧化能力为0.184，巴旦木粉葛代餐饼干有一定抗氧化活性；巴旦木粉葛代餐饼干对α-葡萄糖苷酶抑制作用的IC50值为34.13±0.472 μg/mL（阿卡波糖为2.619±0.144 μg/mL），且呈剂量效应关系；其对果蝇2型糖尿病模型糖脂代谢的影响显著。巴旦木粉葛代餐饼干有一定的降血糖作用。