侯夢雅,郭政利,陳媚依,朱甜甜,張宇,胡筱波*
(1.華中農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院,湖北武漢 430070)(2.青島萊西市市場監(jiān)督管理局稽查大隊,山東青島 266699)(3.武漢百味來科技有限公司,湖北武漢 430070)
隨著人們生活水平的提高,人們對營養(yǎng)和健康越來越關(guān)注,全谷物食品具有越來越大的市場和消費空間?!吨袊用裆攀持改希?022)》[1]建議成年人每人每天攝入谷類200~300 g。2022 年9 月19 日,順利召開的第58 屆歐洲糖尿病研究協(xié)會年會(EASD)上,DNSG 主席Ulf Riserus 教授《糖尿病與營養(yǎng)研究組(DNSG):糖尿病治療和預防膳食指南》鼓勵食用含天然高膳食纖維的食物,并建議將經(jīng)過最少加工的全谷物、蔬菜、豆類、種子、堅果和水果作為膳食纖維的來源。
全麥粉中富含對人體有益的膳食纖維、礦質(zhì)元素以及一些生物活性物質(zhì)等,其營養(yǎng)遠高于經(jīng)過精制后的面粉[2],長期食用可降低心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病、肥胖、癌癥等疾病的發(fā)病風險[3]。全麥產(chǎn)品比用小麥和其他谷物生產(chǎn)的產(chǎn)品含有更低的血糖指數(shù)(Glycemic Index,GI)[4],因此特別適合糖尿病患者食用。早在2000 年,美國國際化學家協(xié)會(AACCI)就對全谷物進行定義[5]。當前我國行業(yè)規(guī)定:全麥面包指全麥粉比例為50%及以上的面包。全麥面包具有越來越大的市場和消費空間,根據(jù)七年五季全麥烘焙品牌的銷售情況來看,2022 年全麥面包銷售額已達到3.5 億元,同比增長1.2%。全麥面包作為健康、低脂的食品,具有改善血糖、降血脂、抗炎癥與改善腸道的功能特性。Jonsson 等[6]的研究表明黑麥食品可通過增加飽腹感來達到控制體重的目的,且對降血脂也有一定的作用;Aumiller 等[7]研究表明全谷物食品可起到調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的作用。100%全麥粉的全麥面包確定具有良好的健康效應,同時也會有口感略粗,顏色略深等問題,且全麥粉比小麥粉成本要高,企業(yè)想減少全麥粉的添加比例,又想評估降低比例后的全麥面包的健康效果,基于此,設(shè)計了50%、70%、90%和100%全麥面包之間的比較研究。
本研究以不同比例全麥粉的全麥面包為原料,對不同全麥面包的色度、營養(yǎng)成分進行測定,并進行感官評價和人體血糖測試,希望能為企業(yè)開發(fā)全麥面包系列產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)參考。
全麥粉比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包(本研究中“不同全麥面包”均指“不同全麥粉比例的全麥面包”;“Con”指“白面包”,“50B、70B、90B、100B”分別指“全麥粉比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包”),由武漢七年五季百味來科技有限公司提供,面包配方如表1 所示。
表1 幾種面包的配方Table 1 Formulations for bread
D-無水葡萄糖(分析純),國藥試劑有限公司;葡萄糖試劑盒,南京建成有限公司。
MKX-J1A 微波爐,青島邁可微波創(chuàng)新科技有限公司;20902695 電熱干燥箱,精宏儀器科技有限公司;NS2 可見分光光度計(NS2-471919020219030010),上海電分析儀器有限公司;4-10 馬弗爐,上海康路儀器設(shè)備有限公司;KDN-08C 數(shù)控消化爐,上海精隆科學儀器有限公司;CR-400 色度儀,致茂電子儀器有限公司;G3-易準型血糖儀,三諾生物傳感股份有限公司。
1.3.1 色度測定
取不同全麥面包片,于微波爐中復溫30 s,用色度儀分別測定面包中心和面包表皮部位的色度值,每個樣品測定10 次,計算平均值±標準差。
1.3.2 人體感官評價
1.3.2.1 志愿者
受試者為20 名健康人員,身體健康,平均年齡為23 歲,平均身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index,BMI)為22.17 kg/m2。
1.3.2.2 樣品呈送
取新鮮面包,采用四分法取面包芯樣品。將樣品隨機編號后,均勻擺放于瓷盤中。
1.3.2.3 感官評價
首先對品評人員進行問卷調(diào)查,參考GB/T 35869-2018[8]糧油檢驗小麥粉面包烘焙品質(zhì)評價快速烘焙法和徐菁等[9]研究方法,并根據(jù)全麥面包的特點,略作修改,設(shè)計面包感官品質(zhì)評分標準(表2)。
表2 面包品質(zhì)評分標準Table 2 Bread quality scoring criteria
1.3.3 營養(yǎng)成分測定
1.3.3.1 樣品制備
取不同比例全麥面包各一片,于微波爐中復溫30 s,放入粉碎機粉碎均勻,裝入密封袋,于-18 ℃冰箱內(nèi)冷凍。
1.3.3.2 基本成分測定
水分含量:采用GB 5009.3-2016 法(第一法直接干燥法)進行測定[10]。
灰分含量:采用GB 5009.4-2016 法(第一法食品中總灰分的測定)進行測定[11]。
蛋白質(zhì)含量:采用GB 5009.5-2016 法(第一法凱氏定氮法)進行測定[12]。
脂肪含量:采用GB 5009.6-2016 法進行測定[13]。
膳食纖維含量:采用GB 5009.88-2014 法進行測定[14]。
1.3.3.3 淀粉含量測定
采用路國權(quán)等[15]的方法,略作修改。
準確稱取樣品1 g,放入試管中,加10 mL 6 mol/L鹽酸和14 mL 蒸餾水,混勻。于100 ℃沸水浴加熱30 min,用碘-碘化鉀溶液檢驗淀粉水解的程度,直到淀粉水解完全后,取出冷卻,抽濾,濾液用質(zhì)量分數(shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至中性或微堿性,用水定容至100 mL,采用3,5-二硝基水楊酸(Dinitrosalicylic Acid,DNS)法,在波長450 nm 下測定其吸光值。
1.3.3.4 直鏈淀粉含量測定
采用Varatharajan 等[16]的方法,略作修改。
標準曲線的繪制:取6 個100 mL 容量瓶,分別加入0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mL 直鏈淀粉標準溶液(1 mg/mL),再依次加入5.00、4.75、4.50、4.00、3.50、3.00 mL 支鏈淀粉標準溶液(1 mg/mL)。向各瓶中加入去離子水50 mL,1 mol/L 的乙酸溶液和碘試劑(質(zhì)量分數(shù)為2%碘化鉀+質(zhì)量分數(shù)為0.2%碘)各1 mL,定容至100 mL 后,避光顯色10 min,于620 nm 處讀取吸光值。
樣品測定:稱取0.1 g 樣品于50 mL 離心管中,加入1 mL 無水乙醇和9 mL 1 mol/L 的氫氧化鈉溶液,于沸水浴中分散10 min,冷卻后于100 mL 容量瓶中定容。取20 mL 定容后的樣品分散于50 mL 離心管中,加入7~10 mL 沸程為30~60 ℃的石油醚,間歇搖動10 min 后靜置15 min,待樣品分層后吸取上層石油醚,重復以上操作2 至3 次以除去脂肪。吸取脫脂后的樣品5 mL 于100 mL 容量瓶中,依照標準曲線繪制方法的程序分別加入乙酸溶液和碘試劑,定容、顯色、讀取吸光值,與標準曲線比較得到樣品直鏈淀粉質(zhì)量,并根據(jù)公式(1)計算得到直鏈淀粉含量:
式中:
w——直鏈淀粉占樣品干重的質(zhì)量分數(shù),%;
m1——樣品所含直鏈淀粉的質(zhì)量,mg;
m2——樣品質(zhì)量,mg;
wH2O——樣品的水分質(zhì)量分數(shù),%。
1.3.4 人體血糖值測試
1.3.4.1 受試人員篩選
受試者為23 名健康人員,身體健康,無糖尿病,年齡在20~25 歲之間,平均年齡為23 歲,平均BMI值為22.08 kg/m2。隨機分為5 組。第一組為對照(白面包)組,記為Con;其余四組分別是全麥比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包組,分別標記為50B、70B、90B、100B 組,受試者在食用前8 h禁食。
1.3.4.2 血糖測試
受試者禁食8 h 后漱口,手持血糖儀,采用指尖取血的方法,測定受試人員的空腹血糖值。取不同新鮮面包于盤中,受試者按照25 g 碳水化合物的量食用面包,Con、50B、70B、90B、100B 組分別食用白面包,全麥比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包,攝入面包后2 h 內(nèi)不劇烈運動,測試期間嚴禁食用其他食物[17]。測定空腹血糖值記為0 min 時的血糖值,以食用面包第一口時間開始計時,分別測定餐后30、60、120 min 的血糖值。
1.3.4.3 人體血糖測試中不同面包GI 值的計算
根據(jù)餐后2 h 血糖值變化,通過計算某時間血糖值減去空腹血糖值,繪制血糖應答曲線,并用公式(2)計算面包的GI 值。
式中:
D——血糖指數(shù)GI,%。
S——待測樣品餐后2 h 線下應答曲線面積;
S0——標準樣品餐后2 h 線下應答曲線面積。
1.3.5 數(shù)據(jù)分析
采用Excel 2021、SPSS 26.0 進行數(shù)據(jù)處理,并采用Original 2021 繪圖。
表3 展示了不同全麥面包中面包皮和面包芯的色度變化。由表可知,白面包面包芯的亮度值L*值為83.89,紅綠值a*值為-1.15,黃藍值b*值為15.66。而全麥面包面包芯的L*值為66.72~75.44,紅綠值a*值為1.26~3.14,黃藍值b*值為22.71~24.54,隨著全麥粉比例增加,面包芯L*值顯著降低(P<0.05),a*值、b*值顯著升高(P<0.05),表明全麥粉的添加會使全麥面包面包芯的顏色變深,這可能是由于全麥粉的添加量不同。而面包皮的亮度值顯著性降低(P<0.05),紅綠值、黃藍值呈不規(guī)律變化,這可能由于全麥粉的添加量不同和面包在焙烤過程中發(fā)生美拉德反應共同作用的原因[5]。全麥粉的添加量對不同全麥面包的色度會產(chǎn)生影響,為了解消費者對于不同全麥面包的接受度,我們對不同全麥面包進行了感官評價實驗。
表3 不同全麥面包色度值Table 3 Color values of different whole wheat bread
表4 表示不同全麥面包的感官評價結(jié)果。由表可知,全麥比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包感官評分分別為83.29、80.52、79.83、76.75,不同全麥面包的感官評分順序為:全麥比例為50%>70%>90%>100%的全麥面包,全麥粉的添加量在一定程度上會影響不同全麥面包的面包質(zhì)量(外觀、香氣、滋味、質(zhì)地等),但四種全麥面包的感官評分在76.57~83.29 范圍內(nèi),可被不同消費群體接受。
表4 不同全麥面包的感官評價結(jié)果Table 4 Sensory scoring results of whole wheat bread
由表5 可知,不同全麥面包的水分含量為37.80~38.69 g/100 g,蛋白質(zhì)含量為9.24~10.33 g/100 g,脂肪含量為1.13~1.62 g/100 g,膳食纖維含量為7.72~17.27 g/100 g,淀粉含量為27.74~30.63 g/100 g,直鏈淀粉含量為5.10~10.35 g/100 g。隨著全麥粉比例增加,不同全麥面包中水分、蛋白質(zhì)、脂肪含量無顯著性差異,膳食纖維含量顯著增加(P<0.05),淀粉、直鏈淀粉含量顯著降低(P<0.05)。全麥粉添加量的不同,對不同全麥面包營養(yǎng)品質(zhì)會產(chǎn)生一定影響。100%全麥面包已有研究證明是低GI 食品,所以我們后續(xù)的人體血糖實驗想判定下其他幾個比例的全麥面包是否屬于低GI 食品。
表5 不同全麥面包營養(yǎng)成分(g/100 g)Table 5 Nutritional components of different proportions of whole wheat bread (g/100 g)
人體餐后血糖值能反映攝入不同面包后人體的血糖動態(tài)變化[18]和穩(wěn)糖效果。圖1 為攝入不同面包人體血糖值變化曲線。隨著全麥粉比例增加,不同全麥面包餐后2 h 內(nèi)血糖波動小,在達到30 min 峰值后下降趨勢緩慢(P<0.05)。由圖1 可知,與Con 組相比,0~30 min 期間,50B、70B、90B、100B 組血糖值升高趨勢緩慢。在30 min 血糖峰值100B<90B<70B=50B=Con 組;在120 min 時,血糖值100B<70B<90B<50B<Con 組。這表明相比于白面包組、50B、70B 組,90B、100B 組全麥面包引起人體餐后血糖波動小,穩(wěn)定餐后血糖水平能力好。下面根據(jù)人體血糖值變化,計算不同全麥面包的GI 值。
圖1 攝入不同面包后人體血糖值Fig.1 Human blood glucose concentration values after consuming different breads
表6 顯示,全麥比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包的GI 值分別為70.28、64.76、45.47、43.43,隨著全麥粉比例增加,不同全麥面包的GI 值顯著降低(P<0.05)。根據(jù)歐洲標準對不同全麥面包進行分類[19],判定為:全麥比例為50%的全麥面包屬于高GI 食品,全麥比例為70%的全麥面包屬于中GI 食品,全麥比例為90%和100%的全麥面包屬于低GI 食品。
表6 不同全麥面包GI 值Table 6 GI of different whole wheat bread
不同全麥面包的GI 值有顯著性差異(P<0.05),這可能和不同全麥面包中抗性淀粉含量有關(guān)[20,21]。有研究表明:碳水化合物吸收速度是影響食物GI 值的主要因素[22],碳水化合物吸收速度和直鏈淀粉含量呈正相關(guān)[23],和膳食纖維含量呈負相關(guān)[24],因此,不同全麥面包中直鏈淀粉、膳食纖維含量影響其淀粉水解率趨勢,可能進一步影響食物GI 值。隨著全麥粉增加,膳食纖維含量顯著增加(P<0.05),淀粉、直鏈淀粉含量顯著降低(P<0.05),GI 值降低,餐后2 h內(nèi)穩(wěn)糖效果好[25]。
隨著全麥粉比例增加,會使全麥面包面包芯的顏色變暗、變紅、變黃,影響全麥面包的面包質(zhì)量,但四種全麥面包的感官評分在76.57~83.29,仍在消費者可接受范圍內(nèi)。不同全麥面包中膳食纖維含量顯著增加(P<0.05),淀粉、直鏈淀粉含量顯著降低(P<0.05),全麥比例為50%、70%、90%、100%的全麥面包的GI 值分別為70.28、64.76、45.47、43.43。經(jīng)研究表明,不同比例全麥粉對全麥面包的面包品質(zhì)和穩(wěn)糖效果產(chǎn)生影響。由表1 可知,不同全麥面包配方中除了主料外沒有添加白砂糖等,甜味劑采用的是不產(chǎn)能的麥芽糖醇、山梨糖醇等新型甜味劑代替。有研究證明:低GI 食品餐后血糖波動小,維持餐后血糖動態(tài)平衡能力強,企業(yè)如果在目前中高GI 全麥面包中增加鷹嘴豆、菊粉、白蕓豆提取物等明顯具有降糖降脂效果的功能成分,可望將全麥比例為70%全麥面包開發(fā)成低GI 食品,增加七年五季低GI 系列產(chǎn)品的品類,加強其市場競爭力。