呂佳麗,莊永亮,孫麗平

(昆明理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,云南 昆明,650500)

啤酒糟是啤酒工業(yè)的主要副產(chǎn)品,是以大麥為原料,經(jīng)發(fā)酵提取籽實中可溶性碳水化合物后的殘渣[1]。據(jù)統(tǒng)計,2020年我國的啤酒產(chǎn)量為3 411萬m3[2],每生產(chǎn)1 L的啤酒大約產(chǎn)生20 kg的啤酒糟[3],因此,啤酒糟的產(chǎn)量大約在6.8億t。由于濕啤酒糟含水量高,運輸和貯藏困難,目前對于啤酒糟的處理方式主要以青貯飼料為主[4],有些直接堆肥處理,造成了資源的浪費且會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染[5]。

面包是一大類主食面制食品,因食用方便、風(fēng)味多樣等特點被消費者喜愛。研究表明,在面包中加入富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)素的加工副產(chǎn)品,可以提升面包質(zhì)地、強化面包營養(yǎng)、降低面包熱量等[6]。啤酒糟富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),已成為高值化利用研究和營養(yǎng)膳食研究的熱點[7-9]。本文擬利用啤酒糟改善面包的品質(zhì),將啤酒糟與面粉以不同比例混合制成面包,通過感官評價、理化指標(biāo)、色澤、質(zhì)構(gòu)特性的測定,研究了啤酒糟對面包品質(zhì)的影響。本研究旨在為啤酒糟的綜合利用及膳食營養(yǎng)性面包的生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

濕啤酒糟,華獅啤酒廠提供;新良牌面包粉,良潤全谷物食品有限公司;酵母,安琪酵母股份有限公司;輕牧植物黃油,楓未實業(yè)有限公司;白砂糖,華糖食品有限公司;食用鹽、雞蛋等為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

BSA124S-CW型電子精密天平,賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;SMSTA XTplsu型質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro System公司;SR-68-3nh型色差儀,樂迪科技有限公司;DHG-9013A型電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;SMJ-80J型和面機、SM-603型烤箱、SMF-32B型醒發(fā)箱,無錫勝麥機械有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 啤酒糟的制備

將濕啤酒糟60 ℃烘干,粉碎,過80目篩,備用。

1.3.2 啤酒糟面包的制作工藝

啤酒糟面包原輔料:含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)啤酒糟(5%、10%和15%)的面粉100 g、水50 g、酵母1.5 g、鹽1.0 g、糖15 g、奶粉6 g、黃油10 g、全蛋液20 g。

制作工藝:

將原輔料(除黃油)混合,轉(zhuǎn)移至和面機中→低速攪拌5 min→中高速攪拌15 min→加入黃油高速攪拌10 min→室溫醒發(fā)1 h→排氣、分割、搟卷、入模具→室溫下自然醒發(fā)20 min→37 ℃、濕度75%,醒發(fā)45 min →烘烤40 min,上下火為180 ℃→室溫下冷卻→面包成品。

1.3.3 啤酒糟面包理化指標(biāo)的測定

比容的測定:采用小米置換法[10]測量面包體積,比容(mL/g)=體積/質(zhì)量。

水分含量的測定:采用GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》第一法。

1.3.4 啤酒糟面包色澤測定

采用Hunter Lab測色系統(tǒng)測定面包皮和面包屑的L*、a*和b*值。

1.3.5 啤酒糟面包質(zhì)構(gòu)特性的測定

根據(jù)先前的測定方法[11]并有所修改:將面包切成厚度為1 cm的薄片,取面包片中心部位20 mm×20 mm的樣品用質(zhì)構(gòu)儀進行測量:采用P/36R探頭對面包切片的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等指標(biāo)進行測定,測前速度2 mm/s,測中速度1 mm/s,測后速度2 mm/s,壓縮比60%,壓力5 g,壓縮間隔時間5 s。

1.3.6 面包感官評價

根據(jù)GB 7099—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)糕點、面包》中規(guī)定的感官檢驗方法,選取8名人員進行培訓(xùn)后評價面包各項感官參數(shù)。感官參數(shù)及評分為表面色澤(15分)、組織(25分)、形態(tài)(20分)、滋味口感(25分)和香氣(15分)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實驗至少重復(fù)3次,實驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。實驗數(shù)據(jù)用Origin 2018軟件制圖。使用SPSS軟件進行顯著性分析(P<0.01極顯著;P<0.05顯著)、相關(guān)性分析以及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 啤酒糟添加量對面包理化指標(biāo)的影響

2.1.1 水分含量

水分含量可直接反映面包的品質(zhì)[12]。在面包冷卻時,由于面包內(nèi)外溫度差和蒸氣壓的改變,面包內(nèi)的水分不斷向面包皮遷移,導(dǎo)致一定的水分梯度,最終形成一定的水分分布狀態(tài),而面包的老化速率受水分含量以及水分分布狀態(tài)的影響比較顯著[13-14]。由圖1可知,添加了啤酒糟的面包水分含量顯著增加,且隨著啤酒糟添加量的增加,水分含量逐漸增加,但均未超出GB/T 20981—2021《面包質(zhì)量通則》中對水分含量的規(guī)定。其中添加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))啤酒糟的面包其皮與屑水分含量的差值最低,表明其水分分布較好。啤酒糟的添加提高了面包水分含量可能是其膳食纖維具有持水性[15],可降低面包中自由水含量,促進面包中淀粉和親水基團的結(jié)合,提高淀粉的持水能力[16]。

圖1 啤酒糟的添加量對面包皮和面包屑的水分含量的影響Fig.1 Effect of added amounts of BSG on the water content of bread注:同組數(shù)據(jù)間不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 比容

面包比容反映的是面團體積膨脹程度及保持能力。通常認(rèn)為比容越大,體積越大,品相就越好[17]。由圖2可知,添加啤酒糟可降低面包的比容。5%的添加量影響不顯著(P>0.05),當(dāng)添加量達到10%時,面包比容顯著降低(P<0.05),這表明適量添加啤酒糟不影響面團的醒發(fā),但當(dāng)添加量過高時,會降低面團的醒發(fā)能力。這可能是啤酒糟的膳食纖維含量較高,會降低混合面團的面筋含量,影響面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低面團在發(fā)酵中持氣能力,難以保留膨脹后的體積[18-19]。我們的研究與NEYLON等[20]研究結(jié)果一致。

圖2 啤酒糟的添加量對面包比容的影響Fig.2 Effect of added amounts of BSG on the specific volume of bread

2.2 啤酒糟添加量對面包色澤的影響

由表1可知,添加啤酒糟影響面包的色澤。隨著啤酒糟添加量的增加,面包皮和面包屑的L*值降低,a*值增加,b*值降低,面包皮從金黃色變?yōu)樽睾稚?圖3)?？傮w上,5%添加量的啤酒糟面包顏色略顯金黃棕色、色澤較均勻。KTENIOUDAKI等[21]研究發(fā)現(xiàn),隨著啤酒糟添加量增加,焙烤甜品顏色更深,L*值降低,這與本實驗結(jié)果相同。研究表明,啤酒糟中含有還原糖,其可能在面包烘焙過程中促進了美拉德反應(yīng)的發(fā)生[22]。

圖3 不同添加量啤酒糟制得的面包Fig.3 The bread with different added amounts of BSG

表1 啤酒糟添加量對面包色澤的影響Table 1 Effect of added amounts of BSG on the color of bread

2.3 啤酒糟添加量對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表2可知,添加啤酒糟影響面包的質(zhì)構(gòu)特性。面包硬度隨著啤酒糟添加量的增加先減小后增加,膠著性和咀嚼性的變化趨勢與硬度一致;彈性和回復(fù)性則是隨著啤酒糟添加量的增加呈降低趨勢;內(nèi)聚性則隨著啤酒糟添加量的增加先增加后下降。研究表明,面包的品質(zhì)與其硬度、膠著性、咀嚼性負(fù)相關(guān),當(dāng)面包越硬、膠著性和咀嚼性越強時,其口感越差;相反,當(dāng)面包的彈性越高、內(nèi)聚性和回復(fù)性越強時,其入口柔軟有彈性,品質(zhì)更佳[22]。由表2可知,5%的啤酒糟添加量可在一定程度上改善面包的質(zhì)構(gòu)特性,提升面包的品質(zhì),這可能是啤酒糟中的膳食纖維含有親水性物質(zhì),具有吸水性[23],使得面包呈現(xiàn)柔軟的物性特征[16]。但隨著啤酒糟添加量的增大,過量的纖維類物質(zhì)阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,降低面團的延展性,導(dǎo)致面團的氣孔大小分布不均勻,醒發(fā)性降低,組織結(jié)構(gòu)變差[24]。

表2 啤酒糟添加量對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of added amounts of BSG on bread texture

2.4 啤酒糟添加量對面包感官品質(zhì)的影響

由圖3和表3可知,添加啤酒糟影響面包的感官品質(zhì)。面包的表面色澤、組織、形態(tài)在5%啤酒糟添加量時評分最高,分別為13.25、17.75和16.13。添加啤酒糟對面包滋味口感和香氣均有破壞,5%啤酒糟面包與對照組變化不顯著(P>0.05)。從總分上看,5%啤酒糟面包評分最高,為75.63,添加量10%及以上時,顯著降低了面包的感官品質(zhì)(P<0.05)。楊藝[25]研究發(fā)現(xiàn)添加10%的不溶性膳食纖維會導(dǎo)致面包整體品質(zhì)下降,這與本實驗結(jié)果類似。

表3 啤酒糟添加量對感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of added amounts of BSG on sensory quality of bread

2.5 啤酒糟面包的品質(zhì)特性相關(guān)性分析

對不同添加量啤酒糟面包的色澤、比容、水分、質(zhì)構(gòu)特性、感官品質(zhì)等21個評價指標(biāo)進行兩兩相關(guān)性分析,其結(jié)果如表4所示。除面包皮b*外,其他評價指標(biāo)均與多個指標(biāo)顯著相關(guān)。其中硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性、表面色澤、感官總分分別與13～17指標(biāo)顯著相關(guān)。表明,啤酒糟面包的理化性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性和感官特性具有較強的相關(guān)性。

2.6 啤酒糟面包主成分分析

根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果,選取硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性、表面色澤、組織、形態(tài)、總分9個指標(biāo)作為主成分分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行計算,結(jié)果表明KMO為0.735,Bartlett球形檢驗具有極顯著性,選取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)適合主成分分析。如表5所示,指標(biāo)數(shù)據(jù)的成分1(F1)和成分2(F2)的特征值分別為6.515和1.558,累積貢獻值為89.704%,表明成分1和成分2能夠代表啤酒糟面包的各項指標(biāo)數(shù)據(jù),因此,提取這2個主成分進行分析。根據(jù)各項指標(biāo)的成分1和成分2得分系數(shù),將9項指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理,建立主成分綜合得分模型。

F1=-0.148X1+0.148X2-0.147X3-0.146X4+0.144X5+0.121X6+0.058X7+0.105X8+0.130X9

F2=0.138X1+0.030X2+0.159X3+0.156X4-0.062X5-0.267X6+0.561X7+0.313X8+0.290X9

F=(6.515F1+1.558F2)/8.073

式中X1、X2…X9為經(jīng)處理后的硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性、表面色澤、組織、形態(tài)和總分的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值;F1為指標(biāo)成分1中的得分;F2為指標(biāo)成分2中的得分;F為綜合得分。不同啤酒糟添加量面包主成分得分及綜合得分如表6所示,5%啤酒糟面包綜合得分最高,為0.974。主成分分析的結(jié)果與測定的理化指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)特性和感官評價相一致。

表4 啤酒糟面包質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of the quality characteristics of BSG bread

表5 各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻率Table 5 Coefficients and proportion rates of various comprehensive indicators

表6 主成分得分及綜合得分Table 6 Principal component score and comprehensive score

3 結(jié)論

本文通過面包的水分含量、比容、色澤、質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)等評價指標(biāo),結(jié)合相關(guān)性分析及主成分分析,探究了不同啤酒糟添加量對面包品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,啤酒糟添加量為5%時,面包形態(tài)飽滿,色澤亮麗,具有原糧風(fēng)味,感官評分和主成分分析得分最高。因此,適量啤酒糟對面包的烘焙特性和品質(zhì)具有一定的改善作用。本研究結(jié)果為啤酒糟在面包中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。