黑米花青素對貯藏期面包品質(zhì)的影響

張濤，孫漢巨*，劉淑蕓，馬鋼，王蕾，李驍，高玲艷，裴慧，顧滎熒，何辛洲，步顯勇，謝艷

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽盼盼食品有限公司，安徽 滁州 239000）

面包因其營養(yǎng)豐富、方便美味的特點(diǎn)，在全世界廣受歡迎[1]。然而，面包在貯存過程中容易發(fā)生變硬和老化[2]、油脂氧化和微生物生長[3]，造成其品質(zhì)劣變。因此，貯藏期面包品質(zhì)的劣變被認(rèn)為是造成烘焙食品行業(yè)巨大經(jīng)濟(jì)損失的重要因素之一。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者希望使用天然成分代替人工添加劑來實(shí)現(xiàn)食品的保質(zhì)。其中，多酚類化合物是一種新型的天然食品添加劑之一。經(jīng)過茶多酚天然復(fù)配保鮮劑處理的面包，在37 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中可保存7 d，有效地延長了新鮮面包的貨架期，有助于保持面包品質(zhì)的穩(wěn)定性[4]。沙棘果肉中的多酚類化合物提高了面包的抗氧化能力，增強(qiáng)了面包的香氣，同時(shí)延長了面包的保質(zhì)期[5]。多項(xiàng)研究表明，綠茶多酚可以有效抑制淀粉的回生，降低面包在貯藏期的老化程度[6]。

花青素是一種多酚類化合物，也是一種廣泛存在于植物中的水溶性色素[7]。由于其較高的抗氧化能力和抗菌性，引起了越來越多研究者的關(guān)注。花青素作為天然成分，已經(jīng)被用于開發(fā)具有營養(yǎng)和功能性的食品，如蛋糕、飲料和乳制品[8-10]。本研究將黑米花青素提取物應(yīng)用于面包加工中，研究不同花青素添加量對面包色差、水分含量、硬度、回生焓值、脂肪氧化程度和微生物生長情況等方面的影響，以探究花青素對面包貯藏期品質(zhì)穩(wěn)定性的影響，以期為花青素的食品工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司；干酵母：安琪酵母股份有限公司；黃油；安佳食品有限公司；白砂糖、鹽：市售；黑米花青素提取物（花青素總含量≥38%）：天津康友生物科技有限公司；異丙醇、乙醚、三氯甲烷、冰乙酸、可溶性淀粉、異辛烷、碘化鉀（均為分析純）：昆山市金城試劑有限公司；氫氧化鉀、酚酞、碘化鉀、硫代硫酸鈉、無水硫酸鈉（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂、馬鈴薯葡萄糖計(jì)數(shù)瓊脂（生物試劑）：青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PE4500 型面包機(jī)：佛山市順德區(qū)柏翠電器有限公司；DHP-9032 型電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；ZE7700 型色差儀：日本電色工業(yè)株式會社；TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)儀：英國Surface Measurement Systems 公司；XMTD-8222 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；RE-52AA 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；Q200 型差示掃描量熱儀：美國TA儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 面包的制備

根據(jù)孔艷秋等[11]的方法并進(jìn)行適當(dāng)修改。將小麥粉（1 000 g）、水（600 g）、糖（40 g）、速溶干酵母（15 g）、鹽（10 g）和黑米花青素提取物（1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰、3.0‰，相對小麥粉質(zhì)量）放入面包機(jī)中，低速（60 r/min）攪拌10 min，加入黃油（60 g）后，高速（110 r/min）混合5 min。將混合后的大面團(tuán)分割并揉搓成40 g 的小面團(tuán)。然后，將所得面團(tuán)在40 ℃和80%相對濕度下發(fā)酵60 min。發(fā)酵完成后，在預(yù)熱好的烤箱中190 ℃烘烤10 min。將烘烤后的面包取出，置于紫外燈下滅菌，稱其質(zhì)量并包裝。包裝后的面包放置于25 ℃電熱恒溫培養(yǎng)箱中貯藏。

1.3.2 貯藏期面包顏色的測定

參照王璧瑩等[12]的方法，使用色差儀對貯藏期面包的顏色進(jìn)行測定。根據(jù)L* 值、a* 值和b* 值分別評估面包的顏色。L* 值為100 時(shí)代表白色，值為0 時(shí)代表黑色；a* 值為正值時(shí)代表紅色，負(fù)值時(shí)代表綠色；b*值為正值時(shí)代表黃色，負(fù)值時(shí)代表藍(lán)色。

1.3.3 貯藏期面包水分含量的測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中的方法對貯藏期面包水分含量進(jìn)行測定。

1.3.4 貯藏期面包硬度的測定

根據(jù)郭平平等[13]的方法，稍作修改。使用質(zhì)構(gòu)儀對貯藏期面包的硬度進(jìn)行測定。從面包中心取出厚度為20 mm×20 mm×20 mm 的薄片，用直徑為36 mm 的圓柱形探針壓縮。質(zhì)構(gòu)儀的測定參數(shù)：測前、測中和測后速度分別為1、3、3 mm/s，觸發(fā)力為5.0 g，壓縮比為50%，間隔時(shí)間為5 s。

1.3.5 貯藏期面包回生焓值的測定

通過差示掃描量熱儀，分析貯藏期面包回生焓值的變化[14]。儲存1～5 d 后，將面包芯的中心依次進(jìn)行冷凍干燥，研磨并過150 目的篩網(wǎng)，以獲得粉末樣品。將面包粉末（3 mg）與去離子水（6 μL）在鋁坩堝中混合。隨后將鋁坩鍋密封，并在4 ℃下放置24 h，使樣品和水分完全混勻。在氮?dú)獗Ｗo(hù)（20 mL/min）下，以10 ℃/min的升溫速度，檢測樣品從30 ℃加熱至120 ℃的焓值（ΔH，J/g），并將空鍋?zhàn)鳛閰⒖肌?/p>

1.3.6 貯藏期面包酸價(jià)的測定

參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測定》中的方法對貯藏期面包酸價(jià)進(jìn)行測定。

1.3.7 貯藏期面包過氧化值的測定

參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測定》中的方法對貯藏期面包過氧化值進(jìn)行測定。

1.3.8 貯藏期面包菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)的測定

參照GB 4789.2—2022《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》中的方法對貯藏期面包菌落總數(shù)進(jìn)行測定。每次取5 個(gè)樣品進(jìn)行平行試驗(yàn)，檢測結(jié)果取平均值。如果任一組樣品中存在2 個(gè)以上樣品的菌落總數(shù)在1×104～1×105CFU/g 時(shí)，則認(rèn)為該樣品不合格；如果任一組樣品中存在菌落總數(shù)超過1×105CFU/g 的樣品，也認(rèn)為不合格。

參照GB 4789.15—2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》中的方法對貯藏期面包霉菌總數(shù)進(jìn)行測定。面包中霉菌總數(shù)不應(yīng)超過150 CFU/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 2019、Origin 2018 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和制圖，全部試驗(yàn)結(jié)果均重復(fù)測定3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 花青素對貯藏期面包顏色的影響

花青素對貯藏期面包顏色的影響如圖1 所示。

圖1 花青素對面包貯藏期顏色的影響Fig.1 Effect of anthocyanins on bread color during storage

由圖1A 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，所有面包的L* 值都呈現(xiàn)下降的趨勢，并且，面包的L* 值隨花青素添加量的增加而降低，說明面包在貯藏期間亮度降低。由圖1B 和圖1C 可知，貯藏時(shí)間的延長對a* 值沒有明顯影響，但b* 值隨貯藏時(shí)間的延長，呈現(xiàn)上升的趨勢。這可能是由于貯藏期面包中花青素的氧化分解成黃色的查爾酮物質(zhì)，導(dǎo)致面包黃度增加[15]。

2.2 花青素對貯藏期面包水分含量的影響

在面包貯藏過程中，水分含量是影響面包品質(zhì)的重要因素，面包水分含量下降是面包品質(zhì)劣變的表現(xiàn)之一。圖2 展示了貯藏期面包水分含量的變化。

圖2 花青素對面包貯藏期間水分含量的影響Fig.2 Effect of anthocyanins on bread moisture content during storage

由圖2 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，面包的水分含量均呈現(xiàn)出下降的趨勢，說明隨著貯藏時(shí)間的延長，面包中水分逐漸減少。在面包貯藏過程中，第1～3 天面包的水分含量下降較快，第4～5 天時(shí)下降速度減緩，與第1 天相比，面包貯藏5 d 后，添加0‰、1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰和3.0‰的花青素面包中，水分含量分別減少了5.74%、5.27%、5.04%、4.85%、4.31% 和4.30%。結(jié)果表明，花青素的加入有利于延緩面包在貯藏期水分的流失，且花青素添加量為2.5‰和3.0‰時(shí)，面包的失水率無明顯差距。這可能是由于花青素通過羥基結(jié)構(gòu)與水形成氫鍵，增強(qiáng)了水分與蛋白質(zhì)中親水基團(tuán)發(fā)生水合作用的能力，面團(tuán)的吸水性和面包的持水性提高，結(jié)合水含量增加，且不易流失，減緩面包中水分流失[16]。

2.3 花青素對貯藏期面包硬度的影響

由于貯藏期間面包的水分損失，會使面包出現(xiàn)硬化掉渣的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致面包品質(zhì)的降低。因此，面包硬度的變化是衡量面包貯藏期品質(zhì)特性的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。圖3 為不同花青素添加量對貯藏期面包硬度變化的影響。

圖3 花青素對貯藏期面包硬度變化的影響Fig.3 Effect of anthocyanins on hardness of bread during storage

由圖3 可知，在貯藏期間，所有面包的硬度都表現(xiàn)出增大趨勢。在貯藏1～2 d 內(nèi)硬度增長速率較低；在貯藏3～5 d 時(shí)，面包的硬化速率逐漸增大。不同花青素添加量（1.0‰～3.0‰）的面包在貯藏第5 天的硬度分別為1 877.04、1 804.65、1 703.84、1 738.79 g 和1 751.95 g。相對于空白組，添加1.0‰～3.0‰花青素的面包硬度分別降低了4.03%、7.73%、12.89%、11.10%和10.43%，表明花青素的添加延緩了貯藏期面包硬度的增大。這可能是由于當(dāng)面包中加入花青素后，面包的持水性增加且水分流失延緩，降低了水分的遷移，從而降低面包硬化速度。因此，添加花青素比未添加花青素更利于面包貯藏期間硬度的保持，且2.0‰的花青素添加量對面包硬度的改善效果最好。

2.4 花青素對貯藏期面包回生焓值的影響

烘烤過程中面包中的淀粉會發(fā)生糊化作用，導(dǎo)致維持淀粉分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的氫鍵斷裂，淀粉分子與水分子結(jié)合形成膠體。但在貯藏過程中，面包中的淀粉分子會重新通過氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象被稱為淀粉的回生，而淀粉回生是引起面包老化的重要原因[17]。圖4 為利用差示掃描量熱儀測定不同添加量的花青素對貯藏期面包回生焓值的影響。

圖4 花青素對貯藏期面包回生焓值的影響Fig.4 Effect of anthocyanins on retrogradation enthalpy of bread during storage

由圖4 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，各組面包的回生焓值均呈現(xiàn)出增大的趨勢，回生焓值與面包的老化程度呈正相關(guān)，回生焓值越大，面包老化的程度越嚴(yán)重。在貯藏的第0、1 天，所有面包樣品的回生焓值沒有明顯差異；在貯藏2～5 d，添加花青素面包的回生焓值明顯小于未添加組；在貯藏的第5 天，添加花青素的面包回生焓值從空白組的1.70 J/g 分別降至1.62、1.50、1.37、1.26、1.26 J/g?；ㄇ嗨靥砑恿吭?.0‰～2.5‰時(shí)，面包的回生焓值隨花青素添加量的增大而減小，但花青素添加量為2.5‰和3.0‰時(shí)，回生焓值無明顯差別。回生焓值的降低可能是由于花青素與淀粉競爭水分子，導(dǎo)致淀粉重結(jié)晶延遲，形成的淀粉微晶所需的能量更少，支鏈淀粉結(jié)晶度更低[18]。因此，花青素的添加降低了貯藏期面包的回生焓值，且2.5‰花青素延緩面包老化效果最好。

2.5 花青素對貯藏期面包酸價(jià)和過氧化值的影響

酸價(jià)和過氧化值反映的是面包在貯藏過程中脂類物質(zhì)的氧化程度，酸價(jià)和過氧化值越大，面包氧化的程度越嚴(yán)重。面包氧化后，會發(fā)生酸敗，同時(shí)產(chǎn)生不良?xì)怏w，影響面包的色澤和風(fēng)味?；ㄇ嗨貙γ姘A藏期酸價(jià)和過氧化值的影響如圖5 和圖6 所示。

圖5 花青素對貯藏期面包酸價(jià)的影響Fig.5 Effect of anthocyanins on acidity value of bread during storage

圖6 花青素對貯藏期面包過氧化值的影響Fig.6 Effect of anthocyanins on peroxide value of bread during storage

由圖5、圖6 可知，面包在貯藏過程中，其酸價(jià)和過氧化值都隨著貯藏時(shí)間的延長而增加。添加花青素組的面包酸價(jià)和過氧化值的結(jié)果都低于空白組，這表明花青素的加入延緩了面包的油脂氧化，且花青素添加量為2.5‰和3.0‰時(shí)，對面包油脂氧化的明顯抑制作用。這是因?yàn)榛ㄇ嗨貙儆陬慄S酮類物質(zhì)，不僅可以清除多種自由基，還具有抗脂質(zhì)氧化特性和較強(qiáng)的抗氧化性[19]。田海娟等[20]也發(fā)現(xiàn)添加發(fā)酵紫蘇粉的面包，在貯藏期間能有效抑制面包中油脂的氧化程度。因此，2.5‰花青素能有效降低貯藏期面包酸價(jià)和過氧化值，緩解面包中油脂的氧化程度。

2.6 花青素對貯藏期面包菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)的影響

貯藏期面包的菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)見表1 和表2。

表1 花青素對貯藏期面包菌落總數(shù)的影響Table 1 Effect of anthocyanins on the total number of bread colonies during storage

表2 花青素對貯藏期面包霉菌總數(shù)的影響Table 2 Effect of anthocyanins on the bread mold count during storage

由表1、表2 可知，在25 ℃下，隨著貯藏時(shí)間的延長，所有試驗(yàn)組的菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)都呈現(xiàn)出上升趨勢。在貯藏第3 天，空白組的菌落總數(shù)為1.5×104CFU/g，已經(jīng)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)的限量標(biāo)準(zhǔn)。而添加量2.0‰、2.5‰和3.0‰的面包菌落總數(shù)直至第5 天才超過限量標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，空白組在第4 天的霉菌總數(shù)為150 CFU/g，已經(jīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的最高限量。添加量為2.5‰和3.0‰面包的霉菌總數(shù)直到第6 天，才超過限量標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，花青素的添加對微生物的生長有明顯的抑制作用，且2.5‰和3.0‰花青素的抑菌效果明顯優(yōu)于其他組，張海霞等[21]研究發(fā)現(xiàn)紫色馬鈴薯花青素能有效抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、青霉菌和酵母菌的生長，延長了草莓的保質(zhì)期，起到了保鮮抑菌的作用。因此，花青素對面包中的菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)的生長具有抑制作用，起到了延長面包保質(zhì)期的效果。

3 結(jié)論

本文研究了黑米花青素提取物對貯藏期面包品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，添加花青素的面包具有水分含量高、硬度和回生焓值增率慢、油脂氧化程度低、保質(zhì)期長的特點(diǎn)，花青素能有效延緩貯藏期面包品質(zhì)劣變。綜合面包色澤、水分含量、硬度、回生焓值、油脂氧化和微生物生長等指標(biāo)變化情況，發(fā)現(xiàn)花青素添加量為2.5‰對面包貯藏期品質(zhì)改善效果最好。與空白組相比，在此添加量下，貯藏第5 天面包的水分含量升高了1.93%，硬度和回生焓值分別降低了11.10% 和25.88%，酸價(jià)和過氧化值分別從0.45 mg/g 和6.31 g/100 g降低至0.33 mg/g 和4.13 g/100 g，該面包在25 ℃的條件下，可保存5 d。因此，2.5‰的花青素添加量能有效改善面包貯藏期的品質(zhì)。本研究為花青素在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供了理論參考。