葡萄皮渣源可溶性膳食纤维面包加工工艺研究

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2022-03-26 14:01 热度：

摘 要：摘 要 采用双螺杆挤压机对葡萄皮渣进行挤压膨化, 经酶解纯化后提取可溶性膳食纤维添加于面包中, 通过正交试验研究不同比例的可溶性膳食纤维对面包品质和质构特性的影响。结果表明, 葡萄

　　摘 要 采用双螺杆挤压机对葡萄皮渣进行挤压膨化, 经酶解纯化后提取可溶性膳食纤维添加于面包中, 通过正交试验研究不同比例的可溶性膳食纤维对面包品质和质构特性的影响。结果表明, 葡萄皮渣挤出最佳参数为: 挤出温度150 ℃, 物料含水量43%, 螺杆转速200 r/min; 面包配方以面粉为基料, 可溶性膳食纤维粉添加量为6%, 酵母粉添加量为1.75%, 白砂糖添加量为15%, 面包的感官评分最高, 此配方加工出的面包硬度为945 g, 弹性为0.92, 凝聚力为0.79, 回复性为0.32, 咀嚼性为814 g, 胶着性为756, 达到面包品质要求。

　　关键词 葡萄皮渣; 可溶性膳食纤维; 双螺杆挤压; 面包

　　葡萄(Vitis vinifera L.)为葡萄科植物葡萄的果实，为落叶藤本植物，在我国已有两千多年的栽培历史[1]。目前，葡萄主要用于鲜食、干制、酿酒及果汁，加工过程中的葡萄皮渣大多被弃，极少得到充分开发利用[2]。

　　葡萄皮渣膳食纤维主要以多聚糖、木质素及含氮物质为主，其中总膳食纤维的含量达干物质的75%以上，而水溶性膳食纤维含量则占总膳食纤维含量的 15%以上，并以果胶类物质含量最为丰富[3]。由于葡萄皮渣中富含多酚类物质，它也是一种具有抗氧化特性的膳食纤维，因此葡萄皮渣是一种优质的膳食纤维资源[4-5]。

　　双螺杆挤压是将物料置于挤出机的高温高压状态下，然后瞬间释放至常温常压，使物料内部结构和性质发生变化的过程[6]。可用于提高膳食纤维的可溶性，纤维物料被微粒化，促使连接纤维分子的化学键断裂，达到不溶性膳食纤维向水溶性膳食纤维转化。

　　试验采用双螺杆挤压葡萄皮渣经提取纯化获得可溶性膳食纤维加工高纤维面包[7-9]，为高纤维面包研发提供依据。

　　1　材料与方法

　　1.1　主要材料

　　葡萄皮渣：农产品加工及贮藏工程实验室，葡萄汁副产品;高筋粉：新乡市恒诚业有限公司;干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司;砂糖、食盐：食品级，均为市售。

　　1.2　仪器与设备

　　DS-30B型双螺杆挤压机：山东赛信膨化机械有限公司;TA. XT. plus质构仪：英国Stable Micro System 公司;XYF–1E型远红外线食品烤炉：广州电热设备厂;HX20型自动控温控湿醒发箱：长春市炊事机械厂;HS30型双动和面机：广州恒联实业股份有限公司。

　　1.3　双螺杆挤压膨化葡萄皮渣工艺及要点

　　1.3.1　工艺流程

　　葡萄皮渣→干燥→粗筛→粉碎→双螺杆挤压膨化→粉碎、过筛→葡萄膳食纤维皮渣→酶解→纯化→ 可溶性膳食纤维粉

　　1.3.2　操作要点

　　先将葡萄皮渣放入温度为120 ℃的烘箱内干燥12 h后，选用(2.5 mm)筛子去籽、石、土等异物，再用粉碎机粉碎。分别在不同因素水平下进行双螺杆挤压膨化试验，再将挤出物用粉碎机粉碎后过60目筛取筛下物得到葡萄膳食纤维皮渣。

　　向葡萄膳食纤维皮渣中添加0.06%的纤维素酶、 10倍质量的蒸馏水对葡萄膳食纤维皮渣进行酶法活化，将混合液离心20 min，取上清液用无水乙醇沉淀，所得沉淀烘干得到白色粉末为纯化的可溶性膳食纤维粉。

　　1.3.3　双螺杆挤压膨化单因素试验设计

　　以膳食纤维得率为评价指标;以挤出温度、螺杆转速、物料含水量为三因素进行试验。

　　1.3.3.1　不同挤出温度对葡萄皮渣双螺杆挤压膨化的影响以物料含水量43%，螺杆转速150 r/min，选择130 ℃，140 ℃，150 ℃，160 ℃和170 ℃进行试验。

　　1.3.3.2　不同螺杆转速对葡萄皮渣双螺杆挤压膨化的影响以挤出温度150 ℃，物料含水量43%，选择50， 100，150，200和250 r/min进行试验。

　　1.3.3.3　不同物料含水量对葡萄皮渣双螺杆挤压膨化的影响以螺杆转速150 r/min，挤出温度150 ℃，选择 33%，38%，43%，48%和53%进行试验。

　　1.3.4　双螺杆挤压膨化正交试验设计验寸均指不同尺寸的磨介球各一半。一般在单因素试验结果的基础上，每个因素选3个水平，采用 L9(34 )正交试验，以可溶性膳食纤维得率为评价指标确定最佳双螺杆挤压膨化参数。

　　1.4　可溶性膳食纤维面包的加工工艺

　　1.4.1　工艺流程

　　可溶性膳食纤维粉→调粉→和面→面团发酵→切块、整形→醒发→焙烤→冷却→成品

　　1.4.2　操作要点

　　1) 调粉：以面粉为基料，可溶性膳食纤维粉、白砂糖和酵母粉为三因素，每个因素三水平混合后为混合粉剂(见表1)。

　　2) 和面：向混合粉剂中加入面粉为基料的1%的食盐、45%的水、5%的鸡蛋、5%的黄油、5%的植物油调和，反复揉制成光洁的面团。 3) 面团发酵：温度控制在28 ℃，时间控制在1 h 左右，用手指轻压面团判断发酵成熟与否。如果手指放开后，四周不塌陷，也不立即反弹跳回原处，则表示面团已成熟。然后分块、整形、入模。 4) 醒发：醒发箱温度控制在35 ℃，醒发时间控制在40 min左右。一般体积约膨胀至原来的2倍。 5) 烘烤：烘烤温度控制在170 ℃，烘烤时间控制在15 min，每5 min喷水1次，保持面包水分。

　　1.5　分析评定方法

　　1.5.1　水溶性膳食纤维的测定

　　水溶性膳食纤维的测定参照GB/T 5009.88— 2008。

　　1.5.2　面包比容

　　取一待测面包样品，称量后放入大烧杯内，将小米加入大烧杯中，填满并摇实，用直尺刮平，取出面包，将小米倒入量筒中测体积，大烧杯体积减去小米体积得到面包体积。计算比容公式为：比容=面包体积/面包质量[10]。

　　1.5.3　可溶性膳食纤维面包质构特性指标测定

　　将冷却后面包去皮取芯，切成30 mm×30 mm×20 mm左右小块，放入保鲜袋中待测，每个待测样品设置3个平行样品。采用英国SMS公司TA. X T. Plus质构仪对样品进行测定，测定指标包括硬度(Hardness)、弹性(Springiness)、咀嚼度(Chewiness)和回复性(Resilience)等[11]构仪设定参数：探头型号P/36R， TPA模式，测试前速度1.0 mm/s，测试速率2.0 mm/s，测试后速度2.0 mm/s，停留时间5 s，压缩程度70%，感应力5 g，每项测试重复3次。

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　　面包质构测试参数主要包括硬度、回复性、胶着性、咀嚼性、凝聚力和弹性。其中凝聚力、回复性与面包品质呈正相关，即数值越大，面包吃起来柔软又筋道、爽口不粘牙。而咀嚼性、胶着性与面包品质呈负相关，数值越大，面包吃起来就越硬，缺乏弹性、绵软的感觉。同时膳食纤维添加量对面包弹性、凝聚性和回复性影响较小。

　　1.5.4　可溶性膳食纤维面包感官评定

　　选择食品科学与工程专业10人组成评审小组，对调配样品进行评审。从表皮色泽、外观、形体、触感、组织状态及口感等方面进行评定，评分标准见表2。

　　2　结果与分析

　　2.1　双螺杆挤压膨化单因素试验

　　2.1.1　挤出温度对可溶性膳食纤维得率的影响

　　挤出温度对可溶性膳食纤维得率的影响见图1。当挤出温度在130 ℃~150 ℃时，可溶性膳食纤维的得率逐渐增高，超过150 ℃后，可溶性膳食纤维得率开始下降，160 ℃后快速下降。这是由于在适当的高温下可以促进不溶性大分子物质熔融、断裂，使立体微孔网状结构的亲水基团暴露数量增多，纤维素、木聚糖等不溶性纤维裂解为可溶性小分子的速度加快，可溶性成分增加[12]。因此，选择140 ℃，150 ℃ 和160 ℃作为正交试验的挤出温度。

　　2.1.2　物料含水量对可溶性膳食纤维得率的影响

　　物料含水量对可溶性膳食纤维得率的影响见图2。当物料含水量低于43%时，随着含水量增多，可溶性膳食纤维得率呈上升趋势;当无聊含水量高于 43%时，随着含水量增多，可溶性膳食纤维得率呈下降趋势。挤压过程中物料水分含量较低时，无法达到挤压温度下的饱和蒸汽压，使水分在挤出机套筒内沸腾蒸发，当物料挤出时，水分急剧蒸发的效果不明显，挤压产品无法充分膨胀，使得可溶性膳食纤维的含量增加少[13]。当物料的水分含量较大时，物料中的水分起到了润滑剂的作用，物料在机腔内受到的挤压和剪切作用力就小，纤维高聚物就不易发生断裂，因而可溶性膳食纤维含量低[14]。因此，选择38%，43% 和48%作为正交实验的物料含水量。

　　2.1.3　螺杆转速对可溶性膳食纤维得率的影响

　　螺杆转速对可溶性膳食纤维得率的影响见图3。

　　当螺杆转速在50~150 r/min区间内可溶性膳食纤维得率呈上升趋势，在螺杆转速大于150 r/min时，可溶性膳食纤维得率开始下降。这可能是由于在较低的螺杆转速范围内，随着螺杆转速的增大，物料在螺杆内受到的剪切力增大，有利于大分子的降解，从而使得可溶性膳食纤维含量提高;当转速超过一定范围，较高时，物料在机筒内停留的时间缩短，纤维高聚物的糖苷键还未来得及断裂，就被挤压出来，使可溶性膳食纤维含量下降[15]。因此，选择100，150和200 r/ min作为正交试验的螺杆转速。

　　2.2　双螺杆挤压膨化正交验结果与分析

　　双螺杆挤压膨化正交验结果见表3。

　　由表3中数据可知，最优组合为A2B2C3，可溶性膳食纤维得率为13.2%。即挤出温度为150 ℃，物料含水量为43%，螺杆转速为200 r/min。同时通过R值分析可以看出，影响可溶性膳食纤维得率的主次顺序为 A>B>C，即挤出温度>物料含水量>螺杆转速。

　　2.3　可溶性膳食纤维粉中可溶性膳食纤维含量测定

　　经对葡萄膳食纤维皮渣进行酶解纯化得到白色粉末为纯化的可溶性膳食纤维粉，可溶性膳食纤维含量在95%以上。

　　2.4　可溶性膳食纤维面包配方结果与分析

　　可溶性膳食纤维面包配方正交试验结果见表4。由正交试验表4可知，各因素在试验中的主次顺序为：A>B>C，即最优组合为A2B2C3，可溶性膳食纤维粉的加入量影响最为突出，配方为：葡萄皮渣膳食纤维6%，砂糖15%，酵母粉1.75%，食盐1%，鲜鸡蛋5%，水45%，黄油5%，植物油5%。

　　2.5　面包比容试验结果与分析

　　面包比容试验结果表见表5。

　　由表5可知，随可溶性膳食纤维添加量增大，面包比容呈逐渐减小趋势。当可溶性膳食纤维添加量在6%~8%范围内，比容明显下降。这可能是由于可溶性膳食纤维存在破坏面筋网络结构，致使面包持气率降低。烘烤过程中，酵母对膳食纤维作用不明显，且可溶性膳食纤维阻止面包膨胀，体积变小，所以比容减小。

　　2.6　面包质构特性指标试验结果与分析

　　面包质构特性指标试验结果表见表6。

　　由表6可知，从面包硬度、胶着性和咀嚼性看，可溶性膳食纤维添加量在0~6%范围内，数值变化略小。当可溶性膳食纤维添加量在6%~8%范围内，数值明显增大。硬度从964 g增至1 268 g，胶着性从756增至892，咀嚼性从814 g增至1 025 g。对添加不同量葡萄皮渣膳食纤维面包质构进行测定分析，确定可溶性膳食纤维粉在面包中最大添加量为6%;此时，面包口感良好、风味纯正、品质最佳。

　　3　讨论

　　面团中加入可溶性膳食纤维后发酵时间比不加可溶性膳食纤维的面团所需发酵时间增长20%~30%。原因可能是可溶性膳食纤维粉与面粉混合后影响发酵过程中二氧化碳气体的膨胀。李应彪[16]提出结果相近观点，并提出向面团中加入一定量的功能性添加剂，可有效地改善发酵时间。

　　4　结论

　　正交试验结果表明，葡萄皮渣挤出最佳参数为：挤出温度150 ℃，物料含水量43%，螺杆转速200 r/min，在此条件下膳食纤维得率为13.2%。影响膳食纤维得率的主次顺序为：挤出温度>物料含水量>螺杆转速。

　　可溶性膳食纤维面包配方为：葡萄皮渣膳食纤维6%，砂糖15%，酵母粉1.75%，食盐1%，鲜鸡蛋 5%，水45%，黄油5%，植物油5%。此时，面包硬度为945 g，弹性为0.92，凝聚力为0.79，回复性为 0.32，咀嚼性为814 g，胶着性为756。——论文作者：马慧明1 ，程金秋2 ，王玉彤1 ，文连奎1 *

　　参考文献：

　　[1] 何于飞. 葡萄综合加工[J]. 食品工程, 2008(3): 32-34.

　　[2] VALIENTE C, ARRIGONI E, ESTEBAN RM, et al. Grape pomace as a potential food fiber[J]. Journal of Food Science, 1995, 60(4): 818-820.

　　[3] 令博. 葡萄皮渣膳食纤维的改性及其生理功能和应用研究[D]. 重庆: 西南大学, 2012.

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　　[6] 刘婷婷, 张传智, 浦静舒, 等. 双螺杆挤出工艺对米糠可溶性膳食纤维含量的影响[J]. 食品科学, 2012, 32(24): 41-45.

　　[7] 张艳荣, 张雅媛, 王大为, 等. 玉米膳食纤维在面包中应用的研究[J]. 吉林农业大学学报, 2002, 24(6): 103-106.

文章名称：葡萄皮渣源可溶性膳食纤维面包加工工艺研究

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