啤酒糟是啤酒工业的主要副产品,是以大麦为原料,经发酵提取籽实中可溶性碳水化合物后的残渣[1]。据统计,2020年我国的啤酒产量为3 411万m3[2],每生产1 L的啤酒大约产生20 kg的啤酒糟[3],因此,啤酒糟的产量大约在6.8亿t。由于湿啤酒糟含水量高,运输和贮藏困难,目前对于啤酒糟的处理方式主要以青贮饲料为主[4],有些直接堆肥处理,造成了资源的浪费且会对环境造成严重的污染[5]。
面包是一大类主食面制食品,因食用方便、风味多样等特点被消费者喜爱。研究表明,在面包中加入富含蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质等营养素的加工副产品,可以提升面包质地、强化面包营养、降低面包热量等[6]。啤酒糟富含蛋白质、膳食纤维、矿质等营养物质,已成为高值化利用研究和营养膳食研究的热点[7-9]。本文拟利用啤酒糟改善面包的品质,将啤酒糟与面粉以不同比例混合制成面包,通过感官评价、理化指标、色泽、质构特性的测定,研究了啤酒糟对面包品质的影响。本研究旨在为啤酒糟的综合利用及膳食营养性面包的生产提供理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
湿啤酒糟,华狮啤酒厂提供;新良牌面包粉,良润全谷物食品有限公司;酵母,安琪酵母股份有限公司;轻牧植物黄油,枫未实业有限公司;白砂糖,华糖食品有限公司;食用盐、鸡蛋等为市售。
1.2 仪器与设备
BSA124S-CW型电子精密天平,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;SMSTA XTplsu型质构仪,英国Stable Micro System公司;SR-68-3nh型色差仪,乐迪科技有限公司;DHG-9013A型电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;SMJ-80J型和面机、SM-603型烤箱、SMF-32B型醒发箱,无锡胜麦机械有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 啤酒糟的制备
将湿啤酒糟60 ℃烘干,粉碎,过80目筛,备用。
1.3.2 啤酒糟面包的制作工艺
啤酒糟面包原辅料:含有不同质量分数啤酒糟(5%、10%和15%)的面粉100 g、水50 g、酵母1.5 g、盐1.0 g、糖15 g、奶粉6 g、黄油10 g、全蛋液20 g。
制作工艺:
将原辅料(除黄油)混合,转移至和面机中→低速搅拌5 min→中高速搅拌15 min→加入黄油高速搅拌10 min→室温醒发1 h→排气、分割、擀卷、入模具→室温下自然醒发20 min→37 ℃、湿度75%,醒发45 min →烘烤40 min,上下火为180 ℃→室温下冷却→面包成品。
1.3.3 啤酒糟面包理化指标的测定
比容的测定:采用小米置换法[10]测量面包体积,比容(mL/g)=体积/质量。
水分含量的测定:采用GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》第一法。
1.3.4 啤酒糟面包色泽测定
采用Hunter Lab测色系统测定面包皮和面包屑的L*、a*和b*值。
1.3.5 啤酒糟面包质构特性的测定
根据先前的测定方法[11]并有所修改:将面包切成厚度为1 cm的薄片,取面包片中心部位20 mm×20 mm的样品用质构仪进行测量:采用P/36R探头对面包切片的硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性等指标进行测定,测前速度2 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度2 mm/s,压缩比60%,压力5 g,压缩间隔时间5 s。
1.3.6 面包感官评价
根据GB 7099—2015《食品安全国家标准糕点、面包》中规定的感官检验方法,选取8名人员进行培训后评价面包各项感官参数。感官参数及评分为表面色泽(15分)、组织(25分)、形态(20分)、滋味口感(25分)和香气(15分)。
1.4 数据处理
所有实验至少重复3次,实验结果以平均值±标准偏差表示。实验数据用Origin 2018软件制图。使用SPSS软件进行显著性分析(P<0.01极显著;P<0.05显著)、相关性分析以及主成分分析。
2 结果与分析
2.1 啤酒糟添加量对面包理化指标的影响
2.1.1 水分含量
水分含量可直接反映面包的品质[12]。在面包冷却时,由于面包内外温度差和蒸气压的改变,面包内的水分不断向面包皮迁移,导致一定的水分梯度,最终形成一定的水分分布状态,而面包的老化速率受水分含量以及水分分布状态的影响比较显著[13-14]。由图1可知,添加了啤酒糟的面包水分含量显著增加,且随着啤酒糟添加量的增加,水分含量逐渐增加,但均未超出GB/T 20981—2021《面包质量通则》中对水分含量的规定。其中添加5%(质量分数)啤酒糟的面包其皮与屑水分含量的差值最低,表明其水分分布较好。啤酒糟的添加提高了面包水分含量可能是其膳食纤维具有持水性[15],可降低面包中自由水含量,促进面包中淀粉和亲水基团的结合,提高淀粉的持水能力[16]。
图1 啤酒糟的添加量对面包皮和面包屑的水分含量的影响
Fig.1 Effect of added amounts of BSG on the water content of bread
注:同组数据间不同的小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)
2.1.2 比容
面包比容反映的是面团体积膨胀程度及保持能力。通常认为比容越大,体积越大,品相就越好[17]。由图2可知,添加啤酒糟可降低面包的比容。5%的添加量影响不显著(P>0.05),当添加量达到10%时,面包比容显著降低(P<0.05),这表明适量添加啤酒糟不影响面团的醒发,但当添加量过高时,会降低面团的醒发能力。这可能是啤酒糟的膳食纤维含量较高,会降低混合面团的面筋含量,影响面筋的网络结构,降低面团在发酵中持气能力,难以保留膨胀后的体积[18-19]。我们的研究与NEYLON等[20]研究结果一致。
图2 啤酒糟的添加量对面包比容的影响
Fig.2 Effect of added amounts of BSG on the specific volume of bread
2.2 啤酒糟添加量对面包色泽的影响
由表1可知,添加啤酒糟影响面包的色泽。随着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,面包皮从金黄色变为棕褐色(图3)。总体上,5%添加量的啤酒糟面包颜色略显金黄棕色、色泽较均匀。KTENIOUDAKI等[21]研究发现,随着啤酒糟添加量增加,焙烤甜品颜色更深,L*值降低,这与本实验结果相同。研究表明,啤酒糟中含有还原糖,其可能在面包烘焙过程中促进了美拉德反应的发生[22]。
图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 啤酒糟添加量对面包色泽的影响
Table 1 Effect of added amounts of BSG on the color of bread
添加量/%面包皮色度面包屑色度L∗a∗b∗L∗a∗b∗040.70±0.02c14.34±0.06a28.20±0.08c74.60±0.05d-1.36±0.03a26.82±0.06d537.69±0.04b15.74±0.07b27.19±0.05b63.72±0.05c3.70±0.09b23.86±0.04c1037.08±0.02a15.80±0.07b27.11±0.03b59.98±0.06b6.25±0.04d23.73±0.04b1537.01±0.07a16.15±0.09c24.74±0.02a53.72±0.06a6.51±0.03c23.30±0.05a
注:同列不同字母表示P<0.05水平下有显著性差异(下同)
2.3 啤酒糟添加量对面包质构特性的影响
由表2可知,添加啤酒糟影响面包的质构特性。面包硬度随着啤酒糟添加量的增加先减小后增加,胶着性和咀嚼性的变化趋势与硬度一致;弹性和回复性则是随着啤酒糟添加量的增加呈降低趋势;内聚性则随着啤酒糟添加量的增加先增加后下降。研究表明,面包的品质与其硬度、胶着性、咀嚼性负相关,当面包越硬、胶着性和咀嚼性越强时,其口感越差;相反,当面包的弹性越高、内聚性和回复性越强时,其入口柔软有弹性,品质更佳[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质构特性,提升面包的品质,这可能是啤酒糟中的膳食纤维含有亲水性物质,具有吸水性[23],使得面包呈现柔软的物性特征[16]。但随着啤酒糟添加量的增大,过量的纤维类物质阻碍了面筋网络的形成,降低面团的延展性,导致面团的气孔大小分布不均匀,醒发性降低,组织结构变差[24]。
表2 啤酒糟添加量对面包质构特性的影响
Table 2 Effect of added amounts of BSG on bread texture
添加量/%硬度/N弹性/%内聚性/N胶着性咀嚼性回复性/%0485.01±71.51a0.83±0.03b0.67±0.01b331.12±55.89a275.08±45.91a0.25±0.01b5314.61±23.32a0.83±0.01b0.73±0.06b228.83±19.87a190.48±18.30a0.24±0.03b101 326.30±231.93b0.77±0.01a0.55±0.04a730.26±75.79b564.48±63.53b0.17±0.02a151 973.11±225.32c0.74±0.02a0.49±0.02a962.59±117.74c712.96±85.39c0.15±0.01a
2.4 啤酒糟添加量对面包感官品质的影响
由图3和表3可知,添加啤酒糟影响面包的感官品质。面包的表面色泽、组织、形态在5%啤酒糟添加量时评分最高,分别为13.25、17.75和16.13。添加啤酒糟对面包滋味口感和香气均有破坏,5%啤酒糟面包与对照组变化不显著(P>0.05)。从总分上看,5%啤酒糟面包评分最高,为75.63,添加量10%及以上时,显著降低了面包的感官品质(P<0.05)。杨艺[25]研究发现添加10%的不溶性膳食纤维会导致面包整体品质下降,这与本实验结果类似。
表3 啤酒糟添加量对感官品质的影响
Table 3 Effect of added amounts of BSG on sensory quality of bread
添加量/%表面色泽组织形态滋味口感香气总分012.75±0.46c16.00±3.46b15.88±1.46b15.63±2.20b13.75±0.46c74.00±5.37c513.25±1.49c17.75±2.38ab16.13±1.13b15.00±3.07b13.50±0.76c75.63±4.31c1011.13±0.86b14.88±2.30ab14.63±1.06b12.25±2.32a12.38±1.19b65.25±4.83b1510.00±0.76a14.13±2.42a12.13±2.64a10.25±2.32a10.50±1.60a57.00±6.70a
2.5 啤酒糟面包的品质特性相关性分析
对不同添加量啤酒糟面包的色泽、比容、水分、质构特性、感官品质等21个评价指标进行两两相关性分析,其结果如表4所示。除面包皮b*外,其他评价指标均与多个指标显著相关。其中硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性、回复性、表面色泽、感官总分分别与13～17指标显著相关。表明,啤酒糟面包的理化性质、质构特性和感官特性具有较强的相关性。
2.6 啤酒糟面包主成分分析
根据相关性分析结果,选取硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性、回复性、表面色泽、组织、形态、总分9个指标作为主成分分析的基础数据进行计算,结果表明KMO为0.735,Bartlett球形检验具有极显著性,选取的基础数据适合主成分分析。如表5所示,指标数据的成分1(F1)和成分2(F2)的特征值分别为6.515和1.558,累积贡献值为89.704%,表明成分1和成分2能够代表啤酒糟面包的各项指标数据,因此,提取这2个主成分进行分析。根据各项指标的成分1和成分2得分系数,将9项指标进行标准化处理,建立主成分综合得分模型。
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为经处理后的硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性、回复性、表面色泽、组织、形态和总分的标准化数值;F1为指标成分1中的得分;F2为指标成分2中的得分;F为综合得分。不同啤酒糟添加量面包主成分得分及综合得分如表6所示,5%啤酒糟面包综合得分最高,为0.974。主成分分析的结果与测定的理化指标、质构特性和感官评价相一致。
表4 啤酒糟面包质量指标的相关性分析
Table 4 Correlation analysis of the quality characteristics of BSG bread
指标面包屑L∗面包屑a∗面包屑b∗面包皮L∗面包皮a∗面包皮b∗硬度弹性内聚性胶着性咀嚼性回复性比容表面色泽组织形态滋味口感香气总分面包皮水分面包屑水分面包屑L∗1.000面包屑a∗-0.947∗1.000面包屑b∗0.941∗∗-0.959∗∗1.000面包皮L∗0.888∗∗-0.893∗∗0.982∗∗1.000面包皮a∗0.622∗-0.3790.3350.2621.000面包皮b∗0.186-0.3950.132-0.028-0.0251.000硬度-0.797∗∗0.695∗-0.571-0.442-0.845∗∗-0.4071.000弹性0.802∗∗-0.728∗∗0.607∗0.4960.772∗∗0.415-0.902∗∗1.000内聚性0.712∗∗-0.635∗0.4910.3490.762∗∗0.497-0.942∗∗0.862∗∗1.000胶着性-0.776∗∗0.694∗-0.551-0.414-0.816∗∗-0.4700.994∗∗-0.909∗∗-0.928∗∗1.000咀嚼性-0.759∗∗0.685∗-0.535-0.394-0.799∗∗-0.4970.992∗∗-0.891∗∗-0.929∗∗0.998∗∗1.000回复性0.834∗∗-0.787∗∗-0.674∗0.5540.696∗0.468-0.925∗∗0.886∗∗0.956∗∗-0.914∗∗-0.911∗∗1.000比容0.898∗∗-0.799∗∗0.709∗∗0.606∗0.831∗∗0.334-0.939∗∗0.937∗∗0.889∗∗-0.929∗∗-0.915∗∗0.916∗∗1.000表面色泽0.835∗∗-0.773∗∗0.694∗0.614∗0.687∗0.300-0.787∗∗0.858∗∗0.651∗-0.810∗∗-0.789∗∗0.712∗∗0.885∗∗1.000组织-0.0600.089-0.195-0.2800.2120.302-0.2060.2550.463-0.173-0.1820.3190.1600.2171.000形态0.364-0.2240.1330.0740.668∗0.157-0.4980.664∗0.572-0.490-0.4700.5120.610∗0.626∗∗0.556∗∗1.000滋味口感0.409-0.4510.2720.1430.3750.640∗-0.5570.5170.603∗-0.565-0.579∗0.4940.5630.398∗0.511∗∗0.533∗∗1.000香气0.781∗∗-0.627∗0.5620.4830.875∗∗0.168-0.846∗∗0.797∗∗0.815∗∗-0.816∗∗-0.803∗∗0.795∗∗0.926∗∗0.589∗∗0.369∗0.640∗∗0.606∗∗1.000总分0.507-0.4340.2800.1590.672∗0.464-0.699∗0.750∗∗0.803∗∗-0.686∗-0.683∗0.700∗0.746∗∗0.667∗∗0.753∗∗0.841∗∗0.829∗∗0.777∗∗1.000面包皮水分-0.918∗∗0.979∗∗-0.939∗∗-0.863∗∗-0.347-0.4070.710∗-0.586-0.5890.714∗0.725∗-0.745∗-0.737∗-0.6950.2990.173-0.422-0.622-0.2381.000面包屑水分-0.918∗∗0.950∗∗-0.892∗∗-0.798∗-0.452-0.4320.785∗-0.732∗-0.6690.787∗0.793∗-0.787∗-0.787∗-0.718∗0.111-0.035-0.540-0.620-0.4290.943∗∗1.000
注:*表示有显著性差异(P<0.05),**表示有极显著差异(P<0.01)
表5 各综合指标系数及贡献率
Table 5 Coefficients and proportion rates of various comprehensive indicators
指标主成分因子F1F2硬度 -0.1480.138内聚性0.1480.030胶着性-0.1470.159咀嚼性-0.1460.156回复性0.144-0.062表面色泽0.121-0.267组织0.0580.561形态0.1050.313总分0.1300.290特征值6.5151.558累计贡献率/%72.39489.704
表6 主成分得分及综合得分
Table 6 Principal component score and comprehensive score
添加量/%主成分F1F2综合得分00.772-0.0030.62351.0820.5220.97410-0.497-0.039-0.40815-1.357-0.480-1.188
3 结论
本文通过面包的水分含量、比容、色泽、质构特性和感官品质等评价指标,结合相关性分析及主成分分析,探究了不同啤酒糟添加量对面包品质的影响。结果表明,啤酒糟添加量为5%时,面包形态饱满,色泽亮丽,具有原粮风味,感官评分和主成分分析得分最高。因此,适量啤酒糟对面包的烘焙特性和品质具有一定的改善作用。本研究结果为啤酒糟在面包中的应用提供了理论依据和数据基础。
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