莓茶又名藤茶(Ampelopsis grossedentata),是一种由藤蔓植物的茎叶所制的代用茶,属葡萄科蛇葡萄属显齿蛇葡萄植物,主要分布于中国湖南、湖北、贵州等地的山区。莓茶粉是由莓茶制成的天然植物粉末。目前莓茶产业的发展主要停留在“莓茶叶片、莓茶芽尖”初加工阶段,制约了莓茶资源的深度开发与综合利用。莓茶因其富含黄酮、黄酮醇类、多酚等多种生物活性成分而受到广泛关注,其中黄酮含量占比30%,多酚含量占比20%[1]。莓茶具有抗菌、抗氧化等功效[2-3],在食品、医药和保健品领域具有重要的应用前景,现阶段莓茶粉在食品工业中的应用主要涉及面包、饼干、压片糖果以及饮料等[4-5]。
二氢杨梅素是一种黄色结晶性粉末,具有良好的溶解性和稳定性。天然的二氢杨梅素主要存在于莓茶中,是其最主要的活性成分和黄酮类化合物,也是莓茶茶叶表面“白霜”的主要来源。二氢杨梅素微量存在于杨梅、葡萄以及桑树等植物中,具有抗氧化、抗菌以及抗炎等特性[6-8]。当前二氢杨梅素已被广泛应用于医药、保健品等领域,在食品工业中,二氢杨梅素已被用于动物饲料、乳制品、肉制品中。GUO等[9]研究在猪饲料中添加二氢杨梅素,通过激活AMPK通路调控肌纤维转化,提升了猪肉品质。YANG等[10]利用二氢杨梅素的抗氧化性,开发了基于多糖复合涂层的保鲜技术,有效抑制广式腊肠的脂质氧化,延长了其货架期。二氢杨梅素也被用于功能性酸奶的开发,能明显提高酸奶中的多酚含量[11]。但系统对比莓茶粉及二氢杨梅素对面包防腐及品质影响差异的研究鲜有报道。
本研究通过在面包中添加不同量的莓茶粉与对应等量的二氢杨梅素,采用理化指标分析抑菌效果和品质特性,并利用电子鼻电子舌分析风味轮廓,比较二者在菌落总数、水分含量、酸度、比容、色泽、微观结构、质构以及风味方面的影响。研究结果将为天然原料在面包防腐和品质改良上的应用提供参考依据,在加强莓茶资源开发与利用的同时满足消费者对天然、健康食品的需求。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
莓茶(司城贡茶),湖南永顺县金顺植物资源开发有限公司;金焙1号高筋小麦粉,中粮(东莞)粮油工业有限公司;达诺奶粉,安徽达诺乳业股份有限公司;法国乐斯福燕子酵母,广西丹宝利酵母有限公司;焙乐道S500面包改良剂,广州焙乐道食品有限公司;黄油、白砂糖、盐、鸡蛋均为市售。
二氢杨梅素标准品(纯度99.5%),上海士峰生物科技有限公司;PCA培养基,海博生物技术有限公司;NaCl、NaOH,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
5KSM95C厨师机,凯膳仪贸易有限责任公司;DC-18S恒温醒发箱、SM2-603SH电烤炉,新麦机械(中国)有限公司;Milli-Q EQ 7008超纯水仪,美国默克密理博;FA2104 N电子天平,上海菁还仪器有限公司;TA-XTplusC质构仪,英国Stable Micro Systems公司;YS2580分光测色仪,三恩时科技有限公司;PEN3电子鼻,德国AIRSENSE公司;SA402B电子舌,日本INSENT公司;Expression 12000XL平板扫描仪,日本Epson公司;JC-STZK18L自控型高压灭菌锅,青岛聚创环保集团有限公司;LRH-250F型生化培养箱,无锡玛瑞特科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 莓茶粉的制备
莓茶粉使用冷冻超微粉碎工艺制备:以液氮为冷源,在-196 ℃下使莓茶脆化后进行粉碎,经激光粒度分析仪检测,粉末粒径为32 μm(D90)。
1.3.2 莓茶及二氢杨梅素面包的制作
添加不同量莓茶粉/二氢杨梅素的面包配方(共196.5 g):莓茶粉/二氢杨梅素-小麦混合粉共100 g、盐1 g、干酵母1 g、白砂糖15 g、奶粉2 g、黄油12 g、鸡蛋10 g、水55 g、面包改良剂0.5 g。本研究平行设置莓茶粉组与二氢杨梅素组,其中莓茶粉组1～5号的莓茶粉添加量分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%(质量分数);基于课题组前期研究,高效液相色谱测定结果显示莓茶粉中二氢杨梅素含量为170.07 g/kg,二氢杨梅素组(6～10号)根据该含量进行折算,使6～10号样品中二氢杨梅素的添加量分别与1～5号莓茶粉组中所含有的二氢杨梅素量一致。11号样品为空白对照组。
面包制作流程如下:将所有原料充分混合后置于厨师机中,和面20 min后将面团置于醒发箱中,温度29 ℃,湿度85%,醒发40 min,面团体积约为原来的2倍。醒发结束后,将面团轻拍排气并搓圆整型,置于室内放置松弛20 min。随后将面团放回醒发箱中,温度29 ℃,湿度85%,醒发90 min。醒发结束后放入烤箱烘焙,上火温度200 ℃,下火温度180 ℃,烘烤15 min,烘烤结束后取出面包在室温下冷却2 h备用。
1.3.3 微生物检测
面包样品冷却至室温后分别单独装入无菌的聚乙烯密封袋中,设置贮藏温度为25 ℃,相对湿度45%,贮藏时间7 d,分别在贮藏第0、1、4、7天取样检测,根据GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》的方法进行检测,菌落总数限量参照GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》。研究中将实验组菌落总数显著低于同期对照组(P<0.05),且菌落总数超过食品安全国家标准限量4 lg CFU/g的时间点被显著推迟,视为具有有效的防腐效果。
1.3.4 比容的测定
参照GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》,采用菜籽置换法测定面包比容。
1.3.5 微观结构测定
选取面包的中心部位进行采集,在反射模式下扫描样品,并用标准灰度卡进行校准。采用ImageJ软件截取面包片图像中心3 cm×3 cm的区域,设置分辨率为300 dpi,进行气孔分析,计算气孔密度、气孔均面积及孔隙率。
1.3.6 质构测定
面包样品室温冷却,将每组面包切成厚度约15 mm的均匀切片,样品的质构特性在TPA模式下进行测定,选取硬度、弹性、咀嚼性、回复性、内聚性、胶着性6种物性指标。测试参数设置为:P/36R探头,测试前、中、后速率均为1.0 mm/s,压缩程度50%,感应力0.05 N。每组样品至少重复测定3次,实验结果取平均值。
1.3.7 色泽测定
首先基于空白板对色差仪进行校准,利用色差仪直接测定面包芯的亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)。a*为正值表示颜色偏红,为负值表示颜色偏绿;b*为正值表示颜色偏黄,为负值表示颜色偏蓝。每个样品重复测定3次,实验结果取平均值。
1.3.8 水分含量的测定
面包样品中的水分测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中第一法:直接干燥法。
1.3.9 酸度的测定
面包样品的酸度测定参照GB/T 20981—2021《面包质量通则》。
1.3.10 电子鼻检测方法
准确称取各面包样品1 g置于20 mL的顶空瓶中,封口膜封口,于60 ℃下水浴15 min富集后进行顶空检测,测试参数设置为:样品准备时间为5 s;传感器自清洗时间为60 s;进样流量为400 mL/min;采样时间为1 s/组;分析采样时间60 s;取58～60 s数据进行汇总与分析;每个样品重复测定3次。电子鼻10个传感器敏感物质信息如表1所示。
表1 电子鼻传感器敏感物质
Table 1 Sensitive substances detected by electronic nose sensors
传感器编号传感器代码敏感物质1W1C芳烃化合物2W5S氮氧化合物3W3C氨,芳香分子4W6S氢化物5W5C烯烃、芳族,极性分子6W1S烷类7W1W硫化合物8W2S醇类,部分芳香族化合物9W2W芳烃化合物,硫的有机化合物10W3S烷类和脂肪族
1.3.11 电子舌检测方法
准确称取10 g粉碎后的面包样品与200 g超纯水混合后放入均质袋中,用拍击式均质器拍打2 min后,真空抽滤。取40 mL滤液倒入电子舌专用的烧杯中待检。测试参数设置为:传感器清洗液清洗336 s,传感器在参比溶液中平衡30 s进行基准校准,测试时间30 s,输出先味值,后参比溶液清洗3 s,测试回味30 s。每个样品重复检测4次,并选取稳定的3次重复数据作为检测结果。实验能测出8种味觉指标,分别是酸味、苦味、咸味、鲜味、丰富感、涩味、苦味回味和涩味回味。
1.4 数据处理
所有数据均重复测定3次,结果以“平均值±标准差”表示。采用OriginPro 2025b、GraphPad Prism 9.0绘图,SIMCA 14.1进行主成分分析(principal component analysis,PCA),使用IBM SPSS Statistics 27.0软件进行差异显著性分析(Duncan法),P<0.05为差异显著。
2 结果与分析
2.1 莓茶粉和二氢杨梅素对面包菌落总数的影响分析
研究首先对各组别的菌落总数进行了分析,结果如图1所示。在第0天,莓茶粉组(1～5号)菌落总数(3.18 lg CFU/g～3.59 lg CFU/g)与二氢杨梅素组(6～10号)菌落总数(3.18 lg CFU/g～3.79 lg CFU/g)整体低于对照组3.80 lg CFU/g,存在差异但不明显。莓茶粉和二氢杨梅素替代了部分面粉,减少了原料携带的初始微生物数量;同时莓茶粉中含有的膳食纤维具有强吸水性会降低面团水分活度,莓茶粉中的多酚、二氢杨梅素本身带有的酚羟基呈弱酸性[12],可降低面团pH值。水分活度与pH值的下降,影响了面团发酵阶段微生物的增殖,从而造成烘烤后的实验组面包菌落总数低于对照组。
图1 面包菌落总数对比
Fig.1 Comparison of total bacterial count in bread
莓茶粉组和二氢杨梅素组在贮藏期的菌落总数均低于对照组,表明二者都有一定的抑菌效果。但第1天,二氢杨梅素组的菌落总数为3.83 lg CFU/g～3.93 lg CFU/g,明显高于莓茶粉组的菌落总数3.41 lg CFU/g～3.61 lg CFU/g,表明其抑菌效果不如莓茶粉。其可能的原因为莓茶粉中除二氢杨梅素外还富含杨梅素、杨梅苷、槲皮素等其他黄酮类及酚类、部分甾体及萜类等多种活性成分,共同构成了复合抑菌体系。在贮藏初期,这些成分通过干扰酶活性(杨梅素、杨梅苷等)以及螯合金属离子(槲皮素)等不同机制协同作用[13],形成更快速、广泛的微生物抑制屏障。而二氢杨梅素作为单一化合物,其抗菌机制相对专一,在初期对复杂菌群的响应速度不及上述复合体系。
在面包贮藏中期(第1～4天),二氢杨梅素组菌落总数均呈下降趋势,且在第4天菌落总数显著低于莓茶粉组和对照组,并小于国标限量4 lg CFU/g,其中6号菌落总数最低,且在第7天时仍保持最低水平4.08 lg CFU/g;而在第4天莓茶粉组菌落总数除2号外,其余均大于国标限量。可能是因为二氢杨梅素作为活性单体,其专一的抑菌机制不易受到其他食品组分的干扰。相比之下,莓茶粉中占比较多且在初期发挥协同抑菌作用的其他多酚、黄酮等成分化学稳定性较弱,在面包贮藏过程中易氧化降解,从而与面包中的蛋白质、淀粉等大分子结合而失活[14],导致其抑菌效果随贮藏时间延长而减弱。因此在贮藏中期,二氢杨梅素在面包提供的弱酸性环境下化学性质稳定、作用靶点更为明确,其抑菌效果的持续性和稳定性更明显。
同时较高添加量的莓茶粉样品(0.5%和1%)在贮藏中后期(4～7天)的菌落总数与组内低添加量组及对照组差异不明显,并未表现出明显的抑菌优势。单体多酚通过抗氧化作用破坏面筋蛋白的二硫键交联,并经氢键与疏水作用干扰蛋白分子间的非共价结合,导致形成的面筋网络结构松散、不均匀[15]。QIN等[16]在面包中添加0.5%～2%(质量分数)的茶多酚也出现了面筋蛋白网络结构被破坏的现象。该种被弱化的物理结构可能使面包内部更易形成较大的孔隙和水分聚集区,为微生物的生长繁殖提供了有利的物理微环境,从而部分抵消了多酚自身的化学抑菌作用,导致其防腐效果未能随浓度增加而增强。
综上,莓茶粉组在贮藏初期抑菌效果明显,而6号样品(二氢杨梅素组)则在整个贮藏期内抑菌效果更持续稳定。
2.2 莓茶粉和二氢杨梅素对面包水分含量的影响分析
研究进一步对比分析了莓茶粉和二氢杨梅素对面包水分含量的影响,结果如图2所示。在第0天,二氢杨梅素组的6、7号水分含量与对照组无显著差异(P>0.05),其余实验组水分含量显著低于对照组(P<0.05),但二氢杨梅素组水分含量显著高于莓茶粉组(P<0.05)。原因在于二氢杨梅素的羟基可通过氢键竞争性结合部分水分,除此之外,莓茶粉中的膳食纤维吸水性强,并由下述微观结构结果可知,莓茶粉促使形成的致密面筋网络结构可能限制了水分容纳空间,导致可容纳的自由水总量反而低于气孔疏松的二氢杨梅素样品。
图2 面包水分含量对比
Fig.2 Comparison of moisture content in bread
注:不同小写字母表示同一天下差异显著(P<0.05)(下同)。
在第1天,6、7号水分含量显著高于其他组(P<0.05)。第1～4天时,莓茶粉组与二氢杨梅素组的水分含量呈平缓下降趋势,属于淀粉老化过程中的水分迁移现象,但在第4天,6、7号的水分含量仍显著高于对照组(P<0.05),表明该添加量的二氢杨梅素能有效延缓水分的流失,具有一定的持水性,其原因是二氢杨梅素可减少贮藏过程中淀粉分子间的重结晶,一定程度上延缓淀粉回生[17]。
到第7天时,除6号、7号样品外,其余样品均出现水分含量升高的现象,结合上述抑菌实验结果,该变化主要归因于多数样品已发生微生物腐败,在其过程中微生物分解底物产生了代谢水。综上分析,二氢杨梅素组6、7号在贮藏期更能保持较高水分含量。
2.3 莓茶粉和二氢杨梅素对面包酸度的影响分析
在面包制作与贮藏过程中,酸度是一个关键的品质指标,其不仅影响面包的口感和风味,还对面包的保鲜和微生物稳定起着至关重要的作用。酸度的结果如图3所示。由图3可知,第0天二氢杨梅素组的酸度明显低于莓茶粉组,同时6、7、8号酸度亦明显低于对照组。贮藏中期(第1～4天)第1天,除5、10号高于对照组外,其余实验组均低于对照组;第4天,除5号、10号酸度明显高于对照组外,其余实验组酸度与对照组差异不明显。第7天6、7号酸度明显低于1、2号和对照组。综合各时间段的酸度值,二氢杨梅素组表现出更持久、稳定的酸度控制效果,其中6号和7号抑制面包酸败的结果较好。
图3 面包酸度对比
Fig.3 Comparison of bread acidity
造成莓茶粉组与二氢杨梅素组酸度差异的核心可能在于,莓茶粉是多种成分的复合体系,而二氢杨梅素是单一活性单体。莓茶粉中除二氢杨梅素外,还含有约10%的水溶性糖(如葡萄糖、阿拉伯糖)和约5%的氨基酸[4],在面包贮藏过程中,这些糖和氨基酸可能被乳酸菌或芽孢杆菌等杂菌利用,持续代谢产生乳酸、乙酸等有机酸[18],从而导致酸度累积升高。相比之下,高纯度的二氢杨梅素几乎不引入额外的可发酵底物,其抑菌机制更为专一,不仅能更有效地抑制乳酸菌等产酸菌的活性,减少有机酸的生成,而且对微生物的抑制可能更为彻底,从而减缓了酸度上升[19]。
2.4 莓茶粉和二氢杨梅素对面包比容的影响分析
在探究莓茶粉和二氢杨梅素对面包品质的影响过程中,面包的比容是衡量蓬松度的重要指标。上述菌落总数的结果表明,在第4天时面包已经临近变质。故研究进一步对上述11个样品在第4天的比容进行了测定,结果如图4所示。由图4可知,莓茶粉组和二氢杨梅素组的比容显著低于对照组(P<0.05),但二氢杨梅素的6～8号显著高于莓茶粉组的1～3号(P<0.05)。原因可能为二者的添加通过不同机制对面包面筋网络形成产生了影响,损害了其最优的持气能力。由下述微观结构结果可知,莓茶粉促使形成致密而延展性差的面筋网络,导致其在发酵阶段持气不足,无法充分膨大;而二氢杨梅素促使形成疏松而强度弱化的面筋网络结构,在发酵阶段和烘烤初期气泡扩张性较好,但因网络强度不足,在烘烤后期易出现支撑性塌陷,限制了最终的比容值,但仍高于莓茶粉组。
图4 面包比容结果
Fig.4 Results of bread specific volume
2.5 莓茶粉和二氢杨梅素对面包色泽的影响分析
在上述分析中发现高添加量(0.5%和1%)的莓茶粉及对应等量的二氢杨梅素对面包的抑菌、水分含量、酸度指标具有负面影响。故研究进一步分析了0.05%、0.1%及0.2%的莓茶粉与对应等量的二氢杨梅素对面包品质的影响。色泽作为衡量面包品质的重要指标之一,对消费者的购买决策和面包的整体感官品质有着显著影响,1～11号组贮藏期间面包色泽变化如表2所示。莓茶粉组L*值在第0、1、4天时显著低于同期二氢杨梅素组(P<0.05)和对照组(P<0.05),表明亮度降低,这是因为莓茶粉原色为绿色,添加后使面包颜色变暗。
表2 莓茶粉及二氢杨梅素对面包色泽的影响
Table 2 Effects of vine tea powder and dihydromyricetin on bread color
样品编号0 d1 d4 d7 dL∗a∗b∗L∗a∗b∗L∗a∗b∗L∗a∗b∗174.93±0.07e1.36±0.02b18.09±0.24c74.1±0.07d1.43±0.05b19.14±0.23bc68.88±0.08f2.06±0.01b21.09±0.20a78.69±0.18b1.53±0.02d20.11±0.06c271.83±0.14f1.27±0.02c16.43±0.19d73.96±0.16d1.06±0.02c16.24±0.10e73.1±0.15e1.39±0.04c17.78±0.29d72.52±0.11f1.50±0.01d21.32±0.30b370.61±0.09g1.02±0.00e16.37±0.11d71.58±0.19e0.98±0.01d15.24±0.13f74.41±0.13d2.29±0.03a18.87±0.45c77.27±0.06d2.81±0.02a17.58±0.29d677.49±0.07a1.16±0.04d19.26±0.29ab78.37±0.13a0.93±0.01d18.52±0.26d76.51±0.07c0.96±0.01f18.97±0.14c71.72±0.04g1.69±0.02c20.5±0.07c775.98±0.07c1.05±0.01e18.95±0.18b78.10±0.05a0.93±0.01d18.88±0.11cd78.54±0.08a1.20±0.04e18.99±0.25c78.03±0.12c1.41±0.00e21.69±0.11a875.69±0.13d0.27±0.01f20.79±0.16a76.65±0.17b0.92±0.01d19.48±0.21b78.54±0.19a1.28±0.02d20.81±0.45a73.55±0.20e1.67±0.02c22.51±0.18a1176.80±0.05b1.53±0.07a20.39±0.21a74.69±0.07c2.09±0.05a22.01±0.25a77.60±0.06b1.41±0.02c19.75±0.18b79.29±0.04a1.88±0.01b20.45±0.37c
注:同列不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
莓茶粉组的b*值整体较小,尤其是在第0天,显著低于二氢杨梅素组(P<0.05)和对照组(P<0.05)。其可能的原因为莓茶粉中没食子酸、儿茶素等多酚类物质抗氧化性能较强,在烘焙初期能有效抑制美拉德反应和焦糖化反应的过度进行,进而导致其组别面包初始黄度显著偏低[20]。
在贮藏期内莓茶粉组的a*值变化明显,第4、7天时,3号的a*值分别为2.29和2.81,显著高于对应二氢杨梅素组(P<0.05)和对照组(P<0.05),主要原因在于:一是莓茶粉中不稳定的多酚类物质在贮藏中后期易氧化聚合生成醌类等红褐色物质[21],促使a*值上升更明显;二是莓茶粉中的水溶性糖以及氨基酸作为额外底物持续促进了以美拉德反应为主的缓慢非酶褐变的发生。相比之下,二氢杨梅素几乎不引入此类小分子前体,因此其组别的色泽变化主要由面包基质本身决定,且二氢杨梅素的抗氧化性更持久地保护了面包色泽,具体的表现为亮度保持较好,红黄度变化平缓。综上,低添加量的莓茶粉与二氢杨梅素均能影响面包的色泽,但存在差异,二氢杨梅素(尤其是7号)在维持面包色泽稳定性方面展现出更佳潜力。
2.6 莓茶粉和二氢杨梅素对面包微观结构的影响分析
面包的微观结构作为影响口感和质地的关键因素,随着贮藏时间延长,其变化尤为关键。本研究对上述7个样品在第4天的孔隙率、气孔密度和气孔均面积进行了测定,旨在分析莓茶粉和二氢杨梅素的添加对面包的内部微观结构的影响,进而揭示其对面包品质的潜在影响机制。结果如表3所示。
表3 莓茶粉及二氢杨梅素对面包微观结构的影响
Table 3 Effects of vine tea powder and dihydromyricetin on bread microstructure
样品编号孔隙率/%气孔密度/(个/cm2)气孔均面积/mm214.62±0.44a22.96±1.22a0.20±0.03c25.28±0.80a18.15±0.82b0.29±0.06b34.84±0.73a18.48±2.09b0.26±0.02bc65.22±0.30a13.93±1.41c0.38±0.03a74.72±0.32a17.00±0.96bc0.28±0.04bc84.77±1.19a17.93±1.93b0.27±0.06bc114.82±0.31a18.85±1.15b0.26±0.04bc
由表3可知,所有组别的孔隙率无显著性差异(P>0.05),表明莓茶粉与二氢杨梅素并未显著改变面包整体的气体保有量。气孔密度方面莓茶粉组1～3号均大于二氢杨梅素组6～8号,其中1号的气孔密度(22.96 个/cm2)显著大于6号(13.93个/cm2)和对照组(18.85 个/cm2)(P<0.05);与之相反,气孔均面积则以二氢杨梅素组整体较大,特别是6号(0.38 mm2)显著大于1号(0.20 mm2)和对照组(0.26 mm2)(P<0.05),表明0.05%莓茶粉(1号)能促使密集小气孔的形成,对应等量的二氢杨梅素(6号)能促使疏松大气孔的形成。原因在于莓茶粉中含有可作为额外发酵底物的水溶性糖,可产生更丰富的CO2气体。同时酚酸和氨基酸能与面筋蛋白发生复杂相互作用,其中低剂量的酚酸可通过氢键等非共价作用与面筋蛋白结合,促进蛋白质有序二级结构的形成,可能有助于面筋网络结构的稳定[22];氨基酸可作为美拉德反应的前体物质,在烘烤过程中形成类黑精等聚合物,进一步交联强化面筋网络;二者协同作用使面筋网络结构更加紧密,强度和弹性得以提升,从而将气体有效分割在微小空间内,形成细密的气孔结构[23]。
另一方面,由于二氢杨梅素不提供额外的发酵底物,其作为一种活性较强的黄酮单体,可直接地与面筋蛋白的特定部位结合[24],以此改变了蛋白质的聚集行为,使其强度下降但延展性相对保留,可能导致面筋在气体膨胀时更容易发生局部拉伸而非均匀扩展,从而使相邻气孔更易合并,形成数量较少但体积更大的孔洞。
综上,0.05%莓茶粉促使形成多而密的气孔结构,而对应等量的二氢杨梅素6号则促使形成少而大的气孔结构。微观结构的差异反映了二者对面筋网络作用机制的不同,同时为下述质构特性的差异提供了结构基础。
2.7 莓茶粉和二氢杨梅素对面包质构的影响分析
质构是衡量面包感官品质、组织结构的关键因素之一。在一定范围内,面包的品质与弹性、内聚性和回复性呈正相关,与硬度、咀嚼性和胶着性呈负相关。第4天质构的对比结果如表4所示,实验组硬度均显著低于对照组(P<0.05),且莓茶粉组硬度显著低于二氢杨梅素组(P<0.05),其中1号(0.05%)硬度最低,为9.12 N;咀嚼性也呈现出类似的变化,二者咀嚼性均显著低于对照组(P<0.05),其中莓茶粉组的1号咀嚼性显著低于二氢杨梅素组6号(P<0.05),且1号咀嚼性最小,为3.86 N;莓茶粉组的胶着性显著小于二氢杨梅素组(P<0.05)和对照组(P<0.05),且1号胶着性最小,为4.72 N。此外,1号的内聚性表现出最高水平,为0.52;弹性方面,莓茶粉组显著高于对照组(P<0.05),且1、3号显著高于二氢杨梅素组的6、8号(P<0.05),但莓茶粉组内差异不显著(P>0.05),上述微观结构显示低添加量莓茶粉能促使形成更强韧、连续均匀的面筋网络结构,从而提高了弹性。莓茶粉组的回复性组内差异不显著(P>0.05)且与对照组无显著差异(P>0.05),但显著高于二氢杨梅素组(P<0.05)。
表4 莓茶粉及二氢杨梅素对面包质构的影响
Table 4 Effects of vine tea powder and dihydromyricetin on bread texture
样品编号硬度/N弹性内聚性胶着性/N咀嚼性/N回复性19.12±0.15f0.82±0.01a0.52±0.02a4.72±0.10f3.86±0.05d0.15±0.00a211.70±0.60e0.83±0.01a0.51±0.02ab6.00±0.25e4.95±0.36c0.16±0.01a312.05±0.33e0.83±0.02a0.50±0.03abc6.01±0.11e5.01±0.16bc0.16±0.00a614.34±0.34c0.75±0.03b0.47±0.01c6.70±0.16c4.98±0.33bc 0.13±0.00c712.97±0.53d0.81±0.01a0.49±0.01abc6.32±0.07d5.09±0.12bc0.14±0.00b816.31±0.20b0.69±0.03c0.48±0.01bc7.72±0.23b5.36±0.07b0.13±0.01c1117.27±0.55a0.750±0.02b0.51±0.01ab8.80±0.13a6.59±0.15a0.15±0.00a
注:同列不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)。
综合来看,莓茶粉在降低硬度、咀嚼性、胶着性,提高弹性、内聚性方面优于二氢杨梅素,其中1号(0.05%)最佳。
2.8 莓茶粉和二氢杨梅素对面包气味的影响分析
电子鼻是一种模拟人类嗅觉系统的传感器技术,可被用于检测和识别各种挥发性化合物的复杂气味。在面包检测中,电子鼻可以用于评估面包的气味和新鲜度。电子鼻的结果如图5所示,7组面包在第0天的香气轮廓即呈现明显差异,其中1号和2号在W1W与W2W传感器上的响应值较大,表明其挥发性成分以硫化物和芳烃化合物为主,这可能是由于莓茶粉中除二氢杨梅素外,所含的水溶性糖与氨基酸为酵母发酵和美拉德反应提供了额外底物,促进了以酵母代谢产物为前体的含硫化合物及烘焙过程中芳香族化合物的生成与积累。6号和7号样品在各传感器的响应值居中,其风味平衡,表明单一的二氢杨梅素对核心风味物质的生成路径干预较小。第0天至第1天期间,所有样品W2S与W1W跃升,形成隔夜香的峰值;同时W1C与W2W同步升高,表明美拉德反应仍在缓慢进行[25],伴随挥发性风味物质的持续生成。
a-0 d;b-1 d;c-4 d;d-7 d
图5 莓茶粉及二氢杨梅素面包电子鼻结果
Fig.5 Electronic nose results for bread with vine tea powder and dihydromyricetin
a-0 d;b-1 d;c-4 d;d-7 d
图6 莓茶粉及二氢杨梅素面包电子舌结果
Fig.6 Electronic tongue results for bread with vine tea powder and dihydromyricetin
第1天至第4天期间,面包香气变化平稳,其中1号、2号和3号的W2S回落,W5C开始升高,表明此时脂质氧化启动。这可能源于莓茶粉中部分多酚在贮藏初期消耗较快,或不饱和脂肪酸自身参与氧化,导致其抗氧化保护作用减弱。6号、7号和8号保持香气平稳,氧化速率较慢,11号面包样品的W1C、W2W仍维持高位,说明二氢杨梅素提供了更持久且专一的抗氧化保护,有效延缓了不饱和脂肪酸的氧化酸败。
第4天至第7天期间,样品香气分化明显。其中1号和2号面包样品的W2W由6.4提升至11.2,9.3提升至10.7、W5C响应值提升约30%,硫-芳烃比值下降,这可能与出现的“油脂-纸板”陈味相关,最终可能导致气味保质期较短。而6号与7号面包样品的W2W响应值增幅小于20%,各传感器信号相对平衡,表明二氢杨梅素在延长面包气味稳定期方面具有显著优势。根本原因为二氢杨梅素作为强效且稳定的单一抗氧化剂,能更持久地清除自由基,抑制脂质氧化链式反应[26],从而更好地保持了面包在贮藏后期的原有气味轮廓。
综上分析,二氢杨梅素组的6号和7号的整体气味更稳定。
2.9 莓茶粉和二氢杨梅素对面包滋味的影响分析
电子舌是通过一组电化学传感器阵列来捕捉样品中的味道特征。在面包检测中,电子舌可以用于评估面包的滋味。电子舌结果如图6所示,在整个贮藏期1～3号的鲜味和咸味响应值普遍大于对应的二氢杨梅素组(6～8号)。例如,在第1天时1号的鲜味4.00、咸味4.85;而6号则为鲜味3.07、咸味4.46。在第4天时,2号的鲜味和咸味值均最大,分别为鲜味4.62,咸味为6.74;而7号的则为鲜味4.01,咸味6.23。由于莓茶粉中除二氢杨梅素外主要的呈味物质为水溶性多糖和氨基酸,为烘焙阶段的美拉德反应提供了更多底物,生成了更为丰富的中间产物,这些物质在贮藏期间持续演化和释放,促进了呈味肽、氨基酸衍生物等鲜味和醇厚感物质,从而提高了鲜味、咸味的响应值[27]。相比之下,二氢杨梅素的抗氧化性可能抑制了面包中脂质氧化、蛋白质的适度氧化[28]从而影响其水解的初级阶段,减少了美拉德反应的底物来源,因而导致面包滋味物质生成不足,鲜味偏低。
酸味和苦味方面,在第0天时,莓茶粉组酸味较高,其中1号酸味值最高,为5.36;贮藏中后期(4 d,7 d),二氢杨梅素组的苦味较高,其中6号在第7天时苦味值最高,为12.5。由于莓茶粉富含有机酸和游离脂肪酸构成了复杂的酸味和风味体系,其能够与面包发酵产生的酸味整合,形成更柔和且复杂的酸感,在一定程度上缓冲或掩蔽由脂肪氧化或蛋白质水解产生的单一负面苦味,使面包整体味觉轮廓更为平衡。同时,二氢杨梅素本身具有特定的苦涩味,在贮藏过程中随着其他风味衰减,其苦味则逐渐凸显。
综上,莓茶粉与二氢杨梅素对面包滋味轮廓的影响有特征性差异。0.05%、0.1%的莓茶粉凭借其丰富的呈味前体物质,能显著提升贮藏期间面包的鲜味与咸味,在增强面包滋味浓郁度与醇厚感方面更具优势。而二氢杨梅素组在贮藏后期的苦味响应相对较高。结合上述电子鼻的相关结果可以看出,莓茶粉通过补充滋味物质以改善面包的滋味,而二氢杨梅素则通过强抗氧化作用稳定面包的香气。
研究最后对电子舌结果进行了PCA,结果如图7所示。PC1为59%,PC2为23.1%,前2个主成分累计达82.1%,可涵盖样品间主要味道差异。图7-a中,第0天的样品均位于PC2的正半轴,第1天的样品均位于PC1负半轴,表明这2天的滋味轮廓差异较大。第4天样品与第7天样品大多分布于第四象限,且分布较为接近,说明该阶段滋味轮廓趋于稳定,变化较小。图7-b中,PC1负向高载荷为鲜味、咸味、涩味回味以及苦味回味,正向高载荷为涩味、丰富感、苦味和酸味。因此,在贮藏前期样品因咸味与鲜味上升而向PC1负方向移动。随贮藏时间延长,涩味和丰富感贡献度增大,致使样品回到PC1正轴。
a-PCA得分图;b-载荷图
图7 莓茶粉及二氢杨梅素面包电子舌PCA图和载荷图
Fig.7 Electronic tongue PCA score plot and loading plot for bread with vine tea powder and dihydromyricetin
3 结论
本研究深入探讨了莓茶粉及二氢杨梅素对面包防腐及品质的影响差异,结果表明,低添加量(0.05%、0.1%)的莓茶粉和对应等量的二氢杨梅素在提高面包防腐性能及改善品质方面具有差异化优势。防腐保鲜方面,莓茶粉在贮藏初期抑菌响应更快,而0.05%莓茶粉对应的二氢杨梅素抑菌更持久稳定。微观结构表明,相比于其他实验组和对照组,0.05%莓茶粉促使形成密集小气孔结构,而对应等量的二氢杨梅素则促使疏松大气孔结构形成。尽管实验组的比容有所降低,但在品质改良方面二者仍然呈现出一定优势:莓茶粉(0.05%、0.1%)能丰富面包的鲜味与咸味滋味、显著(P<0.05)改善质构(降低硬度、咀嚼性、胶着性,提高弹性、内聚性),而对应等量的二氢杨梅素在保持水分含量、控制酸度上升、维持比容、保持色泽稳定、以及延缓不良气味的产生方面效果更显著(P<0.05)。本研究为天然原料在面包防腐和品质改良上的应用提供参考依据,在加强莓茶资源开发与利用的同时满足消费者对天然、健康食品的需求。通过复配使用,有望实现面包感官品质与防腐保鲜性能的同步优化。本研究虽取得了较好的实验结果,但仍存在不足之处。高添加量的莓茶粉和二氢杨梅素在贮藏初期可导致酸度和菌落总数的增加,可能与添加物的抗菌机制和发酵过程中的化学反应有关。未来研究可进一步探讨莓茶粉和二氢杨梅素在不同面包配方和制作工艺中的应用效果及其对营养价值的影响。
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