鲍雨婷，孙 玥，李雪玲，梁 进

（安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽省农产品加工工程试验室，安徽 合肥 230036）

面包是日常生活中深受大众欢迎的一类烘焙食品，随着人们生活水平的提高以及饮食观念的变化，注重风味口感的同时关注营养价值，而对面包品类产品的需求也更加多样化和功能化。目前相关研究显示[1-2]，在面包中添加谷物类、豆类、果蔬类及果皮果渣等功能性食材，有利于改善面包制品的营养，同时提高其产品附加值，深受大众的喜爱。

滁菊是安徽滁州地方特色农产品，名列中国“四大药菊”之首，除极高的观赏价值外，还具有很好的食用价值和药用价值，是著名的药食同源性植物[3]。滁菊不仅富含人体所需的氨基酸和铁、锌、硒等多种微量元素及黄酮类、酚酸类等抗氧化成分，还含有挥发油、多糖等生理活性成分，具有抗菌消炎、抗氧化、保护心血管等生理功效，存在较高利用价值[4]。目前滁菊的食用价值主要通过冲泡饮用等方式实现，但这些方式对其功效成分利用率普遍偏低，将滁菊作为营养强化原料应用至其他食品配料中的相关研究目前在国内外仍然较少，有关滁菊面包这类烘焙食品的研究更是鲜有报道。滁菊作为一种优质的药食两用型资源，若将其加工应用至面包这类烘焙食品的研发中，不仅能提高产品的营养价值、保健功能，还可赋予产品独特的风味，同时对开拓滁菊食用价值、提高农产品资源利用率等都有一定推动作用。

气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）联用技术是近年来较为新颖的一种食品分析检测技术，它结合了GC的分离功能和IMS快速响应、高灵敏度的优点，能够对样品中的挥发性顶空成分进行快速检测，在食品风味分析、产品分级、鉴伪以及质量控制等方面都有广泛应用[5]。

本研究将滁菊粉应用至面包加工中，以未添加滁菊粉的面包为对照，使用混合试验仪、GC-IMS探究滁菊粉对面团特性和面包风味的影响并对面包的抗氧化活性进行分析，以期为滁菊在面包类焙烤食品中的应用提供实验参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

滁菊由安徽省滁州市南谯区大柳镇提供；绵白糖南京甘汁园糖业有限公司；食用盐 安徽省盐业总公司；高筋小麦粉 潍坊风筝面粉有限公司；高活性干酵母、无盐黄油 安琪酵母股份有限公司。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-dipheny l-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺盐（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)，ABTS） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；总黄酮含量测定试剂盒 上海琮益科技有限公司；无水乙醇、无水甲醇均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

800Y型高速多功能粉碎机 永康市铂欧五金制品有限公司；DA600厨师机 北美电器有限公司；YH-6D发酵箱 广州蒂特有限公司；KWS1538J-F5N烤箱 广州格兰仕微波生活电器制造有限公司；Mixolab 2混合试验仪 法国肖邦技术有限公司；JW-3021H离心机 北京海天友诚科技有限公司；UV-9000紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；FlavourSpec®风味分析仪（GC-IMS分析用仪器） 德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 滁菊粉的制备

将滁菊干花粉碎后，过80 目的筛网，得到滁菊粉，密封存放在-20 ℃下备用。

1.3.2 面团热机械学特性的测定

参考GB/T 37511—2009《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 混合试验仪法》[6]及徐小云等[7]的方法，采用Mixolab 2混合试验仪测定滁菊粉不同添加量（0%、1%、2%、3%、4%）对面团热机械学特性的影响。运行Chopin＋程序进行实验：分为3 个阶段，第1阶段在30 ℃混合8 min；第2阶段以4 ℃/min的速率加热至90 ℃，然后在90 ℃保持7 min；第3阶段以4 ℃/min的速率降温到50 ℃。

1.3.3 面包的制作

参考GB/T 35869—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质评价 快速烘焙法》[8]并略作修改。将滁菊粉以添加量0%、1%、2%、3%、4%的替代小麦粉，添加到小麦面粉中。配方以面粉100 g为基准，绵白糖用量11.5%，干酵母1.5%，黄油11.5%，食盐0.8%和水（根据混合试验仪测得吸水率的93%）。对照组面包样品为不添加滁菊粉的纯小麦粉面包。将所需原料加入搅拌机中进行混合，搅拌成能拉出均匀薄膜的面团，室温覆保鲜膜松弛15 min后将面团排气、整形放入模具，在发酵箱中进行发酵（35 ℃、相对湿度80%），发酵完成后，190 ℃焙烤33 min，面包取出后迅速脱模，室温冷却。

1.3.4 感官评分

根据GB/T 20981—2007《面包》[9]的方法并做修改。由10 名食品专业人员进行品评，分别对面包的形态、色泽、口感、风味、组织进行感官评审，采用百分制，各项评分总和为感官评定值，评分标准见表1。

表1 面包感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of bread

1.3.5 比容测定

采用油菜籽替代法[10]，面包焙烤完成后，放置在室温下冷却1 h，随后用电子天平称量面包质量，然后将面包放入容器中，用油菜籽将剩余空间填满，直至菜籽的表面与容器顶部平齐。测量容器中菜籽体积，容器内积减去菜籽体积，即为面包体积。测定3 次，取平均值。按式（1）计算面包比容：

1.3.6 GC-IMS测定面包中挥发性风味成分

1.3.6.1 样品处理

取2 g面包芯样品置于20 mL顶空瓶中，于80 ℃条件下孵育20 min后进样，进样针温度85 ℃，进样体积500 μL。

1.3.6.2 GC条件

RESTEK Rtx-Wax石英毛细柱（30 m×0.53 mm，1 μm）；柱温60 ℃；运行时间30 min；以高纯度N2为载气，载气初始流速于2 mL/min保持2 min，在20 min内线性递增至100 mL/min。

1.3.6.3 IMS条件

漂移气为高纯度N2；温度45 ℃；载气流量设置150 mL/min。

1.3.7 抗氧化活性测定

1.3.7.1 提取液的制备

将面包芯真空冷冻干燥48 h后粉碎并过80 目筛网，取2 g冻干样品加入40 mL 80%甲醇溶液混匀，混合液在摇床上以37 ℃、120 r/min，振荡提取2 h，后以3500 r/min离心15 min，取上清液待用。

1.3.7.2 DPPH自由基清除率测定

参考Wang Naifu等[2]的方法，并进行适当修改。用无水乙醇制备DPPH自由基浓度为0.1 mmol/L溶液，取1 mL样品提取液与3 mL的DPPH自由基溶液混匀，反应30 min，于波长517 nm处测定反应液吸光度A样品，全程避光。对照组为无水乙醇替代DPPH自由基溶液与样品提取液反应，空白组为无水乙醇替代样品提取液与DPPH自由基溶液反应，吸光度分别记为A对照和A空白。按式（2）计算DPPH自由基清除率：

1.3.7.3 ABTS阳离子自由基清除率测定

参考Yeri等[11]的方法，并进行适当调整。分别配制7 mmol/L的ABTS溶液和2.4 mmol/L的过硫酸钾溶液，将两者1∶1混合，避光反应16 h后，取适量反应液用无水乙醇稀释，使溶液吸光度在波长734 nm处为0.70±0.02，得到ABTS阳离子自由基工作液。样品提取液与ABTS阳离子自由基工作液以1∶8混合，避光反应6 min，于波长734 nm处测定溶液吸光度，记为A样品。对照组为无水乙醇替代ABTS阳离子自由基工作液与样品提取液反应，空白组为无水乙醇替代样品提取液与ABTS阳离子自由基工作液反应，吸光度分别记为A对照和A空白。按式（3）计算ABTS阳离子自由基清除率：

1.3.7.4 总黄酮含量测定

标准曲线绘制：采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法[12]，分别配制质量浓度为20、40、60、80、100 μg/mL的芦丁标准品溶液，各取2 mL加入0.05 g/mL亚硝酸钠溶液0.5 mL混匀，静置6 min，再加入0.1 g/mL硝酸铝0.5 mL，摇匀静置6 min，加0.04 g/mL NaOH溶液2 mL充分混匀，室温静置反应15 min后，以试剂空白调零，在波长510 nm处测定混合溶液的吸光度，以芦丁标准品质量浓度（μg/mL）为y轴，吸光度为x轴，绘制标准曲线。得到回归方程y=0.002x＋0.0301（R2=0.9996），结果表明线性关系良好。

样品总黄酮含量测定：将样品提取液稀释2 倍，按上述方法测定吸光度，并通过标准曲线方程计算总黄酮含量，结果以每100 g样品中含有相当于芦丁标准品的质量（mg/100 g）表示。

1.4 数据分析

所有实验至少平行重复3 次。采用Microsoft Excel 2019进行数据计算和分析；使用Origin Pro 9.0软件绘图；运用SPSS 25.0软件对实验数据进行显著性分析（P＜0.05）。利用与FlavourSpec®风味分析仪器配套的分析软件中的VOCal以及内置的Reporter、Gallery Plot、Dynamic PCA三款插件，对样品挥发性物质的数据、图谱和动态主成分进行分析。

2 结果与分析

2.1 滁菊粉对面团热机械学特性的影响

混合试验仪（Mixolab）可以反映面团在热机械力作用下，加热和冷却过程中，蛋白质和淀粉等的特性变化，在谷物粉团的流变学特性分析上应用广泛[13]。采用Mixolab 2测定不同滁菊粉添加量（0%、1%、2%、3%、4%）对面团热机械学特性的影响，结果如表2所示。

表2 滁菊粉对面团热机械学特性的影响Table 2 Effect of Chuzhou chrysanthemum powder on thermomechanical properties of wheat dough

随滁菊粉添加量的增加，面团吸水率显著增加；这可能是由于滁菊中的多糖和纤维稀释了面筋蛋白含量，与面筋蛋白和淀粉竞争水分子，以氢键结合更多水，导致了面团吸水率的增高，这与Wang Naifu等[2]的研究结果相似。面团形成时间随滁菊粉添加量的增加而略微降低，无显著变化。面团的稳定时间反映了面团在搅拌过程中抗机械力破坏的能力。与未添加滁菊粉的面团相比，添加滁菊粉后面团的稳定时间缩短，这可能是因为滁菊粉的加入使面筋网络被破坏，面团韧性降低，但在不同滁菊粉添加水平的实验范围内并无显著差异[14]。稠度最小值反映了蛋白质在热机械力作用下的弱化度，稠度最小值越小，蛋白弱化度越大，面筋结构越弱，面团越易形变导致其加工性能下降。滁菊粉添加量为0%～2%，稠度最小值差异明显，添加滁菊粉使面团的稠度最小值显著降低；滁菊粉添加量为2%～4%时，稠度最小值差异不显著。原因可能是滁菊粉中缺乏面筋蛋白，添加后不利于面筋网络结构形成，使面筋强度有一定降低，但在适量添加范围内对面团筋性的影响差异性不大。峰值黏度随滁菊粉添加量增加而降低，这可能是由于添加了滁菊粉使面团中淀粉相对含量降低，且滁菊粉中的多糖和纤维等与淀粉竞争吸水，淀粉膨胀受到抑制，致使糊化黏度降低。回生值随滁菊粉添加量增加而降低，可能是滁菊粉中的纤维和多糖通过争夺水分或包裹淀粉分子的方式，从而降低了淀粉分子的重结晶率，在一定程度上延缓了淀粉老化[15]。

2.2 滁菊粉对面包感官评分和比容的影响

如图1所示，不同滁菊粉替代水平显著影响面包的感官评分及比容大小。当滁菊粉添加量为1%～2%时，面包的感官评分较高；添加量大于2%时，感官评分逐渐下降。面包比容随滁菊粉添加量的增加先略微增大后显著减小，添加量为1%时比容最大，为4.22 mL/g。可能是由于滁菊本身不含有形成面筋的蛋白质，当较多滁菊粉加入时会稀释面筋蛋白含量，同时滁菊纤维成分和面筋蛋白相互作用，影响到面筋网络的形成，从而使面团膨胀时的持气能力降低，面团出现塌陷，面包内部组织纹理变得粗糙紧实，导致面包比容的降低。这与Chang Ruichu等[16]制备富含柠檬渣纤维面包的研究结果相似。

图1 滁菊粉对面包感官评分和比容的影响Fig.1 Effect of Chuzhou chrysanthemum powder on sensory score and specific volume of bread

通过实验说明适宜水平的滁菊粉添加，可以提高面包的风味和口感等，而添加量过高时，会导致面包出现苦涩味、颜色加深、塌陷变形等，感官品质变差，不易被接受。因此，基于2.1节和2.2节结果，选择滁菊粉添加量1%为适宜水平制备滁菊面包，进行后续实验。

2.3 GC-IMS测定面包挥发性风味成分

2.3.1 GC-IMS谱图分析

采用GC-IMS对滁菊面包和对照面包面包芯的挥发性风味物质进行测定与分析。

如图2所示，面包的GC-IMS谱图由滁菊面包扣除对照面包的谱图信号峰生成，更便于观察和比较2 种样品间风味物质的差异性，横轴1.0处的红色竖线表示反应离子峰。离子峰两侧每一个点代表一种挥发性有机物，蓝色部分说明该物质在滁菊面包中较对照面包低，如图2a区域；红色部分说明该物质在滁菊面包中较对照面包多，如图2b区域；若为白色则表示2 种样品的挥发性物质一致[17]。可以看到图中的红色部分比较多，说明添加滁菊粉对面包的香气成分产生了较大影响，使面包风味变得更加丰富。

图2 面包的GC-IMS谱图（差异图）Fig.2 Differential GC-IMS spectra between breads with and without Chuzhou chrysanthemum

为进一步直观分析面包样品的挥发性风味成分差异，运用Gallery Plot插件生成样品的挥发性物质指纹图谱，如图3所示。指纹图谱的每行代表一个样品中的不同挥发性物质的信号峰，每列代表同一挥发性物质在不同样品中的信号峰，前3 行为对照面包的挥发性物质信号峰，后3 行为滁菊面包的挥发性物质信号峰，白色表示该挥发性物质的含量较低，红色表示物质含量较高，颜色越深则含量越大。一种化合物可能会在同个样品中有1～2 个信号峰，这分别代表它的单体和二聚体[18]。

结合图3和表3可以得出，2 种样品共分离鉴定出65 种挥发性化合物，包含醇类13 种、醛类19 种、酯类11 种、酮类10 种、酸4 种、杂环类5 种、萜类3 种。将2 种样品比对发现，对照面包中苯甲醛、壬醛、庚醛、2,5-二甲基吡嗪、2-庚酮、巴豆酸乙酯、α-松油烯、己醛等化合物的含量较高，如图中所选A区域；而滁菊面包中γ-丁内酯、异丁酸、乙酸、E-2-壬烯醛、E-2-辛烯醛、E-2-庚烯醛、E-2-戊烯醛、辛醛、1-戊烯-3-酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙基呋喃、β-蒎烯、d-樟脑等挥发性物质的含量较高，如图中所选B区域。

图3 面包的Gallery Plot图Fig.3 Gallery plots of breads with and without Chuzhou chrysanthemum

由表3可知，2 种样品的挥发性成分中的醇类化合物相对含量的占比最大，在对照面包中占53.30%，在滁菊面包中占51.82%，是形成面包风味的重要组分。醇类化合物主要包括乙醇、2-甲基丙醇、3-甲基-1-丁醇等，其中乙醇相对含量是醇类化合物中最高的，同时也是2 种样品所有挥发性化合物中最高的。这主要来源于面包中酵母的代谢，酵母菌能够将可发酵的糖类转化为乙醇并在烘焙过程中蒸发，且剩余的乙醇可再被其他有机酸转化成酯类等化合物，从而使面包的风味成分更加丰富[19]。3-甲基-1-丁醇具有香蕉味、水果和杏仁味，有研究表明面包中的3-甲基-1-丁醇与面包香味呈正相关，其浓度越高，消费者对面包香味的接受度就越好[20]。在滁菊面包中3-甲基-1-丁醇的相对含量为6.64%，较对照面包高，说明添加滁菊使面包的香味变得更加浓郁。

表3 面包挥发性物质归类Table 3 Classification of volatile compounds in breads with and without Chuzhou chrysanthemum

续表3

虽然滁菊面包和对照面包含有的醛类、酯类、酮类等化合物的种类相似，可每种挥发性物质的含量却有很大差异。面包风味成分中醛类化合物产生的方式主要包括2 种：一种是美拉德的初始产物通过Strecker途径降解还原，另一种是油脂经氧化产生过氧化物并进一步分解产生脂肪族醛、酮、醇等物质[21]。在滁菊面包中，E-2-壬烯醛（0.17%）、E-2-辛烯醛（0.18%）、E-2-庚烯醛（0.34%）、E-2-戊烯醛（0.13%）、辛醛（0.38%）等化合物的相对含量明显高于对照面包。E-2-辛烯醛、E-2-壬烯醛具有青香、脂肪气息[22]；E-2-庚烯醛、E-2-戊烯醛拥有杏仁和脂肪香气[23]；辛醛的感官特征被描述为柑橘、水果及轻微油脂样香味[24]，这些醛类物质对滁菊面包的油脂香气具有较大贡献。滁菊面包中的辛酸乙酯（0.13%）、丁酸乙酯（0.77%）、乙酸乙酯（1.73%）、甲酸乙酯（0.26%）、乙酸异戊酯（0.07%）等酯类化合物相对含量也高于对照面包。面包中的酯类化合物主要是由醇和酸在高温条件下相互反应产生，能够赋予面包丰富的水果芳香和乳香味[25]。

在2 种样品香气成分的杂环化合物中，呋喃类和吡嗪类化合物常见于焙烤类食品的香味成分中。面包在高温烘焙过程中通过美拉德反应和焦糖化反应，可得到多种呋喃、吡嗪、吡啶、吡咯类等杂环化合物给面包带来独有的烤香和焦香风味[26]。在滁菊面包中，2-乙基呋喃（0.07%）、2,3-二甲基吡嗪（0.08%）、吡啶（0.16%）的相对含量较对照面包高。其中2-乙基呋喃具有豆香、面包、麦芽和焦糖的香味[27]，2,3-二甲基吡嗪呈焙烤、奶油和肉类香气，有坚果和巧克力气味[28]。

滁菊的特征挥发性风味物质主要为萜类化合物[29]，它们是给面包带来滁菊特殊风味的重要成分。在滁菊面包中检测出α-松油烯（0.08%）、β-蒎烯（0.20%）和d-樟脑（0.26%）3 种萜类化合物，其中d-樟脑的相对含量比对照面包高出4 倍多，它也是滁菊挥发油的主要成分之一[29]。这些萜类化合物中α-松油烯具有柠檬和柑橘香[23]；β-蒎烯有明显的松节油气息，松树与青草香气[30]；d-樟脑则具有特殊的樟木气味。

综上所述，滁菊面包的主要挥发性风味成分来源于醇类、醛类、酯类、酮类、杂环类、萜类化合物等，这些化合物相互调和、协同互补构成了面包的特殊风味。

2.3.2 面包挥发性物质

主成分分析（principal component analysis，PCA）是一种常用的多变量统计方法，能够检查各个变量间的相关性[31]。主成分是由原始数据集的信息得来，原始变量包括保留时间、迁移时间和离子信号强度，运用Dynamic PCA插件对这些变量进行动态PCA。如图4所示，PC1为76%，PC2为14%，总贡献率达到90%。该结果说明主成分能较好地反映原始数据的大部分信息。从图4可以看出，对照面包和滁菊面包分布在不同区域内且互不重叠，说明2 种样品间的挥发性风味成分存在明显差异。

图4 面包的PCA图Fig.4 PCA plot of bread with and without Chuzhou chrysanthemum

2.4 滁菊面包抗氧化活性分析

如图5 所示，在总黄酮含量上，滁菊面包（（260.47±3.06）mg/100 g）明显高于对照面包（（191.13±5.03）mg/100 g），且2 种面包样品的自由基清除率高低与其总黄酮含量高低趋势相同。在ABTS阳离子自由基清除率上，对照面包（（65.29±1.49）%）和滁菊面包（（83.47±0.76）%）差距较小；而在DPPH自由基清除率上，对照面包（（21.60±0.91）%）和滁菊面包（（58.98±1.47）%）差距较大。可以推测，滁菊中抗氧化活性成分对DPPH自由基有较明显的清除作用。有学者将滁菊应用在配制酒中，产品也具有较高的DPPH自由基清除率[32]。滁菊中含有较多的生理活性物质，如多糖、黄酮类、酚酸类、萜类化合物等，其中黄酮类化合物最为丰富，这些物质具有良好的清除自由基功能[4,33]，从而提高了滁菊面包的抗氧化能力。

图5 滁菊面包的抗氧化性质Fig.5 Antioxidant properties of breads with and without Chuzhou chrysanthemum

该实验结果说明滁菊经过烘焙加工后仍可保留一定的抗氧化活性物质，滁菊面包产品与普通小麦面包相比具有较好的体外抗氧化活性及清除自由基能力的保健功效。魏敏等[34]将滁菊应用至饼干加工中，制备的滁菊饼干经高温焙烤后也保有较高的总黄酮含量，与本研究结果相似。

3 结论

主要以滁菊粉为添加原料，探讨其在面包类焙烤食品中的应用特性。主要研究添加滁菊粉对面团热机械学特性、面包感官品质和比容以及面包风味物质、抗氧化活性的影响。结果表明，滁菊粉的添加显著提高面团的吸水率同时降低淀粉的糊化峰值黏度和回生值；在滁菊粉添加量为1%时，面包可获得较高的感官评分及比容值。面包风味方面，利用GC-IMS共检测出面包中65 种挥发性风味化合物，其中d-樟脑等萜类化合物为滁菊的特征香气成分，PCA显示滁菊面包与对照面包的风味物质存在明显差异。抗氧化活性方面，滁菊面包的总黄酮含量及自由基清除能力较对照面包明显增高，总黄酮含量为260.47 mg/100 g，ABTS阳离子自由基清除率为83.47%，DPPH自由基清除率为58.98%。综上，面包中添加适宜的滁菊粉可以提升产品的感官品质，增强面包的风味，同时还能提高其抗氧化活性。