板栗(Chestnut),壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea Miller),在我国已有3 000 多年的种植历史,是重要的“木本粮食”之一。根据联合国粮食及农业组织统计,2017 年我国板栗产量为1 939 719 t,占全世界总产量的83.3%,具体数据见表1。
表1 2017 年世界各国板栗产量排序
Table 1 Chestnut production in the world for 2017
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板栗富含多糖、氨基酸、脂肪酸、微量元素、酚类等功能营养成分[1],并具有独特的香气、甜糯口感,深受广大消费者喜爱。但板栗采收期短,果仁水分含量高(约占50%以上),且又被致密的内皮、果壳紧密包裹,易霉变、发芽、腐烂等,不耐贮藏,而干燥技术是常规耐贮加工方式。将板栗去壳去内皮、(熟化)干燥、粉碎等工序制得板栗生粉(熟粉),既能延长贮藏期,确保板栗不受季节限制;又能以板栗粉形式拓宽其在食品行业中的应用。本文主要就板栗粉的营养价值、主要加工方式、在食品产业中的应用作介绍,并进行了展望,以期为板栗粉的食品研发提供新思路。
因品种、产地环境、加工方法等不同,板栗粉中营养成分含量有所差异。一般而言,板栗粉以淀粉和糖为主,其中淀粉约占42.4%~57.1%(直链淀粉约14.5%~35.1%)[2-3]、糖占20%~32%、蛋白质占5.3%~7.96%(必需氨基酸约4%~7%)、膳食纤维占4%~10%、脂肪占2%~4%[3-6]。研究表明,板栗粉的饱和脂肪酸占比低(16.28%~20.98%),单不饱和脂肪酸(38.76%~44.34%)和多不饱和脂肪酸(38.41%~43.94%)占比高,主要脂肪酸为棕榈酸(15.87%~20.37%)、硬脂酸(0.31%~0.69%)、油酸(38.65%~44.23%)、亚油酸(34.68%~40.04%)、亚麻酸(2.64%~3.89%)。游离氨基酸主要为脯氨酸(6%~9%)、丝氨酸(4%~5%)、丙氨酸(4%~5%)、天冬酰胺(1.5%~1.8%)和甘氨酸(1.5%~1.7%)[7]。与一些无麸质粉(荞麦粉、玉米粉、大米粉)相比,板栗粉中钾、镁、钙较多,其中钾含量约为854 mg/100 g,镁含量约75.8 mg/100 g,钙含量57.6 mg/100 g[8],是人体良好的矿物质来源。
此外,板栗粉在活性成分、抗氧化活性方面也有一些相关研究。板栗粉中发现有原花青素(1 μg/g DW以矢车菊素计)、黄酮(53 μg/g DW 以槲皮素计)、酒石酸酯(175 μg/g DW 以咖啡酸计)、多酚(3 184 μg/g DW以儿茶素计)、鞘脂(48 mg/kg ~56 mg/kg)[9]、生育酚(18 mg/kg~114 mg/kg)等多种活性成分。其中生育酚主要为γ-生育酚(89%~97%)、δ-生育酚(2%~7%)、α-生育酚(1%~6%)[10],有利于减缓细胞蜕化,维持骨骼肌质量。板栗粉总抗氧化能力为3.05(mg of Trolox/g)~5.47(mg of Trolox/g)[7],具有一定的抗氧化功效,可有效帮助预防疾病。
一般而言,影响板栗粉品质的主要加工工序可能有熟化、干燥、粉碎。在板栗粉熟化方面,一般采用蒸煮、烘烤、微波等方式,例如Silva A P 等[11]发现蒸煮方式会增加约4%含水量,但电烤方式会降低约20%含水量,且蒸煮熟化后的板栗比电烤后的板栗色泽更亮。Gonçalves B 等[12]发现与蒸煮熟化的板栗相比,烘烤(200 ℃)的板栗具有更高蛋白质及膳食纤维、更低脂肪。Africa Sanchiz 等[9]研究表明沸水蒸煮与高压蒸煮均会增加板栗粉中多酚含量,抗氧化活性、持水持油能力也有所增加,但乳化力、起泡能力均降低。
在板栗粉干燥方面,常见干燥方式主要为自然晾干[13-14]、热风干燥[5,13-17]、微波干燥[13-14,18-19]、真空冷冻干燥[5,14-16]、喷雾干燥[18-20]、热风-微波组合干燥[21]等。例如李庆等[15]研究表明热风干燥(60 ℃、8 h)板栗粉色泽浅黄,保留了大部分营养成分,有板栗的特殊香气;但真空冷冻干燥制备的板栗粉颗粒较细。Correia P 等[22]研究了不同干燥温度(40、50、60、70 ℃)对不同品种板栗的基本物理特性、营养成分影响,结果表明干燥温度越高,板栗粉中还原糖越高、淀粉越低,且影响程度因品种不同而有所差异。此外,营养成分的差异会影响板栗粉加工特性及口感,例如祝美云等[23]研究发现板栗粉中蛋白质含量与峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度和回复值显著负相关(P<0.05),但脂肪含量与板栗粉糊化特征参数的相关性不明显。此外,粉碎工序主要影响板栗粉的粒度,而粒度又影响加工品质。例如朱京涛等[24]进行超微粉碎制备的板栗粉,粒度减小,比表面积增大,加工特性得到一定改善。
目前,市面上现售的板栗粉简单分为生粉与熟粉,主要用于家庭制作栗子面窝头、栗子蓝莓马芬蛋糕、全麦栗香果干面包、板栗饼等;而熟粉可以直接冲食。为了更好精准延伸板栗粉在食品工业中的销售链,越来越多研究学者以无麸质食品治疗乳糜泻为切入点,深入探讨板栗粉在无麸质领域的应用优势。乳糜泻(celiac disease,CD)是一种因摄入含麸质(主要是麦类作物中的面筋蛋白)食物后不耐受而诱发的小肠慢性肠炎,约占全世界人口的1%。对于乳糜泻患者、小麦过敏者、非乳糜泻麸质过敏者等消费群体,无麸质饮食(gluten-free diet,GFD)已成为常规需求品[25]。GFD 是指使用不含麸质的原料(大米、玉米、马铃薯、木薯等)制作的一类食品[26],近年来,板栗粉以无麸质、香甜可口为靓点,广泛用于制作面包、蛋糕、饼干、脆片等各类主食和零食[2],已成为食品行业的研究热点。
在适宜的添加量时,板栗粉能改善产品香气、提高膳食纤维、矿物质元素含量及抗氧化能力,同时又能降低产品热量。例如Dall Asta C 等[27]研究小麦粉/板栗粉不同配比(100/0、80/20、50/50)对面包基本理化性质、营养特性、抗氧化特性及香气等影响,表明板栗粉添加量越高,面包抗氧化能力越高、香气更佳。Paciulli M 等[28]研究不同板栗粉添加量(20 g/100 g、10 g/100 g)对无麸质面包在贮藏期间成分、色泽、质构、抗氧化特性等影响,结果表明板栗粉能稳定面包在货架期内的色泽及抗氧化能力。ronja Simovi
Dragana 等[3]进行了板栗粉饼干(添加量60%)、全小麦粉饼干的营养成分,前者能量值为1 907.8 kJ/100 g,而后者有1 951.8 kJ/100 g。
另一方面,板栗粉应用于无麸质食品时,可能存在质构坚硬、低体积、感官评价低、保质期短等问题[29],例如Demirkesen I 等[30]研究板栗粉/米粉不同添加量对面包的影响,结果表明添加板栗粉后面包体积小、质构更硬、色泽更暗。Pejcz E 等[31]在制备面包时,研究了无麸质粉(板栗粉、椰子粉、亚麻粉、大麻粉)替代5%、10%、15%小麦粉。结果表明,板栗粉的添加会降低面团蛋白质含量,使面包体积更小、颜色更暗。针对板栗粉产品这些问题,国内外研究学者主要从配方优化、添加剂选择、工艺方面等入手,改善板栗粉产品品质,具体见表2。
表2 调控板栗粉产品品质的研究
Table 2 Improving the quality of chestnut flour products
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近年来,板栗作为一些地方脱贫攻坚主导产业之一,种植规模不断扩增。现有加工模式(鲜食、烹调、糖炒板栗、即食熟板栗仁)的加工量已经无法与产量想匹配,又无法满足多样化市场需求,而板栗粉可能恰好解决这一难题。将大批量板栗原料进行简单粗加工制成板栗粉,一方面可延长贮藏期;另一方面,以板栗粉为基础原料,可用于生产板栗面包、板栗饼干、板栗糕、板栗酥脆片、板栗面条、板栗果冻、板栗酸奶等众多产品。国内外研究已表明板栗粉是一种高价值食品,能丰富产品营养成分,例如矿物质[35]、膳食纤维[3]等,提高产品香气[27,35]、抗氧化能力[27],同时也降低产品热量[3],符合消费者健康理念。随着板栗粉在食品行业中的热度日益剧增,板栗粉的高效利用研究会更加深入,或许可从以下两大方面进一步强化。
现有的板栗粉通常需要冷藏,这样保质期可长达2 个月,可能原因是直链淀粉-脂类化合物络合物易引起板栗粉常温储藏性能不佳,但具体原由有待进一步研究。板栗品种的差异会影响板栗粉中直链淀粉含量、脂类化合物含量及组成。目前主要是根据糊化温度、淀粉、含水量、可溶性糖含量将板栗分为炒食型、菜用型[39],我国板栗地方品种多达350 个(尚不包括有价值的遗传材料和东北的丹东栗)。或许可以根据板栗粉的实际用途,建立相关品质评价标准,通过大量的数据分析更加精准地开展专用板栗粉加工品种的筛选,从而改善板栗粉的贮藏性能,更好的进行板栗粉推广应用。
板栗粉制备工艺研究已多样化,但常见的滚筒干燥却未见报道。通常,原料粒径是影响产品品质的关键因素之一,例如Wu Tong 等[40]对比3 种研磨方式(湿法磨、旋风磨和超细粉碎)制备的米粉对无麸质米粉面包的影响,结果表明,湿法磨的米粉淀粉破损率低,能保留大量完整的淀粉,制备的无麸质米粉面包品质更佳。Belorio M 等[41]研究表明玉米粉平均粒径越大,无麸质饼干硬度越小。此外,或许可以深入研究板栗粉制备过程中的酶解工序,例如Lopes B D M 等[42]研究酶解时间(12、24、36 h)对板栗粉糊化特性、热力学特性影响,结果表明,经过酶解处理后的板栗粉具有最低峰值黏度、最低回生值,可能增加在冷冻食品中的应用范围。以多种无麸质原料为对照,进行流变学性质比较,或许能更好解析板栗粉的应用机制,探寻板栗粉的最佳靓点。例如Martínez M 等[43]研究玉米粉、米粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉在面团发酵和烘焙过程中流变学、微观结构变化。
“香、甜、糯”是板栗最常见的三大靓点,可多方位多角度进行板栗产品开发。目前板栗粉的应用开发大部分集中在小麦粉、米粉等原料复配方面,后续可尝试与多种无麸质原料(例如玉米粉、藜麦粉、红薯粉、木薯粉、马铃薯粉、玉米淀粉等)进行优化,探讨加工过程中降解、美拉德反应等因素对产品香气的影响。例如Pico J 等[44]研究表明无麸质粉(玉米粉、米粉、荞麦粉、藜麦粉等)及淀粉(小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉)的类型对面包香气成分均有不同影响。同时,通过各种蛋白质、乳化剂等选择,改善产品色泽、硬度及食用品质。例如Noriaki Aoki[45]研究表明5%红薯粉(含有高β-淀粉酶活性)替代米粉时,能有效地降低无麸质面包硬化速度。Sahagún Marta 等[46]在制备无麸质玉米饼干时,研究了4 种蛋白(豌豆、马铃薯、蛋白、乳清)替代15%、30%玉米粉对产品的影响,结果表明豌豆蛋白感官评价分值最高。Yildirim R M 等[47]优化无麸质粉(玉米粉、米粉、马铃薯粉、玉米淀粉、木薯淀粉),食品添加剂(大豆蛋白、豌豆蛋白、谷氨酰胺转胺酶)制备无麸质糕点。张中义等[48-50]在制备无麸质面包(米粉、红薯淀粉)时,优化了乳化剂(硬脂酰乳酸钠、蔗糖脂肪酸酯、大豆卵磷脂、分子蒸馏单甘酯)、水溶性胶体(羧甲基纤维素、果胶、刺槐豆胶、瓜尔多胶、羧丙基甲基纤维素)、牛乳蛋白(乳清浓缩蛋白、酪蛋白酸钠、脱脂乳粉),进一步提升了产品品质。
此外,板栗粉在国外市场十分畅销,但国内消费者对板栗粉的应用意识偏薄弱。板栗粉大部分来自农户小规模初加工,我国专供板栗粉的加工企业偏少。现有的市售板栗粉产品具有质量不稳定、包装简单、销售应用渠道窄等一些弊端,缺乏所以,在大力进行板栗粉开发研究应用基础时,需加强对板栗粉的宣传推广,为板栗粉加工业的发展营造优越的氛围,科学指导板栗在干燥制粉、产品加工等生产环节,精准引领板栗粉产业链的成型与壮大。
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