豆粕是大豆提取豆油后得到的一种主要副产物，含有丰富的生理活性成分，其具有蛋白质含量相对较高（43%～48%）、氨基酸含量均衡（2.5%～2.8%）和赖氨酸含量丰富等优点[1]。同时，豆粕含有7.6%膳食纤维含量、37.9%碳水化合物，其中膳食纤维具有改善人体肠道功能、润肠排便等功能[2]。因此，使用豆粕作为原料制作功能食品成为当前研究热点。然而，由于豆粕原料结构复杂，植酸等抗营养因子含量较高，使得豆粕在食品行业的应用具有很大的挑战。因此，对豆粕原料进行有效改性，提高其食用价值，对开发高附加值豆粕产品具有重要意义。
汽爆是一种能改变原料物理结构和化学组成的新型食品预处理技术，将植物原料在高温、高压条件下处理，使高温饱和水蒸气快速渗透到植物细胞中，通过瞬间卸压产生的机械爆破效果，使植物组织结构破坏、细胞壁破碎，以便于后续的加工和应用。研究发现，汽爆可以有效破除麦麸致密细胞壁结构，促进不溶性膳食纤维向可溶性膳食纤维转化，黄酮、多酚等抗氧化活性成分得到充分释放，汽爆麦麸可以作为很好的原料添加到面粉中制成全麦食品，并取得良好的感官品质[3-5]。汽爆可有效改善豆粕中蛋白质的结构，使豆粕蛋白质的聚集体发生解离后通过非二硫化物共价键形成新的高分子量蛋白质聚集体，增强大豆蛋白重要的功能特性，包括溶解性、乳化性能、起泡性能和脂肪结合能力[6-7]。汽爆对油茶籽饼粕蛋白质的结构、溶解度、聚集状态和乳化性能有显著影响[8]。汽爆处理能够分解豆渣大分子蛋白质聚集体[9]，提高豆粕的消化率，并降低抗营养因子含量（大豆球蛋白、β-伴球蛋白、胰蛋白酶抑制因子）[10]。
本试验将汽爆引入豆粕加工，研究汽爆对豆粕植酸含量和抗氧化活性的影响；将汽爆豆粕粉部分替代小麦面粉添加到面制品中，研究汽爆豆粕对混合粉、小麦面团以及饼干品质特性的影响，为豆粕的进一步开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
豆粕：金石榴园艺有限公司；低筋小麦粉：肇庆市福如德面粉有限公司；植酸钠、α-淀粉酶（35 U/mg）、胃蛋白酶（＞3 000 U/mg）、胰蛋白酶（≥250 USP U/mg）、三氯化铁：上海麦克林生化科技有限公司；磺基水杨酸：天津博迪化工股份有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：飞净生物科技有限公司；甲醇：烟台远东精细化工有限公司；氢氧化钠：天津市鼎盛鑫化工有限公司；醋酸钠：天津市大茂化学试剂厂。所用试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
CT3质构仪：美国Brookfield公司；汽爆装置：聊城大学农产品加工及过程强化实验室自制；YP-350I揉面压皮机：山东省章丘市炊具机械总厂；XYF-3E远红外线食品烤炉：广州红菱电热设备有限公司；CR-10色差仪：日本柯尼卡美能达传感公司；UV-1800型紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；TD5低速离心机：长沙英泰仪器有限公司；ZT-150粉碎机：永康市展帆工贸有限公司；DHG-9023A电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；SHA-C水浴恒温振荡器：金坛市中大仪器厂。
1.3 试验方法
1.3.1 汽爆豆粕粉的制备
用蒸馏水按水∶豆粕=1∶2（质量比）对豆粕样品进行复水处理。将复水后的豆粕放入汽爆罐中，通入饱和蒸汽至汽爆罐内压力达到0.5 MPa，维持该压力持续5 min后，瞬间打开卸料阀门终止汽爆反应，收集汽爆豆粕，将汽爆麦麸置于鼓风干燥箱中60℃烘干12 h。取100 g烘干豆粕加入粉碎机中，粉碎2 min，将得到的豆粕粉装入250 cm×180 cm的塑封袋中备用。
1.3.2 植酸含量的测定
参考陈蓓颖等[11]的方法测定豆粕中植酸含量。取1g豆粕粉于50mL离心管中，加入0.01mol/LHCl10 mL进行提取，5000 r/min离心10 min。取待测样品3.3mL，蒸馏水补足至10 mL，再加入4 mL反应液（0.3 g FeCl3·6H2O和3 g磺基水杨酸，溶解定容至100 mL，稀释10倍后备用），摇匀后3 000 r/min离心10 min，环境温度20℃～25℃静置20 min，取上层清液于500 nm处测定其吸光值。
1.3.3 DPPH自由基清除率的测定
称取1 g豆粕，加入40 mL 80%的甲醇溶液，50℃水浴振荡2 h，离心取上清液。固体重复上述操作，合并两次得到的上清液，50℃旋转蒸发浓缩至10 mL。参考Hirose等[12]的方法测定豆粕提取液的DPPH自由基清除率。取50 μL豆粕提取液，加入2 mL DPPH甲醇溶液（0.1 mmol/L）。环境温度20℃～25℃下将混合物置于黑暗环境中静置30 min，然后在517 nm处测量吸光值。
1.3.4 混合粉溶剂保持力的测定
按照汽爆豆粕粉的添加量分别为0%、10%、20%、30%添加到小麦面粉制备混合粉。混合粉溶剂保持力测定参照Li等[13]的方法。称取混合粉5 g，加入25 g溶液，混合均匀，每隔5 min剧烈振荡5 s，使待测面粉充分地吸水溶胀20 min，然后1 000 r/min离心15 min，去掉上清液，测定混合粉凝胶的质量。
1.3.5 豆粕饼干的制备
取120 g混合粉、0.5 g盐、1.6 g小苏打、20 g玉米油、50 g牛奶进行面团调制，静置30 min后使用揉面压皮机压制，并用半径20 mm圆形模具成型，随后摆盘，180℃焙烤17 min，冷却。
1.3.6 面团和饼干质构特性的测定
参考钟明明等[14]的方法测定面团质构特性及饼干的硬度。用CT3质构仪对面团硬度、内聚性、黏性、弹性进行分析，评价面团的质构特性。测定条件：TPA模式，选用TA44圆柱形探头，距离0.5 mm，触发力5 g，测试速率1.00 mm/s。饼干硬度测定条件：压缩模式，选用TA39探头，距离3 mm，触发力5 g，测试速率0.5 mm/s；每块饼干测试3个点取平均值，每个样品重复测试不低于3次。
1.3.7 饼干颜色的测定
参考刘慧琳等[15]的方法测定饼干颜色。将饼干放置在标准的白板上，去除背景色干扰，用CR-10色差计测定色值。每组选取固定的3个区域，每个区域重复测定3次，记录每次测定的L*、a*、b*值，取平均值。
按照下列公式计算样品的白值（whiteness index，WI）。
式中：L*为亮暗值，范围0（黑）～100（白）；a*为红绿值；b*为黄蓝值。
1.3.8 饼干碳水化合物水解率的测定
饼干碳水化合物水解率参考崔亚楠等[16]的方法进行测定。准确称量500 mg样品于测试管中，加入1 mL α-淀粉酶，15 s～20 s后加入5 mL胃蛋白酶，混合物在37℃水浴恒温振荡器中，温育30min，用5 mL 0.02mol/L的氢氧化钠中和，随后加入25 mL 0.2mol/L的醋酸钠缓冲液，加入5 mL胰蛋白酶，继续在37℃振荡水浴锅中温育。于30、60、120 min分别取1 mL水解液，沸水浴灭酶，测定其葡萄糖含量。
1.4 数据处理
数据分析采用SPSS 20.0软件进行统计分析，显著性差异 p＜0.05。
2 结果与分析
2.1 汽爆对豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影响
汽爆对豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影响见图1。
图1 汽爆对豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影响
Fig.1 Effect of steam explosion on phytic acid content and DPPH radical scavenging activity of soybean meal flour
豆粕是蛋白质的重要来源，具有蛋白质含量高、氨基酸组成相对均衡、供应稳定以及价格低廉等优势。然而，豆粕中的抗营养物质影响人体的生长和健康，从而限制了豆粕的使用。植酸是豆粕中主要的抗营养物质之一[17]，降低豆粕中植酸含量对于拓展豆粕在食品中的应用具有重要的意义。许多传统的处理方法，包括浸泡、发芽、发酵和酶水解，已被广泛应用于植酸降解。然而，浸泡、发芽和发酵等工艺需要的时间比较长，影响了技术经济性[18]。因此，使用高效短时的汽爆技术降解植酸有利于提高工作效率。如图1所示，与未汽爆的豆粕相比，汽爆豆粕植酸含量降低了33.93%，这有利于提升豆粕制品的食用品质。
研究发现人体中含有过量的自由基可能引起机体病变，增加心血管疾病、动脉粥样硬化等疾病的患病风险；同时，活性氧自由基与人体衰老也有着紧密的联系[19]。因此，清除机体内过量自由基成为现在功能食品的研究热点之一。DPPH自由基清除率是广泛使用的抗氧化性评价方法，表示提取物清除DPPH自由基的能力[20]。如图1所示，与未经处理的豆粕相比，汽爆豆粕的DPPH自由基清除率从28.69%增加到48.43%。汽爆有利于破坏原料细胞壁，促进多酚类物质的释放[5]，从而提高了豆粕原料的抗氧化活性，因此有利于豆粕制品发挥更好的功能性。
2.2 汽爆豆粕对混合粉溶剂保持力的影响
溶剂保持力值可以有效预测混合粉的流变特性等性质，面筋性能指数被认为是较好的预测面粉加工性能的指标。豆粕具有较强的吸水能力，会和面粉其他关键成分（如蛋白质和淀粉）之间竞争水分，从而影响面团性能。混合面粉的溶剂保持力值和面筋性能指数如图2所示。
图2 汽爆豆粕粉对混合粉溶剂保持力的影响
Fig.2 Effect of steam exploded soybean meal flour on the solvent retention capacity values of flour blends
Suc-SRC.蔗糖溶剂保持力；LA-SRC.乳酸溶剂保持力；GPI.面筋性能指数；W-SRC.水溶剂保持力；SC-SRC.碳酸钠溶剂保持力；不同字母表示具有显著性差异，p＜0.05。
与未添加豆粕的混合粉相比，添加汽爆豆粕导致混合粉的水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力值增加，乳酸溶剂保持力值降低，这是由混合面粉中膳食纤维、破损淀粉等高吸水性成分含量增加引起的。面粉吸水率较低会使面筋蛋白水合不充分，抑制面筋网络形成，制作的饼干酥松易碎、口感粗糙[21]。汽爆豆粕可提高混合粉的吸水率，这可能与其自身持水性较高有关。不同汽爆豆粕添加量的混合粉，其面筋性能指数均低于小麦粉，说明在面团的制备过程中添加豆粕会导致面筋强度变弱。汽爆豆粕添加量为10%与20%时，各溶剂保持力值与面筋性能指数均无显著性差异（p＞0.05），表明适量添加汽爆豆粕并不会改变混合粉的流变性能。当添加量为30%时，汽爆豆粕明显改变了混合粉的流变性能。因此，在接下来的试验中，着重考察汽爆豆粕添加量为30%时对小麦面团和饼干品质的影响。
2.3 汽爆豆粕对面团质构特性的影响
汽爆豆粕粉对面团质构特性的影响见表1。
表1 汽爆豆粕粉对面团质构特性的影响
Table 1 Effect of steam exploded soybean meal flour on the texture properties of wheat dough
注：同列不同上标字母表示差异显著（p＜0.05）。
汽爆豆粕粉添加量/% 硬度/g 内聚性 弹性/mm 黏性/mJ 0 192.67±23.13a0.70±0.11a19.56±0.79b 5.37±0.34b 10 179.00±19.08a0.58±0.01a21.07±1.13b 6.70±0.82b 20 224.00±47.26a0.56±0.03a20.79±0.29b 9.90±1.53a 30 236.00±17.06a0.70±0.14a23.94±0.18a11.93±0.83a
由表1可知，汽爆豆粕粉对面团质构特性有一定的影响。随着汽爆豆粕粉添加量的增加，面团硬度、内聚性无显著变化（p＞0.05）。汽爆豆粕粉添加量为0%～20%时，面团的弹性无显著变化（p＞0.05）；添加量由20%增加至30%时，面团的弹性显著增大（p＜0.05）。添加量为0%～10%时，黏性无显著变化（p＞0.05）；添加量为10%～20%时，黏性显著增大（p＜0.05）。这可能是添加较多的汽爆豆粕粉，使具有韧性的物质如膳食纤维和蛋白质稀释了小麦面筋蛋白，从而面团的黏度和弹性增加。
2.4 汽爆豆粕对饼干品质的影响
2.4.1 汽爆豆粕对饼干硬度的影响
汽爆豆粕粉对饼干硬度的影响见表2。
表2 汽爆豆粕粉对饼干硬度的影响
Table 2 Effect of steam exploded soybean meal flour on the hardness of wheat biscuit
注：同列不同上标字母表示差异显著（p＜0.05）。
汽爆豆粕粉添加量/% 硬度/g 极小值 极大值0 6 036.89±689.45a 3 117.00 10 038.00 10 6 192.22±658.68a 3 306.00 8 621.00 20 6 108.00±443.75a 3 443.00 7 965.00 30 4 214.89±548.56b 2 017.00 5 951.00
在一定范围内，饼干硬度越大，表明饼干酥脆性越好[22]。由表2可知，添加量由0%增加至20%时，饼干的硬度无显著变化（p＞0.05）。当添加量为30%时，饼干的硬度显著降低（p＜0.05），这与其混合粉的流变性能有关。添加较多的汽爆豆粕导致面团的面筋强度变弱，使得饼干具有较大的韧性。因此，适量添加汽爆豆粕有利于维持饼干的酥脆性口感。
2.4.2 汽爆豆粕对饼干颜色的影响
汽爆豆粕粉对饼干颜色的影响见表3。
表3 汽爆豆粕粉对饼干颜色的影响
Table 3 Effect of steam exploded soybean meal flour on the color of wheat biscuit
注：同列不同上标字母表示差异显著（p＜0.05）。
汽爆豆粕粉添加量/% L* a* b* WI 0 39.13±0.86a 22.93±0.65a 28.33±0.40a29.05±0.44ab 10 37.77±1.04ab22.43±0.59a 26.50±0.56b28.73±0.59ab 20 39.13±0.80a 23.37±0.67a 26.63±0.35b 29.57±0.42a 30 37.23±0.59b 22.40±0.44a 25.83±0.29b 28.52±0.39b
颜色是衡量饼干品质重要的指标。由表3可知，汽爆豆粕添加量由0%增加至20%时，饼干的亮暗值（L*）无显著性变化（p＞0.05）。相比添加量为20%时，饼干的L*在汽爆豆粕添加量为30%时显著降低（p＜0.05）。随着汽爆豆粕粉含量的增加，饼干的红绿值（a*）无显著性变化（p＞0.05）。由于汽爆豆粕的添加，导致饼干的黄蓝值（b*）显著降低（p＜0.05）。汽爆豆粕添加量由0%增加至20%时，饼干的白值（WI）无显著性变化（p＞0.05）。相比添加量为20%时，饼干的WI在汽爆豆粕添加量为30%时显著性降低（p＜0.05）。饼干颜色的适度变化是可以被接受的，可以根据需要制作出不同颜色的豆粕粉添加面制品。
2.4.3 汽爆豆粕对饼干碳水化合物水解率的影响
不同汽爆豆粕添加量饼干的碳水化合物水解率见图3。
图3 汽爆豆粕粉对饼干碳水化合物水解率的影响
Fig.3 Effect of steam exploded soybean meal flour on the hydrolysis rate of carbohydrate in biscuit
由图3可知，在水解反应30、60 min时，添加汽爆豆粕饼干的碳水化合物水解率均低于未添加汽爆豆粕的饼干。与汽爆豆粕饼干相比，未添加汽爆豆粕的饼干碳水化合物水解率在30 min内达到90.06%。汽爆豆粕添加量为30%的饼干，水解反应30 min时，碳水化合物水解率为72.13%，反应120 min时到达86.48%。汽爆豆粕添加量为10%的饼干，其碳水化合物水解率均小于其他饼干。汽爆豆粕在一定程度上抑制了饼干碳水化合物的消化，因此有利于控制血糖指数，可作为一种新型功能性食品原料进行开发。
3 结论
豆粕经汽爆处理后，豆粕粉中植酸含量明显降低，提取液DPPH自由基清除率明显增加，表明汽爆有效提高了豆粕的食用价值。随着汽爆豆粕粉添加量的增加，混合粉溶剂保持力、面团和饼干的质构特性都发生了明显的变化。综合分析汽爆豆粕粉对混合粉溶剂保持力值、面团与饼干质构特性的影响，饼干的颜色以及饼干碳水化合物水解率，确定适量添加汽爆豆粕（添加量＜30%）可以有效维持饼干的品质。本试验可以为汽爆降解抗营养因子和促进抗氧化成分的溶出，以及开发食用品质更好的豆粕制品提供参考。
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