低GI 值黑麦面包配方工艺优化及品质评价

黑麦富含蛋白质、氨基酸、膳食纤维、酚酸和微量元素，具有预防癌症、抗氧化、降血糖等功效[1-2]。黑麦中的膳食纤维主要是阿拉伯木聚糖和果聚糖，其次为纤维素、抗性淀粉、β-葡聚糖和木质素等[3]。有研究表明，水溶性阿拉伯木聚糖可提升面团和面包的结构特性，同时能降低血中胆固醇和餐后血糖及胰岛素释放水平；β-葡聚糖具有降低胆固醇和降低血糖的作用[4]。欧盟委员会规定了专门针对黑麦纤维的健康声明和使用声明的条件：“黑麦纤维有助于正常的肠道功能”。摄入全麦谷物产品，包括黑麦产品，与降低许多疾病和不良健康的发展风险有关；同时具有降低成人患2 型糖尿病的风险，增加饱腹感和减少过度饮食的倾向[5-6]。黑麦是继小麦之后第二重要的面包和烘焙产品原料，也是膳食纤维和生物活性化合物的最佳来源之一，因此研究黑麦对人体健康益处的促进作用和开发黑麦功能性食品可为黑麦产业的发展提供合理支撑[7]。

面包富含碳水化合物、蛋白质、维生素和矿物质，是人们日常饮食中的重要能量来源之一。血糖生成指数（glycemic index，GI）值是衡量食物对血糖影响的指标，GI 值＜55 为低GI 值食品，55＜GI 值＜70 为中GI 值食品。面包的GI 值与面包的原料、制作方法和种类等因素有关。其中，白面包的GI 值较高，通常在70 以上，而全麦面包和黑麦面包的GI 值则相对较低。如果摄入过多高GI 值的食物，可能导致血糖波动、肥胖和糖尿病等问题。而食用低GI 值面包可以更稳定地提供能量，减少能量崩溃和饥饿感，也有助于控制血糖水平、减少血糖波动，并对体重管理和糖尿病预防有积极作用。随着消费水平与观念的改变，这些问题越来越引起人们的重视。

酸面团技术作为一种古老的面包制作方法，发酵产生的乳酸、乙酸等有机酸可降低淀粉的消化率，延长胃排空时间。De Angelis 等[8]采用植物乳杆菌和短乳杆菌发酵燕麦酸面团并制作面包，发酵过程中产生的有机酸使得面包的GI 值降低，同时具有更高的比容、更好的细胞团粒结构以及更受喜爱的酸味气味、品尝滋味和香气。Coda 等[9]的研究发现，酸面团发酵增加了总酚类物质和游离阿魏酸的水平，这可以有效地抑制和降低血糖水平。除此之外，酸面团还可以改善面包的质地、口感和风味，还能延长面包的保鲜期。Gobbetti 等[10]发现混合乳酸菌发酵小麦酸面团产生的挥发性物质包括乙醇、乙酸乙酯、1-丙醇等。Messens 等[11]发现发酵酸面团乳酸菌株产生的细菌素具有抑制食源性致病菌和食品腐败变质细菌的能力，利用这种菌株发酵面团可以减少面制品中化学防腐剂的使用。这些优势使酸面团技术得到重视，在面包改善发酵工艺的研究中成为热点。

本研究在以黑小麦全麦粉为主要原料制作面包的配方基础上，加入优选乳酸发酵剂制备黑麦酸面团，通过单因素试验与响应面工艺优化从而得到满意的低GI 值黑麦面包，并对其进行品质评价，以期为开发黑麦功能性食品和黑麦产业的发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑小麦全麦粉：馆陶县月青农业科技有限公司；苦荞粉：环太生物科技股份有限公司；鹰嘴豆粉：木垒县鹰哥生物科技有限公司；谷朊粉：河南蜜丹儿商贸有限公司；面包用小麦粉：南顺香港集团；乳酸片球菌RSD02、植物乳杆菌RSD54：河北工程大学生命科学与食品工程学院实验室筛选自自然发酵黑麦酸面团并鉴定；低糖干酵母：广西丹宝利酵母有限公司；黄油：恒天然商贸（上海）有限公司；鸡蛋：市售；赤藓糖醇：山东福田药业有限公司；菊粉：重庆骄王天然产物股份有限公司；食用盐：雪天盐业集团；山梨糖醇：河南中辰生物科技有限公司；黑麦面包：河南闵盛食品有限公司。

盐酸、氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化钠、无水乙醇（均为分析纯）：天津欧博凯化工有限公司；α-淀粉酶（＞5 U/mg）、胃蛋白酶（＞250 U/mg）：美国Sigma 公司；3，5-二硝基水杨酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）：北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

厨房秤（SH400）：永康市浩迪工贸有限公司；和面机（SM-50 型）：新麦机械有限公司；醒发机（FX-ST型）：上海众麦机械有限公司；电烤炉（SEC-1Y-S）：江苏三麦食品机械有限公司；紫外可见分光光度计（UV-2700）：岛津仪器（苏州）有限公司；质构仪（TMSTouch）：美国FTC 食品技术公司；色差计（CR400）：日本柯尼卡美能达公司；电子鼻（PEN3 型）：德国Airsense 公司；电子舌（SA-4028 型）：日本Insent 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面包制作工艺

面包的基本配方如表 1 所示。

黑麦酸面团的制备：在无菌容器中制备酸面团。黑小麦全麦粉100 g、复合发酵剂菌悬液2 mL、无菌水98 mL 混合，于37 ℃恒温发酵12 h。复合发酵剂菌悬液是分别将乳酸菌株2 次活化后，使菌体浓度大于109 CFU/mL，6 000 r/min 离心5 min，用无菌生理盐水洗涤2 次得到菌泥，制成109 CFU/mL 的菌悬液，将乳酸片球菌RSD02 和植物乳杆菌RSD54 的菌悬液按照体积比1∶2 的比例混合成为复合发酵剂菌悬液。

面包制作流程：将黑小麦全麦粉、面包用小麦粉等干性原料倒入和面机中混合；按比例加入酸面团、鸡蛋、水低速搅打2～3 min；加入黄油转为高速搅拌8～10 min，搅打至面团光滑，用手将面团轻柔推开，缓缓伸展出现“手套膜”；将面团封上保鲜膜，进行第一次发酵60 min，温度36 ℃、至面团增大至2～3 倍；取出面团分为（50±1）g 的小面团，放入密闭箱中室温松弛10 min；整形放入模具，封上保鲜膜，在36 ℃醒发箱中进行二次发酵30 min，放入烤箱，上火175 ℃，下火170 ℃，烘焙25 min 即可。

1.3.2 感官评分

参照GB/T 35869—2018《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质评价 快速烘焙法》对面包感官评分的要求，并根据黑麦面包的特点略作修改，评价面包品质。由专门受过食品感官评价训练的10 位人员进行评分，对表面色泽、包芯色泽、形态、质地、纹理结构、风味口感6 个方面按照表 2 评出各项评分并综合总分。

1.3.3 体外预测血糖生成指数（expected glycemic index，eGI）测定

体外eGI 测定采用体外消化法，根据Englyst 体外消化模型进行调整[12]，于200 r/min、37 ℃水浴条件下进行体外模拟消化。称取约含200 mg 淀粉的冻干黑麦酸面团粉于锥形瓶中，加入等质量的口腔消化液旋涡振荡2 min；加入10 mL 胃消化液孵育1 h 后用1 mol/L NaOH 调节反应体系pH 值至7.0；加入10 mL肠消化液孵育3 h，分别取肠水解0、20、60、90、120、150、180 min 水解液样品各0.5 mL，立即加入4.5 mL无水乙醇于5 000 r/min 离心5 min，取上清液，用DNS法测定葡萄糖含量，并绘制水解率曲线。预测血糖生成指数（eGI）由每个样品的水解指数（hydrogenated index，HI）值计算得出。HI 值是以白面包作为标准对照得到的。eGI 参考Åkerberg 等[13]及Granfeldt 等[14]的公式计算。

式中：G 为样品的预测血糖生成指数；H 为样品的水解指数。

1.3.4 单因素试验

以上述黑麦酸面团面包的基本配方，其中苦荞粉、鹰嘴豆粉、谷朊粉、鸡蛋、黄油、菊粉、食用盐、山梨糖醇添加量固定不变，分别将黑小麦全麦粉添加量（65%、70%、75%、80%、85%）、酸面团添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、酵母添加量（0.4%、0.7%、1.0%、1.3%、1.6%）、水添加量 （35%、40%、45%、50%、55%）、赤藓糖醇添加量（5%、7%、9%、11%、13%）定为单一变量，进行单因素试验，通过感官评分，确定出酸面团、水和赤藓糖醇中的较优添加量。

1.3.5 响应面试验

根据单因素试验结果，以酸面团添加量（A）、水添加量（B）、赤藓糖醇添加量（C）3 个因素为响应因素，以感官评分和体外eGI 为响应值进行响应面优化试验，确定黑麦面包的最佳配方。最终确定响应面因素水平如表 3 所示。

1.3.6 面包营养成分测定

响应面试验得出的最佳黑麦酸面团配方制作低GI 值黑麦面包，同时制作未添加酸面团黑麦面包和小麦粉代替黑小麦全麦粉制作小麦面包作为对照组。面包营养成分中水分、蛋白质、脂肪、灰分含量测定分别按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》、GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》和GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》测定。碳水化合物含量根据以下公式计算。

式中：C 为样品的碳水化合物含量，%；W 为样品的水分含量，%；P 为样品的蛋白质含量，%；F 为样品的脂肪含量，%；A 为样品的灰分含量，%；

1.3.7 面包比容

采用小米填充法测定面包比容。焙烤的面包冷却至室温后进行称重，记录面包质量（M，g）。取能容纳面包的容器，小米填满整个容器，刮平去掉多余小米，记录容器内小米体积（V1，mL）；将容器内小米倒出，面包放于容器内，用小米填满容器，刮平去掉多余小米，记录容器内小米体积（V2，mL）。平行3 次取均值。面包比容（P，mL/g）根据以下公式计算。

1.3.8 面包色度

采用色差计按照孙玉清等[15]的方法，测量面包表皮和瓤心颜色，用L*值、a*值、b*值表示。L*值为颜色的明克度；a*值为红绿值；b*值为黄蓝值。

1.3.9 面包质构

用质构仪测定面包的质构，圆形探头力量程为500 N，感应元量程为100 N，测试速度为60 mm/min，起始力为5 N，形变百分量为40%，放入样品间隔时间为5 s。将面包于室温下冷却2 h 后，切取3 cm 厚度的中间层，进行测定，每组样品平行测3 次。

1.3.10 面包风味特性研究

1.3.10.1 基于电子鼻对面包香气特征的测定

参考Kachele 等[16]的方法，将面包冷却后粉碎，取1 g 样品于20 mL 顶空瓶，加盖密封，常温平衡15 min。采用顶空取样，电子鼻清洗时间120 s，电子鼻测试样品调零时间5 s，准备时间5 s，空气流速400 mL/min，检测时间100 s，选取60～63 s。

1.3.10.2 基于电子舌对面包滋味特征的测定

参考闫博文[17]的方法，取50 g 面包样品并粉碎，加入150 mL 去离子水，均质1 min，3 000 r/min 离心10 min，取上清液备用。电子舌测定前需将（甜味、苦味、酸味、鲜味、涩味和咸味）6 个传感器置于参比溶液中浸泡24 h 进行活化。测定时，将40 mL 样品溶液倒入80 mL 样品杯。6 个传感器于参比溶液浸泡30 s，测定参比电势，然后将传感器浸泡于样品溶液30 s，测得样品溶液电势，两者之差即为滋味强度值，数据采集以参比溶液和样品液交替进行。

1.4 数据分析

采用Microsoft Office Excel 2021 和SPSS 27 软件对数据进行显著性分析，显著性差异水平取P＜0.05，数据重复3 次取平均值。采用Origin 2021 进行绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

不同因素的添加量对黑麦酸面团面包感官评分的影响如图1 可知。

由图1 可知，感官评分随着黑小麦全麦粉、酸面团、酵母、水和赤藓糖醇添加量增加均呈现先增加后减少趋势，并均出现了峰值。当黑小麦全麦粉、酸面团、酵母、水和赤藓糖醇添加量分别为75%、25%、1.0%、40% 和9% 时，产品感官评分达到最大值。黑小麦全麦粉含有丰富的面筋蛋白，可以增加面包的韧性，但添加量过高导致产品感官评分有稍许下降趋势，可能是由于过多黑小麦全麦粉添加会使产品表面光滑度降低影响产品色泽，同时使得面包口感粗糙影响咀嚼性和适口性。酸面团和酵母可以一起协同发酵，会增加产品的风味和表现状态，但添加量过高导致产品感官评分降低，可能是因为酸面团过多会使得产品口味变酸。研究表明，面团的加工性能主要由水添加量以及与面粉中其他化合物与水的结合作用决定[18]。水的添加量直接影响着面包的成型状态，添加量太多面团太软难于定型，添加量太少则面团太硬，均不利于面包的表现状态。赤藓糖醇作为一种甜味剂，能够对面包的口感、风味产生影响。因此选择黑小麦全麦粉添加量75%、酸面团添加量25%、酵母添加量1.0%、水添加量40%和赤藓糖醇添加量9%为较适的添加量。

2.2 响应面优化结果

在单因素试验的基础上，确定中心点及水平，根据Box-Behnken 试验设计原理，以酸面团添加量（A）、水添加量（B）和赤藓糖醇添加量（C）为变量，以黑麦酸面团面包感官评分（Y1）和体外eGI 为响应值（Y2）进行三因素三水平响应面优化分析，确定最佳加工工艺，响应面试验分组及结果见表 4。

采用Design-Expert 13 软件对表 4 中感官评分（Y1）和体外eGI 为响应值（Y2）的试验数据进行二次多项式逐步回归拟合，得回归模型方程为 Y1=93.18-2.69A+1.61B+1.62C-0.635AB+0.767 5AC-0.652 5BC-9.56A2-5.39B2-1.68C2；Y2=52.24-1.74A-2.18B-0.382 5C-0.937 5AB-0.157 5AC-0.092 5BC+2.13A2-0.323 7B2+0.746 2C2。

方差分析结果见表 5 和表 6。

由表5 可知，模型F 值为297.21，所得黑麦酸面团面包感官评分的回归方程极显著（P＜0.000 1）；失拟项F 值为0.19，失拟项P=0.896 1＞0.05，失拟项不显著，模型适当。模型确定系数R2=0.997 4，说明模型拟合度较好；校正相关系数R2adj=0.994 0，说明模型能够在99.40%的程度上对试验结果进行解释说明；变异系数0.583 3，说明试验精确度较高，模型方程能够较好地反映真实值。因此，可用该回归方程对黑麦酸面团面包加工试验结果进行分析和预测。由P 值可知，A、B 和C 对Y1 影响极显著（P＜0.01），AB、AC、BC 对Y1 的影响显著（P＜0.05），A2、B2、C2 对Y1 的影响极显著（P＜0.01），表示其对响应值影响较大。各因素对黑麦酸面团面包感官评分影响大小顺序为A＞C＞B。

由表 6 可知，模型F 值为40，所得黑麦酸面团面包体外eGI 的回归方程极显著（P＜0.000 1）；失拟项F值为2.09，P=0.244 5＞0.05，失拟项不显著，模型适当。R2=0.980 9、R2adj=0.956 4，说明该模型拟合度比较好，能够在95.64%的程度上对试验结果进行解释说明；变异系数0.930 8，说明试验精确度高，模型方程可较好地反映真实值。因此可用该回归方程对黑麦酸面团面包加工试验结果进行分析和预测。由P 值可知，方程中A、B、AB、A2对Y2影响极显著（P＜0.01），C2对Y2影响显著（P＜0.05），表示其对响应值影响较大。各因素对黑麦酸面团面包体外eGI 的影响大小顺序是B＞A＞C。

运用Design-Expert 13 对数据绘制图形，得到感官评分和体外eGI 在两两因素互作条件下的响应面图，如图 2 所示。对响应面方差分析结果作响应面曲面及等高线图，可以看出各个变量对响应值交互作用的影响，等高线图越圆，表示影响越小；等高线图越扁平，表示影响越大[19]。

由图 2a～图 2c 可知，3 个交互作用图的响应值均随着变量的增大而不断增大，到达定点后，随着变量增加，响应值反而减小，并且响应图开口朝下，说明存在最大值；相应地等值线图均呈现椭圆形，说明各个因素之间交互作用显著。各因素之间的交互作用对黑麦酸面团面包感官评分的影响大小顺序为AC＞BC＞AB。

由图 2d 可以看出，A 与B 之间交互作用的曲面陡峭，对黑麦酸面团面包体外eGI 的影响较大；而图2e和图2f 显示，A 与C、以及B 与 C 间交互作用的影响较小。由表6 方差分析结果，A 与B 之间的交互作用对黑麦酸面团面包体外eGI 具有极显著影响（P＜0.01），其他各因素之间的交互作用的影响不显著（P＞0.05）。各因素之间的交互作用对黑麦酸面团面包感官评分的影响大小顺序为AB＞BC＞AC。

根据多元二次回归模型，以黑麦面包的体外eGI和感官评分为指标，预测得到低GI 值黑麦酸面团面包的最佳工艺为酸面团添加量25.52%、水添加量43.70%、赤藓糖醇添加量9.67%，此时黑麦面包体外eGI 为50.15，感官评分为91.20，结合试验目的以及实际操作的方便性，调整后的最佳参数为酸面团添加量25.50%、水添加量43.70%、赤藓糖醇添加量9.70%。按照优化的数据进行验证试验，得到的黑麦面包风味口感和组织结构良好，感官评分与体外eGI 如表 7所示。

由表7 可知，黑麦酸面团面包体外eGI 为49.98，eGI＜55，符合低GI 值食品要求，且显著低于未添加酸面团黑麦面包的eGI（P＜0.05），同时，感官评分90.23 显著高于未添加酸面团黑麦面包（P＜0.05），与预测结果相符，因此，获得的低GI 值黑麦面包的工艺条件可靠。

2.3 基本营养组分分析

不同面包的基本营养成分对比结果如表 8 所示。

由表8 所示，低GI 值黑麦面包较未添加酸面团黑麦面包和小麦面包的脂肪和蛋白质含量高，碳水化合物含量较低，表明了所制作的低GI 值黑麦面包可满足追求高蛋白和低糖人士的需求。与小麦相比黑麦通常含有较高的铁、锌、锰和铜等矿物质，这可能是低GI 值黑麦面包的灰分含量显著高于小麦面包的原因之一[20]。

2.4 面包比容结果

面包比容可以反映面包的质地特性，是烘焙产品重要的衡量指标[21]。不同种类的面包比容见图3。

由图3 可知，小麦面包的比容最大为3.60 mL/g，而未添加酸面团黑麦面包和低GI 值黑麦面包的比容较小，分别减少了 21.39%和26.39%，这可能是由于黑麦中的膳食纤维影响面包面团的面筋网络结构，同时膳食纤维颗粒较大影响发酵过程中气泡的稳定性，导致面包持气率降低，从而影响面包比容[22]。另外，虽然黑麦与小麦相似具有较高的蛋白含量，但黑麦蛋白并不会像小麦蛋白那样形成面筋骨架，由于黑麦面团的黏性，机器加工黑麦面团比小麦面团更困难，由此产生的烘焙黑麦面包比容较小[23]。未添加酸面团黑麦面包与低GI 值黑麦面包的比容之间没有显著差异，表明添加乳酸复合发酵剂对面包的比容没有显著影响。这与张思佳[24]发现发酵乳杆菌和植物乳杆菌联合发酵后对面包比容的影响不显著的结果一致。

2.5 面包色度结果

不同种类面包的表皮和瓤心色度见表 9。

黑麦面包皮的颜色和厚度取决于烘烤温度、烤箱中的均匀性和烘烤时间[25]。由表9 可知，3 种面包表皮的L*值没有显著差异。低GI 值黑麦面包表皮a*值显著低于小麦面包，而未添加酸面团黑麦面包表皮a*值虽然低于小麦面包但没有显著差异，黑小麦全麦粉制作的面包红黄色较浅。小麦面包表皮b*值最高，与未添加酸面团黑麦面包和低GI 值黑麦面包之间差异显著。小麦面包瓤心的L*值最高，与未添加酸面团黑麦面包和低GI 值黑麦面包之间差异显著。低GI 值黑麦面包瓤心a*值最高，其次是未添加酸面团黑麦面包、小麦面包。未添加酸面团黑麦面包和低GI 值黑麦面包瓤心b*值之间差异不显著，且均与小麦面包差异显著。可见低GI 值黑麦面包与未添加酸面团黑麦面包在表皮和瓤心色度上没有明显区别。

2.6 面包质构结果

通过质构仪测定不同种类面包分别贮存1、3、5、7 d 的硬度、内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性5 项指标与小麦面包的差异，结果见表 10。

由表10 可知，3 种面包在贮存过程中硬度先降低后增加，贮存7 d 后小麦面包略低于其他2 种面包，2 种黑麦面包的硬度差异不显著；3 种面包的内聚性在贮存过程中整体逐渐降低，贮存7 d 较1 d 时低GI 值黑麦面包内聚性降低了39.62%，未添加酸面团黑麦面包降低了29.17%，小麦面包降低了42.62%，同时低GI值黑麦面包贮存7 d 时内聚性较未添加酸面团黑麦面包和小麦面包分别降低5.88% 和8.57%。3 种面包的弹性在贮存过程中整体逐渐增加，低GI 值黑麦面包弹性增长了66.37%，未添加酸面团黑麦面包37.88%，小麦面包33.15%。3 种面包的胶黏性在贮存过程中呈现先降低后增长的趋势，但整体处于降低状态，贮存7 d时3 种面包的胶黏性之间差异不显著。3 种面包的咀嚼性在贮存过程中先降低后增加趋势，小麦面包的咀嚼性虽有增加但整体还是降低的，由贮存1 d 的43.10 mJ 降低为贮存7 d 的33.96 mJ，而未添加酸面团黑麦面包和低GI 值黑麦面包贮存7 d 的咀嚼性则较高于贮存1 d，分别提高了33.26%和20.02%。因此低GI 值黑麦面包表现出较好的口感。

2.7 面包风味特性研究

采用电子鼻和电子舌探究低GI 值黑麦面包风味特性，在未添加酸面团黑麦面包和小麦面包的基础上，加入市售黑麦面包比较不同面包之间的风味特性差异。

2.7.1 基于电子鼻对面包香气特征的分析

采用的电子鼻检测传感器共含有10 个金属检测器，其对样品中不同种类挥发性香气物质存在着特异性响应。不同面包的电子鼻雷达图如图4 所示。

由图 4 可知，除W6S 和W3S 外其他检测器对面包中的香气化合物响应强度均具有显著差异，其中，W1C 对应芳香族化合物、W5S 对应氮氧化合物、W3C对应氨类、芳香族化合物、W5C 对应烷烃、芳香族化合物、W1S 对应甲烷、W1W 对应硫化物和萜烯类、W2S对应醇类和部分芳香族化合物、W2W 对应有机硫化物和芳香族化合物。虽然W5S、W1S 和W1W 的响应度较强，但所有芳香族化合物的检测器响应度均呈现出显著差异，因此不同种类面包在氮氧化合物、甲烷、硫化物和萜烯类物质及芳香族化合物的含量或组成区分度较大。研究结果显示未添加酸面团黑麦面包、市售黑麦面包的风味物质和小麦面包相比较为丰富，且低GI 值黑麦面包检测出风味物质含量最高。

不同种类面包电子鼻的主成分分析（principal component analysis，PCA）如图5 所示。

由图 5 可知，前两个主成分（PC1 和PC2）累计方差贡献率为97.24%，说明主要成分已基本涵盖原始数据的大部分变异信息。各组数据在PC1 上的分布特征是决定区分效果的主要因素。4 种面包在PC1 可以实现完全分离，说明在味觉指标上4 种面包具有明显差异，电子鼻可以准确识别和区分4 种面包，未添加酸面团黑麦面包与低GI 值黑麦面包比较结果表明添加酸面团对面包风味有较大影响，且低GI 值黑麦面包与其他3 种面包的风味有较大差异，这与雷达图分析结果一致。

使用载荷方法对各传感器的分辨效果进行研究，结果如图6 所示。

由图 6 可知，PC1 贡献率占比为82.17%。PC1 特征值越大表明区分效果越有效，且分布越靠近原点（0，0）附近的传感器对样品的区分作用越小[26-27]。W2S、W1C、W1S、W5S、W1W 这5 种传感器具有明显的区分作用，其中W2S（醇类和部分芳香族化合物）和W1C（芳香族化合物）传感器总贡献率最大，由此推测面包的整体香气特征差异可能与上述两类物质组成及含量有着直接关系。

2.7.2 基于电子舌对面包滋味特征的分析

滋味作为风味的组成部分，是食品的重要属性之一。电子舌基于模拟人类味觉对食品滋味分析与识别，可快速检测产品的整体滋味，因此广泛应用于食品滋味特征的分析检测。

基于电子舌比较 4 种面包在酸味、苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、鲜味、丰富度、咸味和甜味上的差异性，各滋味指标相对强度如图 7 所示。

由图7 可知，低GI 值黑麦面包的酸味指标与其他3 种面包的差异最明显，与小麦面包相比，低GI 值黑麦面包的苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、鲜味、咸味和甜味降低，丰富度增加。与未添加酸面团黑麦面包相比，除酸味增加，其他滋味均出现降低现象；与市售黑麦面包相比，酸味、涩味、甜味增加，其他滋味均出现降低现象。酸化是酸面团发酵的重要特征，即在发酵阶段微生物代谢产酸的过程，适量的有机酸有助于产品整体滋味的提升[28]。乳酸发酵黑麦酸面团过程中，乳酸复合发酵产生大量的有机酸及酸味氨基酸[29]，同时乳酸菌代谢消耗大量还原糖，导致低GI 值黑麦面包酸味显著增强，甜味和鲜味减弱。黑麦富含丰富多酚类化合物（如花青素、类黄酮和酚酸等），这些物质呈苦味和涩味，由于乳酸菌发酵的酸性环境激活了蛋白酶，在有机酸与蛋白酶的共同作用下释放大量的呈味游离氨基酸，这有利于降低苦味和涩味[30]。

为进一步明确不同种类面包整体滋味特征差异性，基于电子舌滋味强度进行主成分分析，从而实现样品间的归类与差异分析。面包电子舌的PCA 如图8所示。

由图 8 可知，两种主成分（PC1 和 PC2）累计方差贡献率达 99.2%，能够反映样品大部分信息。4 种面包整体滋味特性在主坐标轴具有良好的区分度。由此推测，低GI 值黑麦面包相比其他3 种面包的整体滋味特性较好。

3 结论

本研究通过单因素试验得出黑小麦全麦粉最优添加量为75%、酸面团添加量为25%、酵母添加量为1.0%、水添加量为40%、赤藓糖醇添加量为9% 时低GI 值黑麦面包感官评分最好。通过响应面试验确定了低GI 值黑麦面包最佳工艺配方为酸面团添加量25.50%、水添加量43.70%、赤藓糖醇添加量9.70%。经验证试验，得到的黑麦面包感官评分90.23，体外eGI 为 49.98，eGI＜50，属于低GI 值食品。

对低GI 值黑麦面包进行品质评价，结果表明：低GI 值黑麦面包具有较高的脂肪和蛋白质，碳水化合物含量较低，适宜对低糖食品需求的人士食用。与对照黑麦面包相比，比容和色度差异不显著，表明添加乳酸复合发酵剂对面包的比容和色度没有显著影响。通过测定贮存1～7 d 质构变化发现，3 种面包内聚性均降低，低GI 值黑麦面包贮存7 d 时内聚性较未添加酸面团黑麦面包和小麦面包分别降低5.88% 和8.57%，同时其弹性和咀嚼性较贮存1 d 增长了66.37% 和20.02%，高于对照组，表现出较好的口感。通过电子鼻分析发现低GI 值黑麦面包主要在醇类和芳香族化合物上优于其他3 种面包，电子舌分析发现添加复合乳酸发酵剂发酵的酸面团可有效降低黑麦面包的苦味和涩味。

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Formula Optimization and Quality Evaluation of Low-GI Rye Bread

JIANG Yirui，HAN Binzhou，ZHANG Zheng，CHEN Meiyu，TIAN Xiayu，JIANG Haichao，WANG Yongxia *
（School of Life Sciences and Food Engineering，Hebei University of Engineering，Handan 056038，Hebei，China）

Abstract： The formula of rye bread was optimized by response surface methodology，and the quality of the prepared rye bread was evaluated. The optimal addition amounts of sour rye dough prepared with lactic acid fermentation agent，water，and erythritol were determined to be 25.50%，43.70%，and 9.70%，respectively. The rye bread prepared had an in vitro expected glycemic index （eGI） of 49.98，which indicated that the rye bread was a low-glycemic index （GI） food product. The sensory score was 90.23. Neither the specific volume nor the color had significant difference between the rye bread and the control group. On day 7，the prepared rye bread showed decreases of 5.88% and 8.57% in cohesiveness compared with the rye bread without addition of sour rye dough and wheat bread，respectively. The elasticity and chewiness of the prepared rye bread on day 7 increased by 66.37% and 20.02%，respectively，compared with those on day 1，exceeding those of the control group. Electronic nose and electronic tongue analysis revealed that the rye bread was superior to the control group in terms of alcohols and aromatic compounds，with decreased bitterness and astringency.

Key words： rye bread；sour rye dough；low glycemic index；formula optimization；quality

DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2025.04.012

基金项目：河北省科技计划项目（重点研发计划项目）（21327118D）；邯郸市科学技术研究与发展计划项目（21422012317）

作者简介：江义蕊（1994—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：王永霞（1972—），女，教授，硕士，研究方向：功能性食品开发与功能评价。

引文格式：

江义蕊，韩滨舟，张政，等. 低GI 值黑麦面包配方工艺优化及品质评价[J]. 食品研究与开发，2025，46（4）：82-92.

JIANG Yirui，HAN Binzhou，ZHANG Zheng，et al. Formula Optimization and Quality Evaluation of Low-GI Rye Bread[J].Food Research and Development，2025，46（4）：82-92.

加工编辑：张岩蔚

收稿日期：2023-11-11