1. 引言
苹果多酚是苹果生长过程中的次生代谢产物，为第三大酚类物质的膳食来源，主要包括儿茶素类、原花青素类与花色苷类等[1]。原花青素类能破坏细胞壁和细胞膜，使得细胞内营养物质泄漏[2]；此外，植物活性成分抑菌的基础是抗氧化能力[3]。近年来，苹果多酚在食品工业中的应用日益广泛，不仅具有很强的抗氧化能力[4]，还能够通过清除自由基、螯合金属离子、抑制氧化酶的活性而起到抗氧化作用，苹果多酚还能与氧化酶发生沉淀，抑制氧化酶的活性，对自由基进行间接的清除[5]，这些特性使得苹果多酚成为提升食品品质和营养价值的理想添加剂。研究表明，苹果多酚具有调节血糖、改善胰岛素抵抗的潜在效果，这对于糖尿病患者来说极具吸引力[6]。通过合理的食品配方设计，苹果多酚有望被开发成辅助治疗糖尿病及其并发症的功能食品，为消费者提供健康益处。有研究显示，苹果多酚与其他天然保鲜剂如壳聚糖联合使用，能显著延长肉类产品的保质期[7]。
此外，苹果多酚在面包加工中的应用也显示出巨大的潜力。将具有抗氧化等特性的苹果多酚引入面包制作，不仅能够丰富面包的营养价值，还有助于延长保质期，减少添加剂的使用。通过响应面法优化的苹果多酚面包配方不仅改善了面包的感官品质，还增强了其营养价值。实验证明，添加适量的苹果多酚能够改善面团的流变学性质，增强面包的弹性和口感，同时保留更多的水分，从而延长面包的保质期。
苹果多酚在食品工业中的应用正逐步拓展到多个领域，从保鲜技术的改进到功能性食品的开发，都显示出其不可替代的价值。随着研究的深入和技术的进步，预计未来苹果多酚将在食品科技领域中扮演更加重要的角色，为人类健康和食品安全贡献更大的力量。
2. 材料与方法
2.1. 材料与仪器
材料：高筋小麦粉：邢台金沙河面业集团有限责任公司；白砂糖：东方先导糖酒有限公司；苹果多酚：宿迁味上味贸易有限公司；水；黄油：恒天然贸易有限公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；红曲米粉：上海佳杰天然食品色素有限公司。
仪器：B20搅拌机：广州市番禺力丰食品机械厂；YXD 75 C烤箱：山东省博兴限兴福不锈钢炊具机械厂；WFF-13A醒发箱：广州市泓锋食品机械有限公司。
2.2. 苹果多酚面包的制作工艺流程
准备混合材料：将苹果多酚加入面粉中，加入其他原料混合，反复揉搓直至达到最佳，等待醒面。
发酵：将搅拌充分的面团揉至圆形放入发酵箱，温度为28~30℃，空气湿度为85%~90% RH，发酵40 min，面团间保持一定距离，以免发酵后体积增大发生粘连[8]。
醒发：取出发酵充分的面团，用擀面棍进行擀压排气，把面胚放到醒发箱里充分醒发，温度设置为38~42℃，直至面团变为原体积的2~3倍，迅速把它放到烤箱里进行烘烤[9]。
成型：将面团处理好后，用模具切出等分剂子，手工制成蟠桃雏形，用红曲米粉上色。
焙烤：将制作好的面包胚置入烤箱当中，将其温度设置成180℃，烘烤约20 min。
冷却包装：在烘烤结束后将面包取出，在室温下将面包自然冷却，待到冷却完成后进行包装，即为成品。
2.3. 苹果多酚面包配方的单因素试验
以高筋小麦粉为基准，以感官评分为评价指标，进行单因素试验，研究苹果多酚、酵母粉、白砂糖、黄油和水对面包品质的影响。
1) 苹果多酚添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础，在54%水、1.5%酵母粉、11%黄油、16%白砂糖的条件下，再向其中分别加入0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%苹果多酚，对不同苹果多酚含量的苹果多酚面包进行感官评价分析，得出苹果多酚于面包中的最优添加量。
2) 黄油添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础，在54%水、1.5%酵母粉、0.03%苹果多酚、16%白砂糖的条件下，再向其中分别加入5%、7%、9%、11%、13%黄油，对不同黄油含量的苹果多酚面包进行感官评价分析，得出黄油于面包中的最优添加量。
3) 水添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础，在1.5%酵母粉、11%黄油、16%白砂糖、0.03%苹果多酚的条件下，再向其中分别加入50%、52%、54%、56%、58%水。对不同水含量的苹果多酚面包进行感官评价分析，得出水于面包中的最优添加量。
4) 白砂糖添加量对面包品质的影响
以1200g面粉为基础，在54%水、1.5%酵母粉、11%黄油、0.03%苹果多酚的条件下，再向其中分别加入12%、14%、16%、18%、20%白砂糖，对不同白砂糖含量的苹果多酚面包进行感官评价分析，得出白砂糖于面包中的最优添加量。
5) 酵母粉添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础，在54%水、11%黄油、16%白砂糖、0.03%苹果多酚的条件下，再向其中分别加入0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%酵母粉，对不同酵母粉含量的苹果多酚面包进行感官评价分析，得出酵母粉于面包中的最优添加量。
2.4. 响应面试验设计
Table 1. Test factor level of the response surface
表1. 响应面试验因素水平
水平 |
因素 |
苹果多酚添加量(%) |
黄油添加量(%) |
白砂糖添加量(%) |
−1 |
0.02 |
9 |
14 |
0 |
0.03 |
11 |
16 |
1 |
0.04 |
13 |
18 |
结合上述单因素试验的结果，通过Design Expert 13.0软件，选择苹果多酚、黄油和白砂糖作为试验的自变量，设定3因素3水平响应面试验与优化苹果多酚面包的最优配方。试验所涉及的因素和水平见表1。
2.5. 面包的感官评价
面包的感官评价标准如表2所示。
Table 2. Criteria for the sensory evaluation of apple polyphenolic bread
表2. 苹果多酚面包的感官评价标准
项目(满分/分) |
评价标准 |
评价得分/分 |
形态(20) |
外观完整，丰满，与预期成品造型一致 |
16~20 |
外观较为完整，大小不一 |
10~15 |
外观与预期成品的造型存在严重差异 |
0~9 |
气味口感(25) |
不黏牙，松软可口，香味纯正无异味 |
19~25 |
口感较硬，香味较为纯正 |
11~19 |
口感坚硬，香味不显 |
0~10 |
色泽(20) |
色泽均匀，无颜色过白的症状，无焦糊 |
16~20 |
色泽较为均匀，轻微焦糊或偏白 |
10~15 |
豆香味和玫瑰花味都较为浓郁 |
0~9 |
弹柔性(15) |
富有弹性且柔软，按压面包后很快复原 |
12~15 |
弹性与柔软度较好，按压面包后较长时间复原 |
7~11 |
弹性与柔软度差，按压面包后不复原 |
0~6 |
组织结构(20) |
面包的内部气孔细致均匀，无较大空洞 |
16~20 |
面包的内部气孔较为均匀 |
10~15 |
面包的内部气孔不均匀，出现较大空洞 |
0~9 |
2.6. 数据处理
使用Design Expert 13.0软件对设计的响应面试验进行数据分析。
3. 结果与分析
3.1. 单因素的试验结果分析
1) 苹果多酚添加量对面包感官品质的影响
苹果多酚添加量对面包感官品质的影响见图1。
Figure 1. Effect of apple polyphenols addition amount on bread quality
图1. 苹果多酚添加量对面包品质的影响
由图1可知，随着苹果多酚的添加量由0.01%到0.05%逐渐增加，苹果多酚面包的感官评分呈现出先上升后下降的趋势，当苹果多酚添加量为0.03%时，面包的口感细腻，色泽均匀，有淡淡的苹果风味，面包的感官评分最高；当苹果多酚的添加量较0.03%低时，独特的苹果风味更淡，表面光泽度较低，面包所得的感官评分较低；当苹果多酚的添加量较0.03%高时，独特的苹果风味更加浓郁，但面包的口感会稍显粘腻，致使面包的感官评分降低。综上所述，可得到此单因素试验中的最优苹果多酚添加量为0.03%。
2) 黄油添加量对面包感官品质的影响
黄油添加量对面包感官品质的影响见图2。
Figure 2. Effect of butter addition amount on bread quality
图2. 黄油添加量对面包品质的影响
由图2可知，随着黄油的添加量由5%到13%逐渐增加，苹果多酚面包的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。黄油可有效改善面团的柔韧性，改善面包香气[10]。当黄油的添加量为11%时，面包的奶香风味浓郁，成品更加细腻柔软，色泽金黄，视觉效果好，所得到的感官评分最高；当黄油的添加量较11%低时，面包的奶香风味较淡，色泽呈淡黄色，面包的质感较硬；当黄油的添加量较11%高时，面包的奶香风味更为浓郁，但面包的表面质地硬，大小不一，可能是过量的黄油导致面团不易成型[11]。综上所述，可得到此单因素试验中的最优黄油添加量为11%。
3) 水添加量对面包感官品质的影响
水添加量对面包感官品质的影响见图3。
Figure 3. Effect of water addition amount on bread quality
图3. 水的添加量对面包品质的影响
由图3可知，随着水的添加量由50%到58%逐渐增加，苹果多酚面包的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。当水的添加量为54%时，面包的体积适中，口感柔软细腻，内部气孔分布均匀，面包所得的感官评分最高；当水的添加量较54%低时，面团在搅拌时不易成型；当水的添加量较54%高时，面团的水分过高，面包醒发效果变差，在烘烤时面包更易形成硬壳，严重阻碍体积膨大，致使面包蓬松度很低[12]。综上所述，可得到此单因素试验中的最优水添加量为54%。
4) 白砂糖添加量对面包感官品质的影响
白砂糖添加量对面包感官品质的影响见图4。
Figure 4. Effect of white granulated sugar addition amount on bread quality
图4. 白砂糖添加量对面包品质的影响
由图4可知，随着白砂糖的添加量由12%到20%逐渐增加，苹果多酚面包的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。白砂糖可以加快美拉德反应和焦糖化反应速率，使面包的表皮色泽更加诱人[13]。当白砂糖的添加量为16%时，综合色泽、风味、口感和甜度所得面包的感官评分最高；当白砂糖的添加量较16%低时，由于白砂糖的添加量过少会导致面团发酵不充分，口感差，面包色泽暗淡以及组织结构差[14]。当白砂糖的添加量较16%高时，会使面包的甜度偏高，口感较为甜腻，不符合大众口味。综上所述，可得到此单因素试验中的最优白砂糖添加量为16%。
5) 酵母粉添加量对面包感官品质的影响
酵母粉添加量对面包感官品质的影响见图5。
Figure 5. Effect of yeast addition amount on bread quality
图5. 酵母添加量对面包品质的影响
由图5可知，随着酵母粉的添加量由0.9%到1.7%逐渐增加，苹果多酚面包的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。当酵母粉的添加量为1.5%时，面包松软可口，富有弹性，内部气孔大小均匀，所得的感官评分最高；当酵母粉的添加量较1.5%低时，面包的口感和弹性较差；当酵母粉的添加量较1.5%高时，面团蓬松度高，但过于松软，弹性差。综上所述，可得到此单因素试验中的最优酵母粉添加量为1.5%。
3.2. 响应面试验结果和分析
3.2.1. 响应面试验与结果
响应面试验的设计与试验，共计17个试验组合，结果如表3所示。根据试验所得出的结果，使用Design Expert 13.0软件对试验数据进行分析，得到的回归方程模型为：Y = 82.4 + 2.50A + 0.1250B + 3.13C − 1.25AB + 1.75AC − 2.00BC − 6.70A2 + 3.95B2 − 4.45C2。
Table 3. Response surface test design and results
表3. 响应面试验设计与结果
实验编号 |
A苹果多酚添加量/% |
B白砂糖添加量/% |
C黄油添加量/% |
感官评分/分 |
1 |
0.02 |
14 |
11 |
67 |
2 |
0.04 |
14 |
11 |
75 |
3 |
0.02 |
18 |
11 |
71 |
4 |
0.04 |
18 |
11 |
74 |
5 |
0.02 |
16 |
9 |
68 |
6 |
0.04 |
16 |
9 |
69 |
7 |
0.02 |
16 |
13 |
70 |
8 |
0.04 |
16 |
13 |
78 |
9 |
0.03 |
14 |
9 |
69 |
10 |
0.03 |
18 |
9 |
72 |
11 |
0.03 |
14 |
13 |
80 |
12 |
0.03 |
18 |
13 |
75 |
13 |
0.03 |
16 |
11 |
83 |
14 |
0.03 |
16 |
11 |
82 |
15 |
0.03 |
16 |
11 |
84 |
16 |
0.03 |
16 |
11 |
82 |
17 |
0.03 |
16 |
11 |
81 |
Table 4. Analysis of variance of the regression models
表4. 回归模型的方差分析
方差来源 |
平方和 |
自由度 |
均方 |
F |
P |
显著性 |
回归模型 |
537.58 |
9 |
59.73 |
42.02 |
<0.0001 |
** |
A |
50.00 |
1 |
50.00 |
35.18 |
0.0006 |
** |
B |
0.1250 |
1 |
0.1250 |
0.0879 |
0.7754 |
|
C |
78.13 |
1 |
78.13 |
54.96 |
0.0001 |
** |
AB |
6.25 |
1 |
6.25 |
4.40 |
0.0742 |
|
AC |
12.25 |
1 |
12.25 |
8.62 |
0.0218 |
* |
续表
BC |
16.00 |
1 |
16.00 |
11.26 |
0.0122 |
* |
A2 |
189.01 |
1 |
189.01 |
132.97 |
<0.0001 |
** |
B2 |
65.69 |
1 |
65.69 |
46.22 |
0.0003 |
** |
C2 |
83.38 |
1 |
83.38 |
58.66 |
0.0001 |
** |
残差 |
9.95 |
7 |
1.42 |
|
|
|
失拟性 |
4.75 |
3 |
1.58 |
1.22 |
0.4116 |
|
纯误差 |
5.20 |
4 |
1.30 |
|
|
|
总差 |
547.53 |
16 |
|
|
|
|
R2 = 0.9818
|
注：*表示显著差异(P < 0.05)，**表示极显著差异(P < 0.01)。
由表4可以得出该试验模型P < 0.01，是显著的，所以能够很好地反映出各个影响因素与苹果多酚面包的感官评分之间的关系。模型失拟项P = 0.4116 > 0.05，R2 = 0.9818，表明模型与实验数据的拟合程度较好，误差较小。一次项A、C为极显著(P < 0.01)，交互项AC、BC为显著(P < 0.05)，二次项A2、B2、C2为极显著(P < 0.01)，观察F值可得出，所选择的三个因素对苹果多酚面包感官评价的影响大小顺序为：C (黄油) > A (苹果多酚) > B (白砂糖)。
3.2.2. 响应面试验分析
结合回归方程以感官评分Y为指标，作出苹果多酚添加量、白砂糖添加量、黄油添加量3因素交互作用对苹果多酚面包感官品质影响的分析图，如下图6~8所示。
Figure 6. Response surface plots and contour plots of the interaction effect of apple polyphenols addition amount and white granulated sugar addition amount on bread sensory score
图6. 苹果多酚添加量与白砂糖添加量的交互作用对面包感官评分影响的响应面图和等高线图
Figure 7. Response surface plots and contour plots of the interaction effect of apple polyphenols addition amount and butter addition amount on bread sensory score
图7. 苹果多酚添加量与黄油添加量的交互作用对面包感官评分影响的响应面图和等高线图
Figure 8. Response surface plots and contour plots of the interaction effects of butter addition amount and granulated sugar addition amount on bread sensory score
图8. 黄油添加量与白砂糖添加量的交互作用对面包感官评分影响的响应面图和等高线图
由图6~8可知，在所选择的因素考察的范围内，各个因素的交互作用所得到的响应面图均为开口朝下的曲面且等高线均为椭圆，其中苹果多酚添加量与黄油添加量的交互作用得出的响应面图坡度最大且椭圆的弧度最大，即苹果多酚添加量与黄油添加量的交互作用对面包的感官评分影响最为显著。
3.2.3. 验证试验
使用Design Expert 13.0软件，对试验结果进行进一步优化，得到苹果多酚面包的最佳工艺配方的参数应为：苹果多酚添加量0.032%、白砂糖添加量15.73%、黄油添加量11.86%，此条件下的苹果多酚面包所得到的感官评分为83.3849，与理论值相近。使用优化后得出的苹果多酚面包的工艺配方，进行验证试验，所得到的苹果多酚面包的感官评分为83，与理论得出的感官评分83.3849很接近，说明该模型对苹果多酚面包优化后所得的配方参数是可信的。
4. 结论
苹果多酚面包通过单因素试验和响应面试验研究得出其最佳工艺配方参数为：苹果多酚添加量0.032%、水添加量54%、白砂糖添加量15.73%、酵母粉添加量1.5%、黄油添加量11.86%，在以上条件下所制作出的面包，综合色泽、气味口感、形态、弹柔性和组织结构考虑，其整体接受度最高，感官评分为83分。其整体色泽金黄，气味纯正，带有淡淡的苹果风味。
苹果多酚作为一类重要的天然抗氧化剂，于本次研究中虽仍然存在一些局限性，但同时也有着明确的未来发展方向。本次研究存在未对面包的硬度、酸度等理化指标进行检测，以及进行感官评价的人员未经受过专业培训，所得的感官评分数据较为粗糙等问题。未来可以对苹果多酚的组分分离和功能进行研究：针对苹果多酚中的特定组分进行分离和纯化，深入研究其生物活性，特别是对人体健康的积极影响，使其应用领域得到拓展。
基金项目
2023年安徽省省级大学生创新创业训练计划项目(S202311305410)；蚌埠学院高层次人才科研启动经费资助项(BBXY2019KYQD07)。
NOTES
*通讯作者。