从酿酒副产品到烘焙食品：葡萄牙葡萄渣在无麸质面包中的应用

《Applied Food Research》：From Winemaking By-Products to Baked Goods: Incorporation of Portuguese Grape Pomace in Gluten-Free Bread

　　

葡萄渣（GP）是一种富含纤维和生物活性化合物的酿酒副产品，为提升无麸质（GF）产品品质和可持续性提供了策略。研究人员评估了将葡萄牙红葡萄（Touriga Nacional）和白葡萄（Arinto）品种的葡萄渣粉以10%和20%的替代水平掺入以大米粉和玉米淀粉为基础的无麸质面包配方中。研究人员通过测量pH、水分和流变参数表征了面团特性。通过比容、面包芯质构剖面分析（TPA）、应力松弛、气孔结构、颜色和近似成分评估了面包品质。葡萄渣显著改变了面团特性，形成了更硬、内聚性更差、弹性更低的体系，应力松弛增加，粘弹性模量更高。粘附性增加（尤其在10%时），而水分和pH下降。在面包中，葡萄渣降低了比容（从对照的1.89 cm³/g降至20%葡萄渣时的1.45-1.56 cm³/g），增加了面包芯硬度（从5.57 N增至15.20-15.29 N）和咀嚼性，同时降低了内聚性和弹性。面包芯结构显示更多更小的气孔，伴有轻微孔隙变形和更深的表皮及面包芯颜色，在含有Touriga Nacional的面包中效果更显著。在营养方面，20%葡萄渣添加显著增加了蛋白质（高达2.52-2.69%）、脂质、灰分和总膳食纤维（TDF）（Arinto达到8.16%，Touriga Nacional达到9.49%，而对照为4.52%），同时降低了可利用碳水化合物和总能量值，尤其是Touriga Nacional。总体而言，葡萄渣可在无麸质面包中掺入高达20%，改善了营养特性，同时保持了可接受的技术性能，并为酿酒副产物的增值提供了可持续策略。

**研究背景与问题**
无麸质（GF）饮食是乳糜泻患者的唯一有效治疗方案，但市售GF产品常以精制淀粉为主，缺乏膳食纤维、蛋白质、微量营养素和生物活性物质，导致长期饮食质量下降和代谢健康风险。同时，酿酒工业每年产生大量葡萄渣（GP）副产品，若未妥善处理会引起土壤酸化、污染等环境问题。因此，利用葡萄渣这一富含纤维和多酚的副产品来强化GF面包，既能提升营养品质，又能实现副产物的可持续利用，符合循环经济原则。

**研究内容与结论**
本研究由葡萄牙和阿根廷研究人员合作，系统评估了将葡萄牙白葡萄（Arinto）和红葡萄（Touriga Nacional）品种的葡萄渣粉以10%和20%替代水平掺入以大米粉和玉米淀粉为基础的GF面包中，考察其对面团流变学、面包品质和营养成分的影响。结果表明，葡萄渣可成功掺入高达20%，显著改善面包的营养特性（蛋白质、脂质、灰分和总膳食纤维增加，可利用碳水化合物和能量降低），同时保持可接受的技术性能（比容、质构、气孔结构），为酿酒副产物增值提供了可持续策略。论文发表在《Applied Food Research》。

**关键技术与方法**
研究人员采用以下关键技术：①流变学分析：利用动态振荡流变仪测量面团的储能模量（G′）、损耗模量（G″）和损耗角正切（tan δ）；②质构剖面分析（TPA）：通过双压缩试验测定面团和面包的硬度、粘附性、内聚性、弹性及咀嚼性；③应力松弛试验：压缩至40%应变后持续60秒，拟合多指数衰减模型计算弹性模量（E?、E?、E?）和松弛时间（T?、T?）；④数字图像分析：扫描面包切片并用ImageJ软件处理，获取气孔数量、面积百分比和圆形度；⑤颜色测量：采用CIELab系统测定表皮和面包芯的L*、a*、b*值及总色差（ΔE）；⑥近似成分分析：按AACC方法测定水分、蛋白质、灰分、脂质、总膳食纤维（TDF）和可利用碳水化合物。样本来源：葡萄渣样品于2018年采自葡萄牙阿连特茹地区的商业酒庄（CARMIM）。

**研究结果**
**3.1 无麸质合规性与分析验证**
通过ELISA检测，Arinto和Touriga Nacional葡萄渣的麸质含量均低于定量限（<3.1 mg/kg），符合欧盟无麸质法规（≤20 mg/kg）。确认葡萄渣本质为无麸质原料，适于乳糜泻患者食用。

**3.2 掺入葡萄渣的无麸质面团理化与流变特性**
pH和水分测定显示，添加葡萄渣后面团pH降低（从对照的≈5.0降至TD20的≈4.2），Touriga Nacional酸化更明显，归因于葡萄渣中的有机酸；水分含量从对照的≈48.1%降至20%掺入时的≈45.1%，源于高膳食纤维的保水竞争。质构分析（TPA）表明，面团硬度增加（对照2.07 N，AD20达8.60 N），粘附性在10%时升高，内聚性和弹性降低。应力松弛参数显示弹性模量E?、E?增大，松弛时间T?在10%时缩短、20%时延长，表明面团刚性增强。动态粘弹性测试显示储能模量G′和损耗模量G″均增加，G′始终高于G″，Arinto面团tan δ降低，Touriga Nacional面团在10%时tan δ升高（脂质塑化作用），20%时降低（不溶性纤维占主导）。

**3.3 面包表皮与面包芯的颜色参数及色差**
颜色测量表明，所有掺入葡萄渣的面包表皮和面包芯均变暗（L*降低），Touriga Nacional面包更显著（TB20表皮L* 53.5，面包芯L* 28.5）。红度a*在Touriga Nacional面包中持续增加，黄度b*降低；Arinto面包表皮a*在10%时升高后20%时降低，b*先升后降。总色差ΔE在Touriga Nacional面包中大幅增加（TB20表皮ΔE=18.6，面包芯ΔE=36.8），颜色变化主要由葡萄渣中的花青素等天然色素和烘烤中美拉德反应共同导致。

**3.4 掺入葡萄渣的无麸质面包烘焙品质**
面包比容测定显示，10% Arinto面包比容无显著变化（1.85 cm3/g），但20%时降至1.45 cm3/g；Touriga Nacional面包在10%时就降至1.60 cm3/g，20%进一步降至1.56 cm3/g。质构分析（TPA）表明，面包芯硬度增加（对照5.57 N，20%面包约15.2 N），咀嚼性升高，内聚性和弹性降低，粘附性无显著变化。应力松弛分析显示，面包芯弹性模量E?和平衡模量E?增加，松弛时间T?缩短，反映更刚性的网络。气孔结构分析显示，Touriga Nacional面包单位面积气孔数增加（TB20达369.8个/cm2），面积百分比降低（53.8%），圆形度下降（0.88），形成更小、更密集且略变形气孔。

**3.5 无麸质面包的营养成分**
20%葡萄渣掺入的面包（AB20和TB20）营养成分显著改善：蛋白质从对照2.05%增至2.52-2.69%；脂质从1.59%增至2.35-2.39%；灰分从3.64%增至6.00-7.44%；总膳食纤维（TDF）从4.52%增至8.16-9.49%，满足欧盟“高纤维”标准（≥6 g/100 g）；可利用碳水化合物从41.4%降至32.8-35.6%，能量值从188 kcal/100g降至163-173 kcal/100g。Touriga Nacional面包营养改善更显著，因其自身纤维、蛋白质和灰分含量更高。

**讨论与结论**
讨论部分指出，葡萄渣掺入导致面团流变学变化与面包品质下降（比容减小、硬度增加）直接相关，高膳食纤维和酚类物质限制了水分子可用性和气泡膨胀。颜色变化主要由葡萄渣色素和烘烤反应共同决定。营养改善尤其有价值，可弥补长期GF饮食中纤维和微量元素缺乏，降低血糖指数和能量摄入，并可能通过促进饱腹感改善代谢健康。研究局限性包括未进行感官评价和货架期研究，未来需评估消费者接受度及体外淀粉消化率和抗氧化生物利用度。

**研究结论**
将葡萄牙葡萄渣掺入无麸质面包显著影响了其技术和营养特性。富集的面包比容减小，面包芯硬度和咀嚼性增加，内聚性和弹性降低，气孔数量更多、更小，伴有轻微孔隙变形以及更深的表皮和面包芯颜色，尤其在Touriga Nacional配方中。面包在烘烤过程中未塌陷，保持了充分充气的气孔结构。气孔数增加，形成细密均匀结构。面包芯在切片时保持内聚性，不会过度碎裂。在营养方面，含20%葡萄渣的面包蛋白质、脂质、灰分和总膳食纤维（TDF）显著增加，同时可利用碳水化合物和能量含量降低。Touriga Nacional配方效果最显著。重要的是，所有配方均符合无麸质标准，确保了对麸质不耐受或乳糜泻消费者的安全性。这些结果表明，葡萄渣可成功掺入高达20%的无麸质面包中，从而改善其营养特性，同时保持可接受的加工性能。这使乳糜泻患者可获得的食品种类显著扩大，同时也促进了酿酒副产物的可持续利用。