菊粉特性及其對饅頭品質的影響研究

胡雅婕,高海燕,孫俊良,馬漢軍,賈　甜,張瑞瑤,呂　亞,曾　潔

(河南科技學院食品學院,河南新鄉 453003)

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菊粉特性及其對饅頭品質的影響研究

胡雅婕,高海燕,孫俊良,馬漢軍,賈甜,張瑞瑤,呂亞,曾潔*

(河南科技學院食品學院,河南新鄉 453003)

本論文分析了菊粉的糖分組成特征、結構和微觀形態,以及菊粉對饅頭粉糊化性質和熱力學性質的影響,并將其應用于饅頭食品中,通過感官評定、比容、延展比等指標探討了菊粉對饅頭品質的影響。結果表明:菊粉的Sephadex G25凝膠過濾色譜呈雙峰分布,含有較多的不同聚合度的菊糖分子。SEM結果表明,菊粉顆粒呈球形,大小不均勻,多數顆粒表面凹凸不平。IR分析結果表明菊粉結構屬于果聚糖結構。此外,菊粉對饅頭粉的RVA粘度參數影響不大。然而,DSC分析表明,菊粉對饅頭粉熱力學性質影響較大。隨著菊粉添加量的不同,饅頭粉的糊化溫度范圍和吸熱焓值發生了一定的變化。適當添加菊粉(8%)時饅頭評分最高為89.3分,饅頭比容較大。

菊粉,饅頭,糊化性質,熱力學性質,質構

饅頭源于中國,作為最具有民族特色的傳統食品之一,是我國食品行業研究、創新的一個好的方向。眾多有關饅頭的研究表明,饅頭的品質是中國食品改良的重要目標[1-3]。而饅頭的品質與制作饅頭的原料關系密切,饅頭粉中的組分對饅頭品質有一定程度的影響[4-5]。

菊芋中果聚糖含量占碳水化合物的80%左右,因此常用來提取菊糖或菊粉。因其具有廣泛的推廣和利用價值,是當今重要的開發能源植物之一[6]。菊粉由D-呋喃果糖分子以β-(2,1)糖苷鍵連接而成的果聚糖。每個菊粉分子末端以α-(1,2)糖苷鍵連接一個葡萄糖殘基,DP(聚合度)通常為2～60,平均聚合度為10,其中聚合度較低時(DP為2～9)則可稱為低聚果糖[7]。菊粉作為一種天然果糖聚合物,具有膳食纖維以及益生素的生理功能,如改善腸道菌群、降血脂、預防結腸癌和乳腺癌、促進鈣的吸收、提高人體免疫功能等,是一種優秀的功能性食品配料,其開發利用受到國際食品行業的青睞[8-10]。我國的菊粉產業才剛剛起步,2009年3月25日,我國衛生部批準菊粉為新資源食品。國內也開始種植菊芋,大多以制成腌菜出售。與此同時,我國也陸續出現菊粉生產企業,但是作為輔料在食品中添加而制成產品投入生產的報道很少。因此,國內菊粉生產是一個新興的產業,在食品工業領域的開發前景非常廣闊[11-13]。菊粉作為一種新型的膳食纖維,近年來在面制品行業的應用越來越廣泛。由于菊粉具有良好的親水性,不同鏈長的菊粉分子其吸濕性不同,因此,菊粉對面團性質及最終產品品質的影響存在著顯著差異。研究表明,短鏈菊粉和長鏈菊粉均可降低面團吸水率和弱化度,增加面團形成時間。菊粉的添加可縮短面團的發酵周期。添加5%～7%長鏈菊粉可以明顯降低面包的體積,增大面包的硬度,而短鏈菊粉會增大面包的體積。短鏈菊粉添加量在10%以下時,添加菊粉可以增大饅頭比容,降低饅頭徑高比,并且饅頭的質構特性也得到相應改善[14-17]。此外,菊粉對不同小麥面粉的影響也具有顯著差異。菊粉不會影響硬質小麥面條的水分和灰分含量,但能影響面條的結構和感官評價?？傊?菊粉來源不同,生產面制品所用面粉筋度不同,面團類型不同,菊粉對最終產品品質的影響可能會出現差異。菊粉的添加量也是生產中需要考慮的重要因素[15]。

本論文旨在研究菊粉特性及其在饅頭中的應用,期望提高增加饅頭的保健功能而又不降低饅頭的品質,為豐富傳統饅頭主食提供一定的理論參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

五得利髙筋面粉五得利集團新鄉面粉有限公司;菊芋河南省駐馬店汝南縣農戶提供。

硫酸、苯酚分析純;Sephadex G-25 Medium美國Pharmacia公司。

天平(精確度0.5 g)江蘇常熟;豐廚醒發箱廣州石井美天;TA-XT,Plus物性測定儀英國Stable公司;快速粘度儀(RVA)澳大利亞新港;Quanta 200掃描電子顯微鏡美國FEI;722N可見分光光度計上海精科;布魯克紅外光譜儀TENSOR27美國BRUKEN;粉末壓片機769YP-15A天津科器;DSC Q200美國TA;蒸鍋、電磁爐、游標卡尺等。

1.2實驗方法

1.2.1菊粉的制備參照吳洪新等[18]提取菊粉的方法,以水為溶劑,提取條件為:提取溫度85 ℃,固液比為1∶30,提取時間為60 min。提取液用石灰乳法在75 ℃左右除去大分子雜蛋白,真空濃縮,然后將濃縮液醇沉、復溶后再用活性炭脫色,熱風干燥,所得菊粉產品經破碎,過100目篩,備用。

1.2.2菊粉的糖分分布以硫酸苯酚法繪制標準曲線,標準曲線如圖1所示。

圖1　葡萄糖標準曲線Fig.1　Standard curve of glucose

樣品處理:取菊粉樣品約50 mg,用蒸餾水5 mL溶解,再用濾紙(0.45 μm微濾膜)過濾,取濾液作GPC分析。

Sephadex G25凝膠層析過濾:加樣品前開動恒流泵,打開凝膠柱(直徑1.0 cm×高度100 cm)下出口,用0.9% NaOH洗脫液進行洗脫,使柱子平衡2倍柱子體積,然后關閉恒流泵及下出口,打開柱頂塞子,用吸管吸去凝膠柱上部多余洗脫液直到離柱面4 cm左右,打開下出口,使洗脫液上液面自流至與柱面相切,關閉下出口。輕輕加入4 mL待測樣品液(勿用力以防破壞凝膠柱)。調整好自動收集器,打開恒流泵及下出口,開啟自動收集器開始接收洗脫液?？刂屏魉?0 mL/h,洗脫液為50 mmol/L NaCl的洗脫液,每5 mL收集一管。自動收集結束后,關閉自動收集器,取出收集的樣品液試管。保持凝膠柱繼續工作,使3倍于凝膠柱床體積的洗脫液流經柱子以清洗和平衡凝膠柱。清洗結束關閉恒流泵及下出口。

分析:每管取1.0 mL收集液,以苯酚硫酸法在490 nm測總碳水化合物的含量。代入標準曲線得出菊粉中的總糖含量。以洗脫體積為橫坐標,總糖含量為縱坐標,繪制糖分布曲線。

1.2.3菊粉的電鏡觀察(SEM)將菊粉顆粒烘干過100目篩,用雙面膠粘取少量分散的菊粉粒于電子顯微鏡下觀察。放大倍數為600倍和1200倍。

1.2.4菊粉的紅外光譜分析(IR)采用KBr壓片法。稱取約10 mg樣品、0.5 g KBr在紅外燈的照射下,置于瑪瑙研缽中研磨4～10 min。將研磨好的混合物粉末倒在硫酸紙上灌注于壓膜中,抽真空,緩慢除去壓力,放入樣品架上,置于紅外光譜儀內全波段掃描,繪出紅外光譜圖。

1.2.5糊化性質測定測定方法:采用快速粘度分析儀(RVA)進行測定。量取25.0±0.1 mL蒸餾水(應按14%濕基根據試樣水分補償)移入新樣品筒中,加入3.0 g菊粉,將攪拌器置于樣品筒中并用攪拌器槳葉在試樣中上下劇烈攪拌10次,若水面上仍有團塊或粘附攪拌器槳葉上,可重復此步攪動操作。將攪拌器插入樣品筒并將樣品筒接到儀器上。選擇標準測試方法1(standard 1),按下塔帽,啟動測量循環。測試結束后,由糊化曲線可測量糊化溫度、峰值糊化粘度、峰值時間、衰減值、回生值、最終粘度。

菊粉對饅頭粉糊化性質影響:量取25.0±0.1 mL蒸餾水(應按14%濕基根據試樣水分補償)移入新樣品筒中,取6份質量為3 g的饅頭粉于樣品筒中,分別加入菊粉0、0.06、0.12、0.18、0.24、0.3 g(分別占面粉質量百分比0、2%、4%、6%、8%、10%)于樣品筒中。然后按照上述方法進行糊化性質測定。

1.2.6熱力學性質測定準確稱取1 g的菊粉樣品,加水,菊粉∶蒸餾水≈1∶2(質量比),配成菊粉乳,攪拌均勻,在十萬分之一天平上準確稱取一定量的菊粉乳(8～15 mg),加入鋁盒內,密封,在室溫下放置2 h后進行分析。以空盒作參照,掃描溫度范圍30～100 ℃,掃描速率10 ℃/min。氮氣流量50 mL/min,得到熱力學曲線圖譜[10]。記錄和計算起始糊化溫度(To),峰值糊化溫度(Tp),終止糊化溫度(Tc)及熱焓值(ΔH)。

菊粉對饅頭粉熱力學性質影響:分別準確稱取6份1 g的小麥粉樣品,分別加入0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 g菊粉,混合均勻,加入蒸餾水,質量比為1∶2,配成乳狀混合物,攪拌均勻,按照上述方法測定熱力學性質。

1.3菊粉對饅頭品質的影響

1.3.1實驗設計選取較為適合的醒發時間1 h,溫度38 ℃,相對濕度78%。酵母添加量和加水量為根據面團調制情況進行調整,如表1所示。添加不同的菊粉量與饅頭粉混合,進行面團調制,然后制作饅頭,并進行感官評定,選取較為適合的菊粉添加量。菊粉添加量如表1所示。

表1　菊粉添加量設計Table 1　Design of inulin addition

1.3.2饅頭的感官評分由5位評審員組成評價小組,對樣品進行感官評價[19],結果取平均值。其中比容占25分,延展比、表皮顏色、表皮光澤、表皮狀況、瓤顏色、粘性分別占5分,組織結構占15分,香味、彈性和凝聚性、滋味分別占10分。具體的評價方法見表2。

表2　饅頭感官品質評分標準Table 2　Sensory quality criteria of steamed bread

注:比容評分公式中sv是實際測得的饅頭比容值。

1.3.3饅頭比容的測定采用油菜籽(或小米)置換法,用面包體積測定儀測定饅頭的體積。饅頭的體積與質量之比即為饅頭的比容。

1.3.4饅頭延展比的測定用游標卡尺分別量出饅頭的寬度和高度,二者之比即為延展比。

1.3.5饅頭質構的測定取同一批次饅頭三個,用TA-XT Plus物性測定儀進行測定,采用P50探頭。

參數設置:測試前探頭下降速度:2.0 m/s,測試速度:1.0 m/s,測試后探頭下降速度:1.0 m/s,壓縮程度:30%,兩次壓縮的等待時間:5 s。記錄饅頭的硬度、彈性、咀嚼性等指標。以不加菊粉的樣品為對照。

2　結果與分析

2.1菊粉的性質分析

2.1.1菊粉的凝膠過濾色譜由圖2可知,菊粉的Sephadex G25凝膠過濾色譜顯示雙峰分布,與葡萄糖和果糖的峰位置相比較,左邊的峰是不同聚合度的菊糖分子,洗膠體積為60～84 mL,含量較大;右邊的峰可能是小分子單糖,洗脫體積為92～100 mL,含量較小。已有研究表明,菊糖分子聚合度多數在2～60之間,王月霞等采用超濾膜法分離鹽堿灘涂菊芋菊糖組分,聚合度大于60的占8.3%,聚合度在30～60之間的占32.4%,聚合度在30～60之間的占43.7%,聚合度小于30的占15.6%[20]。

圖2　菊粉的葡聚糖凝膠過濾色譜Fig.2　Sephadex G 25 gel filtration chromatography of inulin

2.1.2菊粉的微觀形態從圖3可知,菊粉呈現球形顆粒,顆粒大小不均勻,多數顆粒表面凹凸不平,極少顆粒表面光滑,這并非是天然菊糖的晶體形狀,而是菊糖在提取后形成的晶體經歷過破碎或剪切等加工方法形成的。

圖3　菊粉的掃描電鏡圖譜Fig.3　Scanning electron microscopy(SEM)map of inulin

2.1.3菊粉的紅外光譜由圖4可以看出,菊粉的紅外光譜圖含有多個特征峰,主要包含C-H伸縮振動 2923 cm-1,C-H彎曲振動1419 cm-1,自由羥基O-H的伸縮振動3626 cm-1,為尖銳的吸收峰;分子間氫鍵O-H的伸縮振動3261 cm-1,為寬的吸收峰;C=O伸縮1714 cm-1(酮羰基RCOR′1710～1720 cm-1);C-O伸縮振動1263 cm-1。由圖中可以看出,自由羥基O-H和酮羰基C=O強度較大,呈現尖銳的吸收峰。由此可知,菊粉結構中含大量羥基和酮羰基,進一步說明了菊粉結構屬于果聚糖結構。

表3　菊粉對饅頭粉糊化性質的影響Table 3　Effects of inulin on pasting properties of wheat flour

表4　菊粉對饅頭粉熱力學性質的影響Table 4　Effects of inulin on thermodynamic properties of wheat flour

圖4　菊粉的紅外光譜圖Fig.4　Infrared spectra(IR)of inulin

注：To,Tp,Tc，ΔH為第一個峰數據，T′o,T′p,T′c，ΔH′為第二個峰數據。

2.2菊粉對饅頭粉性質的影響

2.2.1菊粉對饅頭粉糊化性質的影響由表3和圖5可以看出,100%菊粉的粘度很小,添加2%～8%菊粉后饅頭粉的峰值粘度略有增大,菊粉添加量為10%時,峰值粘度又略有降低?？偟膩碚f,在實驗設計范圍內,添加菊粉對饅頭粉的糊化參數影響很小。

圖5　菊粉對饅頭粉糊化性質的影響Fig.5　Effects of inulin on pasting properties of wheat flour

2.2.2菊粉對饅頭粉熱力學性質的影響由表4和圖6可以看出,菊粉只有一個吸熱峰,吸熱溫度范圍82～94 ℃,吸熱焓0.4352 J/g。饅頭粉有兩個特征吸熱峰,其中第一個峰吸熱范圍約59～74 ℃,吸熱焓0.9283 J/g。第二個峰吸熱范圍約75～95 ℃,吸熱焓為0.3746 J/g。當加入不同比例菊粉后,饅頭粉的熱力學性質發生了較大變化。當菊粉添加量為2%時,饅頭粉的第1個峰吸熱焓略有增大,第2個峰吸熱焓降低。當菊粉添加量為6%時,第1個峰變化較明顯,糊化溫度范圍為67～81 ℃,吸熱焓降為0.7552 J/g。當菊粉添加量為10%時,饅頭粉第2個峰變化較大,吸熱焓增加到0.9411 J/g。

表5　菊粉對饅頭感官品質的影響Table 5　Effects of inulin on sensory quality of steamed bread

表6　菊粉對饅頭質構的影響Table 6　Effects of inulin on texture properties of steamed bread

圖6　菊粉對饅頭粉熱力學性質的影響Fig.6　Effects of inulin on thermodynamic properties of wheat flour

2.3菊粉對饅頭品質的影響

2.3.1菊粉對饅頭比容和延展比的影響由圖7可知,隨著菊粉添加量的增加,饅頭的比容呈先增加后降低的趨勢。這可能是因為菊粉具有良好的溶解性,可使饅頭的含水量增加,質地得以改善,從而使饅頭的比容增大。繼續增加菊粉的添加量則會對面筋產生稀釋作用,使面團的強度和持氣性降低,從而降低饅頭體積。

由圖7可知,隨著菊粉添加量的增加,饅頭的高徑比逐漸增加,這可能是由于菊粉本身的黏度較高,有利于面筋網絡結構的保持。但當添加量較高,為10%時,則會降低了饅頭的延展比。由于菊糖的吸濕性較強,當添加量較高時,在一定程度上可弱化面筋蛋白的網絡結構,抑制面團在發酵過程中的膨脹[21]。

圖7　菊粉添加量對饅頭比容和延展比的影響Fig.7　Effect of inulin on specific volume and extension ratio of steamed bread

2.3.2菊粉對饅頭感官品質和質構的影響由以上研究可知,在添加量10%以下時,菊粉對饅頭粉的粘度參數影響不大,對饅頭粉的熱力學參數有一定的影響,但對成品饅頭的比容影響卻較大。因此,選擇饅頭比容和延展比較高的條件下(即添加量6%、8%、10%)制作饅頭,比較其感官品質和質構,如表5和表6所示。

由表5和表6可以看出,菊粉添加量為8%時制作的饅頭的感官品質較好,總分89.3分,此外,菊粉添加量為8%時,饅頭的質構特性也較好,表現為硬度、咀嚼性較低,彈性和回復性較高。

3　結論

菊粉的不同添加量對饅頭粉性質有不同程度的影響,添加菊粉后饅頭粉的粘度參數變化不明顯,菊粉添加量為8%時,峰值粘度略增大。菊粉的添加對饅頭粉熱力學性質影響較大。添加適量的菊粉可以改善饅頭的感官品質和質構,菊粉添加量8%時饅頭評分最高為89.3分。質構特性較好。

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Charactoristics of inulin and its effects on the quality of steamed bread

HU Ya-jie,GAO Hai-yan,SUN Jun-liang,MA Han-jun,JIA Tian,ZHANG Rui-yao,LV Ya,ZENG Jie*

(School of Food Science,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China)

In this paper,inulin composition characteristics,structure and morphology were investigated. And the effects of inulin on the pasting properties and thermodynamic properties of wheat flour were analyzed. Furthermore,the inulin was added in wheat flour to prepare the steamed bread. The sensory evaluation,texture,specific volume,and other indicators were used to assay the steamed bread quality. The results showed that the elution of inulin on the Sephadex G25 revealed a bimodal distribution profile,containing a higher proportion of different degree of polymerization of fructan molecules. SEM results showed that inulin particles presented spherical,ununiform and the surfaces of most particle were uneven. IR results showed that inulin structure belonged to fructan structure characteristics. In addition,the effects of inulin on viscosity parameters of wheat flour were not obvious by the results of RVA,while the effect of inulin on the thermal properties of wheat flour was obvious according to the DSC results. The proper addition of inulin(8%)could improve the sensory quality(score 89.3)and specific volume of steamed bread was larger than the control samples.

Inulin;steamed bread;pasting properties;thermodynamic properties;texture

2016-01-12

胡雅婕(1993-),女，在讀碩士，研究方向：農產品深加工與轉化，E-mail:363621030qq.com。

曾潔(1973-),女，博士，副教授，研究方向：農產品深加工與轉化,E-mail：zengjie623@163.com。

河南省高?？萍紕撔聢F隊支持計劃(13IRTSTHN006,161RTSTHN006)；河南省教育廳重點項目(14A550011);河南省高校創新人才支持計劃(16HASTIT015)；河南省科技攻關項目(162102210105)。

TS218

A

1002-0306(2016)15-0060-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.003