混合粉組成與米發糕品質特性相關性研究

李次力,楊 楊,陳鳳蓮,劉琳琳,張 光,孫冰玉,石彥國

(哈爾濱商業大學食品工程學院,黑龍江省普通高等學校食品科學與工程重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150076)

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混合粉組成與米發糕品質特性相關性研究

李次力,楊 楊,陳鳳蓮,劉琳琳,張 光,孫冰玉,石彥國*

(哈爾濱商業大學食品工程學院,黑龍江省普通高等學校食品科學與工程重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150076)

為制得良好品質的米發糕,通過將高筋小麥粉與大米粉混合,并調整混合粉中大米粉與蛋白質的比例,分析了混合粉特性、面團粉質特性及米發糕質構特性之間的相關性。結果表明,混合粉中蛋白質含量與比容呈顯著正相關,與咀嚼性呈顯著負相關;支鏈淀粉含量對米發糕影響較大,與咀嚼性呈顯著正相關;當混合粉中大米粉含量為70%時,米發糕的比容最大,質構特性較佳。本文可為米發糕后續實驗提供理論依據。

米發糕,組成,質構特性,相關性

米發糕是我國傳統的大米發酵食品,經浸泡、磨漿、添加發酵劑、注模、發酵并利用水蒸汽汽蒸而形成,其成品具有蜂窩狀結構、口感松軟,有發酵產生的特殊的、令人愉悅的氣味,易于被人體消化吸收[1-2]。由于其傳統的手工作坊式生產周期長、生產過程中人為因素影響大,使得產品質量不穩定,導致米發糕生產尚無統一、明確的原料標準和適宜的評價方法[3]。在米發糕生產過程中,由于大米粉中蛋白質不能形成面筋網絡,沒有良好的保持氣體的性能,不具備形成發酵面團的條件。同時,傳統米發糕中淀粉含量較多,蛋白質含量較少,使得米發糕營養價值也有所降低。因此,本實驗將大米粉與高筋粉以適當比例混合,可以彌補大米粉缺乏面筋蛋白的不足。

本研究通過對大米粉與高筋小麥粉混合粉理化特性、粉質特性及其所加工米發糕品質進行研究,對三者之間進行相關性分析,確定最佳的米發糕生產混合粉,優化出米發糕最佳生產工藝,為米發糕大規模工業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳稻大米粉(蛋白質含量:4.38%;直鏈淀粉含量:19.21%;支鏈淀粉含量:68.08%;損傷淀粉含量:0.82%) 黑龍江東方糧油方正有限公司;高筋粉(蛋白質含量:11.60%;直鏈淀粉含量:16.25%;支鏈淀粉含量:50.17%;損傷淀粉含量:1.23%) 北大荒集團有限公司;酵母 安琪酵母股份有限公司;綿白糖、谷朊粉 均為市售;直鏈淀粉、支鏈淀粉標樣 南京生利德生物科技有限公司;α-淀粉酶 北京奧博星生物技術有限責任公司;碘化鉀、碘、無水乙醇、鹽酸、甲基紅、乙醚、甲醇、氫氧化鈉、乙酸鈉、冰乙酸、濃硫酸、鎢酸鈉、硫代硫酸鈉、鐵氰化鉀、硫酸銅、硫酸鉀等 均為分析純。

722E型可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司;自動凱氏定氮儀 上海纖檢儀器有限公司;BSA3202S型電子天平 賽多利斯科學儀器有限公司;CS-B5A型攪拌器 廣州市番禹區昌盛機電設備有限公司;LSH-80HC-1型恒濕恒溫箱 上海一恒科學儀器有限公司;TA.new plus型物性測試儀 上海瑞玢國際科技有限公司;Brabender 粉質儀 德國Brabender公司;2051724-S3A型快速黏度分析儀(RVA) 澳大利亞科學儀器公司Newport;Pyrisl型差示熱掃描儀 英國Perkin-Elmer公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合粉制備 大米粉與高筋粉充分混合,大米粉的比例分別占總量的50%、60%、70%、80%、90%、100%。

1.2.2 混合粉理化特性指標測定 蛋白質含量按GB5009.5-2010的方法進行測定;總淀粉含量按GB/T 5514-2008方法測定;直鏈淀粉含量采用GB/T 15683-2008方法測定;支鏈淀粉含量為總淀粉含量與直鏈淀粉含量之差(損傷淀粉含量較少可忽略不計);損傷淀粉采用α-淀粉酶法,參照GB/T 9826-2008含量測定法測定。

1.2.3 混合粉糊化特性測定 將4 mg混合粉放入坩堝中,加入兩倍體積的去離子水,密封,平衡10 h,使用差示掃描儀測定。測定參數設定:掃描溫度為25～140 ℃,升溫速率為10 ℃/min,測定時以空坩堝作參照,載氣為氮氣。

混合粉RVA測定按照國際谷物科學與科學技術學會和美國谷物化學技術學會的方法,采用升溫程序,電腦自動讀取糊化峰值粘度、最低粘度、衰減值、最終粘度、回生值和峰值時間[4-5]。

1.2.4 面團粉質特性測定 采用Brabender粉質儀檢測面團粉質特性,參照GB/T 14614-2006方法測定,電腦自動形成粉質曲線、評價面團揉和時穩定性和其他特性。

1.2.5 米發糕制作 將原輔料按比例置于攪拌缸中進行攪拌,待形成的面團均勻后,將其放入恒濕恒溫箱中發酵,時間為30 min,溫度為36 ℃,發酵結束后進行蒸制20 min,蒸制好后冷卻,即得成品。

1.2.6 米發糕品質評價

1.2.6.1 比容測定 蒸制好的米發糕室溫下冷卻30 min后,采用菜籽置換法進行比容的測定,取3次測得的平均值作為米發糕的比容。比容計算公式如下:

比容(mL/g)=體積/質量

1.2.6.2 質構特性測定 采用TA.new plus型物性測試儀測定米發糕質構特性。測定條件:測定模式TPA,測量探頭下壓探頭P/50R,測前速度2 mm/s,測試速度1 mm/s,測后速度2 mm/s,彈性形變60%,引發力5 g,引發類型自動,獲取數率200 PPS,取3次測定的平均值作為米發糕的質構值。

1.2.7 數據處理 采用SPSS 17.0和Excel 2003軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 大米粉添加比例對混合粉理化特性影響

本實驗采用6種不同的比例將大米粉與高筋小麥粉混合,其理化特性見表1。

表1 不同比例混合粉理化特性Table 1 Physicochemical properties of mixed powder with different proportions

注:蛋白質含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、損傷淀粉含量以干基計。

從表1可以看出,蛋白質含量隨著大米粉添加量的增加而減少。表明高筋小麥粉含量的降低,導致混合粉面筋含量降低。隨著大米粉添加量的增加,混合粉中直鏈淀粉、支鏈淀粉的比值也在增大,直鏈淀粉增加的比例要大于支鏈淀粉。損傷淀粉含量隨著大米粉添加比例的變化數值變化規律不明顯,在大米粉添加量為50%時,損傷淀粉含量最高(2.86%),其余混合粉中損傷淀粉的含量相對較少。

表2 不同比例混合粉DSC曲線的熱力學參數Table 2 Thermodynamic parameters ofDSC curves of mixed powder with different proportions

2.2 大米粉添加比例對混合粉糊化特性影響

表3 不同比例混合粉的糊化特性Table 3 Gelatinization properties of mixed powder with different proportions

表4 不同比例混合粉的粉質特性Table 4 Farinographical properties of mixed powder with different proportions

由表2可以看出,6種比例混合粉的初始糊化溫度變化不明顯。隨著大米粉添加量的增加,混合粉的初始糊化溫度先減小再增加。當大米粉添加比例為100%時,混合粉糊化初始溫度最高(59.49 ℃)?；旌戏酆逯禍囟群徒K止溫度均隨著大米粉添加比例的增加呈增加趨勢,在大米粉添加比例為100%時,峰值溫度最高(66.23 ℃)。焓變隨著大米粉添加比例的增加先減再增后減,當大米粉添加比例為100%時,焓變最小。表明大米粉的糊化速度較面粉糊化要慢。

由表3可知,糊化峰值黏度、谷值黏度、最終黏度都隨著大米粉含量的增加先減小再增大;當大米粉添加比例為100%時,混合粉峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均達到最大值。主要是因為大米粉添加比例為100%時,混合粉中全部是顆粒較小的大米粉,導致混合粉吸水性增加,進而使其黏度也增加,此結果與楊曉蓉等結果相似[6-8]?；厣当硎净旌戏劭估匣芰Φ拇笮?，混合粉回生值隨著大米粉添加比例的增加先增大再減小之后繼續增大,在大米粉添加比例為100%時,回生值最大,這會導致回生現象越顯著。衰減值為峰值黏度與谷值黏度的差值,衰減值越大會導致成品較差，其中大米粉添加100%時衰減值最大。

2.3 大米粉添加比例對混合粉粉質特性的影響

面團吸水率主要與面筋蛋白質結合水的能力有關[9]。由表4可以看出,隨著大米粉添加比例的增加,混合粉的吸水率由61.8%降至60.7%。吸水率減小,說明隨著大米粉添加比例的增加,面筋蛋白質含量不斷減少。當大米粉添加比例為50%～90%時,面團形成時間、穩定時間與評價值的趨勢都是隨著大米粉添加比例的增加而減小,而面團的弱化度隨著大米粉比例的增加而增大。這說明隨著大米粉添加比例的增大,面筋網絡形成的速度加快,但面筋網絡的強度降低[10],更容易被破壞;當大米粉添加量為100%時,吸水率最小,形成時間與穩定時間都較短、弱化度和評價值較差,說明面團性質最差,這將直接影響米發糕成品的品質特性。

2.4 大米粉添加比例對米發糕品質特性的影響

6種比例混合粉在相同工藝條件下制成米發糕,并測其品質特性,結果見圖1。

圖1 大米粉添加比例對米發糕品質特性的影響 Fig.1 Effect of addition ratio of rice flour on the quality properties of fermented rice cake

圖1為大米粉添加比例對米發糕質構特性的影響。由圖1可見,隨著大米粉添加比例的增加,米發糕的比容、彈性、回復性和黏聚性開始增大,當大米粉添加比例為70%時,前三者達到最大值:比容達(2.3 mL/g)、彈性(0.76)、回復性(0.26)、黏聚性(0.59),之后開始慢慢減小;米發糕的咀嚼性隨著大米粉添加比例的增加呈現先增大再減小再增大的趨勢,在大米粉添加比例為60%～70%時,米發糕咀嚼性較好。從流變學的觀點看,硬度增加是淀粉食品老化的重要指標[11-13]，由圖1可知,米發糕硬度隨著大米粉添加比例的增加呈現先減小再增大再減小最后增大的趨勢,當大米粉添加比例為70%時,米發糕硬度最小(1292 gf)。

在混合粉與水攪拌過程中,由于面筋蛋白含量較高,形成的面筋網絡過強,導致成品米發糕的比容、彈性、回復性和黏聚性都較小;當大米粉添加比例由50%到60%時,面筋蛋白含量降低,因此曲線呈上升趨勢;當大米粉添加比例為70%時,此時混合粉中蛋白質與淀粉配比較好,與水充分混合形成一種富有黏彈性的三維網絡結構,面筋網絡中填充著分散的淀粉等顆粒,使得成品具有較好的質構特性,此時,米發糕比容、彈性、回復性都達到最大值,硬度與咀嚼性均為最小值;隨著混合粉中大米粉比例的繼續增大,面團中面筋蛋白質含量減少,淀粉含量持續增加,這會阻礙面筋網絡結構的形成,面團發酵效果不好,使得成品米發糕紋理結構不規則,表面不光滑,比容、彈性和回復性曲線呈下降趨勢，咀嚼性與硬度的曲線呈上升趨勢。

2.5 相關性分析

2.5.1 混合粉理化特性與面團粉質特性相關性 通過數理統計分析,對混合粉理化指標與面團粉質特性進行相關性分析,結果如表5。

表5 混合粉理化特性與面團粉質特性相關性Table 5 Correlations between physicochemical properties of mixed powder and farinographical properties of dough

注:蛋白質含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、損傷淀粉含量以干基計;**表示在0.01水平(雙側)上顯著相關,*表示在0.05水平(雙側)上顯著相關;表6、表7同。 由表5可知,蛋白質含量與吸水率呈非常顯著正相關,系數為0.947;直鏈淀粉含量與面團吸水率、形成時間、弱化度及粉質評價值有顯著負相關性,相關系數分別為:-0.899、-0.857、-0.814及-0.870;直鏈淀粉含量與穩定時間呈顯著正相關,系數為0.901;支鏈淀粉含量與面團吸水率呈顯著正相關,相關系數為0.877;損傷淀粉含量與面團穩定時間、粉質評價值呈顯著正相關,相關系數為0.824、0.826。面筋蛋白質表面有許多親水基團,使面團吸水能力增強,吸水率有所提高;直鏈淀粉基質貫穿整個凝膠網絡[14],它是構成凝膠的主體,因此直鏈淀粉對面團的品質具有決定作用[15-16],其相關性也較復雜;支鏈淀粉是外鏈較長的淀粉,易于老化、粘性大,吸水率高,對形成凝膠的粘彈性有重要作用。

2.5.2 面團粉質特性與米發糕品質相關性 對混合粉面團粉質特性與米發糕品質進行相關性分析,結果如表6。

表6 面團質構特性與米發糕品質相關性Table 6 Correlations between farinographical properties of dough and the quality of fermented rice cake

表7 混合粉理化特性與米發糕品質特性相關性Table 7 Correlations between physicochemical properties of mixed powder and the quality properties of fermented rice cake

由圖6可知,米發糕面團的吸水率與米發糕的比容呈顯著正相關,相關系數為0.864,與咀嚼性呈顯著負相關,相關系數為-0.870;說明面團的吸水率越高,米發糕的比容越大,咀嚼性越好。弱化度與比容呈顯著負相關,相關系數為-0.883,弱化度越大導致面團成型越差,比容值越小。弱化度表明面團的耐破壞程度,即對機械攪拌的承受能力。弱化度越大,表明該混合粉面團越容易流變,加工成成品不易成型,而且易塌陷[17]。

2.5.3 混合粉理化特性與米發糕品質特性相關性 對混合粉理化特性與米發糕品質特性進行相關性分析,結果如表7。

從表7可以看出,混合粉理化指標中蛋白質含量與米發糕品質間相關性也較好。蛋白質含量與比容呈正相關,與咀嚼性呈負相關,相關系數分別為0.834、-0.902。支鏈淀粉含量對米發糕品質也有一定的影響,與咀嚼性呈顯著正相關,系數為0.890,說明支鏈淀粉含量越高,咀嚼性越差,這與沈伊亮等[18]的研究結果相似。這表明加入高筋粉后,面筋蛋白充分吸水形成良好的面筋網絡,面團的持氣性能變好。當面筋蛋白含量增加時,會形成更致密、穩定的網絡結構,從而增強了面團的耐揉性,同時,大米淀粉經過糊化后會形成凝膠網絡[19-20],這也為面團的網絡結構提供幫助,因此米發糕成品比容變大,咀嚼性好,口感好。支鏈淀粉因其自身結構比較復雜,其分支多,分子量大,由于結構上的空間阻礙作用,當支鏈淀粉增加時,導致米發糕內部黏性較大,因此口感不佳、咀嚼性較差。所以,可以把支鏈淀粉含量、蛋白質含量作為評價米發糕品質的指標。

3 結論

對混合粉組成進行研究,在粉質特性中,面團的吸水率主要與面筋蛋白含量有關,混合粉中蛋白質含量與面團吸水率、比容呈顯著正相關,與咀嚼性呈顯著負相關;支鏈淀粉含量對米發糕影響也較大,與咀嚼性呈顯著正相關;在米發糕生產中由于面筋蛋白質吸水膨脹與糊化后的大米淀粉凝膠共同組成了米發糕網絡結構,使得米發糕比容增大;當大米粉添加量為70%時,米發糕質構特性最佳。傳統米發糕為濕磨發酵法,本實驗采用干磨法,將大米粉與高筋小麥粉按比例混合,相比于傳統米發糕,蛋白質等營養物質更加均衡。同時,將混合粉加入酵母后可直接進行發酵,有效的減小了雜菌的污染,為米發糕工業化生產提供依據。

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Study on correlation between composition of mixed powder and quality characteristics of fermented rice cake

LI Ci-li,YANG Yang,CHEN Feng-lian,LIU Lin-lin,ZHANG Guang,SUN Bing-yu,SHI Yan-guo*

(Heilongjiang Key Laboratory of Food Science and Engineering,College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

The correlations among the properties of mixed powder,farinographical properties of dough,textural properties of fermented rice cake were analyzed by mixing the high gluten flour with rice flour,and adjusting the proportion of rice flour and pretein in the mixed powder in order to produce the fermented rice cake with good quality in this paper. The results showed that the correlation between the protein content in mixed powder and the specific volume was significant positive one. However,the correlation between the protein content in mixed powder and the chewiness displayed the significant negtive one. Amylopectin content had a impact on fermented rice cake,the correlation between the amylopectin content and chewiness displayed the significant positive one. When the rice flour content was 70%,fermented rice cake had the best value of specific volume and texture properties were well .The article could provide a theoretical basis for subsequent experiments of fermented rice cake.

fermented rice cake;composition;texture property;correlation

2016-11-01

李次力(1963-)，男，碩士，副教授，研究方向：農產品及其副產物的深加工，E-mail：foodlcl@163.com。

*通訊作者:石彥國(1960-)，男，碩士，教授，研究方向：谷物與大豆化學及加工原理，E-mail：yanguosh@163.com。

2014年黑龍江省應用技術研究與開發計劃課題“稻米食品加工關鍵技術研究(GA14B201)”。

TS213.3

A

1002-0306(2017)08-0103-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.012