菊糖對面團粉質拉伸特性和面包品質的影響

熊政委,謝躍杰,王 存,張忠明,王 強,*

(1.重慶第二師范學院生物與化學工程學院,重慶 400067;2.重慶第二師范學院脂質資源及兒童日化品協同創新中心,重慶 400067;3.甘肅農業大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 737100)

菊糖(Inulin),又名菊粉、土木香粉,是由D-果糖經β(1→2)糖苷鍵連接而成的鏈狀多糖,末端常含有一個葡萄糖殘基[1]。菊糖是水溶性膳食纖維,使用菊糖作為食品配料不但非常方便,而且能夠使食品的感官特性有一定的改善,還能夠幫助人體獲得更平衡的(膳食纖維攝入量)飲食[2]。菊糖的聚合度為2～60,一般平均為10～12,平均分子量在5500左右,其中平均聚合度DP≤9的菊糖又稱為短鏈菊糖[3]。

目前對于菊糖的研究主要集中在對菊糖的提取、純化和作為脂肪替代品以及相關生理功能上,對在面團和面包方面的研究較少。羅登林等[4]研究將3種不同聚合度的菊糖添加到面團中,發現菊糖能夠促進面團中蛋白質與水的相互作用,抑制淀粉與水的相互作用,通過相關性分析發現,面團的水分遷移行為與菊糖的添加量之間存在顯著的線性相關。李丹丹等[5]研究菊糖對饅頭品質的影響,發現菊糖在饅頭中的添加量為6%時,饅頭的品質最好。Alexandrina等[6]研究發現菊糖能夠影響面團的流變學特性和面包的內部結構。María V等[7]發現鈣鹽-菊糖系統對小麥面團水化和熱性質存在一定影響。Liu等[8]發現較高聚合度的菊糖對面團蛋白質組分的結構和乳化性能有較大的影響。面粉加水揉和形成具有黏性、彈性等流變學特性的面團。面團的流變學特性決定著面包、饅頭、面條等加工產品的加工品質[9-11]。目前對于菊糖在面團與面包方面的研究,大多沒具體區分指出菊糖的類型,研究比較籠統,本實驗采用低聚合度(短鏈)菊糖進行研究,為開發菊糖食品做理論基礎研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菊糖 低聚合度(短鏈),食品級,廣州市澤玉生物科技有限公司;面粉 食品級,河南省雪健實業有限公司;食鹽 食品級,重慶合川鹽化工業業有限公司;活性干酵母 食品級,安琪酵母股份有限公司;白砂糖 食品級,湖北億龍源食品有限公司;奶粉 食品級,內蒙古伊利實業集團股份有限公司;起酥油 食品級,南海油脂工業(赤灣)有限公司。

JFZD300電子式粉質儀 菏澤衡通實驗儀器有限公司;HZL-350電子式面團拉伸儀 菏澤衡通實驗儀器有限公司;FA2004A電子天平 上海精天電子儀器有限公司;TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司;HL-2DW遠紅外線電熱食品烤箱 廣州市番禺成功烘焙設備制造有限公司;飛越2008高級發酵箱 順德市百滘鎮龍涌一達電器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合粉的配制 分別向面粉中添加0(對照組)、2%、4%、6%、8%、10%的菊糖配制成混合粉。

1.2.2 采用粉質分析混合粉粉質特性 混合粉粉質指標的測定:面粉水分含量為13.4%,依據面粉水分含量計算出需要向粉質儀中加入的面粉量為297.9 g。打開恒溫循環系統給粉質儀定溫30 ℃,空轉取零后,加入混合粉,啟動攪拌轉子,邊攪拌邊快速加入適量蒸餾水,加水量以使粉質曲線的峰值中線為(500±20) FU為適中,蒸餾水必須在25 s內加完。儀器自動記錄粉質曲線。根據粉質曲線研究不同添加量的菊糖面粉粉質特性,包括:吸水率、形成時間、穩定時間、弱化度。具體方法參照GB/T 14614-2006。

1.2.3 采用拉伸儀分析混合粉拉伸特性 向粉質儀揉面體中加入300 g混合粉,啟動攪拌轉子,快速加入6 g鹽和適量的水(加水量以使粉質曲線的峰值中線為(500±20) FU為適中,蒸餾水必須在25 s內加完),做一次成功的粉質實驗后,準確地稱取150 g面團用拉伸儀的揉圓器揉圓,用成型器搓條使之成為圓柱形樣條。將夾持了圓柱形樣條的面團夾具放在底托盤上,而后整體放置在恒溫醒發室(30±0.2) ℃內一定時間(45、90、135 min)取出。拉伸測試面塊直至斷裂并由程序記錄所需數據。研究不同添加量的菊糖面粉拉伸特性,包括:拉伸曲線面積,50 mm抗拉力,最大抗拉力,延展性,最大拉伸比。具體的方法參考GB/T 14615-2006。

1.2.4 面包的制備 主要加工工藝流程:配料→和面→發酵→整形→醒發→烘烤→冷卻→成品。具體操作方法參照GB/T 14611-2008 采用直接發酵法,發酵溫度為(30±1) ℃,發酵時間為90 min,醒發溫度為(30±1) ℃,醒發時間為45 min,烘烤溫度為215 ℃。烘烤時間為20 min。面包的成分配方為:水55 g,酵母1.8 g,起酥油3 g,糖6 g,食鹽1.5 g,奶粉4 g(參照GB/T 14611-2008)。菊糖的添加量分別為0、2、4、6、8、10 g,對應面粉的添加量為100、98、96、94、92、90 g。

1.2.5 面包儲藏實驗 面包在冷卻后包裝貯存,用聚乙烯平口袋(厚度0.01 mm)進行熱封口。貯存在室溫條件下,每天測定面包芯的含水量及其硬度,測到第4 d。

1.2.6 面包比容的測定 烤好成型的面包在室溫下冷卻后,用電子天平稱其質量M。取一適當大小的燒杯,用小米充滿整個燒杯,倒出小米,將面包放入燒杯中,再用小米填充燒杯。用量筒量取剩余小米體積V,即為面包的體積[12]。

面包比容計算公式:P=V/M

式中:P-面包比容(cm3/g)；V-面包體積(cm3)；M-面包質量(g)。

1.2.7 面包芯硬度的測定 烤好成型的面包在室溫下冷卻后,切取面包兩端后,從其中間部位切取大約20 mm厚的面包片,取面包片中心部位直徑大約50 mm的面包芯,用質構儀測定面包片被壓縮到15 mm所需要的力,即面包芯的硬度。探頭用P/50,測試前速率2 mm/s,測試后速率1 mm/s,測試速度是1 mm/s[13]。

1.2.8 面包水分的測定 稱取面包芯,采用101～105 ℃恒重法測定面包水分[14]。

1.2.9 面包的感官評定 由10人組成的評價小組進行評分,取平均值?？偡?00分,具體評分標準見表2[15]。

表2 面包感官評價標準Talble 2 Standards for sensory evaluation of bread

1.3 數據分析

2 結果與分析

2.1 菊糖對面團粉粉質特性的影響

由表3可以看出,隨著菊糖添加量的增加,面團的吸水率在逐漸降低,面團的吸水率與淀粉和蛋白質的組成有關,也和破損淀粉的含量有關。面團的吸水率降低,可能是由于菊糖在淀粉顆粒周圍形成了一層障礙,阻礙了淀粉顆粒和水分子的接觸,導致面團的吸水率下降[16]。

表3 菊糖對面粉的粉質特性的影響

面團的形成時間是面粉從加水開始到粉質曲線達到最大稠度所需要的時間。

面團的形成時間越長,所需揉制的時間就越長,面團形成時間反映面筋網絡結構形成的速度[17],面團的形成時間越長,面團的筋力越強[18]。面團的穩定時間越長,面團筋力越強。面團的弱化度是指面團形成時粉質曲線最大稠度中線值與面團稠度衰變至12 min時的粉質曲線的中線值的差值。弱化度越小,面筋越強[19]。

由表3可知,隨著菊糖添加量的增加,面團的形成時間和穩定時間,都在逐漸增大,面團的弱化度逐漸減小。當菊糖添加量為2%時,穩定時間極顯著上升(p<0.01),弱化度極顯著下降(p<0.01)。當菊糖添加量為6%時,形成時間顯著增加(p<0.05)。說明菊糖使面團的筋力增強,可能是因為菊糖與面筋網絡、菊糖與菊糖之間的相互作用,使面筋筋力增強[20]。

2.2 菊糖對面團拉伸特性的影響

拉伸曲線面積越大,表明面筋的筋力越強[21]。由表4可以看出,隨著菊糖添加量的增加,面團的拉伸曲線面積逐漸增大,說明面筋的筋力越強?？赡苡袃蓚€原因:一是由于菊糖參與了面筋蛋白網絡結構的形成,有利于生成二硫鍵,二是增強了蛋白質間所形成的二硫鍵的穩定性[22]。

表4 菊糖對面粉的拉伸特性的影響

50 mm抗拉力是指從拉面鉤接觸面團開始,到50 mm處拉伸曲線高度所要承受的力。最大抗拉力是指拉伸力是指拉伸曲線達到最大高度的時候所需要承受的拉伸阻力[23]。這兩個指標主要反映面團韌性的大小。從表4可以看到,隨著菊糖添加量的增加,醒發時間的延長,面團的50 mm抗拉力和最大抗拉力都在逐漸增大。結果顯示菊糖提高了面筋的抗拉伸力,增加了小麥面筋的韌性。

延展性是指面團開始拉伸至斷裂時繪制曲線的水平長度。延展性反應面團的流散性。由表4可以看出,隨著菊糖添加量的增加,面團的延展性先增大后減小。當添加量為4%時,面團的延展性最大,由表4可知,適宜的菊糖添加量有利于增加面團的延展性,這可能因為菊糖本身的黏性和凝膠特性[24],但當菊糖添加量過量時,面團的延展性逐漸減小。

最大拉伸比是最大抗力與延展性的比值。由表4可以看出,隨著菊糖添加量的增加,醒發時間的延長,最大拉伸比在不斷的增加。在醒發時間為 45、90、135 min的情況下,都是在菊糖添加量為10% 時最大拉伸比最大。在醒發時間為45、135 min的情況下,菊糖添加量為6%時,最大拉伸比開始極顯著增大。在醒發時間為90 min時,菊糖添加量為4%時,最大拉伸比極顯著增大。

2.3 菊糖對面包比容的影響

由圖1可以看出,菊糖面包的比容均比空白組低,并且隨著菊糖添加量的增加,比容值顯著減小(p<0.05),當添加量為0～4%時,比容下降幅度較小,當添加量超過4%時,比容下降幅度較大?？赡艿脑蚴?由2.1的粉質實驗發現,菊糖降低了面粉的吸水率,而菊糖具有很強的結合自由水的能力,菊糖加入面粉后與其中的蛋白質和淀粉同水分子的結合存在競爭關系,從而降低了面團的水分活度,水分活度會影響質構、溫度變化和微生物穩定性,造成面坯難以醒發[25]。

圖1 菊糖對面包比容的影響

2.4 菊糖對面包芯硬度的影響

硬度是樣品達到一定變形時所必需的力,硬度值指第1次壓縮樣品時的壓力峰值。由圖2可以看出,當菊糖添加量為0～4%范圍內,面包芯的硬度逐漸降低。當菊糖添加量高于4%時,面包芯的硬度顯著升高(p<0.05)。這表明當菊糖的添加量為4%時,面包芯的硬度最低。由拉伸實驗可以看出,當菊糖添加量為4%時,延展性最高,面團的延伸度表征面團延展特性和可塑性,可能由于在4%的添加量時,面團的延展性最高,導致發酵后的面包彈性最高,面包芯硬度最小。

圖2 菊糖對面包硬度的影響

2.5 菊糖對面包含水量的影響

由圖3可以看出,隨著菊糖的添加量的不斷增加,面包的含水量也在顯著的增加(p<0.05),主要由于菊糖含有很多親水基團,具有很強的吸水性和持水性[26],這樣便提高面包的含水量。

圖3 菊糖對面包含水量的影響

2.6 菊糖對面包感官品質的影響

從表5可以看出,隨著菊糖的添加量的增加,菊糖的感官品質逐漸下降,當菊糖添加量小于4%時,菊糖對面包感官品質的影響較小,當菊糖量超過4%時,菊糖對面包感官品質的影響較大。隨著菊糖添加量的增加,面包的外觀,內部結構,比容評分都逐漸減小,并且面包的表皮顏色變淡無光澤,內部結構也變得不均勻,內部色澤發暗,容易掉渣。但是從口感和彈柔性的具體指標上來看,菊糖添加量為4%時,改善了面包的口感和彈柔性。根據上文的實驗結果,當菊糖的添加量為4%時,延展性最高,面包芯硬度最低?？赡苡捎诖嗽?感官評分中彈柔性最高。菊糖具有微甜性,可能在添加量為4%時,甜度最合適。

表5 菊糖對面包感官品質的影響

2.7 菊糖對面包貯存過程中面包水分的影響

由圖4可以看出,隨著貯存時間的延長,面包的含水量逐漸降低。但在同一貯存時間段,添加菊糖的面包組的含水量明顯高于空白組,并且隨著菊糖添加量的逐漸增高,面包的含水量逐漸升高。這主要是因為菊糖具有較強的吸濕性和持水性。

圖4 菊糖對面包貯存過程中水分含量的影響

2.8 菊糖對面包貯存過程中面包芯硬度的影響

由圖5可以看出,隨著貯存時間的延長,面包的硬度值不斷的增加。菊糖添加量為2%和4%時,其面包的硬度值均小于空白對照組?？瞻捉M的硬度值上升最快,在第4 d時,空白組面包的硬度值超過菊糖添加量為6%的面包的硬度值。菊糖添加量為4%時,面包的硬度值最小,而且硬度的增速最慢。上述實驗結果顯示:在面包中添加少量的菊糖,可以延緩面包的老化。

圖5 菊糖對面包貯存過程中硬度的影響

3 結論

菊糖對面團流變學性能的存在一定影響,將菊糖添加到面團中,能增大面團的彈性。把菊糖添加到面包中可以增加面包的膳食纖維,延緩面包的老化,增加面包的含水量,但是會導致面包的比容下降,過量的菊糖會導致面包的硬度增加,感官品質下降。

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