糜米粉對面團特性及面包品質的影響

王 強,李文釗,曹 壯,馮藝飛,王兆燃,張莎莎

(天津科技大學食品工程與生物技術學院,天津 300457)

糜米是在大多數亞非洲國家以及歐洲部分地區種植的一種谷類食品,其抗病蟲害的能力較強,對干旱和貧瘠土地的適應性較好[1]。隨著世界人口的增加和供水量的減少,糜米被認為是未來人類使用的重要農作物之一[2]。此外,它還具有很高的營養價值[3-4],被認為是一種很好的碳水化合物來源[5],并具有較高的蛋白質含量[6-7],可以提供比小麥、玉米和大米更加豐富的必需氨基酸,對膽固醇代謝有潛在的促進作用[8],它對人體健康的各種益處均表明糜米可能是一種很好的谷物替代品,可用于無麩質食品的加工[9]。此外,工業上糜米的一種潛在用途是用于燃料乙醇的生產[10]。

目前國內外均有以雜糧為原料制作面包的研究。Coda等[11]研究發現,與小麥面包相比,蠶豆粉的添加影響了面包的結構,導致面包的體積略微減少,硬度增大。Pico等[12]研究發現,用苔麩粉、藜麥粉和莧菜粉制成的全麥面包,香氣較濃,重要香氣成分較多。吳娜娜等[13]向五種不同直鏈淀粉含量的糙米磨粉中加入20%的谷朊粉,結果表明直鏈淀粉含量在19%以上的糙米制成的面包品質較好。Al-Attabi等[14]發現含有10%大麥粉的面包的形狀和孔結構與純麥粉面包相似,而添加了15%和25%的大麥粉的面包顯示出更多的不均勻和更大的孔。Patil等[15]發現擠壓膨化處理后,復合面包具有更大的比容、良好的質地(低硬度、高彈性、低咀嚼性),感官評分也顯著提高。Turfani等[16]將小麥粉與5%～6%、10%～12%或24%水平的角豆粉或綠扁豆粉混合,研究其對面包特性的影響,發現將小麥粉與5%～6%豆類粉混合通常不會改變面包體積。然而,將豆類面粉增加到10%～12%或24%會減少面包體積。本文首次將糜米粉應用于面包中,以不同比例添加到小麥粉中,研究其對混合粉面團特性及成品面包的影響,對指導糜米制品的加工及其品質改良具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳性糜米(農家種) 山西省河曲縣;小麥粉(面包粉) 新鄉市新良糧油加工有限責任公司;高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;白砂糖 廣州福正東海食品有限公司;食鹽 中鹽天津市長蘆鹽業有限公司;黃油 上海易果電子商務有限公司。

G&G T-1000電子天平 美國雙杰兄弟(集團)有限公司;Vizared 2.0型真空冷凍干燥機 美國VirTris公司;SU1510掃描電子顯微鏡 日本日立高新技術公司;TA.XT.Plus質構儀 英國Stable Micro System公司;HAAKE MARS旋轉流變儀 賽默飛世爾科技公司;BVM 6630食品體積測定儀 瑞典波通公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 糜米粉的制備及混合粉的配制 用高速萬能粉碎機把糜米粉碎并過100目篩,然后按糜米粉:小麥粉分別為0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5 (g/g)配制成混合粉(即糜米粉添加量分別為0、10%、20%、30%、40%和50%),其中不添加糜米粉的小麥粉作為對照組。

1.2.2 混合粉面團的制作 準確稱量1.2.1配制的混合粉、1.5%的酵母、8%的白砂糖、1%的食鹽和6%的黃油,倒入小型和面缽中,加入水量重量比分別為56%、55%、53%、52%、51%、52%,然后進行和面,得到面團。其中,百分比例均以糜米、小麥混合粉質量為基準。

1.2.3 混合粉面團濕面筋含量的測定 采用GB/T 5506.1-2008規定的方法,測定混合粉面團濕面筋的含量。

1.2.4 面團微觀結構的觀察 將1.2.2制備的面團于-80 ℃進行預凍,接著進行真空冷凍干燥處理48 h,凍干后,選取相對平整且較薄的區域,用手輕輕掰斷,將斷裂面朝上粘在帶有導電膠的呈物臺上并進行噴金處理,然后運用掃描電子顯微鏡進行觀察并拍照。

1.2.5 面團拉伸特性的測定 將1.2.2制作的面團放入預熱好的醒發箱中進行發酵,醒發時間分別為0、30、60、90、120 min。其中醒發箱的溫度為38 ℃,箱內的相對濕度為80%,不發酵的面團作為對照組。然后取少量面團,將其在聚四氯乙烯模具中壓制成50×4×3 mm的面條狀,然后運用質構儀測定其拉伸特性,測試所用探頭為A/KIE,每種面團測定6根面條,結果取平均值[17]。

1.2.6 面團動態流變特性的測定 取少量1.2.2制備的面團,放置于旋轉流變儀的測試中央平臺,測定其動態流變學特性,測試條件:平板探頭的直徑為20 mm,測量間距為1 mm,1.5%的應變,掃描測試頻率為 0.1～100 rad/s[18]。

1.2.7 面包的制作、比容、質構特性和感官評分的測定

1.2.7.1 面包的制作 面包的制作采用一次發酵法,將1.2.2制作的面團分割成相等質量的面團(約60 g),揉成圓形放入方形模具中,然后將面團連同模具一起放入預熱好的醒發箱中進行發酵,其中醒發箱的溫度為38 ℃,箱內的相對濕度為80%,醒發時間為60 min。隨后將發酵好的面團連同模具一起放入預熱好的烤箱中,其中烤箱上/下火的溫度為190 ℃/180 ℃,烤制時間為20 min。將烤制好的面包冷卻至室溫,并裝入密封袋中備用。

1.2.7.2 面包比容的測定 比容采用食品體積測定儀來測定。每組冷卻好的面包測定3個,結果取平均值。

1.2.7.3 面包質構特性的測定 質構特性采用質構儀來測定,將冷卻好的面包平放,從靠近中間部位自上而下垂直切開,切出表面平整、體積為2 cm×2 cm×2 cm的立方體[19]。測試條件:測試模式為TPA,測試前速率為2.0 mm/s,測試中速率為1.0 mm/s,測試后速率為1.0 mm/s,壓縮比為50%,兩次壓縮間隔為5 s,感應力為5 g,測試探頭為P36R探頭。

1.2.7.4 面包的感官評價 感官評價的方法參照GB/T 20981-2007對面包感官的要求,在姚佳等[20]的評分方法上略作修改,糜米面包的感官評價從形態、色澤、組織、氣味和口感五個角度進行,具體評分標準見表1。由經過培訓的10名食品專業人員進行評分,最終結果取平均值。

表1 糜米粉面包的感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard for proso millet bread

1.3 數據處理

數據使用Microsoft Office Excel 2007進行統計處理,采用SPSS 18.0軟件進行實驗數據的差異性分析,利用Origin 9.0繪制圖像。

2 結果與分析

2.1 糜米粉添加量對混合粉面團濕面筋含量的影響

面筋是面團制作過程中蛋白質(谷蛋白和醇溶蛋白)與水分子相互作用,面筋蛋白彼此締結形成的,其含量的多少直接關系到面制品的品質。濕面筋是用氯化鈉溶液反復搓洗面團得到的粘彈性物質。結合統計學分析,糜米粉的加入對混合粉的濕面筋含量影響顯著(p<0.05)。從圖1可以看出,隨著其添加量的增加,混合粉的濕面筋含量呈下降的趨勢,這也就可能直接影響了混合粉面包的焙烤品質。該結果與其它不含面筋蛋白的雜糧粉添加到小麥粉中的影響結果一致[21]。造成這一現象的原因是糜米粉中雖然蛋白質含量并不低,但其蛋白組成中不含有面筋性蛋白質,導致混合粉中糜米粉含量與面筋蛋白的含量呈負相關,即糜米粉含量越高,面筋蛋白的含量就會越低,濕面筋的含量就會越低。

圖1 糜米粉添加量對混合粉面團濕面筋含量的影響Fig.1 Effects of the additive amount of proso-millet flour on the wet gulten content of mixed dough注：不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.2 糜米粉添加量對面團微觀結構的影響

如圖2,在未添加糜米粉的面團中,淀粉團粒作為填充物完全被面筋蛋白網絡結構所包裹,面筋網絡結構十分有序,表現出了很好的連續性[22-23]。而添加了糜米粉后,面團的面筋網絡結構發生了改變,且隨著糜米粉添加量的增加,面筋網絡結構的改變越來越明顯;當糜米粉添加量為10%時,面筋網絡結構發生改變,不再均勻,但未出現斷裂的情況;當糜米粉添加量為20%時,面筋網絡結構發生局部斷裂,不再連續,出現了斷層結構,少量較大的淀粉顆粒逐漸開始外露,其中外露的較大的淀粉顆粒與王紹清[24]等利用掃描電鏡法觀察到的小麥淀粉顆粒形態一致;當糜米粉添加量為30%時,面筋網絡結構斷裂程度更加嚴重,出現不連續的、碎片化的斷層結構,且外露的主要還是較大的淀粉顆粒;當糜米粉添加量大于40%時,已不能觀察到面筋網絡包裹淀粉顆粒的現象,其中糜米粉添加量為40%時,暴露在外面的較大的淀粉顆粒增多,而糜米粉添加量為50%時,暴露在外面的較大的淀粉顆粒減少,主要以較小的淀粉顆粒為主,較小的淀粉顆粒與張麗珍等[25]利用掃描電鏡法觀察到的糜米淀粉顆粒形態一致。

圖2 糜米粉添加量對面團微觀結構的影響(×2000)Fig.2 Effects of the additive amount of proso millet flour on microstructure of dough(×2000)注:a～f分別為添加0、10%、20%、30%、40%和50%糜米粉的面團微觀結構。

有研究者將面筋形象地比作面團的骨架,而淀粉團粒黏附于面團骨架上,在一定程度上起強化面團骨架的作用。上述分析結果表明,較高的糜米粉添加量容易破壞面團的組織結構,這與2.1研究糜米粉的添加量對混合粉面團的面筋含量影響結果一致。

2.3 糜米粉添加量對面團拉伸特性的影響

由圖3所示,隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團的拉伸強度和拉伸距離均呈下降的趨勢。結合統計學分析可知,糜米粉的加入對混合粉面團拉伸特性的影響顯著(p<0.05),且隨著添加量的增加,混合粉面團的拉伸強度和拉伸距離均呈顯著下降的趨勢;另外,隨著發酵時間的延長,不同糜米粉添加量的混合粉面團之間的差異逐漸在縮小。造成上述現象的原因可能是:由于糜米粉的加入導致混合粉面筋蛋白含量下降,使混合粉面團三維面筋網絡結構連續性降低,降低了面團的穩定性,從而減弱了面團的拉伸特性,這與杜雙奎等[26]研究蕎麥粉對面團拉伸特性的影響結果一致。

圖3 糜米粉添加量對面團拉伸特性的影響Fig.3 Effects of the additive amount of proso millet powder on the tensile characteristics of dough注:A:糜米粉添加量對面團拉伸強度的影響圖; B:糜米粉添加量對面團拉伸距離的影響圖。注：不同小寫字母表示同一發酵時間不同糜米粉添加量之間差異顯著(p<0.05)。

2.4 糜米粉添加量對面團動態流變學特性的影響

由圖4可知,彈性模量G′和黏性模量G″均隨著頻率的增加而增加,且彈性模量G′大于黏性模量G″,面團體現出了彈性流體的性質。糜米粉的加入使得混合粉面團的G′和G″均呈現出上升的趨勢,且糜米粉添加量越大,G′和G″越大,造成此現象的原因可能是:一方面糜米粉的加入會導致體系的淀粉含量發生改變;另一方面,由于糜米粉添加量不同,制備對應面團時的加水量不同。有相關研究表明，淀粉顆粒的大小、直鏈與支鏈淀粉的比例和含量以及加水量的差異等其它因素都會影響面團的動態流變特性[27-28]。

圖4 糜米粉添加量對面團動態流變特性的影響Fig.4 Effects of the additive amount of proso millet flour on the rheological properties of dough注:a:糜米粉添加量對面團彈性模量G′的影響圖; b:糜米粉添加量對面團黏性模量G″的影響圖。

2.5 糜米粉添加量對面包品質的影響

由表2可知,面包的比容、各項質構指標和感官評分在糜米粉的不同添加量下差異顯著(p<0.05)。其中,比容和感官評分隨著糜米添加量的增加呈下降趨勢,但糜米粉的添加量在10%～30%時,與對照組相比,比容和感官評分呈下降趨勢,但面包的品質還在可接受的范圍內;當糜米粉添加量超過30%時,比容和感官評分大幅度降低,面包的品質使人難以接受。這可能是因為糜米粉的加入降低了混合粉面筋蛋白的含量,使得混合粉面團在發酵過程中的持氣性能減弱,最終使面包的比容減小,出現局部過硬,表面不光滑以及塌陷等現象,再加上其本身口感較為粗糙,在小麥粉中的添加量越大,面包的口感越差,使得感官評分降低。另外,面包的硬度、咀嚼度均呈上升趨勢,而彈性、粘聚性、回復性卻均呈下降的趨勢,且在添加量超過30%時,各指標數值變化較大,面包的品質也相應降低。

表2 糜米粉添加量對面包品質的影響Table 2 Effects of the additive amount of proso millet flour on the quality of bread

3 結論

研究表明,糜米粉對混合粉面團及面包會造成很大的影響。隨著糜米粉添加量的增加,混合粉的濕面筋含量呈顯著下降的趨勢(p<0.05)。糜米粉的添加使得面團的面筋網絡不再均勻,且隨著糜米粉添加量的增加,面筋網絡逐漸發生斷裂,不再連續,出現了斷層結構。糜米粉的加入使混合粉面團的拉伸強度和拉伸距離均明顯降低。另外,隨著發酵時間的延長,不同混合粉面團之間的差異逐漸在縮小。隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團的彈性模量G′和黏性模量G″均呈上升的趨勢。面包的比容、各項質構指標和感官評分在不同添加量糜米粉下差異明顯。從混合面粉的面團理化性質和烘焙特性等多個角度綜合分析,隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團的性質及面包的品質出現了不同程度的下降,因而烘焙面包時糜米粉的添加量不宜超過30%。