親水膠體對無麩質面團特性及饅頭品質影響研究

余 悅，廖國釗，華 玲

（四川旅游學院食品學院，四川成都 610600）

利用自然存在的不含麩質的原料依照良好操作規范生產的食品被稱作無麩質食品[1]。在歐盟的規定中可以在包裝上標注“不含麩質”的食品，其中麩質含量要小于20 mg/kg[2]。人們俗稱的面筋就是麩質，主要是由麥谷蛋白和醇溶谷蛋白組成，在谷物（大麥、小麥和黑麥等） 中含量較多。麩質屬于一種過敏原，能夠引發乳糜瀉等病癥。乳糜瀉（Celiac disease） 是一種慢性腸道吸收不良疾病，會致使人們發生缺鐵性貧血、不育癥、復發性潰瘍性口炎、發育滯后等一系列疾病[3]。在北美、北歐和澳大利亞乳糜瀉的發病率為0.5%～2.0%，最近幾年以來，亞洲區域的國家發病率逐漸增大，也有部分病例在我國南部被發現[4]。饅頭是我國傳統主食，已經有上千年的食用歷史，其主要由面粉、水和發酵劑等原料制作而成。由于饅頭較低的熟化溫度，不會發生美拉德反應，不含有丙烯酰胺和呋喃類化合物，人們已開始意識到饅頭是一種安全健康的食品。大米粉具有低致敏性、易消化性的特點，用來制作無麩質饅頭十分合適。近年來，國外對無麩質食品研發開展了大量的研究[5]，尤其在品質改善方面，包括使用淀粉、乳制品、親水膠體、其他非面筋蛋白、益生元及其組合作為麩質的替代品，來改善無麩質烘焙產品的結構、口感、可接受性和保質期[6]。目前，無麩質食品基本上都是利用無麩質原料（大米、玉米、高粱、小米、蕎麥等） 代替小麥類原料，對現有產品（面包、餅干、面條等） 進行一定的改進（加入麩質替代品） 而制備的，所以其加工工藝和現有產品大體相同。在無麩質食品的開發中，研究人員想要改善產品質構特性，在原料配方的更改下，向其中加入其他成分來讓無麩質食品擁有網絡結構特性，這是一個具有挑戰的問題[7]。Manik L C M 等人[8]發現親水膠體對于無麩質面包的感官和氣孔分析等各方面指標都有顯著的改善，并且面包沒有塌陷。張鳳婕等人[9]研究了海藻酸鈉對50%馬鈴薯全粉饅頭的影響，認為海藻酸鈉對無麩質饅頭品質有一定改善。馬潔等人[10]發現添加親水膠體能夠通過模擬面筋蛋白的黏彈性和控制水分子移動來提高面團的黏度，改善蕎麥面團的發酵性能和持氣性，降低面包硬度，增大面包體積。黎歡等人[11]研究了不同親水膠體對百合淀粉糊化及流變學特性的影響，結果表明，不同親水膠體與淀粉的混合體系表現不同的糊化及流變學特性。Zarringhalami Soheila 等人[12]研究了黃原膠對無筋米面包的質構和感官特性的影響。陳洪博等人[13]研究了親水膠體對饅頭品質的影響，結果表明不同親水膠體都能不同水平地轉變饅頭的內部結構。當前，無麩質食品主要研究的是提高無麩質食品品質及增強營養，在我國關于無麩質食品的研究程度不多，國外研究較多，且無麩質食品在歐美市場種類較多，有無麩質意大利面、無麩質焙烤食品（蛋糕、面包、餅干、披薩） 等[14]。但無論是在歐美或是國內市場，都鮮有無麩質饅頭的出現，且研究較少，因此無麩質饅頭的研究成為必要，能夠以此來順應亞洲不斷增加的乳糜瀉發病率尤其是在應用親水膠體解決無麩質饅頭成型困難、容易塌陷、口感差等問題方面。

以大米為原料，并向其中添加親水膠體制作饅頭，使用海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、黃原膠對無麩質饅頭的品質影響進行對比研究，為無麩質食品的改良研究提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料

大米粉，市售大米粉碎80 目；蕎麥粉，市售蕎麥粉碎80 目；泡打粉，南京甘汁園糖業有限公司提供；酵母，安琪酵母有限公司提供；黃原膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、海藻酸鈉，浙江博丹衡食品配料有限公司提供。

1.2 儀器與設備

TMS-Pro 型質構儀，北京盈盛有限公司產品；FX-26A 型恒溫發酵箱，廣東恒聯食品機械有限公司產品；HMJ-A50B1 型和面機，小熊電器股份有限公司產品；DFY-1000 型高速萬能粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司產品；YP-N 型電子天平，上海精密儀器儀表有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 無麩質饅頭的制作

（1） 基本配方。大米粉200 g，蕎麥粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，親水膠體（黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉分別為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）[15]。

（2） 操作要點。在國標GB/T 21118—2007 中饅頭制作方法的基礎上略微變動，具體工藝及操作要點如下[15-16]：①原料均勻混合。將大米粉、蕎麥粉、泡打粉、親水膠體均勻混合。②和面。將混合均勻的原料、水及活化酵母放入和面機中，攪拌5～10 min，直至面缸中呈面糊狀，手觸面糊表面不黏手，按壓具有彈性，表面呈光滑均勻的狀態即可開始發酵。③恒溫發酵。在溫度為30 ℃，相對濕度為65%的條件下發酵35 min，直至面糊干燥，可呈面團狀，且體積增大1 倍，面團內部氣孔呈網狀且結構均勻，取出。④成型。將面團搓條，揉搓至表面光滑，用刀切成大小為50 g 的饅頭劑子。⑤二次醒發。在溫度為38 ℃，相對濕度為65%的條件下醒發60 min。⑥蒸制。上鍋蒸25 min。⑦冷卻。冷卻10 min 后進行感官測評及質構測定，冷卻至室溫后，開始比容的測定。

1.3.2 單因素試驗

在基礎工藝的條件下（各成分總百分比大于100%），分別添加親水膠體（黃原膠0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%；羧甲基纖維素鈉0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%；海藻酸鈉0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%），研究在無麩質饅頭中添加黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等親水膠體對其比容、質構特性和感官品質的影響。

1.3.3 響應面設計

采取三因素三水平，以感官評分為響應值，對以下3 個影響因素進行響應面試驗，優化無麩質饅頭的工藝條件。

因素水平編碼見表1。

表1 因素水平編碼/ %

1.3.4 評價方法

（1） 無麩質饅頭的比容測定。選3 個有象征性的饅頭，使用小米置換法[17]對饅頭體積進行測量，計算出饅頭的比容，計算結果取3 組的平均數值。

（2） 無麩質饅頭質構的測定。等饅頭冷卻10 min，切至成饅頭片厚度為20 mm，使用TMS-Pro 型質構儀，選擇P/36R 圓柱形探頭，TPA 模式。設置參數為測試前速度60 mm/min，測試速度60 mm/min，測試后速度60 mm/min，下壓距離20 mm，觸發力5 N，形變量50%進行測定，測定3 次，取平均數值[11]。

（3） 感官評價。參考國標GB/T 17320—2013《實驗室饅頭制作及評價標準》[18-19]，對樣品的適口性、香味、組織結構、外觀、色澤和彈性等6 個方面進行評分。每位成員單獨進行每個指標的評定，以排除個體間的相互影響。

無麩質饅頭感官評分見表2。

表2 無麩質饅頭感官評分

1.4 數據處理

使用SPSS 22.0 數據處理軟件，進行數據分析，以3 次平行試驗的平均數值作為最終結果。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 親水膠體對無麩質饅頭比容的影響

親水膠體添加量對無麩質饅頭比容的影響見圖1。

圖1 親水膠體添加量對無麩質饅頭比容的影響

由圖1 可知，隨著親水膠體添加量的增加，無麩質饅頭的比容呈現先增大后減小的趨勢。適量的親水膠體可以作為面筋的替代物，當親水基團在和面的過程中與水結合形成親水膠體而導致吸水膨脹，膨脹后的親水膠體分子與糊化后的淀粉等一起互相發生反應，在面團中形成與面筋相似的網絡結構，從而改善無麩質饅頭的持氣性，較好地保持了發酵過程中所產生的二氧化碳，改善了饅頭的品質。當羧甲基纖維素鈉的添加量達到1%，黃原膠的添加量達到1.5%，海藻酸鈉的添加量達到0.5%后，無麩質饅頭的比容開始減小，可能是親水膠體出色的吸水性讓大量的水分被親水膠體吸收，減少了蛋白潤脹需要的水分，減少了網狀結構形成量，從而降低比容。在3 種親水膠體的對比之下，黃原膠對無麩質饅頭比容的改善效果最好，黃原膠添加量在1.5%時，其比容可達1.411 mL/g，海藻酸鈉的改善效果次之；其添加量在1%時，改善效果最好，此時無麩質饅頭的比容為1.334 mL/g；與黃原膠和海藻酸鈉相比，羧甲基纖維素鈉對無麩質饅頭比容的改善效果最小，當其添加量為0.5%時，無麩質饅頭的比容最大為1.329 mL/g。

2.1.2 親水膠體對無麩質饅頭質構的影響

羧甲基纖維素鈉對無麩質饅頭質構的影響見表3。

表3 羧甲基纖維素鈉對無麩質饅頭質構的影響

由表3 可知，羧甲基纖維素鈉對于無麩質饅頭的彈性、膠黏性、咀嚼性、硬度和內聚性都有明顯的影響，饅頭的硬度、膠黏性和咀嚼性越小，饅頭越柔軟，饅頭的內聚性與彈性越大，饅頭的膨脹性和柔韌性就越好，內部組織結構越穩定，饅頭的品質就越好。羧甲基纖維素鈉添加量不斷增加，無麩質饅頭的硬度先減弱后增強，當羧甲基纖維素鈉的添加量達到1%后，對無麩質饅頭的硬度有顯著改善作用，當羧甲基纖維素鈉添加量為1.5%時，無麩質饅頭的硬度最小，為48.56±2.30 N，表明此時的饅頭最柔軟，當羧甲基纖維素鈉添加量低于1%時，由于羧甲基纖維素鈉可與淀粉和原有的蛋白質等大分子互相發生化學反應，發生交聯，產生了與面筋相似的網絡結構，使得饅頭的持氣性增加，熟制后的饅頭氣孔較多較大，從而使饅頭具有較小的硬度，當添加量超過1%后，可能是因為添加的親水膠體過多，吸收了大量水分，所以硬度有所增加；隨著羧甲基纖維素鈉添加量的增加，無麩質饅頭的膠黏性和咀嚼性呈減小的趨勢，當其添加量達到2%時，無麩質饅頭膠黏性和咀嚼性可降低至24.46±0.89 mJ和219.02±3.22 mJ；隨著羧甲基纖維素鈉添加量的增加，無麩質饅頭的內聚性與彈性呈先增大后減小的趨勢，當其添加量為1%時，其內聚性與彈性達到最大值。

海藻酸鈉對無麩質饅頭質構的影響見表4。

表4 海藻酸鈉對無麩質饅頭質構的影響

由表4 可知，海藻酸鈉對無麩質饅頭的各質構特性有顯著影響，隨著海藻酸鈉添加量的增多，無麩質饅頭的膠黏性呈逐漸減小的趨勢，無麩質饅頭的硬度與咀嚼性先減小后增大再減小，當其添加量為1%時，饅頭的硬度最小，為79.17±2.76 N，此時饅頭最軟；咀嚼性呈先減少后增加的趨勢。

黃原膠對無麩質饅頭質構的影響見表5。

表5 黃原膠對無麩質饅頭質構的影響

由表5 可知，黃原膠對無麩質饅頭質構的各項指標均有顯著影響，隨著黃原膠添加量的增加，無麩質饅頭的硬度呈先減小后增大的趨勢，且添加量為1%時，硬度最小，為94.94±3.24。無麩質饅頭的內聚性、膠黏性和咀嚼性均與添加量呈負相關，表明黃原膠對無麩質饅頭的膠黏性與咀嚼性有改善作用，對內聚性有破壞作用。黃原膠對無麩質饅頭的彈性有顯著改善作用，但當其添加量超過1%后，其對無麩質饅頭彈性的作用效果不顯著。

由表3 ～表5 可知，海藻酸鈉、黃原膠和羧甲基纖維素鈉等親水膠體對無麩質饅頭的各質構特性均有顯著影響，其中羧甲基纖維素鈉對無麩質饅頭的硬度、膠黏性和咀嚼性的改善效果最好，海藻酸鈉對無麩質饅頭的內聚性與彈性的改善效果最好。

2.1.3 親水膠體對無麩質饅頭感官品質的影響

親水膠體對無麩質饅頭感官品質的影響見圖2。

圖2 親水膠體對無麩質饅頭感官品質的影響

由圖2 可知，黃原膠對無麩質饅頭的總體感官品質有顯著影響，可改善無麩質饅頭的香味、色澤、彈性、適口性、組織結構及外觀等諸多評分。黃原膠添加量的不斷增加，無麩質饅頭的感官評分呈先增大后減小的趨勢。在添加量大于1.5%的時候，饅頭的適口性顯著減小，可能是黃原膠出色的吸水性讓大部分水分被其吸收，減少了蛋白潤脹需要的水分，減弱了網狀結構形成量，增加了饅頭的硬度，從而降低了無麩質饅頭的適口性。最后選取黃原膠添加量為1.0%，1.5%，2.0%作為其響應面的3 個水平。

隨著海藻酸鈉添加量不斷增加，饅頭的比容和感官評分呈先增強后減弱的趨勢。海藻酸鈉的添加量大于0.5%時，饅頭感官評分低，說明海藻酸鈉添加量過多或過少都會使饅頭品質下降。當海藻酸鈉添加量為0.5%時，饅頭的比容和感官評分最大。故海藻酸鈉添加量為0.5%時，饅頭品質較好。無麩質饅頭感官總分在海藻酸鈉添加量為0.5%時出現最大值，綜合考慮，最后選取海藻酸鈉添加量為0，0.5%，1.0%作為其響應面的3 個水平。

隨著羧甲基纖維素鈉添加量的增加，無麩質饅頭的感官評分呈現出先增加后降低的趨勢，當羧甲基纖維素鈉添加量為1.5%時，饅頭的感官評分最大。羧甲基纖維素鈉的加入使面團中形成了更加牢固的網絡結構，使無麩質饅頭內部能夠截留更多CO2，使饅頭更加蓬松，但隨著羧甲基纖維素鈉的持續增加，減弱了面筋蛋白之間的相互作用，使饅頭品質下降。綜合考慮后，選取羧甲基纖維素鈉添加量為0.5%，1.0%，1.5%作為其響應面的3 個水平。

2.2 響應面試驗結果

響應面設計與結果見表6。

表6 響應面設計與結果

2.2.1 響應面模型的建立與顯著性檢驗

回歸模型的方差分析結果見表7。

由表7 可知，模型極顯著（p=0.000 5<0.01）；失擬項不顯著（p=0.096 8>0.05），因此模型建立有效；比較3 個因素的F 值，能夠得知其影響排序為C>A>B，即黃原膠添加量> 羧甲基纖維素鈉添加量> 海藻酸鈉添加量。A2、C2對模型影響極顯著（p<0.01）。因素C 的p<0.05，說明其對無麩質饅頭的感官評分具有顯著性影響。該模型R2=0.959 1，說明該模型擬和程度好，變異系數CV=1.81%，遠低于15%，表明該模型的離散程度較小，可以正確反映出無麩質饅頭感官評分和黃原膠添加量、羧甲基纖維素鈉添加量及海藻酸鈉添加量的關系，擁有統計學意義。因此，能夠應用此回歸方程來預測無麩質饅頭的最佳配方。用Design Expert 8.0.6 對表7 中的試驗數據進行回歸分析后得到響應面模型方程：

表7 回歸模型的方差分析結果

海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的交互作用見圖3，黃原膠與羧甲基纖維素鈉的交互作用見圖4，黃原膠與海藻酸鈉的交互作用見圖5。

圖3 海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的交互作用

圖4 黃原膠與羧甲基纖維素鈉的交互作用

圖5 黃原膠與海藻酸鈉的交互作用

響應面坡度越陡，說明各因素對饅頭綜合評分的影響越明顯，反之走勢越平坦，影響越不明顯。黃原膠添加量與羧甲基纖維素鈉添加量、黃原膠添加量與海藻酸鈉添加量之間對無麩質饅頭感官評分的交互作用顯著，而羧甲基纖維素鈉與海藻酸鈉之間的交互作用不顯著。通過Design Expert 8.0.6，能夠計算出該模型下理論無麩質饅頭的感官評分為80.786 分，其理論試驗條件為黃原膠添加量0.85%，羧甲基纖維素鈉添加量0.98%，海藻酸鈉添加量0.39%。

2.2.2 驗證試驗結果

將得到的最佳工藝參數條件為大米粉200 g，蕎麥粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，海藻酸鈉0.78 g，黃原膠1.7 g，羧甲基纖維素鈉1.96 g，重復3 次進行驗證。最終得到產品的感官評分平均值為80±0.61 分，與模型理論值相近，說明該模型能較好地用于無麩質饅頭的制備工藝中。

3 結論

通過質構、比容和感官評價的結果探究羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、黃原膠等親水膠體的添加量對無麩質饅頭品質的影響。其中，黃原膠對無麩質饅頭的比容、感官的改善效果最好。應用響應面分析法優化無麩質饅頭品質改良劑配方的結果得出，以大米粉、蕎麥粉為原料，制作無麩質饅頭所用品質改良劑的最佳配方為大米粉200 g，蕎麥粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，海藻酸鈉0.78 g，黃原膠1.7 g，羧甲基纖維素鈉1.96 g。該條件下無麩質饅頭的感官評分為80.786 分，顯著提高饅頭的感官評分。研究結果可為無麩質饅頭的工業化生產提供參數依據。