景 悅,王文星,楊留枝,2,劉延奇,2,史苗苗,2,*

(1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,河南鄭州 450002;2.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州 450002)

目前,中國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。由小麥粉制作的饅頭是我國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)酵主食,在居民膳食結(jié)構(gòu)中占據(jù)很大比例[1]。饅頭在中國(guó)是一種家喻戶(hù)曉的食品,關(guān)于饅頭品質(zhì)的改良,具有很好的研究?jī)r(jià)值。

聚葡萄糖是在檸檬酸和山梨醇的存在下,將葡萄糖經(jīng)過(guò)高溫低壓反應(yīng)從而聚合而成的多聚體,它是一種水溶性膳食纖維[2]。作為一種廣泛應(yīng)用的膳食纖維,聚葡萄糖具有保濕性好、穩(wěn)定性高等理化性質(zhì)和功能特性。丁興華等[3]發(fā)現(xiàn)聚葡萄糖替代蔗糖添加至烘焙食品中,能夠有效地降低此類(lèi)食品中所含的熱量,且烘焙出的食品具有較好的感官評(píng)價(jià)?？剐缘矸?指不能在小腸中被消化吸收,但120 min后可到達(dá)結(jié)腸并被結(jié)腸中的微生物菌群發(fā)酵,繼而發(fā)揮有益生理作用的物質(zhì)[4]。作為抗性淀粉的一種,酯化淀粉在食品工業(yè)中有許多應(yīng)用,例如可作為添加劑、穩(wěn)定劑、乳化劑和調(diào)味成分等[5]。

近年來(lái),關(guān)于抗性淀粉對(duì)于饅頭品質(zhì)的影響有許多研究。趙琴琴利用核磁共振技術(shù)研究了抗性淀粉對(duì)速凍饅頭品質(zhì)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗性淀粉能使面團(tuán)的持水性得到提高[6]。傅蕾等[7]的研究表明,抗性淀粉添加于小麥粉中,在一定程度上惡化了小麥粉的加工性能。但卻鮮有關(guān)于抗性淀粉和聚葡萄糖兩者對(duì)比對(duì)于饅頭品質(zhì)的影響研究。因此本研究分別將蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖以不同添加量(0、1%、3%、5%、7%、9%)添加到制作饅頭的面粉中,對(duì)比二者對(duì)于饅頭品質(zhì)及功能特性的影響,以期為面制品的加工生產(chǎn)提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

面粉(食品級(jí)) 一加一天然面粉有限公司;玉米淀粉(食品級(jí)) 秦皇島驪驊淀粉有限公司;聚葡萄糖(食品級(jí)) 天津風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司;酵母、食用小蘇打(食品級(jí)) 安琪酵母股份有限公司;蘋(píng)果酸(分析純) 天津市福晨化學(xué)試劑廠;無(wú)水乙醇(分析純) 天津市富宇精細(xì)化工有限公司;氫氧化鈉(分析純) 南京化學(xué)試劑有限公司;豬胰酶(P7545,活力8×USP/mg,分析純)、淀粉葡萄糖苷酶(A7095,活力300 U/mL,分析純) 美國(guó)Sigma公司;GOPOD葡糖糖試劑盒(食品級(jí)) 愛(ài)爾蘭Megazyme公司。

AL204型分析天平、FE20型pH計(jì) 上海梅特勒-托利多儀器有限公司;DL92150游標(biāo)卡尺 濟(jì)南特瑞數(shù)控刀具有限公司;SZ34B5型單層蒸鍋、SDHCB9E88-210型電磁爐 浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司;HWS-080型恒溫醒發(fā)箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Ci6x型色差分析儀 上海愛(ài)色麗色彩科技有限公司;TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉的制備 參照Klaushofer等[8]的方法進(jìn)行蘋(píng)果酸酯化,并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷?。稱(chēng)取30 g淀粉(干重),加入90 mL蘋(píng)果酸(20%,w/w),混合均勻后,用10 mol/L NaOH溶液將pH調(diào)節(jié)為pH=3。將樣品在室溫下放置12 h,以使淀粉和蘋(píng)果酸溶液完全滲透,然后在45 ℃烘箱中,烘至水分含量為5%～10%。研磨、粉碎,裝入不銹鋼高壓密閉反應(yīng)釜中,置于130 ℃鼓風(fēng)干燥箱中,干燥2 h。反應(yīng)結(jié)束后取出,用去離子水洗去多余的蘋(píng)果酸,調(diào)節(jié)pH為6～7。最后在室溫下干燥,研磨粉碎,過(guò)100目篩,得蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉備用。

1.2.2 蘋(píng)果酸淀粉酯體外消化性測(cè)試 體外消化性的測(cè)試使用Englyst等[9]報(bào)道的方法,并根據(jù)Du等[10]的方法做出了適當(dāng)?shù)男薷?。具體方法如下:準(zhǔn)確稱(chēng)量1 g(干重)蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉樣品于20 mL的0.1 mol/L醋酸鈉緩沖液中(pH=5.2),然后加入5 mL胰α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶混合液,在37 ℃、190 r/min振蕩下進(jìn)行水解。分別在20和120 min時(shí)取0.5 mL水解液,加20 mL 70%乙醇滅酶,然后在3000 r/min下離心10 min,取0.1 mL上清液,加3 mL D-葡萄糖(GOPOD)試劑,于45 ℃水中顯色20 min,510 nm處測(cè)試吸光值。另取0.1 mL標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液同樣處理,作為標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)取0.1 mL蒸餾水同樣處理,作為空白。根據(jù)樣品和標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖的吸光值,分別計(jì)算快速消化淀粉(RDS)含量、緩慢消化淀粉(SDS)含量和抗消化淀粉(RS)含量,公式如下:

RS(%)=1-RDS-SDS

其中:Glucose20 min和Glucose120 min分別為酶水解20和120 min后的葡萄糖含量;FG為酶水解前樣品中的葡萄糖含量(以0計(jì));TS代表蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉樣品的重量。

1.2.3 饅頭的制作 首先準(zhǔn)確稱(chēng)取50 g面粉,以面粉為基,其中蘋(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖分別以0%、1%、3%、5%、7%、9%的含量替換面粉,加入干酵母0.5 g和少量小蘇打,混合均勻,再加入27 mL的去離子水。攪拌均勻和面10 min,之后直接將面團(tuán)揉成型,成型后放入醒發(fā)箱醒發(fā)40 min(溫度38 ℃、相對(duì)濕度為85%)。醒發(fā)完成后,放入已煮沸的蒸鍋上蒸制30 min,冷卻1 h放入封口袋中,儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 饅頭的基本指標(biāo)測(cè)定 將制得的饅頭冷卻1 h后,測(cè)定饅頭的質(zhì)量、體積、高度、直徑、高徑比和比容的特性指標(biāo)。采用分析天平測(cè)定饅頭的質(zhì)量,采用游標(biāo)卡尺測(cè)量饅頭的高度和直徑。饅頭高徑比即饅頭高度和直徑的比值,饅頭比容即饅頭體積與質(zhì)量之比。體積的測(cè)定參照 GB/T 21118-2007,根據(jù)國(guó)標(biāo)中小米體積置換測(cè)定法測(cè)量饅頭的體積[11]。

1.2.5 饅頭白度的測(cè)定 用色差分析儀對(duì)制得的饅頭切片進(jìn)行色差分析測(cè)定。將饅頭切片置于傳感器下直接測(cè)量,測(cè)定過(guò)程中色差儀的傳感器盡量與樣品表面充分接觸,防止漏光影響測(cè)定結(jié)果,但接觸力不能過(guò)大,避免用力過(guò)度使饅頭產(chǎn)生形變并損壞儀器。在平行測(cè)試中令傳感器與饅頭每次在不同位置接觸以獲取不同測(cè)試點(diǎn)。每組實(shí)驗(yàn)做3次平行,取其平均值作為最終結(jié)果。測(cè)定L*、a*、b*的值,根據(jù)公式計(jì)算樣品的白度[12]。

W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

式中:L*為明亮指數(shù);a*為紅綠值;b*為黃藍(lán)值;W為亨特白度。

1.2.6 饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 饅頭蒸制結(jié)束,冷卻1 h后,取三個(gè)饅頭用切片機(jī)將饅頭中心部分切成厚度為15 mm的薄片,各取三片進(jìn)行質(zhì)構(gòu)(TPA)測(cè)試。用擦鏡紙將探頭擦拭干凈后,重復(fù)測(cè)試操作,取3次測(cè)試的平均值。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定為P/36R壓盤(pán)式探頭,操作模式是壓力測(cè)定,測(cè)試前速度1.0 mm/s,測(cè)試速度1.0 mm/s,測(cè)試后速度1.0 mm/s,壓縮比為75%樣品厚度,感應(yīng)力為5 g[13]。

1.2.7 饅頭的感官評(píng)價(jià)測(cè)定 采用一般的感官評(píng)價(jià)方法分析[14]。感官評(píng)價(jià)主要由外觀、結(jié)構(gòu)、風(fēng)味和口感等4部分組成,所占分值如表1所示。本實(shí)驗(yàn)選取10名評(píng)價(jià)員一起評(píng)分,然后取平均值作為最終結(jié)果。

表1 饅頭感官評(píng)價(jià)表(分)Table 1 Steamed bread sensory evaluation(score)

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋(píng)果酸淀粉酯體外消化性的分析

如表2所示,天然玉米淀粉的RDS、SDS、RS的含量,分別為72.1%±1.7%、13.8%±5.8%和14.1%±4.3%。而蘋(píng)果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS的含量,分別為36.9%±0.8%、1.6%±1.9%和61.5%±2.3%。相比天然玉米淀粉,蘋(píng)果酸淀粉酯的RDS和SDS含量均出現(xiàn)不同程度的下降(P<0.05),RS含量顯著上升(P<0.05),說(shuō)明酯化反應(yīng)可以顯著提高天然淀粉中的抗性淀粉含量(P<0.05)。Xie等[15]采用檸檬酸和干熱法在140 ℃下和普通玉米淀粉反應(yīng)7 h,最后獲得68.3%的抗性淀粉。從表2中也可以看出,相比天然玉米淀粉,蘋(píng)果酸淀粉酯中有大量的RDS和SDS淀粉轉(zhuǎn)化為了RS淀粉。

表2 玉米原淀粉和蘋(píng)果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS含量Table 2 The RDS,SDS,RS content of corn starch and malate starch

2.2 饅頭的基本指標(biāo)分析

從表3中可以看出,與空白組相比,隨著蘋(píng)果酸淀粉酯添加量的逐漸增加(0%～9%),饅頭的體積從(210±2) mL下降到(165±1) mL,這是因?yàn)榭剐缘矸鄣奶砑訉?dǎo)致面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)氣受到了抑制,對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)形成了負(fù)面影響[16]。而且,隨著蘋(píng)果酸淀粉酯添加量的增加(0%～9%),比容從(2.74±0.08) mL/g降低到(1.93±0.03) mL/g,說(shuō)明蘋(píng)果酸淀粉酯對(duì)其比容有負(fù)面影響。這可能是因?yàn)樘O(píng)果酸淀粉酯破壞了面粉中的面筋基質(zhì),降低了饅頭保持氣體的能力和在醒發(fā)和蒸煮過(guò)程中面團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度。饅頭的高度和直徑是整體降低的,所以饅頭的高徑比較平穩(wěn),沒(méi)有顯著性的變化(P>0.05)。

表3 添加抗性淀粉饅頭的基本指標(biāo)Table 3 Basic indicators of adding resistant starch steamed bread

從表4中可以看出,添加了聚葡萄糖饅頭的體積有所變化,但是整體在200 mL附近波動(dòng)。相比于蘋(píng)果酸淀粉酯,聚葡萄糖在面團(tuán)發(fā)酵產(chǎn)氣過(guò)程中,有利于面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變均一整齊,在蒸煮過(guò)后可以使饅頭具有良好的質(zhì)構(gòu)。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的高徑比在0.60附近變化,趨于平穩(wěn),這與純面粉饅頭的基本指標(biāo)相似。添加聚葡萄糖饅頭的比容在2.56～2.81 mL/g波動(dòng),并明顯變化,Martinez等[17]將聚葡萄糖添加到蛋糕中也得到了相似的結(jié)果。

表4 添加聚葡萄糖饅頭的基本指標(biāo)Table 4 Basic indicators of adding polydextrose steamed bread

2.3 饅頭的白度分析

從圖1中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,所制饅頭的白度值出現(xiàn)了小幅度的降低,雖然添加了食用小蘇打中和饅頭面團(tuán)的pH,但因?yàn)樘O(píng)果酸在蘋(píng)果酸淀粉酯中分布不均勻,隨著抗性淀粉添加量的增加,蘋(píng)果酸淀粉酯中殘留的蘋(píng)果酸使饅頭的pH仍處于較低的狀態(tài),導(dǎo)致饅頭輕微變暗變黃,因此饅頭的白度降低。劉長(zhǎng)虹等[18]通過(guò)增大饅頭面團(tuán)的pH也得到了類(lèi)似的結(jié)論。

圖1 不同添加量蘋(píng)果酸淀粉酯/聚葡萄糖饅頭的白度對(duì)比結(jié)果Fig.1 Whiteness comparison results of steamed bread with different additions of malate starch/polydextrose注:不同字母表示同種物質(zhì)不同添加量白度差異顯著(P<0.05)。

從圖1可以得出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的白度值逐漸增大,從69.83±0.52增加到72.93±0.59,但波動(dòng)范圍較小,趨于平穩(wěn)。這可能是因?yàn)樘砑泳燮咸烟鞘桂z頭面團(tuán)的pH保持在6～7,導(dǎo)致成型的饅頭面團(tuán)可以正常發(fā)酵,饅頭皮的顏色很大程度上取決于材料的顏色,且聚葡萄糖本身的顏色也與面粉較為相似,故而添加聚葡萄糖饅頭的白度沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化。而且有研究表明,如果將饅頭面團(tuán)的pH保持在中性能夠最大程度地提高饅頭的白度[19]。添加抗性淀粉饅頭的白度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),而在添加量高于5%后,添加聚葡萄糖所制作的饅頭白度要高于添加抗性淀粉的饅頭。在添加量低于5%時(shí),因?yàn)楹枯^低的蘋(píng)果酸淀粉酯其中殘余的蘋(píng)果酸對(duì)于饅頭品質(zhì)的影響較少,饅頭可以正常發(fā)酵產(chǎn)氣,饅頭面筋網(wǎng)絡(luò)的形成以及面筋的彈性和延展性較好,所以添加抗性淀粉所制作的饅頭的白度要高于添加聚葡萄糖的樣品。

2.4 饅頭的質(zhì)構(gòu)分析

從表5中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,饅頭的硬度從(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性從(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ,這可能是因?yàn)樘O(píng)果酸淀粉酯抗性淀粉的添加阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,導(dǎo)致饅頭的氣室減小,因而硬度增加,咀嚼性變差。Carson等[20]和Szczesniak等[21]通過(guò)對(duì)面包的實(shí)驗(yàn)和表面紋理的分析,也得到了相似的結(jié)果。從表5中,還可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增大,饅頭的粘著性從288.27±55.47增加到778.45±17.34,這可能是因?yàn)榭剐缘矸鄣奶砑訉?dǎo)致饅頭面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變差,面團(tuán)內(nèi)部之間的連接性降低,饅頭會(huì)更容易粘附在口腔壁上,粘著性增大。

表5 添加抗性淀粉饅頭的質(zhì)構(gòu)結(jié)果Table 5 Texture results of adding resistant starch steamed bread

從表6可以看出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的硬度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在3%的添加量時(shí)硬度達(dá)到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量時(shí)接近于未添加水平,表明添加適量的聚葡萄糖有利于改善饅頭的品質(zhì)。Schirmer等[22]將聚葡萄糖添加到蛋糕中,使得蛋糕的硬度逐漸下降,變得松軟細(xì)膩,從而使饅頭的總體品質(zhì)得到提升。有研究表明,添加適量的聚葡萄糖,饅頭的外觀形態(tài)并無(wú)顯著性差異,但口感細(xì)膩松軟,具有良好的口感風(fēng)味,而且有利于減少糖的攝入,降低血糖[23]。表6也顯示出,添加了聚葡萄糖饅頭的粘著性和咀嚼性都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),并且在添加量為3%時(shí)達(dá)到最大值,可能是由于添加適量的聚葡萄糖改善了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的均勻性和穩(wěn)定性,面筋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變強(qiáng)。

表6 添加聚葡萄糖饅頭的質(zhì)構(gòu)結(jié)果Table 6 Texture results of adding polydextrose steamed bread

2.5 饅頭的感官評(píng)價(jià)分析

不同添加量所制作的饅頭的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,饅頭的感官評(píng)價(jià)總得分由88分降到了76分,品質(zhì)逐漸下降。這是由于面筋在面團(tuán)中構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí),抗性淀粉填充其中,直接影響了饅頭內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),抗性淀粉含量與饅頭品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)?？剐缘矸酆吭酱?饅頭品質(zhì)越差,體積越小。朱哲[24]通過(guò)豌豆抗性淀粉在面制品中的應(yīng)用也得到了相似的結(jié)論?？剐缘矸凼褂昧康脑黾?增加了制作面團(tuán)的難度,并且影響了饅頭的體積,使饅頭紋理變粗,結(jié)構(gòu)不勻,從而降低其加工品質(zhì)。所以,為保證抗性淀粉的生理功效又不損失饅頭的感官品質(zhì),用于制作饅頭的面粉,其中的抗性淀粉含量應(yīng)控制在1%～3%為宜[25]。

圖2也顯示出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的感官評(píng)價(jià)總得分在87～90分之間波動(dòng),比較均衡,所以聚葡萄糖對(duì)饅頭的感官評(píng)價(jià)影響不大。Kocer等[26]將聚葡萄糖添加到蛋糕中,發(fā)現(xiàn)蛋糕的顏色和風(fēng)味沒(méi)有明顯變化。而且,添加抗性淀粉饅頭的感官評(píng)價(jià)得分整體低于添加同等含量的聚葡萄糖饅頭,這是因?yàn)榭剐缘矸巯啾扔诰燮咸烟蔷哂懈鼜?qiáng)的吸水性,增加了面團(tuán)揉制成型的難度,導(dǎo)致面團(tuán)性質(zhì)的降低[27],因此添加抗性淀粉饅頭的感官評(píng)價(jià)得分較低。

圖2 感官評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比Fig.2 Comparison of sensory evaluation results

3 結(jié)論

在本次實(shí)驗(yàn)中,抗性淀粉和聚葡萄糖以不同含量替代面粉制作出饅頭。研究發(fā)現(xiàn),隨著抗性淀粉的添加,饅頭的體積和比容逐漸下降,高徑比并無(wú)顯著性的變化(P>0.05)。添加了聚葡萄糖饅頭的體積有所變化,但在200 mL附近波動(dòng)。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的高徑比趨于平穩(wěn),并無(wú)顯著性的變化(P>0.05),與純面粉饅頭的性質(zhì)相似。聚葡萄糖本身的顏色與面粉較為相似,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的白度值逐漸增大,但隨著蘋(píng)果酸淀粉酯添加量的增加,饅頭的白度逐漸降低。蘋(píng)果酸淀粉酯的添加使饅頭的硬度從(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性從(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ。當(dāng)抗性淀粉的添加量小于3%時(shí),饅頭的品質(zhì)與純面粉饅頭以及添加相同含量的聚葡萄糖饅頭相似,抗性淀粉的含量越大,饅頭品質(zhì)越差。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的硬度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在3%的添加量時(shí)硬度達(dá)到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量時(shí)接近于未添加水平。所以,當(dāng)抗性淀粉和聚葡萄糖的添加量低于3%時(shí),有利于改善饅頭的品質(zhì)。