竹笋膳食纤维对面粉粉质特征及面团质构特性的影响

张 华,张艳艳,赵学伟,段瑞谦,白艳红,*

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450002; 2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南郑州 450002)

竹笋膳食纤维对面粉粉质特征及面团质构特性的影响

张 华1,2,张艳艳1,2,赵学伟1,2,段瑞谦1,白艳红1,2,*

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450002; 2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南郑州 450002)

本文研究了不同竹笋膳食纤维添加量对小麦粉粉质特性、生面团拉伸和流变学特性以及熟面团质构特性的影响。结果表明,随着竹笋膳食纤维添加量的增加,面团稳定时间、粉质质量指数呈先上升后下降趋势,而拉伸阻力和拉伸比例呈上升趋势。竹笋膳食纤维添加量为3.0%时,稳定时间最长为7 min 32 s,粉质质量指数最大为95,弱化度最低为64。随着扫描频率增大,面团弹性模量和黏性模量增大,损耗角正切减小;频率相同时,添加量小于3.0%时,面团的弹性模量、黏性模量增加;质构特性研究发现,随着竹笋膳食纤维添加量的增大(0.5%～5.0%),面团的硬度、弹性、粘附性、咀嚼性均呈现先增加后降低的趋势。结果表明:适量添加竹笋膳食纤维可改善面粉的粉质及质构特性,有助于提高面粉的食用品质。

竹笋膳食纤维,粉质特性,质构特性,面粉

膳食纤维简称DF(Dietary Fiber),是指那些不可以被人体内源性酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和[1]。膳食纤维是继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素之外的“第七大营养素”,能有效预防和减少冠心病、糖尿病、高血压、肥胖症、心肌梗塞、结肠炎、便秘等疾病的发生。与此同时,由于其自身独特的理化特性,可以改善食品的风味与质构,影响产品的颜色、保油性、保水性,延长产品的货架期[2-3]。

近年来人们的饮食结构发生了很大变化,膳食纤维的摄入量相应减少,开发富含膳食纤维含量的功能性食品,越来越受到人们的关注。钱海峰等人综述了高膳食纤维面制主食的研究进展,介绍了添加膳食纤维对面制品的粉质、拉伸等流变特性的影响及其作用机理[4]。Aravind和李丹丹等人研究了菊粉在意大利面[5]和馒头[6]中的应用,得出了不影响意大利面和馒头感官的菊粉最大添加量。王岸娜等人研究了玉米种皮膳食纤维在饺子皮中的应用,其适宜的添加量范围为5%～8%[7]。Sabanis等人研究发现添加玉米和燕麦膳食纤维到无谷蛋白面包中,可以显著性增加面包体积、提高面包心柔软度,改善产品的可接受度[8]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

面粉(蛋白质含量9.0%,脂肪含量1.5%,含水量12.8%) 中粮(郑州)粮油工业有限公司;竹笋膳食纤维 含水量85%,平均持水力17.85 g/g,平均持油力10.14 g/g,平均膨胀力为9.63 mL/g,平均阳离子交换能力为0.26 mmol/g，pH为2时对亚硝酸根吸附量为7.78 μmol/g,对胆固醇吸附量为6.88 mg/g，由浙江耕盛堂生态农业有限公司提供。

Farinograph电子型粉质仪、Extensograph电子型拉伸仪 德国Brabender公司;Discovery流变仪 美国TA仪器;TA.XTplus质构仪 英国Stable Micro System公司;DZM-140型电动压面机 永康市海鸥电器有限公司;XLF-30C气流粉碎机 广州市旭朗机械设备有限公司;LGJ-10冷冻干燥机 河南兄弟仪器设备有限公司;HWS-080型恒温醒发箱 上海精宏实验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 竹笋膳食纤维预处理 真空冷冻干燥24 h,使用超微粉碎机粉碎后,过100目筛,备用。

1.2.2 面团的制备 称取1.0 kg面粉,分别加入0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%竹笋膳食纤维(以面粉计),混合均匀,然后加入1.0%的食盐及42.0%的水(以面粉质量计),使其形成干湿均匀的松散颗粒面团,和面5 min,在恒温醒发箱内醒发30 min(温度30 ℃,湿度85%)后,用保鲜袋密封,以备测试使用。

1.2.3 面团加工性能的测定 参照GB/T 14614-2006《小麦粉 面团的物理特性 吸水量和流变学特性的测定 粉质仪法》的方法,进行粉质实验。测定混合粉(竹笋膳食纤维/面粉)的吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度以及粉质质量指数。

1.2.4 面团拉伸性能的测定 参照GB/T 14615-2006《小麦粉 面团的物理特性 流变学特性的测定 拉伸仪法》的方法,以拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例进行拉伸实验。

1.2.5 面团流变特性的测定 采用振荡模式下的频率扫描实验研究竹笋膳食纤维对面团流变学的影响。动态流变仪测定,其平板直径为20 mm,夹缝距离1 mm。将面团放在两块平板之间静置5 min,以使残余应力松弛,多余部分刮掉,然后立刻盖上盖子防止水分蒸发。频率扫描:应变:0.05%;温度:25 ℃;频率:0.1～40 kHz。

1.2.6 面团质构性能的测定 将制备好的厚度1 mm,直径80 mm的面皮煮熟后,放入200 mL、25 ℃的蒸馏水中静置30 s后捞出,沥干面皮表面的水分,将面皮放置于载物台上,进行面皮的TPA参数测定,选取硬度、粘附性、弹性和咀嚼力[12]4个指标,每组实验做5个平行实验。每个仪器参数处理时采用去掉最大值和最小值,求平均值的方法。质构仪参数如下:P/50铝制圆柱形探头,测试模式:压缩,测前速率:1.00 mm/s,测试速度:0.80 mm/s,测后速率:0.80 mm/s,压缩程度:70.00%,触发值:5.0 g,两次压缩之间的时间间隔:1 s。

关于这道题的教学，大部分教师都是参照《教师教学用书》的建议教学，先鼓励学生画出每个图形的所有对称轴，再组织学生讨论、交流，得到“正几边形就有几条对称轴”的结论。笔者备课时再次深度解读习题背后的编者意图，精心设计以下两组问题展开教学。

1.3 数据处理

采用Origin 8.5进行整理数据和制作图表。采用SPSS 16.0对得到的数据进行方差分析及显著性检验和相关分析。p<0.05,显著;p<0.01,极显著。

2 结果与分析

2.1 竹笋膳食纤维对面粉粉质特征的影响

面团的吸水率、面团的形成时间、稳定时间、弱化度以及粉质质量指数是评价面粉粉质特征的关键因素,本文研究了不同竹笋膳食纤维添加量对面粉粉质特征的影响,如表1所示。

表1 不同竹笋膳食纤维添加量对面粉粉质特性的影响Table 1 Effects of different BSDF addition amount on the wheat flour characteristics

表2 不同竹笋膳食纤维添加量对面团拉伸特性的影响(45 min)Table 2 The effects of different BSDF addition amount on the tensile properties of dough(45 min)

注：“r”为竹笋膳食纤维添加量与拉伸特性各指标间的相关系数，不同肩标字母表示数值之间有显著性差异(p<0.05);表3～表5同。

表3 不同竹笋膳食纤维添加量对面团拉伸特性的影响(90 min)Table 3 The effects of different BSDF addition amount on the tensile properties of dough(90 min)

由表1可以看出,竹笋膳食纤维的添加在较大程度上改变了面粉的粉质特性。添加竹笋膳食纤维后,面粉的吸水率随着添加量的上升而不断提高,这是由于竹笋膳食纤维结构中含有大量的亲水基团,使其具有较强的持水力。面团的形成时间也有较大的变化,总体上来讲竹笋膳食纤维的添加使得面团的形成时间变长,但是受添加量的影响不大,这是由于在面团形成过程中,竹笋膳食纤维和面团蛋白竞争性争夺水分,导致面筋网络的形成时间延长,面团形成时间上升。当竹笋膳食纤维的添加量≤3.0%时,面团的稳定时间随着添加量的增加而增加,当添加量>3.0%时,面团的稳定时间与对照相比,有较大程度的下降。与此同时,面团的弱化度有不同程度的下降,受添加量的影响不大。竹笋膳食纤维不仅分子间交联形成网络,还与面筋蛋白间相互作用,形成复杂体系,改善了面筋的网络结构,提高了面团的稳定性;但是过大的添加量会导致面团中高聚物含量增大,吸水性能改变,这样的变化不利于面团的稳定。总体上来讲,适量的竹笋膳食纤维的添加使得面粉的粉质质量指数上升,有利于面粉品质的提高。

2.2 竹笋膳食纤维对面团拉伸特性的影响

面筋蛋白主要由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成,分别决定着面筋的延伸度和抗拉伸阻力[16-17]。面团的延伸度越大,粘性越强;面团拉伸阻力越大,弹性越好;拉伸比例是将面团的延展性和拉伸阻力两个指标综合起来评价面团质量。本文研究了面团分别醒发45、90、135 min时,不同竹笋膳食纤维添加量对面团延伸度和拉伸阻力的影响,结果如表2～表4所示。

2.3 竹笋膳食纤维对面团流变特性的影响

面团的粘弹性是评价面团加工性能的重要指标[18]。不同竹笋膳食纤维添加量对面团流变学特性的影响如图1～图3所示。由图1、图2可知,随着频率增大,面团弹性模量、黏性模量增大,而损耗角正切减小,说明黏性模量比弹性模量变化大。频率相同时,随着竹笋膳食纤维添加量的不同,竹笋膳食纤维对面团的弹性模量和粘性模量有不同的影响。

表4 不同竹笋膳食纤维添加量对面团拉伸特性的影响(135 min)Table 4 The effects of different BSDF addition amount on the tensile properties of dough(135 min)

图1 不同竹笋膳食纤维添加量对弹性模量的影响Fig.1 The effects of different BSDF addition amount on the tensile properties of dough on the elastic modulus of dough

图2 不同竹笋膳食纤维添加量对黏性模量的影响Fig.2 The effects of different BSDF addition amounton the viscosity modulus of dough

弹性模量表示面团的弹性[18],主要受到面团中麦谷蛋白的影响。粘性模量表示面团的粘性,主要受到麦胶蛋白的影响。竹笋膳食纤维添加量为3%时,面团的弹性模量和粘性模量达到最大值。这可能是因为适宜的竹笋膳食纤维添加量能够与面团中的麦谷蛋白和麦醇蛋白相互作用,生成大分子量的聚合物,使麦谷蛋白和麦醇蛋白分子量范围增加,提高其流变学性质,改善面团的粘弹性;也可能是竹笋膳食纤维能够通过自身的亲水作用以及与面粉中淀粉相互作用形成复合物,改善面团的面筋网络结构,阻碍面团中水分迁移,增强面团的持水性,Nirmala C和Sonar N R[19-20]等人认为物质持水性的增强有助于其粘弹性的提高。而竹笋膳食纤维添加量过多时,竹笋膳食纤维的添加对面团中面筋蛋白的稀释,不利于面团面筋网络的形成,使面团的粘弹性下降。

表5 竹笋膳食纤维对面团质构性能的影响Table 5 The effects of different BSDF addition amount on the texture properties of dough

图3 竹笋膳食纤维添加量对损耗角正切的影响Fig.3 The effects of different BSDF addition amount on the loss tangent of dough

2.4 竹笋膳食纤维对面团质构性能的影响

质地多面剖析法(Texture Profile Analysis,TPA)将感官知觉与其力学性质、几何特性结合起来进行定义,使得对质地的感官评价信息可以用客观的方法相互沟通或传递[19-21]。在不同的膳食纤维添加量的情况下,面团质构性能如表5所示。

由表5可以看出,随着竹笋膳食纤维添加量的增加,面团的硬度、弹性、粘附性、咀嚼性均呈现先增加后降低的趋势,适当的竹笋膳食纤维的添加量增强了面团的粘弹性和咀嚼性,但是当添加量超过3.0%时,不利于面团粘弹性和咀嚼性的提升。可能由以下两方面原因造成:一是竹笋膳食纤维的添加稀释了面筋蛋白,对面筋网络的形成产生负面作用;二是竹笋膳食纤维良好的亲水持水性,影响了面筋蛋白的吸水和面团中淀粉的吸水和溶胀,进而影响面团的质构特性。竹笋膳食纤维添加量为3.0%时,其硬度、弹性、粘附性和咀嚼性达到最大值,分别增加了15.8%、8.2%、137.6%和33.6%,在此时面团的各项质构特性达到最大的状态。适量的竹笋膳食纤维添加量提高了面团的质构特性。

3 结论

近年来由于人们的饮食结构发生变化,膳食纤维摄入不足,开发富含膳食纤维含量的功能性食品,特别是主食产品越来越受到人们的关注。本文研究了不同竹笋膳食纤维添加量对面团的加工性能(粉质特性、拉伸和流变学特性以及质构特性)的影响。研究结果表明:添加适量的竹笋膳食纤维能构提高面团的稳定时间、粉质质量指数;添加竹笋膳食纤维后由于面团体系中高聚物增加,其弹性、黏性和咀嚼性均有不同程度的改善,但当添加量超过3.0%时,将对面团的流变特性起到弱化作用;同时添加少量的竹笋膳食纤维改善了面团的部分质构特性。本文的研究为面团品质的改善和膳食纤维在面团中的应用提供了一定的理论基础。

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Effect of bamboo shoot dietary fiber on farinograph properties and texture properties of wheat flour dough

ZHANG Hua1,2,ZHANG Yan-yan1,2,ZHAO Xue-wei1,2,DUAN Rui-qian1,BAI Yan-hong1,2,*

(1.School of Food and Biological Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China; 2.Henan Collaborative Innovation Center of Food Production and Safety,Zhengzhou 450002,China)

In this paper,the effects of bamboo shoot dietary fiber(BSDF)on the farinographic property,extensibility,rheological and texture properties of wheat flour dough were investigated. The results showed that with the addition amount of BSDF increased,dough stability time,farinogram quality number(FQN)were increased and then decreased,and the stretch resistance,stretch ratio,maximum stretch ratio and maximum resistance appeared as upward trend. When BSDF was 3%,the stabilization time up to 7 min 32 s,FQN maximum of 95,the weakening of the lowest 64.With the scanning frequency increased,the dough elastic modulus and the viscous modulus were increased. By contrast the loss tangent was declined with the scanning frequency increased. When the frequency was the same,the amount of dietary fiber from bamboo shoot was less than 3%. The modulus of elasticity and viscous of the dough were increased. The texture analysis showed that with the different adding amount of BSDF,elasticity,adhesion,chewiness of dough were increased and then declined.

bamboo shoot dietary fiber;farinograph properties;texture properties;wheat flour

2016-11-01

张华(1975-)男，博士，副教授，研究方向：速冻食品加工与安全控制，E-mail：zhh7510@126.com。

*通讯作者:白艳红(1975-)女，博士，教授，研究方向：低温食品加工，E-mail：baiyanhong@zzuli.edu.cn。

国家“十二五“科技支撑项目(2012BAD37B06-05)；河南省重大科技专项(141100110400)。

TS211

A

1002-0306(2017)08-0082-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.008