菊糖对面团流变学特性及面包品质的影响

赵天天,赵丹,马小涵,邓婧,田俊青,刘雄

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

研究报告

菊糖对面团流变学特性及面包品质的影响

赵天天,赵丹,马小涵,邓婧,田俊青,刘雄*

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

添加不同比例的菊糖于面包粉中，对面包面团特性及面包品质变化进行研究。结果表明，添加菊糖能够明显影响面包粉的粉质和拉伸等流变特性。随着菊糖添加量的增加，面团吸水率显著下降，面团形成时间和面团稳定时间延长，弱化度减小；添加菊糖可增加面团的延伸度、拉伸面积和拉伸阻力；面粉的峰值黏度、最终黏度、衰减值和回生值也显著降低，其淀粉老化速度得到延缓；弹性模量和黏性模量显著增加，面团的网络结构得到改善；但面团发酵体积显著减小，使得面包的比容减少，面包初始硬度显著性增加，在面包贮藏过程中，添加2.5%、5%、7.5%的菊糖面包硬度明显低于未添加菊糖的面包硬度，说明适宜添加量的菊糖能够改善面包内部结构，降低其贮藏过程中的硬度和老化速率，延长面包货架期。

菊糖；面团；流变学特性；面包老化；面包品质

菊糖在菊科植物如菊芋、大丽菊等的块茎和菊苣、牛蒡等的根中含量丰富，在植物中代替淀粉成为贮存多糖，是一种功能性的天然寡糖，具有降血脂、促进金属离子的吸收、增殖双歧杆菌、调节肠道环境等功能[1-3]；由于菊糖具有一定的水溶性、适宜的分子质量、良好的色泽以及与面粉相似的粉体特性，因此，与其他膳食纤维相比，菊糖在面制品品质改良方面更具优越性。在食品工业中，菊糖还能明显改善食品的质构性状，提高其加工性能和营养价值，属于功能性食品。还可作为流变及组织改良剂、水分保持剂等广泛用于低热量饮料、低脂或非脂涂抹食品、酸乳、冰淇淋、巧克力等食品[4-6]。同时菊糖已经被 FDA 批准进入美国市场，并在日本、欧洲、美国、台湾等地被认为是食品和营养的增补剂而非食品添加剂，广泛应用于食品工业[7]。2009年我国发布了2009年第5号公告：根据《中华人民共和国食品卫生法》与《新资源食品安全管理办法》的规定，批准菊糖为新资源食品，可以用于各类食品(不包括婴幼儿食品)中。

在人们日益注重健康、注重保健的今天，菊糖在产菊糖酶菌株的选育、菊糖的提取与分离等方面研究已有许多报道，而对菊糖的食品加工性能的研究较少，更少涉及其在面制品方面的应用。因此，本试验以面包为研究对象，分别将2.5、5、7.5、10%的菊糖加入到面包粉中，利用粉质仪，拉伸仪，快速黏度分析仪，TA流变仪等对面包粉面团的流变学特性进行测定，同时在此基础上，将不同比例的菊糖加入到面包中，对面包发酵体积、比容、色泽、质构等品质进行测定，并研究了含菊糖面包的品质特点。

1 材料与方法

1.1主要材料

面包粉，潍坊风筝面粉有限公司；菊糖，西安瑞林生物科技有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；黄油、白砂糖、食盐均为市售。

1.2仪器与设备

JFZD300型粉质仪，菏泽衡通实验仪器有限公司；HZL-350电子式面团拉伸仪，浙江托普仪器有限公司；Brookfield TC3质构仪，美国博勒飞公司；Tec-Master 快速黏度分析仪(RVA)，瑞联科技有限公司；TA动态流变仪，英国仪器公司；远红外电热烤箱，广州番禹成功烘焙设备有限公司HL-2DW；醒发箱，广州三麦机械设备有限公司；UltraScan PRO型测色仪：美国Hunter Lab公司；Fa2004A电子天平，上海精天电子仪器有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 混合粉的制备

分别将2.5%、5%、7.5%、10%的菊糖替代相应比例的面包粉，混合均匀。以不加菊糖的面粉作为对照。

1.3.2 粉质特性的测定

根据小麦面粉粉质特性分析法的国标(GB/T14614—2006/ISO5530—1：1997《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》)，利用粉质仪对面包粉粉质特性进行测定。测定得到面粉的吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、弱化度、粉质指数。

1.3.3 面团拉伸特性的测定

根据小麦面粉粉质特性分析法的国标(GB/T14615—2006/ISO5530—2：1997 《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定拉伸仪法》)，利用拉伸仪对面团拉伸特性进行测定。测定得到面团分别在45、90、135 min时面团最大抗张力、50 mm处抗张力、面团的延伸性、最大拉伸比以及曲线面积。

1.3.4 菊糖对面团动态流变学特性的影响

300 g混合粉在粉质仪中搅拌混合加水并达到500 FU后取出，称取5 g用动态流变仪测定。选用平板直径为40 mm，将面团在2块平板之间静置5 min，以便释放残余的应力，并将面团周边多余部分刮掉，然后立刻将涂有矿物油的盖子盖上防止干燥，同时启动程序开始测定。其测定条件如下：应力1.0%，温度25 ℃，频率0.1～20 Hz，间距2 mm。 至少重复3次。

1.3.5 面粉糊化特性的测定

采用快速黏度仪(RVA)测定含有不同菊糖添加量面包粉的糊化特性。准确称取3.5 g的混合粉，加入到装有25.0 mL蒸馏水的铝盒中，用旋转桨充分搅拌后，置于RVA上测定。RVA内最初10 s以960 r/min搅拌，形成均匀悬浊液后，保持160 r/min转速至试验结束。RVA初始温度为50 ℃保持1 min，然后以12 ℃/min升高至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，再以12 ℃/min降至50 ℃并保持2 min，整个测定过程历时13 min。记录混合粉在糊化过程中的糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、峰值时间、衰减值、回生值。试验结果取3次测定的平均值。

1.3.6 面包的制作

采用直接发酵法制作面包，原料主要包括混合粉(面包粉，菊糖)食盐1%、酵母1.5%、白砂糖10%、黄油10%(均以混合粉质量计)和水(粉质仪测得的最佳吸水率的80%计)；搅拌、室温下静置10 min，分割面团30 g/个，搓圆并成型。于醒发箱内(温度38 ℃、湿度85%)醒发90 min，将醒发好的面团上/下火(180/150 ℃)烘焙10 min、冷却1 h、包装、待测。

1.3.7 面团发酵体积的测定

采用面团直观法测量面团的发酵体积，按照1.3.6方法制作面团，将切割好的面团放入250 mL的量筒中，于醒发箱中发酵150 min，产生的CO2使面团升高，每15 min测定1次面团的体积，通过测量，测定面团发酵过程的总体积，试验结果取3次测定的平均值。

1.3.8 面包比容的测定

烤好的面包在室温下冷却1 h后，测量面包的体积和质量。按照GB/T 20981 2007《面包油菜籽置换法》进行测定。面包比容=体积( mL)/质量(g)。

1.3.9 面包色泽的测定

通过色差仪对面包色泽进行测量的。以未添加菊糖的面包为对照，随机取同一添加量的菊糖面包3个，分别置于UltraScan PRO色度仪载物台，使用RsIN.镜面反射模式下测定，每个面包试验样品去3点共9个点取平均值，根据测定平均值L、a、b，计算ΔE，计算公式如下：

(1)

式中：L0、a0、b0为对照组面包的色泽。

1.3.10 面包质构的测定

面包质构特性测定，将冷却后的面包装入包装袋并密封后，置于通风处于室温下贮藏，取贮藏期面包样品测定其1、2、3、5 d的质构指标。测定时将面包切成(40×40×30)mm的面包块进行测定。质构仪设定参数为：选用探头为TA4/1000，测前速度2.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，压缩形变40%，每个样品重复3次，取平均值。

1.3.11 统计与分析

所有试验结果表示为(平均值±标准偏差)(n=3)，通过Excel 2013 与IBM SPSS Statistics 22.0 对菊糖对面包粉面团粉质、拉伸、糊化、流变及面包品质特性进行数据处理和显著性分析。当P<0.05 时，差异性显著。

2 结果与分析

2.1菊糖对面包粉面团粉质特性的影响

粉质特性能够反应面团在形成过程当中的流变学特性，由表1可知，随着菊糖添加量的增加，混合粉的吸水率显著下降，其原因可能是菊糖具有良好的亲水性，它们同蛋白质和淀粉存在与水分子的竞争，从而影响蛋白质和淀粉与水分子之间的键合作用以及蛋白质-淀粉之间的作用，从而导致面团吸水率下降。面团的形成时间和稳定时间都随着菊糖添加量的增加而显著延长。当菊糖添加量为10%时面团形成时间为15.3 min，相比未加菊糖的面团形成时间增加4.1 min，稳定时间增加3.7 min，同时混合粉弱化度逐渐减小。添加10%菊糖时混合粉的弱化度相比未添加菊糖的从122降低到58。面团的形成时间和稳定时间延长，表明面团在搅拌成团过程中对剪切力应变有较强的抵抗性，也就意味着其谷蛋白的二硫键结合牢固，不易打开。这可能归因于菊糖参与了面筋蛋白网络结构的形成，有利于二硫键的生成，或是增强了蛋白质间所形成的二硫键的稳定性。弱化度随着菊糖的增加显著降低，表明面团筋力增强，面筋网络结构越牢固、耐搅拌性能越强，即面团的加工性能越好，在面团发酵过程中具有良好的持气能力。

表1 菊糖添加量对面包粉粉质特性的影响

注:平均值±偏差，同一列不同字母表示差异显著(P<0.05)。表4同。

2.2菊糖对面团拉伸特性的影响

由图1～图4结果可知，随着菊糖添加量的增加,面团的延伸度、最大阻力，50 mm阻力都呈增大的趋势。在相同醒发时间内，面团的延伸度增加，表明面团的筋力增强、弹性增强，面团的膨胀效果越好，表明菊糖具有一定的胶体性质，可以增强面筋的强度。说明菊糖的加入更有利于保持发酵过程酵母生成的CO2气体，赋予面团良好的结构和纹理。抗延伸性代表面团的强度和筋度，阻力越大表示面团筋度越强。同时面团的拉伸曲线面积和拉伸阻力也随菊糖添加量的增加而增大，进一步说明添加菊糖可以增强面筋的弹性，但是面筋弹性不易过高，面筋弹性强，面团醒发慢，不易充分醒发，会导致面包体积小，结构差。

图1 菊糖对面团拉伸延伸度的影响Fig.1 Effect of inulin on dough tensile stretch degree

图2 菊糖对面团拉伸最大阻力的影响Fig.2 Effect of inulin on dough tensile maximum resistance

图3 菊糖对面团拉伸拉力比的影响Fig.3 Effect of inulin on dough tension ratio

图4 菊糖对面团拉伸曲线面积的影响Fig.4 Effect of inulin on dough tensile curve area

2.3菊糖对面粉糊化性质的影响

面粉糊化特性是反映面粉品质的重要指标，其与面包品质之间存在着相关性，对面包的品质起重要作用。从表2可以看出，菊糖的添加使面包粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、回生值和衰减值都显著性降低。回生值反映了面粉糊化之后淀粉分子重新结晶的程度。随着混合物逐渐冷却，淀粉分子会发生重新聚合形成凝胶，黏度增加。添加菊糖后，混合粉的回生值逐渐减小，说明菊糖能够减缓淀粉回生进程。衰减值能够反映淀粉颗粒在加热过程中的稳定性。衰减值越大，说明淀粉结构越不稳定。随着菊糖添加量的增加，混合粉的衰减值下降，说明菊糖能够维持淀粉结构稳定，减少加热和剪切力对淀粉颗粒的破坏。

表2 菊糖添加量对面包粉糊化特性的影响

注:平均值±偏差，同一列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.4菊糖对面包面团发酵体积的影响

由图5可以看出，随着发酵时间的延长面团的发酵体积逐渐增大，同时面团发酵体积随着菊糖添加量的增加逐渐减小，且菊糖添加量对面团发酵体积的影响较大，菊糖添加量在2.5%、5%、7.5%时面团的发酵体积变化接近相同，当添加量为10%时对面团的发酵体积影响较大。其原因可能是菊糖的添加增强了面筋筋力使其在发酵过程中对面团膨胀具有抑制作用；其次菊糖分子具有较强的吸水性，从而包裹淀粉颗粒，导致能发酵的碳水化合物量的降低，从而影响面包的膨胀，降低面包发酵体积。

图5 菊糖对面包面团发酵体积的影响Fig.5 Effect of inulin on volume of bread dough fermentation

2.5菊糖对面团动态流变学特性的影响

图6和 图7是不同扫描频率下，含不同比例的菊糖影响面团动态流变学特性的结果。其中G′表征面团弹性；G″表征面团黏性；由图可知随着扫描频率的增加，面团的G′值始终大于G″值，表明所有面团的弹性大于黏性。与空白组相比，2.5%、5%、7.5%、10%的菊糖面团其G′和G″值均高于空白组，这表明面团中加入菊糖，有助于提高面筋网络结构，面团弹性增加。同时菊糖的添加使得面团黏性高于空白组面团，说明菊糖的添加能够有效改善面团的网络结构，同时菊糖具有更强的吸水性，使得面团体系黏性值增加。Tanδ是G″与G′的比值，表征面团黏弹性，与高聚物的比例呈负相关关系。图8可知，tanδ 始终小于1，并且随着菊糖比例的增加，tanδ 显著增大，使得面团中面筋蛋白含量增加，面团的面筋网络结构增强，黏弹性升高。菊糖含量的增加，使得面团的吸水率大大降低，弹性模量(G′)与粘性模量(G〞)均升高，促进了面筋蛋白的交联反应，从而使得面团黏弹性升高。

图6 菊糖对面团弹性模量(G′)的影响Fig.6 Effect of inulin on elastic modulus (G′) of dough

图7 菊糖对面团黏性模量(G″)的影响Fig.7 Effect of inulin on viscous modulus (G″) of dough

图8 菊糖对面团tanδ的影响Fig.8 Effect of inulin on tanδ of dough

2.6菊糖添加量对面包比容的影响

从图9可以看出，添加菊糖的面包的比容与对照组相比均呈下降的趋势，且随着菊糖添加量的增加而显著减小(P<0.05)。菊糖添加量在2.5%和5%时，面包比容下降缓慢，之后随着菊糖添加量的不断增加，面包比容下降幅度较大。这可能是由于菊糖分子具有较强的吸水性，从而包裹淀粉颗粒，使得淀粉颗粒未完全消化吸收，从而影响面包的膨胀，减少面包的体积。同时由于菊糖具有一定的凝胶特性，可以增强面粉的筋力，但是面粉筋力过强会导致面筋网络不能完全形成，而且面团起发慢，面团不能充分醒发，导致面团体积小，结构变差。

图9 菊糖添加量对面包比容的影响Fig.9 Effect of inulin on bread specific volume

2.7菊糖添加量对面包色泽的影响

从面包色泽来看，对照面包有较高的L值和较低的a值、b值，随着菊糖添加量的增加L值逐渐减小，a值、b值增加，说明面包在高温焙烤过程中，菊糖发生水解，生成一定数量的还原糖，从而促进了还原糖与氨基酸或蛋白质之间的美拉德反应，使面包皮的褐变更充分，从而使表皮红色和黄色调上升，很好的富于了面包的焦黄色泽。同时从总色差值△E也可以看出菊糖添加越多ΔE值越大，颜色差异性越显著。

表3 菊糖添加量对面包色泽的影响

注:平均值±偏差。

2.8菊糖添加量对面包结构与品质的影响

表4 菊糖添加量对面包品质的影响

由实验结果可以看出，当菊糖添加量为2.5%、5%时面包初始硬度小于空白组，菊糖添加量为7.5%和10%时菊糖硬度明显增大。随着贮藏时间的延长，各组面包的硬度均逐渐增大，咀嚼性和胶着性也呈增大的趋势，面包内聚性呈下降的趋势，而面包弹性差异不显著。随着贮藏时间的延长，面包硬度也随之增大，但添加菊糖含量为2.5%、5%和7.5%的面包硬度增大幅度明显低于对照组面包，这表明添加菊糖具有很强的保水性，可以有效保持面包的品质，延缓面包的老化速度。而菊糖添加量为10%时面包硬度增加较快，可能是由于菊糖增强面粉的筋力，使面团发酵缓慢，导致面包比容较小，从而增大了面包的硬度。但总体可以看出添加适量的菊糖有助于改善面包品质，延缓面包老化，延长贮存时间。

从图10可以看出，未添加菊糖的外观皱缩，内部呈现较多的大小不一的气孔。随着菊糖含量的增加明显改善了面包的外观和内部结构。添加菊糖的面包外观比对照样品光滑，色泽分布均匀，内部结构相比对照样品气孔分布均匀，大小一致。

图10 菊糖对面包外观和内部结构的影响Fig.10 Effects of inulin on bread appearance and internal structure

3 结果与讨论

随着菊糖添加量的增加，面团的吸水率显著下降，面团形成时间和稳定时间显著延长，弱化度显著减小。面团的拉伸能量、延伸度和拉伸阻力，拉伸面积增大；面粉的峰值黏度、最终黏度、衰减值、回生值和峰值时间降低，面团弹性模量和黏性模量增加；面团发酵体积随着菊糖添加量的增加逐渐减小，且菊糖添加量对面团发酵体积的影响较大；面包的比容随着菊糖添加量的增加逐渐减少；从面包质构结果可以得出面包初始硬度显著性增加，但随着贮存时间的延长添加菊糖的面包硬度明显低于未添加菊糖的面包，说明添加一定量的菊糖可降低面包硬度，延缓面包在贮存期老化，延长货架期。总体看来虽然一些文献报道菊糖能够降低面团的吸水性、增加面团强度、延长面团形成时间、稳定时间，抑制面包面团的发酵[8-10]，但是具体原因仍不清楚，是归因于菊糖与面团中面筋蛋白分子发生了作用，还是菊糖本身所形成凝胶网络结构的影响，或是菊糖改变了面团中淀粉的性质，在这些重要和基础的方面缺乏研究，这也是以后研究中的重点；由于菊糖来源平均聚合度不同，面粉筋度、面团类型、菊糖添加量不同，菊糖对面团流变特性的影响也存在差异，本试验只是在菊糖对面包粉面团及面包品质的影响方面做了初步探索，深入研究其在工业化生产中菊糖对各类面制品品质的影响规律及其质量控制措施，将为开发营养价值高、口感好、符合我国消费习惯的面制品提供科学的技术指导，这也有待于进一步的分析研究。

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Effectofinulinondoughrheologicalpropertiesandbreadquality

ZHAO Tian-tian, ZHAO Dan, MA Xiao-han, DENG Jing, TIAN Jun-qing, LIU Xiong*

(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

different amount of inulin on the rheological properties of dough and bread baking quality were studied. The results showed farinograph properties, extensograph properties and other rheological properties of bread flour were changed significantly by inulin. With the increase of inulin, dough water absorption rate significantly dropped, dough development the time and dough stability were extended, and the dough weakening was reduced; the elastic and extensibility and maximum resistance of dough, were all increased; elastic modules and viscosity modules significantly increased, the dough network structure improved. However, the volume of dough after fermentation was decreased, bread specific volume rate reduced and initial hardness increased significantly. However, the hardness of the bread with 2.5%、5%、and 7.5% inulin was still much lower than that of without inulin during the storage time. The results showed that adding a certain amount of inulin can reduce the bread hardness, improve the dough internal structure, delay the aging speed and prolong the bread shelf life.

inulin; dough; characteristics; bread staling; bread quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013084

硕士研究生(刘雄教授为通讯作者，E-mail: liuxiong848@hotmail.com)。

2016-09-29，改回日期：2016-12-28