菊糖对面团粉质拉伸特性和面包品质的影响

熊政委,谢跃杰,王 存,张忠明,王 强,*

(1.重庆第二师范学院生物与化学工程学院,重庆 400067;2.重庆第二师范学院脂质资源及儿童日化品协同创新中心,重庆 400067;3.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 737100)

菊糖(Inulin),又名菊粉、土木香粉,是由D-果糖经β(1→2)糖苷键连接而成的链状多糖,末端常含有一个葡萄糖残基[1]。菊糖是水溶性膳食纤维,使用菊糖作为食品配料不但非常方便,而且能够使食品的感官特性有一定的改善,还能够帮助人体获得更平衡的(膳食纤维摄入量)饮食[2]。菊糖的聚合度为2～60,一般平均为10～12,平均分子量在5500左右,其中平均聚合度DP≤9的菊糖又称为短链菊糖[3]。

目前对于菊糖的研究主要集中在对菊糖的提取、纯化和作为脂肪替代品以及相关生理功能上,对在面团和面包方面的研究较少。罗登林等[4]研究将3种不同聚合度的菊糖添加到面团中,发现菊糖能够促进面团中蛋白质与水的相互作用,抑制淀粉与水的相互作用,通过相关性分析发现,面团的水分迁移行为与菊糖的添加量之间存在显著的线性相关。李丹丹等[5]研究菊糖对馒头品质的影响,发现菊糖在馒头中的添加量为6%时,馒头的品质最好。Alexandrina等[6]研究发现菊糖能够影响面团的流变学特性和面包的内部结构。María V等[7]发现钙盐-菊糖系统对小麦面团水化和热性质存在一定影响。Liu等[8]发现较高聚合度的菊糖对面团蛋白质组分的结构和乳化性能有较大的影响。面粉加水揉和形成具有黏性、弹性等流变学特性的面团。面团的流变学特性决定着面包、馒头、面条等加工产品的加工品质[9-11]。目前对于菊糖在面团与面包方面的研究,大多没具体区分指出菊糖的类型,研究比较笼统,本实验采用低聚合度(短链)菊糖进行研究,为开发菊糖食品做理论基础研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菊糖 低聚合度(短链),食品级,广州市泽玉生物科技有限公司;面粉 食品级,河南省雪健实业有限公司;食盐 食品级,重庆合川盐化工业业有限公司;活性干酵母 食品级,安琪酵母股份有限公司;白砂糖 食品级,湖北亿龙源食品有限公司;奶粉 食品级,内蒙古伊利实业集团股份有限公司;起酥油 食品级,南海油脂工业(赤湾)有限公司。

JFZD300电子式粉质仪 菏泽衡通实验仪器有限公司;HZL-350电子式面团拉伸仪 菏泽衡通实验仪器有限公司;FA2004A电子天平 上海精天电子仪器有限公司;TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司;HL-2DW远红外线电热食品烤箱 广州市番禺成功烘焙设备制造有限公司;飞越2008高级发酵箱 顺德市百滘镇龙涌一达电器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 混合粉的配制 分别向面粉中添加0(对照组)、2%、4%、6%、8%、10%的菊糖配制成混合粉。

1.2.2 采用粉质分析混合粉粉质特性 混合粉粉质指标的测定:面粉水分含量为13.4%,依据面粉水分含量计算出需要向粉质仪中加入的面粉量为297.9 g。打开恒温循环系统给粉质仪定温30 ℃,空转取零后,加入混合粉,启动搅拌转子,边搅拌边快速加入适量蒸馏水,加水量以使粉质曲线的峰值中线为(500±20) FU为适中,蒸馏水必须在25 s内加完。仪器自动记录粉质曲线。根据粉质曲线研究不同添加量的菊糖面粉粉质特性,包括:吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度。具体方法参照GB/T 14614-2006。

1.2.3 采用拉伸仪分析混合粉拉伸特性 向粉质仪揉面体中加入300 g混合粉,启动搅拌转子,快速加入6 g盐和适量的水(加水量以使粉质曲线的峰值中线为(500±20) FU为适中,蒸馏水必须在25 s内加完),做一次成功的粉质实验后,准确地称取150 g面团用拉伸仪的揉圆器揉圆,用成型器搓条使之成为圆柱形样条。将夹持了圆柱形样条的面团夹具放在底托盘上,而后整体放置在恒温醒发室(30±0.2) ℃内一定时间(45、90、135 min)取出。拉伸测试面块直至断裂并由程序记录所需数据。研究不同添加量的菊糖面粉拉伸特性,包括:拉伸曲线面积,50 mm抗拉力,最大抗拉力,延展性,最大拉伸比。具体的方法参考GB/T 14615-2006。

1.2.4 面包的制备 主要加工工艺流程:配料→和面→发酵→整形→醒发→烘烤→冷却→成品。具体操作方法参照GB/T 14611-2008 采用直接发酵法,发酵温度为(30±1) ℃,发酵时间为90 min,醒发温度为(30±1) ℃,醒发时间为45 min,烘烤温度为215 ℃。烘烤时间为20 min。面包的成分配方为:水55 g,酵母1.8 g,起酥油3 g,糖6 g,食盐1.5 g,奶粉4 g(参照GB/T 14611-2008)。菊糖的添加量分别为0、2、4、6、8、10 g,对应面粉的添加量为100、98、96、94、92、90 g。

1.2.5 面包储藏实验 面包在冷却后包装贮存,用聚乙烯平口袋(厚度0.01 mm)进行热封口。贮存在室温条件下,每天测定面包芯的含水量及其硬度,测到第4 d。

1.2.6 面包比容的测定 烤好成型的面包在室温下冷却后,用电子天平称其质量M。取一适当大小的烧杯,用小米充满整个烧杯,倒出小米,将面包放入烧杯中,再用小米填充烧杯。用量筒量取剩余小米体积V,即为面包的体积[12]。

面包比容计算公式:P=V/M

式中:P-面包比容(cm3/g)；V-面包体积(cm3)；M-面包质量(g)。

1.2.7 面包芯硬度的测定 烤好成型的面包在室温下冷却后,切取面包两端后,从其中间部位切取大约20 mm厚的面包片,取面包片中心部位直径大约50 mm的面包芯,用质构仪测定面包片被压缩到15 mm所需要的力,即面包芯的硬度。探头用P/50,测试前速率2 mm/s,测试后速率1 mm/s,测试速度是1 mm/s[13]。

1.2.8 面包水分的测定 称取面包芯,采用101～105 ℃恒重法测定面包水分[14]。

1.2.9 面包的感官评定 由10人组成的评价小组进行评分,取平均值。总分100分,具体评分标准见表2[15]。

表2 面包感官评价标准Talble 2 Standards for sensory evaluation of bread

1.3 数据分析

2 结果与分析

2.1 菊糖对面团粉粉质特性的影响

由表3可以看出,随着菊糖添加量的增加,面团的吸水率在逐渐降低,面团的吸水率与淀粉和蛋白质的组成有关,也和破损淀粉的含量有关。面团的吸水率降低,可能是由于菊糖在淀粉颗粒周围形成了一层障碍,阻碍了淀粉颗粒和水分子的接触,导致面团的吸水率下降[16]。

表3 菊糖对面粉的粉质特性的影响

面团的形成时间是面粉从加水开始到粉质曲线达到最大稠度所需要的时间。

面团的形成时间越长,所需揉制的时间就越长,面团形成时间反映面筋网络结构形成的速度[17],面团的形成时间越长,面团的筋力越强[18]。面团的稳定时间越长,面团筋力越强。面团的弱化度是指面团形成时粉质曲线最大稠度中线值与面团稠度衰变至12 min时的粉质曲线的中线值的差值。弱化度越小,面筋越强[19]。

由表3可知,随着菊糖添加量的增加,面团的形成时间和稳定时间,都在逐渐增大,面团的弱化度逐渐减小。当菊糖添加量为2%时,稳定时间极显著上升(p<0.01),弱化度极显著下降(p<0.01)。当菊糖添加量为6%时,形成时间显著增加(p<0.05)。说明菊糖使面团的筋力增强,可能是因为菊糖与面筋网络、菊糖与菊糖之间的相互作用,使面筋筋力增强[20]。

2.2 菊糖对面团拉伸特性的影响

拉伸曲线面积越大,表明面筋的筋力越强[21]。由表4可以看出,随着菊糖添加量的增加,面团的拉伸曲线面积逐渐增大,说明面筋的筋力越强。可能有两个原因:一是由于菊糖参与了面筋蛋白网络结构的形成,有利于生成二硫键,二是增强了蛋白质间所形成的二硫键的稳定性[22]。

表4 菊糖对面粉的拉伸特性的影响

50 mm抗拉力是指从拉面钩接触面团开始,到50 mm处拉伸曲线高度所要承受的力。最大抗拉力是指拉伸力是指拉伸曲线达到最大高度的时候所需要承受的拉伸阻力[23]。这两个指标主要反映面团韧性的大小。从表4可以看到,随着菊糖添加量的增加,醒发时间的延长,面团的50 mm抗拉力和最大抗拉力都在逐渐增大。结果显示菊糖提高了面筋的抗拉伸力,增加了小麦面筋的韧性。

延展性是指面团开始拉伸至断裂时绘制曲线的水平长度。延展性反应面团的流散性。由表4可以看出,随着菊糖添加量的增加,面团的延展性先增大后减小。当添加量为4%时,面团的延展性最大,由表4可知,适宜的菊糖添加量有利于增加面团的延展性,这可能因为菊糖本身的黏性和凝胶特性[24],但当菊糖添加量过量时,面团的延展性逐渐减小。

最大拉伸比是最大抗力与延展性的比值。由表4可以看出,随着菊糖添加量的增加,醒发时间的延长,最大拉伸比在不断的增加。在醒发时间为 45、90、135 min的情况下,都是在菊糖添加量为10% 时最大拉伸比最大。在醒发时间为45、135 min的情况下,菊糖添加量为6%时,最大拉伸比开始极显著增大。在醒发时间为90 min时,菊糖添加量为4%时,最大拉伸比极显著增大。

2.3 菊糖对面包比容的影响

由图1可以看出,菊糖面包的比容均比空白组低,并且随着菊糖添加量的增加,比容值显著减小(p<0.05),当添加量为0～4%时,比容下降幅度较小,当添加量超过4%时,比容下降幅度较大。可能的原因是:由2.1的粉质实验发现,菊糖降低了面粉的吸水率,而菊糖具有很强的结合自由水的能力,菊糖加入面粉后与其中的蛋白质和淀粉同水分子的结合存在竞争关系,从而降低了面团的水分活度,水分活度会影响质构、温度变化和微生物稳定性,造成面坯难以醒发[25]。

图1 菊糖对面包比容的影响

2.4 菊糖对面包芯硬度的影响

硬度是样品达到一定变形时所必需的力,硬度值指第1次压缩样品时的压力峰值。由图2可以看出,当菊糖添加量为0～4%范围内,面包芯的硬度逐渐降低。当菊糖添加量高于4%时,面包芯的硬度显著升高(p<0.05)。这表明当菊糖的添加量为4%时,面包芯的硬度最低。由拉伸实验可以看出,当菊糖添加量为4%时,延展性最高,面团的延伸度表征面团延展特性和可塑性,可能由于在4%的添加量时,面团的延展性最高,导致发酵后的面包弹性最高,面包芯硬度最小。

图2 菊糖对面包硬度的影响

2.5 菊糖对面包含水量的影响

由图3可以看出,随着菊糖的添加量的不断增加,面包的含水量也在显著的增加(p<0.05),主要由于菊糖含有很多亲水基团,具有很强的吸水性和持水性[26],这样便提高面包的含水量。

图3 菊糖对面包含水量的影响

2.6 菊糖对面包感官品质的影响

从表5可以看出,随着菊糖的添加量的增加,菊糖的感官品质逐渐下降,当菊糖添加量小于4%时,菊糖对面包感官品质的影响较小,当菊糖量超过4%时,菊糖对面包感官品质的影响较大。随着菊糖添加量的增加,面包的外观,内部结构,比容评分都逐渐减小,并且面包的表皮颜色变淡无光泽,内部结构也变得不均匀,内部色泽发暗,容易掉渣。但是从口感和弹柔性的具体指标上来看,菊糖添加量为4%时,改善了面包的口感和弹柔性。根据上文的实验结果,当菊糖的添加量为4%时,延展性最高,面包芯硬度最低。可能由于此原因,感官评分中弹柔性最高。菊糖具有微甜性,可能在添加量为4%时,甜度最合适。

表5 菊糖对面包感官品质的影响

2.7 菊糖对面包贮存过程中面包水分的影响

由图4可以看出,随着贮存时间的延长,面包的含水量逐渐降低。但在同一贮存时间段,添加菊糖的面包组的含水量明显高于空白组,并且随着菊糖添加量的逐渐增高,面包的含水量逐渐升高。这主要是因为菊糖具有较强的吸湿性和持水性。

图4 菊糖对面包贮存过程中水分含量的影响

2.8 菊糖对面包贮存过程中面包芯硬度的影响

由图5可以看出,随着贮存时间的延长,面包的硬度值不断的增加。菊糖添加量为2%和4%时,其面包的硬度值均小于空白对照组。空白组的硬度值上升最快,在第4 d时,空白组面包的硬度值超过菊糖添加量为6%的面包的硬度值。菊糖添加量为4%时,面包的硬度值最小,而且硬度的增速最慢。上述实验结果显示:在面包中添加少量的菊糖,可以延缓面包的老化。

图5 菊糖对面包贮存过程中硬度的影响

3 结论

菊糖对面团流变学性能的存在一定影响,将菊糖添加到面团中,能增大面团的弹性。把菊糖添加到面包中可以增加面包的膳食纤维,延缓面包的老化,增加面包的含水量,但是会导致面包的比容下降,过量的菊糖会导致面包的硬度增加,感官品质下降。

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