甘薯渣粉对小麦粉面团物化特性及面包品质的影响

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(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306; 2.上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海 201306; 3.农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(上海),上海 201306; 4.国家淡水水产品加工技术研发分中心(上海),上海 201306; 5.食品科学与工程国家级实验教学示范中心(上海海洋大学),上海 201306)

面包是世界范围内消费最广泛的食品之一,其主要成分为高筋小麦粉,但近年来精加工的小麦粉已不能满足人们对均衡饮食的要求;研究者及制造者开始寻找富含膳食纤维的杂粮粉来替代小麦粉,生产富含膳食纤维的面包,以期能降低人们患便秘、结肠癌、胆结石、肥胖、高胆固醇、动脉硬化等疾病的发生率[1],这些产品也因丰富的营养受到消费者的广泛关注。

甘薯渣是甘薯制备淀粉过程中产生的副产物,通过对其营养成分的测定发现甘薯渣中总膳食纤维含量为20 g/100 g,但目前国内对于甘薯渣的处理主要是将其用于饲料或丢弃,不仅污染环境还造成资源的浪费,少部分用于提取膳食纤维、果胶、制糖等。赖爱萍等[2]采用超声波辅助酶法从甘薯渣中提取膳食纤维,得出最佳提取条件。此外有研究也采用酶法、超声辅助盐法、微波辅助法等从甘薯渣中提取果胶,得出最佳提取条件。木泰华等[3]还比较了甘薯果胶与苹果果胶和柑橘果胶的物化特性,得出三种果胶的溶解度、黏度顺序为柑橘果胶>甘薯果胶>苹果果胶,且甘薯果胶乳化稳定性较好,半乳糖醛酸、葡萄糖含量较高;在制糖方面,有研究采用复合酶[4]、菌株发酵[5]、水解法[6]得到制备低聚糖的最优条件;但是甘薯渣在面制品中的应用研究相对较少,李素芬[7]研究了甘薯渣粉的粒度、添加量对曲奇饼干品质的影响,就薯渣粉的膨胀力、持水力、持油力而言,100目的最强;当添加量为0～25%时,曲奇饼干硬度、酥脆性随着添加量的增加而降低,色度加深,但粘聚性、咀嚼性则先降低后增加。

由于甘薯渣在面包中的应用及对面包品质、感官特性的影响鲜有报道,因此本文主要目的是研究不同比例的甘薯渣粉对面团粉质特性、延伸特性、面包品质的影响,为开发甘薯渣产品提供依据,促进甘薯渣的综合利用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

甘薯渣 实验室自制;高筋小麦粉(以下简称“小麦粉”) 山东鲁王集团有限公司;安佳黄油 恒天然商贸(上海)有限公司;淡奶油 雀巢(中国)有限公司;鸡蛋、绵白糖、酵母粉 购于上海市浦东新区农工商超市。

TDL5A低速离心机 上海安亭科学仪器有限公司;岛津AUY120分析天平 岛津企业管理(中国)有限公司;BTP-3XLOVX冷冻干燥机 德康鼎力(北京)机械设备有限公司;自动型粉质仪 德国Brabender公司;TA.XT Plus质构仪 超技仪器有限公司;CR-400色差仪 南京柯立配电子科技有限公司;PHS-3S精密PH计 上海精密科学仪器有限公司;Soxtec 2050全自动索氏脂肪浸提仪、Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪 福斯分析仪器公司;Enaiter T20A面包机 伊莱特电器有限公司

1.2 实验方法

1.2.1 小麦粉及甘薯粉基本成分的测定 分别根据GB 5009.3-2016中直接干燥法,GB 5009.4-2016中第一法食品中总灰分的测定,GB 5009.5-2016中凯氏定氮法,GB 5009.6-2016中索氏抽提法,GB 5009.9-2016[8]中酸水解法,GB 5009.88-2014[9]测量小麦粉和甘薯渣粉的水分、灰分、蛋白质、脂肪、总淀粉、总膳食纤维含量。

1.2.2 混合粉的制备 将甘薯渣自然晒干,粉碎过80目筛,分别按混合粉质量的0、3%、6%、9%、12%、15%的比例添加进小麦粉中,混匀备用,以不加甘薯渣粉的小麦粉为对照组。

1.2.3 混合粉的粉质特性测定 称取50 g样品(水分含量为14%)置于粉质仪和面钵中,加入一定量的水搅拌,使面团稠度达到(500±20) FU。参照国标GB/T 14614-2006测定不同比例甘薯渣粉-小麦粉的吸水量、形成时间、稳定时间。

1.2.4 混合粉面团的延伸性测定 参考Londono等[10]方法,略有改动。称取不同比例的混合粉10 g加入一定量2%氯化钠溶液,揉捏成团,30 ℃醒发20 min,静置10 min,待测。质构仪参数设置为:A/KIE探头,触发力5 g,测试模式—拉伸,测试前速度2.0 mm/s,测试速度3.3 mm/s,测试后速度10 mm/s,每组样品重复5次取平均值。

1.2.5 面包的制备 将一个鸡蛋、60 g淡奶油、15 g安佳黄油(软化后)、112 g水(每增加3%的甘薯渣粉增加3%的水)、30 g绵白糖、3 g食盐、300 g混合粉、5 g酵母粉依次加入面包桶中,选择“法式面包”功能键,烧色为“浅色”,重量为“750”,总时长为3.4 h。

1.2.6 面包物理特性的测定

1.2.6.1 面包质构的测定 测试样品选择面包中间位置处5 cm×5 cm×3 cm的立方块。采用质构仪(50 kg负荷传感器)进行面包质构的测定,参数设置为:P75圆形探头,触发力 5 g,测试方式选用开始返回测试模式,两次间隔5 s,测试前速度2.0 mm/s,测试速度1.0 mm/s,测试后速度1.0 mm/s,压缩50%。

1.2.6.2 面包色差的测定 参考Cao等[11]方法,采用色差计测量面包内部的颜色,并用L*、a*、b*表示。L*、a*、b*分别表示亮度、红色-绿色度、蓝色-黄色度。仪器测量前先进行白板校准。

1.2.6.3 面包酸度的测定 使用pH计测量面包的酸度,参考Majzoobi等[12]方法,略有改动。面包经冷冻干燥后磨粉备用,取10 g 粉末与100 mL蒸馏水混合,搅拌30 min,静置10 min,室温下测量pH。

1.2.6.4 面包高度的测定 面包高度H的测量采用直尺直接测量法,每组样品测量3次。

1.2.7 感官评价 参考Sudha等[13]方法,采用5点评分法(1=极不喜欢,2=不喜欢,3=既不讨厌也不喜欢,4=喜欢,5=极喜欢)评价面包的色泽、口感、气味、柔软度、接受度和整体品质。评价小组由10位普通人组成,样品被随机编号分给每位评定人员。

1.3 数据分析

采用Excle2016进行数据处理和图表绘制,使用SPSS 23.0 Tukey检验(α=0.05)进行ANOVA分析,数据表示为平均值±标准差(n=3)。

2 结果与分析

2.1 基本成分

由表1可知,甘薯渣粉与小麦粉在水分、灰分、蛋白质、脂肪、总淀粉、膳食纤维含量方面存在显著差异(p<0.05)。其中甘薯渣的灰分、蛋白质、脂肪含量与魏海香[14]的结果相符,添加甘薯渣粉将会对面包焙烤品质产生影响,由于甘薯渣粉的低蛋白含量将降低面包的焙烤品质。甘薯渣粉的灰分含量显著高于小麦粉(p<0.05),推测甘薯渣粉的灰分主要来源于甘薯皮。水分含量可能与干燥方法、时间、储存条件有关,总淀粉含量多少可能与甘薯的加工方式、过程相关。甘薯渣粉的总膳食纤维含量为20.0%，是小麦粉的6倍多,因此将甘薯渣粉用于面包中可提高人们的每日膳食纤维摄入量。

表1 小麦粉、甘薯渣粉的基本成分Table 1 Proximate composition of wheat flour and sweet potato residue flour

2.2 混合粉的粉质特性

粉质仪通过测量面团在揉面过程中的机械阻力来反映面粉的品质。表2显示了不同比例的甘薯渣粉对面团粉质特性的影响,有助于了解面团的焙烤能力。当甘薯渣粉的比例为3%时,吸水量、稳定时间与对照组的无显著差别(p>0.05),之后随着添加比例的增加,吸水量显著(p<0.05)增加,稳定时间显著(p<0.05)降低。吸水量的增加一方面可能因为甘薯渣粉本身含有的糖类高于小麦粉,这些物质的吸水性高于小麦粉,Santiago等[15]分别采用高效液相色谱法和苯酚-硫酸法测量了甘薯粉和小麦粉的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和总糖含量,结果也说明了甘薯粉的糖含量显著高于小麦粉,另一个重要原因可能是甘薯渣的纤维含量高于小麦粉,纤维结构中含有大量的羟基,可与水分子形成氢键[16],从而使得混合粉吸水量增加。形成时间随着甘薯渣粉比例的增加显著(p<0.05)降低,从13.39 min到9.32 min,可能与面筋含量减少及面筋品质有关[17],表1结果也表明甘薯渣粉蛋白质含量显著(p<0.05)低于小麦粉的,且甘薯渣粉缺少醇溶蛋白和麦谷蛋白难以形成面筋网络结构,另一个重要原因为甘薯渣中存在纤维及破损淀粉,破坏面筋网络[15];因此推测添加甘薯渣粉将使小麦粉形成的面筋网络结构破坏或稀释。

表2 含不同比例甘薯渣粉的混合粉的粉质特性Table 2 The farinograph of mixed flour with different proportion of sweet potato residue flour

2.3 混合粉面团的延伸性

面包品质通常与面团弹力、延伸性有关。具有较好延伸性的面团在醒发时气泡能充分膨胀,使面包体积变大。表3显示了不同比例的甘薯渣粉对面团延伸性的影响,结果显示随着甘薯渣粉比例的增加,面团的拉伸最大力显著变化(p<0.05),当添加量为3%时,拉伸最大力增加,之后再增大甘薯渣粉比例,拉伸最大力先降低再增加,这可能因为当甘薯渣粉比例小于3%时,甘薯渣粉缺少面筋对其影响较小,起主要作用的可能是甘薯渣粉颗粒填充于小麦面筋网络中,使面团强度增大,当比例在6%时,面筋品质占主要地位,甘薯渣粉对小麦粉面筋网络结构的影响不显著(p>0.05),大于其填充作用,使面团延伸性下降,拉伸最大力降低(p>0.05)[18];当比例大于6%时,可能与添加的水量有关(甘薯渣粉中的物质与面筋竞争水),具体引起这一变化的原因与机制还有待进一步研究。

表3 含不同比例甘薯渣粉的面团的延伸特性Table 3 The extensibility of dough with different proportion of sweet potato residue flour

2.4 甘薯渣粉对面包品质的影响

2.4.1 甘薯渣粉对面包质构的影响 质构是产品研发过程中的一个重要指标,能定量地观察到混合粉或添加剂对面包物化特性的影响。质构分析主要是分析物体受到一定力产生形变时的机械特性[19],包括硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性、回复性等。表4可知随着甘薯渣粉比例的逐渐增加,面包的硬度、咀嚼性显著增加(p<0.05),弹性无显著变化(p>0.05),当甘薯渣粉添加量小于15%时,粘聚性无显著(p>0.05)变化,当达到15%时粘聚性显著(p<0.05)降低。面筋网络结构是影响面包品质的一个重要因素,由于甘薯渣粉缺乏面筋蛋白,富含大量纤维成分,因此面包中甘薯渣粉的比例越大对小麦粉形成的面筋网络的破坏或稀释效果越大,使得面筋结合水的能力和持气量降低,从而使面团在发酵过程中未能充分膨胀,最终使面包硬度增大,面包高度降低(表5)。咀嚼性与食物在口中的易分解程度呈正相关,由硬度、弹性、粘聚性计算而得[20],其变化趋势与硬度值相似。粘聚性用来模拟食品内部的粘合力,当甘薯渣粉比例达到15%时,粘聚性降低,同时也看到在压缩过程中面包块易掉渣,这可能也与面筋含量减少有关。

表4 含不同比例甘薯渣粉的面包的质构特性Table 4 The texture properties of bread with different proportion of sweet potato residue flour

表5 含不同比例甘薯渣粉的面包的色度、高度、pHTable 5 Color,height and pH of bread crumb with different proportion of sweet potato residue flour

2.4.2 甘薯渣粉对面包色度、pH的影响 甘薯渣粉对面包色度的影响是决定消费者是否接受的一个重要因素。从表5可知,甘薯渣粉对面包芯的色度具有显著影响(p<0.05),L*显著(p<0.05)降低、a*、b*显著(p<0.05)增加,即面包芯亮度显著降低、红度值、黄度值显著增大,这主要归因于甘薯渣含有一定的类胡萝卜素、花青素等色素[21]。另一个重要原因为甘薯渣中的纤维含有不同的糖成分能促进非酶促褐变[22],Raymundo等[23]也报道了随着纤维含量的增加,饼干的色度也会变暗,主要是因为具有不同糖组分的纤维替代小麦粉时非酶促褐变占显著地位。

面包的pH是评价面包风味的指标之一,随着甘薯渣粉比例的增加,面包pH逐渐降低,这可能是因为甘薯渣粉中含有一定的天然有机酸成分,如苹果酸、琥珀酸、柠檬酸。Tortoe等[24]也说明了100%甘薯粉的pH比100%小麦粉的pH低。

2.5 面包的感官评价

感官评价是分析产品可接受度的一个重要方法。从表6可知,对于大多数人来说,当甘薯渣粉比例在3%～9%之间时还是比较喜欢的,虽然甘薯渣粉的添加使得面包色泽、口感、柔软度稍微降低但增加了面包的风味,从营养方面来讲,添加甘薯渣粉于面包中能提高人们每日膳食纤维摄入量。当添加量超过9%时,甘薯渣粉对面包各方面品质影响较大。

表6 含不同比例甘薯渣粉的面包感官品质Table 6 The sensory quality of bread with different proportion of sweet potato residue flour

3 结论

通过对甘薯渣粉和小麦粉基本成分的测定,显示甘薯渣粉膳食纤维含量是小麦粉的6倍多,若甘薯渣粉用于面包,将显著提高面包的膳食纤维含量。含不同比例甘薯渣粉的混合粉在吸水量、形成时间、稳定时间存在显著(p<0.05)差异。面团拉伸距离、拉伸面积不显著,拉伸最大力存在显著(p<0.05)差异。在面包品质方面,当甘薯渣粉添加量为0～9%时,面包硬度增大不显著,当大于9%时显著增大。面包的亮度、pH则随着甘薯渣粉比例的增加呈降低的趋势。感官分析结果显示添加量为0～9%时感官评分较高。