糜米粉对面团特性及面包品质的影响

王 强,李文钊,曹 壮,冯艺飞,王兆燃,张莎莎

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

糜米是在大多数亚非洲国家以及欧洲部分地区种植的一种谷类食品,其抗病虫害的能力较强,对干旱和贫瘠土地的适应性较好[1]。随着世界人口的增加和供水量的减少,糜米被认为是未来人类使用的重要农作物之一[2]。此外,它还具有很高的营养价值[3-4],被认为是一种很好的碳水化合物来源[5],并具有较高的蛋白质含量[6-7],可以提供比小麦、玉米和大米更加丰富的必需氨基酸,对胆固醇代谢有潜在的促进作用[8],它对人体健康的各种益处均表明糜米可能是一种很好的谷物替代品,可用于无麸质食品的加工[9]。此外,工业上糜米的一种潜在用途是用于燃料乙醇的生产[10]。

目前国内外均有以杂粮为原料制作面包的研究。Coda等[11]研究发现,与小麦面包相比,蚕豆粉的添加影响了面包的结构,导致面包的体积略微减少,硬度增大。Pico等[12]研究发现,用苔麸粉、藜麦粉和苋菜粉制成的全麦面包,香气较浓,重要香气成分较多。吴娜娜等[13]向五种不同直链淀粉含量的糙米磨粉中加入20%的谷朊粉,结果表明直链淀粉含量在19%以上的糙米制成的面包品质较好。Al-Attabi等[14]发现含有10%大麦粉的面包的形状和孔结构与纯麦粉面包相似,而添加了15%和25%的大麦粉的面包显示出更多的不均匀和更大的孔。Patil等[15]发现挤压膨化处理后,复合面包具有更大的比容、良好的质地(低硬度、高弹性、低咀嚼性),感官评分也显著提高。Turfani等[16]将小麦粉与5%～6%、10%～12%或24%水平的角豆粉或绿扁豆粉混合,研究其对面包特性的影响,发现将小麦粉与5%～6%豆类粉混合通常不会改变面包体积。然而,将豆类面粉增加到10%～12%或24%会减少面包体积。本文首次将糜米粉应用于面包中,以不同比例添加到小麦粉中,研究其对混合粉面团特性及成品面包的影响,对指导糜米制品的加工及其品质改良具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

粳性糜米(农家种) 山西省河曲县;小麦粉(面包粉) 新乡市新良粮油加工有限责任公司;高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;白砂糖 广州福正东海食品有限公司;食盐 中盐天津市长芦盐业有限公司;黄油 上海易果电子商务有限公司。

G&G T-1000电子天平 美国双杰兄弟(集团)有限公司;Vizared 2.0型真空冷冻干燥机 美国VirTris公司;SU1510扫描电子显微镜 日本日立高新技术公司;TA.XT.Plus质构仪 英国Stable Micro System公司;HAAKE MARS旋转流变仪 赛默飞世尔科技公司;BVM 6630食品体积测定仪 瑞典波通公司。

1.2 实验方法

1.2.1 糜米粉的制备及混合粉的配制 用高速万能粉碎机把糜米粉碎并过100目筛,然后按糜米粉:小麦粉分别为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5 (g/g)配制成混合粉(即糜米粉添加量分别为0、10%、20%、30%、40%和50%),其中不添加糜米粉的小麦粉作为对照组。

1.2.2 混合粉面团的制作 准确称量1.2.1配制的混合粉、1.5%的酵母、8%的白砂糖、1%的食盐和6%的黄油,倒入小型和面钵中,加入水量重量比分别为56%、55%、53%、52%、51%、52%,然后进行和面,得到面团。其中,百分比例均以糜米、小麦混合粉质量为基准。

1.2.3 混合粉面团湿面筋含量的测定 采用GB/T 5506.1-2008规定的方法,测定混合粉面团湿面筋的含量。

1.2.4 面团微观结构的观察 将1.2.2制备的面团于-80 ℃进行预冻,接着进行真空冷冻干燥处理48 h,冻干后,选取相对平整且较薄的区域,用手轻轻掰断,将断裂面朝上粘在带有导电胶的呈物台上并进行喷金处理,然后运用扫描电子显微镜进行观察并拍照。

1.2.5 面团拉伸特性的测定 将1.2.2制作的面团放入预热好的醒发箱中进行发酵,醒发时间分别为0、30、60、90、120 min。其中醒发箱的温度为38 ℃,箱内的相对湿度为80%,不发酵的面团作为对照组。然后取少量面团,将其在聚四氯乙烯模具中压制成50×4×3 mm的面条状,然后运用质构仪测定其拉伸特性,测试所用探头为A/KIE,每种面团测定6根面条,结果取平均值[17]。

1.2.6 面团动态流变特性的测定 取少量1.2.2制备的面团,放置于旋转流变仪的测试中央平台,测定其动态流变学特性,测试条件:平板探头的直径为20 mm,测量间距为1 mm,1.5%的应变,扫描测试频率为 0.1～100 rad/s[18]。

1.2.7 面包的制作、比容、质构特性和感官评分的测定

1.2.7.1 面包的制作 面包的制作采用一次发酵法,将1.2.2制作的面团分割成相等质量的面团(约60 g),揉成圆形放入方形模具中,然后将面团连同模具一起放入预热好的醒发箱中进行发酵,其中醒发箱的温度为38 ℃,箱内的相对湿度为80%,醒发时间为60 min。随后将发酵好的面团连同模具一起放入预热好的烤箱中,其中烤箱上/下火的温度为190 ℃/180 ℃,烤制时间为20 min。将烤制好的面包冷却至室温,并装入密封袋中备用。

1.2.7.2 面包比容的测定 比容采用食品体积测定仪来测定。每组冷却好的面包测定3个,结果取平均值。

1.2.7.3 面包质构特性的测定 质构特性采用质构仪来测定,将冷却好的面包平放,从靠近中间部位自上而下垂直切开,切出表面平整、体积为2 cm×2 cm×2 cm的立方体[19]。测试条件:测试模式为TPA,测试前速率为2.0 mm/s,测试中速率为1.0 mm/s,测试后速率为1.0 mm/s,压缩比为50%,两次压缩间隔为5 s,感应力为5 g,测试探头为P36R探头。

1.2.7.4 面包的感官评价 感官评价的方法参照GB/T 20981-2007对面包感官的要求,在姚佳等[20]的评分方法上略作修改,糜米面包的感官评价从形态、色泽、组织、气味和口感五个角度进行,具体评分标准见表1。由经过培训的10名食品专业人员进行评分,最终结果取平均值。

表1 糜米粉面包的感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard for proso millet bread

1.3 数据处理

数据使用Microsoft Office Excel 2007进行统计处理,采用SPSS 18.0软件进行实验数据的差异性分析,利用Origin 9.0绘制图像。

2 结果与分析

2.1 糜米粉添加量对混合粉面团湿面筋含量的影响

面筋是面团制作过程中蛋白质(谷蛋白和醇溶蛋白)与水分子相互作用,面筋蛋白彼此缔结形成的,其含量的多少直接关系到面制品的品质。湿面筋是用氯化钠溶液反复搓洗面团得到的粘弹性物质。结合统计学分析,糜米粉的加入对混合粉的湿面筋含量影响显著(p<0.05)。从图1可以看出,随着其添加量的增加,混合粉的湿面筋含量呈下降的趋势,这也就可能直接影响了混合粉面包的焙烤品质。该结果与其它不含面筋蛋白的杂粮粉添加到小麦粉中的影响结果一致[21]。造成这一现象的原因是糜米粉中虽然蛋白质含量并不低,但其蛋白组成中不含有面筋性蛋白质,导致混合粉中糜米粉含量与面筋蛋白的含量呈负相关,即糜米粉含量越高,面筋蛋白的含量就会越低,湿面筋的含量就会越低。

图1 糜米粉添加量对混合粉面团湿面筋含量的影响Fig.1 Effects of the additive amount of proso-millet flour on the wet gulten content of mixed dough注：不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.2 糜米粉添加量对面团微观结构的影响

如图2,在未添加糜米粉的面团中,淀粉团粒作为填充物完全被面筋蛋白网络结构所包裹,面筋网络结构十分有序,表现出了很好的连续性[22-23]。而添加了糜米粉后,面团的面筋网络结构发生了改变,且随着糜米粉添加量的增加,面筋网络结构的改变越来越明显;当糜米粉添加量为10%时,面筋网络结构发生改变,不再均匀,但未出现断裂的情况;当糜米粉添加量为20%时,面筋网络结构发生局部断裂,不再连续,出现了断层结构,少量较大的淀粉颗粒逐渐开始外露,其中外露的较大的淀粉颗粒与王绍清[24]等利用扫描电镜法观察到的小麦淀粉颗粒形态一致;当糜米粉添加量为30%时,面筋网络结构断裂程度更加严重,出现不连续的、碎片化的断层结构,且外露的主要还是较大的淀粉颗粒;当糜米粉添加量大于40%时,已不能观察到面筋网络包裹淀粉颗粒的现象,其中糜米粉添加量为40%时,暴露在外面的较大的淀粉颗粒增多,而糜米粉添加量为50%时,暴露在外面的较大的淀粉颗粒减少,主要以较小的淀粉颗粒为主,较小的淀粉颗粒与张丽珍等[25]利用扫描电镜法观察到的糜米淀粉颗粒形态一致。

图2 糜米粉添加量对面团微观结构的影响(×2000)Fig.2 Effects of the additive amount of proso millet flour on microstructure of dough(×2000)注:a～f分别为添加0、10%、20%、30%、40%和50%糜米粉的面团微观结构。

有研究者将面筋形象地比作面团的骨架,而淀粉团粒黏附于面团骨架上,在一定程度上起强化面团骨架的作用。上述分析结果表明,较高的糜米粉添加量容易破坏面团的组织结构,这与2.1研究糜米粉的添加量对混合粉面团的面筋含量影响结果一致。

2.3 糜米粉添加量对面团拉伸特性的影响

由图3所示,随着糜米粉添加量的增加,混合粉面团的拉伸强度和拉伸距离均呈下降的趋势。结合统计学分析可知,糜米粉的加入对混合粉面团拉伸特性的影响显著(p<0.05),且随着添加量的增加,混合粉面团的拉伸强度和拉伸距离均呈显著下降的趋势;另外,随着发酵时间的延长,不同糜米粉添加量的混合粉面团之间的差异逐渐在缩小。造成上述现象的原因可能是:由于糜米粉的加入导致混合粉面筋蛋白含量下降,使混合粉面团三维面筋网络结构连续性降低,降低了面团的稳定性,从而减弱了面团的拉伸特性,这与杜双奎等[26]研究荞麦粉对面团拉伸特性的影响结果一致。

图3 糜米粉添加量对面团拉伸特性的影响Fig.3 Effects of the additive amount of proso millet powder on the tensile characteristics of dough注:A:糜米粉添加量对面团拉伸强度的影响图; B:糜米粉添加量对面团拉伸距离的影响图。注：不同小写字母表示同一发酵时间不同糜米粉添加量之间差异显著(p<0.05)。

2.4 糜米粉添加量对面团动态流变学特性的影响

由图4可知,弹性模量G′和黏性模量G″均随着频率的增加而增加,且弹性模量G′大于黏性模量G″,面团体现出了弹性流体的性质。糜米粉的加入使得混合粉面团的G′和G″均呈现出上升的趋势,且糜米粉添加量越大,G′和G″越大,造成此现象的原因可能是:一方面糜米粉的加入会导致体系的淀粉含量发生改变;另一方面,由于糜米粉添加量不同,制备对应面团时的加水量不同。有相关研究表明，淀粉颗粒的大小、直链与支链淀粉的比例和含量以及加水量的差异等其它因素都会影响面团的动态流变特性[27-28]。

图4 糜米粉添加量对面团动态流变特性的影响Fig.4 Effects of the additive amount of proso millet flour on the rheological properties of dough注:a:糜米粉添加量对面团弹性模量G′的影响图; b:糜米粉添加量对面团黏性模量G″的影响图。

2.5 糜米粉添加量对面包品质的影响

由表2可知,面包的比容、各项质构指标和感官评分在糜米粉的不同添加量下差异显著(p<0.05)。其中,比容和感官评分随着糜米添加量的增加呈下降趋势,但糜米粉的添加量在10%～30%时,与对照组相比,比容和感官评分呈下降趋势,但面包的品质还在可接受的范围内;当糜米粉添加量超过30%时,比容和感官评分大幅度降低,面包的品质使人难以接受。这可能是因为糜米粉的加入降低了混合粉面筋蛋白的含量,使得混合粉面团在发酵过程中的持气性能减弱,最终使面包的比容减小,出现局部过硬,表面不光滑以及塌陷等现象,再加上其本身口感较为粗糙,在小麦粉中的添加量越大,面包的口感越差,使得感官评分降低。另外,面包的硬度、咀嚼度均呈上升趋势,而弹性、粘聚性、回复性却均呈下降的趋势,且在添加量超过30%时,各指标数值变化较大,面包的品质也相应降低。

表2 糜米粉添加量对面包品质的影响Table 2 Effects of the additive amount of proso millet flour on the quality of bread

3 结论

研究表明,糜米粉对混合粉面团及面包会造成很大的影响。随着糜米粉添加量的增加,混合粉的湿面筋含量呈显著下降的趋势(p<0.05)。糜米粉的添加使得面团的面筋网络不再均匀,且随着糜米粉添加量的增加,面筋网络逐渐发生断裂,不再连续,出现了断层结构。糜米粉的加入使混合粉面团的拉伸强度和拉伸距离均明显降低。另外,随着发酵时间的延长,不同混合粉面团之间的差异逐渐在缩小。随着糜米粉添加量的增加,混合粉面团的弹性模量G′和黏性模量G″均呈上升的趋势。面包的比容、各项质构指标和感官评分在不同添加量糜米粉下差异明显。从混合面粉的面团理化性质和烘焙特性等多个角度综合分析,随着糜米粉添加量的增加,混合粉面团的性质及面包的品质出现了不同程度的下降,因而烘焙面包时糜米粉的添加量不宜超过30%。