朝鲜蓟超微粉对面团特性及馒头品质的影响

张玉爽，李景明，倪元颖，张兴，程继旺，薄佳钰，张晓旭，*

（1.天津科技大学食品科学与工程学院，天津300457；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

朝鲜蓟（Cynara cardunculus var.scolymus L.）属于菊科，又名洋蓟，广泛种植于欧洲地中海地区，近年来在我国湖南、上海、浙江和云南等地也有栽培[1]。其花蕾是朝鲜蓟主要食用部分，富含多酚、纤维素、菊糖等营养物质[2]。国内外很多研究学者发现朝鲜蓟花蕾对超氧自由基、羟自由基和DPPH自由基有很强的清除能力，是一种天然的抗氧化剂和自由基清除剂，此外还具有降脂、护肝和助消化等功效[3-5]。目前，朝鲜蓟花蕾主要以罐头产品进行销售和出口，产品种类较为单一，因此朝鲜蓟产品具有极大的开发价值。

超微粉碎技术是一种通过研磨、冲击和剪切作用，将各种物质粉碎成一种粒径在10 μm～25 μm以下的微粒，且微粒具有微粉相关特征的新型食品加工技术[6]，可以使原材料通过极度细化，获得巨大的比表面积和原材料所不具有的表面活性，从而体现出更多、更新的理化和营养特性[7]。

小麦粉是我国日常主食的原料之一，它可以通过水合作用形成具有独特黏弹性的面团，继而加工成为馒头等多种面食食品。目前，已有将茶多酚、香菇粉、金针菇多糖等一些具有功能性的天然原料添加到面粉中制做成馒头、饼干、面条等面食，赋予普通面制品新的营养价值和保健功能。同时也对这些天然成分添加后的面团特性及产品品质进行分析、评价[8-10]。

本研究拟通过超微粉碎技术，将朝鲜蓟花蕾制成微米粒径的朝鲜蓟超微粉，并将其添加到中筋小麦粉中，加工制作成馒头产品。探讨朝鲜蓟超微粉（ultrafine powder of artichoke，UPA）对小麦粉粉质特性、糊化特性、老化特性、面团质构特性以及馒头品质的影响。以期开发朝鲜蓟花苞新产品，并提高馒头产品的营养价值和品质感官特性。

1 材料与方法

1.1 材料

中筋小麦粉：五得利面粉集团有限公司；朝鲜蓟花苞超微粉（粒径为2.5 μm～22.5 μm 之间）：中国农业大学食品科学与工程学院；酵母：湖北安琪生物集团有限公司。

1.2 仪器

doughLAB粉质仪、BVM6630食品体积测定仪、Techmaster快速黏度分析仪：瑞典Perten公司；TA.XT.plus质构仪：英国Stable Micro System公司；LHP-160恒温箱：上海三发公司；DSC204F1差示扫描量热仪：德国耐驰仪器公司。

1.3 方法

1.3.1 朝鲜蓟超微粉与小麦粉混粉制备

为确定朝鲜蓟超微粉对小麦面粉的面团特性和馒头产品品质的影响，对朝鲜蓟超微粉的添加量进行了梯度设计，将其按小麦粉质量的0.5%、1.0%、2.0%等比例替换小麦粉，并充分混合，制备成不同朝鲜蓟超微粉含量的小麦混合粉，分别记为 UPA0.5，UPA1.0，UPA2.0。无朝鲜蓟超微粉添加的小麦粉作为对照样品，记为CK。

1.3.2 朝鲜蓟超微粉对小麦粉水分含量的影响

参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[11]，将4组样品粉放入烘箱内进行干燥，并用电子天平称量出称量瓶和干燥前后样品的质量，做3次平行试验，取其平均值。

1.3.3 朝鲜蓟超微粉对小麦面粉粉质特性的影响

参照GB/T14614-2006《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》[12]，用doughLAB粉质仪分析和记录规定条件下小麦粉加水、揉和过程中阻力相对于时间的变化规律，即小麦粉的粉质特性曲线。

1.3.4 朝鲜蓟超微粉对小麦面粉糊化特性的影响

称量3 g混合粉或对照面粉，置于专用铝盒中，随后准确加入25mL蒸馏水，使用专用搅拌器将其调成均匀的乳状结构后进行测定。具体测定条件：在50℃的温度条件下保持1 min，以12℃/min的速度升温到95℃，保持2.5 min，之后以12℃/min的恒定速度下降到50℃，保持1.4 min。通过TCW解析软件分析、记录快速黏度分析仪（rapid visco analyser，RVA）图谱，并得到峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值、回生值及糊化温度6个特征参数[13]。

1.3.5 朝鲜蓟超微粉对小麦面粉热力学性质的影响

称量4 mg混合粉或对照面粉，置于DSC坩埚内，加入10 μL蒸馏水，混合成糊状，用坩埚盖子密封，静置1 h后，放入DSC测试仪中，以10℃/min的升温速率，从25℃加热到125℃。通过TCW解析软件对图谱进行解析，得到样品糊化过程中的起始温度、峰值温度、结束温度以及热焓值[14]。

1.3.6 馒头的制作

参照 GB/T 21118-2007《小麦粉馒头》[15]，向不同比例的朝鲜蓟超微粉与小麦面粉混合粉及对照样品中添加一定比例的安琪酵母（其中混合粉与安琪酵母的质量比为100∶1），放入和面机中混合均匀，加入约48 mL温水（38℃），搅拌一段时间。当揉成面团时，放慢搅拌速度，取出面团，手工揉3 min，于38℃恒温箱中醒发1 h，取出后揉3 min成型。在25℃放置15 min，放入已煮沸并垫有纱布的铝蒸锅屉上蒸20 min。取出盖上纱布冷却40 min～60 min，进行测定。

1.3.7 朝鲜蓟超微粉对馒头质构特性的影响

将上述制成的馒头，切去两端，然后切成2 cm3的方块，采用TA.XT.plus型质构仪，进行测试。测试前要对试验参数进行设置：探头为P50（平地圆柱形探头）；操作模式为压力测定，操作类型为质地多面分析（texture profile analysis，TPA），测前速度 3.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度5.0 mm/s，测距40%，感应力0.5 N。分析并记录质构指标参数，绘制TPA曲线[16]。

1.3.8 朝鲜蓟超微粉对小麦粉馒头比容的影响

将制作好的馒头冷却至25℃左右，然后使用BVM6630食品体积测定仪对馒头比容进行测定。首先开机预热20 min，然后将冷却后的馒头放入体积仪样品测定区，记下样品的质量，点击开始后仪器自动扫描样品体积，结束后记录样品比容值，每个样品测3次，取3次的平均值[17]。

1.3.9 朝鲜蓟超微粉对馒头感官品质的影响

评价小组由10位评价员组成，其中男生5人，女生5人，受过专业的培训，感官品评在专业品评室中进行。为了能使评价项目的评分标准更加明确、统一，根据GB/T 35991-2018《粮油检验小麦粉馒头加工品质评价》[18]，将评分标准加以修订，增加一列评分项目描述并对其评价分值进行修订，然后进行感官评价。各项质构指标评分结果去掉最高值和最低值，然后取其平均值，进行分析。评分标准见表1。

表1 馒头的感官品质评分标准Table 1 The sensory quality evaluation standard of steamed bread

1.4 数据分析与处理

所有样品均做3次平行试验，所得数据均为3次平行试验所得数据的平均值和标准偏差，用SPSS24.0软件Duncan′s模块的单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）对数据进行显著性分析，并用EXCEL软件作图表。

2 结果与分析

2.1 朝鲜蓟超微粉的添加对小麦面粉粉质特性的影响

混合粉粉质特性的测定结果见表2。由表2可知，对比混合粉与空白粉粉质特性的差异可以看出，在朝鲜蓟超微粉添加量范围内（0%～2.0%），面团形成时间无显著变化（P＞0.05），吸水率呈现先下降后上升的趋势，但UPA2.0样品与对照CK相比无显著性差异，而面团的稳定时间和弱化度与对照CK相比发生显著变化（P＜0.05）。

面团吸水率与其面筋蛋白含量有关，面筋蛋白含量高可以结合更多的水[19]。而混合粉的制备是由朝鲜蓟超微粉替换等比例小麦粉，朝鲜蓟超微粉中不含有面筋蛋白，使得混粉中面筋蛋白的含量相对降低，因此混粉面团的吸水率逐渐降低。但朝鲜蓟超微粉中含有大量的亲水基团，一定量朝鲜蓟超微粉的加入又可使混粉的吸水率上升。当朝鲜蓟超微粉的添加量为0.5%和1.0%时，混合粉面团的吸水率逐渐降低，主要是因为混合粉中面筋蛋白的含量降低，且少量朝鲜蓟超微粉中的亲水基团的吸水作用不明显，从而使混粉的吸水率降低；当朝鲜蓟超微粉的添加量为2.0%时，虽然面筋蛋白的含量相较于UPA0.5、UPA1.0降低得更多，但同时混合粉中亲水基团也相对增加，超微粉与普通粉相比可增加粉末的比表面积，使得朝鲜蓟粉中更多基团暴露出来，其中包括多酚、菊糖和纤维素的亲水基团，当朝鲜蓟超微粉的添加量达到2.0%时，这些亲水基团吸收了大量的水分，使混合粉的吸水率上升[20]。

表2 混合粉粉质特性的测定结果Table 2 The determination results of farinograph characteristic of mixed flour

形成时间反映了面团中网络结构的形成速度，与和面时所用的时间呈正相关。当朝鲜蓟超微粉的添加量为0.5%时，混粉面团的形成时间降低，说明加入少量的朝鲜蓟超微粉有利于面筋网络结构的形成，而当添加量为1.0%、2.0%时，形成时间增加，主要是因为朝鲜蓟超微粉中含有大量的多酚类物质，多酚和菊糖等物质的亲水基团因超微粉碎技术而更多地暴露出来，较易进入面筋网络结构亲水区抢夺水分子的位置与面筋蛋白形成网状结构，从而延长了面团的形成时间[21-22]。

稳定时间和弱化度反映的是小麦粉面团耐机械搅拌的能力。当朝鲜蓟超微粉添加到小麦粉中，使得混合粉面团稳定时间显著低于对照组，弱化度显著高于对照组，这是因为朝鲜蓟超微粉中不含面筋蛋白，添加到小麦粉中使得混粉中面筋蛋白的含量降低，破坏了面团的连续性，不易形成稳定的网络结构，从而使面团的稳定时间降低、弱化度增加[23]。一般而言，面团稳定时间越长、弱化度越小，面粉的质量越好[24]。由此可见，朝鲜蓟超微粉的添加会在一定程度上降低中筋面粉的粉质特性。

2.2 朝鲜蓟超微粉的添加对小麦粉面粉糊化特性的影响

混合粉糊化特性测定结果见表3。

表3 混合粉糊化特性测定结果Table 3 The determination results of pasting characteristic of mixed flour

由表3可知，随着朝鲜蓟超微粉的添加量增加，糊化温度呈现上升趋势，且当添加量为2.0%的混合粉与对照组相比产生显著性的差异（P＜0.05）；起始糊化黏度呈现先升高后降低的趋势，但UPA2.0样品与对照CK相比无显著性差异。朝鲜蓟超微粉的添加对谷值糊化黏度影响较大，添加0.5%就可显著提高该指标（P＜0.05）。而不同朝鲜蓟超微粉添加量的混合面粉终止糊化黏度与对照组无显著性差异。朝鲜蓟超微粉的添加对这3个糊化黏度的改变直接影响混合粉的崩解值和回生值。

崩解值，即峰值黏度和谷值黏度之差，表征淀粉的耐剪切性能，越小则耐剪切性越好，热稳定性越高[25]。回生值表示了糊化后的淀粉遇冷后分子动能降低，相邻分子间重新排列，并重结晶的现象，在宏观上表现为淀粉糊凝胶化[26]。回生值与淀粉的老化有关，回生值越小，淀粉越难老化。

由表3可知，崩解值和回生值均随着朝鲜蓟超微粉的添加量增大而呈现下降的趋势，崩解值越小说明淀粉的热稳定性越高，回生值越小说明淀粉越不易老化。而这个趋势的变化，不单是由于朝鲜蓟超微粉等比例替换掉面粉导致淀粉含量下降而产生的变化。因为随着朝鲜蓟超微粉含量的升高，起始糊化黏度和终止糊化黏度呈现了先升高后下降的趋势，谷值糊化黏度呈现上升趋势，由此推断朝鲜蓟超微粉的添加对淀粉的糊化有直接影响。而这个影响推测与超微粉的物化特性有关。超微粉与普通粉相比可增加该粉末的比表面积，使得朝鲜蓟粉中更多的基团暴露，其中包括多酚、纤维素和菊糖[27]的亲水基团，当朝鲜蓟超微粉添加量达到2.0%的时候，这些暴露的亲水基团吸收了大量的水分，减少了糊化体系中水分的运转，阻碍了淀粉吸水糊化，使得崩解值和回生值降低，从而提高了淀粉糊化稳定性，改善了淀粉老化特性[28]。

2.3 朝鲜蓟超微粉的添加对小麦粉面粉热力学特性的影响

混合粉热力学特性的测定结果见表4。由表4可知，对比混合粉与空白粉的热力学特性可以看出，在朝鲜蓟超微粉添加量范围内（0%～2.0%），小麦粉的终止温度无显著变化（P＞0.05），△H呈现先降低后升高的趋势，但UPA2.0样品与对照CK相比无显著性差异，而起始温度和峰值温度显著增加（P＜0.05）。

当朝鲜蓟超微粉的添加量为0.5%时，△H下降，主要是朝鲜蓟超微粉中的纤维素有良好的持水能力，吸取大量的水分，使淀粉糊化所供给的水分降低，进而降低了淀粉的糊化程度，使△H降低[29-31]；在朝鲜蓟超微粉添加量为0%～2.0%范围内，小麦粉的起始温度、峰值温度和终止温度都有所提高，说明朝鲜蓟超微粉的加入，使混合粉分子内部和分子间的相互作用力大于小麦粉分子的相互作用力，提高了混合粉处理时的耐受性，混合粉中朝鲜蓟超微粉含量高时，需要较高温度才能开始糊化，使小麦粉的热稳定性提高，这与高纤维谷物粉的热力学性质一致[32]。

表4 混合粉热力学特性的测定结果Table 4 The determination results of thermodynamic characteristic of mixed flour

2.4 朝鲜蓟超微粉的添加对馒头质构特性的影响

馒头质构特性的测定见表5。

表5 馒头质构特性的测定结果Table 5 The determination results of texture characteristic of steamed bread

由表5可知，通过对添加朝鲜蓟超微粉馒头的质构特性进行分析发现，混合粉制得的馒头硬度、咀嚼度较对照馒头显著升高（P＜0.05），回复性和黏聚性呈降低趋势，而弹性方面无显著改变（P＞0.05）。

此现象可能是朝鲜蓟超微粉中暴露出来的多酚和菊糖等物质的亲水基团与面筋蛋白形成复合体，使得馒头硬度和咀嚼度有所升高。也正是因为多酚物质的存在，其抗氧化特性抑制了面筋蛋白中的-SH-键向-SS-键转化，使面筋强度减弱，黏聚性和回复性有所降低[33]。

2.5 朝鲜蓟超微粉的添加对馒头比容的影响

馒头比容性质的测定见表6。

表6 馒头比容性质的测定结果Table 6 The determination results of ratio characteristic of steamed bread

由表6可知，对比混合粉与空白粉的比容特性可以看出，在朝鲜蓟超微粉添加量范围内（0%～2.0%），馒头的含水量无显著变化（P＞0.05），而随着朝鲜蓟超微粉添加量的增加，馒头比容呈现先降低后升高的趋势。

北方馒头多做主食，其比容一般在1.7～2.5，而南方的馒头一般做甜点，比容主要是在2.0～3.0[34]。由表6可以看出，在朝鲜蓟超微粉添加量为0.5%、1.0%时，小麦粉馒头的比容显著减小，且均不符合标准，而朝鲜蓟超微粉添加量为2.0%时，馒头的比容增大，符合标准，其主要原因有两方面：①加入少量的朝鲜蓟超微粉后，朝鲜蓟超微粉的抗氧化性抑制了-SH-向-SS-的转化，从而减弱了二硫键的支撑作用，使面筋的筋力减弱，稳定性变差，在发酵过程中，有较弱的持水能力，比容减小。朝鲜蓟超微粉的添加量增大，朝鲜蓟超微粉中暴露出来的多酚和菊糖等物质的亲水基团抢夺水分子的位置与面筋蛋白形成网状结构，增强了面团的稳定性，面筋筋力增强，在发酵过程中持水能力增强，比容增大，这与上述粉质特性测定结果一致；②向小麦粉中加入少量的朝鲜蓟超微粉，使得混合粉中面筋蛋白质的相对含量降低，酵母发酵速度减慢，产气量减少，从而使馒头比容减小，当朝鲜蓟超微粉的添加量增大至2.0%时，朝鲜蓟中的菊糖也参与酵母的发酵，产气量增加，使馒头的比容增大[35]。

2.6 朝鲜蓟超微粉添加量对馒头感官品质的影响

将不同比例朝鲜蓟超微粉添加量的面粉按国标制成馒头产品，利用专业感官品评小组对该馒头产品在色泽、结构、弹性、黏性、韧性和食味方面进行感官品评见图1。

图1 朝鲜蓟超微粉的添加量对小麦粉馒头感官品质的影响Fig.1 The effect of artichoke ultrafine powder addition on sensory quality of wheat flour steamed bread

从图1可以看出，朝鲜蓟超微粉的添加主要影响馒头的表面色泽、内部结构和弹性。随着朝鲜蓟超微粉的添加量升高，馒头表面颜色逐渐变暗且光泽度下降。馒头内部结构主要从馒头内部气孔细腻均匀程度、气泡多少和边缘与表皮有无分离情况三方面来评价。图2为不同朝鲜蓟超微粉添加量的馒头与对照馒头的内部结构照片。

从图2中可以看出，添加量为0.5%和1.0%馒头边缘与表皮有分离现象，且内部具有大量气泡结构。而添加量为2%的馒头边缘与表皮无分离现象，内部气孔结构均匀且较对照样品更为细密。这可能与2%朝鲜蓟超微粉的添加可以提高混合面粉吸水特性有关，并且超微粉的结构增加了朝鲜蓟粉的比表面积，使得多酚和菊糖等物质的亲水基团更多地暴露出来，与面筋蛋白形成更为致密的网络结构，进而使得馒头内部气孔结构更为均匀致密。

图2 朝鲜蓟超微粉馒头内部结构图Fig.2 The internal structure diagram of artichoke ultrafine powder steamed bread

在朝鲜蓟超微粉的添加量为0%～2.0%范围内，馒头的弹性变化趋势较为波动，添加量为0.5%的馒头弹性较对照样品低，而1.0%和2.0%添加量馒头的弹性得分高于对照样品。感官评价的弹性结果与前面质构仪所检测的弹性指标变化规律不一致，由此可见，评价一个食品的特性既要从灵敏度高的仪器分析角度来考虑，更要结合人为的感官品评，综合二者才能对产品品质特性进行更好地评价。

3 结论

在小麦粉中添加朝鲜蓟超微粉，随着添加量的增大，小麦粉的粉质特性有所降低；糊化特性和老化特性有所改善，特别是添加2.0%朝鲜蓟粉，可显著提高淀粉糊化稳定性，改善淀粉老化特性。对于加工制得的馒头产品，添加朝鲜蓟超微粉馒头较对照样品的硬度和咀嚼度显著升高，回复性和黏附性略有降低。从感官评价结果来看，朝鲜蓟超微粉的添加主要影响馒头的表面色泽、内部结构和弹性。当添加量为2.0%时，弹性最佳，内部气孔结构均匀细密，最受消费者喜爱。综上所述，朝鲜蓟超微粉的添加量为2.0%时馒头品质最佳。