发芽糙米软雪饼制备工艺优化及其品质分析

姜忠丽, 白 琼, 庞文录

(沈阳师范大学 粮食学院, 沈阳 110034)

0 引 言

食用糙米食品具有降低罹患心脑血管疾病、糖尿病和恶性肿瘤等慢性疾病风险的作用[1]。糙米发芽后,富集了对人体健康有益的多种生物活性物质,其营养价值是糙米的3～5倍[2-3]。为了更好地利用全谷物食品,其加工方式也在不断创新。微波作为一种非电离辐射,其中的高频电磁场会快速变化,反应介质中的极性粒子或带电粒子不能及时排列,导致了分子间结构的重排,会使发芽全谷物的营养成分发生改变,从而影响其食用功能[4]。

软雪饼是一种湖南传统糕点,属于面包类焙烤食品。但市售软雪饼的特点是淀粉含量高,其他营养成分含量微乎其微。将微波改性后的发芽糙米粉作为原料,与小麦粉进行较高比例复配制作营养丰富的功能性焙烤产品----发芽糙米软雪饼,改善了市售软雪饼营养成分单一的问题。本文通过单因素和正交试验,确定了发芽糙米软雪饼的最佳工艺参数,并对二者的质构、比容、持水力、膳食纤维、蛋白质以及γ-氨基丁酸含量进行了比较。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糙米:盘锦市大洼县968号;谷阮粉、小麦粉、马铃薯全粉、木糖醇、酵母、黄油、明胶、糖粉、精制盐、奶粉,市售;乙腈、三水合乙酸钠、γ-氨基丁酸标准品。

1.2 仪器与设备

MAS-IIPLUS常压微波合成/萃取反应工作站:上海新仪微波化学科技有限公司;Brookfield CT3质构仪:美国Brookfield公司;LD4-2离心机:上海安亭科学仪器厂;FJ24醒发箱:广州市白云区亿高电器有限公司;AB-DCN03和面机:ACA北美电器有限公司;OMG-3/9-5x6烤箱:河北欧美佳机械公司;SPX-150C恒温培养箱:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;GFL-123电热恒温鼓风干燥箱:天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基本配方

熟化发芽糙米粉与小麦粉共100 g,熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7,酵素5 g,马铃薯全粉10 g,谷阮粉5 g;其他配料的添加量分别为酵母1.5 g,木糖醇10 g,黄油6 g,盐0.6 g,奶粉2.5 g,水56 g。

1.3.2 工艺流程

糙米→浸泡→发芽→干燥→粉碎→发芽糙米粉→微波熟化→熟化发芽糙米粉→接种→发酵→原辅料预混→面团调制→一次醒发→切块整形→二次醒发→焙烤→调味→成品。

1.3.3 操作要点

1.3.3.1 发芽糙米的制备

糙米在30 ℃浸泡24 h,38 ℃下恒温发芽30 h。

1.3.3.2 熟化发芽糙米的制备

30%的发芽糙米粉-水溶液,微波功率500 W,微波温度30 ℃,微波时间20 min。

1.3.3.3 酵素的制备

20 g熟化发芽糙米粉,100 g水,1 g盐,8 g蜂蜜,3 g酵母菌,发酵温度35 ℃,发酵时间6 h。

1.3.3.4 制作工艺要点

1) 面团调制:提前活化的酵母和原辅料搅拌至面团表面光滑,加入黄油,至撑开得到一层均匀的筋膜。

2) 一次醒发:置于温度30 ℃、相对湿度85%的发酵箱中醒发1 h左右,至面团发酵到体积不再变大。

3) 切块整形:切成40 g面剂,揉至表面光滑,擀压成直径约为7 cm,厚度约为1 cm的薄饼,稍静置后制成具有一定形状的软雪饼胚。

4) 二次醒发:醒发20 min。

5) 焙烤:上火170 ℃,下火160 ℃,焙烤18 min。

6) 调味:将提前浸泡的明胶糖水均匀喷涂在发芽糙米软雪饼成品表面。

1.3.4 感官评定

参照GB/T 20981—2007《面包》中的要求并作修改,最终结果取平均值。评分标准见表1,满分100分。

表1 发芽糙米软雪饼感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standard of germinated brown rice soft cracker

1.3.5 单因素试验

以感官评分进行感官评定,确定熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比、酵素、马铃薯全粉和谷阮粉4个因素的最佳添加量。设定酵素5 g,马铃薯全粉10 g,谷阮粉5 g,熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比分别为1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5;设定熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7,马铃薯全粉10 g,谷阮粉5 g,酵素的添加量分别为1,3,5,7,9 g;设定熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7,酵素5 g,谷阮粉5 g,马铃薯全粉的添加量分别为0,5,10,15,20 g;设定熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7,马铃薯全粉10 g,酵素5 g,谷阮粉的添加量分别为1,3,5,7,9 g。

1.3.6 正交试验

用熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比、酵素、马铃薯全粉和谷阮粉添加量进行正交试验,正交试验因素水平表见表2,得出最佳工艺参数。

表2 正交试验因素水平表Table 2 Orthogonal test factors for recipe

1.3.7 比容的测定

参考GB/T 20981—2007《面包》中比容的测定,采用油菜籽替代法测定发芽糙米软雪饼的比容[5]。比容按式(1)计算:

(1)

式中:V表示体积,mL;M表示质量,g。

1.3.8 持水力的测定

儿茶酚胺是肾上腺素、去甲肾上腺素及多巴胺的总称。儿茶酚胺增多症是体内嗜铬细胞生成的儿茶酚胺过多而引起的临床综合征,以高血压为主要临床特征,主要包括肾上腺及肾上腺外嗜铬细胞瘤;多发性内分泌肿瘤-Ⅱ型(multiple endocrine neoplasia-2,MEN-2);肾上腺髓质增生[1]。现随机抽选我院收治的40例儿茶酚胺增多症患者资料作为研究对象,进行回顾性分析。报告如下。

参考Nawrocka等[6]的方法稍作修改,持水力按式(2)计算:

(2)

式中:W1表示样品质量,g;W2表示离心管与样品总质量,g;W3表示离心管与沉淀物总质量,g。

1.3.9 质构的测定

TPA测试条件:TA6/100型圆柱形探头,预测试速度2.0 mm/s,测前、中、后速度均为1.0 mm/s,压缩程度为50%,出发点负载5 g,间隔1 s,循环次数2次,数据采集频率为100 p/s。

1.3.10 膳食纤维含量的测定

参照GB 5009.88—2014中的酶-重量法。

1.3.11 蛋白质含量的测定

参照GB 5009.5—2016中的凯氏定氮法。

1.3.12γ-氨基丁酸的测定

参照NY/T 2890—2016《稻米中γ-氨基丁酸的测定 高效液相色谱法》对γ-氨基丁酸含量进行测定,其标准曲线公式为y=22.54x+9.76,R2=0.999 2,标准曲线如图1所示。γ-氨基丁酸含量按标准曲线公式和式(3)计算:

图1 γ -氨基丁酸标准曲线Fig.1 The standard curve of GABA

(3)

式中:w表示γ-氨基丁酸含量,mg/100 g;ρ表示γ-氨基丁酸测定质量浓度,mg/L;V表示定容体积,mL;m表示试样质量,单位为g。

1.4 数据处理

利用Origin 9.0和EXCEL等软件对图表进行绘制。所有的试验数据重复测3次,取其平均值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比对感官评分的影响

不同熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比对感官评分的影响如图2所示。由图2可知,随着熟化发芽糙米粉在混合粉中所占比重的增加,发芽糙米软雪饼的感官评分呈现先增加后减少的趋势。在熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7时达到最大值92.5分。当熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为1∶9和2∶8时,小麦焙烤味突出而糙米特有的香味不明显,感官评分较低。当熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为4∶6和5∶5时,感官评分下降。可能因为糙米蛋白非面筋蛋白,使面团网络结构受到影响,持气性和持水性降低,比容下降,口感变粗糙,表皮出现褶皱[6]。因此,熟化发芽糙米粉与小麦粉最佳质量比为3∶7。

图2 不同熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比对感官评分的影响Fig.2 Effects of different ratios of maturated germinated brown rice flour and wheat flour on sensory score

2.1.2 酵素添加量对感官评分的影响

酵素添加量对感官评分的影响如图3所示。由图3可知,随着酵素添加量的增加,感官评分先增加后减少,在添加量为5 g时达到最大值,为95.5分。当添加量为1和3 g时,发芽糙米软雪饼的酵素醇香味不明显,口感较细腻,感官评分较低。当添加量为7和9 g时,软雪饼变酸,变涩,内部结构紧实,导致感官评分降低。可能是因为酵素中具有一定的蛋白酶活性,可部分降解面团内部网络结构支撑框架,造成软雪饼的体积减小[7]。因此,酵素最佳添加量为5 g。

图3 酵素添加量对感官评分的影响Fig.3 Effects of amount of enzyme on sensory score

2.1.3 马铃薯全粉添加量对感官评分的影响

马铃薯全粉添加量对感官评分的影响如图4所示。由图4可知,随着马铃薯全粉添加量的增加,发芽糙米软雪饼的感官评分呈先增加后减小的趋势,当马铃薯全粉的添加量达到10 g时,感官评分值最大为93.8分。马铃薯全粉的添加量过多,降低了面团面筋含量,破坏面团中的蛋白质和淀粉的结构,导致面团发酵力不够,内部结构紧实,口感粗糙[8]。因此,马铃薯全粉最佳添加量为10 g。

图4 马铃薯全粉添加量对感官评分的影响Fig.4 Effects of amount of potato flour on sensory score

2.1.4 谷阮粉添加量对感官评分的影响

谷阮粉添加量对感官评分的影响如图5所示。由图5可知,当谷阮粉添加量为5 g时,感官评分达到最大值为93.2分,发芽糙米软雪饼的色泽、内部组织、纹理结构、口感达到最佳状态。谷阮粉中含有的麦谷蛋白和麦原蛋白可与小麦粉中的蛋白相结合,增加了面团的面筋含量,提高了持气性和持水性,产生了凝结作用,使面团变得松软[9]。但随着谷阮粉添加量超过临界值5 g时,面团的面筋筋力过大,面团的内部结构变得紧实,发酵产生的气体难以支撑面团,形成大孔洞,导致面团口感发酸,使感官评分下降[10-11]。因此,谷阮粉最佳添加量为5 g。

图5 谷阮粉添加量对感官评分的影响Fig.5 Effects of amount of gluten flour on sensory score

2.2 正交试验结果

由表3可知,RA>RC>RB>RD。影响感官评分的因素顺序为熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比>马铃薯全粉>酵素>谷阮粉,即配方组合为A2B3C2D3。该组合未出现在正交试验组中,故进行验证试验。

表3 正交试验结果与分析Table 3 Orthogonal experimental design and results

由表4可知,A2B3C2D3的感官评分高于正交试验组中的最高分组合A2B1C2D3,因而A2B3C2D3为最优组合。

表4 验证试验的感官评分Table 4 Sensory score of proof test

2.3 质构特性

由表5可知,发芽糙米软雪饼的硬度和内聚性低于市售软雪饼的对应测定值,而弹性、咀嚼性和回复性高于对应测定值。由于熟化发芽糙米粉的添加降低了软雪饼面筋的含量,加快了老化程度,因而增加了咀嚼性。回复性是在受到向下的压力后恢复原来形态的能力,代表松软度[12],发芽糙米软雪饼的回复性高说明其弹性高,更松软。内聚性与弹性成反比,弹性升高,内聚性降低。发芽糙米软雪饼与市售软雪饼相比,内部结构疏松,更有弹性,咀嚼时消耗的能量更少,具有发芽糙米和马铃薯全粉特有的气味,综合品质得到了明显的提高。

表5 空白组与对照组软雪饼的质构特性Table 5 Quality and structure characteristics of the blank and control soft cracker

2.4 持水力、比容、蛋白质、膳食纤维以及γ -氨基丁酸

由表6可知,发芽糙米软雪饼的持水力、比容、蛋白质和膳食纤维均高于市售软雪饼。发芽糙米粉经适当微波处理后,增加了持水力。原因在于部分不溶性膳食纤维经过破坏,使更多的亲水基团暴露出来,结合水的能力增强[13]。部分淀粉可能转化成具有更高持水性能的抗性淀粉,影响了面团中的淀粉与蛋白质的组成[14-15]。谷阮粉和酵素的添加可以增强面团的耐搅拌性,缩短面团的发酵时间,使发芽糙米软雪饼的比容增大。发芽糙米软雪饼的γ-氨基丁酸的含量高于市售软雪饼。

表6 持水力、比容、蛋白质、膳食纤维以及γ -氨基丁酸的比较Table 6 Comparison of water holding capacity, specific volume, dietary fiber, protein content and GABA

2.5 发芽糙米粉、熟化发芽糙米粉、酵素以及发芽糙米软雪饼的γ -氨基丁酸含量比较

由图6可知,与糙米粉相比,发芽糙米粉、熟化发芽糙米粉、酵素中γ-氨基丁酸含量均有所增加,其中酵素中的含量最高,每100 g中γ-氨基丁酸的含量由16.26 mg上升至56.84 mg。表明发芽处理、微波熟化处理和微波—发酵联用处理均可使γ-氨基丁酸含量达到富集,微波-发酵联用的效果最显著。微波可促进谷氨酸脱羧酶(GAD)的活性,发酵可为谷氨酸脱羧酶提供最适pH值,使与其有关的酶系统被激活,二者联用可加速催化发芽糙米中L-谷氨酸发生脱羧反应生成次级代谢物γ-氨基丁酸,以更好地富集γ-氨基丁酸。发芽糙米软雪饼中添加了30%熟化发芽糙米粉和5 g酵素,100 g发芽糙米软雪饼的γ-氨基丁酸含量为29.23 mg,100 g熟化发芽糙米粉的γ-氨基丁酸的含量为34.24 mg,发芽糙米软雪饼的γ-氨基丁酸的含量较熟化发芽糙米粉降低17%,归因于其在醒发过程中的消耗或美拉德褐变反应期间的氨基酸降解[16]。

图6 γ -氨基丁酸含量比较Fig.6 Comparison of γ -aminobutyric acid content

3 结 论

经单因素试验与正交试验确定:发芽糙米软雪饼的最佳工艺参数为熟化发芽糙米粉与小麦粉质量比为3∶7,酵素5 g,马铃薯全粉10 g,谷阮粉5 g;其他配料的添加量分别为酵母1.5 g,水56 g,木糖醇10 g,黄油6 g,盐0.6 g,奶粉2.5 g。100 g发芽糙米软雪饼的γ-氨基丁酸含量为29.23 mg,蛋白质含量为8.45 g,膳食纤维含量为2.72 g。硬度和内聚性低于市售软雪饼的对应测定值,弹性、咀嚼性、回复性、持水力以及比容、蛋白质含量、膳食纤维含量、γ-氨基丁酸含量高于市售软雪饼的对应测定值,综合品质得到了明显的提高。

发芽糙米软雪饼表皮色泽均匀,芯柔软有弹性,内部疏松多孔,口感细腻,具有马铃薯和发芽糙米特有的香气,含有丰富的营养成分和生物活性成分;以木糖醇代替蔗糖,更适合“三高”、糖尿病人等特殊人群;在符合马铃薯主粮化的战略需求的同时,拓宽了消费者范围,为发芽糙米粉和马铃薯全粉的深加工提供了新思路。