河套面粉流变学特性与馒头品质的相关性研究

雍雅萍,高翠霞,王艳茹,苏 靖,王吉力特,*

(1.河套学院农学系,内蒙古巴彦淖尔 015000; 2.内蒙古兆丰河套面业有限公司,内蒙古巴彦淖尔 015000)

馒头是北方人民传统主食,特别是在河套地区馒头是人们最主要的主食之一。馒头是将面粉、水、酵母按比例进行和面、醒发、蒸制而成,面团的韧性、延展性、发酵特性对馒头品质具有重要影响。目前,吹泡仪是国际公认的测定面团韧性和延展性的面团流变学检测仪器,通过测定面团P值、L值、W值、G值、Ie值,来预测面粉质量和馒头品质[1-5]。面粉的发酵特性对馒头、焙烤等产品品质影响不同,使用发酵流变仪测定面团发酵高度、面团发酵达到最大高度的时间、二氧化碳产气量、面团持气量、二氧化碳保留系数等,能够评价面粉品质,指导馒头、焙烤等专用粉的生产[6-8]。通常采用感官分析和TPA分析法分析馒头品质,二者具有显著的相关性[9-12]。利用面团流变学多指标分析面粉品质与馒头质构相关性时,多采用简单相关系数法分析二者之间的关系,由于多个指标在数量级上有较大的差异和复杂的关系,指标间相关性会存在不同程度的显著性差异,不仅繁琐而且存在抓不住主要变量的问题[13-15]。典型相关性分析是研究两组变量间相关关系的一种多元统计方法,能够揭示两组变量之间的内在联系,可以真正反映两组变量间的线性相关关系。

本研究通过测定14个河套面粉的吹泡指标、面团发酵流变特性指标、馒头比容、馒头质构指标,采用典型相关性分析的统计学方法评价面团的发酵特性与馒头品质之间的关系,旨在为馒头专用粉开发提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸡鹿塞兆丰十年雪花粉、鸡鹿塞兆丰十年家用粉、鸡鹿塞兆丰十年麦纤粉、鸡鹿塞兆丰有机雪花粉、鸡鹿塞兆丰有机高筋粉、鸡鹿塞兆丰有机纤粉、鸡鹿塞兆丰富硒小麦粉系列2种、乌拉特中旗石哈河大红麦粉、乌拉特中旗石哈河小红麦粉、农大3753紫麦粉、乌拉特中旗黑小麦高筋粉、弘盛石磨粉、套外香农家面共14种面粉 市售;法国乐思福活性干酵母 乐斯福(明光)有限公司。

F3流变发酵仪 法国Chopin公司;NG型吹泡-稠度仪 法国Chopin公司;TPA质构仪 英国SMS公司;DH-YM600全自动连续压面机 鼎海精机大丰有限公司;FA2204B电子分析天平 上海精科天平制造有限公司;BVM6630体积测定仪测定仪 瑞典波通公司;JXFD7型醒发箱 北京东孚久恒仪器技术有限公司;SM-302型切片机 新麦机械(无锡)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 面粉吹泡指标 参照GB/T 14614.4-2005标准内容试验。

1.2.2 面团发酵流变参数测定 参照范会平等[16]的试验方法。

1.2.3 馒头的制作 取200 g面粉,水96 g,酵母1.6 g,将酵母用水溶解按上述比例和面,将和好的面团置于压片机上对折压10次,将压好的面片分割成质量相同的2个面团,搓圆成型,放置在38 ℃、相对湿度85%的醒发室40 min,蒸25 min,取出后室温冷却1 h后测定馒头比容和质构指标。

1.2.4 馒头比容的测定 取冷却后的待测馒头样品3个,分别置于BVM体积测定仪进行测定,取平均值。

1.2.5 馒头质构的测定 取冷却1 h后的待测馒头样品各2个,用切片机分别将馒头样品切成厚度15 mm的馒头片,每个样品取中间3片,共6片,在TPA质构仪测定馒头片的质构参数,取其平均值。使用P/35R圆柱形探头测定,参数为测前速度:3.0 mm/s,测试速度1.0 mm/s,测试后速度1.0 mm/s,时间2 s,感应力5 g。

1.3 数据处理

采用SAS 9.3对试验数据进行分析与处理。

2 结果与分析

2.1 面团流变学指标间的相关性分析

采用吹泡仪和发酵流变仪获得的表示面团流变学特性的指标和反映馒头品质的质构指标汇总于表1。由表1可知,面团的P值均值为85.57 mmHg,最小值为48 mmHg,最大值为142 mmHg;W值最大达到517×10-4J,L值最大值为123 mm;吹泡指标中变异系数较大的有P值、W值和P/L值,分别达到29.36%、39.68%和55.05%,表明品种间的面团差异较大;Ie值和G值间的变异系数小,为18.46%和12.59%,品种间的差异较小。面团发酵流变指标中,变异系数较大为面团最大发酵高度的时间(T1)和面发酵达到的最大高度(Hm),分别27.61%和13.27%,其它指标的变异系数较小。馒头品质指标中,馒头的比容最大值为2.79 mL/g,均值为2.14 mL/g,变异系数为11.31%,质构指标间变异系数较大的是硬度、黏着性和咀嚼性,分别达到了40.99%、-55.28%、37.11%,说明不同品种间的差异较大,而弹性和内聚性的差异较小。

表1 面团流变学指标与馒头品质指标的表型数据Table 1 Phenotypic data of dough rheology index and steamed bread quality index

对面团流变学指标间进行Pearson相关性分析(表2)可以看出,吹泡指标P值与W值和P/L值,L值与G值,W值与Ie值呈极显著的正相关(P<0.01);L值与P/L值,G值与P/L值之间呈极显著的负相关性(P<0.01);Ie值与L值、G值之间呈显著正相关(P<0.05)。G值、Ie与面团发酵高度Hm值呈显著正相关(P<0.05)，P/L值与Hm值呈显著负相关(P<0.05);W值、Ie值与R值呈显著正相关(P<0.05);Hm与V总呈显著负相关(P<0.05);V保与V总、R值呈极显著正相关(P<0.01)。综合以上结果可以看出面团筋力对面团发酵特性具有一定影响。

表2 面团吹泡特性与面团发酵流变特性间的相关性分析Table2 The correlation analysis between dough blowing properties and dough fermentation rheological properties

由表3中的各流变学指标与馒头质构指标间的相关性可以看出,馒头的比容与P值、W值呈极显著正相关(P<0.01),说明面团筋力与馒头比容关系密切,这与Huang等[17]研究相同。馒头的黏着性与G值、Ie值呈显著正相关(P<0.05),与P/L值呈显著负相关(P<0.05);馒头的硬度与P/L值呈显著正相关(P<0.05);馒头的弹性与P/L值呈显著负相关(P<0.05)。

表3 各流变学指标与馒头品质指标之间的相关性Table 3 The correlation between rheology indexes and quality indexes of steamed bread

2.2 面团发酵流变特性与馒头品质典型相关性分析

表5 标准化典型相关系数Table 5 The standardized canonical correlation coefficients

由于面团发酵特性指标与馒头品质指标间的数据在数量级上差异较大,所以需要将原始数据进行标准化处理,再进行分析。数据标准化处理采用SAS 9.3进行处理。

由表4中可以看出,第一对典型相关变量之间的典型相关系数是0.998,典型相关系数平方为0.997,其P值<0.01,呈极显著,第二对典型相关变量P值<0.01,第三对P值<0.05,呈显著;第四对典型相关变量P值>0.05,第五对典型相关变量P值>0.1,均不显著,故可取三对典型相关变量。前两组典型变量累计贡献率达到0.998,说明前两组典型变量包含信息达到99.8%,具有统计学意义。因此,面团发酵流变特性与馒头品质两组变量相关性的研究可以转化为前两组典型变量相关性研究。

表4 典型相关分析Table 4 The canonical correlation analysis

由表6可知,用标准化典型指标表达第一组典型变量线性组合方程为:

表6 典型结构分析Table 6 The typical structural analysis

V1=0.018x1-0.176x2-0.081x3-5.645x4+5.134x5

W1=147.646y1+62.977y2+0.018y3+0.038y4-210.160y5+0.118y6

第二组典型变量线性组合方程为:

V2=-0.044x1+0.386x2+0.075x3+1.329x4-1.849x5

W2=-65.837y1+37.266y2-0.011y3+0.050y4+30.913y5+1.447y6

根据两组典型变量方程,面团发酵流变特性中第一组、第二组标准化典型变量中x4与x5的标准化典型相关系数均大于x1、x2、x3,这两组典型变量主要为面团中保持的二氧化碳体积数(-5.645、1.329)与保留系数(5.134、-1.849)的加权差,而面团中保持的二氧化碳体积数的权数更大一些,说明x4与x5具有较大的影响和预测作用。

馒头品质变量中第一组、第二组典型变量中的y1、y2、y5、y6的标准化典型相关系数最大,即馒头比容、硬度、弹性、咀嚼性在馒头质构指标典型变量中的系数作用较大,且在交叉载荷中也是这四个指标与V相关性最高,说明这四个指标是评价馒头品质的重要指标。通过比较典型变量系数可以认为保留系数对馒头比容具有正向作用;面团发酵高度与馒头比容成正相关。张庆春等[18-20]研究发现馒头比容与蛋白质含量和湿面筋含量高度相关,而麦谷蛋白含量高与馒头醒发过程中保持面团高度具有相关性。面团中保持二氧化碳体积数与馒头弹性呈正相关,具有正向作用。这是因为面团在发酵过程中面团中的蛋白质分子间进行结合和交织,形成三维网络结构能够保持发酵产生的二氧化碳气体和其他气体物质,使得馒头形成多孔结构,从而使馒头组织富有弹性[21-23]。

两组典型结构分析表6可以看出,x4、x5与典型变量的相关性最高(-0.934和-0.981),其次是x2。在交叉载荷中,x4、x5与W相关性最高(-0.929、-0.977),说明面团的持气能力对馒头的品质有重要的影响。黄松伟[24]通过研究面团持气性的变化,指出馒头的品质随面团持气性的变化而改变。而面团持气能力主要由面筋网络结构决定,随着发酵时间的延长面团中湿面筋含量和面筋指数会减少,这是因为发酵过程中有机酸含量增多促使超高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)降解,面筋网络结构被破坏,影响面团弹性和面团延展度[25-27],从而影响馒头品质。

综合以上结果,面团发酵流变特性与馒头品质典型相关性由面团保持二氧化碳体积数、保留系数、馒头比容、硬度、弹性、咀嚼性6个变量决定;其中保留系数对馒头品质影响最大;面团发酵流变特性指标中x2、x3为抑制变量。

3 结论

基于面团发酵过程中产生大量二氧化碳气体而使面团膨胀,使用吹泡仪和面团发酵流变仪对面团流变学特性进行测定并进行相关性分析,试验结果表明吹泡指标参数与面团发酵流变特性参数之间具有相关性,吹泡指标P/L值与Hm呈显著负相关(P<0.05)，G值、Ie与Hm呈显著正相关(P<0.05);W值与R值呈显著正相关(P<0.05);说明面团筋力对面团发酵具有影响作用。P值、W值与馒头比容呈正相关(P<0.05);P/L值与馒头弹性呈显著负相关(P<0.05),而与硬度呈显著正相关(P<0.05)。面团发酵流变特性与馒头品质典型相关性由面团保持二氧化碳体积数、保留系数、馒头比容、硬度、弹性、咀嚼性6个变量决定(累计贡献率达0.998),其中保留系数对馒头品质指标影响最大;面团中保持二氧化碳体积数对馒头弹性具有正向作用;保留系数对馒头比容具有正向作用。