CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響

鄒 妍，葉發(fā)銀，劉 嘉，趙國(guó)華,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715)

CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響

鄒 妍1，葉發(fā)銀1，劉 嘉1，趙國(guó)華1,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715)

研究添加超微粉碎的CO2爆破擠壓膨化豆渣（blasting extrusion-jet-milling okara，BE-JMO）對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：隨著B(niǎo)E-JMO添加量的增加，面粉吸水量和面團(tuán)形成時(shí)間增加，面團(tuán)的拉伸能量、拉伸性和tanδ均減小，其穩(wěn)定時(shí)間和拉伸阻力呈先增加后減小的趨勢(shì)，而弱化度在減小后逐步增加；面團(tuán)的發(fā)酵體積隨BE-JMO添加量的增大而減小，添加BE-JMO的面團(tuán)在發(fā)酵40 min后體積趨于穩(wěn)定；隨BE-JMO添加量的增加，面團(tuán)發(fā)酵的膨脹體積減小。結(jié)果發(fā)現(xiàn)BE-JMO的添加量不宜超過(guò)7 g/100 g小麥粉，但添加CO2爆破擠壓膨化豆渣的面團(tuán)品質(zhì)優(yōu)于添加等量普通豆渣的面團(tuán)。

CO2爆破擠壓膨化；豆渣；面團(tuán)

豆渣作為制作豆腐和豆?jié){的副產(chǎn)品，除了小部分用做飼料外，大部分作為廢料燃燒或是填埋，造成環(huán)境污染[1]。豆渣中除含有蛋白質(zhì)、脂肪外，還含有大量的膳食纖維（dietary fiber，DF），但多數(shù)以非水溶性的形態(tài)（insoluble dietary fiber，IDF）存在。有研究表明，對(duì)人體來(lái)說(shuō)平衡的膳食纖維組成要求水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）占總膳食纖維的10%以上，否則只能被稱(chēng)作填充型的DF[2]。SDF可降低血糖指數(shù)和血漿膽固醇[3-4]，并且有良好的加工特性，比IDF更易加入到產(chǎn)品中以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[5]。因此，已有大量關(guān)于膳食纖維改性的技術(shù)來(lái)提高SDF比例的研究，其中物理改性被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)便、安全的有效方法[6]。CO2爆破擠壓膨化（blasting extrusion，BE）是一種食品物料的物理改性技術(shù)，通過(guò)碳酸氫鈉和檸檬酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2來(lái)增加傳統(tǒng)雙螺旋擠壓膨化機(jī)中的壓力，從而大幅度提高物料的改性強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)室前期已成功利用CO2爆破擠壓膨化技術(shù)提高豆渣中SDF含量，其效果更優(yōu)于普通擠壓膨化技術(shù)[7]。目前已有大量關(guān)于高膳食纖維面團(tuán)的研究，如崔麗琴等[8]對(duì)普通豆渣粉對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究，而Sudha等[9]研究了谷糠類(lèi)面團(tuán)的流變學(xué)特性。但對(duì)于CO2爆破擠壓膨化豆渣面團(tuán)的相關(guān)研究還未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究超微粉碎后的CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響，以期為其在面制品中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

濕豆渣 重慶天潤(rùn)食品開(kāi)發(fā)有限公司；小麥粉（水分13.83 g/100 g，灰分0.51 g/100 g，濕面筋含量為31.19 g/100 g） 鄭州市神象小麥粉有限公司。

檸檬酸 云南燃二化工有限公司；碳酸氫鈉 自貢?shū)欪Q化工股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SYSLG30-LV雙螺桿擠壓膨化機(jī)器 濟(jì)南賽百諾科技有限公司；103高速中藥粉碎機(jī) 瑞安永歷制藥機(jī)械有限公司；YG-KRK高溫?zé)岜酶稍镌O(shè)備 東莞永淦節(jié)能科技；LNJ-6A氣流粉碎機(jī) 綿陽(yáng)流能粉體設(shè)備有限公司；Farinograph粉質(zhì)儀、Extenograph拉伸儀 德國(guó)Brabender 公司；HR-1流變儀 美國(guó)TA儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 豆渣處理及樣品制備

將鮮豆渣用紗布濾去部分水分后，并平鋪于熱風(fēng)干燥箱中，在60 ℃條件下干燥10 h。期間每隔1 h翻動(dòng)一次，使其受熱均勻。將干燥后的豆渣粉碎，過(guò)60目篩，隨后裝入密封袋置于干燥器中保存待用。干燥后的豆渣樣品分成兩組，第1組直接進(jìn)行氣流粉碎（jet-milling），得到超微粉碎樣品（jetmilling okara，JMO），即普通豆渣樣品；第2組按Li Huiqin等[7]的優(yōu)化方法制備CO2爆破擠壓膨化豆渣（螺桿速率為191 r/min，加水量為35.5 g/100 g干豆渣，膨化機(jī)螺桶溫度為50 ℃—70 ℃—110 ℃—170 ℃，檸檬酸與碳酸氫鈉的添加量均為17.5 g/100 g干豆渣），隨后平鋪于熱風(fēng)干燥箱中，60 ℃干燥2 h后粉碎過(guò)60 目篩，再進(jìn)行氣流粉碎，得到超微粉碎的CO2爆破擠壓膨化豆渣（BE-JMO）樣品。

1.3.2 基本成分分析

水分含量測(cè)定采用GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用GB/T5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》，蛋白質(zhì)的換算系數(shù)為6.25；脂肪含量測(cè)定采用GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》；灰分含量測(cè)定采用GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》。膳食纖維含量測(cè)定參照Asp等[10]的方法。為扣除CO2爆破擠壓膨化樣品中檸檬酸和檸檬酸鈉，其中膳食纖維、蛋白質(zhì)、脂肪含量均以系數(shù)0.828加以校正。

1.3.3 豆渣和小麥粉混合配比

準(zhǔn)確稱(chēng)取100.0 g小麥粉，并分別添加不同含量的BE-JMO。同時(shí)，按照BE-JMO中豆渣理論含量（扣除相應(yīng)的檸檬酸和檸檬酸鈉）添加JMO、檸檬酸（citric acid，CA）和檸檬酸鈉（codium citrate，SC），制得另外3 組混合粉（OCC：普通豆渣、檸檬酸、檸檬酸鈉混合粉；CC：檸檬酸、檸檬酸鈉混合粉；O：普通豆渣），C為空白組。具體添加量見(jiàn)表1。

表1 不同面團(tuán)添加物添加量及組成Table1 Dough formulations with different amounts of additives g/100 g小麥粉

1.3.4 面團(tuán)的粉質(zhì)及拉伸測(cè)試

根據(jù)AACC54-21及AACC54-10的方法，并按照表1配比分別對(duì)樣品進(jìn)行粉質(zhì)及拉伸特性實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3 次。1.3.5 面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的測(cè)定

按表1配比制得面團(tuán)，并用保鮮膜包裹，于室溫下（（25±1）℃）放置30 min，隨后進(jìn)行動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定面團(tuán)儲(chǔ)能模量（G′）和損耗模量（G″）。測(cè)定條件：平板直徑：40 mm；夾縫間距：2 mm；應(yīng)變：1.5%；頻率范圍：0.1～20 Hz；溫度25 ℃（測(cè)量時(shí)用硅油涂抹夾縫邊緣防止水分蒸發(fā)）。按公式（1）計(jì)算損耗角（tanδ）值，即所測(cè)物料中黏性和彈性的比例。

1.3.6 面團(tuán)發(fā)酵體積測(cè)定

取1.5 g干酵母，并加入30 ℃的適量水（按照粉質(zhì)測(cè)定中不同配比樣品的最適吸水量），于室溫下（（25±1）℃）活化5 min后，準(zhǔn)確稱(chēng)取100.0 g小麥粉，并按表1制成面團(tuán)。將所得面團(tuán)置于自制圓柱形玻璃儀器底部壓實(shí)壓平，并記錄面團(tuán)體積（V0，cm3），立即將玻璃儀器放入30 ℃水浴恒溫發(fā)酵，每隔20 min記錄面團(tuán)發(fā)酵體積（V1，cm3），重復(fù)3 次。面團(tuán)膨脹體積VE按公式（2）計(jì)算。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS16.0分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用方差分析進(jìn)行顯著性分析，顯著差異水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 CO2爆破擠壓膨化前后超微粉碎豆渣的營(yíng)養(yǎng)成分分析

由表2可知，豆渣在CO2爆破擠壓膨化后，各組分含量在高溫和高剪切力的共同作用下均發(fā)生了變化：SDF、灰分和TDF都有明顯增加，而脂肪和蛋白質(zhì)稍有降低，這與Li Huiqin等[7]的結(jié)論一致。

表2 豆渣基本成分Table2 Proximate composition of okara

2.2 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性的影響

表3 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性的影響Table3 Effects of BE-JMO addition on farinograph characteristics of wheat fl our

由表3可知，與空白組相比，CC組吸水量降低，這可能是鹽與結(jié)合水競(jìng)爭(zhēng)蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)所導(dǎo)致[11]。除CC組外，其他組吸水量均有所增加，這是由于膳食纖維中大量親水性基團(tuán)的存在，使得高膳食纖維含量的豆渣添加后增加了面團(tuán)的吸水量，并隨著豆渣添加量的增加而增大[12]；其中，OCC、O組的面團(tuán)的吸水量比同等添加量下BEO組面團(tuán)高，這可能是因?yàn)槠胀ǘ乖蠭DF所占比例較大，而IDF吸水性比起SDF吸水性更強(qiáng)[13-14]。CC-7組和空白組C相比，形成時(shí)間無(wú)顯著性差異，其余組物料的加入均延長(zhǎng)了形成時(shí)間，這可能是因?yàn)樘砑游锱c面筋競(jìng)爭(zhēng)水分，延遲了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成[11,15]。弱化度反映了面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的破壞速率，其值越小代表面團(tuán)抵抗破壞的能力越好，品質(zhì)越好。BEO-7組面團(tuán)的弱化度低于空白組，穩(wěn)定時(shí)間大于空白組，并隨添加量的增加，面團(tuán)品質(zhì)變差，這一方面可能因?yàn)锽EO的加入會(huì)稀釋小麥粉中的蛋白質(zhì)；另一方面，SDF中的多糖可以依靠主鏈間的非共價(jià)鍵形成類(lèi)似于面筋網(wǎng)絡(luò)功能的三維凝膠結(jié)構(gòu)，BEO中的SDF同鹽共同對(duì)面團(tuán)起到改良作用[16-17]；另外，豆渣中含有較高比例的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的—SH在加熱和剪切力的作用下可能會(huì)暴露，在面團(tuán)揉制過(guò)程中參與面筋的形成[18]，所以面團(tuán)的品質(zhì)是各個(gè)因素的綜合作用。

2.3 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響

由表4可知，加入豆渣的面團(tuán)在醒發(fā)135 min后，除BEO-7面團(tuán)與空白組差異不顯著外，其余組拉伸能量均降低，且隨著各組添加量的增加而降低。BEO-7面團(tuán)的拉伸阻力大于空白組，說(shuō)明此時(shí)面團(tuán)的彈性變大，隨著添加量的增加，拉伸阻力減小。延伸性反映面團(tuán)的黏性、橫向延展性，各添加組面團(tuán)的延伸性均低于空白組，說(shuō)明添加物使得面團(tuán)的流動(dòng)性變差。由CC組面團(tuán)的拉伸性質(zhì)可知，面團(tuán)的拉伸能量和拉伸阻力均隨添加量的增加而增大，說(shuō)明面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到了加強(qiáng)，面團(tuán)的彈性增加，這可能是因?yàn)辂}的加入對(duì)面團(tuán)起了改良作用[17]。通過(guò)對(duì)比BEO面團(tuán)和OCC面團(tuán)發(fā)現(xiàn)，在同等添加水平，前者面團(tuán)的品質(zhì)明顯優(yōu)于后者，這可能因?yàn)锽EO中含有較高比例的SDF，對(duì)面團(tuán)起了改良作用。

表4 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響Table4 Effect of BE-JMO addition on extensograph properties of dough

2.4 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

在動(dòng)態(tài)下對(duì)面團(tuán)進(jìn)行頻率掃描可以測(cè)定面團(tuán)的儲(chǔ)能模量（G′）和損耗模量（G″），分別代表了面團(tuán)的彈性本質(zhì)和黏性本質(zhì)。圖1中G′和G″都隨著掃描頻率的增加而增加，且tanδ表明面團(tuán)的彈性特征比黏性特征明顯[19]。各個(gè)添加物的加入均使得面團(tuán)的彈性變大，其中增加最大的是O-13面團(tuán)，變化最小的是CC-7和BEO-7，與Tsatsaragkou[20]和Lzydorczyk[21]等的研究結(jié)論高膳食纖維含量的角豆粉和大麥均可使面團(tuán)的G′增大一致。有研究表明鹽的加入對(duì)G′和G″的影響不大，但可能由于CC面團(tuán)中水作為潤(rùn)滑劑的作用減小，導(dǎo)致最終的G′和G″增大[22-23]。tanδ出現(xiàn)一個(gè)下降又上升的趨勢(shì)，說(shuō)明在低頻率時(shí)，面團(tuán)更傾向于固體性質(zhì)；除了CC-13的tanδ值在整個(gè)頻率區(qū)間上均大于對(duì)照組、CC-7與C無(wú)明顯差異外，其余組的tanδ均小于對(duì)照組，這可能因?yàn)槊娼罹W(wǎng)絡(luò)及SDF類(lèi)似面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，以及超微后的豆渣IDF以填充物的形式進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架中，極大地增大了面團(tuán)的彈性[16,24]。

爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響Fig.1 Effect of BE-JMO addition on dynamic rheology properties of dough圖1 CO2

2.5 CO2爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)膨脹體積的影響

爆破擠壓膨化豆渣對(duì)面團(tuán)膨脹體積的影響Fig.2 Effect of BE-JMO addition on expanding volume of dough圖2 CO2

面團(tuán)發(fā)酵是由于小麥粉中的酶將各種多糖和雙糖降解為單糖，再在酵母的作用下轉(zhuǎn)化為CO2和水等物質(zhì)，發(fā)酵良好的面團(tuán)可以在防止氣體溢出的同時(shí)充分延展，使得面團(tuán)體積膨松，有利于饅頭和面包的制作。由圖2可知，在發(fā)酵開(kāi)始20 min時(shí)，空白組體積最大，而O組體積最小，在發(fā)酵40 min以后，添加豆渣的面團(tuán)體積增長(zhǎng)逐漸處于平緩趨勢(shì)，其中CC組面團(tuán)的體積最大，這是因?yàn)辂}的加入減緩了酵母的發(fā)酵速率，同時(shí)增強(qiáng)了面筋，使得面團(tuán)的持氣能力增加，體積變大[25]；而豆渣的加入減少了酵母與小麥粉中個(gè)基質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，各反應(yīng)速率緩慢，使得面團(tuán)得不到充分的膨脹，另外，IDF的存在會(huì)阻礙面筋的延展[26]。豆渣中的SDF可形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于面團(tuán)的持氣，SDF的加入可以部分抵消IDF對(duì)面團(tuán)體積造成的惡化作用，所以同等添加量下，BEO面團(tuán)的膨脹體積均大于OCC面團(tuán)和O面團(tuán)。

3 結(jié) 論

經(jīng)CO2爆破擠壓膨化后的豆渣脂肪和蛋白質(zhì)含量稍有降低，而SDF、TDF和灰分明顯增加。同時(shí)豆渣對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響同時(shí)存在改善和弱化兩種趨勢(shì)，綜合效果取決于兩種趨勢(shì)的強(qiáng)弱程度。由本實(shí)驗(yàn)可以看出，在同等添加量下，CO2爆破擠壓膨化豆渣面團(tuán)比普通豆渣面團(tuán)品質(zhì)要好，這主要可能是CO2爆破擠壓膨化豆渣中較高比例的SDF抵消了部分豆渣對(duì)面團(tuán)的惡化作用，同時(shí)也提高了面團(tuán)的生理功能。以CO2爆破擠壓膨化豆渣面團(tuán)為半成品制作饅頭、面包、面條等成品時(shí)，可根據(jù)不同產(chǎn)品的需求與特點(diǎn)加入配料及改良劑，可以降低豆渣對(duì)面團(tuán)的弱化程度，開(kāi)發(fā)出具有保健作用的面制品，有助于平衡膳食結(jié)構(gòu)。

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Effect of Addition of Okara Treated by CO2Blasting Extrusion on the Properties of Dough

ZOU Yan1, YE Fa-yin1, LIU Jia1, ZHAO Guo-hua1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Chongqing Key Laboratory of Agricultural Product Processing, Chongqing 400715, China)

The effects of the addition of ultraf i ne ground CO2blasting extrusion-treated okara (BE-JMO) on the properties of dough were investigated. The results showed that the water absorption of wheat fl our and the development time of dough increased with the addition of BE-JMO. Moreover, adding BE-JMO also decreased the extension energy, extensibility and tanδ of dough. With increasing amount of BE-JMO added in dough, its stability time and extension resistance fi rstly increased and then decreased while the degree of softening displayed the opposite trend. The dough volume after fermentation decreased with increasing BE-JMO addition and reached a plateau after fermentation for 40 min. These results show that the addition of BE-JMO should not be beyond 7 g/100 g wheat fl our and that the properties of dough with BE-JMO are better than those with common okara.

CO2blasting extrusion; okara; dough

TS213.2

A

1002-6630（2014）21-0036-04

10.7506/spkx1002-6630-201421008

2013-11-28

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2011AA100805-2）

鄒妍（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：zouyan8907@163.com

*通信作者：趙國(guó)華（1971—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：zhaoguohua1971@163.com