天然菊粉對面團流變學及面條品質的影響

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(1.河南科技學院食品學院,河南新鄉 453003; 2.河南大學化學博士后流動站,河南開封 475001)

菊粉(Inulin),又稱菊糖,是由 D-呋喃果糖分子以β(2→1)鍵連接而成的線性直鏈多糖[1]。其聚合度(DP)一般為2～60。平均聚合度≤10的菊粉稱為短鏈菊粉,在11～22之間的為中鏈菊粉,平均聚合度≥23的為長鏈菊粉。從菊芋、菊苣中提取的菊粉同時含有短鏈和長鏈,稱為天然菊粉[2-3]。2001年美國AACC報告指出,菊粉屬于一種可溶性的膳食纖維。2009年我國衛生部發布公告,批準菊粉為新資源食品,可以用于各類食品。2015年歐盟發布法規(EU)2015/2314,批準菊苣菊粉有助維持正常腸道功能的健康聲稱。

菊粉具有水溶性佳、色澤良好、分子大小適宜、粉體特性與淀粉相似、凝膠質構優異等特點[4]。菊粉不被人體口腔和腸道直接吸收、能夠改善腸道環境,促進雙歧桿菌增殖、維生素的合成和礦物質吸收,控制血脂、穩定血糖,防止便秘和抗腫瘤等[5-6]。基于菊粉優異的生理功能和食品加工性能,菊粉在食品領域中的應用日益受到國內外科研工作者的高度重視,尤其是近年來對菊粉的應用研究日益增多[7-12]。但有關菊粉在面條中的應用涉及較少。

本文將天然菊粉添加到面粉中制作面條,考察天然菊粉對面粉糊化、面團流變、面條烹煮特性和質構等的影響,可為研發高膳食纖維面條、提高小麥粉基食品的營養價值提供一定科學依據。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

小麥面粉(中筋粉)一加一天然面粉有限公司;食鹽中鹽皓龍鹽化有限責任公司;菊粉白銀熙瑞生物工程有限公司;其他試劑均為國產分析純。

FA2204B電子天平上海佑科儀器儀表有限公司;Super3快速黏度分析儀澳大利亞Newport新港科學儀器有限公司;101-2A電熱鼓風干燥箱天津市通利信達儀器廠;CR-400色差儀日本KONICA MINOLTA;TA-XT2i質構儀英國Stable Micro System;Quanta200掃描電鏡美國FEI公司;Farinograph-820604粉質儀、Extensograph-E拉伸儀德國Brabender公司;JYN-YM1壓面機杭州九陽生活電器有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1混粉配制分別將1.25%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的天然菊粉替代相應比例的小麥粉,混合均勻。將不添加天然菊粉的小麥粉作為對照。

1.2.2混粉糊化特性的測定參考Angioloni等[13]的方法。

1.2.3混粉粉質特性的測定參照GB/T14614-2006法測定。利用粉質儀對充分混勻的天然菊粉-面粉進行測定。記錄面團吸水率(%)、形成時間(min)、穩定時間(min)、弱化度(Fu)和粉質指數等相關參數。

1.2.4面團拉伸特性的測定參照GB/T14615-2006法測定。利用拉伸儀對不同天然菊粉含量的面團進行拉伸測定。記錄面團分別在 45、90、135 min時的拉伸面積、拉伸阻力(50 mm處的阻力)、延伸度和拉伸比例(50 mm處的阻力與延伸度的比值)等參數。

1.2.5面條的制作采用計紅芳等法并稍作修改[14]。將100 g的天然菊粉和面粉置于不銹鋼盆中,混勻。將1.0 g食鹽溶于38 mL純凈水中分次加入混粉中,以形成雪花狀的面絮并揉合成團,和面時間控制在5 min內。將和好的面團蓋上濕紗布,靜置醒面20 min。熟化后的面團放入壓面機中壓片,其中在1、2、3檔處分別壓片3次,每第2次壓片后對折一次,在4、5檔處分別壓片兩次,然后制成厚1 mm、寬5 mm、長20 cm的面條。

1.2.6面條品質的測定

1.2.6.1面條的干物質吸水率取濕面條15根,稱重后置于500 mL沸水中烹煮2.5 min后撈出,然后將面條放到濾紙上瀝干,5 min后稱重。計算干物質的吸水率,同時取5 根面條測試樣品水分。

干物質吸水率(%)=[M1-M2×(1-W)]÷[M2×(1-W)]×100

其中,M1-蒸煮后面條的質量(g),M2-蒸煮前面條質量(g),W-蒸煮前面條水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.2面條的干物質損失率測定面條干物質的損失率時,將面條煮制后燒杯內的面湯,倒入500 mL的容量瓶中,冷卻至常溫后,定容、搖勻。然后用移液管量取40 mL面湯倒入恒重的稱量皿中,置于105 ℃烘箱干燥至恒重,計算干物質損失率。

干物質損失率(%)=M÷[G×(1-W)]×12.5×100

其中,M-40 mL面湯中干物質的質量(g),G-煮前面條的質量(g),W-煮前面條的水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.3面條的質構測定利用質構儀參考陳書攀等[11]方法并稍作修改。取長度為15 cm的濕面條于500 mL的沸水中煮制最佳時間,立即用漏勺撈出,并用冷水過涼10 s,置濾紙10 s后,進行質構測定。每次挑出5根面條,并排放在測試臺上,選用P50探頭。參數設定如下:測試前為2 mm/s,測試中和測試后速度為0.8 mm/s。壓縮比為70%,感應力為5.0 g。記錄硬度、彈性、內聚性、黏性、咀嚼度和回復性等參數。平行3次。

1.2.6.4面條微觀結構觀察采用掃描電鏡(SEM)對面條進行微觀結構觀察。面條經45 ℃干燥6 h后取斷面固定在雙面膠上,然后噴金處理,在操作電壓15 kV下放大800倍觀察。

1.3　數據處理

采用Excel進行處理數據、SPSS 18.0進行方差分析及顯著性檢驗。

2　結果與分析

2.1　天然菊粉對面粉糊化特性的影響

面粉糊化特性參數與面條品質間存在相關性,對面條的品質有重要影響。隨天然菊粉添加量的增加,面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度、破損值和回生值均呈下降趨勢,而糊化溫度則呈上升趨勢(表1)。當天然菊粉添加量為15%時,峰值黏度僅為963 cP,最終黏度僅為1288 cP,糊化溫度高達89.73 ℃。

表1　天然菊粉對面粉糊化性質的影響Table 1　Effect of natural inulin on pasting properties of wheat flour

注：同列不同字母表示差異顯著(p<0.05),表2、表3同。

表2　天然菊粉對面團粉質特性的影響Table 2　Effect of natural inulin on the farinograph properties of dough

隨天然菊粉量的增加,體系的回生值降低,表明天然菊粉具有延緩淀粉老化的作用,這可能與菊粉能夠阻止或降低直鏈淀粉在糊化后的重結晶現象有關[15]。隨天然菊粉添加量的增加,混合粉的破損值下降,表明菊粉能夠維持淀粉結構的穩定,減少加熱和剪切力對淀粉顆粒的破壞作用。這一研究結果與陳書攀、趙天天等的研究結果一致[11,16]。

2.2　天然菊粉對面團粉質特性的影響

隨著天然菊粉添加量的增加,混合粉的吸水率呈顯著下降趨勢,這可能與菊粉具有良好的親水性有關。混合粉面團的形成和穩定時間都隨天然菊粉添加量的增加而延長。當菊糖添加量為15%時,面團形成時間為 15.30 min,穩定時間長達30.33 min;與對照相比,分別延長了10.10 min和23.63 min(表2)。面團的形成時間和穩定時間延長,可能與菊粉參與了面筋蛋白網絡結構的形成有關。此外,混粉面團的弱化度隨天然菊粉添加量的增加逐漸減小,當含有15%天然菊粉的面團弱化度僅為21.67 Fu。這可能是與菊粉具有凝膠性且能與蛋白結合有關。

2.3　天然菊粉對面團拉伸特性的影響

當天然菊粉添加量≤10%時,拉伸面積逐漸增大,其大小為45 min≤90 min≤135 min,而添加量超過10%時,醒發90 min和135 min時的面團拉伸面積呈下降趨勢,其面積大小依次為 135 min≤90 min≤45 min。當天然菊粉的添加量為10%,醒發時間為135 min時,拉伸面積達到最大值(205.33 cm2)(圖1)。天然菊粉添加增加了面團的拉伸阻力,當菊粉添加量≥5%時,拉伸阻力顯著增加,其大小為45 min≤90 min≤ 135 min(圖2)。添加菊粉能夠增加面團的拉伸阻力,這可能由于菊粉與麥谷蛋白得到了良好的結合,提高了麥谷蛋白的性能有關。當菊粉添加量≥5%時,只有醒發135 min時的面團延伸度下降;當天然菊粉量≥7.5%時,三個不同時間段的面團延伸度都有明顯下降,其下降程度為45 min≤90 min≤135 min(圖3)。面團的延伸度下降可能是菊粉與麥醇溶蛋白結合后降低了麥醇溶蛋白的性能,從而使得面團的延伸度下降。隨天然菊粉含量的增加,面團的拉伸比例不斷增加,其中當菊粉添加量≥5%時,增加幅度顯著,醒發時間對面團拉伸比例的影響為45 min≤90 min≤135 min(圖4)。

圖1　天然菊粉對拉伸曲線面積的影響Fig.1　Effect of natural inulin on tensile curve area of dough注:同一添加量下不同字母表示差異顯著(p<0.05),圖2～圖4同。

圖3　菊粉對延伸度的影響Fig.3　Effect of inulin on tensile stretch degree of dough

圖4　天然菊粉添加量對拉伸比例的影響Fig.4　Effects of natural inulin on tension ratio of dough

2.4　天然菊粉對面條干物質吸水率和損失率的影響

面條的干物質吸水率和損失率對面條的食用品質有重要的影響。質量好的面條干物質吸水率高,損失率低。天然菊粉添加量在≤5%對面條的干物質吸水率和干物質損失率沒有明顯的影響;當菊粉添加量在7.5%時,干物質吸水率達到最大值(180.66%);超過7.5%時,干物質吸水率顯著下降(圖5)。干物質損失率在菊粉添加量≥5%時呈明顯上升趨勢,當菊粉添加量在15%時,干物質損失率高達1.35%。這可能與過量的菊粉超過了菊粉和面筋蛋白結合能力的范圍,從而導致面粉中的面筋蛋白沒有形成最佳狀態,沒有更好的包裹淀粉分子,從而導致面條在煮制的過程中損失率呈增加趨勢有關。

表3　天然菊粉對面條質構的影響Table 3　Effect of natural inulin on the texture of noodles

圖5　天然菊粉對面條干物質吸水率和損失率的影響Fig.5　Effect of natural inulin on dry material absorption and loss rate of noodles

2.5　天然菊粉對面條質構的影響

添加天然菊粉對面條質構中的硬度和回復性有顯著影響。當天然菊粉添加量在12.5%時,硬度和黏性均達到最低值,其硬度與對照相比下降了24.67%,黏性同比下降了28.34%。而添加菊粉對面條的彈性和咀嚼性沒有顯著影響(p>0.05)(表3)。綜合來看,可以將菊粉做為膳食纖維改良劑添加到面條中。

2.6　天然菊粉對面條微觀結構的影響

由圖6可知,經煮制、干燥后的面條中裸露的淀粉顆粒較多,呈不規則的形狀,多數為橢圓形,大小不一,不均勻地分布于面筋網絡中,整體呈片狀兼有無規則孔洞,質地較松散。隨著菊粉含量的增加,其中淀粉顆粒與面筋蛋白的結合更為緊密,表面相對光滑平整,無孔洞(圖6b～h)。可以看出,菊粉的添加增強了面團中淀粉顆粒和面筋蛋白的結合能力,這可能是由于菊粉具有膠體性能,將淀粉顆粒更加牢固的填充于面筋網絡中,從而使淀粉與蛋白更加緊密地結合在一起,使得面條質地變得緊實。

圖6　含不同添加量天然菊粉的面條的掃描電鏡圖Fig.6　The SEM of noodles with different natural inulin addition注:a：0,b：1.25%,c：2.5%,d：5%, e：7.5%,f：10%,g：12.5%,h：15%。

3　結論

添加天然菊粉能降低面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度、破損值和回生值,能增加糊化溫度。添加天然菊粉能使面團的吸水率、弱化度降低,而面團的形成與穩定時間及粉質質量指數呈增加趨勢。在面團的拉伸特性方面,添加菊粉能使面團的拉伸阻力、拉伸比例呈上升趨勢,拉伸面積先增加后降低,其中菊粉添加量在10%,面團醒發時間為135 min時,面團的拉伸面積達到最大值。面團延伸度在菊粉添加量大于7.5%時都開始下降。菊粉的添加對面條的彈性和咀嚼性沒有顯著影響(p>0.05)。天然菊粉可作為高膳食纖維面條的膳食纖維原料使用，最適添加量為7.5%。

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