菊糖對不同筋度面粉的粉質特性和凝膠質構特性的影響

熊政委,陳程莉,王 存,任彥榮,謝躍杰,王 強,*

(1.重慶第二師范學院生物與化學工程學院,重慶 400067;2.重慶第二師范學院脂質資源及兒童日化品協同創新中心,重慶 400067;3.西南大學食品科學學院,重慶 400715)

菊糖(Inulin),又名菊粉、土木香粉,是由D-果糖經β(1→2)糖苷鍵連接而成的鏈狀多糖,末端常含有一個葡萄糖殘基[1]。菊糖的分子式表示為GFn,其中G 代表終端葡萄糖單位,F代表果糖分子,n代表果糖的單位數。菊糖具有多種生理功能,能夠促進礦物質的吸收[2]、減肥[3]、促進雙歧桿菌增殖[4]、降血脂[5]、預防齲齒[6]、保護臟器氧化損傷[7]等。同時由于菊糖自身獨特的理化特性,比如菊糖的脂肪替代性[8]、保濕性[9]、增稠性[10]等,可以用來改善食品的一些風味和質構。

面粉是我國北方的主食,隨著食品工業的發展,面制品作為加工基料被廣泛應用。隨著人們對健康的重視,功能性食品越來越受到人們的關注。將菊糖添加到面粉中,既可以影響面粉的品質,也可以增加其功能性。胡雅婕等[11]研究表明菊糖對饅頭粉熱力學性質影響較大,菊糖添加量為8%時饅頭評分最高。陳書攀等[12]發現添加菊糖能延長面粉的糊化時間,降低面粉的黏度,并且減少回生值和崩解值。Alexandrina等[13]研究發現菊糖能夠影響面團的流變學特性和面包的內部結構。María V等[14]發現鈣鹽-菊糖系統對小麥面團水化和熱性質存在一定影響。Liu等[15]發現較高聚合度的菊糖對面團蛋白質組分的結構和乳化性能有較大的影響。但是目前,還未有人研究比較菊糖對不同筋度的面粉影響的差異性。為了深入了解這點,本文主要研究菊糖對不同筋度面粉的粉質特性和面粉凝膠質構的影響,從而在理論上進一步深化了解菊糖對面粉的影響。由于面粉的粉質特性和凝膠質構特性,都與面制品的品質有密切的關系,也為菊糖在面制品中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菊糖 食品級,廣州市澤玉生物科技有限公司;低筋面粉(干基蛋白質含量8.5%,水分含量13.1%)、 中筋面粉(干基蛋白質含量11.5%,水分含量13.5%)、高筋面粉(干基蛋白質含量12.2%,水分含量13.1%) 濰坊風箏面粉有限責任公司。

FA2004A分析天平 上海精天電子儀器有限公司;DHG-9125A電熱恒溫干燥箱 上海和呈儀器制造有限公司;JFZD300粉質儀 菏澤衡通實驗儀器有限公司;TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菊糖面粉粉質特性的測定

1.2.1.1 菊糖樣品處理 因為菊糖具有很強的吸濕性,在取出操作過程中很容易吸濕凝結,使用前要作烘干處理[16],因此將菊糖在80 ℃下干燥至恒重[17]。

1.2.1.2 菊糖面粉粉質特性的測量 按照面粉的含水量計算出需要向粉質儀中加入面粉的質量,將菊糖分別按面粉質量分數的0%(空白組)、2.5%、5%、7.5%添加到面粉中,均勻混合。打開恒溫循環系統給粉質儀定溫至30 ℃,空轉取零后,加入混合粉,啟動攪拌轉子,邊攪拌邊快速加入適量的蒸餾水,加水量以使粉質曲線的峰值中線為500±20 FU為適中,蒸餾水必須在25 s內加完。儀器自動記錄粉質曲線。根據粉質曲線研究不同添加量的菊糖對不同筋度面粉粉質特性的影響,包括:吸水量、形成時間、穩定時間、弱化度。具體方法參照GB/T 14614-2006。

1.2.2 菊糖面粉凝膠質構的測定

1.2.2.1 菊糖樣品處理 同上,將菊糖在80 ℃下干燥至恒重。

1.2.2.2 菊糖面粉凝膠質構的測定 將菊糖分別按面粉質量分數的0%(空白組)、2.5%、5%、7.5%添加到300 g的面粉中,用驗粉篩均勻混合。采用質地剖面分析法TPA,對菊糖和面粉復配物的凝膠特性進行測定。在每份試樣中加入蒸餾水配制成質量分數為10%的復配物乳液,100 ℃沸水浴30 min,溶液變黏稠無分層,取出燒杯盛裝乳液用保鮮膜密封,冷卻至室溫,置于4 ℃條件下貯藏12 h,在室溫下放置30 min后用質構儀測定相應指標[18-19]。

TPA測定參數:以SMS P/0.5探頭,引發距離 10 mm,測定前速度為 1.0 mm· s-1,測定速度5.0 mm·s-1,測定后速度 5.0 mm·s-1,引發力 5 g[20],每組實驗重復3次,計算平均值和標準差。測定其凝膠硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼性和回復性。

1.3 數據處理

利用Origin 8. 0 進行數據處理和圖形制作,各組實驗數據都用平均值±標準差(X±S)的形式表示。

2 結果與分析

2.1 粉質特性數據與分析

2.1.1 面粉吸水量 吸水量是以14%的水分為基準,每300 g小麥粉在粉質儀中揉和成最大稠度為500 BU的面團所需要的水量[21]。面粉的吸水量取決于面筋蛋白質和淀粉結合水的能力。面粉吸水量是面制品加工企業較重視的一項指標,吸水量大一方面可以提高單位質量面粉的出品率,另一方面還有利于延緩制品因失水而導致的老化、龜裂及收縮現象[22]。由圖1可知,菊糖降低了面粉的吸水量,且面粉吸水量隨著菊糖比例的增加而降低,可能由于菊糖的添加促進了蛋白質與水分的相互作用,但是抑制了淀粉與水分的相互作用[23]。還有可能由于是菊糖在淀粉顆粒周圍形成了一層障礙,阻礙了淀粉顆粒和水分子的接觸,導致面團的吸水率下降[24],菊糖添加到不同筋度面粉的吸水量的下降速率不同,下降速率排序為:中筋面粉>低筋面粉>高筋面粉。

圖1 菊糖對不同筋度面粉吸水量的影響Fig.1 Effect of inulin on water absorption of flour with different gluten content

2.1.2 面粉形成時間 面團的形成時間是指從加水到稠度達到最大值時所經過的時間[25]。面團的形成過程是非常復雜的過程,隨著面筋的不斷形成,面團的粘彈性逐漸表現出來,在機械的作用下,面筋形成的越多,面筋的質量和面團的粘性越好,彈性就越大,形成時間也相應延長。由圖2可知菊糖對低筋面粉的形成時間影響不大。而菊糖添加到中筋面粉、高筋面粉時對面團形成時間有顯著影響,隨著菊糖添加量的增加,中筋和高筋面粉的形成時間整體呈現上升趨勢?？赡苡捎诰仗菂⑴c了面筋蛋白網絡結構的形成,有利于生成二硫鍵,同時還可能增強了蛋白質間所形成的二硫鍵的穩定性[26]。

圖2 菊糖對不同筋度面粉形成時間的影響Fig.2 Effect of inulin on the formation time of flour with different gluten content

2.1.3 面粉穩定時間 面團的穩定時間是面團對機械攪拌的耐受程度,穩定時間的長短反映面團的耐揉性,即是對剪切力降解具有的抵抗力。穩定時間越長,面團的韌性越好。由圖3可知當菊糖添加到面粉中時,低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的穩定時間都會隨著添加量的升高而增加,說明菊糖對面粉的筋力起到了增強的作用,可能是因為菊糖與面筋網絡、菊糖與菊糖之間的相互作用,使面筋筋力增強[27]。菊糖對不同筋度面粉的形成時間的影響不同,穩定時間增大程度排序為低筋面粉>中筋面粉>高筋面粉。說明菊糖對低筋面粉的筋力增強作用最強。

圖3 菊糖對不同筋度面粉穩定時間的影響Fig.3 Effect of inulin on the stability time of flour with different gluten content

2.1.4 面粉的弱化度 弱化度代表面團攪拌后面筋變弱的程度,弱化度越小,面筋越強。由圖4可知當菊糖添加到面粉中時,低筋面粉、中筋面粉和高筋面粉的弱化度都隨菊糖比例的增加而降低,菊糖對低筋面粉的弱化度降低效果最強。從添加量為5%之后,弱化度的大小為:低筋面粉<中筋面粉<高筋面粉。所以在0～5%之間弱化度下降程度為:低筋面粉>中筋面粉>高筋面粉。說明菊糖能夠增強面粉的筋力,可能是因為菊糖分子間交聯形成網絡,同時還與面筋蛋白間的相互作用,形成了較為復雜的體系,改善了面筋的網絡結構[27],提高了面團的穩定性。

圖4 菊糖對不同筋度面粉弱化度的影響Fig.4 Effect of inulin on degree of weakening of flour with different gluten content

2.2 菊糖面粉凝膠質構分析

2.2.1 菊糖對不同筋度面粉凝膠硬度的影響 硬度是質構儀第一次壓縮時的最大峰值。由圖5可知隨著菊糖添加比例的增加,低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的凝膠硬度總體呈下降趨勢。中筋面粉在菊糖添加量為5%后趨于穩定。高筋面粉和低筋面粉在5%時凝膠硬度略有回升,之后逐漸下降。當菊糖添加量超過5%時,凝膠硬度的排序為:高筋面粉>中筋面粉>低筋面粉?？赡苡捎诰仗菑娀嗣娼罹W絡結構[27],增強了面團的蓬松度,因此降低了面團的硬度。

圖5 菊糖對不同筋度面粉凝膠硬度的影響Fig.5 Effect of inulin on gel hardness of flour with different gluten content

2.2.2 菊糖對不同筋度面粉凝膠彈性的影響 彈性是樣品經過第一次壓縮能夠恢復的程度。由圖6可知菊糖添加到面粉中對面粉的凝膠彈性無規律性影響,低筋面粉的凝膠彈性比中筋面粉和高筋面粉的凝膠彈性要低。當菊糖比例大于5%時,高筋面粉凝膠彈性>中筋面粉凝膠彈性>低筋面粉凝膠彈性。

圖6 菊糖對不同筋度面粉凝膠彈性的影響Fig.6 Effect of inulin on gel elasticity of flour with different gluten content

2.2.3 菊糖對不同筋度面粉凝膠粘聚性的影響 粘聚性是樣品第一次壓縮變形后對第二次壓縮的相對抵抗力。由圖7可知菊糖面粉凝膠隨著菊糖添加量的增加,整體趨勢是先下降后上升。當菊糖比例小于5%時,低筋面粉粘聚性>高筋面粉粘聚性>中筋面粉粘聚性。當菊糖比例大于5%時,中筋面粉凝聚性>高筋面粉凝聚性>低筋面粉凝聚性。

圖7 菊糖對不同筋度面粉凝膠粘聚性的影響Fig.7 Effect of inulin on gel cohesiveness of flour with different gluten content

2.2.4 菊糖對不同筋度面粉凝膠膠著性的影響 膠著性是用來描述半固態的測試樣品的粘度特性,數值上等于硬度和粘聚性的乘積。由圖8可知隨著菊糖添加量的增加,面粉的凝膠膠著性整體呈下降趨勢。在菊糖添加量為2.5%時下降最劇烈,后期有小幅上漲?？赡苡捎诰仗堑募尤氪龠M了面筋的形成,使面團形成被面筋包裹的光滑表面[28]。

圖8 菊糖對不同筋度面粉凝膠膠著性的影響Fig.8 Effect of inulin on gel consistency of flour with different gluten content

2.2.5 菊糖對不同筋度面粉凝膠咀嚼性的影響 咀嚼性是只用于描述固態樣品的粘度特性,數值上等于膠著性和彈性的乘積。由圖9可知,隨著菊糖添加量的增加,面粉的凝膠咀嚼性總體趨勢是下降,當添加量為7.5%時,中筋面粉的咀嚼性等于高筋面粉。

圖9 菊糖對不同筋度面粉凝膠咀嚼性的影響Fig.9 Effect of inulin on gel recovery of flour with different gluten content

2.2.6 菊糖對不同筋度面粉凝膠回復性的影響 回復性是樣品經第一次壓縮后的恢復能力。由圖10可知,菊糖對不同筋度面粉的凝膠回復性呈先減小后增大的趨勢。在菊糖添加量為2.5%時,形成了一個拐點。在添加量為2.5%之前,回復性劇烈下降。在添加量為2.5%之后,開始上升。

圖10 菊糖對不同筋度面粉凝膠回復性的影響Fig.10 Effect of inulin on chewiness of different gluten flour gels

3 結論

添加菊糖,可以使面粉的筋力增強,且對低筋面粉的筋力增強效果最強,會使面粉的凝膠質構指數改變,但對于不同筋度的面粉,影響不一樣,具有一定的差異,可以利用此差異性提高面粉的綜合加工利用效果。

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