十二種常見親水膠體對饅頭品質影響的研究

黎金鑫,朱運平,滕 超,李秀婷,酈金龍,*

(1.北京工商大學,北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京 100048; 2.食品添加劑與配料北京高校工程研究中心,北京 100048; 3.北京市食品風味化學重點實驗室,北京 100048)

饅頭作為我國的傳統(tǒng)主食之一,距今已有1700多年的歷史,在我國膳食結構中占有非常重要的地位,深受廣大消費者的喜愛[1]。饅頭是由發(fā)酵后的面團蒸制而成,在汽蒸過程中不發(fā)生美拉德反應,因此不含有丙烯酰胺,相比于大部分的油炸及焙烤制品,饅頭是一種更加健康的食品[2-3]。影響?zhàn)z頭品質的主要因素包括小麥粉質量、酵母、添加劑、制作工藝及儲存條件等方面,這些因素的不同效果疊加,導致饅頭的品質具有較大的差異[3-5]。此外,饅頭在儲存過程中易發(fā)生水分散失及淀粉老化,導致其貨架期變短、風味變差、硬度增加等[6]。隨著人們物質條件的改善及生活節(jié)奏的加快,對饅頭品質的要求也不斷提高,實現饅頭從家庭作坊生產到工業(yè)化的轉變也已成為必然的趨勢[7],面制品品質提升是推進主食工業(yè)化的基礎工作。

目前,添加改良劑已經成為面制品品質改善的主要途徑之一,常用的改良劑包括親水膠體、酶制劑及乳化劑等。其中,親水膠體是一類可溶于水的多糖和蛋白質,在食品工業(yè)中常用作增稠劑、乳化劑、持水劑及泡沫穩(wěn)定劑等[8-9]。國內外有關親水膠體對面制品的品質改良及抗老化方面有廣泛的研究,結果表明，親水膠體的添加可以有效改善面制品氣孔分布、持水能力及感官品質等[10-12],魔芋膠、海藻酸鈉、卡拉膠及黃原膠等則有效地延緩了儲藏過程中饅頭的老化[13-14]。

由于不同種類及來源的親水膠體在分子結構、組成、分子量等物理化學性質上差異很大,在性能上既有共性又有各自的特異性,對饅頭的作用效果也可能有較大差異。因此有必要系統(tǒng)研究不同種類親水膠體對饅頭品質的影響,對于不同親水膠體的作用效果進行系統(tǒng)的歸納。本文選擇了海藻酸鈉、卡拉膠、黃原膠、瓜爾豆膠、角豆膠、魔芋膠、高/低甲氧基柑橘果膠、阿拉伯膠、乳清濃縮/水解蛋白及酪蛋白鈉12種常用的親水膠體,考察它們對饅頭質構特性、比容、含水量及持水力的影響,為這12種親水膠體在饅頭品質改善中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中筋小麥粉 山東風箏面粉有限公司;高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;海藻酸鈉(ALG) 北京百靈威科技有限公司;卡拉膠(CGN)、瓜爾豆膠(GG)、黃原膠(XG) 北京半夏科技發(fā)展有限公司;魔芋膠(KGM)、角豆膠(LBG) 上海源葉生物科技有限公司;酪蛋白鈉(SC) 美國Sigma公司;高甲氧基柑橘果膠(HMOP)、低甲氧基柑橘果膠(LMOP) 德國Herbstreith & EoxKG公司;乳清濃縮蛋白(WPC)、乳清水解蛋白(WPH) 普洛欽國際貿易有限公司;阿拉伯膠(AG) 國藥集團化學試劑有限公司。

ME802/02型電子天平 梅特勒-托利多(上海)有限公司;SZM-60攪拌機(和面機) 廣東旭眾食品機械有限公司;歐美佳CV醒發(fā)箱 湖北歐美家食品機械有限公司;蒸鍋 潮安縣彩塘振能不銹鋼制品廠;TMB-Pro型質構儀 美國FTC公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 饅頭制作 將一定濃度梯度(0.2%、0.6%、1.0%)的親水膠體與面粉混勻,倒入35 ℃溫水溶解的1.0% 酵母溶液,并最終控制面粉中水添加量為55%。和面機攪拌10 min后,置于35 ℃下醒發(fā)30 min,汽蒸25 min,取出冷卻1 h后待測。

1.2.2 饅頭質構特性的測定 取饅頭中心部分切取3 cm×3 cm×2.5 cm的長方體,采用TPA分析模型進行饅頭質構特性的評價。測試探頭類型為直徑12.7 mm的圓柱形探頭,力量感應元量程250 N,升高高度45 mm,形變量50%,測試前速率60 mm/min,測試速率60 mm/min,測試后速率60 mm/min,起始力1 N,兩次壓縮間隔時間1 s,取三次測量結果的平均值。

1.2.3 饅頭比容的測定 饅頭質量采用電子天平稱量,饅頭體積采用油菜籽置換法測定,饅頭比容(mL/g)為饅頭體積與饅頭質量的比值,取三次測量結果的平均值。

1.2.4 饅頭水分含量及持水力的測定 饅頭芯水分含量采用GB 5009.3-2016中直接干燥法測定[15]。對于饅頭持水力的測定,則是將饅頭分別置于室溫及-4 ℃密閉條件下儲存,室溫下,每隔2 h對饅頭質量進行稱重(2～12 h);-4 ℃下,每隔12 h對饅頭進行稱重(12～72 h),取三次測量結果的平均值。

1.3 數據處理

采用SPSS 17.0分析軟件進行數據統(tǒng)計分析,運用方差分析法(analysis of variance,ANOVA)進行顯著性分析,顯著水平值為p<0.05。采用Origin 8.6軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同親水膠體對饅頭質構特性的影響

食品的質構特性,如硬度、咀嚼性、膠粘性、粘附性、彈性及內聚性等是食用品質的重要方面。其中,硬度表示使物體變形所需要的力,咀嚼度表示把固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量,它們是衡量面制品品質的兩個重要指標;彈性表示物體在外力作用發(fā)生形變,撤去外力后恢復原來狀態(tài)的能力的參數,其對饅頭綜合評分有較大的影響[15]。因此選取硬度、彈性及咀嚼性作為分析指標。

從圖1A～圖1D可以看出,與空白組相比,添加0.2% 的卡拉膠(CGN),0.6% 的瓜爾豆膠(GG),0.2% 的角豆膠(LBG),0.6% 的魔芋膠(KGM),0.6%～1.0% 的高甲氧基柑橘果膠(HMOP),0.6% 的低甲氧基柑橘果膠(LMOP)以及0.6%～1.0% 的乳清水解蛋白(WPH)均可顯著降低饅頭的硬度與咀嚼性(p<0.05),這表明，適宜濃度的親水膠體可同時降低饅頭的硬度及咀嚼性,這可能由于這些親水膠體具有較高的黏度,它們將散碎的面筋網絡更好的黏合起來,加固了面筋網絡,而其與面筋蛋白間的相互作用也賦予了面筋網絡一定的強度[17],淀粉顆粒會被很好地包裹在親水膠體與面筋蛋白形成的網絡中,從而改善了饅頭的組織均勻程度及持水作用,使其不易發(fā)生收縮,進而使饅頭的口感更松軟。而某些劑量親水膠的添加則會顯著提高饅頭的硬度及咀嚼性(p<0.05),如0.2%～1.0% 的海藻酸鈉(ALG)和0.2%～1.0%的黃原膠(XG)(圖1A及圖1C)。可能是由于過強的面筋蛋白網絡會使面團在發(fā)酵過程中不易醒發(fā),饅頭在汽蒸過程中不易脹發(fā),氣室減小,從而增加了硬度及咀嚼性。

圖1 不同親水膠體對饅頭質構特性的影響Fig.1 Effect of different hydrocolloids on the texture properties of CSB注:A和B代表硬度;C和D代表咀嚼性;E和F代表彈性;不同小寫字母表示組內數據差異顯著(p<0.05)；圖2～圖4同。

從圖1E～圖1F可以看出,添加0.6%的海藻酸鈉(ALG),0.6% 的卡拉膠(CGN),0.2%～1.0%的瓜爾豆膠(GG),0.6%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP),1.0%低甲氧基柑橘果膠(LMOP),0.2%的阿拉伯膠(AG),0.6%的乳清水解蛋白(WPH)均可顯著提高饅頭的彈性(p<0.05)。

綜合以上分析,分別添加0.6%的瓜爾豆膠(GG)以及0.6%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP)均可在顯著降低饅頭的硬度及咀嚼性的同時,提升饅頭的彈性,對饅頭質構具有較好的改善效果。

2.2 不同親水膠體對饅頭比容及外觀的影響

比容反映了饅頭的膨松度。由圖2A～2B可知,與空白比較,加入0.2%的瓜爾豆膠(GG),0.2%的魔芋膠(KGM),0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP),0.6%～1.0%的低甲氧基柑橘果膠(LMOP),0.2%～1.0%的阿拉伯膠(AG),0.6%～1.0%的乳清水解蛋白(WPH)以及0.2%～1.0%的酪蛋白鈉(SC)均會顯著增加饅頭的比容(p<0.05)。繼續(xù)增加瓜爾豆膠(GG)(至1.0%)、魔芋膠(KGM)的濃度(0.6%～1.0%)后,饅頭比容顯著降低(p<0.05)。除此之外,添加0.6%～1.0%的海藻酸鈉(ALG),0.2%～1.0%的黃原膠(XG),0.6%～1.0%的卡拉膠(CGN),1.0%的角豆膠(LBG)也會使饅頭的比容顯著降低(p<0.05)(圖2A)。

圖2 不同親水膠體對饅頭比容的影響Fig.2 Effect of different hydrocolloids on the specific volume of CSB

饅頭的比容與筋力有關,適宜的面筋筋力對于饅頭品質起著關鍵作用[8]。一定強度的面筋筋力賦予面團合適的延展性,在面團發(fā)酵及饅頭汽蒸過程中,為氣室的擴展提供一定的強度,有利于二氧化碳的保持,進而增加了饅頭的比容,以0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP)與0.2%～1.0%的阿拉伯膠(AG)為例(見圖3)。而面團的延展性過低,面筋筋力過強,限制了發(fā)酵過程中氣孔的延伸,不利于面團醒發(fā)和饅頭脹發(fā),因此導致饅頭比容下降[8,13],此外,過高的筋力也使得饅頭外形發(fā)生了收縮,以0.6%～1.0%卡拉膠(CGN)及0.2%～1.0%的黃原膠(XG)為例(見圖3)。大量的研究表明,適宜濃度高/低甲氧基柑橘果膠(HMOP/LMOP),乳清水解蛋白(WPH)及酪蛋白鈉(SC)的添加會弱化面筋網絡結構,使面團的延展性提高[18-20],從而增加饅頭比容。

圖3 不同親水膠體對饅頭外觀形狀的影響Fig.3 Effect of different hydrocolloids on the shape of CSB

2.3 不同親水膠體對饅頭水分含量及持水力的影響

2.3.1 不同親水膠體對饅頭水分含量的影響 由于親水膠體本身的親水性,具有較強的水結合能力。從圖4可以看出,與空白比較,添加1.0%的海藻酸鈉(ALG),0.2%～1.0%的卡拉膠(CGN),0.2%～0.6%的瓜爾豆膠(GG),0.2%～0.6%的魔芋膠(KGM),0.6%～1.0%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP),1.0%的低甲氧基柑橘果膠(LMOP)均可顯著增加饅頭的水分含量(p<0.05)。其他親水膠體的添加,如黃原膠(XG)、角豆膠(LBG)、阿拉伯膠(AG)、乳清水解/濃縮蛋白(WPC/WPH)及酪蛋白鈉(SC)則對饅頭的水分含量無顯著影響,可能與親水膠體添加的濃度范圍有關。

圖4 不同親水膠體對饅頭水分含量的影響Fig.4 Effect of different hydrocolloids on the moisture content of CSB

2.3.2 不同親水膠體對饅頭持水力的影響 在室溫及-4 ℃條件下,與空白比較,除阿拉伯膠(AG)對饅頭持水力無顯著影響外(圖5A、圖5B),其他親水膠體均能不同程度地提高饅頭的持水力,其中,卡拉膠(CGN)、海藻酸鈉(ALG)、黃原膠(XG)、瓜爾豆膠(GG)、角豆膠(LBG)及魔芋膠(KGM)具有更明顯的作用效果(以卡拉膠為例,結果見圖5C～圖5D)。Guarda等[21]研究了海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠及羥丙基甲基纖維素對面包持水力的影響,結果表明四種膠均能提高面包在儲藏過程中的持水力,與本研究結論基本一致。水分散失是引起饅頭老化的主要原因之一,而親水膠體結構中含有的羥基及羧基可以與水進行氫鍵結合,具有較好的持水能力,因此可以降低饅頭在儲存過程中的水分流失,在一定程度上延緩饅頭老化。

圖5 阿拉伯膠及卡拉膠對饅頭持水力的影響Fig.5 Effect of arabic gum and carrageenan on the water holding capacity of CSB注:A和C代表室溫;B和D代表-4 ℃。

3 結論

親水膠體對饅頭品質的影響取決于膠體的種類及添加濃度,適宜濃度的親水膠體對饅頭的質構有有利影響。通過分析12種親水膠體對饅頭硬度、咀嚼性、彈性的影響,發(fā)現添加0.6%的瓜爾豆膠(GG),0.6%的高甲氧基柑橘果膠(HMOP)均不僅可以顯著降低饅頭的硬度及咀嚼性(p<0.05),同時,還可提升饅頭的彈性(p<0.05),有利于提升饅頭的品質。

與其他親水膠體相比,0.6%～1.0%海藻酸鈉、0.2%～1.0%黃原膠以及0.6%～1.0%的卡拉膠對降低饅頭比容具有更顯著的作用,使饅頭外形發(fā)生收縮,而0.2%的瓜爾豆膠,0.2%的魔芋膠,0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果膠,0.6%～1.0%的低甲氧基柑橘果膠,0.2%～1.0%的阿拉伯膠,0.6%～1.0%的乳清水解蛋白以及0.2%～1.0%的酪蛋白鈉則會使饅頭比容顯著增加。

對于饅頭的水分含量及持水性,分別添加1.0%的海藻酸鈉及低甲氧基柑橘果膠、0.2%～1.0%的卡拉膠、0.6%～1.0%的高甲氧基柑橘果膠、0.2%～0.6%的瓜爾豆膠及魔芋膠后,饅頭水分含量顯著增加(p<0.05)。在室溫及-4 ℃條件下,與空白比較,除阿拉伯膠對饅頭持水力無顯著影響外,其他親水膠體均能不同程度的提高饅頭的持水力。

綜上所述,添加適宜濃度的瓜爾豆膠、高甲氧基柑橘果膠使饅頭硬度及咀嚼性顯著降低(p<0.05),饅頭彈性、比容、水分含量及持水力顯著增加(p<0.05),對饅頭的綜合品質具有更有效的改善作用。

[1]Sun R,Zhang Z,Hu X,et al. Effect of wheat germ flour addition on wheat flour,dough and Chinese steamed bread properties[J]. Journal of Cereal Science,2015,64:153-158.

[2]Wang X Y,Guo X N,Zhu K X. Polymerization of wheat gluten and the changes of glutenin macropolymer(GMP)during the production of Chinese steamed bread[J]. Food Chemistry,2016,201:275-283.

[3]吳澎,周濤,董海洲,等. 影響?zhàn)z頭品質的因素[J]. 中國糧油學報,2012,27(5):107-111.

[4]Zhu J,Huang S,Khan K. Relationship of protein quantity,quality and dough properties with Chinese steamed bread quality[J]. Journal of Cereal Science,2001,33(2):205-212.

[5]Sim S Y,Aziah A A N,Cheng L H. Quality and functionality of Chinese steamed bread and dough added with selected non-starch polysaccharides[J]. Journal of Food Science and Technology,2015,52(1):303-310.

[6]Zhu F. Staling of Chinese steamed bread:Quantification and control[J]. Trends in Food Science & Technology,2016,55:118-127.

[7]Zhu F. Influence of ingredients and chemical components on the quality of Chinese steamed bread[J]. Food Chemistry,2014,163:154-162.

[8]Upadhyay R,Ghosal D,Mehra A. Characterization of bread dough:Rheological properties and microstructure[J]. Journal of Food Engineering,2012,109(1):104-113.

[9]Li J M,Nie S P. The functional and nutritional aspects of hydrocolloids in foods[J]. Food Hydrocolloids,2016,53:46-61.

[10]王雨生,陳海華,王坤. 親水膠體對面包品質和面團流變學特性的影響[J]. 食品科學,2013,34(13):105-109.

[11]劉海燕,張娟娟,王曉梅,等. 不同膠體對面包烘焙特性的影響研究[J]. 中國食品添加劑,2014(7):129-134.

[12]Rosell C M,Rojas J A,De Barber C B. Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality[J]. Food Hydrocolloids,2001,15(1):75-81.

[13]Sim S Y,Aziah A A N,Cheng L H. Characteristics of wheat dough and Chinese steamed bread added with sodium alginates or konjac glucomannan[J]. Food Hydrocolloids,2011,25(5):951-957.

[14]何承云,林向陽,孫科祥,等. 親水膠體抗饅頭老化效果的研究[J]. 農產品加工,2008(1):24-28.

[15]GB 5009.3-2016,食品中水分的測定[S].

[16]馮世德,孫太凡. 玉米粉對小麥面團和饅頭質構特性的影響[J]. 食品科學,2013,34(1):101-104.

[17]Linlaud N,Ferrer E,Puppo M C,et al. Hydrocolloid interaction with water,protein,and starch in wheat dough[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,59(2):713-719.

[18]Correa M J,Ferrer E,Aón M C,et al. Interaction of modified celluloses and pectins with gluten proteins[J]. Food Hydrocolloids,2014,35:91-99.

[19]Correa M J,Pérez G T,Ferrero C. Pectins as breadmaking additives:Effect on dough rheology and bread quality[J]. Food and Bioprocess Technology,2012,5(7):2889-2898.

[20]Asghar A,Anjum F M,Allen J C,et al. Effect of modified whey protein concentrates on empirical and fundamental dynamic mechanical properties of frozen dough[J]. Food Hydrocolloids,2009,23(7):1687-1692.

[21]Guarda A,Rosell C M,Benedito C,et al. Different hydrocolloids as bread improvers and antistaling agents[J]. Food Hydrocolloids,2004,18(2):241-247.