碳酸氫鈉添加對蕎麥饅頭品質的影響

楊 雙 郭曉娜 朱科學

(江南大學食品學院，無錫 214122)

饅頭作為我國人民喜愛的傳統主食之一，有著悠久的歷史，被譽為中華美食文化的象征[1]。隨著經濟的發展與生活水平的提高，市場上需要越來越多營養價值高、風味獨特的饅頭以滿足不同消費人群的需要。蕎麥營養價值豐富，含有較高的蛋白質，且蛋白質的氨基酸組分比較均衡、比例適宜，基本達到了聯合國糧農組織推薦的標準營養蛋白水平，還富含纖維素、礦物質、B族維生素以及對人體有益的黃酮類物質蘆丁、槲皮素等[2]；同時蕎麥可以降低血液膽固醇、抑制膽結石脂肪積累[3]、降低血壓和血糖[2]，是具有藥食兼用意義的糧食作物[4]，因而被廣泛用于食品加工。目前市場上以蕎麥為原料加工成的食品主要有蕎面饸饹、蕎麥掛面以及蕎麥保健醋等。蕎麥饅頭多以手工作坊式生產，添加量大時，往往口感粗糙。

對于饅頭品質而言，Kow等[5]研究發現，蛋白質含量和面筋強度是決定饅頭好壞的最重要因素。雖然蕎麥中蛋白質含量很高，占蕎麥種子的12.0%～18.9%[6]，但是，其蛋白質主要組成為清蛋白[7]，而構成蛋白質面筋網絡的主要蛋白是醇溶蛋白和麥谷蛋白，因此蕎麥蛋白在制作面團時不能像小麥面筋蛋白那樣形成良好的網絡結構，從而限制了面粉中蕎麥粉的添加量。蕎麥粉的添加會弱化或破壞面團中的面筋網絡結構，降低面筋強度[8]，降低了其加工特性和產品品質。研究發現，隨著蕎麥粉的添加量的增加，蕎麥饅頭色澤發暗，口感變硬，且高添加量的蕎麥饅頭不易醒發，做出的饅頭體積小[9]。

目前有學者對雜糧饅頭的改良進行了研究，包括添加葡萄氧化酶、食用膠、抗壞血酸等品質改良劑，糧食發芽、擠壓膨化等從原料角度進行改良以及采用微波蒸制代替蒸汽蒸制等[10]，均可取得一定的改善效果。在北方家庭制作饅頭時會根據經驗加入堿，也有研究表明添加蘇打粉會增大饅頭比容[11]，但其對饅頭品質的影響機理未作深入研究。因此本實驗擬研究食用碳酸氫鈉添加對饅頭品質特性(比容、質構及感官評定)和微觀結構的影響，采用快速黏度分析儀研究其對淀粉糊化的作用，并且采用十二烷基硫酸鈉—聚丙烯酰胺凝膠電泳研究碳酸氫鈉添加對蕎麥饅頭中蛋白質交聯聚合特性的影響，從而探討其作用機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

香滿園小麥粉：干基蛋白質質量分數10.4%，含水量10.6%：益海嘉里糧油有限公司；蕎麥粉：干基蛋白質質量分數13.7%，含水量12.6%，市售蕎麥磨粉過80目篩獲得；即發高活性干酵母：安琪酵母有限公司；食用碳酸氫鈉：昆山味美滋食品有限公司。

1.1.2 主要設備與儀器

1.2 方法

1.2.1 蕎麥饅頭的制作方法

將蕎麥粉與小麥粉按3∶7比例混合均勻后，取400 g混合粉倒入和面缽中。準確稱取3.6 g酵母和200 g水，室溫下用50 g水溶解酵母2 min，溶解均勻后用剩余的水將其緩慢轉移至和面缽。和面過程為先低速攪拌2 min，再調至中速連續攪拌至光滑面團形成，將調制好的面團轉移至溫度為30 ℃,相對濕度為75%的醒發箱中發酵80 min。再稱取40 g混合粉，與發酵結束的面團一起置于和面缽。分別稱取0.0%、0.2%、0.4%、0.6%和1.0%(以混合粉的質量計)的食用碳酸氫鈉，用水溶解后加入和面缽，在中速條件下攪拌3～5 min后，分割成數個75 g面團，經手工揉面、搓圓，塑性成高度為7 cm的面團，再于38 ℃、相對濕度75%醒發箱中繼續醒發10 min。醒發結束后置于蒸鍋中蒸制30 min，制得蕎麥饅頭。

1.2.2 蕎麥饅頭比容的測定

新鮮的蕎麥饅頭置于室溫下冷卻30 min后，采用小米置換法測定其體積，經分析天平測得饅頭質量(精確到0.01 g)后，體積與質量的比值即為饅頭的比容。每個樣品重復測定3次。

1.2.3 蕎麥饅頭高徑比的測定

用游標卡尺分別測量出饅頭的高度和直徑，兩者的比值即為饅頭的高徑比。

1.2.4 蕎麥饅頭質構的測定

3月21日，侍酒師畫報發表了一篇聲明，主要內容是關于2017年發布的《新晉WSET四級得主朱江 Marc：13歲開始喝酒的“壞孩子”，因為興趣從程序員轉做葡萄酒教育》一文撤稿，原因是來自WSET官方提供的消息證實朱江并沒有獲得WSET Diploma證書，而是偽造了WSET Diploma證書且以此資歷到處宣傳。

將在室溫條件下自然冷卻1 h后的蕎麥饅頭切割成厚度為12.5 mm的均勻薄片，取其中心兩片，采用 TA-XT2i型質構儀，在 TPA 模式下選擇P/25圓柱形探頭進行測定。其具體參數為：測試前速度為3 mm/s,測試速度為1 mm/s，測試后速度為5 mm/s，壓縮率設為50%，觸發力為5 g，兩次壓縮的時間間隔為5 s，以不加碳酸氫鈉的樣品為對照[12]。每組樣品平行測定至少6次，取平均值為最終結果。

1.2.5 加碳酸氫鈉面團糊化特性的測定

取各組蒸制過程前即第二次醒發結束后的面團經真空冷凍干燥后粉碎磨粉，按GB/T 24853—2010使用快速黏度分析儀測定淀粉的糊化曲線。

1.2.6 蕎麥饅頭切片微觀結構觀察

參考Silva等[13]的方法，作出如下修改：取饅頭片中心約0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm樣品，用徠卡膠在-20 ℃下進行包埋，并用冰凍切片機將包埋樣品切成厚度為20 μm的切片。用0.25%(m/V)異硫氰酸熒光素和0.025%(m/V)羅丹明B的溶液1∶1混合后對切片染色2 min，洗去多余染色液，蓋上蓋玻片后，倒置于激光共聚焦顯微鏡下觀察、拍照。

1.2.7 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳

實驗中采用12%分離膠(pH 8.8)和5%的濃縮膠(pH 6.6)，取樣量為10 μL。具體操作參照文獻[14]。

1.2.8 蕎麥饅頭的感官評價

蕎麥饅頭的感官評價見表1。

表1 蕎麥饅頭的評分標準

取未添加和添加不同量碳酸氫鈉的饅頭各5個，將其在室溫下冷卻30 min后切成小塊，選擇10名有經驗的感官評定員進行感官評分，參考GB/T 17320—2013，并根據雜糧食品特性對表面色澤、氣味得分作出部分修改。

2 結果與討論

2.1 添加碳酸氫鈉對蕎麥饅頭比容及高徑比的影響

饅頭的比容是評價饅頭品質的重要指標之一，是酵母發酵產氣和面筋強度共同作用的結果[15]。高徑比可表征饅頭的外觀形狀。

由圖1可以看出，碳酸氫鈉的添加對饅頭的比容、高徑比均有顯著影響(P<0.05)。隨著食用碳酸氫鈉的添加，饅頭的比容、高徑比均呈現先上升后下降的趨勢，這可能是因為在饅頭蒸制過程中一方面碳酸氫鈉可受熱產生CO2氣體,增加面團中的氣體體積，使得面團變得蓬松，故而饅頭體積增加，高徑比也隨之增加；另一方面,小麥面筋蛋白吸水形成的網狀結構，可以包裹面團在發酵和加熱過程中產生的CO2氣體使面團膨脹和起泡[16]。隨著添加量的增加，所產生的氣體可能受面筋網絡結構的影響，從而對饅頭體積的影響變小，比容有所下降，同時高徑比也降低。

注：同一圖例的不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。
圖1 加碳酸氫鈉條件下蕎麥饅頭的比容及高徑比

2.2 添加碳酸氫鈉對蕎麥饅頭質構的影響

借助儀器測定饅頭質構參數有利于客觀地評價饅頭品質，同時也能從側面反映出饅頭內部組織結構狀態和適口性[17]。添加碳酸氫鈉對饅頭質構的影響如表2所示。

由表2可知，隨著碳酸氫鈉添加量的提高，蕎麥饅頭的硬度、膠著性和咀嚼度顯著提高，回復性則呈現先升高后降低趨勢，而彈性并無明顯變化。碳酸氫鈉的添加量在0.2%～0.6%范圍內增加時，硬度和咀嚼度緩慢增加，回復性顯著增大，膠著性則無明顯變化，超過0.6%時，硬度、膠著性和咀嚼度顯著增加，回復性反而降低。研究表明饅頭的硬度測定值越大，膠著性和咀嚼性就越強，韌性越大，咀嚼和吞咽時所需的能量就越高[18]。

結合圖1中比容和高徑比的變化可知，一定量碳酸氫鈉的添加可以提高蕎麥饅頭的質構，增強饅頭的韌性，增大饅頭的比容，改善饅頭的形狀，過量添加則會產生不利影響，改善效果不明顯。

2.3 添加碳酸氫鈉對未經蒸制面團中淀粉糊化性質的影響

由表3可知，碳酸氫鈉的添加改變了面團中淀粉的黏度特性和糊化溫度，并且隨著碳酸氫鈉添加量的增加，峰值黏度和最終黏度明顯增大，衰減值減小(P<0.05)。碳酸氫鈉的添加增大了面團的pH值，增加了面團中的離子濃度，研究表明高的離子濃度可以增加淀粉的峰值黏度[19]，且加堿條件下的增加程度與pH值的大小有關，pH值越大，增加的幅度越大[20]。李新華等[21]研究發現pH由酸性變成堿性過程中，蕎麥淀粉糊的峰值黏度和最終黏度均呈上升趨勢。Lai等[20]報道加入NaOH、Na2CO3后，小麥淀粉的峰值黏度、最終黏度和崩解值均增加。面團可視為一個水合蛋白質基質，淀粉顆粒在其中以高濃度分散的形式存在，起著填料的作用，淀粉顆粒對面團特性沒有太大影響，但對饅頭等面制品的食用品質有影響[22]。在饅頭蒸制過程中，面筋網絡中淀粉的糊化作用直接影響饅頭的組織結構，淀粉顆粒糊化過程中先從面團內部吸水膨脹，體積逐漸增大，因此饅頭的體積主要是由淀粉顆粒維持的[23]。淀粉的糊化特性主要由淀粉粒大小和比例、直鏈淀粉含量等本身特性決定，也受到混合物中影響水分活性的其他組分如鹽、蛋白質的影響[24]。研究表明堿在加熱條件下會對蛋白質網絡結構產生影響[25]，故而可能影響填充在網絡結構中淀粉的性質。有研究表明，蕎麥混合粉的衰減值和蕎麥饅頭的硬度、膠凝性負相關，和蕎麥饅頭的咀嚼性高度負相關；混合粉的最終黏度和蕎麥饅頭的硬度、膠凝性正相關，和蕎麥饅頭的咀嚼性高度正相關[9]，這與本研究結果相一致。

表2 添加碳酸氫鈉對蕎麥饅頭質構的影響

注：數據均為平均值±標準差；同一列的不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著；下同。

表3 糊化特性測定結果

2.4 添加碳酸氫鈉對饅頭微觀結構的影響

激光共聚焦顯微鏡在生物醫學領域得到廣泛應用，近年來，它也逐步應用于面制品微觀結構的觀察[18]，本文中異硫氰酸熒光素易與淀粉結合而使淀粉呈現綠色，羅丹明B易與蛋白結合而使蛋白呈現紅色。

對比圖2中圖2b、圖2e顯示的蛋白質網絡可以看出，添加碳酸氫鈉可以使饅頭形成更為連續的蛋白網絡結構。同時，添加碳酸氫鈉后，淀粉糊化形態發生變化，淀粉溶脹程度變大(圖2d)。與圖2c相比，碳酸氫鈉添加使糊化溶脹后的淀粉顆粒能夠充分地包裹在蛋白質網狀結構中。研究表明，蕎麥面條制作時，添加堿(Na2CO3和K2CO3，比例為9∶1)可以提高面團的流變學特性，改善面條的質構特性，并且可以促進蛋白質交聯，形成更為致密連續的蛋白質網絡結構[26]。

注：a～c分別為未加碳酸氫鈉蕎麥饅頭切片淀粉結構、蛋白結構、復合結構；d～f分別為添加0.6%碳酸氫鈉蕎麥饅頭切片淀粉結構、蛋白結構、復合結構。
圖2 未加碳酸氫鈉和添加0.6%碳酸氫鈉蕎麥饅頭微觀結構

2.5 添加碳酸氫鈉對蕎麥饅頭蛋白質亞基結構的影響

圖3中對比空白組，添加不同量碳酸氫鈉蕎麥饅頭的SDS-PAGE條帶顏色深淺發生了規律性變化。具體表現為：隨著添加量的增加，高分子量(>97.4 KDa)條帶呈現顏色變深的趨勢(圖中A1所示區域)，說明添加碳酸氫鈉逐漸使得蕎麥饅頭中生成了能被SDS萃取的大分子蛋白質；較低相對分子量(圖3中b與c處)的條帶則逐漸變淺，說明碳酸氫鈉使得低分子量蛋白聚合。綜合表明碳酸氫鈉的添加促進了蕎麥饅頭中蛋白質的交聯，這與魏曉明[14]研究結果一致，從而會影響圖2中觀察到的蛋白質面筋網絡結構。根據文獻報道，麥谷蛋白在溫度為55 ℃時開始交聯聚合，麥醇溶蛋白在70 ℃開始反應[27]。結合表3知，添加碳酸氫鈉的蕎麥饅頭在加熱過程中蛋白質的聚合于淀粉的糊化之前發生，且由圖2知，添加碳酸氫鈉后蛋白質的網絡結構更為連續、致密，因此連續致密的蛋白質網絡結構可能會限制蒸制過程中淀粉的糊化程度，使得淀粉顆粒呈現出圖2d中較為完整的形態，從而可以較充分的填充在網狀結構中。

注：M:標準蛋白；1～5分別為添加0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、1.0%碳酸氫鈉的蕎麥饅頭。
圖3 添加不同量碳酸氫鈉的蕎麥饅頭中SDS-PAGE條帶變化

表4 添加碳酸氫鈉的蕎麥饅頭感官評價

2.6 感官評價

由表4可知，添加碳酸氫鈉對蕎麥饅頭的感官品質產生影響。色澤方面，低添加量的碳酸氫鈉具有改善效果，高于0.6%的碳酸氫鈉的添加會降低饅頭色澤，這可能是高濃度碳酸氫鈉會使饅頭發黃，從而色澤發暗，評分降低。外觀形狀及其結構方面，一定量碳酸氫鈉的添加能改善外觀，其中添加0.4%左右的碳酸氫鈉改善效果較明顯，表示饅頭的形狀更為對稱、挺立。內部結構方面，0.2%～1.0%碳酸氫鈉均能改善縱切面的氣孔狀態，推測可能是食用碳酸氫鈉提高了面筋網絡結構，同時淀粉能夠較完整地鑲嵌于網狀結構中，使得氣孔間隙變小，呈現出均勻狀態。彈韌性方面，低于0.2%碳酸氫鈉的添加呈現顯著提高，表示手指按饅頭后，饅頭復原性好，咬勁增強，這與表2中彈性、咀嚼度等結果略有差異，可能是感官評價會受人為因素干擾。黏性方面，對比空白組，添加食用級碳酸氫鈉變化不明顯。氣味方面，低于0.6%碳酸氫鈉的添加對氣味無明顯影響，繼續添加則會掩蓋雜糧香味，甚至產生異味。總分結果顯示，一定量碳酸氫鈉的添加可以提高蕎麥饅頭評價總分，有利于蕎麥饅頭被消費者接受，其中當添加量為0.6%時，饅頭的總體評分最高。

3 結論

研究食用碳酸氫鈉添加對饅頭品質特性(比容、質構及感官評定)和微觀結構的影響，對淀粉糊化的作用以及對蕎麥饅頭中蛋白質交聯聚合特性的影響，探討其作用機制。結果表明添加碳酸氫鈉可以改善蕎麥饅頭的感官品質，增加其比容和高徑比，同時蕎麥饅頭的質構特性明顯提高。RVA分析表明碳酸氫鈉的添加使淀粉的峰值黏度、最終黏度明顯增大，衰減值減小。SDS-PAGE結果顯示添加碳酸氫鈉促進了蕎麥饅頭中蛋白質的交聯，并且其交聯促使蛋白質網絡結構更連續、致密，從而糊化的淀粉可以較完整地包裹于淀粉網絡中。因此，食用碳酸氫鈉可以作為一種品質改良劑添加到蕎麥饅頭中，促進蕎麥饅頭的工業化生產。