甘薯渣粉對小麥粉面團物化特性及面包品質的影響

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(1.上海海洋大學食品學院,上海 201306; 2.上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海 201306; 3.農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海),上海 201306; 4.國家淡水水產品加工技術研發分中心(上海),上海 201306; 5.食品科學與工程國家級實驗教學示范中心(上海海洋大學),上海 201306)

面包是世界范圍內消費最廣泛的食品之一,其主要成分為高筋小麥粉,但近年來精加工的小麥粉已不能滿足人們對均衡飲食的要求;研究者及制造者開始尋找富含膳食纖維的雜糧粉來替代小麥粉,生產富含膳食纖維的面包,以期能降低人們患便秘、結腸癌、膽結石、肥胖、高膽固醇、動脈硬化等疾病的發生率[1],這些產品也因豐富的營養受到消費者的廣泛關注。

甘薯渣是甘薯制備淀粉過程中產生的副產物,通過對其營養成分的測定發現甘薯渣中總膳食纖維含量為20 g/100 g,但目前國內對于甘薯渣的處理主要是將其用于飼料或丟棄,不僅污染環境還造成資源的浪費,少部分用于提取膳食纖維、果膠、制糖等。賴愛萍等[2]采用超聲波輔助酶法從甘薯渣中提取膳食纖維,得出最佳提取條件。此外有研究也采用酶法、超聲輔助鹽法、微波輔助法等從甘薯渣中提取果膠,得出最佳提取條件。木泰華等[3]還比較了甘薯果膠與蘋果果膠和柑橘果膠的物化特性,得出三種果膠的溶解度、黏度順序為柑橘果膠>甘薯果膠>蘋果果膠,且甘薯果膠乳化穩定性較好,半乳糖醛酸、葡萄糖含量較高;在制糖方面,有研究采用復合酶[4]、菌株發酵[5]、水解法[6]得到制備低聚糖的最優條件;但是甘薯渣在面制品中的應用研究相對較少,李素芬[7]研究了甘薯渣粉的粒度、添加量對曲奇餅干品質的影響,就薯渣粉的膨脹力、持水力、持油力而言,100目的最強;當添加量為0～25%時,曲奇餅干硬度、酥脆性隨著添加量的增加而降低,色度加深,但粘聚性、咀嚼性則先降低后增加。

由于甘薯渣在面包中的應用及對面包品質、感官特性的影響鮮有報道,因此本文主要目的是研究不同比例的甘薯渣粉對面團粉質特性、延伸特性、面包品質的影響,為開發甘薯渣產品提供依據,促進甘薯渣的綜合利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘薯渣 實驗室自制;高筋小麥粉(以下簡稱“小麥粉”) 山東魯王集團有限公司;安佳黃油 恒天然商貿(上海)有限公司;淡奶油 雀巢(中國)有限公司;雞蛋、綿白糖、酵母粉 購于上海市浦東新區農工商超市。

TDL5A低速離心機 上海安亭科學儀器有限公司;島津AUY120分析天平 島津企業管理(中國)有限公司;BTP-3XLOVX冷凍干燥機 德康鼎力(北京)機械設備有限公司;自動型粉質儀 德國Brabender公司;TA.XT Plus質構儀 超技儀器有限公司;CR-400色差儀 南京柯立配電子科技有限公司;PHS-3S精密PH計 上海精密科學儀器有限公司;Soxtec 2050全自動索氏脂肪浸提儀、Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀 福斯分析儀器公司;Enaiter T20A面包機 伊萊特電器有限公司

1.2 實驗方法

1.2.1 小麥粉及甘薯粉基本成分的測定 分別根據GB 5009.3-2016中直接干燥法,GB 5009.4-2016中第一法食品中總灰分的測定,GB 5009.5-2016中凱氏定氮法,GB 5009.6-2016中索氏抽提法,GB 5009.9-2016[8]中酸水解法,GB 5009.88-2014[9]測量小麥粉和甘薯渣粉的水分、灰分、蛋白質、脂肪、總淀粉、總膳食纖維含量。

1.2.2 混合粉的制備 將甘薯渣自然曬干,粉碎過80目篩,分別按混合粉質量的0、3%、6%、9%、12%、15%的比例添加進小麥粉中,混勻備用,以不加甘薯渣粉的小麥粉為對照組。

1.2.3 混合粉的粉質特性測定 稱取50 g樣品(水分含量為14%)置于粉質儀和面缽中,加入一定量的水攪拌,使面團稠度達到(500±20) FU。參照國標GB/T 14614-2006測定不同比例甘薯渣粉-小麥粉的吸水量、形成時間、穩定時間。

1.2.4 混合粉面團的延伸性測定 參考Londono等[10]方法,略有改動。稱取不同比例的混合粉10 g加入一定量2%氯化鈉溶液,揉捏成團,30 ℃醒發20 min,靜置10 min,待測。質構儀參數設置為:A/KIE探頭,觸發力5 g,測試模式—拉伸,測試前速度2.0 mm/s,測試速度3.3 mm/s,測試后速度10 mm/s,每組樣品重復5次取平均值。

1.2.5 面包的制備 將一個雞蛋、60 g淡奶油、15 g安佳黃油(軟化后)、112 g水(每增加3%的甘薯渣粉增加3%的水)、30 g綿白糖、3 g食鹽、300 g混合粉、5 g酵母粉依次加入面包桶中,選擇“法式面包”功能鍵,燒色為“淺色”,重量為“750”,總時長為3.4 h。

1.2.6 面包物理特性的測定

1.2.6.1 面包質構的測定 測試樣品選擇面包中間位置處5 cm×5 cm×3 cm的立方塊。采用質構儀(50 kg負荷傳感器)進行面包質構的測定,參數設置為:P75圓形探頭,觸發力 5 g,測試方式選用開始返回測試模式,兩次間隔5 s,測試前速度2.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測試后速度1.0 mm/s,壓縮50%。

1.2.6.2 面包色差的測定 參考Cao等[11]方法,采用色差計測量面包內部的顏色,并用L*、a*、b*表示。L*、a*、b*分別表示亮度、紅色-綠色度、藍色-黃色度。儀器測量前先進行白板校準。

1.2.6.3 面包酸度的測定 使用pH計測量面包的酸度,參考Majzoobi等[12]方法,略有改動。面包經冷凍干燥后磨粉備用,取10 g 粉末與100 mL蒸餾水混合,攪拌30 min,靜置10 min,室溫下測量pH。

1.2.6.4 面包高度的測定 面包高度H的測量采用直尺直接測量法,每組樣品測量3次。

1.2.7 感官評價 參考Sudha等[13]方法,采用5點評分法(1=極不喜歡,2=不喜歡,3=既不討厭也不喜歡,4=喜歡,5=極喜歡)評價面包的色澤、口感、氣味、柔軟度、接受度和整體品質。評價小組由10位普通人組成,樣品被隨機編號分給每位評定人員。

1.3 數據分析

采用Excle2016進行數據處理和圖表繪制,使用SPSS 23.0 Tukey檢驗(α=0.05)進行ANOVA分析,數據表示為平均值±標準差(n=3)。

2 結果與分析

2.1 基本成分

由表1可知,甘薯渣粉與小麥粉在水分、灰分、蛋白質、脂肪、總淀粉、膳食纖維含量方面存在顯著差異(p<0.05)。其中甘薯渣的灰分、蛋白質、脂肪含量與魏海香[14]的結果相符,添加甘薯渣粉將會對面包焙烤品質產生影響,由于甘薯渣粉的低蛋白含量將降低面包的焙烤品質。甘薯渣粉的灰分含量顯著高于小麥粉(p<0.05),推測甘薯渣粉的灰分主要來源于甘薯皮。水分含量可能與干燥方法、時間、儲存條件有關,總淀粉含量多少可能與甘薯的加工方式、過程相關。甘薯渣粉的總膳食纖維含量為20.0%，是小麥粉的6倍多,因此將甘薯渣粉用于面包中可提高人們的每日膳食纖維攝入量。

表1 小麥粉、甘薯渣粉的基本成分Table 1 Proximate composition of wheat flour and sweet potato residue flour

2.2 混合粉的粉質特性

粉質儀通過測量面團在揉面過程中的機械阻力來反映面粉的品質。表2顯示了不同比例的甘薯渣粉對面團粉質特性的影響,有助于了解面團的焙烤能力。當甘薯渣粉的比例為3%時,吸水量、穩定時間與對照組的無顯著差別(p>0.05),之后隨著添加比例的增加,吸水量顯著(p<0.05)增加,穩定時間顯著(p<0.05)降低。吸水量的增加一方面可能因為甘薯渣粉本身含有的糖類高于小麥粉,這些物質的吸水性高于小麥粉,Santiago等[15]分別采用高效液相色譜法和苯酚-硫酸法測量了甘薯粉和小麥粉的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和總糖含量,結果也說明了甘薯粉的糖含量顯著高于小麥粉,另一個重要原因可能是甘薯渣的纖維含量高于小麥粉,纖維結構中含有大量的羥基,可與水分子形成氫鍵[16],從而使得混合粉吸水量增加。形成時間隨著甘薯渣粉比例的增加顯著(p<0.05)降低,從13.39 min到9.32 min,可能與面筋含量減少及面筋品質有關[17],表1結果也表明甘薯渣粉蛋白質含量顯著(p<0.05)低于小麥粉的,且甘薯渣粉缺少醇溶蛋白和麥谷蛋白難以形成面筋網絡結構,另一個重要原因為甘薯渣中存在纖維及破損淀粉,破壞面筋網絡[15];因此推測添加甘薯渣粉將使小麥粉形成的面筋網絡結構破壞或稀釋。

表2 含不同比例甘薯渣粉的混合粉的粉質特性Table 2 The farinograph of mixed flour with different proportion of sweet potato residue flour

2.3 混合粉面團的延伸性

面包品質通常與面團彈力、延伸性有關。具有較好延伸性的面團在醒發時氣泡能充分膨脹,使面包體積變大。表3顯示了不同比例的甘薯渣粉對面團延伸性的影響,結果顯示隨著甘薯渣粉比例的增加,面團的拉伸最大力顯著變化(p<0.05),當添加量為3%時,拉伸最大力增加,之后再增大甘薯渣粉比例,拉伸最大力先降低再增加,這可能因為當甘薯渣粉比例小于3%時,甘薯渣粉缺少面筋對其影響較小,起主要作用的可能是甘薯渣粉顆粒填充于小麥面筋網絡中,使面團強度增大,當比例在6%時,面筋品質占主要地位,甘薯渣粉對小麥粉面筋網絡結構的影響不顯著(p>0.05),大于其填充作用,使面團延伸性下降,拉伸最大力降低(p>0.05)[18];當比例大于6%時,可能與添加的水量有關(甘薯渣粉中的物質與面筋競爭水),具體引起這一變化的原因與機制還有待進一步研究。

表3 含不同比例甘薯渣粉的面團的延伸特性Table 3 The extensibility of dough with different proportion of sweet potato residue flour

2.4 甘薯渣粉對面包品質的影響

2.4.1 甘薯渣粉對面包質構的影響 質構是產品研發過程中的一個重要指標,能定量地觀察到混合粉或添加劑對面包物化特性的影響。質構分析主要是分析物體受到一定力產生形變時的機械特性[19],包括硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性、回復性等。表4可知隨著甘薯渣粉比例的逐漸增加,面包的硬度、咀嚼性顯著增加(p<0.05),彈性無顯著變化(p>0.05),當甘薯渣粉添加量小于15%時,粘聚性無顯著(p>0.05)變化,當達到15%時粘聚性顯著(p<0.05)降低。面筋網絡結構是影響面包品質的一個重要因素,由于甘薯渣粉缺乏面筋蛋白,富含大量纖維成分,因此面包中甘薯渣粉的比例越大對小麥粉形成的面筋網絡的破壞或稀釋效果越大,使得面筋結合水的能力和持氣量降低,從而使面團在發酵過程中未能充分膨脹,最終使面包硬度增大,面包高度降低(表5)。咀嚼性與食物在口中的易分解程度呈正相關,由硬度、彈性、粘聚性計算而得[20],其變化趨勢與硬度值相似。粘聚性用來模擬食品內部的粘合力,當甘薯渣粉比例達到15%時,粘聚性降低,同時也看到在壓縮過程中面包塊易掉渣,這可能也與面筋含量減少有關。

表4 含不同比例甘薯渣粉的面包的質構特性Table 4 The texture properties of bread with different proportion of sweet potato residue flour

表5 含不同比例甘薯渣粉的面包的色度、高度、pHTable 5 Color,height and pH of bread crumb with different proportion of sweet potato residue flour

2.4.2 甘薯渣粉對面包色度、pH的影響 甘薯渣粉對面包色度的影響是決定消費者是否接受的一個重要因素。從表5可知,甘薯渣粉對面包芯的色度具有顯著影響(p<0.05),L*顯著(p<0.05)降低、a*、b*顯著(p<0.05)增加,即面包芯亮度顯著降低、紅度值、黃度值顯著增大,這主要歸因于甘薯渣含有一定的類胡蘿卜素、花青素等色素[21]。另一個重要原因為甘薯渣中的纖維含有不同的糖成分能促進非酶促褐變[22],Raymundo等[23]也報道了隨著纖維含量的增加,餅干的色度也會變暗,主要是因為具有不同糖組分的纖維替代小麥粉時非酶促褐變占顯著地位。

面包的pH是評價面包風味的指標之一,隨著甘薯渣粉比例的增加,面包pH逐漸降低,這可能是因為甘薯渣粉中含有一定的天然有機酸成分,如蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸。Tortoe等[24]也說明了100%甘薯粉的pH比100%小麥粉的pH低。

2.5 面包的感官評價

感官評價是分析產品可接受度的一個重要方法。從表6可知,對于大多數人來說,當甘薯渣粉比例在3%～9%之間時還是比較喜歡的,雖然甘薯渣粉的添加使得面包色澤、口感、柔軟度稍微降低但增加了面包的風味,從營養方面來講,添加甘薯渣粉于面包中能提高人們每日膳食纖維攝入量。當添加量超過9%時,甘薯渣粉對面包各方面品質影響較大。

表6 含不同比例甘薯渣粉的面包感官品質Table 6 The sensory quality of bread with different proportion of sweet potato residue flour

3 結論

通過對甘薯渣粉和小麥粉基本成分的測定,顯示甘薯渣粉膳食纖維含量是小麥粉的6倍多,若甘薯渣粉用于面包,將顯著提高面包的膳食纖維含量。含不同比例甘薯渣粉的混合粉在吸水量、形成時間、穩定時間存在顯著(p<0.05)差異。面團拉伸距離、拉伸面積不顯著,拉伸最大力存在顯著(p<0.05)差異。在面包品質方面,當甘薯渣粉添加量為0～9%時,面包硬度增大不顯著,當大于9%時顯著增大。面包的亮度、pH則隨著甘薯渣粉比例的增加呈降低的趨勢。感官分析結果顯示添加量為0～9%時感官評分較高。