木薯全粉對木薯小麥混合粉加工特性及饅頭品質的影響

衛 萍,王 穎,張雅媛,游向榮,秦芳芳,黃會玲,鄧靜友,孫 健,李明娟,周 葵

(廣西農業科學院農產品加工研究所,廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧 530007)

木薯(ManihotesculentaGrantz)是世界三大薯類(馬鈴薯、甘薯、木薯)和六大糧食作物之一,因其塊根富含淀粉而被譽為“淀粉之王”和“地下糧食”[1]。木薯根據鮮塊根中氰含量的多少,可劃分為低氰和高氰品種,當塊根中氫氰酸含量小于50 mg/kg時可界定為食用品種[2]。木薯富含淀粉、膳食纖維、維生素及多種礦物質元素,低糖、低脂,飽腹感強,有助于預防和控制肥胖癥、心血管疾病和消化系統疾病等[3-5]。在非洲、南美洲等熱帶地區,木薯已被應用于蛋糕、餅干和嬰幼兒食品中[6]。在中國,目前對木薯的加工主要集中在工業上的開發利用,如制作淀粉、酒精、檸檬酸等[7]。在對食用木薯利用方面,主要是以直接食用為主,因為鮮木薯水分含量大,不耐運輸和貯存且含有氫氰酸等抗營養因子,這種現狀限制了木薯在食品工業的大規模應用。食用木薯全粉是鮮木薯塊根去除薯外皮和薯內皮后經破碎、脫毒、干燥、粉碎等工序制備而成,較為全面地保全了木薯塊根的營養物質[6]。木薯加工成木薯全粉,不僅可以解決其儲存和運輸問題,而且能在加工過程中消除營養抑制因子的危害,確保木薯的食用安全[8]。木薯全粉可作為食品加工的原料,廣泛用于食品工業,目前正越來越受到人們的重視[9]。

近幾年,我國陸續有研究者以食用木薯全粉為原料開展木薯餅干[7,10-12]、木薯糍粑[13]、木薯蛋糕[14]、木薯面包[15]和木薯面條[16]等研究。在眾多食品中,饅頭是我國的傳統主食,由面粉、酵母和水通過發酵、蒸制而得,我國面粉消費量的40%用于饅頭制作[17]。在饅頭中添加木薯全粉可以改善以面食為主人民的膳食結構,適于各類人群長期食用。目前,在木薯饅頭研究方面僅見張麗超等[18]以華南9號木薯全粉、小麥粉為主要原料,添加酵母、白砂糖、谷朊粉等輔料制得饅頭,并以饅頭的綜合評分和比容作為主要評價指標,進行單因素和正交試驗研究。從研究結果來看,木薯全粉的添加比例還相對較低,工藝較簡單,對于木薯粉粉制特性與饅頭的品質關系亦未見闡述。本研究將以面包木薯全粉不同添加量添加到小麥粉中制作饅頭,從木薯-小麥混合粉的糊化特性、發酵特性、饅頭外形、質構、感官評定以及添加谷朊粉改良劑改良效果等方面進行評價,以期將面包木薯全粉用于饅頭制作,促進木薯食品多樣化發展,并為進一步研究改善高占比木薯饅頭品質提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木薯 面包食用木薯品種由廣西農業科學院經濟作物研究所提供;木薯全粉 由廣西農業科學院農產品加工研究所自制,前期測定其含總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉分別為75.50%、15.74%和60.00%;高筋小麥粉 蛇口南順面粉有限公司,前期測定其含總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉分別為73.00%、20.00%和53.50%;安琪高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;谷朊粉 食品級,安徽安特食品股份有限公司。

JY6002電子天平 上海良平儀器儀表有限公司;101-2AB型電熱鼓風干燥箱 天津泰斯特儀器有限公司;CT3質構儀 美國博勒飛公司;多用蒸鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司;KS-EC001便攜式電灶 君岱(上海)商貿有限公司;KN204P型上烤下型烤爐 青島金貝克機械有限公司;MFQM440VCN型攪拌器 德國Bosch公司;RVA4800型快速黏度測定儀 波通瑞華科學儀器(北京)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 食用木薯全粉的制備 將新鮮面包食用木薯去皮、清洗、切片,置于干燥儀中低于60 ℃烘干,再經超微粉碎至100目即可。

1.2.2 木薯全粉與面粉混合粉的制備 將高筋面粉及木薯全粉過孔徑為100目的分樣篩,木薯全粉與高筋面粉按質量比為0∶100、30∶70、40∶60、50∶50、60∶40、70∶30 g∶g的比例稱量,稱量后充分混勻。以不加木薯全粉的高筋面粉為對照組。

1.2.3 木薯-小麥混合粉面團及饅頭的制備 在前期預實驗優化基礎上,準確稱量好各種原料,加入事先活化好的酵母(按每100 g粉添加1.2 g酵母,30 ℃),然后加水和面至面團形成,在面團表面蓋上一層紗布置于室溫發酵15～20 min,發酵結束后,將面團整形分割成大小相同的小面團(80 g),將小面團置于溫度37 ℃,相對濕度80%～90% 條件下醒發15～20 min,醒發結束后打開蒸汽鍋,于1800 W功率條件下汽蒸15 min,饅頭蒸熟后于室溫冷卻,用于后續測定指標。

1.2.4 木薯粉添加量對木薯-小麥混合粉糊化特性的影響 采用RVA快速黏度儀對不同添加量木薯全粉的混合粉進行糊化特性測定。根據待測樣水分含量,以混合粉的基準含水量為14%,添加量3.0 g混合粉為標準添加樣品分散到蒸餾水25 mL中,采用美國谷物化學協會規定方法Standard1進行測定。測定程序如下:60 s內轉速由960 r/min降到160 r/min并保持穩定,從50 ℃開始升溫,經過222 s升溫至95 ℃,并保溫150 s,再經過228 s降溫至50 ℃后恒溫120 s,測試結束。測定混合粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值、回生值、糊化溫度、峰值時間,黏度單位為Pa·s。

1.2.5 木薯粉添加量對木薯-小麥混合粉發酵特性的影響 分別對木薯全粉不同添加量的木薯-小麥混合粉,按每100 g混合粉質量加入1.2 g活化好的酵母和適量水進行面團發酵,每間隔5 min記錄面團發酵高度直至發酵結束。

1.2.6 木薯粉添加量對饅頭品質的影響

1.2.6.1 比容 參考郭紅珍等[19]的方法進行測定。在饅頭蒸熟冷卻1 h后用電子天平稱量饅頭質量(g),用小麥粉替換法測定饅頭的體積(mL),饅頭比容即體積與質量之比。具體操作:將饅頭放入有刻度的500 mL的燒杯中;向燒杯中加入小麥粉,直至沒過饅頭到達一定刻度,記下所到達的刻度;將饅頭取出,記錄取出饅頭后所到達的刻度,兩刻度的體積之差即為饅頭的體積;由公式:λ=V/W計算得到饅頭比容,式中:λ為饅頭比容,mL/g;V饅頭體積,mL;W為饅頭質量,g。)

1.2.6.2 高徑比 參考鄧利等[20]的方法選取冷卻1 h后的木薯饅頭3個,用游標卡尺測定饅頭的高度和直徑。對每個饅頭樣品在3個不同的位置分別測量3次,取平均值。由公式S=h/d計算得到高徑比,式中:S為饅頭高徑比;h為饅頭高度,mm;d為饅頭直徑,mm。

1.2.6.3 質構 參考侯飛娜等[21]的方法。樣品準備:不同添加量木薯饅頭做好后分別放在瓷盤上用濕紗布覆蓋后,室溫冷卻1 h。饅頭樣品的基本切片方法為豎切,每個饅頭樣品先切除一端的兩片饅頭片(邊料),然后切出3片25 mm饅頭片作為測試樣品。饅頭樣品質構測定時,饅頭片樣品放置在質構儀的測試平臺上,并使饅頭片樣品中心與質構儀探頭中心對準。測試參數:選用TA5圓柱形平底探頭,質構測試方式選用TPA測試模式,觸發類型設置為Auto,觸發力設置為5 g,數據采集速率為200 pps。測試前速率:1.0 mm/s;測試速率:1.0 mm/s;測試后速率:1.0 mm/s;壓縮率:50%;兩次壓縮之間的時間間隔:5 s;每個試驗組平行試驗6～8次,主要測定指標包括硬度、彈性和咀嚼性。

1.2.6.4 感官評分 饅頭的感官品質評定參照鄧利等[20]的方法依照表1進行。由8名食品專業人員分別對不同比例木薯饅頭的各項感官指標進行品評,并取各性狀得分的平均值進行統計分析。

表1 饅頭的品質評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of steamed bread

1.2.7 谷朊粉對饅頭品質的改良效果研究 對木薯全粉添加量為60和70 g的混合粉,添加混合粉重量6%的谷朊粉,按1.2.3制作饅頭,饅頭的高徑比、比容、質構和感官評價方法同1.2.6中所述方法。

1.3 數據統計

試驗平均進行三次,數值以均值±標準偏差表示,采用Origin 8.1軟件及SPSS 17.0軟件對試驗數據進行統計分析,采用Duncan檢驗進行顯著性分析。其中,P<0.05表示顯著。

2 結果與分析

2.1 木薯全粉添加量對木薯-小麥混合粉加工特性的影響

2.1.1 木薯全粉添加量對木薯-小麥混合粉糊化特性的影響 不同添加量木薯全粉的RVA 曲線見圖1,由圖1可知隨著木薯全粉添加量的增加,混合粉的糊化黏度呈增大的趨勢。峰值黏度是升溫過程所達到的最高黏度值,其中峰值黏度已被證實是所有RVA指標中與饅頭體積、內部質地及總評分相關性最高的一個參數,饅頭的適口性也與面粉的峰值黏度呈正相關[9]。由表2可知,木薯全粉添加量為40 g時,峰值黏度比對照組顯著升高(P<0.05)。分析原因可能與原料粉的成分及其含量有關,前期測定原料粉基本成分得到面包木薯全粉中淀粉含量(75.58%)比高筋小麥粉的淀粉含量高(總淀粉約為73.00%);同時因為木薯全粉中直鏈淀粉含量為15.74%低于高筋小麥粉的20%,支鏈淀粉含量60.00%高于高筋小麥面粉的53.50%,而支鏈淀粉黏度明顯高于直鏈淀粉。谷值黏度是淀粉溶液黏度達到峰值黏度后,保溫一段時間,繼續攪拌,淀粉粒破裂,黏度急劇下降,達到最低時的黏度。從表2可知,木薯全粉添加量達≥30 g時,混合粉的谷值黏度相比對照組顯著上升(P<0.05),分析原因可能是木薯全粉中支鏈淀粉含量相對較高。由表2可知,添加木薯全粉,體系最終黏度呈先下降后上升的趨勢,當木薯全粉添加量為30 g時,體系的最終黏度為1599.33 cP相比對照組1751.67 cP顯著降低(P<0.05),當木薯全粉添加量為40 g時,最終黏度為1728.67 cP與對照組1751.67 cP相比差異不顯著(P>0.05),但添加量達50 g以后最終黏度值1842.67 cP相比對照組1751.67 cP顯著增大(P<0.05)。分析原因可能是木薯全粉添加量較小時,木薯全粉中含有膳食纖維、氨基酸及蛋白質等其他成分對糊化影響作用較大使最終黏度降低;但是當木薯全粉添加量較大時,淀粉對糊化影響又占據主導地位。崩解值是峰值黏度與谷值黏度之差,可以表征熱糊化穩定性。當木薯全粉添加量為50 g時其崩解值遠大于小麥粉,這說明木薯淀粉顆粒溶脹后的強度小,比較容易破裂,使得糊化的木薯全粉熱糊不穩定[16]?；厣凳亲罱K黏度與保持黏度之間的差值,代表的是冷糊的穩定性和老化趨勢,回生值大表示難老化,回生值小表示易老化。從表2可以看出隨著木薯全粉添加量的增加,回生值先降低后略有上升,但均低于對照組,說明添加木薯全粉的饅頭比純小麥饅頭更易老化,在實際生產中還需要對配方和工藝進行改進。糊化溫度是淀粉開始糊化的溫度。從表2可知添加了木薯全粉的各試驗組,混合粉糊化溫度均明顯低于未添加木薯全粉的對照組的糊化溫度,說明添加木薯全粉糊化更易發生糊化作用。峰值時間是淀粉糊化過程出現最高峰值的時間。從表2可知,木薯全粉添加量≥50 g時,糊化峰值時間相比對照組顯著減小(P<0.05)?；诒M量提高木薯全粉占比及綜合考慮木薯全粉對各糊化指標的影響,建議木薯全粉添加量為40 g。

表2 木薯全粉添加量對混合粉糊化特性的影響Table 2 Effects of whole cassava flour content on pasting properties of mixed powders

圖1 不同添加量木薯全粉的RVA 曲線 Fig.1 RVA curve of different addition amount of whole cassava powder

2.1.2 木薯全粉對混合粉發酵特性的影響 通過記錄面團的發酵過程,可以測得面團發酵過程中各時間點的發酵參數,從而反應面筋蛋白網絡結構的特性。最大發酵高度是面團發酵過程面團達到的最大高度。由表3可知,木薯全粉添加量為30 g時,最大發酵高度變化與對照組相比不顯著(P>0.05);木薯全粉添加量為≥40 g時,面團的最大發酵高度(Hm)相比對照組均顯著降低(P<0.05)。終點發酵高度(h)是面團發酵結束時的高度。由表3可知,木薯全粉添加量≥30 g時,面團終點發酵高度相比對照組均顯著降低(P<0.05),但是各木薯全粉添加組(30～70 g)之間終點發酵高度差異不顯著(P>0.05)。最大發酵高度時間是發酵高度達到最大數值時所需要的時間,一定程度上反應了發酵的快慢程度。由表3可知,木薯全粉添加量在30～50 g范圍內發酵時間15 min與對照組相比變化不顯著(P>0.05);但是當木薯全粉添加量高于60 g時,達到最大發酵高度的時間從15 min延長為20 min,分析面團發酵高度減小以及發酵時間延長的原因可能是由于木薯全粉不含面筋蛋白,添加到面粉中,稀釋了面筋的作用,削弱了面團強度,增強面團性能,但隨著木薯全粉添加量增加,降低了油脂與面粉中蛋白質的結合力,加上木薯全粉中的膳食纖維、氨基酸及蛋白質等成分中的極性基團對水吸附作用增強,使面團的持水性降低,導致面團變硬、不易成型,這與李明娟等研究木薯粉對餅干以及Goldstein等研究纖維素對小麥粉特性影響的結果相類似[11,22-23]。綜上,為了盡量提高面團終點發酵高度及縮短發酵時間,確定木薯全粉添加量控制在50 g以內。

表3 木薯添加量對木薯—小麥粉混合面團發酵力的影響Table 3 Effects of whole cassava flour content on fermenting powerof mixed dough

2.2 木薯全粉對饅頭品質的影響

2.2.1 木薯全粉對饅頭比容、高徑比的影響 饅頭的外形是饅頭感官評分的一個重要指標,好的饅頭在外形上對稱、飽滿、無缺損、挺立,其中挺立程度一般以高徑比來衡量,一般饅頭要求高徑比大于0.6;評價饅頭外形的另一個指標是比容,一般饅頭的比容在2.0～3.0 mL/g之間,中國北方饅頭多作為主食,饅頭比容在1.7～2.3 mL/g之間;南方饅頭一般作為點心,比容在2.3～3.0 mL/g之間[24]。木薯全粉對饅頭高徑比、比容的影響變化見表4,由表4可知,木薯全粉添加量為40 g時,饅頭的高徑比相比對照組0.57顯著減小(P<0.05),但繼續增大木薯全粉的添加量高徑比無顯著性變化(P>0.05),這與2.1.2中最大發酵高度變化趨勢基本一致。木薯全粉添加量為30～40 g時,饅頭比容值分別為1.57和1.40 mL/g,相比對照組1.86 mL/g顯著減小(P<0.05);繼續增加木薯全粉的添加量(≥50 g),饅頭比容繼續減小,說明饅頭硬實,咬勁增加。木薯全粉的添加在一定程度上可降低饅頭的高徑比和比容,分析原因可能是木薯全粉與小麥粉在糊化特性、吸水性等加工特性方面有一定的差異,從而影響了面團發酵效果。此外,本研究中的饅頭高徑比和比容比以往文獻報道中饅頭要求的高徑比數值0.6和比容數值2.0～3.0 mL/g要略小[24],這一方面可能是由于本研究中未添加泡打粉,另一方面是發酵時間相對較短。但總體而言,在木薯全粉添加量范圍內,饅頭基本達到成形要求,只是饅頭體型相對偏小,不夠挺立?；诒M量提高木薯全粉添加量及兼顧饅頭高徑比和比容,確定木薯全粉添加量為40 g較適宜。

表4 木薯-小麥復合饅頭高徑比和比體積Table 4 Aspect ratio and specific volume of cassava-wheat composite steamed bread

2.2.2 木薯全粉對饅頭質構的影響 TPA模式的質構測定值包括硬度、彈性、回復性、黏聚性、黏著性、膠著性和咀嚼度等,本研究根據前期實驗結果顯示的測定值的代表性和穩定性,主要考察硬度、彈性和咀嚼性三個測定值。硬度和咀嚼性是評價饅頭品質的重要指標,通常硬度和咀嚼性越小,面團越柔軟[21]。由表5可知,饅頭硬度和咀嚼性均隨著食用木薯全粉添加量的增加而增大,當木薯全粉添加量小于60 g時,硬度和咀嚼性值相比對照組變化均不顯著(P>0.05);添加量≥60 g時,硬度值和咀嚼性相比對照組顯著增大(P<0.05),這與表4中比容的變化趨勢正好相反。這主要是由于當木薯全粉添加量較高時,復配粉面團的持水性大幅度提高,面團會變得較硬,面坯伸展性變弱,制作的饅頭硬度提高[7]。彈性表示在外力作用下發生形變,撤去外力后回復原來狀態的能力,反應的是饅頭發生形變的能力,從表5可知添加不同比例木薯全粉,饅頭彈性值相比對照組略有減小,但與對照組無顯著性差異(P>0.05)。綜上所述,木薯全粉的添加量應小于60 g。

表5 木薯全粉添加量對饅頭質構特性的影響Table 5 Effect of whole cassava powder addition on texture properties of Chinese steamed bread

2.2.3 木薯全粉對饅頭感官品質的影響 木薯全粉對饅頭感官品質的影響結果見表6,由表6可知,隨著木薯全粉添加比例增大,木薯香氣增加,饅頭的氣味評分增加;木薯饅頭比容、彈韌性、外觀、結構、色澤呈下降趨勢,黏性增大。木薯全粉添加量高達60 g時,饅頭表面顏色變得不均勻,且出現輕微塌陷、表面皺縮現象,饅頭內部氣孔大小不均勻,口感略顯粘牙,并且較硬,回彈慢,木薯饅頭的綜合評分低于60分,接受度差。分析原因一方面可能是因為面團中蛋白質的含量和質量是決定饅頭質量的重要因素,木薯全粉中蛋白質含量低,且不能像小麥粉那樣形成面筋結構,因此加入木薯全粉后,會減弱混合粉中的面筋網絡結構,最終影響饅頭感官品質[18]。另一方面可能是由于木薯全粉與馬鈴薯全粉類似,容易吸水膨脹,添加量過多時,較多的膨脹淀粉有可能形成空間障礙,從而限制面筋的充分擴展,最終影響饅頭的質量[25]。但是木薯全粉添加量在40 g以內,綜合感官評分與對照組80.19分差異不顯著(P>0.05),故確定木薯全粉最大添加量為40 g較適宜。

表6 木薯-小麥復合饅頭感官品質評定結果(分)Table 6 Sensory quality evaluation results of cassava-wheat composite steam bread(score)

圖2 不同添加量木薯全粉饅頭的外觀及切面圖照片Fig.2 Images of different addition amount of cassava-wheat composite steam bread

2.3 谷朊粉對高占比木薯-小麥復合饅頭的改良作用

谷朊粉是從小麥中提取的蛋白質,吸水后形成穩固的面筋網絡結構使饅頭的硬度減小,是一種品質較好的面團改良劑,可明顯改善面團的加工特性,縮短發酵時間[18]。為盡可能地提高木薯全粉的用量,加強木薯饅頭的營養功能,本研究加入6%谷朊粉改善木薯全粉添加量為60、70 g的高占比木薯-小麥復合饅頭品質。試驗結果見表7。由表7可知,添加6%谷朊粉,木薯全粉添加量為60、70 g的饅頭高徑比由原來的0.50顯著提高為0.57(P<0.05),與對照組高徑比數值相當;饅頭的比容從1.04和0.93 mL/g顯著增大到1.54和1.42 mL/g(P<0.05)。谷朊粉對木薯全粉添加量為60和70 g的饅頭質構影響結果顯示,添加6%谷朊粉,木薯全粉添加量60 g饅頭的硬度和咀嚼性分別由1050.67 g、80.67 m·J顯著下降到699.00 g和52.62 m·J(P<0.05);木薯全粉添加量70 g饅頭的硬度和咀嚼性分別由1474.60 g、107.60 m·J顯著下降到779.50 g和55.88 m·J(P<0.05)。另外,谷朊粉的添加顯著提高了木薯饅頭的感官評定總分,谷朊粉添加量為6%時,木薯全粉添加量為60和70 g的饅頭感官評分別為70.86和70.18分,評分值介于木薯全粉添加量40～50 g的饅頭評分數值(67.29～74.66分)之間?？傮w而言,谷朊粉對木薯饅頭起到了良好的品質改善作用,但是與對照組饅頭品質還有一定的差距,谷朊粉對木薯饅頭的改良作用還有待進一步深入進行研究。

表7 谷朊粉對木薯-小麥復合饅頭品質的影響Table 7 Effect of gluten addition on qulity of cassava-wheat composite steamed bread

3 結論

通過對不同木薯全粉含量的木薯-小麥混合粉糊化特性、發酵特性、饅頭高徑比、比容、質構的測定及對復合饅頭進行綜合感官評分,得出隨著食用木薯全粉添加量的增加,木薯-小麥混合粉的峰值黏度、谷值黏度和崩解值不斷增加,最終黏度和回生值呈先降低后升高,糊化溫度和峰值時間減小;復合饅頭的高徑比和比容減小,饅頭發酵時間延長;饅頭硬度和咀嚼性增大,彈性變化不大。感官評分得到氣味分值提高,但綜合得分下降。綜合考慮各項指標,實際生產中,木薯全粉添加量為40 g為宜。本文還進一步考查了添加6%谷朊粉對木薯全粉添加量為60和70 g饅頭加工品質的影響,得到饅頭感官評分分別為70.86和70.18分,分值與木薯全粉添加量為40～50 g饅頭品質相當,說明谷朊粉對饅頭起到了良好的品質改善作用,但谷朊粉的適宜添加量及對饅頭品質的作用機理等還有待進行深入研究。