抗性淀粉和聚葡萄糖對饅頭品質的影響

景 悅,王文星,楊留枝,2,劉延奇,2,史苗苗,2,*

(1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院,河南鄭州 450002;2.食品生產與安全河南省協同創新中心,河南鄭州 450002)

目前,中國是世界上最大的小麥生產國和消費國。由小麥粉制作的饅頭是我國傳統的發酵主食,在居民膳食結構中占據很大比例[1]。饅頭在中國是一種家喻戶曉的食品,關于饅頭品質的改良,具有很好的研究價值。

聚葡萄糖是在檸檬酸和山梨醇的存在下,將葡萄糖經過高溫低壓反應從而聚合而成的多聚體,它是一種水溶性膳食纖維[2]。作為一種廣泛應用的膳食纖維,聚葡萄糖具有保濕性好、穩定性高等理化性質和功能特性。丁興華等[3]發現聚葡萄糖替代蔗糖添加至烘焙食品中,能夠有效地降低此類食品中所含的熱量,且烘焙出的食品具有較好的感官評價。抗性淀粉,指不能在小腸中被消化吸收,但120 min后可到達結腸并被結腸中的微生物菌群發酵,繼而發揮有益生理作用的物質[4]。作為抗性淀粉的一種,酯化淀粉在食品工業中有許多應用,例如可作為添加劑、穩定劑、乳化劑和調味成分等[5]。

近年來,關于抗性淀粉對于饅頭品質的影響有許多研究。趙琴琴利用核磁共振技術研究了抗性淀粉對速凍饅頭品質的影響,結果發現抗性淀粉能使面團的持水性得到提高[6]。傅蕾等[7]的研究表明,抗性淀粉添加于小麥粉中,在一定程度上惡化了小麥粉的加工性能。但卻鮮有關于抗性淀粉和聚葡萄糖兩者對比對于饅頭品質的影響研究。因此本研究分別將蘋果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖以不同添加量(0、1%、3%、5%、7%、9%)添加到制作饅頭的面粉中,對比二者對于饅頭品質及功能特性的影響,以期為面制品的加工生產提供科學的技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

面粉(食品級) 一加一天然面粉有限公司;玉米淀粉(食品級) 秦皇島驪驊淀粉有限公司;聚葡萄糖(食品級) 天津風船化學試劑有限公司;酵母、食用小蘇打(食品級) 安琪酵母股份有限公司;蘋果酸(分析純) 天津市福晨化學試劑廠;無水乙醇(分析純) 天津市富宇精細化工有限公司;氫氧化鈉(分析純) 南京化學試劑有限公司;豬胰酶(P7545,活力8×USP/mg,分析純)、淀粉葡萄糖苷酶(A7095,活力300 U/mL,分析純) 美國Sigma公司;GOPOD葡糖糖試劑盒(食品級) 愛爾蘭Megazyme公司。

AL204型分析天平、FE20型pH計 上海梅特勒-托利多儀器有限公司;DL92150游標卡尺 濟南特瑞數控刀具有限公司;SZ34B5型單層蒸鍋、SDHCB9E88-210型電磁爐 浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司;HWS-080型恒溫醒發箱 上海精宏實驗設備有限公司;Ci6x型色差分析儀 上海愛色麗色彩科技有限公司;TA-XT plus型質構儀 英國Stable Micro System公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蘋果酸淀粉酯抗性淀粉的制備 參照Klaushofer等[8]的方法進行蘋果酸酯化,并進行了適當的修改。稱取30 g淀粉(干重),加入90 mL蘋果酸(20%,w/w),混合均勻后,用10 mol/L NaOH溶液將pH調節為pH=3。將樣品在室溫下放置12 h,以使淀粉和蘋果酸溶液完全滲透,然后在45 ℃烘箱中,烘至水分含量為5%～10%。研磨、粉碎,裝入不銹鋼高壓密閉反應釜中,置于130 ℃鼓風干燥箱中,干燥2 h。反應結束后取出,用去離子水洗去多余的蘋果酸,調節pH為6～7。最后在室溫下干燥,研磨粉碎,過100目篩,得蘋果酸淀粉酯抗性淀粉備用。

1.2.2 蘋果酸淀粉酯體外消化性測試 體外消化性的測試使用Englyst等[9]報道的方法,并根據Du等[10]的方法做出了適當的修改。具體方法如下:準確稱量1 g(干重)蘋果酸淀粉酯抗性淀粉樣品于20 mL的0.1 mol/L醋酸鈉緩沖液中(pH=5.2),然后加入5 mL胰α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶混合液,在37 ℃、190 r/min振蕩下進行水解。分別在20和120 min時取0.5 mL水解液,加20 mL 70%乙醇滅酶,然后在3000 r/min下離心10 min,取0.1 mL上清液,加3 mL D-葡萄糖(GOPOD)試劑,于45 ℃水中顯色20 min,510 nm處測試吸光值。另取0.1 mL標準葡萄糖溶液同樣處理,作為標準;同時取0.1 mL蒸餾水同樣處理,作為空白。根據樣品和標準葡萄糖的吸光值,分別計算快速消化淀粉(RDS)含量、緩慢消化淀粉(SDS)含量和抗消化淀粉(RS)含量,公式如下:

RS(%)=1-RDS-SDS

其中:Glucose20 min和Glucose120 min分別為酶水解20和120 min后的葡萄糖含量;FG為酶水解前樣品中的葡萄糖含量(以0計);TS代表蘋果酸淀粉酯抗性淀粉樣品的重量。

1.2.3 饅頭的制作 首先準確稱取50 g面粉,以面粉為基,其中蘋果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖分別以0%、1%、3%、5%、7%、9%的含量替換面粉,加入干酵母0.5 g和少量小蘇打,混合均勻,再加入27 mL的去離子水。攪拌均勻和面10 min,之后直接將面團揉成型,成型后放入醒發箱醒發40 min(溫度38 ℃、相對濕度為85%)。醒發完成后,放入已煮沸的蒸鍋上蒸制30 min,冷卻1 h放入封口袋中,儲存備用。

1.2.4 饅頭的基本指標測定 將制得的饅頭冷卻1 h后,測定饅頭的質量、體積、高度、直徑、高徑比和比容的特性指標。采用分析天平測定饅頭的質量,采用游標卡尺測量饅頭的高度和直徑。饅頭高徑比即饅頭高度和直徑的比值,饅頭比容即饅頭體積與質量之比。體積的測定參照 GB/T 21118-2007,根據國標中小米體積置換測定法測量饅頭的體積[11]。

1.2.5 饅頭白度的測定 用色差分析儀對制得的饅頭切片進行色差分析測定。將饅頭切片置于傳感器下直接測量,測定過程中色差儀的傳感器盡量與樣品表面充分接觸,防止漏光影響測定結果,但接觸力不能過大,避免用力過度使饅頭產生形變并損壞儀器。在平行測試中令傳感器與饅頭每次在不同位置接觸以獲取不同測試點。每組實驗做3次平行,取其平均值作為最終結果。測定L*、a*、b*的值,根據公式計算樣品的白度[12]。

W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

式中:L*為明亮指數;a*為紅綠值;b*為黃藍值;W為亨特白度。

1.2.6 饅頭質構的測定 饅頭蒸制結束,冷卻1 h后,取三個饅頭用切片機將饅頭中心部分切成厚度為15 mm的薄片,各取三片進行質構(TPA)測試。用擦鏡紙將探頭擦拭干凈后,重復測試操作,取3次測試的平均值。實驗參數設定為P/36R壓盤式探頭,操作模式是壓力測定,測試前速度1.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測試后速度1.0 mm/s,壓縮比為75%樣品厚度,感應力為5 g[13]。

1.2.7 饅頭的感官評價測定 采用一般的感官評價方法分析[14]。感官評價主要由外觀、結構、風味和口感等4部分組成,所占分值如表1所示。本實驗選取10名評價員一起評分,然后取平均值作為最終結果。

表1 饅頭感官評價表(分)Table 1 Steamed bread sensory evaluation(score)

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 蘋果酸淀粉酯體外消化性的分析

如表2所示,天然玉米淀粉的RDS、SDS、RS的含量,分別為72.1%±1.7%、13.8%±5.8%和14.1%±4.3%。而蘋果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS的含量,分別為36.9%±0.8%、1.6%±1.9%和61.5%±2.3%。相比天然玉米淀粉,蘋果酸淀粉酯的RDS和SDS含量均出現不同程度的下降(P<0.05),RS含量顯著上升(P<0.05),說明酯化反應可以顯著提高天然淀粉中的抗性淀粉含量(P<0.05)。Xie等[15]采用檸檬酸和干熱法在140 ℃下和普通玉米淀粉反應7 h,最后獲得68.3%的抗性淀粉。從表2中也可以看出,相比天然玉米淀粉,蘋果酸淀粉酯中有大量的RDS和SDS淀粉轉化為了RS淀粉。

表2 玉米原淀粉和蘋果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS含量Table 2 The RDS,SDS,RS content of corn starch and malate starch

2.2 饅頭的基本指標分析

從表3中可以看出,與空白組相比,隨著蘋果酸淀粉酯添加量的逐漸增加(0%～9%),饅頭的體積從(210±2) mL下降到(165±1) mL,這是因為抗性淀粉的添加導致面團在發酵過程中的產氣受到了抑制,對面筋網絡形成了負面影響[16]。而且,隨著蘋果酸淀粉酯添加量的增加(0%～9%),比容從(2.74±0.08) mL/g降低到(1.93±0.03) mL/g,說明蘋果酸淀粉酯對其比容有負面影響。這可能是因為蘋果酸淀粉酯破壞了面粉中的面筋基質,降低了饅頭保持氣體的能力和在醒發和蒸煮過程中面團的機械強度。饅頭的高度和直徑是整體降低的,所以饅頭的高徑比較平穩,沒有顯著性的變化(P>0.05)。

表3 添加抗性淀粉饅頭的基本指標Table 3 Basic indicators of adding resistant starch steamed bread

從表4中可以看出,添加了聚葡萄糖饅頭的體積有所變化,但是整體在200 mL附近波動。相比于蘋果酸淀粉酯,聚葡萄糖在面團發酵產氣過程中,有利于面筋蛋白網絡結構變均一整齊,在蒸煮過后可以使饅頭具有良好的質構。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的高徑比在0.60附近變化,趨于平穩,這與純面粉饅頭的基本指標相似。添加聚葡萄糖饅頭的比容在2.56～2.81 mL/g波動,并明顯變化,Martinez等[17]將聚葡萄糖添加到蛋糕中也得到了相似的結果。

表4 添加聚葡萄糖饅頭的基本指標Table 4 Basic indicators of adding polydextrose steamed bread

2.3 饅頭的白度分析

從圖1中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,所制饅頭的白度值出現了小幅度的降低,雖然添加了食用小蘇打中和饅頭面團的pH,但因為蘋果酸在蘋果酸淀粉酯中分布不均勻,隨著抗性淀粉添加量的增加,蘋果酸淀粉酯中殘留的蘋果酸使饅頭的pH仍處于較低的狀態,導致饅頭輕微變暗變黃,因此饅頭的白度降低。劉長虹等[18]通過增大饅頭面團的pH也得到了類似的結論。

圖1 不同添加量蘋果酸淀粉酯/聚葡萄糖饅頭的白度對比結果Fig.1 Whiteness comparison results of steamed bread with different additions of malate starch/polydextrose注:不同字母表示同種物質不同添加量白度差異顯著(P<0.05)。

從圖1可以得出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的白度值逐漸增大,從69.83±0.52增加到72.93±0.59,但波動范圍較小,趨于平穩。這可能是因為添加聚葡萄糖使饅頭面團的pH保持在6～7,導致成型的饅頭面團可以正常發酵,饅頭皮的顏色很大程度上取決于材料的顏色,且聚葡萄糖本身的顏色也與面粉較為相似,故而添加聚葡萄糖饅頭的白度沒有出現明顯的變化。而且有研究表明,如果將饅頭面團的pH保持在中性能夠最大程度地提高饅頭的白度[19]。添加抗性淀粉饅頭的白度呈現逐漸降低的趨勢,而在添加量高于5%后,添加聚葡萄糖所制作的饅頭白度要高于添加抗性淀粉的饅頭。在添加量低于5%時,因為含量較低的蘋果酸淀粉酯其中殘余的蘋果酸對于饅頭品質的影響較少,饅頭可以正常發酵產氣,饅頭面筋網絡的形成以及面筋的彈性和延展性較好,所以添加抗性淀粉所制作的饅頭的白度要高于添加聚葡萄糖的樣品。

2.4 饅頭的質構分析

從表5中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,饅頭的硬度從(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性從(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ,這可能是因為蘋果酸淀粉酯抗性淀粉的添加阻礙了面筋網絡的形成,導致饅頭的氣室減小,因而硬度增加,咀嚼性變差。Carson等[20]和Szczesniak等[21]通過對面包的實驗和表面紋理的分析,也得到了相似的結果。從表5中,還可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增大,饅頭的粘著性從288.27±55.47增加到778.45±17.34,這可能是因為抗性淀粉的添加導致饅頭面團內部結構變差,面團內部之間的連接性降低,饅頭會更容易粘附在口腔壁上,粘著性增大。

表5 添加抗性淀粉饅頭的質構結果Table 5 Texture results of adding resistant starch steamed bread

從表6可以看出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的硬度呈現先上升后下降的趨勢,在3%的添加量時硬度達到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量時接近于未添加水平,表明添加適量的聚葡萄糖有利于改善饅頭的品質。Schirmer等[22]將聚葡萄糖添加到蛋糕中,使得蛋糕的硬度逐漸下降,變得松軟細膩,從而使饅頭的總體品質得到提升。有研究表明,添加適量的聚葡萄糖,饅頭的外觀形態并無顯著性差異,但口感細膩松軟,具有良好的口感風味,而且有利于減少糖的攝入,降低血糖[23]。表6也顯示出,添加了聚葡萄糖饅頭的粘著性和咀嚼性都呈現先上升后下降的趨勢,并且在添加量為3%時達到最大值,可能是由于添加適量的聚葡萄糖改善了面筋網絡結構的均勻性和穩定性,面筋的結構強度變強。

表6 添加聚葡萄糖饅頭的質構結果Table 6 Texture results of adding polydextrose steamed bread

2.5 饅頭的感官評價分析

不同添加量所制作的饅頭的感官評價結果如圖2所示。從圖2中可以看出,隨著抗性淀粉添加量的增加,饅頭的感官評價總得分由88分降到了76分,品質逐漸下降。這是由于面筋在面團中構成網絡結構時,抗性淀粉填充其中,直接影響了饅頭內部的組織結構,抗性淀粉含量與饅頭品質呈負相關。抗性淀粉含量越大,饅頭品質越差,體積越小。朱哲[24]通過豌豆抗性淀粉在面制品中的應用也得到了相似的結論。抗性淀粉使用量的增加,增加了制作面團的難度,并且影響了饅頭的體積,使饅頭紋理變粗,結構不勻,從而降低其加工品質。所以,為保證抗性淀粉的生理功效又不損失饅頭的感官品質,用于制作饅頭的面粉,其中的抗性淀粉含量應控制在1%～3%為宜[25]。

圖2也顯示出,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的感官評價總得分在87～90分之間波動,比較均衡,所以聚葡萄糖對饅頭的感官評價影響不大。Kocer等[26]將聚葡萄糖添加到蛋糕中,發現蛋糕的顏色和風味沒有明顯變化。而且,添加抗性淀粉饅頭的感官評價得分整體低于添加同等含量的聚葡萄糖饅頭,這是因為抗性淀粉相比于聚葡萄糖具有更強的吸水性,增加了面團揉制成型的難度,導致面團性質的降低[27],因此添加抗性淀粉饅頭的感官評價得分較低。

圖2 感官評價結果對比Fig.2 Comparison of sensory evaluation results

3 結論

在本次實驗中,抗性淀粉和聚葡萄糖以不同含量替代面粉制作出饅頭。研究發現,隨著抗性淀粉的添加,饅頭的體積和比容逐漸下降,高徑比并無顯著性的變化(P>0.05)。添加了聚葡萄糖饅頭的體積有所變化,但在200 mL附近波動。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的高徑比趨于平穩,并無顯著性的變化(P>0.05),與純面粉饅頭的性質相似。聚葡萄糖本身的顏色與面粉較為相似,隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的白度值逐漸增大,但隨著蘋果酸淀粉酯添加量的增加,饅頭的白度逐漸降低。蘋果酸淀粉酯的添加使饅頭的硬度從(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性從(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ。當抗性淀粉的添加量小于3%時,饅頭的品質與純面粉饅頭以及添加相同含量的聚葡萄糖饅頭相似,抗性淀粉的含量越大,饅頭品質越差。隨著聚葡萄糖添加量的增加,饅頭的硬度呈現先上升后下降的趨勢,在3%的添加量時硬度達到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量時接近于未添加水平。所以,當抗性淀粉和聚葡萄糖的添加量低于3%時,有利于改善饅頭的品質。