蛋清粉對糜米-小麥粉面團特性及饅頭品質的影響

馬薇薇,李文釗,魏 敬,田苗苗,陳 歡,阮美娟

(食品營養與安全教育部重點實驗室,天津科技大學食品工程與生物技術學院,天津 300457)

蛋清粉作為新鮮雞蛋清的替代品,延續了其優良的功能特性,包括高凝膠性、乳化性、保水性等,這是其作為食品添加劑的重要原因[1-2]。蛋清粉中含有豐富的蛋白質資源,且賴氨酸含量為8.09 mg/g[3],賴氨酸具有促進大腦發育,防止細胞退化等功能[4]。因此,將蛋清粉添加到糧谷類制品中,不僅可以改善產品品質,還可彌補糧谷類制品中賴氨酸的缺乏,提高糧谷類食物中蛋白質的生物價值[5]。目前,國內外學者對蛋清粉添加至面制品中的應用主要有面條、蛋糕或無麩質面包等。羅云[6]研究表明,將蛋清粉添加至掛面中,添加量接近3%時,掛面品質得到改善,且在加熱的條件下,蛋清蛋白與面筋蛋白之間發生蛋白質聚合現象;趙殷勤等[7]研究了不同種類的蛋清粉對鮮面條品質的影響,發現在面粉中加入6%的高膠蛋清粉會對面條蒸煮品質和感官品質有一定改善作用;Erem等[8]研究得出,蛋清蛋白良好的起泡性可以改善面包質構特性;Masure等[9]研究表明,用蛋清粉取代6%的無麩質米粉,可以在很大程度上防止面包坍塌,從而使最終產品具有更好的體積和質地。

小麥饅頭在中國人民的飲食文化和日常生活中占據重要的地位,是深受中國人民喜愛的傳統主食之一。據統計,我國北方小麥粉70%用于饅頭的制作[10]。糜米富含蛋白質、淀粉、脂肪、維生素和礦物質[11],尤其是可以提供比小麥更加豐富的必需氨基酸[12],所以將糜米粉以一定比例加入小麥粉中,可以提高饅頭的營養價值,但因糜米粉的蛋白質組成及結構與小麥蛋白不同,加工中難以形成面筋蛋白網狀結構,致使成品感官品質下降。本實驗將蛋清粉添加至糜米-小麥粉中,研究蛋清粉對混合粉面團特性及成品饅頭的影響,對指導雜糧饅頭的營養及其品質改良具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉 河北金沙河面業集團有限責任公司;粳性糜米(農家種)產地為山西省河曲縣;蛋清粉 天津太陽食品有限公司;高活性干酵母、復配膨松劑 安琪酵母股份有限公司;溴化鉀(分析純) 天津市光復科技發展有限公司。

1.2 儀器與設備

YH-A 10002電子天平 瑞安市英衡電器有限公司;YP型電子精密天平 奧豪斯(上海)公司;FW100高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;HM740和面機青島漢尚電器有限公司;CF-3500發酵箱 中山卡士電器有限公司;Vizared 2.0型真空冷凍干燥機美國VirTris公司;MARS 60動態流變儀、IS50傅里葉變換紅外光譜儀 賽默飛世爾科技有限公司;SU1510掃描電子顯微鏡 日本日立高新技術公司;C21-WT2112T多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;BVM6630面包體積測定儀 瑞典波通公司;PEN3電子鼻 北京盈盛恒泰科技有限責任公司;TA.XT. Plus質構儀 英國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 混合粉及面團的制備

將糜米用高速粉碎機粉碎后過80 目篩,以糜米-小麥粉3∶7的質量比混合,在此基礎上添加不同比例的蛋清粉(表1)混合均勻。其中,蛋清粉添加量及以下配料添加量均以糜米-小麥混合粉質量為基準。

表1 混合粉組成Table 1 Composition of mixed flours

準確稱取上述混合粉,置于和面機中,加入1%安琪酵母、0.5%復配膨松劑、48%水,攪拌10 min,取出面團,靜置待測。

1.3.2 混合粉饅頭的制備

將1.3.1節中所制面團置于相對濕度80%,溫度36 ℃的醒發箱中,發酵60 min,取出發酵面團制成60 g的劑子,快速揉制成型,將成型的饅頭坯放入相對濕度80%,溫度36 ℃的醒發箱中,醒發20 min后放入鍋中,待水沸后計時蒸制20 min,取出饅頭,室溫冷卻1 h后待測。

1.3.3 面團微觀結構的測定

將1.3.1節制備的面團經真空冷凍干燥處理后,選取較為平整的截面,茹在帶有導電膠的樣品臺上,進行噴金處理,然后用掃描電子顯微鏡進行觀察、拍照。

1.3.4 面團動態流變學特性的測定

將1.3.1節中所制面團置于流變儀測試平臺中央,參照陶虹伶等[13]的方法略作修改。先以動態模式下的應力掃描確定線性茹彈區,選用20 mm圓形平板檢測探頭,平板間距1 mm,溫度25 ℃,頻率1.0 Hz。線性茹彈區確定之后,采用頻率掃描模式研究蛋清粉對糜米-小麥面團動態流變學的影響,頻率掃描范圍為1～100 rad/s。

1.3.5 紅外光譜的測定

將1.3.1節制備的面團經真空冷凍干燥后粉碎,過120 目篩。將1 mg凍干樣品與150 mg溴化鉀置于瑪瑙研缽中,迅速研磨,壓片。取出樣品進行紅外光譜掃描測定,掃描波段4 000～400 cm-1,掃描次數16 次,分辨率4 cm-1。用Omnic 8.2軟件分析截取酰胺I帶(1 600～1 700 cm-1),再對其進行基線校正、高斯去卷積、二階導數擬合,多次擬合使殘差最小。最后通過峰面積確定面筋蛋白各二級結構的比例[14-15],酰胺I帶各特征峰的波數與面筋蛋白二級結構對應關系為:1 646～1 664 cm-1為α-螺旋;1 615～1 637 cm-1及1 682～1 700 cm-1為β-折疊;1 664～1 681 cm-1為β-轉角;1 637～1 645 cm-1為無規卷曲[16]。

1.3.6 饅頭比容測定

將BVM6630體積測定儀開機預熱20 min,設置儀器參數,將冷卻1 h后的饅頭放入體積儀樣品測定區開始測定,記錄比容值,每個樣品測6 次,取平均值。

1.3.7 饅頭質構測定

質構測試前,把饅頭芯部切出表面平整體積為2 cm×2 cm×2 cm的樣品。使用TA.XT.Plus質構儀,選用TPA模式,P36R探頭對成品饅頭進行質構測定。每種樣品測定6 次取平均值,得到硬度、彈性、茹聚性、咀嚼度、回復性指標[17]。質構測定參數:測試前速率2.0 mm/s;測試中速率1.0 mm/s;測試后速率1.0 mm/s;壓縮比50%;2 次壓縮間隔5 s。

1.3.8 電子鼻測定饅頭風味

參照李偉麗等[18]的方法,將1.3.2節制備的饅頭樣品取2 g放入頂空瓶中,用保鮮膜封口,50 ℃水浴加熱20 min,用電子鼻對氣味成分進行測定,每組樣品重復3 次。電子鼻測試樣品間隔1 s,清洗時間120 s,樣品準備時間10 s,檢測時間150 s,氣體流量400 mL/min。電子鼻傳感器響應類型見表2。

表2 傳感器性能描述Table 2 Sensor performance description of electronic nose

1.3.9 饅頭的感官評價

表3 糜米饅頭感官評分標準Table 3 Criteria for sensory evaluation of steamed bread

由10 名專業評價員采用評分法對添加蛋清粉的糜米-小麥粉饅頭進行評價,滿分為100 分,最終得分取平均值。感官評分標準參考王未[19]的方法稍作修改,見表3。

1.4 數據分析

所有數據采用Excel 2019進行處理,利用SPSS 13.0進行數據的顯著性分析,圖像采用Origin 9.0繪制,紅外數據用軟件Omnic 8.2進行分析,電子鼻數據用自帶的Winmuster軟件分析繪制。

2 結果與分析

2.1 蛋清粉對糜米-小麥粉面團微觀結構的影響

圖1添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團微觀結構的影響Fig. 1 Effect of different proportions of egg white powder on the microstructure of proso millet-wheat flour dough

圖1 a中晶狀多面體顆粒為糜米淀粉[11],呈橢圓形且表面光滑的顆粒為小麥淀粉[20],可以看出中面筋蛋白網絡結構斷裂嚴重,淀粉顆粒充分暴露。這與王小媛等[21]研究的紅棗粉對面團微觀結構的影響一致。從圖1b～e可以看出,隨著蛋清粉的增加,面筋蛋白網絡結構逐漸恢復,其原因是蛋清粉充斥在面筋蛋白網絡間隙中,且自身的凝膠性可以加強面筋蛋白包裹淀粉顆粒的能力[6]。

2.2 蛋清粉對糜米-小麥粉面團動態流變學特性的影響

從圖2可知,隨著頻率的增加,彈性模量G’和茹性模量G”逐漸增大,說明面團中各種物質有較好的流動性[22]。當蛋清粉添加量小于3%時,面團的G’逐漸增大,當蛋清粉添加量大于3%時,G’減小但仍大于對照組,說明添加適量的蛋清粉可以賦予面團較好的彈性。隨著蛋清粉添加量的增大,G”逐漸減小,由于蛋清粉是固體粉末,使得體系整個流動性降低,G”值降低[6]。所以當蛋清粉添加量為3%時,既可以增強面團的彈性性能,又可以降低面團的易流動性。

圖2 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團動態流變學特性的影響Fig. 2 Effect of different proportions of egg white powder on dynamic rheological properties of proso millet-wheat flour dough

2.3 蛋清粉對糜米-小麥粉面團二級結構的影響

表4 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團二級結構的影響Table 4 Effect of different proportions of egg white powder on protein secondary structures in proso millet -wheat flour dough%

如表4所示,隨著蛋清粉添加量的增加,面團的α-螺旋相對含量呈增大趨勢,β-折疊呈減小趨勢,β-轉角與無規卷曲無明顯變化。α-螺旋和β-折疊被認為是較有序的蛋白質二級結構[23],具有剛性且穩定性較高,而β-轉角和無規卷曲是無序結構。表4中在添加3%、4%蛋清粉時,比不加蛋清粉面團的α-螺旋相對含量分別增大了4.60%、17.12%,而β-折疊相對含量分別減小了1.12%、1.91%。總體來看,隨著蛋清粉添加量的增加,面筋的網狀結構更趨于穩定。

2.4 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭比容的影響

由圖3可知,當蛋清粉添加量小于3%時,饅頭的比容呈增大趨勢,結論與Masure等[24]對面包的研究相似。蛋清粉具有高發泡能力且可以在饅頭制作過程中包裹氣體,還能增加饅頭的體積,這與2.1節中蛋清粉添加量小于3%時,混粉面團的面筋網絡結構逐步恢復所一致,即面筋蛋白網絡結構較好的面團蒸制而成的饅頭包裹氣體能力也較好。而當添加量大于3%時,比容下降,與2.1節中觀察到的面團微觀結構不一致,原因可能是隨著饅頭的蒸制,體系的溫度不斷升高,大量的蛋清蛋白更易于與麥谷蛋白發生交聯,從而削弱面筋蛋白之間的網絡結構,故比容呈下降趨勢[6]。

圖3 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭比容的影響Fig. 3 Effect of different proportions of egg white powder on the speci fic volume of proso millet-wheat steamed bread

2.5 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭質構的影響

表5 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭質構的影響Table 5 Effect of different proportions of egg white powder on the texture of proso millet-wheat steamed bread

從表5可知,隨著蛋清粉添加量的增加,饅頭的硬度呈增加的趨勢,硬度的增加可歸因于蛋清蛋白具有良好的水結合性和凝膠特性,它可以形成一個類似于面筋蛋白的網絡結構,可以減少淀粉顆粒的膨脹和直鏈淀粉的浸出,從而增加產品的硬度[25]。彈性、茹聚性、回復性變化趨勢不顯著。咀嚼度指把固體食品咀嚼成能夠吞咽的狀態所需要的能量[26],如表5所示,咀嚼度呈增加趨勢,且這一指標與硬度具有相關性[27]。當蛋清粉添加量分別為3%、4%時,硬度比不添加蛋清粉的饅頭分別增加11.55%、36.01%,所以蛋清粉的添加量不宜超過3%。

2.6 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭風味的影響

圖4 不同蛋清粉添加量的饅頭PCAFig. 4 PCA of steamed breads with different proportions of egg white powder

圖5 不同蛋清粉添加量的饅頭載荷貢獻率分析Fig. 5 Analysis of loading contribution rate of steamed breads withdifferent proportions of egg white powder

電子鼻可以模擬人類的鼻子檢測風味物質,具有高度穩定性與客觀性[28]。可以用于檢測水果的新鮮度[29]、肉類[30]、面包的風味[31-32]等。本實驗采用PCA模型將10 個傳感器的響應值進行轉化、降維處理,將降維后的特征向量進行線性分類。圖4為第1主成分(貢獻率為96.89%)和第2主成分(貢獻率為2.46%)組成的二維空間圖,這2 個主成分的累計方差貢獻率為99.35%,表明該模型能夠很好地反映樣品的綜合信息。圖5為電子鼻的10 個傳感器的載荷貢獻率分析圖,圖中W2S傳感器對第1主成分貢獻率最大,在所有變量中占96.89%,說明隨著蛋清粉的添加,饅頭的風味物質中醇類、醛酮類物質的含量可能會發生變化。結合圖4分析可知,與不添加蛋清粉的糜米饅頭相比,當添加量大于1%時,電子鼻對饅頭的區分效果在可接受范圍內。

2.7 不同蛋清粉添加量的糜米-小麥粉饅頭感官評價

圖6 添加不同蛋清粉添加量的糜米-小麥粉饅頭感官評分Fig. 6 Sensory scores of proso millet-wheat flour steamed breads with different proportions of egg white powder

如圖6可知,隨著蛋清粉添加量的增大,感官評分呈下降趨勢;當添加量小于2%時,饅頭的感官評分顯著下降;當添加量為2%、3%時,饅頭的感官評分下降趨勢不顯著。結合饅頭的比容與質構結果分析,在添加量為3%時,饅頭的比容有最大值,硬度、彈性、茹聚性、咀嚼度、回復性與添加量為2%的饅頭相比,趨勢變化不顯著;當添加量大于3%時,饅頭比容降低,硬度顯著增大,表面不平整,感官評分顯著下降;所以添加3%的蛋清粉既可使饅頭的比容增大,硬度也在感官評價接受范圍內。

3 結 論

對添加蛋清粉的糜米-小麥粉面團特性進行分析,添加蛋清粉會加強面筋蛋白網絡包裹淀粉的能力;隨著蛋清粉的添加,面團的G’先增大后減小,G”呈下降趨勢,當蛋清粉添加量為3%時,面團的G’最大;隨著蛋清粉的添加,面團中α-螺旋相對含量呈增大趨勢,β-折疊呈減小趨勢,在添加量為3%時,α-螺旋變化幅度相對較大,即面團相對穩定。

對添加蛋清粉的糜米-小麥粉饅頭客觀品質進行分析,隨著蛋清粉的增加,饅頭的比容先增大后減小,當添加量小于3%時,比容逐漸增大,當添加量大于3%時,比容下降;饅頭的硬度、咀嚼度呈增大趨勢;隨著蛋清粉的添加,饅頭中的風味物質中醇類、醛酮類物質的含量可能會發生變化;蛋清粉添加量為3%時,感官在可接受范圍內。綜上所述,為了兼顧饅頭的感官評價和物性指標兩方面,糜米-小麥粉饅頭中蛋清粉添加量應不超過3%。