添加阿拉伯木聚糖酶對蕎麥饅頭品質的影響

鄭玉嬌， 郭曉娜， 朱科學

（江南大學 食品學院，江蘇 無錫214122）

隨著社會的發展，人們生活水平的提高，消費者對饅頭的品質有了更高的要求。 蕎麥中氨基酸組成合理，含有豐富的賴氨酸成分[1-2]。 蕎麥還含有蘆丁等生物類黃酮、維生素E 和膳食纖維，對微血管循環的維護，提高毛細血管的通透性方面有積極作用，同時蕎麥具有降血壓、降血脂、降低血液膽固醇的功效[3]。 蕎麥饅頭因其獨特的營養價值，廣受消費者的歡迎。

蕎麥饅頭和小麥饅頭相比，口感粗糙，硬度大，色澤暗[5]。 目前對雜糧饅頭的研究主要集中于加工工藝與品質改良，包括采用擠壓膨化等技術以及添加酶制劑、乳化劑等改良劑[6]。

阿拉伯木聚糖是一種非淀粉質多糖，是谷物細胞壁的主要組成成分[7]。 阿拉伯木聚糖酶通過水解面粉中的阿拉伯木聚糖對面團流變特性以及面制食品的品質等產生顯著影響。 Alwidyan 等人[8]研究發現木聚糖酶可以降低面團的硬度，增加面包的體積。 Katina 等人[9]發現木聚糖酶可以改善面包品質，延緩面包老化。 Li 等人[10]研究表明木聚糖內切酶可以提高面團的彈性和延展性，從而增加焙烤過程中餅干的膨脹度。 現有研究多集中在阿拉伯木聚糖酶對面團、面包等性質的影響方面，有關該酶在蕎麥饅頭中的應用及其對蕎麥饅頭品質影響方面研究還較少。

作者主要研究添加阿拉伯木聚糖酶對蕎麥饅頭品質特性（比容、擴展比、質構及感官評價）及老化特性的影響，采用低場核磁研究阿拉伯木聚糖酶對水分遷移及水分分布的影響，并與蕎麥饅頭老化規律相結合，從而進一步探討其影響機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑金龍魚多用途麥芯小麥粉（水分質量分數12.84%， 蛋白質質量分數11.62%）：益海嘉里糧油工業有限公司產品；蕎麥粉（水分質量分數12.7%，蛋白質質量分數13.6%）：市售；高活性即發干酵母： 湖北安琪酵母股份有限公司產品；阿拉伯木聚糖酶：帝斯曼（中國）有限公司產品。

1.1.2 儀器與設備和面機（ARM-01型）：加拿大Thunderbird 公司產品；醒發箱（CF-6000型）、饅頭切片機（SM-302N型）： 無錫新麥機械有限公司產品；質構分析儀（TA-XT plus型）：英國SMS 公司產品；低場核磁共振成像分析儀（MesoMR23-060V-I型）：上海紐邁電子科技有限公司產品。

1.2 方法

1.2.1 蕎麥饅頭的制作方法取500 g 小麥粉與蕎麥粉的混合粉，其中小麥粉占總質量的70%，蕎麥粉占總質量的30%。 加入準確稱取的4.5 g 酵母繼續混合，混勻后將混合粉倒入和面缽中。用250 g 水溶解準確稱取的0、5、10、20、40、80 mg/kg 質量分數（以混合粉質量計）的阿拉伯木聚糖酶，將溶解好的混合液倒入和面缽。 在和面缽中先低速攪拌4 min，再中速攪拌和面2 min，將和好的光滑面團搓條，分割成10個質量相同的面團，手工揉面，然后搓圓成饅頭形狀。 將饅頭生坯置于38℃、相對濕度為80%的醒發箱中發酵60 min，發酵好的饅頭生坯置于電蒸鍋中沸水蒸制20 min。

1.2.2 蕎麥饅頭比容的測定蕎麥饅頭的比容為饅頭體積與質量之比（mL/g）。 熟化后的蕎麥饅頭放置室溫下冷卻30 min，饅頭的體積（mL）和質量分別由面包體積測定儀和分析天平測得[11]。 每個樣品平行測定3次，取平均值。

1.2.3 蕎麥饅頭擴展比的測定采用游標卡尺測定饅頭的直徑和高度，饅頭的擴展比為直徑和高度的比值。

1.2.4 蕎麥饅頭質構特性的測定參照楊雙等[11]的方法，用切片機將饅頭縱向切割成約12.5 mm 厚的薄片，取其中心兩片，采用TA-XT2i型質構分析儀，選擇P /25 探頭在TPA 模式下對蕎麥饅頭的硬度、彈性、內聚力、膠著性、咀嚼度、回復性進行測試，具體參數設置為：測前速度為3 mm/s，測試時速度為1 mm/s，測后速度為5 mm/s，壓縮比例：50%，觸發力：5 g，兩次壓縮間隔：5 s。 每個酶制劑添加水平下每次測定取6個樣品，每個饅頭僅取中間兩片。 每組樣品至少獨立重復測定6次。

1.2.5 蕎麥饅頭老化過程的測定評價饅頭的老化指標有多項，本試驗以硬度為指標，研究阿拉伯木聚糖酶對蕎麥饅頭的老化作用。 將蒸制后的饅頭置于常溫25 ℃下保存1、12、24、48、72 h，蕎麥饅頭硬度通過TPA 測試取得，TPA 測試參數同1.2.4。 每組樣品至少重復測定6次，結果取平均值。

1.2.6 低場核磁測定蕎麥饅頭的水分分布參照Peng 等[12]的方法并稍作修改，采用低場核磁共振成像分析儀測定。 阿拉伯木聚糖酶添加量為0～80 mg/kg質量分數的蕎麥饅頭在儲藏時間0、12、48、72 h 時的水分分布。 稱取1.2.1 方法制備的饅頭37.5 g，用生料帶包裹，置于60 mm 的測試管中，采用CPMG序列進行脈沖序列掃描實驗。 設置的具體參數為：采樣間隔時間TW=2500 ms， 回波個數Echo Count=1000，放大倍數為PRG=1，累計次數NS=2。實驗結果采用儀器自帶的程序T2-InvfitGeneral 進行數據擬合反演，反演倍數為100000 倍。

1.2.7 蕎麥饅頭的感官評價參照GB/T 17320-2013，結合蕎麥饅頭的特性，對感官評價表中的表面色澤、氣味得分進行部分修改[4]。 對蕎麥饅頭主要從比容（15 分）、高（5 分）、表面色澤（10 分，蕎麥粉自然色8～10 分；中等6～8 分；發暗2～6 分）、表面結構（10 分）、外觀形狀（10 分）、內部結構（15 分）、彈性（10 分）、韌性（10 分）、黏性（10 分）、氣味（5 分，有蕎麥的香味、無異味4～5 分；中等3～4 分；有異味1～3 分）等幾個方面進行感官評定。

將待測饅頭置于室溫下冷卻30 min，每個樣品各取4個切成小塊， 并組織有經驗的10 名感官評價員對蕎麥饅頭進行感官評分。

1.2.8 數據統計與分析應用Excel 2007 整理數據，應用Origin 8.5 軟件作圖，用SPASS 17.0 進行數據分析。選擇Duncan 測試，在p＜0.05 檢測水平下對數據進行顯著性和相關性分析。

2 結果與討論

2.1 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭比容及擴展比的影響

由圖1 可知，隨著阿拉伯木聚糖酶添加量的增加，蕎麥饅頭的比容和擴展比均呈現先上升后下降的趨勢。比容和擴展比在質量分數5～40 mg/kg 添加量時升高，可能是由于該酶將阿拉伯木聚糖水解為低聚木糖、木二糖、木糖等，為酵母生長提供了碳源[13]，從而使酵母發酵產氣能力增強；同時該酶將水不溶性阿拉伯木聚糖水解為水溶性阿拉伯木聚糖，增大了面團水相的黏度，提高了CO2周圍液膜的穩定性，面筋-淀粉膜的延伸性和強度得到增加，面筋網絡結構進一步優化，提高了面團持氣能力，使蕎麥饅頭比容和擴展比增加[14-15]。 當阿拉伯木聚糖酶添加量過大時，阿拉伯木聚糖酶將水溶性和水不溶性阿拉伯木聚糖水解為小分子糖，降低了水溶性阿拉伯木聚糖的黏度形成性能和水不溶性阿拉伯木聚糖的持水性能，面團發黏，面筋網絡弱化，導致面團持氣能力下降[16]，蕎麥饅頭體積減小，同時擴展比也減小。

圖1 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭比容和擴展比的影響Fig. 1 Effect of arabinoxylanaseon specific volume and expansion ratio of buckwheat CSB

2.2 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭質構的影響

由表1 可以看出，阿拉伯木聚糖酶添加量在0～40 mg/kg 質量分數范圍內增大時，硬度、膠著性和咀嚼性逐漸減小， 在40 mg/kg 質量分數時有最小值，內聚力先增大后減小。 JIANG 等人[17]研究表明：在合適的添加量下， 木聚糖酶可以增大饅頭體積，降低小麥饅頭硬度。 阿拉伯木聚糖酶添加量在80 mg/kg 質量分數時，硬度、膠著性和咀嚼性又明顯增大，彈性和回復性無明顯變化。

與圖1 中比容和擴展比的變化結合，添加5～40 mg/kg 質量分數的阿拉伯木聚糖酶可以改善蕎麥饅頭的柔軟度，改善蕎麥饅頭的形狀，增加蕎麥饅頭的體積。 而添加過量則會使面團中的阿拉伯木聚糖過度降解，面團發黏[16]，使得蕎麥饅頭比容減小，硬度增大。這與Shah、何承云等人[18-19]的研究結果基本一致。

2.3 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭感官評價的影響

由表2 可得，阿拉伯木聚糖酶的添加對蕎麥饅頭的感官品質具有顯著影響（P＜0.05）。 在表面色澤上，隨著阿拉伯木聚糖酶添加量的增大，評分逐漸增加。 對表面結構無明顯影響。 5～40 mg/kg 質量分數的阿拉伯木聚糖酶的添加能夠改善外觀，使得饅頭形狀更加對稱、挺立。 在內部結構上，阿拉伯木聚糖酶添加質量分數5～40 mg/kg 時縱切面的氣孔狀態得到改善，氣孔間隙減小，呈現出細致均勻的狀態。 推測可能是由于阿拉伯木聚糖酶的添加可以增強面筋網絡結構，使得淀粉能比較完整地鑲嵌于網狀結構中[20]。在彈性上，阿拉伯木聚糖酶添加量大于5 mg/kg 質量分數時，饅頭的彈性有增加趨勢。 黏性方面，添加阿拉伯木聚糖酶后無明顯變化。 在氣味上，添加阿拉伯木聚糖酶后對蕎麥饅頭氣味無顯著影響（P＜0.05）。 由感官實驗結果得出，添加5～40 mg/kg質量分數的阿拉伯木聚糖酶可以提高蕎麥饅頭的感官評價總分， 其中添加量為40 mg/kg 質量分數時，蕎麥饅頭的感官評價總得分最高。

表1 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭質構的影響Table 1 Effect of arabinoxylanaseon the texture of buckwheat CSB

表2 添加阿拉伯木聚糖酶的蕎麥饅頭感官評價Table 2 Sensory evaluation of buckwheat CSB with arabinoxylanase

2.4 阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭老化的影響

在儲藏過程中，饅頭的硬度可作為評價饅頭老化的指標[21]。 由圖2 可知，隨著儲藏時間的增加，蕎麥饅頭的硬度也逐漸增加，在0～12 h 的變化最為顯著（P＜0.05），儲藏12 h 后變化緩慢。同時，在儲藏過程中，加入阿拉伯木聚糖酶后，饅頭硬度普遍降低，在0～40 mg/kg 質量分數范圍內隨著酶添加量的增加饅頭硬度變小，超過40 mg/kg 質量分數時硬度又增大，這與Katina 等人[9]觀點一致。 由于添加阿拉伯木聚糖酶后，改變了儲藏期間淀粉和蛋白質之間的水分分布，從而降低蕎麥饅頭硬度，延緩蕎麥饅頭老化。 Jiang[22]的研究也表明木聚糖酶可以減少儲存期間支鏈淀粉的重結晶，具有延緩老化的效果。

當阿拉伯木聚糖酶添加量過大時，阿拉伯木聚糖被過分水解，面團發黏，饅頭體積變小，初始硬度增大，進而導致儲藏期間硬度一直較大。

2.5 蕎麥饅頭儲藏過程中內部水分分布狀態與遷移規律

圖3 是蕎麥饅頭放置1 h 的T2反演圖譜。 按波峰所在區域劃定蕎麥饅頭中水分的2種狀態，橫向弛豫時間T2范圍分別為：T21（結合水）：表示淀粉及淀粉多糖結合的水的弛豫時間；T22（自由水）：表示蛋白質和淀粉之間的互相交換的水的弛豫時間[23]。不同狀態的水分質量分數可用A21、A22值表示。在同一添加量下，隨著儲藏時間的增加，各樣品均呈現出T21減小、T22增大、A21增大、A22減小的趨勢；說明隨著儲藏時間的增加， 自由水向結合水方向遷移，自由水含量減少，結合水含量增大。 這可能是由于淀粉回生結晶將一些水分子包含到晶體結構中，導致結合水增加，同時，在儲藏過程中，水分由饅頭內部向饅頭表皮擴散，導致自由水散失[24]。

圖2 不同阿拉伯木聚糖酶添加量條件下饅頭芯硬度隨著儲藏時間的變化Fig. 2 Hardness of the CSB core with different contents of arabinoxylanaseas a function of storage time

圖3 不同阿拉伯木聚糖酶添加量條件下蕎麥饅頭的橫向弛豫時間T2Fig. 3 Lateral relaxation time T2 of buckwheat CSB under different contents of arabinoxylanase

在同一儲藏時間下，阿拉伯木聚糖酶添加量在40 mg/kg 質量分數時，儲藏1 h 時，與對照組相比，T21略增加，T22減小，A21減小，A22增大。 說明加入阿拉伯木聚糖酶后結合水含量逐漸減小，自由水含量逐漸增大。 研究表明阿拉伯木聚糖由于其多糖結構而具有很強的持水能力[14]。 除了淀粉顆粒中的水之外，T21質子群還可能含有被阿拉伯木聚糖吸收的水；加入阿拉伯木聚糖酶后，水解持水力較強的阿拉伯木聚糖，釋放水分，使得自由水含量增加。 Li[10]等人研究表明加入木聚糖酶后，部分結合水向自由水方向遷移，有利于谷蛋白結合水分，形成連續的網狀結構，將水分較好的保持在面團中，從而使得蕎麥饅頭的硬度降低。

在12～72 h，在相同的儲藏時間下，加入阿拉伯木聚糖酶后樣品的T21增加、T22減 小、A21減小、A22增大。 這與上述加酶后蕎麥饅頭儲藏1 h 變化規律一致，自由水分含量較高，水分保持較好。 降低了蕎麥饅頭在儲藏過程中的硬度，延緩蕎麥饅頭老化。

3 結 語

通過對蕎麥饅頭的品質特性、老化特性進行測定，采用低場核磁研究阿拉伯木聚糖酶的添加對水分遷移及水分分布的影響，探討阿拉伯木聚糖酶添加對蕎麥饅頭品質的改善及抗老化的作用機制。 研究結果表明，阿拉伯木聚糖酶在添加量40 mg/kg 質量分數時，蕎麥饅頭的品質改善效果最為顯著（p＜0.05）。 饅頭比容從1.96 mL/g 增加到2.26 mL/g，硬度由2726.2 g 減小到1317.7 g。 低場核磁實驗結果表明隨著蕎麥饅頭儲藏時間的增加，T21減小、T22增大、A21增大、A22減小。自由水向結合水遷移，結合水含量增加，自由水含量減少。 加入阿拉伯木聚糖酶后， 在添加40 mg/kg 質量分數時，T21增大，T22減小，A21減小，A22增大。結合水含量減少，自由水含量增加，水分較好的保持在面團中，降低了蕎麥饅頭在儲藏過程中的硬度，延緩蕎麥饅頭老化。