河套面粉流變學(xué)特性與饅頭品質(zhì)的相關(guān)性研究

雍雅萍,高翠霞,王艷茹,蘇 靖,王吉力特,*

(1.河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系,內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000; 2.內(nèi)蒙古兆豐河套面業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000)

饅頭是北方人民傳統(tǒng)主食,特別是在河套地區(qū)饅頭是人們最主要的主食之一。饅頭是將面粉、水、酵母按比例進(jìn)行和面、醒發(fā)、蒸制而成,面團(tuán)的韌性、延展性、發(fā)酵特性對(duì)饅頭品質(zhì)具有重要影響。目前,吹泡儀是國(guó)際公認(rèn)的測(cè)定面團(tuán)韌性和延展性的面團(tuán)流變學(xué)檢測(cè)儀器,通過測(cè)定面團(tuán)P值、L值、W值、G值、Ie值,來(lái)預(yù)測(cè)面粉質(zhì)量和饅頭品質(zhì)[1-5]。面粉的發(fā)酵特性對(duì)饅頭、焙烤等產(chǎn)品品質(zhì)影響不同,使用發(fā)酵流變儀測(cè)定面團(tuán)發(fā)酵高度、面團(tuán)發(fā)酵達(dá)到最大高度的時(shí)間、二氧化碳產(chǎn)氣量、面團(tuán)持氣量、二氧化碳保留系數(shù)等,能夠評(píng)價(jià)面粉品質(zhì),指導(dǎo)饅頭、焙烤等專用粉的生產(chǎn)[6-8]。通常采用感官分析和TPA分析法分析饅頭品質(zhì),二者具有顯著的相關(guān)性[9-12]。利用面團(tuán)流變學(xué)多指標(biāo)分析面粉品質(zhì)與饅頭質(zhì)構(gòu)相關(guān)性時(shí),多采用簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)法分析二者之間的關(guān)系,由于多個(gè)指標(biāo)在數(shù)量級(jí)上有較大的差異和復(fù)雜的關(guān)系,指標(biāo)間相關(guān)性會(huì)存在不同程度的顯著性差異,不僅繁瑣而且存在抓不住主要變量的問題[13-15]。典型相關(guān)性分析是研究?jī)山M變量間相關(guān)關(guān)系的一種多元統(tǒng)計(jì)方法,能夠揭示兩組變量之間的內(nèi)在聯(lián)系,可以真正反映兩組變量間的線性相關(guān)關(guān)系。

本研究通過測(cè)定14個(gè)河套面粉的吹泡指標(biāo)、面團(tuán)發(fā)酵流變特性指標(biāo)、饅頭比容、饅頭質(zhì)構(gòu)指標(biāo),采用典型相關(guān)性分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法評(píng)價(jià)面團(tuán)的發(fā)酵特性與饅頭品質(zhì)之間的關(guān)系,旨在為饅頭專用粉開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞鹿塞兆豐十年雪花粉、雞鹿塞兆豐十年家用粉、雞鹿塞兆豐十年麥纖粉、雞鹿塞兆豐有機(jī)雪花粉、雞鹿塞兆豐有機(jī)高筋粉、雞鹿塞兆豐有機(jī)纖粉、雞鹿塞兆豐富硒小麥粉系列2種、烏拉特中旗石哈河大紅麥粉、烏拉特中旗石哈河小紅麥粉、農(nóng)大3753紫麥粉、烏拉特中旗黑小麥高筋粉、弘盛石磨粉、套外香農(nóng)家面共14種面粉 市售;法國(guó)樂思福活性干酵母 樂斯福(明光)有限公司。

F3流變發(fā)酵儀 法國(guó)Chopin公司;NG型吹泡-稠度儀 法國(guó)Chopin公司;TPA質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司;DH-YM600全自動(dòng)連續(xù)壓面機(jī) 鼎海精機(jī)大豐有限公司;FA2204B電子分析天平 上海精科天平制造有限公司;BVM6630體積測(cè)定儀測(cè)定儀 瑞典波通公司;JXFD7型醒發(fā)箱 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司;SM-302型切片機(jī) 新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 面粉吹泡指標(biāo) 參照GB/T 14614.4-2005標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容試驗(yàn)。

1.2.2 面團(tuán)發(fā)酵流變參數(shù)測(cè)定 參照范會(huì)平等[16]的試驗(yàn)方法。

1.2.3 饅頭的制作 取200 g面粉,水96 g,酵母1.6 g,將酵母用水溶解按上述比例和面,將和好的面團(tuán)置于壓片機(jī)上對(duì)折壓10次,將壓好的面片分割成質(zhì)量相同的2個(gè)面團(tuán),搓圓成型,放置在38 ℃、相對(duì)濕度85%的醒發(fā)室40 min,蒸25 min,取出后室溫冷卻1 h后測(cè)定饅頭比容和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。

1.2.4 饅頭比容的測(cè)定 取冷卻后的待測(cè)饅頭樣品3個(gè),分別置于BVM體積測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定,取平均值。

1.2.5 饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 取冷卻1 h后的待測(cè)饅頭樣品各2個(gè),用切片機(jī)分別將饅頭樣品切成厚度15 mm的饅頭片,每個(gè)樣品取中間3片,共6片,在TPA質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定饅頭片的質(zhì)構(gòu)參數(shù),取其平均值。使用P/35R圓柱形探頭測(cè)定,參數(shù)為測(cè)前速度:3.0 mm/s,測(cè)試速度1.0 mm/s,測(cè)試后速度1.0 mm/s,時(shí)間2 s,感應(yīng)力5 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.3對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 面團(tuán)流變學(xué)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

采用吹泡儀和發(fā)酵流變儀獲得的表示面團(tuán)流變學(xué)特性的指標(biāo)和反映饅頭品質(zhì)的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)匯總于表1。由表1可知,面團(tuán)的P值均值為85.57 mmHg,最小值為48 mmHg,最大值為142 mmHg;W值最大達(dá)到517×10-4J,L值最大值為123 mm;吹泡指標(biāo)中變異系數(shù)較大的有P值、W值和P/L值,分別達(dá)到29.36%、39.68%和55.05%,表明品種間的面團(tuán)差異較大;Ie值和G值間的變異系數(shù)小,為18.46%和12.59%,品種間的差異較小。面團(tuán)發(fā)酵流變指標(biāo)中,變異系數(shù)較大為面團(tuán)最大發(fā)酵高度的時(shí)間(T1)和面發(fā)酵達(dá)到的最大高度(Hm),分別27.61%和13.27%,其它指標(biāo)的變異系數(shù)較小。饅頭品質(zhì)指標(biāo)中,饅頭的比容最大值為2.79 mL/g,均值為2.14 mL/g,變異系數(shù)為11.31%,質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間變異系數(shù)較大的是硬度、黏著性和咀嚼性,分別達(dá)到了40.99%、-55.28%、37.11%,說明不同品種間的差異較大,而彈性和內(nèi)聚性的差異較小。

表1 面團(tuán)流變學(xué)指標(biāo)與饅頭品質(zhì)指標(biāo)的表型數(shù)據(jù)Table 1 Phenotypic data of dough rheology index and steamed bread quality index

對(duì)面團(tuán)流變學(xué)指標(biāo)間進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析(表2)可以看出,吹泡指標(biāo)P值與W值和P/L值,L值與G值,W值與Ie值呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01);L值與P/L值,G值與P/L值之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.01);Ie值與L值、G值之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。G值、Ie與面團(tuán)發(fā)酵高度Hm值呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，P/L值與Hm值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);W值、Ie值與R值呈顯著正相關(guān)(P<0.05);Hm與V總呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);V保與V總、R值呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。綜合以上結(jié)果可以看出面團(tuán)筋力對(duì)面團(tuán)發(fā)酵特性具有一定影響。

表2 面團(tuán)吹泡特性與面團(tuán)發(fā)酵流變特性間的相關(guān)性分析Table2 The correlation analysis between dough blowing properties and dough fermentation rheological properties

由表3中的各流變學(xué)指標(biāo)與饅頭質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間的相關(guān)性可以看出,饅頭的比容與P值、W值呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),說明面團(tuán)筋力與饅頭比容關(guān)系密切,這與Huang等[17]研究相同。饅頭的黏著性與G值、Ie值呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與P/L值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);饅頭的硬度與P/L值呈顯著正相關(guān)(P<0.05);饅頭的彈性與P/L值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表3 各流變學(xué)指標(biāo)與饅頭品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 3 The correlation between rheology indexes and quality indexes of steamed bread

2.2 面團(tuán)發(fā)酵流變特性與饅頭品質(zhì)典型相關(guān)性分析

表5 標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)Table 5 The standardized canonical correlation coefficients

由于面團(tuán)發(fā)酵特性指標(biāo)與饅頭品質(zhì)指標(biāo)間的數(shù)據(jù)在數(shù)量級(jí)上差異較大,所以需要將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,再進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理采用SAS 9.3進(jìn)行處理。

由表4中可以看出,第一對(duì)典型相關(guān)變量之間的典型相關(guān)系數(shù)是0.998,典型相關(guān)系數(shù)平方為0.997,其P值<0.01,呈極顯著,第二對(duì)典型相關(guān)變量P值<0.01,第三對(duì)P值<0.05,呈顯著;第四對(duì)典型相關(guān)變量P值>0.05,第五對(duì)典型相關(guān)變量P值>0.1,均不顯著,故可取三對(duì)典型相關(guān)變量。前兩組典型變量累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到0.998,說明前兩組典型變量包含信息達(dá)到99.8%,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此,面團(tuán)發(fā)酵流變特性與饅頭品質(zhì)兩組變量相關(guān)性的研究可以轉(zhuǎn)化為前兩組典型變量相關(guān)性研究。

表4 典型相關(guān)分析Table 4 The canonical correlation analysis

由表6可知,用標(biāo)準(zhǔn)化典型指標(biāo)表達(dá)第一組典型變量線性組合方程為:

表6 典型結(jié)構(gòu)分析Table 6 The typical structural analysis

V1=0.018x1-0.176x2-0.081x3-5.645x4+5.134x5

W1=147.646y1+62.977y2+0.018y3+0.038y4-210.160y5+0.118y6

第二組典型變量線性組合方程為:

V2=-0.044x1+0.386x2+0.075x3+1.329x4-1.849x5

W2=-65.837y1+37.266y2-0.011y3+0.050y4+30.913y5+1.447y6

根據(jù)兩組典型變量方程,面團(tuán)發(fā)酵流變特性中第一組、第二組標(biāo)準(zhǔn)化典型變量中x4與x5的標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)均大于x1、x2、x3,這兩組典型變量主要為面團(tuán)中保持的二氧化碳體積數(shù)(-5.645、1.329)與保留系數(shù)(5.134、-1.849)的加權(quán)差,而面團(tuán)中保持的二氧化碳體積數(shù)的權(quán)數(shù)更大一些,說明x4與x5具有較大的影響和預(yù)測(cè)作用。

饅頭品質(zhì)變量中第一組、第二組典型變量中的y1、y2、y5、y6的標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)最大,即饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性在饅頭質(zhì)構(gòu)指標(biāo)典型變量中的系數(shù)作用較大,且在交叉載荷中也是這四個(gè)指標(biāo)與V相關(guān)性最高,說明這四個(gè)指標(biāo)是評(píng)價(jià)饅頭品質(zhì)的重要指標(biāo)。通過比較典型變量系數(shù)可以認(rèn)為保留系數(shù)對(duì)饅頭比容具有正向作用;面團(tuán)發(fā)酵高度與饅頭比容成正相關(guān)。張慶春等[18-20]研究發(fā)現(xiàn)饅頭比容與蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量高度相關(guān),而麥谷蛋白含量高與饅頭醒發(fā)過程中保持面團(tuán)高度具有相關(guān)性。面團(tuán)中保持二氧化碳體積數(shù)與饅頭彈性呈正相關(guān),具有正向作用。這是因?yàn)槊鎴F(tuán)在發(fā)酵過程中面團(tuán)中的蛋白質(zhì)分子間進(jìn)行結(jié)合和交織,形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠保持發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w和其他氣體物質(zhì),使得饅頭形成多孔結(jié)構(gòu),從而使饅頭組織富有彈性[21-23]。

兩組典型結(jié)構(gòu)分析表6可以看出,x4、x5與典型變量的相關(guān)性最高(-0.934和-0.981),其次是x2。在交叉載荷中,x4、x5與W相關(guān)性最高(-0.929、-0.977),說明面團(tuán)的持氣能力對(duì)饅頭的品質(zhì)有重要的影響。黃松偉[24]通過研究面團(tuán)持氣性的變化,指出饅頭的品質(zhì)隨面團(tuán)持氣性的變化而改變。而面團(tuán)持氣能力主要由面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)面團(tuán)中濕面筋含量和面筋指數(shù)會(huì)減少,這是因?yàn)榘l(fā)酵過程中有機(jī)酸含量增多促使超高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)降解,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞,影響面團(tuán)彈性和面團(tuán)延展度[25-27],從而影響?zhàn)z頭品質(zhì)。

綜合以上結(jié)果,面團(tuán)發(fā)酵流變特性與饅頭品質(zhì)典型相關(guān)性由面團(tuán)保持二氧化碳體積數(shù)、保留系數(shù)、饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性6個(gè)變量決定;其中保留系數(shù)對(duì)饅頭品質(zhì)影響最大;面團(tuán)發(fā)酵流變特性指標(biāo)中x2、x3為抑制變量。

3 結(jié)論

基于面團(tuán)發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w而使面團(tuán)膨脹,使用吹泡儀和面團(tuán)發(fā)酵流變儀對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定并進(jìn)行相關(guān)性分析,試驗(yàn)結(jié)果表明吹泡指標(biāo)參數(shù)與面團(tuán)發(fā)酵流變特性參數(shù)之間具有相關(guān)性,吹泡指標(biāo)P/L值與Hm呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，G值、Ie與Hm呈顯著正相關(guān)(P<0.05);W值與R值呈顯著正相關(guān)(P<0.05);說明面團(tuán)筋力對(duì)面團(tuán)發(fā)酵具有影響作用。P值、W值與饅頭比容呈正相關(guān)(P<0.05);P/L值與饅頭彈性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),而與硬度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。面團(tuán)發(fā)酵流變特性與饅頭品質(zhì)典型相關(guān)性由面團(tuán)保持二氧化碳體積數(shù)、保留系數(shù)、饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性6個(gè)變量決定(累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)0.998),其中保留系數(shù)對(duì)饅頭品質(zhì)指標(biāo)影響最大;面團(tuán)中保持二氧化碳體積數(shù)對(duì)饅頭彈性具有正向作用;保留系數(shù)對(duì)饅頭比容具有正向作用。