親水膠體對(duì)馬鈴薯-小麥面團(tuán)粉質(zhì)和發(fā)酵特性的影響

梁強(qiáng),姚英政,熊偉,曾詩(shī)琴,2,宣樸*

1(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,四川 成都,610066) 2(成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院,四川 成都,610106)

馬鈴薯全粉是馬鈴薯的脫水加工制品,最大限度地保留了馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和天然感官特性,以主料或輔料的形式廣泛應(yīng)用于薯泥、薯片、米制品和面制品等食品的制作中[1-3]。與傳統(tǒng)面制食品相比,馬鈴薯面制食品的營(yíng)養(yǎng)素更加均衡。研究表明在小麥面粉中添加馬鈴薯全粉的質(zhì)量比例達(dá)到20%時(shí),由于面筋比例降低、糊化淀粉含量增加,馬鈴薯全粉-小麥面粉(簡(jiǎn)稱馬鈴薯-小麥)面團(tuán)的加工特性和品質(zhì)特性大幅降低,馬鈴薯面制食品的接受度受到影響[4-5]。所以,對(duì)20%馬鈴薯面制食品進(jìn)行改良極為重要。

目前常用改良劑主要有親水膠體、酶制劑、乳化劑、氧化劑等[6-7]。親水膠體主要有蛋白質(zhì)和天然多糖及其衍生物,因其分子結(jié)構(gòu)中含有親水基團(tuán),能加強(qiáng)面筋與淀粉顆粒及淀粉顆粒之間的相互作用,形成有序的三維空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),進(jìn)而改善面團(tuán)特性和面制食品的質(zhì)地、口感及貯藏性[8-9]。以往研究主要從親水膠體對(duì)馬鈴薯-小麥面團(tuán)(或無(wú)筋面粉)的拉伸性、熱機(jī)械特性、流變特性以及其制品的質(zhì)構(gòu)、蒸煮和感官特性進(jìn)行分析[10-13],而親水膠體對(duì)20%馬鈴薯-小麥面團(tuán)粉質(zhì)和發(fā)酵特性的影響未見(jiàn)報(bào)道。

本文以馬鈴薯-小麥混合粉(2∶8,質(zhì)量比)為研究對(duì)象,分析親水膠體對(duì)馬鈴薯-小麥面粉的粉質(zhì)特性和發(fā)酵特性的影響,為以馬鈴薯-小麥混合粉為原料的主食產(chǎn)品配方篩選及工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉(大西洋,熟顆粒全粉),內(nèi)蒙古凌志馬鈴薯科技股份有限公司；小麥面粉(粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.25 g/100 g),新疆天山面粉(集團(tuán))有限責(zé)任公司；谷朊粉(粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%),安徽安特食品股份有限公司；瓜爾豆膠(食品級(jí)),鄭州德瑞生物科技有限公司；黃原膠(食品級(jí)),山東淄博中軒生化公司；海藻酸鈉(食品級(jí)),青島明月海藻集團(tuán)有限公司；羧甲基纖維素鈉(食品級(jí)),上海申光食用化學(xué)品有限公司；高活性干酵母(耐高糖型),安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Farinograph-E型粉質(zhì)儀,德國(guó)布拉班德公司；F4流變發(fā)酵儀、Alveo PC吹泡儀的恒溫和面機(jī)、MR2L混樣儀,法國(guó)肖邦公司；GM2200面筋測(cè)定儀,瑞典波通儀器公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以純小麥面粉為空白對(duì)照,將馬鈴薯全粉與小麥面粉按照2∶8的質(zhì)量比例復(fù)配成馬鈴薯-小麥混合粉(A0),在A0中添加不同比例的谷朊粉(0%～10%,質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),篩選出對(duì)A0面團(tuán)特性改良最佳的谷朊粉比例,再將A0混合粉與最佳比例的谷朊粉復(fù)配制成谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉(C0)；在C0中分別添加不同比例(0%～0.5%)的瓜爾豆膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉,分別測(cè)定它們對(duì)C0面團(tuán)特性的改良效果。所有混合粉樣品用MR2L混樣儀混勻30 min后備用。

1.3.2 粉質(zhì)特性的測(cè)定

測(cè)定參考AACC 2000標(biāo)準(zhǔn)中54-21方法[14],用300 g揉面缽Faringograph-E型粉質(zhì)儀程序化測(cè)定20 min,測(cè)定結(jié)果由系統(tǒng)軟件自動(dòng)分析,得到混合粉的吸水率(%)、形成時(shí)間(min)、穩(wěn)定時(shí)間(min)、崩解時(shí)間(min)、弱化度(FE)、公差指數(shù)(FE)、質(zhì)量指數(shù)(mm)等指標(biāo)。

1.3.3 發(fā)酵特性的測(cè)定[15-16]

面團(tuán)制備：采用吹泡儀的恒溫和面機(jī)制備,根據(jù)混合粉的吸水率(粉質(zhì)儀稠度達(dá)到500 BU)確定加水量,并配制糖鹽水(將25 g白糖和5 g食鹽溶解在去離子水中)待用。將250 g混合粉和3 g干酵母放在揉面缽中攪拌混勻1 min后,緩慢加入糖鹽水?dāng)嚢? min,面團(tuán)攪拌結(jié)束后立即稱取315 g面團(tuán)放入發(fā)酵筐中進(jìn)行測(cè)定。

測(cè)定條件：面團(tuán)315 g,負(fù)重砝碼2 000 g,溫度28.5 ℃,時(shí)間180 min。

參數(shù)定義：Hm,面團(tuán)發(fā)酵最大高度,mm；H’m,氣體釋放的最大高度,mm；Tx,面團(tuán)開(kāi)始漏氣時(shí)間,min；VT,產(chǎn)氣總體積,mL；VR,氣體保留總體積,mL；RC(VR/VT),氣體保留率,%。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)樣品測(cè)試重復(fù)3次,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。SPSS軟件(Version 18.0)用于不同值之間的方差分析和Tukey值之檢驗(yàn),顯著性差異值為P<0.05。Origin Pro軟件(Version 2018)進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷朊粉對(duì)馬鈴薯-小麥混合粉粉質(zhì)和發(fā)酵特性的影響

從表1可知,在A0中添加谷朊粉,其吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、崩解時(shí)間、質(zhì)量指數(shù)均顯著增加,而弱化度和公差指數(shù)顯著下降,表明A0粉質(zhì)特性得到明顯改善,與劉穎等[17]研究結(jié)論一致。添加8%谷朊粉,A0與純小麥粉面團(tuán)的形成時(shí)間相當(dāng)；當(dāng)添加10%谷朊粉時(shí),穩(wěn)定時(shí)間、崩解時(shí)間、質(zhì)量指數(shù)為最高,但依然低于純小麥面粉；谷朊粉對(duì)A0弱化度和公差指數(shù)有顯著改善,然而添加10%時(shí),弱化度和公差指數(shù)改良幅度僅有17.60%和27.51%,表明谷朊粉對(duì)A0面團(tuán)強(qiáng)度和加工性能的改善作用有限,因?yàn)轳R鈴薯全粉帶入大量的糊化淀粉。

表1 谷朊粉對(duì)馬鈴薯-小麥混合粉粉質(zhì)特性的影響Table 1 Effect of gluten on farinograph properties of potato-wheat mixed flour

從表2可知,谷朊粉可顯著提高A0面團(tuán)各發(fā)酵指標(biāo)。添加2%時(shí),面團(tuán)產(chǎn)氣總體積最大,與純小麥面團(tuán)最接近；添加4%時(shí),A0與純小麥粉的面團(tuán)發(fā)酵最大高度相當(dāng)；添加6%時(shí),A0面團(tuán)的開(kāi)始漏氣時(shí)間與氣體保留率無(wú)顯著性增加,且比純小麥粉面團(tuán)分別高28%與7%；添加10%時(shí),A0與純小麥粉的面團(tuán)氣體釋放的最大高度和氣體保留總體積相當(dāng)。這是由于谷朊粉可增加面筋蛋白數(shù)量,利于面團(tuán)形成穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[18]。

當(dāng)前馬鈴薯面制食品主要采用熟馬鈴薯全粉(以糊化淀粉為主),除了降低面筋比例外,混合粉中淀粉成分組成也發(fā)生顯著改變,致使馬鈴薯-小麥面團(tuán)存在黏度高、易流變、成型難、持氣性差等問(wèn)題[4-5]。同時(shí),谷朊粉占比超過(guò)一定比例后,小面筋數(shù)量會(huì)逐漸增多,此時(shí)不僅不能增加面團(tuán)結(jié)構(gòu)的作用,還會(huì)阻礙面團(tuán)中原有面筋形成穩(wěn)定的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[19]。因此,綜合考慮馬鈴薯-小麥混合粉中添加6%谷朊粉最適宜。

2.2 多糖親水膠體對(duì)谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉粉質(zhì)和發(fā)酵特性的影響

2.2.1 粉質(zhì)特性分析

從圖1可知,在谷朊粉-馬鈴薯-小麥(0.6∶2∶8，質(zhì)量比)混合粉(C0)中添加多糖親水膠體后C0粉質(zhì)指標(biāo)均發(fā)生顯著變化,與多糖親水膠體對(duì)純小麥面團(tuán)的影響一致[6-7,20-22]。

a-吸水率；b-形成時(shí)間；c-穩(wěn)定時(shí)間；d-崩解時(shí)間；e-弱化度；f-公差指數(shù)；g-質(zhì)量指數(shù)圖1 多糖親水膠體對(duì)谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉粉質(zhì)特性的影響Fig.1 Effect of polysaccharide hydrocolloids on farinograph properties of gluten-potato-wheat mixed flour注：圖中每組親水膠體小寫(xiě)字母不同表示該親水膠體不同濃度之間差異顯著(P<0.05)(下同)

多糖親水膠體可顯著增加C0吸水率,海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的吸水效果明顯優(yōu)于黃原膠和瓜兒豆膠,可能因?yàn)樗鼈兒锈c離子,吸水性更強(qiáng)。C0面團(tuán)形成時(shí)間隨親水膠體添加量增加而逐漸上升,因?yàn)橛H水膠體減緩了面筋水化速度[6-7]；其中海藻酸鈉延長(zhǎng)C0形成時(shí)間效果最優(yōu),可從3.45 min延長(zhǎng)至6.79 min,增幅高達(dá)96.81%,這可能因?yàn)楹Ｔ逅徕c是連鎖狀高分子聚合物且結(jié)合鈉離子[23],使面團(tuán)形成三維網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間延長(zhǎng)。

親水膠體可顯著提高C0穩(wěn)定時(shí)間、崩解時(shí)間、質(zhì)量指數(shù),顯著降低弱化度和公差指數(shù)。其中,瓜爾豆膠和黃原膠延長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間效果明顯優(yōu)于海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉,分別達(dá)到5.50和5.47 min；羧甲基纖維素鈉對(duì)崩解時(shí)間與質(zhì)量指數(shù)的提升效果顯著弱于其他3種親水膠體,添加0.5%瓜爾豆膠與黃原膠時(shí),其崩解時(shí)間(8.45 min)與質(zhì)量指數(shù)(86.00 mm)達(dá)到最大；瓜爾豆膠對(duì)降低面團(tuán)的弱化度和公差指數(shù)的效果最明顯,添加0.5%時(shí)弱化度降幅30.12%、公差指數(shù)降幅41.31%。4種多糖親水膠體對(duì)C0粉質(zhì)特性改良效果不盡相同,其中以瓜爾豆膠和黃原膠的效果為最優(yōu),可能因?yàn)榻?jīng)過(guò)充分水化后,瓜爾豆膠通過(guò)主鏈之間氫鍵等非共價(jià)鍵的作用形成連續(xù)性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[13],而黃原膠通過(guò)氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)[24],與面筋蛋白相互作用,從而形成更加穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6,9]。

2.2.2 發(fā)酵特性分析

從圖2可知,在C0中分別添加0%～0.5%的4種多糖親水膠體,C0發(fā)酵指標(biāo)均發(fā)生了顯著性變化。

a-Hm；b-H’m；c-TX；d-VT；e-VR；f-Rc圖2 多糖膠體對(duì)谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉發(fā)酵特性的影響Fig.2 Effect of polysaccharide hydrocolloids on fermentation properties of gluten-potato-wheat mixed flour

多糖親水膠體顯著降低C0面團(tuán)Hm值,與對(duì)純小麥面粉的結(jié)論相同[25]。添加0.5%海藻酸鈉的C0面團(tuán)的Hm值最低(51.27 mm),降幅25.12%。除0.1%黃原膠對(duì)C0面團(tuán)的H’m值有顯著提高效果外,其他3種親水膠體均對(duì)C0面團(tuán)的H’m值有抑制作用。親水膠體雖然可以強(qiáng)化面筋結(jié)構(gòu),但也弱化面筋彈性,抑制了面團(tuán)的自由膨脹[25]。

隨著多糖親水膠體添加量的增加,C0混合粉的TX值呈不同的變化趨勢(shì)。黃原膠呈先降低后升高再降低的趨勢(shì),海藻酸鈉呈先升高后降低的趨勢(shì),羧甲基纖維素鈉呈先升高后降低再升高的趨勢(shì),瓜爾豆膠添加量超過(guò)0.1%后上升趨勢(shì)保持平緩；添加0.1%海藻酸鈉的C0混合粉的TX值最大(146.67 min),表明選擇恰當(dāng)?shù)亩嗵怯H水膠體添加量可以延遲C0混合粉面團(tuán)的漏氣時(shí)間。與之不同的是,瓜爾豆膠、海藻酸鈉、黃原膠會(huì)使純小麥面團(tuán)的漏氣時(shí)間提前[9,22]。

瓜爾豆膠、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉會(huì)顯著降低C0面團(tuán)VT和VR值,而黃原膠對(duì)C0面團(tuán)VT值呈先升高后降低再升高的影響趨勢(shì),且黃原膠添加量為0.1%或0.5%時(shí)C0面團(tuán)VT和VR值達(dá)到最大。但是C0面團(tuán)RC值呈相反的趨勢(shì),除黃原膠外,瓜爾豆膠、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉可顯著提高C0面團(tuán)RC值,其中0.2%瓜爾豆膠對(duì)增強(qiáng)C0面團(tuán)的氣體保留率效果最好,可以達(dá)到98.17%,與瓜爾豆膠對(duì)純小麥面團(tuán)保氣性有積極效果的結(jié)論一致,而海藻酸鈉、黃原膠的效果相反[9,25],這可能與C0面團(tuán)中含有大量糊化淀粉相關(guān)。

3 結(jié)論

以純小麥面粉為對(duì)照,谷朊粉對(duì)A0穩(wěn)定時(shí)間、崩解時(shí)間、質(zhì)量指數(shù)有較好的改善效果,但對(duì)其弱化度和公差指數(shù)改善效果較弱；多糖親水膠體均可顯著提高C0粉質(zhì)特性,而對(duì)發(fā)酵特性影響各不相同。結(jié)合弱化度、公差指數(shù)、開(kāi)始漏氣時(shí)間、氣體保留率及工業(yè)化加工成本等角度考慮,在20%馬鈴薯面制食品中添加谷朊粉量為6%時(shí)最適宜,多糖親水膠體優(yōu)選依次為瓜爾豆膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉,可以在一定程度上改良馬鈴薯面制食品的加工特性和品質(zhì)特性。