汽爆豆粕對小麥面團及餅干品質(zhì)特性的影響

李悅，汲湘宇，周夢琦，郭興峰，孔峰

（聊城大學農(nóng)學院，山東 聊城 252000）

豆粕是大豆提取豆油后得到的一種主要副產(chǎn)物，含有豐富的生理活性成分，其具有蛋白質(zhì)含量相對較高（43%～48%）、氨基酸含量均衡（2.5%～2.8%）和賴氨酸含量豐富等優(yōu)點[1]。同時，豆粕含有7.6%膳食纖維含量、37.9%碳水化合物，其中膳食纖維具有改善人體腸道功能、潤腸排便等功能[2]。因此，使用豆粕作為原料制作功能食品成為當前研究熱點。然而，由于豆粕原料結(jié)構(gòu)復雜，植酸等抗營養(yǎng)因子含量較高，使得豆粕在食品行業(yè)的應用具有很大的挑戰(zhàn)。因此，對豆粕原料進行有效改性，提高其食用價值，對開發(fā)高附加值豆粕產(chǎn)品具有重要意義。

汽爆是一種能改變原料物理結(jié)構(gòu)和化學組成的新型食品預處理技術(shù)，將植物原料在高溫、高壓條件下處理，使高溫飽和水蒸氣快速滲透到植物細胞中，通過瞬間卸壓產(chǎn)生的機械爆破效果，使植物組織結(jié)構(gòu)破壞、細胞壁破碎，以便于后續(xù)的加工和應用。研究發(fā)現(xiàn)，汽爆可以有效破除麥麩致密細胞壁結(jié)構(gòu)，促進不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化，黃酮、多酚等抗氧化活性成分得到充分釋放，汽爆麥麩可以作為很好的原料添加到面粉中制成全麥食品，并取得良好的感官品質(zhì)[3-5]。汽爆可有效改善豆粕中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使豆粕蛋白質(zhì)的聚集體發(fā)生解離后通過非二硫化物共價鍵形成新的高分子量蛋白質(zhì)聚集體，增強大豆蛋白重要的功能特性，包括溶解性、乳化性能、起泡性能和脂肪結(jié)合能力[6-7]。汽爆對油茶籽餅粕蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、溶解度、聚集狀態(tài)和乳化性能有顯著影響[8]。汽爆處理能夠分解豆渣大分子蛋白質(zhì)聚集體[9]，提高豆粕的消化率，并降低抗營養(yǎng)因子含量（大豆球蛋白、β-伴球蛋白、胰蛋白酶抑制因子）[10]。

本試驗將汽爆引入豆粕加工，研究汽爆對豆粕植酸含量和抗氧化活性的影響；將汽爆豆粕粉部分替代小麥面粉添加到面制品中，研究汽爆豆粕對混合粉、小麥面團以及餅干品質(zhì)特性的影響，為豆粕的進一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆粕：金石榴園藝有限公司；低筋小麥粉：肇慶市福如德面粉有限公司；植酸鈉、α-淀粉酶（35 U/mg）、胃蛋白酶（＞3 000 U/mg）、胰蛋白酶（≥250 USP U/mg）、三氯化鐵：上海麥克林生化科技有限公司；磺基水楊酸：天津博迪化工股份有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：飛凈生物科技有限公司；甲醇：煙臺遠東精細化工有限公司；氫氧化鈉：天津市鼎盛鑫化工有限公司；醋酸鈉：天津市大茂化學試劑廠。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

CT3質(zhì)構(gòu)儀：美國Brookfield公司；汽爆裝置：聊城大學農(nóng)產(chǎn)品加工及過程強化實驗室自制；YP-350I揉面壓皮機：山東省章丘市炊具機械總廠；XYF-3E遠紅外線食品烤爐：廣州紅菱電熱設備有限公司；CR-10色差儀：日本柯尼卡美能達傳感公司；UV-1800型紫外可見分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；TD5低速離心機：長沙英泰儀器有限公司；ZT-150粉碎機：永康市展帆工貿(mào)有限公司；DHG-9023A電熱鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；SHA-C水浴恒溫振蕩器：金壇市中大儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 汽爆豆粕粉的制備

用蒸餾水按水∶豆粕=1∶2（質(zhì)量比）對豆粕樣品進行復水處理。將復水后的豆粕放入汽爆罐中，通入飽和蒸汽至汽爆罐內(nèi)壓力達到0.5 MPa，維持該壓力持續(xù)5 min后，瞬間打開卸料閥門終止汽爆反應，收集汽爆豆粕，將汽爆麥麩置于鼓風干燥箱中60℃烘干12 h。取100 g烘干豆粕加入粉碎機中，粉碎2 min，將得到的豆粕粉裝入250 cm×180 cm的塑封袋中備用。

1.3.2 植酸含量的測定

參考陳蓓穎等[11]的方法測定豆粕中植酸含量。取1g豆粕粉于50mL離心管中，加入0.01mol/LHCl10 mL進行提取，5000 r/min離心10 min。取待測樣品3.3mL，蒸餾水補足至10 mL，再加入4 mL反應液（0.3 g FeCl3·6H2O和3 g磺基水楊酸，溶解定容至100 mL，稀釋10倍后備用），搖勻后3 000 r/min離心10 min，環(huán)境溫度20℃～25℃靜置20 min，取上層清液于500 nm處測定其吸光值。

1.3.3 DPPH自由基清除率的測定

稱取1 g豆粕，加入40 mL 80%的甲醇溶液，50℃水浴振蕩2 h，離心取上清液。固體重復上述操作，合并兩次得到的上清液，50℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至10 mL。參考Hirose等[12]的方法測定豆粕提取液的DPPH自由基清除率。取50 μL豆粕提取液，加入2 mL DPPH甲醇溶液（0.1 mmol/L）。環(huán)境溫度20℃～25℃下將混合物置于黑暗環(huán)境中靜置30 min，然后在517 nm處測量吸光值。

1.3.4 混合粉溶劑保持力的測定

按照汽爆豆粕粉的添加量分別為0%、10%、20%、30%添加到小麥面粉制備混合粉。混合粉溶劑保持力測定參照Li等[13]的方法。稱取混合粉5 g，加入25 g溶液，混合均勻，每隔5 min劇烈振蕩5 s，使待測面粉充分地吸水溶脹20 min，然后1 000 r/min離心15 min，去掉上清液，測定混合粉凝膠的質(zhì)量。

1.3.5 豆粕餅干的制備

取120 g混合粉、0.5 g鹽、1.6 g小蘇打、20 g玉米油、50 g牛奶進行面團調(diào)制，靜置30 min后使用揉面壓皮機壓制，并用半徑20 mm圓形模具成型，隨后擺盤，180℃焙烤17 min，冷卻。

1.3.6 面團和餅干質(zhì)構(gòu)特性的測定

參考鐘明明等[14]的方法測定面團質(zhì)構(gòu)特性及餅干的硬度。用CT3質(zhì)構(gòu)儀對面團硬度、內(nèi)聚性、黏性、彈性進行分析，評價面團的質(zhì)構(gòu)特性。測定條件：TPA模式，選用TA44圓柱形探頭，距離0.5 mm，觸發(fā)力5 g，測試速率1.00 mm/s。餅干硬度測定條件：壓縮模式，選用TA39探頭，距離3 mm，觸發(fā)力5 g，測試速率0.5 mm/s；每塊餅干測試3個點取平均值，每個樣品重復測試不低于3次。

1.3.7 餅干顏色的測定

參考劉慧琳等[15]的方法測定餅干顏色。將餅干放置在標準的白板上，去除背景色干擾，用CR-10色差計測定色值。每組選取固定的3個區(qū)域，每個區(qū)域重復測定3次，記錄每次測定的L*、a*、b*值，取平均值。

按照下列公式計算樣品的白值（whiteness index，WI）。

式中：L*為亮暗值，范圍0（黑）～100（白）；a*為紅綠值；b*為黃藍值。

1.3.8 餅干碳水化合物水解率的測定

餅干碳水化合物水解率參考崔亞楠等[16]的方法進行測定。準確稱量500 mg樣品于測試管中，加入1 mL α-淀粉酶，15 s～20 s后加入5 mL胃蛋白酶，混合物在37℃水浴恒溫振蕩器中，溫育30min，用5 mL 0.02mol/L的氫氧化鈉中和，隨后加入25 mL 0.2mol/L的醋酸鈉緩沖液，加入5 mL胰蛋白酶，繼續(xù)在37℃振蕩水浴鍋中溫育。于30、60、120 min分別取1 mL水解液，沸水浴滅酶，測定其葡萄糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，顯著性差異 p＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 汽爆對豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影響

汽爆對豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影響見圖1。

圖1 汽爆對豆粕粉植酸含量和DPPH自由基清除率的影響Fig.1 Effect of steam explosion on phytic acid content and DPPH radical scavenging activity of soybean meal flour

豆粕是蛋白質(zhì)的重要來源，具有蛋白質(zhì)含量高、氨基酸組成相對均衡、供應穩(wěn)定以及價格低廉等優(yōu)勢。然而，豆粕中的抗營養(yǎng)物質(zhì)影響人體的生長和健康，從而限制了豆粕的使用。植酸是豆粕中主要的抗營養(yǎng)物質(zhì)之一[17]，降低豆粕中植酸含量對于拓展豆粕在食品中的應用具有重要的意義。許多傳統(tǒng)的處理方法，包括浸泡、發(fā)芽、發(fā)酵和酶水解，已被廣泛應用于植酸降解。然而，浸泡、發(fā)芽和發(fā)酵等工藝需要的時間比較長，影響了技術(shù)經(jīng)濟性[18]。因此，使用高效短時的汽爆技術(shù)降解植酸有利于提高工作效率。如圖1所示，與未汽爆的豆粕相比，汽爆豆粕植酸含量降低了33.93%，這有利于提升豆粕制品的食用品質(zhì)。

研究發(fā)現(xiàn)人體中含有過量的自由基可能引起機體病變，增加心血管疾病、動脈粥樣硬化等疾病的患病風險；同時，活性氧自由基與人體衰老也有著緊密的聯(lián)系[19]。因此，清除機體內(nèi)過量自由基成為現(xiàn)在功能食品的研究熱點之一。DPPH自由基清除率是廣泛使用的抗氧化性評價方法，表示提取物清除DPPH自由基的能力[20]。如圖1所示，與未經(jīng)處理的豆粕相比，汽爆豆粕的DPPH自由基清除率從28.69%增加到48.43%。汽爆有利于破壞原料細胞壁，促進多酚類物質(zhì)的釋放[5]，從而提高了豆粕原料的抗氧化活性，因此有利于豆粕制品發(fā)揮更好的功能性。

2.2 汽爆豆粕對混合粉溶劑保持力的影響

溶劑保持力值可以有效預測混合粉的流變特性等性質(zhì)，面筋性能指數(shù)被認為是較好的預測面粉加工性能的指標。豆粕具有較強的吸水能力，會和面粉其他關(guān)鍵成分（如蛋白質(zhì)和淀粉）之間競爭水分，從而影響面團性能。混合面粉的溶劑保持力值和面筋性能指數(shù)如圖2所示。

圖2 汽爆豆粕粉對混合粉溶劑保持力的影響Fig.2 Effect of steam exploded soybean meal flour on the solvent retention capacity values of flour blends

與未添加豆粕的混合粉相比，添加汽爆豆粕導致混合粉的水溶劑保持力、碳酸鈉溶劑保持力值增加，乳酸溶劑保持力值降低，這是由混合面粉中膳食纖維、破損淀粉等高吸水性成分含量增加引起的。面粉吸水率較低會使面筋蛋白水合不充分，抑制面筋網(wǎng)絡形成，制作的餅干酥松易碎、口感粗糙[21]。汽爆豆粕可提高混合粉的吸水率，這可能與其自身持水性較高有關(guān)。不同汽爆豆粕添加量的混合粉，其面筋性能指數(shù)均低于小麥粉，說明在面團的制備過程中添加豆粕會導致面筋強度變?nèi)酢Ｆ蛊商砑恿繛?0%與20%時，各溶劑保持力值與面筋性能指數(shù)均無顯著性差異（p＞0.05），表明適量添加汽爆豆粕并不會改變混合粉的流變性能。當添加量為30%時，汽爆豆粕明顯改變了混合粉的流變性能。因此，在接下來的試驗中，著重考察汽爆豆粕添加量為30%時對小麥面團和餅干品質(zhì)的影響。

2.3 汽爆豆粕對面團質(zhì)構(gòu)特性的影響

汽爆豆粕粉對面團質(zhì)構(gòu)特性的影響見表1。

表1 汽爆豆粕粉對面團質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 1 Effect of steam exploded soybean meal flour on the texture properties of wheat dough

由表1可知，汽爆豆粕粉對面團質(zhì)構(gòu)特性有一定的影響。隨著汽爆豆粕粉添加量的增加，面團硬度、內(nèi)聚性無顯著變化（p＞0.05）。汽爆豆粕粉添加量為0%～20%時，面團的彈性無顯著變化（p＞0.05）；添加量由20%增加至30%時，面團的彈性顯著增大（p＜0.05）。添加量為0%～10%時，黏性無顯著變化（p＞0.05）；添加量為10%～20%時，黏性顯著增大（p＜0.05）。這可能是添加較多的汽爆豆粕粉，使具有韌性的物質(zhì)如膳食纖維和蛋白質(zhì)稀釋了小麥面筋蛋白，從而面團的黏度和彈性增加。

2.4 汽爆豆粕對餅干品質(zhì)的影響

2.4.1 汽爆豆粕對餅干硬度的影響

汽爆豆粕粉對餅干硬度的影響見表2。

表2 汽爆豆粕粉對餅干硬度的影響Table 2 Effect of steam exploded soybean meal flour on the hardness of wheat biscuit

在一定范圍內(nèi)，餅干硬度越大，表明餅干酥脆性越好[22]。由表2可知，添加量由0%增加至20%時，餅干的硬度無顯著變化（p＞0.05）。當添加量為30%時，餅干的硬度顯著降低（p＜0.05），這與其混合粉的流變性能有關(guān)。添加較多的汽爆豆粕導致面團的面筋強度變?nèi)酰沟蔑灨删哂休^大的韌性。因此，適量添加汽爆豆粕有利于維持餅干的酥脆性口感。

2.4.2 汽爆豆粕對餅干顏色的影響

汽爆豆粕粉對餅干顏色的影響見表3。

表3 汽爆豆粕粉對餅干顏色的影響Table 3 Effect of steam exploded soybean meal flour on the color of wheat biscuit

顏色是衡量餅干品質(zhì)重要的指標。由表3可知，汽爆豆粕添加量由0%增加至20%時，餅干的亮暗值（L*）無顯著性變化（p＞0.05）。相比添加量為20%時，餅干的L*在汽爆豆粕添加量為30%時顯著降低（p＜0.05）。隨著汽爆豆粕粉含量的增加，餅干的紅綠值（a*）無顯著性變化（p＞0.05）。由于汽爆豆粕的添加，導致餅干的黃藍值（b*）顯著降低（p＜0.05）。汽爆豆粕添加量由0%增加至20%時，餅干的白值（WI）無顯著性變化（p＞0.05）。相比添加量為20%時，餅干的WI在汽爆豆粕添加量為30%時顯著性降低（p＜0.05）。餅干顏色的適度變化是可以被接受的，可以根據(jù)需要制作出不同顏色的豆粕粉添加面制品。

2.4.3 汽爆豆粕對餅干碳水化合物水解率的影響

不同汽爆豆粕添加量餅干的碳水化合物水解率見圖3。

圖3 汽爆豆粕粉對餅干碳水化合物水解率的影響Fig.3 Effect of steam exploded soybean meal flour on the hydrolysis rate of carbohydrate in biscuit

由圖3可知，在水解反應30、60 min時，添加汽爆豆粕餅干的碳水化合物水解率均低于未添加汽爆豆粕的餅干。與汽爆豆粕餅干相比，未添加汽爆豆粕的餅干碳水化合物水解率在30 min內(nèi)達到90.06%。汽爆豆粕添加量為30%的餅干，水解反應30 min時，碳水化合物水解率為72.13%，反應120 min時到達86.48%。汽爆豆粕添加量為10%的餅干，其碳水化合物水解率均小于其他餅干。汽爆豆粕在一定程度上抑制了餅干碳水化合物的消化，因此有利于控制血糖指數(shù)，可作為一種新型功能性食品原料進行開發(fā)。

3 結(jié)論

豆粕經(jīng)汽爆處理后，豆粕粉中植酸含量明顯降低，提取液DPPH自由基清除率明顯增加，表明汽爆有效提高了豆粕的食用價值。隨著汽爆豆粕粉添加量的增加，混合粉溶劑保持力、面團和餅干的質(zhì)構(gòu)特性都發(fā)生了明顯的變化。綜合分析汽爆豆粕粉對混合粉溶劑保持力值、面團與餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響，餅干的顏色以及餅干碳水化合物水解率，確定適量添加汽爆豆粕（添加量＜30%）可以有效維持餅干的品質(zhì)。本試驗可以為汽爆降解抗營養(yǎng)因子和促進抗氧化成分的溶出，以及開發(fā)食用品質(zhì)更好的豆粕制品提供參考。