CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭品質(zhì)的影響

鄒 妍 劉 嘉 趙國華，2

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715)(重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室2，重慶 400715)

豆渣作為大豆產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)品含有多種礦物質(zhì)和維生素，并且含有豐富的膳食纖維(DF)，被視為一種新的保健食品資源［1］。膳食纖維可分為水不溶性膳食纖維(IDF)和水溶性膳食纖維(SDF)。SDF可降低血糖指數(shù)和血漿膽固醇，并且有良好的加工特性［2－3］。當(dāng)SDF占總膳食纖維的10%以上時，對人體來說才是平衡的膳食纖維組成［4］。而豆渣中的膳食纖維多為IDF，利用各種改性技術(shù)來提高豆渣中SDF比例已成為熱門的研究課題。CO2爆破擠壓膨化是一種新型的物理改性技術(shù)，此方法通過檸檬酸和碳酸氫鈉反應(yīng)產(chǎn)生CO2來增加擠壓膨化機中的壓力，從而提高物料的改性強度。實驗室前期已成功利用CO2爆破擠壓膨化技術(shù)提高豆渣中SDF含量，其效果更優(yōu)于普通擠壓膨化技術(shù)［5］。

饅頭是我國的傳統(tǒng)主食，將豆渣添加到小麥粉中制成饅頭，可以提高人們對膳食纖維的攝入，對于合理均衡的膳食有重要意義。同時還可以減少廢棄豆渣對環(huán)境的污染，提高豆渣的利用效率。現(xiàn)已有研究關(guān)于普通豆渣、超微粉碎豆渣加入饅頭后對饅頭品質(zhì)的影響，但對于CO2爆破擠壓膨化豆渣饅頭的研究還鮮見報道［6－7］。因此，通過研究超微粉碎后的CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭品質(zhì)及貯藏性能的影響，為豆渣有效、合理的利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

濕豆渣:重慶天潤食品開發(fā)有限公司;小麥粉(水分13.83%，灰分 0.51%，濕面筋含量為31.19%):鄭州市神象小麥粉有限公司;活性干酵母、饅頭改良劑:安琪酵母股份有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

SYSLG30－LV雙螺桿擠壓膨化機:濟南賽百諾科技有限公司;103高速中藥粉碎機:瑞安永歷制藥機械有限公司;0403Q10809ROS高級發(fā)酵箱:龍涌一達電器廠;4000差示熱掃描儀:美國PerkinElmer公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 豆渣處理及樣品制備

將鮮豆渣用紗布濾去部分水分后，平鋪于熱風(fēng)干燥箱中，在60℃條件下干燥10 h。期間每隔1 h翻動1次，使其受熱均勻。將干燥后的豆渣粉碎，過60目篩，隨后裝入密封袋置于干燥器中保存待用。取部分干燥后的豆渣樣品直接進行氣流粉碎(jetmilling)，得到超微粉碎樣品，簡稱超微豆渣(JMO);另取部分干燥后的豆渣樣品按Li等［5］的優(yōu)化方法制備CO2爆破擠壓膨化豆渣(螺桿速率為191 r/min，加水量為35.50 g/100 g干豆渣，膨化機螺桶溫度為50－70－110－170℃，檸檬酸與碳酸氫鈉的添加量均為17.50 g/100 g干豆渣)，隨后平鋪于熱風(fēng)干燥箱中，60℃干燥2 h后粉碎過60目篩，再進行氣流粉碎，得到超微粉碎的CO2爆破擠壓膨化豆渣，簡稱爆破豆渣(BE－JMO)。

1.3.2 基本成分分析

水分含量測定采用GB 5009.3—2010;粗蛋白含量測定采用 GB/T 5009.5—2010，換算系數(shù)為6.25;粗脂肪含量測定采用GB 5009.6—2003;灰分含量測定采用GB 5009.4—2010。膳食纖維含量測定參照Asp等［8］的方法。為扣除CO2爆破擠壓膨化樣品中的檸檬酸和檸檬酸鈉，其中膳食纖維、蛋白質(zhì)、脂肪含量均以系數(shù)0.828 加以校正［5］。

1.3.3 饅頭制作方法

稱取300 g小麥粉，按表1制作混合粉(小麥粉+豆渣)，4.5 g干酵母溶入30℃水中活化5 min，檸檬酸和檸檬酸鈉先溶于30℃水中，再與活化后的酵母水溶液混勻后立即加入混合粉中，總的加水量為面團稠度達到500 BU時最適吸水量的80%。

和好的面團在相對濕度85%，溫度36℃的發(fā)酵箱內(nèi)發(fā)酵40 min后，取出成型→醒發(fā)(相對濕度85%，溫度36℃，時間30 min)→蒸制(30 min)→室溫冷卻。

表1 豆渣饅頭配方/g/100 g小麥粉

1.3.4 饅頭比容測定及得率計算

用小米替代法測饅頭體積。饅頭蒸制完室溫下冷卻1 h后測定其質(zhì)量與體積。饅頭比容/mL/g=饅頭體積/饅頭質(zhì)量;饅頭得率/mL/g=饅頭體積/面團質(zhì)量。

1.3.5 饅頭TPA測定

取饅頭中心位置進行縱向切片，饅頭片厚度為2 cm，測試條件:探頭:P36R;測前速度:2 mm/s;測試速度1 mm/s;測后速度1 mm/s;壓縮率50%;每個樣品做5次平行。

1.3.6 饅頭感官評定

饅頭蒸制完室溫下冷卻15 min后，由7名評定員按表2標(biāo)準(zhǔn)進行感官評定。

表2 感官評定表

1.3.7 饅頭貯藏性能測定

1.3.7.1 饅頭貯藏條件

饅頭室溫下冷卻1 h后記為0 h，從此時起饅頭室溫下放置24、48、72 h，隨后進行相關(guān)性能測定。

1.3.7.2 饅頭水分測定

采用GB 5009.3—2010測試饅頭不同貯藏期的含水量。

1.3.7.3 饅頭硬度增加率測定

硬度測定方法參照1.3.5，記0 h硬度值 H0，以及不同貯藏時間的硬度值Hn。硬度增加率/%=(Hn－H0)/H0×100。

1.3.7.4 饅頭熱焓值測定

將不同貯藏期的饅頭進行冷凍干燥，隨后粉碎密封保存待用。準(zhǔn)確稱取5.0 mg樣品于坩堝中，加入15μL蒸餾水，室溫下平衡2 h后進行DSC試驗(用空坩堝作為參比)。測試條件:升溫范圍:7～90℃;升溫速率:10℃/min。

1.3.8 統(tǒng)計分析

利用SPSS16.0分析系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，運用方差分析(ANOVA)進行顯著性分析，顯著差異水平 P ＜0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 CO2爆破擠壓膨化前后豆渣的營養(yǎng)成分分析

由表3可以看出，豆渣經(jīng)CO2爆破擠壓膨化后SDF顯著性增加，而TDF增加不明顯。

表3 CO2爆破擠壓膨化前后豆渣主要營養(yǎng)成分變化情況/g/100 g

2.2 CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭品質(zhì)的影響

2.2.1 CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭比容和體積的影響

由圖1可以看出，少量的酸和鹽的加入對饅頭體積和比容影響不大，而CC13組的2個指標(biāo)均大于對照組C，這可能是因為鈉鹽的加入強化的面筋網(wǎng)絡(luò)，增加了面團的持氣性，使得饅頭體積明顯增加，而饅頭質(zhì)量較為恒定，比容也相應(yīng)增加［9］。豆渣的添加使得饅頭的體積變小，并且隨著添加量的增加而降低，可能是因為面筋被豆渣稀釋，并且不能充分溶脹延展，持氣性降低，進而體積變小。由BEO和OCC對比發(fā)現(xiàn)，添加相同量的豆渣，前者比容和體積都明顯大于后者，對比2種豆渣成分，可能是因為豆渣中的SDF成分有類似于面筋網(wǎng)絡(luò)的作用，增加面團的延展性和持氣性，能部分抵消豆渣對饅頭體積的劣化作用［10］。

注:同一指標(biāo)標(biāo)有不同小寫字母的數(shù)據(jù)之間差異顯著(P＜0.05)，余同。圖1 膳食纖維添加對饅頭的比容和體積的影響

2.2.2 CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)測試儀可以量化食品的物性指標(biāo)，包括硬度、彈性、咀嚼性等，其中彈性和黏聚性與饅頭品質(zhì)呈正相關(guān)，硬度值和咀嚼性與饅頭品質(zhì)呈負相關(guān)。與空白組C相比，BEO硬度、彈性和咀嚼性都增加，而黏聚性減小(表4)。豆渣饅頭硬度的增加一方面可能是因為加入豆渣后饅頭持氣性降低，內(nèi)部氣孔減小，從而密度相對增加，硬度值增加;一方面可能是因為豆渣中親水性膠體增加了饅頭中氣孔壁的厚度［11］;另外，IDF作為填充物進入到面筋網(wǎng)絡(luò)中可能會增加饅頭硬度。同等添加量下BEO硬度值低于OCC可能就因為BEO中較高比例的SDF和較低比例的IDF。

表4 膳食纖維添加對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響/g

2.2.3 CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭得率及感官評分的影響

饅頭得率代表單位質(zhì)量面團所產(chǎn)出的饅頭體積，其值越大，說明相同質(zhì)量面團蒸出的體積越大。由圖2可以看出，豆渣的加入會使饅頭得率減小，其中同等添加量下BEO饅頭得率最大。

由表5可以看出，BE－JMO的加入會減小饅頭的比容，使饅頭色澤變暗，內(nèi)部氣孔變密，而鹽的過多加入會使饅頭比容過大，表面出現(xiàn)褶皺，內(nèi)部氣孔變大，嚼勁變差。由綜合感官評分可以看出，O7和O13的得分最低，BEO7高于其他豆渣饅頭，且略低于空白組C。

圖2 膳食纖維添加對饅頭得率的影響

表5 膳食纖維添加對饅頭感官特性的影響

2.3 CO2爆破擠壓膨化豆渣對饅頭貯藏性能的影響

2.3.1 對饅頭貯藏期間水分含量的影響

由于豆渣中大量親水基團的存在，使得饅頭持水性增加。在0 h的時候，在同等添加量下O組、OCC組、BEO組的含水量依次由高到低(表6)。一方面是因為JMO中含有較高比例的IDF，而IDF的持水性高于 SDF［12－13］;另一方面鹽與結(jié)合水競爭蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，減少了饅頭中的含水量［14］。在貯藏的24 h內(nèi)，水分降低最快，貯藏72 h后，BEO組含水量高于空白組C。

表6 貯藏時間對添加膳食纖維饅頭水分含量的影響/g/100 g

2.3.2 對饅頭貯藏期間硬度變化的影響

饅頭的老化度與饅頭的硬度呈正相關(guān)［15］。由表7看出饅頭芯的硬度隨著貯藏時間的增加而增加，而在24 h內(nèi)硬度增加明顯，而超過24 h后，硬度增加趨勢變緩。隨著各組添加量的增加，各組饅頭硬度增加速率均變緩，其中BEO13、O13組最低，這可能是因為豆渣中含有大量親水基團，具有很好的持水性，可以延緩饅頭老化。

表7 貯藏時間對添加膳食纖維饅頭硬度增加率的影響/%

2.3.3 對饅頭貯藏期間支鏈淀粉溶解熱焓值的影響

在貯藏過程中淀粉的老化主要由支鏈淀粉主導(dǎo)，通過DSC可以測出支鏈淀粉晶體潰解時所需要的能量，從而間接反映淀粉的老化程度［16］。由表8可以看出，鹽的加入會使熱焓值增加，但與空白組相比變化不顯著。隨著豆渣添加量的增加，△H降低，在貯藏期間均低于對照組C，各豆渣添加組差異不顯著，這可能因為以下幾個方面:1)豆渣中的SDF在面團的揉制過程中會包裹在淀粉分子周圍，阻礙了饅頭蒸制時淀粉的溶脹，使得饅頭中支鏈淀粉晶體高于對照組［17］;2)豆渣中的SDF會和糊化的支鏈淀粉形成穩(wěn)定的復(fù)合物，阻止了支鏈淀粉的結(jié)晶;同時，豆渣經(jīng)擠壓膨化后產(chǎn)生一些小分子的糖，而低分子量的糖可以阻止淀粉老化［18－19］;3)豆渣的高持水性可以阻止淀粉分子鏈之間的移動靠近以及減少參與淀粉的結(jié)晶的水分［20－21］;4)豆渣的加入本身就稀釋了淀粉的濃度。

3 結(jié)論

豆渣經(jīng)CO2爆破擠壓膨化后SDF顯著性增加。隨著饅頭中BE－JMO添加量的增加，饅頭的體積和比容減小，得率降低，硬度值增加，感官評價也隨之降低。在貯藏過程中，與空白組C相比，BEO持水性增加，硬度增加率和支鏈淀粉溶解的△H降低，說明BE－JMO可以延緩饅頭的老化。綜合分析BE－JMO對饅頭品質(zhì)及貯藏性能的影響，確定BE－JMO在本試驗條件下添加量不宜超過7 g/100 g小麥粉。

［1］趙影，韓建春，鄭環(huán)宇，等.豆渣深加工及綜合利用的研究現(xiàn)狀［J］.大豆科學(xué)，2013，32(4):555－560

［2］Elleuch M，Bedigian D，Roiseux O，et al.Dietary fiber and fiber－rich by－products of food processing:characterization，technological functionality and commercial applications:a review［J］.Food Chemistry，2011，124(2):411 －421

［3］Tosh S M，Yada S.Dietary fibers in pulse seeds and fractions:characterization，functional attributes，and applications［J］.Food Research International，2010，43(2):450 －460

［4］Leitz R E A，Donald J.Balanced fiber composition:USA，4877627［P］.1989 －10 －31

［5］Li H Q，Long D Q，Peng J，et al.A novel in － situ enhanced blasting extrusion technique－extrudate analysis and optimization of processing conditions with okara［J］.Innovative Food Science and Emerging Technologies，2012，16:80－88

［6］張炳文，崔肖如，祁國棟.中國傳統(tǒng)主食饅頭中添加超微細豆渣粉的最佳工藝研究［J］.食品科學(xué)，2009，30(18):58－62

［7］崔麗琴，崔素萍，馬平，等.豆渣粉對小麥面團和饅頭質(zhì)構(gòu)特性及饅頭品質(zhì)的影響［J］.食品科學(xué)，2013，http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20130609.1630.063.html

［8］Asp N G，Johansson CG，Hallmer H，et al.Rapid enzymatic assay of insoluble and soluble dietary fiber［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1983，31(3):476 －482

［9］Salovaara H.Effect of partial sodium chloride replacement by other salts on wheat dough rheology and breadmaking［J］.Cereal Chemistry，1982，59(5):422－426

［10］Peressini D，Sensidoni A.Effect of soluble dietary fibre addition on rheological and breadmaking properties of wheat doughs［J］.Journal of Cereal Sicence，2009，49(2):190－201

［11］Rosell CM，Rojas J A，De Barber B.Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality［J］.Food Hydrocolloids，2001，15(2):75－81

［12］Wang J，Rosell C M，De Barber C B，et al.Effect of the addition of different fibres on wheat dough performances and bread quality［J］.Food Chemistry，2002，79(2):221 －226

［13］劉漢文，黃良策，陳洪興，等.擠壓膨化對豆渣可溶性膳食纖維的影響［J］.食品科學(xué)，2011，32(8):159－162

［14］Srivastava A K，Patel V R，Rao PH.Effect of common salt substitution on the dough characteristics and bread quality［J］.Journal of Food Science and Technology － Mysore，1994，31(1):15－18

［15］趙仁勇，王金水，崔劍鋒.饅頭老化指標(biāo)的初步指標(biāo)研究［J］.中國糧油學(xué)報，2002，17(5):14－17

［16］Jane J L，Robyt，J F.Structure studies of amylose V complexes and retrograded amylose by action of alpha amylase，a new method for preparing amylodextrins［J］.Carbohydrate Research，1984，132(1):105－110

［17］Funami T，Nakauma M，Noda S，et al.Effects of some anionic polysaccharides on the gelatinization and retrogradation behaviors of wheat starch:Soybean－soluble polysaccharide and gum arabic［J］.Food Hydrocolloids，2008，22(8):1528－1540

［18］Aee L H，Hie K N，Nishinari K.DSCand rheological studies of the effects of sucrose on the gelatinization and retrogradation of acorn starch［J］.Thermochimica Acta，1998，322(1):39－46

［19］Babic J，Subaric D，Milicevic B，et al.Influence of trehalose，glucose，fructose，and sucrose on gelatinisation and retrogradation of corn and tapioca starches［J］.Czech Journal of Food Sciences，1998，27(3)，151－157

［20］Singh N，Singh J，Kaur L，et al.Morphological，thermal and rheological properties of starches from different botanical sources［J］.Food Chemistry，2003，81(2):219 －231

［21］Tester R F，Sommerville M D.The effects of non－starch polysaccharides on the extent of gelatinization，swelling and a－ amylase hydrolysis of maize and wheat starches［J］.Food Hydrocolloids，2003，17(1):41 －54.