天然菊粉對面團流變學及面條品質(zhì)的影響

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(1.河南科技學院食品學院,河南新鄉(xiāng) 453003; 2.河南大學化學博士后流動站,河南開封 475001)

菊粉(Inulin),又稱菊糖,是由 D-呋喃果糖分子以β(2→1)鍵連接而成的線性直鏈多糖[1]。其聚合度(DP)一般為2～60。平均聚合度≤10的菊粉稱為短鏈菊粉,在11～22之間的為中鏈菊粉,平均聚合度≥23的為長鏈菊粉。從菊芋、菊苣中提取的菊粉同時含有短鏈和長鏈,稱為天然菊粉[2-3]。2001年美國AACC報告指出,菊粉屬于一種可溶性的膳食纖維。2009年我國衛(wèi)生部發(fā)布公告,批準菊粉為新資源食品,可以用于各類食品。2015年歐盟發(fā)布法規(guī)(EU)2015/2314,批準菊苣菊粉有助維持正常腸道功能的健康聲稱。

菊粉具有水溶性佳、色澤良好、分子大小適宜、粉體特性與淀粉相似、凝膠質(zhì)構(gòu)優(yōu)異等特點[4]。菊粉不被人體口腔和腸道直接吸收、能夠改善腸道環(huán)境,促進雙歧桿菌增殖、維生素的合成和礦物質(zhì)吸收,控制血脂、穩(wěn)定血糖,防止便秘和抗腫瘤等[5-6]?；诰辗蹆?yōu)異的生理功能和食品加工性能,菊粉在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用日益受到國內(nèi)外科研工作者的高度重視,尤其是近年來對菊粉的應(yīng)用研究日益增多[7-12]。但有關(guān)菊粉在面條中的應(yīng)用涉及較少。

本文將天然菊粉添加到面粉中制作面條,考察天然菊粉對面粉糊化、面團流變、面條烹煮特性和質(zhì)構(gòu)等的影響,可為研發(fā)高膳食纖維面條、提高小麥粉基食品的營養(yǎng)價值提供一定科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

小麥面粉(中筋粉)一加一天然面粉有限公司;食鹽中鹽皓龍鹽化有限責任公司;菊粉白銀熙瑞生物工程有限公司;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

FA2204B電子天平上海佑科儀器儀表有限公司;Super3快速黏度分析儀澳大利亞Newport新港科學儀器有限公司;101-2A電熱鼓風干燥箱天津市通利信達儀器廠;CR-400色差儀日本KONICA MINOLTA;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀英國Stable Micro System;Quanta200掃描電鏡美國FEI公司;Farinograph-820604粉質(zhì)儀、Extensograph-E拉伸儀德國Brabender公司;JYN-YM1壓面機杭州九陽生活電器有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1混粉配制分別將1.25%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的天然菊粉替代相應(yīng)比例的小麥粉,混合均勻。將不添加天然菊粉的小麥粉作為對照。

1.2.2混粉糊化特性的測定參考Angioloni等[13]的方法。

1.2.3混粉粉質(zhì)特性的測定參照GB/T14614-2006法測定。利用粉質(zhì)儀對充分混勻的天然菊粉-面粉進行測定。記錄面團吸水率(%)、形成時間(min)、穩(wěn)定時間(min)、弱化度(Fu)和粉質(zhì)指數(shù)等相關(guān)參數(shù)。

1.2.4面團拉伸特性的測定參照GB/T14615-2006法測定。利用拉伸儀對不同天然菊粉含量的面團進行拉伸測定。記錄面團分別在 45、90、135 min時的拉伸面積、拉伸阻力(50 mm處的阻力)、延伸度和拉伸比例(50 mm處的阻力與延伸度的比值)等參數(shù)。

1.2.5面條的制作采用計紅芳等法并稍作修改[14]。將100 g的天然菊粉和面粉置于不銹鋼盆中,混勻。將1.0 g食鹽溶于38 mL純凈水中分次加入混粉中,以形成雪花狀的面絮并揉合成團,和面時間控制在5 min內(nèi)。將和好的面團蓋上濕紗布,靜置醒面20 min。熟化后的面團放入壓面機中壓片,其中在1、2、3檔處分別壓片3次,每第2次壓片后對折一次,在4、5檔處分別壓片兩次,然后制成厚1 mm、寬5 mm、長20 cm的面條。

1.2.6面條品質(zhì)的測定

1.2.6.1面條的干物質(zhì)吸水率取濕面條15根,稱重后置于500 mL沸水中烹煮2.5 min后撈出,然后將面條放到濾紙上瀝干,5 min后稱重。計算干物質(zhì)的吸水率,同時取5 根面條測試樣品水分。

干物質(zhì)吸水率(%)=[M1-M2×(1-W)]÷[M2×(1-W)]×100

其中,M1-蒸煮后面條的質(zhì)量(g),M2-蒸煮前面條質(zhì)量(g),W-蒸煮前面條水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.2面條的干物質(zhì)損失率測定面條干物質(zhì)的損失率時,將面條煮制后燒杯內(nèi)的面湯,倒入500 mL的容量瓶中,冷卻至常溫后,定容、搖勻。然后用移液管量取40 mL面湯倒入恒重的稱量皿中,置于105 ℃烘箱干燥至恒重,計算干物質(zhì)損失率。

干物質(zhì)損失率(%)=M÷[G×(1-W)]×12.5×100

其中,M-40 mL面湯中干物質(zhì)的質(zhì)量(g),G-煮前面條的質(zhì)量(g),W-煮前面條的水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.3面條的質(zhì)構(gòu)測定利用質(zhì)構(gòu)儀參考陳書攀等[11]方法并稍作修改。取長度為15 cm的濕面條于500 mL的沸水中煮制最佳時間,立即用漏勺撈出,并用冷水過涼10 s,置濾紙10 s后,進行質(zhì)構(gòu)測定。每次挑出5根面條,并排放在測試臺上,選用P50探頭。參數(shù)設(shè)定如下:測試前為2 mm/s,測試中和測試后速度為0.8 mm/s。壓縮比為70%,感應(yīng)力為5.0 g。記錄硬度、彈性、內(nèi)聚性、黏性、咀嚼度和回復性等參數(shù)。平行3次。

1.2.6.4面條微觀結(jié)構(gòu)觀察采用掃描電鏡(SEM)對面條進行微觀結(jié)構(gòu)觀察。面條經(jīng)45 ℃干燥6 h后取斷面固定在雙面膠上,然后噴金處理,在操作電壓15 kV下放大800倍觀察。

1.3　數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行處理數(shù)據(jù)、SPSS 18.0進行方差分析及顯著性檢驗。

2　結(jié)果與分析

2.1　天然菊粉對面粉糊化特性的影響

面粉糊化特性參數(shù)與面條品質(zhì)間存在相關(guān)性,對面條的品質(zhì)有重要影響。隨天然菊粉添加量的增加,面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度、破損值和回生值均呈下降趨勢,而糊化溫度則呈上升趨勢(表1)。當天然菊粉添加量為15%時,峰值黏度僅為963 cP,最終黏度僅為1288 cP,糊化溫度高達89.73 ℃。

表1　天然菊粉對面粉糊化性質(zhì)的影響Table 1　Effect of natural inulin on pasting properties of wheat flour

注：同列不同字母表示差異顯著(p<0.05),表2、表3同。

表2　天然菊粉對面團粉質(zhì)特性的影響Table 2　Effect of natural inulin on the farinograph properties of dough

隨天然菊粉量的增加,體系的回生值降低,表明天然菊粉具有延緩淀粉老化的作用,這可能與菊粉能夠阻止或降低直鏈淀粉在糊化后的重結(jié)晶現(xiàn)象有關(guān)[15]。隨天然菊粉添加量的增加,混合粉的破損值下降,表明菊粉能夠維持淀粉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,減少加熱和剪切力對淀粉顆粒的破壞作用。這一研究結(jié)果與陳書攀、趙天天等的研究結(jié)果一致[11,16]。

2.2　天然菊粉對面團粉質(zhì)特性的影響

隨著天然菊粉添加量的增加,混合粉的吸水率呈顯著下降趨勢,這可能與菊粉具有良好的親水性有關(guān)?；旌戏勖鎴F的形成和穩(wěn)定時間都隨天然菊粉添加量的增加而延長。當菊糖添加量為15%時,面團形成時間為 15.30 min,穩(wěn)定時間長達30.33 min;與對照相比,分別延長了10.10 min和23.63 min(表2)。面團的形成時間和穩(wěn)定時間延長,可能與菊粉參與了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)。此外,混粉面團的弱化度隨天然菊粉添加量的增加逐漸減小,當含有15%天然菊粉的面團弱化度僅為21.67 Fu。這可能是與菊粉具有凝膠性且能與蛋白結(jié)合有關(guān)。

2.3　天然菊粉對面團拉伸特性的影響

當天然菊粉添加量≤10%時,拉伸面積逐漸增大,其大小為45 min≤90 min≤135 min,而添加量超過10%時,醒發(fā)90 min和135 min時的面團拉伸面積呈下降趨勢,其面積大小依次為 135 min≤90 min≤45 min。當天然菊粉的添加量為10%,醒發(fā)時間為135 min時,拉伸面積達到最大值(205.33 cm2)(圖1)。天然菊粉添加增加了面團的拉伸阻力,當菊粉添加量≥5%時,拉伸阻力顯著增加,其大小為45 min≤90 min≤ 135 min(圖2)。添加菊粉能夠增加面團的拉伸阻力,這可能由于菊粉與麥谷蛋白得到了良好的結(jié)合,提高了麥谷蛋白的性能有關(guān)。當菊粉添加量≥5%時,只有醒發(fā)135 min時的面團延伸度下降;當天然菊粉量≥7.5%時,三個不同時間段的面團延伸度都有明顯下降,其下降程度為45 min≤90 min≤135 min(圖3)。面團的延伸度下降可能是菊粉與麥醇溶蛋白結(jié)合后降低了麥醇溶蛋白的性能,從而使得面團的延伸度下降。隨天然菊粉含量的增加,面團的拉伸比例不斷增加,其中當菊粉添加量≥5%時,增加幅度顯著,醒發(fā)時間對面團拉伸比例的影響為45 min≤90 min≤135 min(圖4)。

圖1　天然菊粉對拉伸曲線面積的影響Fig.1　Effect of natural inulin on tensile curve area of dough注:同一添加量下不同字母表示差異顯著(p<0.05),圖2～圖4同。

圖3　菊粉對延伸度的影響Fig.3　Effect of inulin on tensile stretch degree of dough

圖4　天然菊粉添加量對拉伸比例的影響Fig.4　Effects of natural inulin on tension ratio of dough

2.4　天然菊粉對面條干物質(zhì)吸水率和損失率的影響

面條的干物質(zhì)吸水率和損失率對面條的食用品質(zhì)有重要的影響。質(zhì)量好的面條干物質(zhì)吸水率高,損失率低。天然菊粉添加量在≤5%對面條的干物質(zhì)吸水率和干物質(zhì)損失率沒有明顯的影響;當菊粉添加量在7.5%時,干物質(zhì)吸水率達到最大值(180.66%);超過7.5%時,干物質(zhì)吸水率顯著下降(圖5)。干物質(zhì)損失率在菊粉添加量≥5%時呈明顯上升趨勢,當菊粉添加量在15%時,干物質(zhì)損失率高達1.35%。這可能與過量的菊粉超過了菊粉和面筋蛋白結(jié)合能力的范圍,從而導致面粉中的面筋蛋白沒有形成最佳狀態(tài),沒有更好的包裹淀粉分子,從而導致面條在煮制的過程中損失率呈增加趨勢有關(guān)。

表3　天然菊粉對面條質(zhì)構(gòu)的影響Table 3　Effect of natural inulin on the texture of noodles

圖5　天然菊粉對面條干物質(zhì)吸水率和損失率的影響Fig.5　Effect of natural inulin on dry material absorption and loss rate of noodles

2.5　天然菊粉對面條質(zhì)構(gòu)的影響

添加天然菊粉對面條質(zhì)構(gòu)中的硬度和回復性有顯著影響。當天然菊粉添加量在12.5%時,硬度和黏性均達到最低值,其硬度與對照相比下降了24.67%,黏性同比下降了28.34%。而添加菊粉對面條的彈性和咀嚼性沒有顯著影響(p>0.05)(表3)。綜合來看,可以將菊粉做為膳食纖維改良劑添加到面條中。

2.6　天然菊粉對面條微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖6可知,經(jīng)煮制、干燥后的面條中裸露的淀粉顆粒較多,呈不規(guī)則的形狀,多數(shù)為橢圓形,大小不一,不均勻地分布于面筋網(wǎng)絡(luò)中,整體呈片狀兼有無規(guī)則孔洞,質(zhì)地較松散。隨著菊粉含量的增加,其中淀粉顆粒與面筋蛋白的結(jié)合更為緊密,表面相對光滑平整,無孔洞(圖6b～h)?？梢钥闯?菊粉的添加增強了面團中淀粉顆粒和面筋蛋白的結(jié)合能力,這可能是由于菊粉具有膠體性能,將淀粉顆粒更加牢固的填充于面筋網(wǎng)絡(luò)中,從而使淀粉與蛋白更加緊密地結(jié)合在一起,使得面條質(zhì)地變得緊實。

圖6　含不同添加量天然菊粉的面條的掃描電鏡圖Fig.6　The SEM of noodles with different natural inulin addition注:a：0,b：1.25%,c：2.5%,d：5%, e：7.5%,f：10%,g：12.5%,h：15%。

3　結(jié)論

添加天然菊粉能降低面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度、破損值和回生值,能增加糊化溫度。添加天然菊粉能使面團的吸水率、弱化度降低,而面團的形成與穩(wěn)定時間及粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈增加趨勢。在面團的拉伸特性方面,添加菊粉能使面團的拉伸阻力、拉伸比例呈上升趨勢,拉伸面積先增加后降低,其中菊粉添加量在10%,面團醒發(fā)時間為135 min時,面團的拉伸面積達到最大值。面團延伸度在菊粉添加量大于7.5%時都開始下降。菊粉的添加對面條的彈性和咀嚼性沒有顯著影響(p>0.05)。天然菊粉可作為高膳食纖維面條的膳食纖維原料使用，最適添加量為7.5%。

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