紅棗粉對小麥面團(tuán)特性 以及微觀結(jié)構(gòu)的影響

王小媛,王文靜,丁俊豪,熱迪力·阿布拉,敬思群,縱 偉,*

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院,河南鄭州 450002;2.新疆阿爾曼清真食品工業(yè)集團(tuán)有限公司,新疆烏魯木齊 830046;3.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830046)

紅棗,又名大棗,是鼠李科棗屬植物。紅棗種植主要分布于亞洲的熱帶和亞熱帶地區(qū),并在中國有著5000年的歷史[1]。中國是一個紅棗出口大國,其栽培面積多達(dá)150萬公頃,年產(chǎn)量40萬噸[2]。紅棗含有豐富的礦物質(zhì),氨基酸,膳食纖維,維生素和多糖等[3]。此外,紅棗還具有抗氧化,抗炎、抗糖尿病、抗腫瘤、抗心腦血管疾病、鎮(zhèn)靜、催眠、鎮(zhèn)痛、保護(hù)腸胃與治療腹瀉等藥用價值[4-6]。近年來,隨著消費者對飲食要求的不斷提高,紅棗被廣泛應(yīng)用于功能食品之中,如飲料、果醬、面包、蛋糕、果凍等[7-8]。紅棗不僅能改善食品的流變特性和質(zhì)構(gòu)特性,給予其良好口感,還可以減低食品的熱量,增加其營養(yǎng)價值。

目前,國內(nèi)外對面團(tuán)的流變學(xué)特性和質(zhì)構(gòu)特性方面的研究較為重視。流變指標(biāo)不僅決定面團(tuán)的粉質(zhì)特性和拉伸特性,而且在一定程度上影響面食制品的品質(zhì)狀況[9]。另外,面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性對后期面食制品的感官品質(zhì)起到了決定性作用[10]。關(guān)于果蔬粉對面團(tuán)流變特性和質(zhì)構(gòu)特性的研究日益增多,如Ahmad等[11]將不同粒徑的胡蘿卜粉添加到小麥面粉中。結(jié)果表明,隨著混合粉中胡蘿卜粉的不斷增加,面團(tuán)吸水率,醒發(fā)時間和弱化度隨之增大,穩(wěn)定性和耐揉性隨之減小。Sudha等[12]研究蘋果粉添加量對小麥面粉的影響。隨著蘋果粉添加量的增加,吸水率增大,穩(wěn)定時間減少,弱化度增加。在一定程度上蘋果粉的添加影響了面團(tuán)的性質(zhì)并增加了面食制品的營養(yǎng)價值,通過實驗數(shù)據(jù)得出最佳添加量以及成品的感官評價。李麗等[13]研究菱角粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響。其中隨菱角粉添加量的增加,面團(tuán)硬度先減小后增大,彈性、回復(fù)性呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析確定20%為菱角粉的最佳添加量。因此,本研究將紅棗粉添加到面粉中,研究其對面團(tuán)流變特性以及質(zhì)構(gòu)特性的影響,尋求一個適當(dāng)?shù)奶砑恿?最大程度減少紅棗粉對面團(tuán)結(jié)構(gòu)的破壞與弱化,同時也為紅棗粉與小麥面粉的配粉體系在面制品中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥面粉(蛋白質(zhì)含量19%,脂肪含量3%,碳水化合物25%,含水量12.58%,膳食纖維含量0.36%) 河南金苑糧油有限公司;紅棗粉(含水量9.65%,蛋白質(zhì)含量3.5%,膳食纖維含量4.51%) 滄州恩際生物制品有限公司;氯化鈉 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

JJ223BC型電子天平 常熟市雙杰測試儀器公司;K5SS攪拌機(jī) 美國Kitchen Aid;Farinograph-E粉質(zhì)儀 德國Brabender公司;Brabender拉伸儀 德國Brabender公司;TA-XT Plus物性分析儀 英國Stable Micro Systems公司;XY-FD-18冷凍干燥機(jī) 上海欣諭儀器有限公司;JSM-6490LV掃描電子顯微鏡 日本電子株式會社。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合粉制備 將紅棗粉過80目篩,然后按質(zhì)量分?jǐn)?shù)與小麥面粉進(jìn)行配粉,紅棗粉所占比例分別是0%、5%、10%、15%、20%、25%,配粉后充分混勻并裝入自封袋中,備用。

1.2.2 粉質(zhì)特性的測定 參照國標(biāo)GB/T 14614-2006并稍做修改。稱取一定量的樣品面粉置于和面缽中,并加入相應(yīng)量的水,在揉面缽中進(jìn)行攪拌,使面團(tuán)稠度達(dá)到500±20 FU,面團(tuán)依次經(jīng)過形成、穩(wěn)定和弱化三個主要階段。通過粉質(zhì)儀中軟件繪制粉質(zhì)曲線,并計算樣品面粉的吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間以及弱化度等指標(biāo),以評價面團(tuán)的質(zhì)量。實驗重復(fù)測定3次取平均值。

1.2.3 拉伸特性的測定 參照國標(biāo)GB/T 14615-2006并稍做修改。稱取一定量的樣品面粉置于和面缽中,并加入含有氯化鈉溶液的蒸餾水,攪拌5 min后取出,準(zhǔn)確稱取2個150 g的面團(tuán)置于揉圓器中揉圓,再經(jīng)過成形器搓滾成條,將其放入30 ℃左右的醒發(fā)室中醒發(fā)(醒發(fā)時間分別為45、90、135 min),取出面團(tuán)并在拉伸臺上測試面團(tuán)的拉伸特性,參數(shù)由儀器軟件記錄。實驗重復(fù)測定3次取平均值。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性的測定 參照國標(biāo)AACC16-50并稍做修改。將100 g的樣品面粉倒入攪拌機(jī)中,依次加入25%的溫水并攪拌20 min,然后將面團(tuán)制成高4 cm、直徑5 cm的圓柱形。室溫下靜置10 min后,采用物性測定儀進(jìn)行測定。測試參數(shù):采用直徑為50 mm的圓柱型探頭P50;測試速度為5 mm/s;測前速度為1.0 mm/s;測后速度為5.0 mm/s;測試模式為Distance;測試距離為10 mm;測試時間為5 s。實驗重復(fù)測定3 次取平均值。

1.2.5 微觀結(jié)構(gòu)的觀察 挑選適量的面團(tuán)在-40 ℃進(jìn)行低溫凍結(jié),然后在凍結(jié)面團(tuán)的中心部分用刀片切成1～2 mm的薄片,放入冷凍干燥機(jī)進(jìn)行干燥。干燥后的樣品用導(dǎo)電雙面膠固定在金屬樣品臺上,用洗耳球吹去樣品表面雜質(zhì),并放入電鏡載物腔體內(nèi)真空噴涂鈀金,最后置于電子掃描電鏡中以20 kV電子束觀察,拍攝具有代表性的面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)圖。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5和SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。p<0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅棗粉對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

2.1.1 吸水率和面團(tuán)形成時間的變化 紅棗粉添加量對面團(tuán)吸水率和形成時間的影響見圖1。吸水率是指面粉或混合制粉在面缽中添水后,使面團(tuán)稠度達(dá)到500FU左右,其所占總體積的比重。面團(tuán)的形成時間是從加水到面團(tuán)稠度達(dá)到最大值所需揉和的時長,其反映面團(tuán)的耐受能力,即小麥面粉筋力強(qiáng)度[14]。由圖1可知,隨著紅棗粉添加量的增加(0～25%),面團(tuán)的吸水率從59.5%增加到92.8%。由紅棗粉與小麥面粉的基本理化參數(shù)可知,紅棗粉的纖維含量遠(yuǎn)高于小麥面粉,隨著紅棗粉的添加,面團(tuán)中纖維的含量增加,而纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基,其通過氫鍵與水結(jié)合,吸附大量的水,從而導(dǎo)致吸水率的增加。面團(tuán)形成時間從4.2 min增長到6.2 min。由于紅棗粉中含有大量的膳食纖維和多糖,其延緩了面團(tuán)的吸水和面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)的形成,從而促使面團(tuán)形成時間的延長。陳芳芳[15]等人在小麥面粉中添加金針菇粉與茶樹菇粉,其面團(tuán)時間和吸水率隨著添加量的增加而增長;吳海仙等[16]向小麥面粉中添加全豆粉時也發(fā)現(xiàn)面團(tuán)形成時間隨添加量的增加而增加。

圖1 不同添加量的紅棗粉對面團(tuán)吸水率和形成時間的影響Fig.1 Effect of jujube powder amount on the water absorbing and development time of dough注:同組中不同肩標(biāo)字母表示數(shù)值之間 存在顯著性差異(p<0.05);圖1～圖4同。

2.1.2 面團(tuán)穩(wěn)定時間和弱化度的變化 紅棗粉添加量對面粉的弱化度和穩(wěn)定時間的影響見圖2。穩(wěn)定時間是衡量面粉筋力強(qiáng)度的一個重要指標(biāo)。穩(wěn)定時間越長,說明面團(tuán)的耐攪拌性越強(qiáng),面團(tuán)筋力越強(qiáng)。弱化度顯示面團(tuán)的耐破壞程度,即機(jī)械攪拌的承受能力[15]。弱化度越大說明面團(tuán)越易流變,加工性能就越差[17]。由圖2可知,隨著紅棗粉添加量的增加,面團(tuán)的穩(wěn)定時間隨之減少,弱化度增大。這是由于紅棗粉的添加使得混合面粉中蛋白質(zhì)比例下降,進(jìn)而影響面筋網(wǎng)絡(luò)的形成與擴(kuò)展,面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變低,從而導(dǎo)致面團(tuán)穩(wěn)定時間下降與弱化度升高。李次力等人[18]將甜玉米粉添加到小麥面粉中,其面團(tuán)穩(wěn)定時間降低,弱化度升高;Gül等[19]將石榴籽粉添加到小麥面粉中,也出現(xiàn)了面團(tuán)穩(wěn)定時間縮短的現(xiàn)象。

圖2 不同添加量的紅棗粉對面團(tuán)的弱化度和穩(wěn)定時間的影響Fig.2 Effect of jujube powder amount on the weakening degree and stability time of dough

2.2 紅棗粉對面團(tuán)拉伸特性的影響

2.2.1 面團(tuán)拉伸曲線面積和拉伸比例的變化 紅棗粉添加量對面團(tuán)拉伸曲線面積和拉伸比例的影響見圖3。一般來說,拉伸曲線的面積越大,其所含的能量就越大[20]。當(dāng)面團(tuán)拉伸面積值低于50 cm2時,其烘焙特性相對較差;反之,拉伸面積越大表明面粉筋力越強(qiáng),烘焙質(zhì)量越好[21]。拉伸比例一般都在數(shù)值5的范圍內(nèi)上下波動,若拉伸比值過大,延展性變小,面團(tuán)發(fā)酵緩慢,面制品結(jié)構(gòu)緊實且不易制作[22]。如圖3所示,當(dāng)添加量低于5%時，隨著紅棗粉添加比例的不斷增加,面團(tuán)拉伸曲線面積逐漸增大,當(dāng)添加量達(dá)到10%～25%時,面團(tuán)拉伸曲線面積不再繼續(xù)增大;在同一紅棗粉添加量下,拉伸曲線面積與拉伸比例的趨勢均為:45 min<90 min<135 min。這是由于紅棗粉添加量的增多對面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)填充力度加大,增大面團(tuán)的強(qiáng)度。當(dāng)添加比例達(dá)到一定程度時,面筋網(wǎng)絡(luò)稀釋作用大于填充作用,因此面團(tuán)的拉伸曲線面積隨添加量的增加而減小。隨著發(fā)酵時間的延長,面團(tuán)的拉伸曲線均隨之升高,其拉伸曲線面積增長幅度增大。張園園[23]等人將藜麥和南瓜粉添加到小麥面粉中發(fā)現(xiàn)面團(tuán)曲線面積減小;張麗芳等[24]南瓜粉添加到小麥面粉中,也發(fā)現(xiàn)拉伸曲線面積的下降。拉伸比例隨著紅棗粉添加量的增加而增大。另外,隨著發(fā)酵時間的增加,紅棗粉面團(tuán)的拉伸比例會相對增長,但到135 min增大趨勢緩慢,甚至?xí)兴陆?。這是由于發(fā)酵時間過長,面筋網(wǎng)絡(luò)衰敗導(dǎo)致的結(jié)果。冉隆貴等[25]將茶葉粉添加到小麥面粉中,同樣發(fā)現(xiàn)拉伸比例增長的趨勢。

圖3 不同添加量的紅棗粉對面團(tuán)拉伸曲線面積和拉伸比例的影響Fig.3 Effect of jujube powder amount on the area under the curve and extension ratio of dough

2.2.2 面團(tuán)拉伸阻力和延伸度的變化 紅棗粉添加量對面團(tuán)拉伸阻力和延伸度的影響見圖4。拉伸阻力體現(xiàn)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性,即筋力強(qiáng)、持氣能力強(qiáng)的面團(tuán)拉伸阻力較大,反之較小[26]。筋力較強(qiáng)的面團(tuán)有較好的持氣能力,其面食制品的品質(zhì)就會有所提升。延伸度是指面團(tuán)由拉開到斷裂的距離,它表示面團(tuán)的延展性和收縮性。延伸度越大,面團(tuán)延展性越好[27]。如圖4所示,隨著紅棗粉添加量的不斷增加,面團(tuán)的拉伸阻力在不同的醒發(fā)時間下都呈現(xiàn)出上升趨勢,這是因為適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵會使面粉中的蛋白質(zhì)充分吸收水分,使面團(tuán)形成較好的面筋網(wǎng)絡(luò),從而增大面團(tuán)的拉伸阻力[28]。此外,隨著紅棗粉添加量的增加和發(fā)酵時間的延長,面團(tuán)的延伸度都有著不同程度的下降。這表明紅棗粉的大量添加會使面筋強(qiáng)度降低,面團(tuán)的流散性和膨脹力降低,面團(tuán)制作品質(zhì)也會受到影響,尤其是在紅棗粉添加量處于15%～25%時,延伸度都低于100 mm,不適合制作面制品。只有控制好紅棗粉添加量和發(fā)酵時間,才能使面團(tuán)的制作品質(zhì)達(dá)到最佳。黃赟赟等[20]在綠茶粉對小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的研究中,同樣發(fā)現(xiàn)面團(tuán)的拉伸阻力增大,拉伸度減小的趨勢。

圖4 不同添加量的紅棗粉對面團(tuán)拉伸阻力和延伸度的影響Fig.4 Effect of jujube powder amount on the extension resistanceand extensibility of dough

2.3 紅棗粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

紅棗粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響見表1。質(zhì)構(gòu)分析是對其力學(xué)性質(zhì)、感官知覺以及幾何特性進(jìn)行總的定義,使其感官評價得以客觀地相互比較[29-31]。其中,硬度是面團(tuán)最直觀的特征并與面制品的品質(zhì)有著密切的關(guān)系。硬度過大會影響面團(tuán)的發(fā)酵,反之則會影響面制品的制作,所以控制好面團(tuán)的硬度是面制品制作的一項重要保障。咀嚼性是指面團(tuán)樣品在咀嚼吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量[32]。如表1所示,隨著紅棗粉添加量的增加,面團(tuán)的硬度和咀嚼性呈增長趨勢。這與紅棗粉吸水性有著密切關(guān)系，紅棗粉作為填充物存在于面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，紅棗粉中的蛋白質(zhì)會阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，導(dǎo)致面團(tuán)氣孔減小，因此面團(tuán)的硬度及咀嚼性均相應(yīng)增加。PuHuayin等人[33]將馬鈴薯粉加入面粉中,研究其面團(tuán)和面條的質(zhì)構(gòu)特性,其中面團(tuán)硬度與咀嚼性的變化趨勢與本實驗的趨勢相似?；貜?fù)性是反映面食制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的情況,其數(shù)值的波動與彈性相似。黏性是指面團(tuán)的粘合力。隨著紅棗粉增加, 面團(tuán)的回復(fù)性和彈性先增大后減小。這是因為紅棗中含有大量的膳食纖維，少量會填充于面筋網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)而使面團(tuán)的彈性和回復(fù)性呈增大的趨勢；但隨著紅棗粉添加量的增大，面團(tuán)會趨于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)形成不完整，被壓迫變形后較難恢復(fù)成原狀，因此面團(tuán)的回復(fù)性和彈性減小的趨勢。 這與陳芳芳等[15]研究紫薯粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性影響趨勢一致。當(dāng)紅棗粉添加量為10%和15%時,面團(tuán)彈性、回復(fù)性和黏性較為穩(wěn)定。其中紅棗粉添加量為5%、10%和15%時,面團(tuán)彈性和回復(fù)性相對較大。紅棗粉添加量為10%和15%時,黏性相對較大。

表1 紅棗粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 1 Effect of jujube powder amount on the texture of dough

2.4 紅棗粉對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

紅棗粉對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖5。在沒有添加紅棗粉的面團(tuán)中,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大、小淀粉顆粒均勻分布于蛋白質(zhì)中,且排列緊密平整;隨著紅棗粉的添加,面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)被不斷稀釋,持氣能力減弱,面團(tuán)氣室很快被打破,形成較多不規(guī)則的氣孔,且孔隙不斷增大?？梢?隨著紅棗粉的添加,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)性變差,包裹顆粒能力變差,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂。當(dāng)添加量處于10%～15%時,紅棗粉對面團(tuán)的破壞程度相對較低,面筋網(wǎng)絡(luò)形成較好,面團(tuán)的持氣能力較強(qiáng)。這與之前的面團(tuán)流變學(xué)特性的研究出現(xiàn)的現(xiàn)象之間存在一定的聯(lián)系,通過SEM觀察得到的結(jié)果為前邊研究紅棗粉面團(tuán)的流變學(xué)特性的變化提供更加直觀的依據(jù)。Dhina等[34]同樣有添加物阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)形成的報道。馮世德等人[35]也利用掃描電鏡驗證了玉米粉對小麥面團(tuán)的這一趨勢。

圖5 不同添加量的紅棗粉添加量對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of jujube powder amount on the microstructure of dough注:圖中a小麥面團(tuán);b添加5%紅棗粉的面團(tuán);c添加10%紅棗粉的面團(tuán);d添加15%紅棗粉的面團(tuán);e添加20%紅棗粉的面團(tuán);f添加25%紅棗粉的面團(tuán)。

3 結(jié)論

隨著紅棗粉添加量的增加,面團(tuán)的形成時間、吸水率和弱化度均有不同程度的上升,穩(wěn)定時間呈下降趨勢。面團(tuán)拉伸曲線面積與延伸度隨著紅棗粉的添加呈先增大后減小的趨勢,拉伸比例和拉伸阻力隨著發(fā)酵時間延長而有所上升;面團(tuán)硬度和咀嚼性增大,面團(tuán)的彈性、回復(fù)性和黏性呈先增大后減小的趨勢;面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,面團(tuán)功能性質(zhì)有所降低。綜合其營養(yǎng)因素和粉質(zhì)綜合性質(zhì)的考慮,在小麥面粉中紅棗粉的添加量為10%或15%的比例時,適合制作燒餅,烤馕等面食品。

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