甘薯渣粉對(duì)小麥粉面團(tuán)物化特性及面包品質(zhì)的影響

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(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306; 2.上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心,上海 201306; 3.農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(上海),上海 201306; 4.國家淡水水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心(上海),上海 201306; 5.食品科學(xué)與工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué)),上海 201306)

面包是世界范圍內(nèi)消費(fèi)最廣泛的食品之一,其主要成分為高筋小麥粉,但近年來精加工的小麥粉已不能滿足人們對(duì)均衡飲食的要求;研究者及制造者開始尋找富含膳食纖維的雜糧粉來替代小麥粉,生產(chǎn)富含膳食纖維的面包,以期能降低人們患便秘、結(jié)腸癌、膽結(jié)石、肥胖、高膽固醇、動(dòng)脈硬化等疾病的發(fā)生率[1],這些產(chǎn)品也因豐富的營養(yǎng)受到消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。

甘薯渣是甘薯制備淀粉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,通過對(duì)其營養(yǎng)成分的測定發(fā)現(xiàn)甘薯渣中總膳食纖維含量為20 g/100 g,但目前國內(nèi)對(duì)于甘薯渣的處理主要是將其用于飼料或丟棄,不僅污染環(huán)境還造成資源的浪費(fèi),少部分用于提取膳食纖維、果膠、制糖等。賴愛萍等[2]采用超聲波輔助酶法從甘薯渣中提取膳食纖維,得出最佳提取條件。此外有研究也采用酶法、超聲輔助鹽法、微波輔助法等從甘薯渣中提取果膠,得出最佳提取條件。木泰華等[3]還比較了甘薯果膠與蘋果果膠和柑橘果膠的物化特性,得出三種果膠的溶解度、黏度順序?yàn)楦涕俟z>甘薯果膠>蘋果果膠,且甘薯果膠乳化穩(wěn)定性較好,半乳糖醛酸、葡萄糖含量較高;在制糖方面,有研究采用復(fù)合酶[4]、菌株發(fā)酵[5]、水解法[6]得到制備低聚糖的最優(yōu)條件;但是甘薯渣在面制品中的應(yīng)用研究相對(duì)較少,李素芬[7]研究了甘薯渣粉的粒度、添加量對(duì)曲奇餅干品質(zhì)的影響,就薯渣粉的膨脹力、持水力、持油力而言,100目的最強(qiáng);當(dāng)添加量為0～25%時(shí),曲奇餅干硬度、酥脆性隨著添加量的增加而降低,色度加深,但粘聚性、咀嚼性則先降低后增加。

由于甘薯渣在面包中的應(yīng)用及對(duì)面包品質(zhì)、感官特性的影響鮮有報(bào)道,因此本文主要目的是研究不同比例的甘薯渣粉對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性、延伸特性、面包品質(zhì)的影響,為開發(fā)甘薯渣產(chǎn)品提供依據(jù),促進(jìn)甘薯渣的綜合利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘薯渣 實(shí)驗(yàn)室自制;高筋小麥粉(以下簡稱“小麥粉”) 山東魯王集團(tuán)有限公司;安佳黃油 恒天然商貿(mào)(上海)有限公司;淡奶油 雀巢(中國)有限公司;雞蛋、綿白糖、酵母粉 購于上海市浦東新區(qū)農(nóng)工商超市。

TDL5A低速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器有限公司;島津AUY120分析天平 島津企業(yè)管理(中國)有限公司;BTP-3XLOVX冷凍干燥機(jī) 德康鼎力(北京)機(jī)械設(shè)備有限公司;自動(dòng)型粉質(zhì)儀 德國Brabender公司;TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 超技儀器有限公司;CR-400色差儀 南京柯立配電子科技有限公司;PHS-3S精密PH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;Soxtec 2050全自動(dòng)索氏脂肪浸提儀、Kjeltec 8400全自動(dòng)凱氏定氮儀 福斯分析儀器公司;Enaiter T20A面包機(jī) 伊萊特電器有限公司

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 小麥粉及甘薯粉基本成分的測定 分別根據(jù)GB 5009.3-2016中直接干燥法,GB 5009.4-2016中第一法食品中總灰分的測定,GB 5009.5-2016中凱氏定氮法,GB 5009.6-2016中索氏抽提法,GB 5009.9-2016[8]中酸水解法,GB 5009.88-2014[9]測量小麥粉和甘薯渣粉的水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、總淀粉、總膳食纖維含量。

1.2.2 混合粉的制備 將甘薯渣自然曬干,粉碎過80目篩,分別按混合粉質(zhì)量的0、3%、6%、9%、12%、15%的比例添加進(jìn)小麥粉中,混勻備用,以不加甘薯渣粉的小麥粉為對(duì)照組。

1.2.3 混合粉的粉質(zhì)特性測定 稱取50 g樣品(水分含量為14%)置于粉質(zhì)儀和面缽中,加入一定量的水?dāng)嚢?使面團(tuán)稠度達(dá)到(500±20) FU。參照國標(biāo)GB/T 14614-2006測定不同比例甘薯渣粉-小麥粉的吸水量、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間。

1.2.4 混合粉面團(tuán)的延伸性測定 參考Londono等[10]方法,略有改動(dòng)。稱取不同比例的混合粉10 g加入一定量2%氯化鈉溶液,揉捏成團(tuán),30 ℃醒發(fā)20 min,靜置10 min,待測。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置為:A/KIE探頭,觸發(fā)力5 g,測試模式—拉伸,測試前速度2.0 mm/s,測試速度3.3 mm/s,測試后速度10 mm/s,每組樣品重復(fù)5次取平均值。

1.2.5 面包的制備 將一個(gè)雞蛋、60 g淡奶油、15 g安佳黃油(軟化后)、112 g水(每增加3%的甘薯渣粉增加3%的水)、30 g綿白糖、3 g食鹽、300 g混合粉、5 g酵母粉依次加入面包桶中,選擇“法式面包”功能鍵,燒色為“淺色”,重量為“750”,總時(shí)長為3.4 h。

1.2.6 面包物理特性的測定

1.2.6.1 面包質(zhì)構(gòu)的測定 測試樣品選擇面包中間位置處5 cm×5 cm×3 cm的立方塊。采用質(zhì)構(gòu)儀(50 kg負(fù)荷傳感器)進(jìn)行面包質(zhì)構(gòu)的測定,參數(shù)設(shè)置為:P75圓形探頭,觸發(fā)力 5 g,測試方式選用開始返回測試模式,兩次間隔5 s,測試前速度2.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測試后速度1.0 mm/s,壓縮50%。

1.2.6.2 面包色差的測定 參考Cao等[11]方法,采用色差計(jì)測量面包內(nèi)部的顏色,并用L*、a*、b*表示。L*、a*、b*分別表示亮度、紅色-綠色度、藍(lán)色-黃色度。儀器測量前先進(jìn)行白板校準(zhǔn)。

1.2.6.3 面包酸度的測定 使用pH計(jì)測量面包的酸度,參考Majzoobi等[12]方法,略有改動(dòng)。面包經(jīng)冷凍干燥后磨粉備用,取10 g 粉末與100 mL蒸餾水混合,攪拌30 min,靜置10 min,室溫下測量pH。

1.2.6.4 面包高度的測定 面包高度H的測量采用直尺直接測量法,每組樣品測量3次。

1.2.7 感官評(píng)價(jià) 參考Sudha等[13]方法,采用5點(diǎn)評(píng)分法(1=極不喜歡,2=不喜歡,3=既不討厭也不喜歡,4=喜歡,5=極喜歡)評(píng)價(jià)面包的色澤、口感、氣味、柔軟度、接受度和整體品質(zhì)。評(píng)價(jià)小組由10位普通人組成,樣品被隨機(jī)編號(hào)分給每位評(píng)定人員。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excle2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制,使用SPSS 23.0 Tukey檢驗(yàn)(α=0.05)進(jìn)行ANOVA分析,數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本成分

由表1可知,甘薯渣粉與小麥粉在水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、總淀粉、膳食纖維含量方面存在顯著差異(p<0.05)。其中甘薯渣的灰分、蛋白質(zhì)、脂肪含量與魏海香[14]的結(jié)果相符,添加甘薯渣粉將會(huì)對(duì)面包焙烤品質(zhì)產(chǎn)生影響,由于甘薯渣粉的低蛋白含量將降低面包的焙烤品質(zhì)。甘薯渣粉的灰分含量顯著高于小麥粉(p<0.05),推測甘薯渣粉的灰分主要來源于甘薯皮。水分含量可能與干燥方法、時(shí)間、儲(chǔ)存條件有關(guān),總淀粉含量多少可能與甘薯的加工方式、過程相關(guān)。甘薯渣粉的總膳食纖維含量為20.0%，是小麥粉的6倍多,因此將甘薯渣粉用于面包中可提高人們的每日膳食纖維攝入量。

表1 小麥粉、甘薯渣粉的基本成分Table 1 Proximate composition of wheat flour and sweet potato residue flour

2.2 混合粉的粉質(zhì)特性

粉質(zhì)儀通過測量面團(tuán)在揉面過程中的機(jī)械阻力來反映面粉的品質(zhì)。表2顯示了不同比例的甘薯渣粉對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響,有助于了解面團(tuán)的焙烤能力。當(dāng)甘薯渣粉的比例為3%時(shí),吸水量、穩(wěn)定時(shí)間與對(duì)照組的無顯著差別(p>0.05),之后隨著添加比例的增加,吸水量顯著(p<0.05)增加,穩(wěn)定時(shí)間顯著(p<0.05)降低。吸水量的增加一方面可能因?yàn)楦适碓郾旧砗械奶穷惛哂谛←湻?這些物質(zhì)的吸水性高于小麥粉,Santiago等[15]分別采用高效液相色譜法和苯酚-硫酸法測量了甘薯粉和小麥粉的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和總糖含量,結(jié)果也說明了甘薯粉的糖含量顯著高于小麥粉,另一個(gè)重要原因可能是甘薯渣的纖維含量高于小麥粉,纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基,可與水分子形成氫鍵[16],從而使得混合粉吸水量增加。形成時(shí)間隨著甘薯渣粉比例的增加顯著(p<0.05)降低,從13.39 min到9.32 min,可能與面筋含量減少及面筋品質(zhì)有關(guān)[17],表1結(jié)果也表明甘薯渣粉蛋白質(zhì)含量顯著(p<0.05)低于小麥粉的,且甘薯渣粉缺少醇溶蛋白和麥谷蛋白難以形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),另一個(gè)重要原因?yàn)楦适碓写嬖诶w維及破損淀粉,破壞面筋網(wǎng)絡(luò)[15];因此推測添加甘薯渣粉將使小麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞或稀釋。

表2 含不同比例甘薯渣粉的混合粉的粉質(zhì)特性Table 2 The farinograph of mixed flour with different proportion of sweet potato residue flour

2.3 混合粉面團(tuán)的延伸性

面包品質(zhì)通常與面團(tuán)彈力、延伸性有關(guān)。具有較好延伸性的面團(tuán)在醒發(fā)時(shí)氣泡能充分膨脹,使面包體積變大。表3顯示了不同比例的甘薯渣粉對(duì)面團(tuán)延伸性的影響,結(jié)果顯示隨著甘薯渣粉比例的增加,面團(tuán)的拉伸最大力顯著變化(p<0.05),當(dāng)添加量為3%時(shí),拉伸最大力增加,之后再增大甘薯渣粉比例,拉伸最大力先降低再增加,這可能因?yàn)楫?dāng)甘薯渣粉比例小于3%時(shí),甘薯渣粉缺少面筋對(duì)其影響較小,起主要作用的可能是甘薯渣粉顆粒填充于小麥面筋網(wǎng)絡(luò)中,使面團(tuán)強(qiáng)度增大,當(dāng)比例在6%時(shí),面筋品質(zhì)占主要地位,甘薯渣粉對(duì)小麥粉面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響不顯著(p>0.05),大于其填充作用,使面團(tuán)延伸性下降,拉伸最大力降低(p>0.05)[18];當(dāng)比例大于6%時(shí),可能與添加的水量有關(guān)(甘薯渣粉中的物質(zhì)與面筋競爭水),具體引起這一變化的原因與機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

表3 含不同比例甘薯渣粉的面團(tuán)的延伸特性Table 3 The extensibility of dough with different proportion of sweet potato residue flour

2.4 甘薯渣粉對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.4.1 甘薯渣粉對(duì)面包質(zhì)構(gòu)的影響 質(zhì)構(gòu)是產(chǎn)品研發(fā)過程中的一個(gè)重要指標(biāo),能定量地觀察到混合粉或添加劑對(duì)面包物化特性的影響。質(zhì)構(gòu)分析主要是分析物體受到一定力產(chǎn)生形變時(shí)的機(jī)械特性[19],包括硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性、回復(fù)性等。表4可知隨著甘薯渣粉比例的逐漸增加,面包的硬度、咀嚼性顯著增加(p<0.05),彈性無顯著變化(p>0.05),當(dāng)甘薯渣粉添加量小于15%時(shí),粘聚性無顯著(p>0.05)變化,當(dāng)達(dá)到15%時(shí)粘聚性顯著(p<0.05)降低。面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是影響面包品質(zhì)的一個(gè)重要因素,由于甘薯渣粉缺乏面筋蛋白,富含大量纖維成分,因此面包中甘薯渣粉的比例越大對(duì)小麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞或稀釋效果越大,使得面筋結(jié)合水的能力和持氣量降低,從而使面團(tuán)在發(fā)酵過程中未能充分膨脹,最終使面包硬度增大,面包高度降低(表5)。咀嚼性與食物在口中的易分解程度呈正相關(guān),由硬度、彈性、粘聚性計(jì)算而得[20],其變化趨勢與硬度值相似。粘聚性用來模擬食品內(nèi)部的粘合力,當(dāng)甘薯渣粉比例達(dá)到15%時(shí),粘聚性降低,同時(shí)也看到在壓縮過程中面包塊易掉渣,這可能也與面筋含量減少有關(guān)。

表4 含不同比例甘薯渣粉的面包的質(zhì)構(gòu)特性Table 4 The texture properties of bread with different proportion of sweet potato residue flour

表5 含不同比例甘薯渣粉的面包的色度、高度、pHTable 5 Color,height and pH of bread crumb with different proportion of sweet potato residue flour

2.4.2 甘薯渣粉對(duì)面包色度、pH的影響 甘薯渣粉對(duì)面包色度的影響是決定消費(fèi)者是否接受的一個(gè)重要因素。從表5可知,甘薯渣粉對(duì)面包芯的色度具有顯著影響(p<0.05),L*顯著(p<0.05)降低、a*、b*顯著(p<0.05)增加,即面包芯亮度顯著降低、紅度值、黃度值顯著增大,這主要?dú)w因于甘薯渣含有一定的類胡蘿卜素、花青素等色素[21]。另一個(gè)重要原因?yàn)楦适碓械睦w維含有不同的糖成分能促進(jìn)非酶促褐變[22],Raymundo等[23]也報(bào)道了隨著纖維含量的增加,餅干的色度也會(huì)變暗,主要是因?yàn)榫哂胁煌墙M分的纖維替代小麥粉時(shí)非酶促褐變占顯著地位。

面包的pH是評(píng)價(jià)面包風(fēng)味的指標(biāo)之一,隨著甘薯渣粉比例的增加,面包pH逐漸降低,這可能是因?yàn)楦适碓壑泻幸欢ǖ奶烊挥袡C(jī)酸成分,如蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸。Tortoe等[24]也說明了100%甘薯粉的pH比100%小麥粉的pH低。

2.5 面包的感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)是分析產(chǎn)品可接受度的一個(gè)重要方法。從表6可知,對(duì)于大多數(shù)人來說,當(dāng)甘薯渣粉比例在3%～9%之間時(shí)還是比較喜歡的,雖然甘薯渣粉的添加使得面包色澤、口感、柔軟度稍微降低但增加了面包的風(fēng)味,從營養(yǎng)方面來講,添加甘薯渣粉于面包中能提高人們每日膳食纖維攝入量。當(dāng)添加量超過9%時(shí),甘薯渣粉對(duì)面包各方面品質(zhì)影響較大。

表6 含不同比例甘薯渣粉的面包感官品質(zhì)Table 6 The sensory quality of bread with different proportion of sweet potato residue flour

3 結(jié)論

通過對(duì)甘薯渣粉和小麥粉基本成分的測定,顯示甘薯渣粉膳食纖維含量是小麥粉的6倍多,若甘薯渣粉用于面包,將顯著提高面包的膳食纖維含量。含不同比例甘薯渣粉的混合粉在吸水量、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間存在顯著(p<0.05)差異。面團(tuán)拉伸距離、拉伸面積不顯著,拉伸最大力存在顯著(p<0.05)差異。在面包品質(zhì)方面,當(dāng)甘薯渣粉添加量為0～9%時(shí),面包硬度增大不顯著,當(dāng)大于9%時(shí)顯著增大。面包的亮度、pH則隨著甘薯渣粉比例的增加呈降低的趨勢。感官分析結(jié)果顯示添加量為0～9%時(shí)感官評(píng)分較高。