糜米粉對(duì)面團(tuán)特性及面包品質(zhì)的影響

王 強(qiáng),李文釗,曹 壯,馮藝飛,王兆燃,張莎莎

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457)

糜米是在大多數(shù)亞非洲國家以及歐洲部分地區(qū)種植的一種谷類食品,其抗病蟲害的能力較強(qiáng),對(duì)干旱和貧瘠土地的適應(yīng)性較好[1]。隨著世界人口的增加和供水量的減少,糜米被認(rèn)為是未來人類使用的重要農(nóng)作物之一[2]。此外,它還具有很高的營養(yǎng)價(jià)值[3-4],被認(rèn)為是一種很好的碳水化合物來源[5],并具有較高的蛋白質(zhì)含量[6-7],可以提供比小麥、玉米和大米更加豐富的必需氨基酸,對(duì)膽固醇代謝有潛在的促進(jìn)作用[8],它對(duì)人體健康的各種益處均表明糜米可能是一種很好的谷物替代品,可用于無麩質(zhì)食品的加工[9]。此外,工業(yè)上糜米的一種潛在用途是用于燃料乙醇的生產(chǎn)[10]。

目前國內(nèi)外均有以雜糧為原料制作面包的研究。Coda等[11]研究發(fā)現(xiàn),與小麥面包相比,蠶豆粉的添加影響了面包的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致面包的體積略微減少,硬度增大。Pico等[12]研究發(fā)現(xiàn),用苔麩粉、藜麥粉和莧菜粉制成的全麥面包,香氣較濃,重要香氣成分較多。吳娜娜等[13]向五種不同直鏈淀粉含量的糙米磨粉中加入20%的谷朊粉,結(jié)果表明直鏈淀粉含量在19%以上的糙米制成的面包品質(zhì)較好。Al-Attabi等[14]發(fā)現(xiàn)含有10%大麥粉的面包的形狀和孔結(jié)構(gòu)與純麥粉面包相似,而添加了15%和25%的大麥粉的面包顯示出更多的不均勻和更大的孔。Patil等[15]發(fā)現(xiàn)擠壓膨化處理后,復(fù)合面包具有更大的比容、良好的質(zhì)地(低硬度、高彈性、低咀嚼性),感官評(píng)分也顯著提高。Turfani等[16]將小麥粉與5%～6%、10%～12%或24%水平的角豆粉或綠扁豆粉混合,研究其對(duì)面包特性的影響,發(fā)現(xiàn)將小麥粉與5%～6%豆類粉混合通常不會(huì)改變面包體積。然而,將豆類面粉增加到10%～12%或24%會(huì)減少面包體積。本文首次將糜米粉應(yīng)用于面包中,以不同比例添加到小麥粉中,研究其對(duì)混合粉面團(tuán)特性及成品面包的影響,對(duì)指導(dǎo)糜米制品的加工及其品質(zhì)改良具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳性糜米(農(nóng)家種) 山西省河曲縣;小麥粉(面包粉) 新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司;高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;白砂糖 廣州福正東海食品有限公司;食鹽 中鹽天津市長蘆鹽業(yè)有限公司;黃油 上海易果電子商務(wù)有限公司。

G&G T-1000電子天平 美國雙杰兄弟(集團(tuán))有限公司;Vizared 2.0型真空冷凍干燥機(jī) 美國VirTris公司;SU1510掃描電子顯微鏡 日本日立高新技術(shù)公司;TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;HAAKE MARS旋轉(zhuǎn)流變儀 賽默飛世爾科技公司;BVM 6630食品體積測(cè)定儀 瑞典波通公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 糜米粉的制備及混合粉的配制 用高速萬能粉碎機(jī)把糜米粉碎并過100目篩,然后按糜米粉:小麥粉分別為0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5 (g/g)配制成混合粉(即糜米粉添加量分別為0、10%、20%、30%、40%和50%),其中不添加糜米粉的小麥粉作為對(duì)照組。

1.2.2 混合粉面團(tuán)的制作 準(zhǔn)確稱量1.2.1配制的混合粉、1.5%的酵母、8%的白砂糖、1%的食鹽和6%的黃油,倒入小型和面缽中,加入水量重量比分別為56%、55%、53%、52%、51%、52%,然后進(jìn)行和面,得到面團(tuán)。其中,百分比例均以糜米、小麥混合粉質(zhì)量為基準(zhǔn)。

1.2.3 混合粉面團(tuán)濕面筋含量的測(cè)定 采用GB/T 5506.1-2008規(guī)定的方法,測(cè)定混合粉面團(tuán)濕面筋的含量。

1.2.4 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的觀察 將1.2.2制備的面團(tuán)于-80 ℃進(jìn)行預(yù)凍,接著進(jìn)行真空冷凍干燥處理48 h,凍干后,選取相對(duì)平整且較薄的區(qū)域,用手輕輕掰斷,將斷裂面朝上粘在帶有導(dǎo)電膠的呈物臺(tái)上并進(jìn)行噴金處理,然后運(yùn)用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察并拍照。

1.2.5 面團(tuán)拉伸特性的測(cè)定 將1.2.2制作的面團(tuán)放入預(yù)熱好的醒發(fā)箱中進(jìn)行發(fā)酵,醒發(fā)時(shí)間分別為0、30、60、90、120 min。其中醒發(fā)箱的溫度為38 ℃,箱內(nèi)的相對(duì)濕度為80%,不發(fā)酵的面團(tuán)作為對(duì)照組。然后取少量面團(tuán),將其在聚四氯乙烯模具中壓制成50×4×3 mm的面條狀,然后運(yùn)用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其拉伸特性,測(cè)試所用探頭為A/KIE,每種面團(tuán)測(cè)定6根面條,結(jié)果取平均值[17]。

1.2.6 面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變特性的測(cè)定 取少量1.2.2制備的面團(tuán),放置于旋轉(zhuǎn)流變儀的測(cè)試中央平臺(tái),測(cè)定其動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性,測(cè)試條件:平板探頭的直徑為20 mm,測(cè)量間距為1 mm,1.5%的應(yīng)變,掃描測(cè)試頻率為 0.1～100 rad/s[18]。

1.2.7 面包的制作、比容、質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)分的測(cè)定

1.2.7.1 面包的制作 面包的制作采用一次發(fā)酵法,將1.2.2制作的面團(tuán)分割成相等質(zhì)量的面團(tuán)(約60 g),揉成圓形放入方形模具中,然后將面團(tuán)連同模具一起放入預(yù)熱好的醒發(fā)箱中進(jìn)行發(fā)酵,其中醒發(fā)箱的溫度為38 ℃,箱內(nèi)的相對(duì)濕度為80%,醒發(fā)時(shí)間為60 min。隨后將發(fā)酵好的面團(tuán)連同模具一起放入預(yù)熱好的烤箱中,其中烤箱上/下火的溫度為190 ℃/180 ℃,烤制時(shí)間為20 min。將烤制好的面包冷卻至室溫,并裝入密封袋中備用。

1.2.7.2 面包比容的測(cè)定 比容采用食品體積測(cè)定儀來測(cè)定。每組冷卻好的面包測(cè)定3個(gè),結(jié)果取平均值。

1.2.7.3 面包質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 質(zhì)構(gòu)特性采用質(zhì)構(gòu)儀來測(cè)定,將冷卻好的面包平放,從靠近中間部位自上而下垂直切開,切出表面平整、體積為2 cm×2 cm×2 cm的立方體[19]。測(cè)試條件:測(cè)試模式為TPA,測(cè)試前速率為2.0 mm/s,測(cè)試中速率為1.0 mm/s,測(cè)試后速率為1.0 mm/s,壓縮比為50%,兩次壓縮間隔為5 s,感應(yīng)力為5 g,測(cè)試探頭為P36R探頭。

1.2.7.4 面包的感官評(píng)價(jià) 感官評(píng)價(jià)的方法參照GB/T 20981-2007對(duì)面包感官的要求,在姚佳等[20]的評(píng)分方法上略作修改,糜米面包的感官評(píng)價(jià)從形態(tài)、色澤、組織、氣味和口感五個(gè)角度進(jìn)行,具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。由經(jīng)過培訓(xùn)的10名食品專業(yè)人員進(jìn)行評(píng)分,最終結(jié)果取平均值。

表1 糜米粉面包的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard for proso millet bread

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)使用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異性分析,利用Origin 9.0繪制圖像。

2 結(jié)果與分析

2.1 糜米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)濕面筋含量的影響

面筋是面團(tuán)制作過程中蛋白質(zhì)(谷蛋白和醇溶蛋白)與水分子相互作用,面筋蛋白彼此締結(jié)形成的,其含量的多少直接關(guān)系到面制品的品質(zhì)。濕面筋是用氯化鈉溶液反復(fù)搓洗面團(tuán)得到的粘彈性物質(zhì)。結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,糜米粉的加入對(duì)混合粉的濕面筋含量影響顯著(p<0.05)。從圖1可以看出,隨著其添加量的增加,混合粉的濕面筋含量呈下降的趨勢(shì),這也就可能直接影響了混合粉面包的焙烤品質(zhì)。該結(jié)果與其它不含面筋蛋白的雜糧粉添加到小麥粉中的影響結(jié)果一致[21]。造成這一現(xiàn)象的原因是糜米粉中雖然蛋白質(zhì)含量并不低,但其蛋白組成中不含有面筋性蛋白質(zhì),導(dǎo)致混合粉中糜米粉含量與面筋蛋白的含量呈負(fù)相關(guān),即糜米粉含量越高,面筋蛋白的含量就會(huì)越低,濕面筋的含量就會(huì)越低。

圖1 糜米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)濕面筋含量的影響Fig.1 Effects of the additive amount of proso-millet flour on the wet gulten content of mixed dough注：不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.2 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

如圖2,在未添加糜米粉的面團(tuán)中,淀粉團(tuán)粒作為填充物完全被面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所包裹,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分有序,表現(xiàn)出了很好的連續(xù)性[22-23]。而添加了糜米粉后,面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,且隨著糜米粉添加量的增加,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變?cè)絹碓矫黠@;當(dāng)糜米粉添加量為10%時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,不再均勻,但未出現(xiàn)斷裂的情況;當(dāng)糜米粉添加量為20%時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生局部斷裂,不再連續(xù),出現(xiàn)了斷層結(jié)構(gòu),少量較大的淀粉顆粒逐漸開始外露,其中外露的較大的淀粉顆粒與王紹清[24]等利用掃描電鏡法觀察到的小麥淀粉顆粒形態(tài)一致;當(dāng)糜米粉添加量為30%時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂程度更加嚴(yán)重,出現(xiàn)不連續(xù)的、碎片化的斷層結(jié)構(gòu),且外露的主要還是較大的淀粉顆粒;當(dāng)糜米粉添加量大于40%時(shí),已不能觀察到面筋網(wǎng)絡(luò)包裹淀粉顆粒的現(xiàn)象,其中糜米粉添加量為40%時(shí),暴露在外面的較大的淀粉顆粒增多,而糜米粉添加量為50%時(shí),暴露在外面的較大的淀粉顆粒減少,主要以較小的淀粉顆粒為主,較小的淀粉顆粒與張麗珍等[25]利用掃描電鏡法觀察到的糜米淀粉顆粒形態(tài)一致。

圖2 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響(×2000)Fig.2 Effects of the additive amount of proso millet flour on microstructure of dough(×2000)注:a～f分別為添加0、10%、20%、30%、40%和50%糜米粉的面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)。

有研究者將面筋形象地比作面團(tuán)的骨架,而淀粉團(tuán)粒黏附于面團(tuán)骨架上,在一定程度上起強(qiáng)化面團(tuán)骨架的作用。上述分析結(jié)果表明,較高的糜米粉添加量容易破壞面團(tuán)的組織結(jié)構(gòu),這與2.1研究糜米粉的添加量對(duì)混合粉面團(tuán)的面筋含量影響結(jié)果一致。

2.3 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響

由圖3所示,隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度和拉伸距離均呈下降的趨勢(shì)。結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可知,糜米粉的加入對(duì)混合粉面團(tuán)拉伸特性的影響顯著(p<0.05),且隨著添加量的增加,混合粉面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度和拉伸距離均呈顯著下降的趨勢(shì);另外,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,不同糜米粉添加量的混合粉面團(tuán)之間的差異逐漸在縮小。造成上述現(xiàn)象的原因可能是:由于糜米粉的加入導(dǎo)致混合粉面筋蛋白含量下降,使混合粉面團(tuán)三維面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)性降低,降低了面團(tuán)的穩(wěn)定性,從而減弱了面團(tuán)的拉伸特性,這與杜雙奎等[26]研究蕎麥粉對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響結(jié)果一致。

圖3 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響Fig.3 Effects of the additive amount of proso millet powder on the tensile characteristics of dough注:A:糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)拉伸強(qiáng)度的影響圖; B:糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)拉伸距離的影響圖。注：不同小寫字母表示同一發(fā)酵時(shí)間不同糜米粉添加量之間差異顯著(p<0.05)。

2.4 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

由圖4可知,彈性模量G′和黏性模量G″均隨著頻率的增加而增加,且彈性模量G′大于黏性模量G″,面團(tuán)體現(xiàn)出了彈性流體的性質(zhì)。糜米粉的加入使得混合粉面團(tuán)的G′和G″均呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì),且糜米粉添加量越大,G′和G″越大,造成此現(xiàn)象的原因可能是:一方面糜米粉的加入會(huì)導(dǎo)致體系的淀粉含量發(fā)生改變;另一方面,由于糜米粉添加量不同,制備對(duì)應(yīng)面團(tuán)時(shí)的加水量不同。有相關(guān)研究表明，淀粉顆粒的大小、直鏈與支鏈淀粉的比例和含量以及加水量的差異等其它因素都會(huì)影響面團(tuán)的動(dòng)態(tài)流變特性[27-28]。

圖4 糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變特性的影響Fig.4 Effects of the additive amount of proso millet flour on the rheological properties of dough注:a:糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)彈性模量G′的影響圖; b:糜米粉添加量對(duì)面團(tuán)黏性模量G″的影響圖。

2.5 糜米粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

由表2可知,面包的比容、各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和感官評(píng)分在糜米粉的不同添加量下差異顯著(p<0.05)。其中,比容和感官評(píng)分隨著糜米添加量的增加呈下降趨勢(shì),但糜米粉的添加量在10%～30%時(shí),與對(duì)照組相比,比容和感官評(píng)分呈下降趨勢(shì),但面包的品質(zhì)還在可接受的范圍內(nèi);當(dāng)糜米粉添加量超過30%時(shí),比容和感官評(píng)分大幅度降低,面包的品質(zhì)使人難以接受。這可能是因?yàn)槊用追鄣募尤虢档土嘶旌戏勖娼畹鞍椎暮?使得混合粉面團(tuán)在發(fā)酵過程中的持氣性能減弱,最終使面包的比容減小,出現(xiàn)局部過硬,表面不光滑以及塌陷等現(xiàn)象,再加上其本身口感較為粗糙,在小麥粉中的添加量越大,面包的口感越差,使得感官評(píng)分降低。另外,面包的硬度、咀嚼度均呈上升趨勢(shì),而彈性、粘聚性、回復(fù)性卻均呈下降的趨勢(shì),且在添加量超過30%時(shí),各指標(biāo)數(shù)值變化較大,面包的品質(zhì)也相應(yīng)降低。

表2 糜米粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響Table 2 Effects of the additive amount of proso millet flour on the quality of bread

3 結(jié)論

研究表明,糜米粉對(duì)混合粉面團(tuán)及面包會(huì)造成很大的影響。隨著糜米粉添加量的增加,混合粉的濕面筋含量呈顯著下降的趨勢(shì)(p<0.05)。糜米粉的添加使得面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)不再均勻,且隨著糜米粉添加量的增加,面筋網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)生斷裂,不再連續(xù),出現(xiàn)了斷層結(jié)構(gòu)。糜米粉的加入使混合粉面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度和拉伸距離均明顯降低。另外,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,不同混合粉面團(tuán)之間的差異逐漸在縮小。隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團(tuán)的彈性模量G′和黏性模量G″均呈上升的趨勢(shì)。面包的比容、各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和感官評(píng)分在不同添加量糜米粉下差異明顯。從混合面粉的面團(tuán)理化性質(zhì)和烘焙特性等多個(gè)角度綜合分析,隨著糜米粉添加量的增加,混合粉面團(tuán)的性質(zhì)及面包的品質(zhì)出現(xiàn)了不同程度的下降,因而烘焙面包時(shí)糜米粉的添加量不宜超過30%。