蛋清粉對糜米-小麥粉面團特性及饅頭品質(zhì)的影響

馬薇薇,李文釗,魏 敬,田苗苗,陳 歡,阮美娟

(食品營養(yǎng)與安全教育部重點實驗室,天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457)

蛋清粉作為新鮮雞蛋清的替代品,延續(xù)了其優(yōu)良的功能特性,包括高凝膠性、乳化性、保水性等,這是其作為食品添加劑的重要原因[1-2]。蛋清粉中含有豐富的蛋白質(zhì)資源,且賴氨酸含量為8.09 mg/g[3],賴氨酸具有促進大腦發(fā)育,防止細胞退化等功能[4]。因此,將蛋清粉添加到糧谷類制品中,不僅可以改善產(chǎn)品品質(zhì),還可彌補糧谷類制品中賴氨酸的缺乏,提高糧谷類食物中蛋白質(zhì)的生物價值[5]。目前,國內(nèi)外學(xué)者對蛋清粉添加至面制品中的應(yīng)用主要有面條、蛋糕或無麩質(zhì)面包等。羅云[6]研究表明,將蛋清粉添加至掛面中,添加量接近3%時,掛面品質(zhì)得到改善,且在加熱的條件下,蛋清蛋白與面筋蛋白之間發(fā)生蛋白質(zhì)聚合現(xiàn)象;趙殷勤等[7]研究了不同種類的蛋清粉對鮮面條品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)在面粉中加入6%的高膠蛋清粉會對面條蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)有一定改善作用;Erem等[8]研究得出,蛋清蛋白良好的起泡性可以改善面包質(zhì)構(gòu)特性;Masure等[9]研究表明,用蛋清粉取代6%的無麩質(zhì)米粉,可以在很大程度上防止面包坍塌,從而使最終產(chǎn)品具有更好的體積和質(zhì)地。

小麥饅頭在中國人民的飲食文化和日常生活中占據(jù)重要的地位,是深受中國人民喜愛的傳統(tǒng)主食之一。據(jù)統(tǒng)計,我國北方小麥粉70%用于饅頭的制作[10]。糜米富含蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、維生素和礦物質(zhì)[11],尤其是可以提供比小麥更加豐富的必需氨基酸[12],所以將糜米粉以一定比例加入小麥粉中,可以提高饅頭的營養(yǎng)價值,但因糜米粉的蛋白質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)與小麥蛋白不同,加工中難以形成面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),致使成品感官品質(zhì)下降。本實驗將蛋清粉添加至糜米-小麥粉中,研究蛋清粉對混合粉面團特性及成品饅頭的影響,對指導(dǎo)雜糧饅頭的營養(yǎng)及其品質(zhì)改良具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉 河北金沙河面業(yè)集團有限責(zé)任公司;粳性糜米(農(nóng)家種)產(chǎn)地為山西省河曲縣;蛋清粉 天津太陽食品有限公司;高活性干酵母、復(fù)配膨松劑 安琪酵母股份有限公司;溴化鉀(分析純) 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

YH-A 10002電子天平 瑞安市英衡電器有限公司;YP型電子精密天平 奧豪斯(上海)公司;FW100高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;HM740和面機青島漢尚電器有限公司;CF-3500發(fā)酵箱 中山卡士電器有限公司;Vizared 2.0型真空冷凍干燥機美國VirTris公司;MARS 60動態(tài)流變儀、IS50傅里葉變換紅外光譜儀 賽默飛世爾科技有限公司;SU1510掃描電子顯微鏡 日本日立高新技術(shù)公司;C21-WT2112T多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;BVM6630面包體積測定儀 瑞典波通公司;PEN3電子鼻 北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司;TA.XT. Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 混合粉及面團的制備

將糜米用高速粉碎機粉碎后過80 目篩,以糜米-小麥粉3∶7的質(zhì)量比混合,在此基礎(chǔ)上添加不同比例的蛋清粉(表1)混合均勻。其中,蛋清粉添加量及以下配料添加量均以糜米-小麥混合粉質(zhì)量為基準(zhǔn)。

表1 混合粉組成Table 1 Composition of mixed flours

準(zhǔn)確稱取上述混合粉,置于和面機中,加入1%安琪酵母、0.5%復(fù)配膨松劑、48%水,攪拌10 min,取出面團,靜置待測。

1.3.2 混合粉饅頭的制備

將1.3.1節(jié)中所制面團置于相對濕度80%,溫度36 ℃的醒發(fā)箱中,發(fā)酵60 min,取出發(fā)酵面團制成60 g的劑子,快速揉制成型,將成型的饅頭坯放入相對濕度80%,溫度36 ℃的醒發(fā)箱中,醒發(fā)20 min后放入鍋中,待水沸后計時蒸制20 min,取出饅頭,室溫冷卻1 h后待測。

1.3.3 面團微觀結(jié)構(gòu)的測定

將1.3.1節(jié)制備的面團經(jīng)真空冷凍干燥處理后,選取較為平整的截面,茹在帶有導(dǎo)電膠的樣品臺上,進行噴金處理,然后用掃描電子顯微鏡進行觀察、拍照。

1.3.4 面團動態(tài)流變學(xué)特性的測定

將1.3.1節(jié)中所制面團置于流變儀測試平臺中央,參照陶虹伶等[13]的方法略作修改。先以動態(tài)模式下的應(yīng)力掃描確定線性茹彈區(qū),選用20 mm圓形平板檢測探頭,平板間距1 mm,溫度25 ℃,頻率1.0 Hz。線性茹彈區(qū)確定之后,采用頻率掃描模式研究蛋清粉對糜米-小麥面團動態(tài)流變學(xué)的影響,頻率掃描范圍為1～100 rad/s。

1.3.5 紅外光譜的測定

將1.3.1節(jié)制備的面團經(jīng)真空冷凍干燥后粉碎,過120 目篩。將1 mg凍干樣品與150 mg溴化鉀置于瑪瑙研缽中,迅速研磨,壓片。取出樣品進行紅外光譜掃描測定,掃描波段4 000～400 cm-1,掃描次數(shù)16 次,分辨率4 cm-1。用Omnic 8.2軟件分析截取酰胺I帶(1 600～1 700 cm-1),再對其進行基線校正、高斯去卷積、二階導(dǎo)數(shù)擬合,多次擬合使殘差最小。最后通過峰面積確定面筋蛋白各二級結(jié)構(gòu)的比例[14-15],酰胺I帶各特征峰的波數(shù)與面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系為:1 646～1 664 cm-1為α-螺旋;1 615～1 637 cm-1及1 682～1 700 cm-1為β-折疊;1 664～1 681 cm-1為β-轉(zhuǎn)角;1 637～1 645 cm-1為無規(guī)卷曲[16]。

1.3.6 饅頭比容測定

將BVM6630體積測定儀開機預(yù)熱20 min,設(shè)置儀器參數(shù),將冷卻1 h后的饅頭放入體積儀樣品測定區(qū)開始測定,記錄比容值,每個樣品測6 次,取平均值。

1.3.7 饅頭質(zhì)構(gòu)測定

質(zhì)構(gòu)測試前,把饅頭芯部切出表面平整體積為2 cm×2 cm×2 cm的樣品。使用TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀,選用TPA模式,P36R探頭對成品饅頭進行質(zhì)構(gòu)測定。每種樣品測定6 次取平均值,得到硬度、彈性、茹聚性、咀嚼度、回復(fù)性指標(biāo)[17]。質(zhì)構(gòu)測定參數(shù):測試前速率2.0 mm/s;測試中速率1.0 mm/s;測試后速率1.0 mm/s;壓縮比50%;2 次壓縮間隔5 s。

1.3.8 電子鼻測定饅頭風(fēng)味

參照李偉麗等[18]的方法,將1.3.2節(jié)制備的饅頭樣品取2 g放入頂空瓶中,用保鮮膜封口,50 ℃水浴加熱20 min,用電子鼻對氣味成分進行測定,每組樣品重復(fù)3 次。電子鼻測試樣品間隔1 s,清洗時間120 s,樣品準(zhǔn)備時間10 s,檢測時間150 s,氣體流量400 mL/min。電子鼻傳感器響應(yīng)類型見表2。

表2 傳感器性能描述Table 2 Sensor performance description of electronic nose

1.3.9 饅頭的感官評價

表3 糜米饅頭感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Criteria for sensory evaluation of steamed bread

由10 名專業(yè)評價員采用評分法對添加蛋清粉的糜米-小麥粉饅頭進行評價,滿分為100 分,最終得分取平均值。感官評分標(biāo)準(zhǔn)參考王未[19]的方法稍作修改,見表3。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2019進行處理,利用SPSS 13.0進行數(shù)據(jù)的顯著性分析,圖像采用Origin 9.0繪制,紅外數(shù)據(jù)用軟件Omnic 8.2進行分析,電子鼻數(shù)據(jù)用自帶的Winmuster軟件分析繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋清粉對糜米-小麥粉面團微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖1添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig. 1 Effect of different proportions of egg white powder on the microstructure of proso millet-wheat flour dough

圖1 a中晶狀多面體顆粒為糜米淀粉[11],呈橢圓形且表面光滑的顆粒為小麥淀粉[20],可以看出中面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂嚴重,淀粉顆粒充分暴露。這與王小媛等[21]研究的紅棗粉對面團微觀結(jié)構(gòu)的影響一致。從圖1b～e可以看出,隨著蛋清粉的增加,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸恢復(fù),其原因是蛋清粉充斥在面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)間隙中,且自身的凝膠性可以加強面筋蛋白包裹淀粉顆粒的能力[6]。

2.2 蛋清粉對糜米-小麥粉面團動態(tài)流變學(xué)特性的影響

從圖2可知,隨著頻率的增加,彈性模量G’和茹性模量G”逐漸增大,說明面團中各種物質(zhì)有較好的流動性[22]。當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿啃∮?%時,面團的G’逐漸增大,當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿看笥?%時,G’減小但仍大于對照組,說明添加適量的蛋清粉可以賦予面團較好的彈性。隨著蛋清粉添加量的增大,G”逐漸減小,由于蛋清粉是固體粉末,使得體系整個流動性降低,G”值降低[6]。所以當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿繛?%時,既可以增強面團的彈性性能,又可以降低面團的易流動性。

圖2 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團動態(tài)流變學(xué)特性的影響Fig. 2 Effect of different proportions of egg white powder on dynamic rheological properties of proso millet-wheat flour dough

2.3 蛋清粉對糜米-小麥粉面團二級結(jié)構(gòu)的影響

表4 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉面團二級結(jié)構(gòu)的影響Table 4 Effect of different proportions of egg white powder on protein secondary structures in proso millet -wheat flour dough%

如表4所示,隨著蛋清粉添加量的增加,面團的α-螺旋相對含量呈增大趨勢,β-折疊呈減小趨勢,β-轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲無明顯變化。α-螺旋和β-折疊被認為是較有序的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)[23],具有剛性且穩(wěn)定性較高,而β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲是無序結(jié)構(gòu)。表4中在添加3%、4%蛋清粉時,比不加蛋清粉面團的α-螺旋相對含量分別增大了4.60%、17.12%,而β-折疊相對含量分別減小了1.12%、1.91%。總體來看,隨著蛋清粉添加量的增加,面筋的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定。

2.4 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭比容的影響

由圖3可知,當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿啃∮?%時,饅頭的比容呈增大趨勢,結(jié)論與Masure等[24]對面包的研究相似。蛋清粉具有高發(fā)泡能力且可以在饅頭制作過程中包裹氣體,還能增加饅頭的體積,這與2.1節(jié)中蛋清粉添加量小于3%時,混粉面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐步恢復(fù)所一致,即面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好的面團蒸制而成的饅頭包裹氣體能力也較好。而當(dāng)添加量大于3%時,比容下降,與2.1節(jié)中觀察到的面團微觀結(jié)構(gòu)不一致,原因可能是隨著饅頭的蒸制,體系的溫度不斷升高,大量的蛋清蛋白更易于與麥谷蛋白發(fā)生交聯(lián),從而削弱面筋蛋白之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),故比容呈下降趨勢[6]。

圖3 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭比容的影響Fig. 3 Effect of different proportions of egg white powder on the speci fic volume of proso millet-wheat steamed bread

2.5 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

表5 添加不同比例的蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Table 5 Effect of different proportions of egg white powder on the texture of proso millet-wheat steamed bread

從表5可知,隨著蛋清粉添加量的增加,饅頭的硬度呈增加的趨勢,硬度的增加可歸因于蛋清蛋白具有良好的水結(jié)合性和凝膠特性,它可以形成一個類似于面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以減少淀粉顆粒的膨脹和直鏈淀粉的浸出,從而增加產(chǎn)品的硬度[25]。彈性、茹聚性、回復(fù)性變化趨勢不顯著。咀嚼度指把固體食品咀嚼成能夠吞咽的狀態(tài)所需要的能量[26],如表5所示,咀嚼度呈增加趨勢,且這一指標(biāo)與硬度具有相關(guān)性[27]。當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿糠謩e為3%、4%時,硬度比不添加蛋清粉的饅頭分別增加11.55%、36.01%,所以蛋清粉的添加量不宜超過3%。

2.6 蛋清粉對糜米-小麥粉饅頭風(fēng)味的影響

圖4 不同蛋清粉添加量的饅頭PCAFig. 4 PCA of steamed breads with different proportions of egg white powder

圖5 不同蛋清粉添加量的饅頭載荷貢獻率分析Fig. 5 Analysis of loading contribution rate of steamed breads withdifferent proportions of egg white powder

電子鼻可以模擬人類的鼻子檢測風(fēng)味物質(zhì),具有高度穩(wěn)定性與客觀性[28]。可以用于檢測水果的新鮮度[29]、肉類[30]、面包的風(fēng)味[31-32]等。本實驗采用PCA模型將10 個傳感器的響應(yīng)值進行轉(zhuǎn)化、降維處理,將降維后的特征向量進行線性分類。圖4為第1主成分(貢獻率為96.89%)和第2主成分(貢獻率為2.46%)組成的二維空間圖,這2 個主成分的累計方差貢獻率為99.35%,表明該模型能夠很好地反映樣品的綜合信息。圖5為電子鼻的10 個傳感器的載荷貢獻率分析圖,圖中W2S傳感器對第1主成分貢獻率最大,在所有變量中占96.89%,說明隨著蛋清粉的添加,饅頭的風(fēng)味物質(zhì)中醇類、醛酮類物質(zhì)的含量可能會發(fā)生變化。結(jié)合圖4分析可知,與不添加蛋清粉的糜米饅頭相比,當(dāng)添加量大于1%時,電子鼻對饅頭的區(qū)分效果在可接受范圍內(nèi)。

2.7 不同蛋清粉添加量的糜米-小麥粉饅頭感官評價

圖6 添加不同蛋清粉添加量的糜米-小麥粉饅頭感官評分Fig. 6 Sensory scores of proso millet-wheat flour steamed breads with different proportions of egg white powder

如圖6可知,隨著蛋清粉添加量的增大,感官評分呈下降趨勢;當(dāng)添加量小于2%時,饅頭的感官評分顯著下降;當(dāng)添加量為2%、3%時,饅頭的感官評分下降趨勢不顯著。結(jié)合饅頭的比容與質(zhì)構(gòu)結(jié)果分析,在添加量為3%時,饅頭的比容有最大值,硬度、彈性、茹聚性、咀嚼度、回復(fù)性與添加量為2%的饅頭相比,趨勢變化不顯著;當(dāng)添加量大于3%時,饅頭比容降低,硬度顯著增大,表面不平整,感官評分顯著下降;所以添加3%的蛋清粉既可使饅頭的比容增大,硬度也在感官評價接受范圍內(nèi)。

3 結(jié) 論

對添加蛋清粉的糜米-小麥粉面團特性進行分析,添加蛋清粉會加強面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)包裹淀粉的能力;隨著蛋清粉的添加,面團的G’先增大后減小,G”呈下降趨勢,當(dāng)?shù)扒宸厶砑恿繛?%時,面團的G’最大;隨著蛋清粉的添加,面團中α-螺旋相對含量呈增大趨勢,β-折疊呈減小趨勢,在添加量為3%時,α-螺旋變化幅度相對較大,即面團相對穩(wěn)定。

對添加蛋清粉的糜米-小麥粉饅頭客觀品質(zhì)進行分析,隨著蛋清粉的增加,饅頭的比容先增大后減小,當(dāng)添加量小于3%時,比容逐漸增大,當(dāng)添加量大于3%時,比容下降;饅頭的硬度、咀嚼度呈增大趨勢;隨著蛋清粉的添加,饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)中醇類、醛酮類物質(zhì)的含量可能會發(fā)生變化;蛋清粉添加量為3%時,感官在可接受范圍內(nèi)。綜上所述,為了兼顧饅頭的感官評價和物性指標(biāo)兩方面,糜米-小麥粉饅頭中蛋清粉添加量應(yīng)不超過3%。