山藥粉對(duì)面團(tuán)特性和韌性餅干品質(zhì)的影響

王 蕊,胡 予,熊雙麗

(1.山西運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西運(yùn)城 044000;2.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,四川綿陽 621010)

餅干口感好、價(jià)格低廉、保質(zhì)期長、攜帶方便,深受全球消費(fèi)者喜愛,而且消費(fèi)量日益劇增,具有較好的市場前景。尤其是韌性餅干,因其糖油量占面粉基40%左右,含量適中,口感酥脆,深受消費(fèi)者喜愛。但隨著全球非傳染性疾病日益增加趨勢和對(duì)公共健康的影響,消費(fèi)者更加渴求低脂、低糖、高感官品質(zhì)和具有保健特性的餅干產(chǎn)品。目前相關(guān)研究主要集中在餅干中加入具有抗氧化、降血糖和增強(qiáng)免疫力等功能的活性因子的食品、新食品原料或藥食兩用原料,以提升餅干的營養(yǎng)保健特性[1-3]。

山藥(DioscoreaoppositifoliaL.)富含淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸、酚類化合物、維生素、麥角固醇、皂苷、及鋅鐵等成分,主要分布于我國華北、西北及長江流域各省區(qū),因其具有除熱寒邪氣、補(bǔ)中、益氣等功效[4-6],《神農(nóng)本草經(jīng)》將之列為上品。山藥中多糖、蛋白質(zhì)和酚類化合物可增強(qiáng)機(jī)體免疫、降血脂[7]、降血糖、抗氧化[8]、抗炎、控制體重、改善肥胖引起的胰島素抵抗[9]、調(diào)節(jié)胃腸道及降低抗生素引起的腹瀉和微生態(tài)失衡等生物活性[10],國家衛(wèi)生部已將山藥列入藥食兩用目錄。近年來,基于山藥本身的口感和多種活性,山藥掛面[11]、飲料[12]、餅干[13-14]和面包[15]等相關(guān)營養(yǎng)保健食品的開發(fā)已逐漸成為研究熱點(diǎn)。但對(duì)餅干的研究主要是餅干配方和焙烤溫度對(duì)其感官品質(zhì)的影響,沒有涉及加入山藥后,餅干加工特性、營養(yǎng)活性成分及消化特性的改變。

由于部分活性成分原料無面筋蛋白,淀粉結(jié)構(gòu)不同于小麥粉,導(dǎo)致餅干加工特性改變,部分研究發(fā)現(xiàn),這些活性成分原料的加入會(huì)降低餅干的加工特性和感官品質(zhì)[16-17],也有報(bào)道認(rèn)為添加10%～15%富含膳食纖維和蛋白質(zhì)的豆渣粉可使面包面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性達(dá)到最好[18]。本實(shí)驗(yàn)基于山藥的營養(yǎng)保健特性,消費(fèi)者喜愛性和原料的易獲得性,研究不同山藥添加量對(duì)面團(tuán)特性的影響,以期制備出具有較好營養(yǎng)保健、口感色澤適宜的韌性餅干,為山藥深度開發(fā)和生產(chǎn)符合未來健康需求的糕點(diǎn)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鐵棍山藥粉 河南省焦作市;α-淀粉酶(13 U/mg)、糖化酶(100000 U/mg) 上海阿拉丁生化科技有限公司;低筋面粉 肇慶福加德面粉公司;3,5-二硝基水楊酸、丙三醇、氫氧化鈉、無水乙醇 天津市福晨化學(xué)試劑廠。

TA XTplus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;Micro-DougLAB型全自動(dòng)粉質(zhì)儀、StarchMaster型RVA快速粘度儀 瑞典波通科學(xué)儀器公司;UV 5800PC型紫外分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 混合粉主要物化特性測定 以低筋小麥粉加山藥粉總質(zhì)量為100%計(jì),將山藥粉按照總質(zhì)量的0、10%、20%、30%、40%和50%比例添加至低筋小麥粉中,充分混勻后獲得不同山藥粉添加量的混合粉。濕面筋的含量檢測參照文獻(xiàn)[19];粉質(zhì)特性測定參考GB/T 14614-2006《小麥粉、面團(tuán)的物理特性、吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法》,分別記錄吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、帶寬值;糊化特性測定參照GB/T 24853-2010《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測定 粘度儀法》,分別記錄糊化溫度、峰值粘度、最低粘度、最終粘度、衰減值和回生值。

1.2.2 面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性測定 以不同山藥粉添加量的混合粉100%計(jì),先后將20%綿白糖、1%鹽、1%磷脂、28%水、0.5%碳酸氫銨、1%小蘇打等輔料混合均勻倒入混合粉,再加入16%橄欖油,在水浴鍋39 ℃條件下調(diào)粉5 min,靜置10 min后,將面團(tuán)制備為5個(gè)直徑20 mm、高度26 mm的圓柱體樣品,物性儀使用P/50探頭,采用TPA模式,測定前、中和后的速度分別是1.00、5.00和5.00 mm/s,目標(biāo)模式為位移10.00 mm,觸發(fā)力5 g。一個(gè)圓柱體樣品測定1次,一個(gè)面團(tuán)樣品共測定5次,取平均值。

1.2.3 山藥韌性餅干制作工藝 基本工藝流程:山藥生粉→面團(tuán)調(diào)制→輥軋成型→烘烤(上火溫度170 ℃,下火溫度150 ℃,12 min)→冷卻→包裝。

山藥韌性餅干配方:以混合粉(低筋面粉80%+山藥粉20%)100%計(jì),水添加量26%,白沙糖添加量20%,油添加量12%,小蘇打添加量1%,食鹽添加量1%,大豆磷脂添加量1.4%,碳酸氫銨添加量0.5%。

1.2.4 山藥韌性餅干感官評(píng)分 感官評(píng)分總分為100分,邀請了16位評(píng)價(jià)人員對(duì)每個(gè)餅干樣品根據(jù)評(píng)分項(xiàng)目和依據(jù)進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分項(xiàng)目和依據(jù)是在參考餅干國家推薦標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20980-2007)的基礎(chǔ)上制定的,見表1。

表1 山藥韌性餅干感官評(píng)分Table 1 Sensory evaluation of yam biscuits

1.2.5 餅干質(zhì)構(gòu)特性測定 物性儀選用HDP/3PB探頭,采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)?zāi)Ｐ?設(shè)置測定前、中和后的速度分別是1.00、2.00和5.00 mm/s,目標(biāo)模式為位移15.00 mm。每組樣品測定6次,取平均值。

1.2.6 餅干色差分析 用色差儀直接測定餅干粉末,以標(biāo)準(zhǔn)白板為參照。

1.2.7 餅干營養(yǎng)成分分析 蛋白質(zhì)測定參考GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》,脂肪測定參照和GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》,總黃酮的含量檢測參考文獻(xiàn)[20]。

1.2.8 餅干消化特性測定 結(jié)合屠穎晶[21]的方法模擬體外消化和Englyst等[22]的體外測定與檢測方法,并采用3,5-二硝基水楊酸比色法測還原糖含量,分別求得快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量。計(jì)算公式如下:

式中:G0、G20和G120分別為樣品酶解前、酶解后20和120 min時(shí)的葡萄糖量,mg;TS為測試樣品質(zhì)量,mg。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2013數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,顯著性分析主要采用單因素方差分析,P<0.05表示為差異顯著,同時(shí)使用Origin 8.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 山藥粉添加量對(duì)混合粉濕面筋的影響

山藥粉添加量對(duì)混合粉濕面筋的影響結(jié)果見圖1。谷蛋白和麥膠蛋白形成的既有彈性又有黏性和特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以影響面團(tuán)的黏性和延展性;如果面筋的筋力過強(qiáng),將容易造成餅干硬度增加和形變產(chǎn)生,筋力過小又可能致使面團(tuán)持氣能力變差,面團(tuán)成型時(shí)容易發(fā)生斷片和產(chǎn)品破碎[23]。從圖1中可以看出,濕面筋含量隨著山藥粉的增加而呈顯著降低趨勢(P<0.05),尤其是當(dāng)山藥粉含量增加至30%以后,下降更明顯,濕面筋難以成型?；诖?山藥粉的添加量不宜超過30%。

圖1 山藥粉對(duì)混合濕面筋含量的影響Fig.1 Effect of yam powder on the content of mixed wet gluten注:字母不相同表示兩者差異顯著(P<0.05),字母相同表示差異不顯著(P>0.05),圖2～圖3同。

2.2 山藥粉添加量對(duì)混合粉粉質(zhì)特性的影響

山藥粉添加量對(duì)小麥粉粉質(zhì)參數(shù)的影響結(jié)果見表2。隨著山藥粉的增加,小麥粉吸水率有增加趨勢,但差異不顯著(P>0.05),這可能與山藥蛋白質(zhì)和多糖成分含量較高有關(guān)。面團(tuán)形成時(shí)間反應(yīng)濕面筋含量及質(zhì)量高低,穩(wěn)定時(shí)間反映面團(tuán)的耐揉性、強(qiáng)度及面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[24]。面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間都隨山藥粉添加量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,當(dāng)山藥粉增加至20%時(shí),兩者均達(dá)到最高,而且顯著高于其他添加組(P<0.05),說明該條件下的面團(tuán)質(zhì)量較好。面團(tuán)形成時(shí)間增加可能是因?yàn)閿嚢柽^程中加入的水分在短時(shí)間內(nèi)被山藥粉吸收,導(dǎo)致小麥粉不能完全吸水,從而阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,并導(dǎo)致面團(tuán)形成時(shí)間增加。面團(tuán)弱化度反映了面團(tuán)對(duì)機(jī)械攪拌的承受能力,弱化度越小,說明筋力越強(qiáng),隨著山藥粉添加量的不斷增加,面團(tuán)弱化度呈下降趨勢,說明添加山藥粉增加了面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度,可能使韌性餅干柔韌性增加,酥脆性降低。帶寬可以反映面團(tuán)或其中面筋的彈性,值越大,顯示面團(tuán)的彈性越大。表2顯示,帶寬隨著山藥粉使用量的增加而呈現(xiàn)下降趨勢,說明添加山藥粉會(huì)降低面團(tuán)彈性,有利于防止餅干收縮變形,綜合粉質(zhì)特性,山藥粉20%較為合適。

表2 山藥粉對(duì)小麥粉粉質(zhì)參數(shù)的影響Table 2 Effect of yam powder on properties of wheat flour

2.3 山藥粉添加量對(duì)混合粉糊化特性的影響

山藥粉添加量對(duì)混合粉糊化溫度的影響結(jié)果見圖2A。由圖2A可知,山藥粉添加量在10%時(shí),混合粉的糊化溫度顯著低于單一面粉糊化溫度(P<0.05),可能是因?yàn)樯剿幏鄣奶砑痈淖兞酥辨満椭ф湹矸鄣谋壤?而且山藥酸性多糖的羧基基團(tuán)影響了淀粉分子間氫鍵的締合能力,導(dǎo)致淀粉顆粒表面產(chǎn)生空隙,容易糊化;超過20%時(shí),糊化溫度呈現(xiàn)上升趨勢,并達(dá)到顯著水平(P<0.05),可能是羧基基團(tuán)與淀粉分子競爭結(jié)合水分子,限制了淀粉分子的溶脹,延緩了糊化過程,使得糊化溫度升高[25]。

圖2 山藥粉對(duì)小麥粉糊化特性的影響Fig.2 Effects of yam powder on the gelatinization of wheat flour

山藥粉添加量對(duì)混合粉峰值粘度、最低粘度和最終粘度的影響見圖2B。

峰值粘度、最低粘度和最終粘度與淀粉顆粒形貌、直鏈淀粉與支鏈淀粉比例、相對(duì)分子質(zhì)量、淀粉粒徑大小等因素相關(guān)[26],三者分別與淀粉顆粒膨脹性、支鏈淀粉含量和熱穩(wěn)定性呈正相關(guān)[27]。由圖2B可知,峰值粘度、最低粘度、最終粘度隨著山藥粉添加量增大顯著上升(P<0.05),可能是因?yàn)樯剿幹械闹ф湹矸?、大分子蛋白質(zhì)和酸性多糖具有良好的黏結(jié)性能,加強(qiáng)了淀粉顆粒和淀粉顆粒與面筋之間的結(jié)合能力,降低了水分活度,增加了熱穩(wěn)定性,而且形成了組織結(jié)構(gòu)細(xì)密、黏彈性較好的面團(tuán)。

山藥添加量對(duì)混合粉衰減值和回生值的影響結(jié)果見圖2C。由圖2C可知,山藥粉在0～30%范圍內(nèi),混合粉衰減值顯著高于單獨(dú)小麥粉(P<0.05),隨后又顯著降低(P<0.05),說明添加山藥粉以后,溶脹后的混合粉的粒度強(qiáng)度開始減小,熱穩(wěn)定性變差,當(dāng)山藥粉超過30%后,該值又變小,這可能是與山藥粉的高吸水力和持水力相關(guān),導(dǎo)致混合粉粒度強(qiáng)度減小變慢,衰減值又有減小的趨勢。山藥粉在0～20%范圍內(nèi),混合粉回生值隨其濃度升高而顯著增加(P<0.05),說明混合粉淀粉分子重新排列速率和分子締合增加,容易老化。

2.4 山藥粉添加量對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

山藥粉添加量對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果見表3。隨著山藥粉添加量的增加,面團(tuán)硬度顯著增大(P<0.05),其中20%和30%兩個(gè)梯度差異不顯著;咀嚼性(山藥粉添加量0～40%范圍內(nèi))略微增加(P>0.05),超過40%時(shí),顯著增加(P<0.05),可能是因?yàn)樯剿幏鄣鞍踪|(zhì)阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,導(dǎo)致面團(tuán)氣孔減小和硬度增大,面團(tuán)內(nèi)部形成穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu),咀嚼性增加[28]。面團(tuán)的內(nèi)聚性隨山藥粉添加量的增加而顯著降低(P<0.05),彈性在0～20%范圍內(nèi)顯著降低(P<0.05),20%和30%之間與30%和40%之間不顯著(P>0.05),40%和50%之間顯著(P<0.05),這可能是因?yàn)樯剿幏圩陨淼酿さ鞍住⒍嗵羌拜^大的淀粉顆粒使其吸水力較高,與面筋蛋白競爭吸收了體系中的水分[29],導(dǎo)致彈性持續(xù)下降。綜合山藥粉對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響結(jié)果來看,山藥粉適宜添加量為20%。

表3 山藥粉對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effects of yam powder on texture of dough

2.5 山藥粉添加量對(duì)餅干感官質(zhì)量及質(zhì)構(gòu)特性的影響

從表4可以發(fā)現(xiàn),隨著山藥粉的持續(xù)增加,餅干硬度先降低再增加,在其添加量為20%時(shí),硬度顯著低于其他水平(P<0.05),這可能是因?yàn)樘砑由剿幏酆?減少了面筋蛋白,阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)形成[16-17],降低面團(tuán)彈性,使餅干結(jié)構(gòu)變疏松,隨著山藥粉的進(jìn)一步增加,面筋蛋白進(jìn)一步減少,但非淀粉多糖和黏蛋白的進(jìn)一步增加,又不能調(diào)節(jié)面筋強(qiáng)度,導(dǎo)致硬度增加[18]。未添加山藥粉時(shí),餅干柔韌性最大,當(dāng)山藥粉添加量為20%時(shí)柔韌性最小,餅干酥脆性最高。山藥粉使用量在0%～20%范圍,其含量增加,感官得分上升;在20%～50%范圍時(shí),其含量增加時(shí)感官得分卻逐漸下降,當(dāng)山藥粉添加量為20%時(shí),餅干色澤金黃、均勻有光澤、外形完整,表面光滑平整,餅干香味濃郁,具有適宜山藥味,餅干松脆細(xì)膩,餅干斷面結(jié)構(gòu)層次清晰或呈多孔狀,孔洞細(xì)小且均勻。山藥粉添加量繼續(xù)增加,韌性餅干外形越完整、形態(tài)越好,山藥味較濃,但其顏色更加焦黃,光澤感變差。當(dāng)山藥粉增加至40%時(shí),餅干邊緣開始出現(xiàn)焦化,表面顏色過暗。結(jié)合山藥粉對(duì)混合粉糊化特性、粉質(zhì)特性、面團(tuán)質(zhì)構(gòu)和餅干色差的影響,得到山藥粉最佳添加量20%,后續(xù)營養(yǎng)成分和消化特性分析采用20%的山藥淀粉韌性餅干。

表4 山藥粉對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響Table 4 Effects of yam powder on texture and sensory quality of biscuits

2.6 山藥韌性餅干色差分析

山藥粉添加量對(duì)韌性餅干的色差影響結(jié)果見表5。L*值是亮度,a*值大小分別表示偏紅和偏綠,b*值大小分別表示偏黃和偏藍(lán)。通過色差值的分析,再與感官顏色評(píng)價(jià)結(jié)合可以更好地分析出餅干的顏色品質(zhì)。由表5可以看出,各山藥粉添加量餅干的L*值均顯著低于普通餅干(P<0.05),并且隨著山藥粉的增加,L*值進(jìn)一步顯著降低(P<0.05),a*值、b*值卻呈現(xiàn)相反的趨勢,表明其亮度減小,光澤度降低,紅黃色程度增加,這可能是因?yàn)樯剿幏墼黾?美拉德反應(yīng)增強(qiáng),導(dǎo)致餅干顏色變黃變紅[30]。

表5 山藥粉對(duì)韌性餅干色差的影響Table 5 Effect of different amounts of yam powder on color difference of biscuits

2.7 山藥韌性餅干營養(yǎng)成分分析

表6分析了未添加山藥粉和20%山藥粉添加量的韌性餅干的主要營養(yǎng)成分,后者的蛋白質(zhì)和總黃酮含量分別比前者提高了15%和33%(P<0.05),脂肪含量降低了12%(P<0.05)，說明融入了富含山藥黏蛋白和黃酮等成分的山藥餅干,其營養(yǎng)價(jià)值及功能性較普通餅干均有所改善,符合現(xiàn)代食品低脂、高蛋白質(zhì)和保健的發(fā)展需求。

表6 餅干營養(yǎng)成分含量Table 6 Nutritional content of biscuit

2.8 山藥韌性餅干消化特性研究

RDS消化快,容易引起生物體血糖值的迅速增加,SDS能慢速持續(xù)的釋放能量,從而延長飽腹感,其低血糖指數(shù)特性可以有效平衡體內(nèi)血糖、胰島素及血脂和膽固醇的代謝平衡,在小腸無法消化吸收的RS可以有效調(diào)節(jié)機(jī)體血糖和脂類代謝平衡,還可以增加餐后飽腹感,減少人體熱量攝取,有助于減肥和健康[31]。由圖3可知,山藥韌性餅干RDS含量顯著低于未添加純面粉組(P<0.05),但其SDS和RS含量顯著增加(P<0.05),分別為11%和22%,說明山藥韌性餅干的RS和SDS含量明顯髙于普通韌性餅干,可能對(duì)血糖穩(wěn)定具有一定的益處。

圖3 山藥粉對(duì)韌性餅干RDS、SDS與RS的影響Fig.3 Effect of yam powder on RDS,SDS and RS of biscuit注:*表示與普通韌性餅干相比含量差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論

對(duì)山藥粉面團(tuán)粉質(zhì)特性、質(zhì)構(gòu)特性、糊化特性和面筋含量分析發(fā)現(xiàn),山藥粉的添加會(huì)降低面粉的面筋和水分含量。隨著山藥粉使用量的持續(xù)加大,面團(tuán)彈性先增強(qiáng)后降低,形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間及衰減值先增加后減小,弱化度持續(xù)削減,最低粘度、峰值粘度、最終粘度和回生值持續(xù)加大。山藥粉的添加使餅干感官得分先增加后降低,RDS含量持續(xù)降低,SDS和RS持續(xù)增加,當(dāng)山藥粉添加量為20%時(shí),韌性餅干的口感最好,帶有山藥風(fēng)味,脂肪含量和RDS含量分別降低12%和23%,蛋白質(zhì)、黃酮、SDS和RS含量分別增加15%、33%、11%和22%,符合人們對(duì)現(xiàn)代餅干產(chǎn)品的消費(fèi)需求。