烤箱制備新疆馕的品質與揮發(fā)性物質研究

程 贊，毛紅艷，趙曉燕?，于 明，劉紅開，張曉偉，王 萌

（1. 濟南大學 烹飪學院，山東 濟南 250022；2. 新疆農業(yè)科學院 糧食作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091；3. 新疆農科院糧作所科技開發(fā)服務公司，新疆 烏魯木齊 830091）

馕是新疆維吾爾民族日常生活中一種具有代表性的主食，是當?shù)厣贁?shù)民族飲食文化中尤為關鍵的支點和支柱[1]。與其他傳統(tǒng)面餅制品相比，馕擁有獨特的地域特色和營養(yǎng)價值[2]。

馕制品的種類多樣，多半取決于其用料、形狀、味道、厚薄度等因素[1]。制品的主要用料基本相同，包括小麥粉、水、鹽、酵母和食用油，而其輔料比較廣泛，如芝麻、白糖、牛奶、雞蛋等。在馕制作的過程中，各類主料的選擇都會對成品的口感和風味產生或多或少的影響，例如水可以影響面團的軟硬度從而影響成品形態(tài)；酵母是面團發(fā)酵的關鍵配料，食鹽的多少會對酵母性能的發(fā)揮產生影響，同時還會決定馕制品的味道；食用油可以改變成品色澤，使之更有食欲，同時還有增香和提升口感的作用[3]。

目前制馕的手段有機器制馕和馕坑烤馕兩種。前者興起時間不長，產品較為標準的機械化自動制馕設備生產規(guī)模尚未形成；后者是傳統(tǒng)的制馕工藝，即利用土坯或磚砌的馕坑，采用柴火或炭火烤制成熟[1]，其缺點主要有：（1）溫度與衛(wèi)生難以控制，不易形成標準化生產且容易造成食品污染；（2）操作有難度及存在一定的安全性隱患；（3）制馕速度慢、效率低，人工消耗大，不易大量生產。

而馕在制作的過程中，其營養(yǎng)成分及風味物質在高溫的作用下，也將發(fā)生變化，主要包括：一是馕中的脂類物質在溫度達到其沸點時，濃郁香味的揮發(fā)性物質就會產生；二是馕中糖類物質及蛋白質與糖之間也會發(fā)生焦糖化和美拉德反應，使馕的表皮呈現(xiàn)光亮、金黃、韌脆，并出現(xiàn)特殊的風味；三是馕坯中的蛋白質發(fā)生了變性，使馕的內部組織變的柔軟有彈性，改善口感。馕的最終呈味結果及口感取決于各成分的綜合作用。其中，蛋白質經過降解變成低分子肽和氨基酸等小分子，如甜味肽、咸味肽、鮮味肽、色氨酸、甘氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等。該類分子與味覺感受體發(fā)生接觸，刺激大腦的味覺中樞產生滋味。不同的小分子肽和氨基酸造就了豐富的味感，在馕的呈味中貢獻最大。

目前，對馕的制作工藝研究報道較多，而對電烤箱烤制馕的品質及風味的研究尚鮮見報道[2-3]。而電烤箱與傳統(tǒng)炭火工藝有所差異，可能會對馕的營養(yǎng)成分及風味造成一定的影響。本文詳細研究了電烤箱烤制馕的營養(yǎng)特性、風味物質的變化，并與市售馕的品質進行對比，以期為烤箱烤制馕的營養(yǎng)品質與風味性質的提高提供借鑒作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中裕原味小麥粉：濱州中裕食品有限公司；魯花壓榨葵花油：山東魯花集團有限公司；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；天然深井鹽：山東省鹽業(yè)集團有限公司；市售馕：濟南市民族大街市場新疆馕店。

1.2 儀器與設備

電子分析天平（FA/JA）：上海佑科儀器儀表有限公司；冷凍干燥機（Scientz-12ND）：寧波新芝生物科技有限公司；陶瓷纖維馬弗爐（SX3-4-10X）：天津津立儀器設備科技發(fā)展有限公司；氨基酸分析儀（L8500A）：日本日立科技有限公司；氣質聯(lián)用儀（SCIONSQ -456 –GC）：美國Bruker公司；傅立葉紅外光譜（Pekin-Elmer Model GX）：英國珀金埃爾默公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 馕的制作

馕制作流程如圖1所示。將小麥粉、水、酵母、鹽、食用油按100∶50∶1∶1∶10的質量比混合并揉制（用水量可隨天氣適當調整），然后將面團濕潤放置在30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中醒發(fā)80 min，揉面次數(shù)為2次，并將面團加工成中間薄邊緣較厚形狀（直徑：20.2～20.7 cm；中間厚度為：0.5～0.8 cm；邊緣厚度為：1.2～1.5 cm）的圓形馕坯，馕戳加工出紋理后，用 5%淡鹽水涂刷表皮，均勻撒上芝麻，置于烤箱中，在220 ℃下烤制20 min。

美國著名教育家杜威提出，教學不應是直截了當?shù)刈⑷胫R，而應誘導學生在活動匯總得到經驗和知識。新課標倡導探究性學習，就是力圖改變學生的學習方式，幫助學生領悟科學的本質，而且關注創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。在教學中，教師應該針對學生認知特點，創(chuàng)造性地組織探究活動，讓學生立足書本，進行層層遞進地觀察、實驗，收集和分析證據(jù)，在體驗探究的過程中，形成一定的科學探究能力和科學態(tài)度與價值觀，激發(fā)創(chuàng)新意識。

圖1 馕的制作流程圖Fig.1 Flow chart of Naan production

1.3.2 氨基酸測定

按照 GB 5009.124《食品中氨基酸的測定》的方法使用氨基酸自動分析儀進行檢測自制馕和市售馕中氨基酸的含量[4]，采用水解法處理樣品，按照公式（1）計算氨基酸的含量[4]。

式中：X：氨基酸含量，g/100 g；c：樣品測定液中氨基酸含量，nmol/50 μL；F：樣品稀釋倍數(shù)；V：水解后樣品定容體積；M：氨基酸的摩爾質量，g/mol；m：稱樣量，g；109：將樣品含量由納克（ng）折算成克（g）的系數(shù)；100：換算系數(shù)。

1.3.3 氣質聯(lián)用色譜（GC-MS）

樣品處理：固相微萃取法，將粉碎的 2.0 g的樣品置至20 mL的頂空瓶中，在60 ℃下吸附30 min，取出吸附后的萃取頭，轉移至色譜的進樣口，然后在250 ℃下解吸3 min[8]。GC的實驗參數(shù)為：采用DB-WAX石英毛細柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色譜柱，柱流量為0.8 mL/min；以高純度氦氣為載氣；升溫方式是初溫40 ℃（3 min），第一次升溫以5 ℃/min 升到90 ℃，第二次升溫以10 ℃/min 升到250 ℃（6 min）；進樣口的溫度為250 ℃。

MS的實驗參數(shù)為：EI作為離子源，其溫度是200 ℃，70 eV的電壓，250 ℃的色譜-質譜接口溫度[5]。測定：自動進樣，用GC-MS技術分析，得到全成分總離子流圖（TIC），將所得的質譜數(shù)據(jù)與質譜數(shù)據(jù)庫檢索得到的數(shù)據(jù)進行比較，對比標準圖譜鑒定每個色譜峰的化學成分，最后對色譜峰用面積歸一化法進行計算。

采用固體方法即溴化鉀壓片法制備樣品[6]，按照樣品與溴化鉀 1∶100研磨均勻后置于壓片機中，然后在室溫下進入紅外光譜儀樣品倉進行測試，實驗條件為：掃描波數(shù)范圍為4 000～400 cm?1；分辨率 4 cm?1；掃描次數(shù)為 32次。采用 Origin軟件作圖，分析馕的結構與其譜帶的關系，并對酰胺Ⅰ帶（1 600～1 700 cm?1）馕中蛋白二級結構含量進行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗的數(shù)據(jù)重復測定3次，數(shù)據(jù)展示為平均值±SD標準偏差，采用統(tǒng)計軟件SPSS20.0（Inc，Chicago，IL，USA）與 Duncan檢驗（P<0.05）對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析[7]。

2 結果與分析

2.1 氨基酸分析

氨基酸不僅具有呈味特性，能與多種受體發(fā)生作用，而且是維系人體生命活動的重要物質，具有各種生理功能。利用氨基酸自動分析儀分別對小麥粉、自制馕及5種市售馕中的17種水解氨基酸的組成及含量進行測定（表1）。如表1所示，全部樣品中均含有17種水解氨基酸，且自制馕的總氨基酸含量比市售的馕明顯更高。通過與小麥粉進行比較，選擇該小麥粉制作而成的馕，在17種氨基酸中除精氨酸、胱氨酸和谷氨酸外的氨基酸的含量均有所上升，同時氨基酸總量值相較于小麥粉更高，說明馕在熱加工的過程中，氨基酸發(fā)生轉化[8]。

表1 小麥粉和馕中的氨基酸組成Table 1 Amino acid composition of flour and Naan g/100 g

對表1中的數(shù)據(jù)進行分析，可知市售馕的總氨基酸含量差異較大，在 8.6%～9.5%間。5號市售馕中總氨基酸含量最低，為8.6%，1號市售馕最高，為 9.5%，二者的差值為 0.9%。原因是因為多個生產廠制做馕時所選用的原材料有所區(qū)別。與此同時，所有樣品中的谷氨酸的含量最高，之后是亮氨酸，其次是脯氨酸和苯丙氨酸。谷氨酸[9]是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，大量存在于谷類蛋白質中，有鮮味，使烘烤成熟的馕滋味香美；亮氨酸[10]能夠調節(jié)血糖，同時可作為調味增香劑使用；脯氨酸廣泛存在于小麥細胞壁中，具甜味，起到使馕口感變香甜的作用；苯丙氨酸屬芳香族氨基酸[11]，可與糖類發(fā)生氨基-羧化反應以改善馕的香味。

2.2 風味成分分析

表2給出了樣品的風味化合物，在自制和市售馕制品中共檢測出16種揮發(fā)性的風味成分，醛、酮、醇、酯、苯環(huán)、雜環(huán)、有機酸、烴類及其他成分的比例為 5∶1∶3∶1∶1∶1∶1∶5[12-13]。其中有的風味物質在自制馕出現(xiàn)，有的在市售馕中出現(xiàn)，而4號市售馕檢出的最多，為14種，均高于自制。在所有馕中，乙醇正己醛、鄰二甲苯、環(huán)辛四烯和2,2-二甲基癸烷風味物質均檢出。

對所有樣品的風味物質進行了系統(tǒng)的分類統(tǒng)計，結果見表3。表中分為醛、酮等8類，這些物質在形成馕的獨特風味上均起到了關鍵性的作用。而自制馕與市售馕相比，未能檢測出酮類、酯類和有機酸三種風味成分，其原因來自自制馕沒有填入洋蔥、蛋類等輔助原料。

表2 馕的風味成分組成Table 2 Flavor components of Naan %

表3 馕中揮發(fā)性物質分類統(tǒng)計Table 3 Classification and statistics of volatile substances in Naan %

在風味物質中，異戊醛有蘋果香味；正己醛呈現(xiàn)青草麥芽香氣；壬醛有似橘香氣味；2-甲基丁醛具有麥芽香味；乙酸甲酯和戊醛都具有水果香氣；3-羥基-2-丁酮散發(fā)出使人舒適的奶油香氣；所形成的乙酸乙酯散發(fā)出細膩的水果發(fā)酵芬芳，味微甜；異戊醇屬雜醇油中的一種，具備辛辣味。另外，二甲基砜和二甲基硫為洋蔥的風味成分，這些硫化物使得洋蔥具有特殊的風味和抗炎、促進機體新陳代謝以及預防疾病等功效。另外，3號馕樣品在烤制過程中或許受馕坑烤制溫度、均勻度等因素的影響，導致馕有部分焦糊，產生煙熏氣味，而檢測出了存在致癌風險的羰基鎳。

2.3 傅里葉變換紅外光譜分析

在本實驗中，F(xiàn)TIR光譜圖用于分析小麥粉及馕的纖維素、淀粉等碳水化合物、脂肪和蛋白質等基本構成的區(qū)別。3 800～3 200 cm–1（主要有羥基、胺基和烴基的伸縮振動）、1 200～1030 cm–1（主要有單鍵C—O的伸縮振動）、930～900 cm–1和785～755 cm–1（主要有C—H及烯烴C—H的彎曲振動）的特征峰都屬于碳水化合物[12]；1 680～1 630 cm–1（主要是C==C及C—N的伸縮振動）和1 570～1 510 cm–1（主要為N—H和C—N的伸縮振動）特征峰則屬于蛋白質[13]；2 926 cm–1（主要為C—H的伸縮振動）和1 746 cm–1（主要為C==O伸展振動）特征峰屬于脂肪[17]。

對圖2小麥粉和自制馕的FTIR圖譜對比統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)。從歸屬于碳水化合物特征峰 3 800～3 200 cm–1和 1 200～1 030 cm–1可知，小麥粉對應的峰高且寬，而自制馕對應的峰有下降趨勢，意味著小麥粉中的碳水化合物含量高[18]。從歸屬于蛋白質的特征峰1 570～1 510 cm–1的N—H和C—N的伸縮振動吸收峰可知，小麥粉的特征峰也強于自制馕，表明小麥粉中蛋白質含量也較多[19]，而馕在高溫加工過程中，因其表層發(fā)生的美拉德反應破壞了蛋白質的二級結構，進而降低了總峰的面積[18]；脂肪對應的特征峰為2 926 cm–1，小麥粉中沒有出現(xiàn)該峰，是因為馕在進行加工的過程中添加了植物油導致的。在1 081 cm–1特征峰歸屬于C—O—H彎曲振動、C—N伸縮振動或N—H伸縮振動，同時1 024 cm–1特征峰歸屬于C—O—C不對稱伸縮振動[20]。

圖2 小麥粉及馕紅外圖譜Fig.2 Infrared spectrums of flour and Naan

對圖2自制馕和市售馕的FTIR圖譜進行比較分析，可知自制馕與不同市售馕的 FTIR特征吸收峰位置無顯著差異，但在吸收峰的強度有所差異。通過峰強度的比較，發(fā)現(xiàn)自制馕所含有的碳水化合物、蛋白質、脂肪含量比市售的偏小。其原因大致是因為實驗室自制馕的制作工藝中僅僅使用了些許基本原料，但市售馕需考慮更多的經濟因素。為了滿足消費者的需求，市售馕往往會選擇多種輔料（如奶類、蛋、糖、洋蔥等）進行添加，以此來改善馕制品風味與口感，由此將造成樣品的紅外吸收強度有所區(qū)別。

通過 FTIR的二階導數(shù)對馕中蛋白二級結構進行定量分析。在圖譜中確定蛋白的子峰峰位，進行擬合曲線，得到蛋白二級結構各個子峰的面積，子峰面積在二級結構所占比例即為其含量二。表4展示了不同馕在酰胺Ⅰ帶中的二級結構百分含量。

表4 小麥粉及馕的酰胺Ⅰ帶頻率Table 4 The frequency of amide I band of flour and Naan %

由表4可知，小麥粉、自制馕和市售馕中蛋白的二級結構α-螺旋、β-折疊、無序結構和β-轉角結構的百分含量有一定的差異。所有樣品中蛋白質二級結構中以 β-折疊和 β-轉角含量為主，α-螺旋與無規(guī)則卷曲結構含量較少。面團經過熱處理后，發(fā)現(xiàn)蛋白質二級結構中β-折疊和β-轉角含量顯著上升，其中自制馕中β-折疊增加的最少，而β-轉角增加的最多；α-螺旋與無規(guī)則卷曲含量顯著下降（P<0.05），意味著馕中蛋白質剛性的增加和柔性的減弱，其中自制馕與2號市售馕的α-螺旋的降低無顯著性差異，且降幅最大，自制馕與1號市售馕的無規(guī)則卷曲的降低無顯著性差異，且降幅最大[21]。由此可以推測，馕的加工方法可以影響其品質。此外，馕中蛋白二級結構含量出現(xiàn)差異性的原因可能也與市售馕添加了多種輔料相關，而蛋白質二級結構的變化也將引起馕的口感變化，品質也將有所差異[22]。

3 結論

本文主要研究電烤箱烤制馕的品質與揮發(fā)性物質，同時與市售馕進行比較。從氨基酸含量來看，馕中均包含17種氨基酸，同時市售馕含量普遍低于電烤箱自制馕，其中對馕風味構成影響的亮氨酸、脯氨和苯丙氨酸的含量也是電烤箱自制馕中含量較高，證明電烤箱自制馕的風味口感更豐富，營養(yǎng)價值更高。通過氣質聯(lián)用儀對風味成分的分析，發(fā)現(xiàn)自制和市售馕樣品中可以檢測16種揮發(fā)性成分，其中酮類、酯類和有機酸風味物質在自制馕中未發(fā)現(xiàn)。自制和市售馕樣品中特征吸收峰位相對一致，但峰的強度有差異。在不同的馕中，因其加工方式不同，蛋白的二級構含量變化也不同，其中自制馕中β-折疊增加的最少，而β-轉角增加的最多；α-螺旋與無規(guī)則卷曲含量顯著下降，表示馕中蛋白質剛性的增加和柔性的減弱，從而使馕的品質也有所差異。綜合來看，傳統(tǒng)制馕是在馕坑里烤制成熟的，在操作時存在諸多不便和安全隱患。而采用電烤箱制馕來改進馕的生產工藝，可以對溫度進行控制，更大程度的保留氨基酸，避免有害物質和不良氣味產生，盡可能的保留馕的風味品質，口感更加有韌勁。但在電烤箱馕的自制過程中僅采用了基本原料，未加入牛奶、雞蛋、糖、洋蔥等輔料，導致風味成分下降?？梢猿浞挚紤]將市售馕原料配方與電烤箱烤制結合，在溫度可控的情況下生產出品質好風味佳的新疆馕。