朝鮮薊超微粉對面團特性及饅頭品質(zhì)的影響

張玉爽，李景明，倪元穎，張興，程繼旺，薄佳鈺，張曉旭，*

（1.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津300457；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083）

朝鮮薊（Cynara cardunculus var.scolymus L.）屬于菊科，又名洋薊，廣泛種植于歐洲地中海地區(qū)，近年來在我國湖南、上海、浙江和云南等地也有栽培[1]。其花蕾是朝鮮薊主要食用部分，富含多酚、纖維素、菊糖等營養(yǎng)物質(zhì)[2]。國內(nèi)外很多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)朝鮮薊花蕾對超氧自由基、羥自由基和DPPH自由基有很強的清除能力，是一種天然的抗氧化劑和自由基清除劑，此外還具有降脂、護肝和助消化等功效[3-5]。目前，朝鮮薊花蕾主要以罐頭產(chǎn)品進行銷售和出口，產(chǎn)品種類較為單一，因此朝鮮薊產(chǎn)品具有極大的開發(fā)價值。

超微粉碎技術(shù)是一種通過研磨、沖擊和剪切作用，將各種物質(zhì)粉碎成一種粒徑在10 μm～25 μm以下的微粒，且微粒具有微粉相關(guān)特征的新型食品加工技術(shù)[6]，可以使原材料通過極度細化，獲得巨大的比表面積和原材料所不具有的表面活性，從而體現(xiàn)出更多、更新的理化和營養(yǎng)特性[7]。

小麥粉是我國日常主食的原料之一，它可以通過水合作用形成具有獨特黏彈性的面團，繼而加工成為饅頭等多種面食食品。目前，已有將茶多酚、香菇粉、金針菇多糖等一些具有功能性的天然原料添加到面粉中制做成饅頭、餅干、面條等面食，賦予普通面制品新的營養(yǎng)價值和保健功能。同時也對這些天然成分添加后的面團特性及產(chǎn)品品質(zhì)進行分析、評價[8-10]。

本研究擬通過超微粉碎技術(shù)，將朝鮮薊花蕾制成微米粒徑的朝鮮薊超微粉，并將其添加到中筋小麥粉中，加工制作成饅頭產(chǎn)品。探討朝鮮薊超微粉（ultrafine powder of artichoke，UPA）對小麥粉粉質(zhì)特性、糊化特性、老化特性、面團質(zhì)構(gòu)特性以及饅頭品質(zhì)的影響。以期開發(fā)朝鮮薊花苞新產(chǎn)品，并提高饅頭產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和品質(zhì)感官特性。

1 材料與方法

1.1 材料

中筋小麥粉：五得利面粉集團有限公司；朝鮮薊花苞超微粉（粒徑為2.5 μm～22.5 μm 之間）：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；酵母：湖北安琪生物集團有限公司。

1.2 儀器

doughLAB粉質(zhì)儀、BVM6630食品體積測定儀、Techmaster快速黏度分析儀：瑞典Perten公司；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System公司；LHP-160恒溫箱：上海三發(fā)公司；DSC204F1差示掃描量熱儀：德國耐馳儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 朝鮮薊超微粉與小麥粉混粉制備

為確定朝鮮薊超微粉對小麥面粉的面團特性和饅頭產(chǎn)品品質(zhì)的影響，對朝鮮薊超微粉的添加量進行了梯度設(shè)計，將其按小麥粉質(zhì)量的0.5%、1.0%、2.0%等比例替換小麥粉，并充分混合，制備成不同朝鮮薊超微粉含量的小麥混合粉，分別記為 UPA0.5，UPA1.0，UPA2.0。無朝鮮薊超微粉添加的小麥粉作為對照樣品，記為CK。

1.3.2 朝鮮薊超微粉對小麥粉水分含量的影響

參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》[11]，將4組樣品粉放入烘箱內(nèi)進行干燥，并用電子天平稱量出稱量瓶和干燥前后樣品的質(zhì)量，做3次平行試驗，取其平均值。

1.3.3 朝鮮薊超微粉對小麥面粉粉質(zhì)特性的影響

參照GB/T14614-2006《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測定粉質(zhì)儀法》[12]，用doughLAB粉質(zhì)儀分析和記錄規(guī)定條件下小麥粉加水、揉和過程中阻力相對于時間的變化規(guī)律，即小麥粉的粉質(zhì)特性曲線。

1.3.4 朝鮮薊超微粉對小麥面粉糊化特性的影響

稱量3 g混合粉或?qū)φ彰娣郏糜趯Ｓ娩X盒中，隨后準(zhǔn)確加入25mL蒸餾水，使用專用攪拌器將其調(diào)成均勻的乳狀結(jié)構(gòu)后進行測定。具體測定條件：在50℃的溫度條件下保持1 min，以12℃/min的速度升溫到95℃，保持2.5 min，之后以12℃/min的恒定速度下降到50℃，保持1.4 min。通過TCW解析軟件分析、記錄快速黏度分析儀（rapid visco analyser，RVA）圖譜，并得到峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值、回生值及糊化溫度6個特征參數(shù)[13]。

1.3.5 朝鮮薊超微粉對小麥面粉熱力學(xué)性質(zhì)的影響

稱量4 mg混合粉或?qū)φ彰娣郏糜贒SC坩堝內(nèi)，加入10 μL蒸餾水，混合成糊狀，用坩堝蓋子密封，靜置1 h后，放入DSC測試儀中，以10℃/min的升溫速率，從25℃加熱到125℃。通過TCW解析軟件對圖譜進行解析，得到樣品糊化過程中的起始溫度、峰值溫度、結(jié)束溫度以及熱焓值[14]。

1.3.6 饅頭的制作

參照 GB/T 21118-2007《小麥粉饅頭》[15]，向不同比例的朝鮮薊超微粉與小麥面粉混合粉及對照樣品中添加一定比例的安琪酵母（其中混合粉與安琪酵母的質(zhì)量比為100∶1），放入和面機中混合均勻，加入約48 mL溫水（38℃），攪拌一段時間。當(dāng)揉成面團時，放慢攪拌速度，取出面團，手工揉3 min，于38℃恒溫箱中醒發(fā)1 h，取出后揉3 min成型。在25℃放置15 min，放入已煮沸并墊有紗布的鋁蒸鍋屜上蒸20 min。取出蓋上紗布冷卻40 min～60 min，進行測定。

1.3.7 朝鮮薊超微粉對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

將上述制成的饅頭，切去兩端，然后切成2 cm3的方塊，采用TA.XT.plus型質(zhì)構(gòu)儀，進行測試。測試前要對試驗參數(shù)進行設(shè)置：探頭為P50（平地圓柱形探頭）；操作模式為壓力測定，操作類型為質(zhì)地多面分析（texture profile analysis，TPA），測前速度 3.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度5.0 mm/s，測距40%，感應(yīng)力0.5 N。分析并記錄質(zhì)構(gòu)指標(biāo)參數(shù)，繪制TPA曲線[16]。

1.3.8 朝鮮薊超微粉對小麥粉饅頭比容的影響

將制作好的饅頭冷卻至25℃左右，然后使用BVM6630食品體積測定儀對饅頭比容進行測定。首先開機預(yù)熱20 min，然后將冷卻后的饅頭放入體積儀樣品測定區(qū)，記下樣品的質(zhì)量，點擊開始后儀器自動掃描樣品體積，結(jié)束后記錄樣品比容值，每個樣品測3次，取3次的平均值[17]。

1.3.9 朝鮮薊超微粉對饅頭感官品質(zhì)的影響

評價小組由10位評價員組成，其中男生5人，女生5人，受過專業(yè)的培訓(xùn)，感官品評在專業(yè)品評室中進行。為了能使評價項目的評分標(biāo)準(zhǔn)更加明確、統(tǒng)一，根據(jù)GB/T 35991-2018《糧油檢驗小麥粉饅頭加工品質(zhì)評價》[18]，將評分標(biāo)準(zhǔn)加以修訂，增加一列評分項目描述并對其評價分值進行修訂，然后進行感官評價。各項質(zhì)構(gòu)指標(biāo)評分結(jié)果去掉最高值和最低值，然后取其平均值，進行分析。評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 饅頭的感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory quality evaluation standard of steamed bread

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

所有樣品均做3次平行試驗，所得數(shù)據(jù)均為3次平行試驗所得數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，用SPSS24.0軟件Duncan′s模塊的單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，并用EXCEL軟件作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 朝鮮薊超微粉的添加對小麥面粉粉質(zhì)特性的影響

混合粉粉質(zhì)特性的測定結(jié)果見表2。由表2可知，對比混合粉與空白粉粉質(zhì)特性的差異可以看出，在朝鮮薊超微粉添加量范圍內(nèi)（0%～2.0%），面團形成時間無顯著變化（P＞0.05），吸水率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，但UPA2.0樣品與對照CK相比無顯著性差異，而面團的穩(wěn)定時間和弱化度與對照CK相比發(fā)生顯著變化（P＜0.05）。

面團吸水率與其面筋蛋白含量有關(guān)，面筋蛋白含量高可以結(jié)合更多的水[19]。而混合粉的制備是由朝鮮薊超微粉替換等比例小麥粉，朝鮮薊超微粉中不含有面筋蛋白，使得混粉中面筋蛋白的含量相對降低，因此混粉面團的吸水率逐漸降低。但朝鮮薊超微粉中含有大量的親水基團，一定量朝鮮薊超微粉的加入又可使混粉的吸水率上升。當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量為0.5%和1.0%時，混合粉面團的吸水率逐漸降低，主要是因為混合粉中面筋蛋白的含量降低，且少量朝鮮薊超微粉中的親水基團的吸水作用不明顯，從而使混粉的吸水率降低；當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量為2.0%時，雖然面筋蛋白的含量相較于UPA0.5、UPA1.0降低得更多，但同時混合粉中親水基團也相對增加，超微粉與普通粉相比可增加粉末的比表面積，使得朝鮮薊粉中更多基團暴露出來，其中包括多酚、菊糖和纖維素的親水基團，當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量達到2.0%時，這些親水基團吸收了大量的水分，使混合粉的吸水率上升[20]。

表2 混合粉粉質(zhì)特性的測定結(jié)果Table 2 The determination results of farinograph characteristic of mixed flour

形成時間反映了面團中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成速度，與和面時所用的時間呈正相關(guān)。當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量為0.5%時，混粉面團的形成時間降低，說明加入少量的朝鮮薊超微粉有利于面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，而當(dāng)添加量為1.0%、2.0%時，形成時間增加，主要是因為朝鮮薊超微粉中含有大量的多酚類物質(zhì)，多酚和菊糖等物質(zhì)的親水基團因超微粉碎技術(shù)而更多地暴露出來，較易進入面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)親水區(qū)搶奪水分子的位置與面筋蛋白形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而延長了面團的形成時間[21-22]。

穩(wěn)定時間和弱化度反映的是小麥粉面團耐機械攪拌的能力。當(dāng)朝鮮薊超微粉添加到小麥粉中，使得混合粉面團穩(wěn)定時間顯著低于對照組，弱化度顯著高于對照組，這是因為朝鮮薊超微粉中不含面筋蛋白，添加到小麥粉中使得混粉中面筋蛋白的含量降低，破壞了面團的連續(xù)性，不易形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使面團的穩(wěn)定時間降低、弱化度增加[23]。一般而言，面團穩(wěn)定時間越長、弱化度越小，面粉的質(zhì)量越好[24]。由此可見，朝鮮薊超微粉的添加會在一定程度上降低中筋面粉的粉質(zhì)特性。

2.2 朝鮮薊超微粉的添加對小麥粉面粉糊化特性的影響

混合粉糊化特性測定結(jié)果見表3。

表3 混合粉糊化特性測定結(jié)果Table 3 The determination results of pasting characteristic of mixed flour

由表3可知，隨著朝鮮薊超微粉的添加量增加，糊化溫度呈現(xiàn)上升趨勢，且當(dāng)添加量為2.0%的混合粉與對照組相比產(chǎn)生顯著性的差異（P＜0.05）；起始糊化黏度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但UPA2.0樣品與對照CK相比無顯著性差異。朝鮮薊超微粉的添加對谷值糊化黏度影響較大，添加0.5%就可顯著提高該指標(biāo)（P＜0.05）。而不同朝鮮薊超微粉添加量的混合面粉終止糊化黏度與對照組無顯著性差異。朝鮮薊超微粉的添加對這3個糊化黏度的改變直接影響混合粉的崩解值和回生值。

崩解值，即峰值黏度和谷值黏度之差，表征淀粉的耐剪切性能，越小則耐剪切性越好，熱穩(wěn)定性越高[25]。回生值表示了糊化后的淀粉遇冷后分子動能降低，相鄰分子間重新排列，并重結(jié)晶的現(xiàn)象，在宏觀上表現(xiàn)為淀粉糊凝膠化[26]。回生值與淀粉的老化有關(guān)，回生值越小，淀粉越難老化。

由表3可知，崩解值和回生值均隨著朝鮮薊超微粉的添加量增大而呈現(xiàn)下降的趨勢，崩解值越小說明淀粉的熱穩(wěn)定性越高，回生值越小說明淀粉越不易老化。而這個趨勢的變化，不單是由于朝鮮薊超微粉等比例替換掉面粉導(dǎo)致淀粉含量下降而產(chǎn)生的變化。因為隨著朝鮮薊超微粉含量的升高，起始糊化黏度和終止糊化黏度呈現(xiàn)了先升高后下降的趨勢，谷值糊化黏度呈現(xiàn)上升趨勢，由此推斷朝鮮薊超微粉的添加對淀粉的糊化有直接影響。而這個影響推測與超微粉的物化特性有關(guān)。超微粉與普通粉相比可增加該粉末的比表面積，使得朝鮮薊粉中更多的基團暴露，其中包括多酚、纖維素和菊糖[27]的親水基團，當(dāng)朝鮮薊超微粉添加量達到2.0%的時候，這些暴露的親水基團吸收了大量的水分，減少了糊化體系中水分的運轉(zhuǎn)，阻礙了淀粉吸水糊化，使得崩解值和回生值降低，從而提高了淀粉糊化穩(wěn)定性，改善了淀粉老化特性[28]。

2.3 朝鮮薊超微粉的添加對小麥粉面粉熱力學(xué)特性的影響

混合粉熱力學(xué)特性的測定結(jié)果見表4。由表4可知，對比混合粉與空白粉的熱力學(xué)特性可以看出，在朝鮮薊超微粉添加量范圍內(nèi)（0%～2.0%），小麥粉的終止溫度無顯著變化（P＞0.05），△H呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，但UPA2.0樣品與對照CK相比無顯著性差異，而起始溫度和峰值溫度顯著增加（P＜0.05）。

當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量為0.5%時，△H下降，主要是朝鮮薊超微粉中的纖維素有良好的持水能力，吸取大量的水分，使淀粉糊化所供給的水分降低，進而降低了淀粉的糊化程度，使△H降低[29-31]；在朝鮮薊超微粉添加量為0%～2.0%范圍內(nèi)，小麥粉的起始溫度、峰值溫度和終止溫度都有所提高，說明朝鮮薊超微粉的加入，使混合粉分子內(nèi)部和分子間的相互作用力大于小麥粉分子的相互作用力，提高了混合粉處理時的耐受性，混合粉中朝鮮薊超微粉含量高時，需要較高溫度才能開始糊化，使小麥粉的熱穩(wěn)定性提高，這與高纖維谷物粉的熱力學(xué)性質(zhì)一致[32]。

表4 混合粉熱力學(xué)特性的測定結(jié)果Table 4 The determination results of thermodynamic characteristic of mixed flour

2.4 朝鮮薊超微粉的添加對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

饅頭質(zhì)構(gòu)特性的測定見表5。

表5 饅頭質(zhì)構(gòu)特性的測定結(jié)果Table 5 The determination results of texture characteristic of steamed bread

由表5可知，通過對添加朝鮮薊超微粉饅頭的質(zhì)構(gòu)特性進行分析發(fā)現(xiàn)，混合粉制得的饅頭硬度、咀嚼度較對照饅頭顯著升高（P＜0.05），回復(fù)性和黏聚性呈降低趨勢，而彈性方面無顯著改變（P＞0.05）。

此現(xiàn)象可能是朝鮮薊超微粉中暴露出來的多酚和菊糖等物質(zhì)的親水基團與面筋蛋白形成復(fù)合體，使得饅頭硬度和咀嚼度有所升高。也正是因為多酚物質(zhì)的存在，其抗氧化特性抑制了面筋蛋白中的-SH-鍵向-SS-鍵轉(zhuǎn)化，使面筋強度減弱，黏聚性和回復(fù)性有所降低[33]。

2.5 朝鮮薊超微粉的添加對饅頭比容的影響

饅頭比容性質(zhì)的測定見表6。

表6 饅頭比容性質(zhì)的測定結(jié)果Table 6 The determination results of ratio characteristic of steamed bread

由表6可知，對比混合粉與空白粉的比容特性可以看出，在朝鮮薊超微粉添加量范圍內(nèi)（0%～2.0%），饅頭的含水量無顯著變化（P＞0.05），而隨著朝鮮薊超微粉添加量的增加，饅頭比容呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。

北方饅頭多做主食，其比容一般在1.7～2.5，而南方的饅頭一般做甜點，比容主要是在2.0～3.0[34]。由表6可以看出，在朝鮮薊超微粉添加量為0.5%、1.0%時，小麥粉饅頭的比容顯著減小，且均不符合標(biāo)準(zhǔn)，而朝鮮薊超微粉添加量為2.0%時，饅頭的比容增大，符合標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因有兩方面：①加入少量的朝鮮薊超微粉后，朝鮮薊超微粉的抗氧化性抑制了-SH-向-SS-的轉(zhuǎn)化，從而減弱了二硫鍵的支撐作用，使面筋的筋力減弱，穩(wěn)定性變差，在發(fā)酵過程中，有較弱的持水能力，比容減小。朝鮮薊超微粉的添加量增大，朝鮮薊超微粉中暴露出來的多酚和菊糖等物質(zhì)的親水基團搶奪水分子的位置與面筋蛋白形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強了面團的穩(wěn)定性，面筋筋力增強，在發(fā)酵過程中持水能力增強，比容增大，這與上述粉質(zhì)特性測定結(jié)果一致；②向小麥粉中加入少量的朝鮮薊超微粉，使得混合粉中面筋蛋白質(zhì)的相對含量降低，酵母發(fā)酵速度減慢，產(chǎn)氣量減少，從而使饅頭比容減小，當(dāng)朝鮮薊超微粉的添加量增大至2.0%時，朝鮮薊中的菊糖也參與酵母的發(fā)酵，產(chǎn)氣量增加，使饅頭的比容增大[35]。

2.6 朝鮮薊超微粉添加量對饅頭感官品質(zhì)的影響

將不同比例朝鮮薊超微粉添加量的面粉按國標(biāo)制成饅頭產(chǎn)品，利用專業(yè)感官品評小組對該饅頭產(chǎn)品在色澤、結(jié)構(gòu)、彈性、黏性、韌性和食味方面進行感官品評見圖1。

圖1 朝鮮薊超微粉的添加量對小麥粉饅頭感官品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of artichoke ultrafine powder addition on sensory quality of wheat flour steamed bread

從圖1可以看出，朝鮮薊超微粉的添加主要影響?zhàn)z頭的表面色澤、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和彈性。隨著朝鮮薊超微粉的添加量升高，饅頭表面顏色逐漸變暗且光澤度下降。饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要從饅頭內(nèi)部氣孔細膩均勻程度、氣泡多少和邊緣與表皮有無分離情況三方面來評價。圖2為不同朝鮮薊超微粉添加量的饅頭與對照饅頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)照片。

從圖2中可以看出，添加量為0.5%和1.0%饅頭邊緣與表皮有分離現(xiàn)象，且內(nèi)部具有大量氣泡結(jié)構(gòu)。而添加量為2%的饅頭邊緣與表皮無分離現(xiàn)象，內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)均勻且較對照樣品更為細密。這可能與2%朝鮮薊超微粉的添加可以提高混合面粉吸水特性有關(guān)，并且超微粉的結(jié)構(gòu)增加了朝鮮薊粉的比表面積，使得多酚和菊糖等物質(zhì)的親水基團更多地暴露出來，與面筋蛋白形成更為致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進而使得饅頭內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)更為均勻致密。

圖2 朝鮮薊超微粉饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The internal structure diagram of artichoke ultrafine powder steamed bread

在朝鮮薊超微粉的添加量為0%～2.0%范圍內(nèi)，饅頭的彈性變化趨勢較為波動，添加量為0.5%的饅頭彈性較對照樣品低，而1.0%和2.0%添加量饅頭的彈性得分高于對照樣品。感官評價的彈性結(jié)果與前面質(zhì)構(gòu)儀所檢測的彈性指標(biāo)變化規(guī)律不一致，由此可見，評價一個食品的特性既要從靈敏度高的儀器分析角度來考慮，更要結(jié)合人為的感官品評，綜合二者才能對產(chǎn)品品質(zhì)特性進行更好地評價。

3 結(jié)論

在小麥粉中添加朝鮮薊超微粉，隨著添加量的增大，小麥粉的粉質(zhì)特性有所降低；糊化特性和老化特性有所改善，特別是添加2.0%朝鮮薊粉，可顯著提高淀粉糊化穩(wěn)定性，改善淀粉老化特性。對于加工制得的饅頭產(chǎn)品，添加朝鮮薊超微粉饅頭較對照樣品的硬度和咀嚼度顯著升高，回復(fù)性和黏附性略有降低。從感官評價結(jié)果來看，朝鮮薊超微粉的添加主要影響?zhàn)z頭的表面色澤、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和彈性。當(dāng)添加量為2.0%時，彈性最佳，內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)均勻細密，最受消費者喜愛。綜上所述，朝鮮薊超微粉的添加量為2.0%時饅頭品質(zhì)最佳。