淀粉組分、性質(zhì)對(duì)面團(tuán)及饅頭品質(zhì)的影響

宋安琪,林江濤,宋喜雅,王瑞,岳清華

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州,450000)

淀粉占小麥粉的70%～75%,與蛋白相互作用共同促進(jìn)面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[1],其結(jié)構(gòu)及特性對(duì)面粉的品質(zhì)有著十分重要的影響。淀粉的結(jié)構(gòu)差異是造成其特性不同的根本因素。近年來(lái),對(duì)淀粉分子和顆粒結(jié)構(gòu)如何影響其性質(zhì)的探究不斷加深,SHEN等[2]研究認(rèn)為大米淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、有序分子結(jié)構(gòu)及聚集體結(jié)構(gòu)同消化、質(zhì)構(gòu)等特性具有協(xié)同作用。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)淀粉直支比、顆粒形態(tài)、支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)、破損淀粉含量等與其水合、溶脹、溶解特性相關(guān)[3-4]。然而,淀粉的多樣結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)的影響是極其復(fù)雜的,單一的淀粉結(jié)構(gòu)不能決定其性質(zhì),對(duì)此還需更深入的了解。

面團(tuán)制作是加工生產(chǎn)各類面制品的首要步驟,其品質(zhì)受淀粉性質(zhì)的直接影響。目前大部分研究聚焦于以小麥粉為基礎(chǔ)按比例添加某些物質(zhì)[5-6]或其他淀粉直接與谷朊粉復(fù)配[7-8],而缺乏分離面粉組分再進(jìn)行復(fù)配重組以探究淀粉-面團(tuán)-饅頭三者關(guān)系的相關(guān)研究,但這對(duì)于面制品的品質(zhì)調(diào)控也極其重要。

本文旨在研究淀粉結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對(duì)面團(tuán)及饅頭品質(zhì)的影響,從而為淀粉工業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步精細(xì)化和多樣化提供幫助,提高面團(tuán)加工性能和饅頭食用品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雪晶小麥粉,五得利面粉集團(tuán)有限公司;玉米淀粉,玉峰實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司;馬鈴薯淀粉,哈爾濱鑫永耀食品有限公司;木薯淀粉,P.V.D.INTERNATIONAL CO., LTD.;豌豆淀粉,宿州市皖神面制品有限公司;小麥淀粉,自制;酵母,安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

NKT2010-L型全自動(dòng)激光粒度分析儀,山東耐克特分析儀器有限公司;SDmatic破損淀粉測(cè)定儀,法國(guó)CHOPIN公司;CR-410型色彩色差儀,日本柯尼卡美能達(dá)公司;810152型粉質(zhì)儀,德國(guó)Brabender公司;TZ-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro System公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 面粉中淀粉與蛋白的分離及重組粉的制備

面粉組分的分離:參照面團(tuán)法[9],進(jìn)行提取分離。

重組粉的制備:經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn),小麥面粉中面筋蛋白與淀粉的質(zhì)量比經(jīng)折算為14.2∶85.8,為探究面粉中淀粉組分的影響,本研究所有混合粉均模擬面粉中面筋蛋白與淀粉的比例按干基進(jìn)行配粉。其中,A:原面粉;B:小麥淀粉重組粉;C:玉米淀粉重組粉;D:木薯淀粉重組粉;E:豌豆淀粉重組粉;F:馬鈴薯淀粉重組粉。

1.3.2 面粉與混合粉的基礎(chǔ)指標(biāo)測(cè)定

蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5—2016中的凱式定氮法;

濕面筋質(zhì)量測(cè)定參照LS/T 6102—1995中的面筋指數(shù)法;

總淀粉含量測(cè)定參照GB 5009.9—2016中的旋光法。

1.3.3 淀粉樣品的基本理化性質(zhì)測(cè)定

1.3.3.1 淀粉粒度測(cè)定

采用NKT2010-L型全自動(dòng)激光粒度分析儀測(cè)定不同淀粉粒度組成。

1.3.3.2 破損淀粉含量測(cè)定

使用SDmatic破損淀粉測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3.3 淀粉持水性、溶解度、膨脹度測(cè)定

1.3.4 面粉和重組粉粉質(zhì)特性測(cè)定

根據(jù)GB/T 14614—2019中的粉質(zhì)儀法,進(jìn)行粉質(zhì)特性測(cè)定。

1.3.5 面粉和重組粉拉伸特性測(cè)定

取20 g面粉/重組粉,按粉質(zhì)吸水率的76%進(jìn)行加水制成面團(tuán),保鮮膜包裹,室溫醒發(fā)15 min。醒發(fā)后面團(tuán)置于模具內(nèi)壓緊,制成長(zhǎng)條,于質(zhì)構(gòu)儀上用A/KIE探頭進(jìn)行拉伸測(cè)試。測(cè)試條件:測(cè)前速度:2.0 mm/s;測(cè)試速度:3.3 mm/s;測(cè)后速度:10.0 mm/s;應(yīng)變位移:50.0 mm;引發(fā)類型:自動(dòng);引發(fā)力:5.0 g。

1.3.6 饅頭制作及相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.3.6.1 饅頭制作

饅頭制作工藝流程如下:

預(yù)混→和面(水添加量按照粉質(zhì)吸水率的76%,酵母添加量0.8%)→成型→發(fā)酵→蒸制→冷卻(1 h)

1.3.6.1 饅頭寬高比測(cè)定

冷卻好的饅頭用游標(biāo)卡尺測(cè)量其高度和直徑,取其比值。

1.3.6.2 饅頭比容測(cè)定

使用小米置換法進(jìn)行比容測(cè)定。

1.3.6.3 饅頭色澤測(cè)定

將冷卻后的饅頭用切片機(jī)切片(厚度:15 mm),使用色差儀取中間3片進(jìn)行色澤測(cè)定。

1.3.6.4 饅頭芯孔隙分析

將切好的饅頭片平放于同一位置桌面上,拍照。

1.3.6.5 饅頭質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)中間3片進(jìn)行測(cè)定,探頭為P/36R測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)探頭。測(cè)試參數(shù):測(cè)前速度:3 mm/s;測(cè)試速度:1 mm/s;測(cè)后速度:1 mm/s;壓縮比:50%;停留時(shí)間5 s;引發(fā)類型:自動(dòng);引發(fā)力:5 g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

進(jìn)行2次及以上平行實(shí)驗(yàn),使用Excel統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用Origin 2018進(jìn)行圖表繪制,采用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析,樣品間存在顯著性差異(P<0.05)時(shí)用不同小寫字母表示,結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料粉、重組粉基礎(chǔ)理化指標(biāo)分析

各樣品的基本指標(biāo)見(jiàn)表1。原面粉中淀粉含量為70.03%,蛋白含量10.26%,從原面粉中洗出的面筋蛋白含量90.05%?？紤]到原面粉中淀粉與蛋白比例及自制面筋蛋白的純度,最終按照面筋蛋白與淀粉質(zhì)量比為14.2∶85.8(以干基計(jì))進(jìn)行配粉。重組粉F的灰分含量最高,為0.298%,E的灰分含量最低。

表1 原粉及重組粉的基本理化指標(biāo)測(cè)定Table 1 Determination of basic physical and chemical indexes of raw powder and reconstituted powder

重組粉的濕面筋含量比原面粉高17%左右,可能是因?yàn)樵诿娣鄯蛛x重組的過(guò)程中,損失了可溶性蛋白,導(dǎo)致重組粉中的蛋白絕大部分是面筋蛋白即麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。濕面筋含量對(duì)饅頭品質(zhì)有較大影響,一般認(rèn)為在28%～34%為佳,此時(shí)蒸制的饅頭整體評(píng)分高,體積和比容大,彈性好,孔隙小而均勻,這與原粉蒸制的饅頭品質(zhì)高于5種重組粉所制饅頭的結(jié)果一致。重組粉C、D、E、F比重組粉B的濕面筋含量略有上升,但面筋指數(shù)大幅度下降了25%～40%,說(shuō)明淀粉對(duì)面筋質(zhì)量的影響顯著且面筋質(zhì)量與面筋含量之間并無(wú)顯著的相關(guān)性,可能是小麥淀粉可以更均勻分布于面筋網(wǎng)絡(luò)之間,而其他4種淀粉與蛋白之間的相互作用如氫鍵、疏水相互作用等[11]一定程度上阻礙淀粉與蛋白結(jié)合,影響面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,造成面筋結(jié)構(gòu)稀疏、斷裂,從而使面筋質(zhì)量下降。重組粉D的破損淀粉含量最高,C的破損淀粉含量最低。

2.2 淀粉粒徑分布

淀粉粒度對(duì)其本身的加工性能和制品品質(zhì)有顯著影響,主要是因?yàn)榱６葧?huì)影響淀粉粒的分子結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響其糊化、老化、凝膠等性質(zhì)和消化、水解、溶解、乳化等反應(yīng)活性、表面特性[12]。由表2可知,小麥淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉的粒度差異較小,累計(jì)粒度分布數(shù)達(dá)到90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑在20～35 μm,馬鈴薯淀粉粒度最大,平均粒徑是其他淀粉粒徑的1.6～2.6倍。本研究測(cè)得的淀粉粒徑由大到小:馬鈴薯淀粉、豌豆淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉,與盧丹妮[13]測(cè)定的結(jié)果一致。

表2 淀粉的粒徑分布Table 2 Particle size distribution of starch

2.3 淀粉持水力、溶解度、膨脹度

淀粉的溶解度表征了淀粉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度及耐熱性,膨脹度顯示了結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)中直、支鏈淀粉的結(jié)合程度[14]。不同淀粉的持水力、溶解度及膨脹度特性見(jiàn)表3。小麥淀粉的溶解度最高,為1.34%,表明小麥淀粉的穩(wěn)定性及耐熱性更弱,淀粉結(jié)構(gòu)更易瓦解。一般膨脹度越高的淀粉,蒸出的饅頭越光滑有彈性。除木薯淀粉外,其他3種淀粉的膨脹度都高于小麥淀粉,其中馬鈴薯淀粉膨脹度最高,為206.78%,表明馬鈴薯淀粉的分子間鍵的結(jié)合能力最弱,膨脹能力最強(qiáng)[13]。CHEN等[15]在研究中發(fā)現(xiàn)膨脹度和溶解度隨著淀粉粒度的增大而減小,而本研究測(cè)得的馬鈴薯淀粉粒度最大,但其膨脹度卻大于其他4種淀粉,溶解度為0.27%大于玉米淀粉和豌豆淀粉,造成此差異的原因不僅與研究方法的不同有關(guān),也有可能與淀粉的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、組成、分級(jí)效果等因素相關(guān)。淀粉的持水能力與淀粉顆粒的大小、結(jié)構(gòu)的緊密程度以及含有的親水基團(tuán)有關(guān)[15-16]。其中馬鈴薯淀粉的持水力最高,可能是由于馬鈴薯淀粉顆粒較大,且所含的磷酸基團(tuán)使其與水的結(jié)合作用更強(qiáng)導(dǎo)致[16]。

表3 淀粉的持水力、膨脹度及溶解度Table 3 Water holding capacity, expansion, and solubility of starch

2.4 重組粉粉質(zhì)特性

粉質(zhì)儀是判定面粉筋力強(qiáng)弱從而確定面粉用途的重要儀器之一,通過(guò)分析粉質(zhì)曲線得出反映面粉粉質(zhì)的重要指標(biāo)。由表4可知,重組粉C、D、E的吸水率較高,F吸水率最低,可能因?yàn)榈矸鄣牧酱笮〔煌蛊渑c水的接觸面積不同,淀粉間的持水性也存在差異引起。與原面粉相比,由于面筋蛋白重新提取凍干研磨后質(zhì)量變差,重組粉B的穩(wěn)定時(shí)間及形成時(shí)間有明顯縮短,弱化度增大。重組粉F的穩(wěn)定時(shí)間與原粉接近,可能由于馬鈴薯淀粉的持水力和膨脹度較高,在充分?jǐn)嚢璧那闆r下,較其他淀粉更易吸水膨脹,使其具有一定的黏著性,更有利于面團(tuán)的穩(wěn)定[17],然而由于其親水性較強(qiáng),在吸水膨脹的過(guò)程中水分與面筋蛋白的反應(yīng)減少,面筋蛋白被稀釋,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展受到阻礙,使面團(tuán)出現(xiàn)了弱化現(xiàn)象;重組粉E、F的形成時(shí)間較重組粉B明顯增加,而重組粉C、D的形成時(shí)間有所縮短;除重組粉F外,其他3種重組粉的弱化度均有所上升。

表4 原粉及重組粉的粉質(zhì)特性測(cè)定Table 4 Determination of powder properties of raw powder and reconstituted powder

2.5 重組粉拉伸特性

質(zhì)構(gòu)儀中面團(tuán)拉伸測(cè)定系統(tǒng)主要用于測(cè)定面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度以及延展性,延伸度關(guān)系到面團(tuán)的成型能力,影響到面團(tuán)的醒發(fā)體積;拉伸阻力是判斷面團(tuán)保持CO2氣體,維持面團(tuán)體積能力大小的重要指標(biāo)。由圖1可知,與原面粉相比,由重組粉B制得的面團(tuán)所測(cè)的拉伸阻力遠(yuǎn)高于原面粉,而延伸度有所下降,說(shuō)明只含淀粉和面筋蛋白的重組粉形成的面團(tuán)硬度過(guò)高,面團(tuán)在發(fā)酵膨脹的過(guò)程中受阻,導(dǎo)致面團(tuán)起發(fā)困難,面團(tuán)加工性能變差,這可能由于原粉在分離過(guò)程中損失了酶、脂質(zhì)和半纖維素等物質(zhì),雖然這些組分含量較低,但對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)拉伸等特性存在影響[18-19]。其他4種淀粉的重組粉與重組粉B相比,拉伸阻力更低,但延伸度更高,表明替換淀粉后,面團(tuán)的彈性、硬度下降,筋力變?nèi)?延伸性變好,但可能導(dǎo)致面團(tuán)醒發(fā)時(shí)的持氣性下降,醒發(fā)面團(tuán)更易塌癟。

圖1 原面粉及不同淀粉重組粉的面團(tuán)拉伸特性Fig.1 Dough tensile properties of raw flour and different starch recombination powders

2.6 不同淀粉對(duì)重組粉所制饅頭品質(zhì)的影響

2.6.1 不同淀粉對(duì)饅頭比容、寬高比的影響

饅頭比容是評(píng)價(jià)饅頭品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo),可以反映面團(tuán)體積膨脹的程度及保持能力,同時(shí)反映粉的質(zhì)量。6種饅頭樣品的比容和寬高比如圖2所示。重組粉C、D、E、F制得饅頭與重組粉B相比,比容更低,可能是由于不同淀粉的結(jié)構(gòu)、直支比、吸水性等加工特性之間存在差異導(dǎo)致,另外重組粉C、D、E、F中的破損淀粉含量較少,在發(fā)酵過(guò)程中面團(tuán)產(chǎn)生的糖分較少,酵母產(chǎn)氣不足,影響發(fā)酵造成饅頭比容較小。

圖2 原面粉及不同淀粉重組粉饅頭的比容和寬高比Fig.2 Specific volume and width to height ratio of raw flour and different starch reconstituted flour steamed bread

品質(zhì)好的饅頭要求外觀對(duì)稱、飽滿、挺立,而挺立程度一般用饅頭的寬高比進(jìn)行衡量,寬高比≤1.40評(píng)分最高。重組粉C、D、E、F的寬高比與重組粉B相比有所增大,重組粉C、E、F所制饅頭的寬高比相近,均較高。研究表明饅頭在蒸制過(guò)程中,橫向、豎向均勻增長(zhǎng),但寬高比結(jié)果顯示,這3種重組粉揉制的面團(tuán)在醒發(fā)過(guò)程中,酵母的發(fā)酵以及面團(tuán)的持氣受阻,導(dǎo)致面團(tuán)的豎向擴(kuò)張受到影響。從比容、寬高比兩者綜合來(lái)看,淀粉替換后,對(duì)面團(tuán)的持氣力均有影響。

2.6.2 不同淀粉對(duì)饅頭色澤的影響

對(duì)6種饅頭樣品的色澤進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如表5所示。與重組粉B相比,其他4種的L*值較低,其中重組粉E的L*值與小麥淀粉的最接近;除重組粉E的a*值較重組粉B更低外,其他3種重組粉的a*值都更高,其中C最高,說(shuō)明此饅頭芯偏紅,可能是淀粉中的色素和氧化酶含量較高造成的;重組粉E的b*值與重組粉B相似,重組粉D的b*值最高。總體來(lái)說(shuō),重組粉D蒸制的饅頭,色澤最暗,且偏黃,顏色品質(zhì)較差。這與CHEN等[20]的研究結(jié)果相似,可能是因?yàn)槟臼淼矸壑兄ф湹矸酆枯^高,增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的分子間相互作用,造成游離氨基的丟失,促進(jìn)其發(fā)生變色反應(yīng)[21]。不同淀粉對(duì)饅頭色澤的影響,不僅與淀粉本身的色澤有關(guān),還可能與不同淀粉的結(jié)構(gòu)、特性有關(guān)[22]。

表5 原面粉及不同淀粉重組粉饅頭的色澤變化Table 5 Color change of steamed bread with original flour and different starch recombination flour

2.6.3 不同淀粉對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

饅頭的質(zhì)構(gòu)參數(shù)可以客觀的判斷饅頭的品質(zhì)。由表6可看出,重組粉C、E、F饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性以及彈性、回復(fù)性均高于重組粉B,說(shuō)明重組粉C、E、F制的饅頭受壓縮所需的力較大,咀嚼成吞咽狀態(tài)時(shí)所需能量較大,其中重組粉E饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性和彈性最高。重組粉D饅頭的黏度、內(nèi)聚性最大,重組粉C饅頭的回復(fù)性最好,說(shuō)明這2種重組粉所制饅頭的內(nèi)部較緊密,抗外界破壞和饅頭韌性較強(qiáng)。

表6 原面粉及不同淀粉重組粉饅頭的質(zhì)構(gòu)特性Table 6 Texture characteristics of raw flour and different starch reconstituted flour steamed bread

破損淀粉含量與饅頭的硬度[23]、黏度、彈性、膠著性、回復(fù)性、咀嚼性均存在一定負(fù)相關(guān)的關(guān)系,這與LEN等[24]的研究結(jié)果相似?？赡芤?yàn)槠茡p淀粉含量適當(dāng)時(shí),可為酵母生長(zhǎng)提供養(yǎng)分,提高其產(chǎn)氣能力,但破損淀粉對(duì)淀粉酶具有一定的敏感性,含量過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生大量的麥芽糖和糊精,使面團(tuán)內(nèi)心質(zhì)地太軟而無(wú)法支撐較大體積,出現(xiàn)塌架、收縮等問(wèn)題,進(jìn)而影響?zhàn)z頭質(zhì)構(gòu)[25]。

2.6.4 不同淀粉對(duì)饅頭表觀及內(nèi)部孔隙的影響

重組粉B制作的饅頭與原粉相比,孔隙分布不均勻且更小,出現(xiàn)了皮層分離現(xiàn)象,可能是因?yàn)橹亟M粉中除淀粉、蛋白外缺乏α-淀粉酶、戊聚糖等其他物質(zhì),這些物質(zhì)對(duì)改善饅頭結(jié)構(gòu)、均勻氣孔等方面具有一定作用。原面粉能夠形成更好的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在醒發(fā)過(guò)程中,具有更好的延伸性和持氣性,具有更均勻的孔隙結(jié)構(gòu)。重組粉中,其他4種淀粉制得饅頭的孔隙數(shù)量及大小均下降,說(shuō)明替換淀粉后,面筋網(wǎng)絡(luò)形成受到影響,面團(tuán)的持氣性下降,面團(tuán)拉伸阻力較大,導(dǎo)致不易發(fā)起。

除木薯淀粉重組粉制作的饅頭外,其他饅頭的表面均較光滑,木薯淀粉制作饅頭,表皮出現(xiàn)明顯皺縮;原面粉與重組粉B制作的饅頭表皮色澤,光滑程度相似,重組粉C、E、F表面都更加光滑。總體來(lái)看,木薯淀粉制作的饅頭品質(zhì)最差。

3 結(jié)論

淀粉粒徑、破損淀粉含量對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)拉伸特性、面筋網(wǎng)絡(luò)的形成及筋力的強(qiáng)弱有一定影響。馬鈴薯淀粉因其較大的淀粉顆粒、持水力以及易膨脹的特性使重組粉面團(tuán)更穩(wěn)定,粉質(zhì)特性更接近原粉。重組粉饅頭的比容降低,面團(tuán)發(fā)酵、均勻擴(kuò)張受到影響,內(nèi)部色澤普遍變暗,這與淀粉的持水力和溶解度有關(guān)。重組粉蒸制的饅頭硬度、膠著性、咀嚼性以及彈性、回復(fù)性較高,與破損淀粉含量和淀粉的膨脹度有關(guān)。與小麥淀粉重組粉相比,其他重組粉饅頭內(nèi)部孔隙較小,木薯重組粉蒸制的饅頭表面出現(xiàn)明顯皺縮,其余表面光滑。總體來(lái)看,除小麥淀粉重組粉外,馬鈴薯淀粉重組粉制作的饅頭較好,可成為饅頭蒸制的又一原料選擇,木薯淀粉重組粉制作的饅頭品質(zhì)最差。此外由于淀粉結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,在未來(lái)還需進(jìn)一步探究其對(duì)性質(zhì)的綜合影響。