菊糖對面團流變學特性及面包品質(zhì)的影響

趙天天,趙丹,馬小涵,鄧婧,田俊青,劉雄

(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)

研究報告

菊糖對面團流變學特性及面包品質(zhì)的影響

趙天天,趙丹,馬小涵,鄧婧,田俊青,劉雄*

(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)

添加不同比例的菊糖于面包粉中，對面包面團特性及面包品質(zhì)變化進行研究。結(jié)果表明，添加菊糖能夠明顯影響面包粉的粉質(zhì)和拉伸等流變特性。隨著菊糖添加量的增加，面團吸水率顯著下降，面團形成時間和面團穩(wěn)定時間延長，弱化度減?。惶砑泳仗强稍黾用鎴F的延伸度、拉伸面積和拉伸阻力；面粉的峰值黏度、最終黏度、衰減值和回生值也顯著降低，其淀粉老化速度得到延緩；彈性模量和黏性模量顯著增加，面團的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到改善；但面團發(fā)酵體積顯著減小，使得面包的比容減少，面包初始硬度顯著性增加，在面包貯藏過程中，添加2.5%、5%、7.5%的菊糖面包硬度明顯低于未添加菊糖的面包硬度，說明適宜添加量的菊糖能夠改善面包內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低其貯藏過程中的硬度和老化速率，延長面包貨架期。

菊糖；面團；流變學特性；面包老化；面包品質(zhì)

菊糖在菊科植物如菊芋、大麗菊等的塊莖和菊苣、牛蒡等的根中含量豐富，在植物中代替淀粉成為貯存多糖，是一種功能性的天然寡糖，具有降血脂、促進金屬離子的吸收、增殖雙歧桿菌、調(diào)節(jié)腸道環(huán)境等功能[1-3]；由于菊糖具有一定的水溶性、適宜的分子質(zhì)量、良好的色澤以及與面粉相似的粉體特性，因此，與其他膳食纖維相比，菊糖在面制品品質(zhì)改良方面更具優(yōu)越性。在食品工業(yè)中，菊糖還能明顯改善食品的質(zhì)構(gòu)性狀，提高其加工性能和營養(yǎng)價值，屬于功能性食品。還可作為流變及組織改良劑、水分保持劑等廣泛用于低熱量飲料、低脂或非脂涂抹食品、酸乳、冰淇淋、巧克力等食品[4-6]。同時菊糖已經(jīng)被 FDA 批準進入美國市場，并在日本、歐洲、美國、臺灣等地被認為是食品和營養(yǎng)的增補劑而非食品添加劑，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[7]。2009年我國發(fā)布了2009年第5號公告：根據(jù)《中華人民共和國食品衛(wèi)生法》與《新資源食品安全管理辦法》的規(guī)定，批準菊糖為新資源食品，可以用于各類食品(不包括嬰幼兒食品)中。

在人們?nèi)找孀⒅亟】?、注重保健的今天，菊糖在產(chǎn)菊糖酶菌株的選育、菊糖的提取與分離等方面研究已有許多報道，而對菊糖的食品加工性能的研究較少，更少涉及其在面制品方面的應(yīng)用。因此，本試驗以面包為研究對象，分別將2.5、5、7.5、10%的菊糖加入到面包粉中，利用粉質(zhì)儀，拉伸儀，快速黏度分析儀，TA流變儀等對面包粉面團的流變學特性進行測定，同時在此基礎(chǔ)上，將不同比例的菊糖加入到面包中，對面包發(fā)酵體積、比容、色澤、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)進行測定，并研究了含菊糖面包的品質(zhì)特點。

1 材料與方法

1.1主要材料

面包粉，濰坊風箏面粉有限公司；菊糖，西安瑞林生物科技有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；黃油、白砂糖、食鹽均為市售。

1.2儀器與設(shè)備

JFZD300型粉質(zhì)儀，菏澤衡通實驗儀器有限公司；HZL-350電子式面團拉伸儀，浙江托普儀器有限公司；Brookfield TC3質(zhì)構(gòu)儀，美國博勒飛公司；Tec-Master 快速黏度分析儀(RVA)，瑞聯(lián)科技有限公司；TA動態(tài)流變儀，英國儀器公司；遠紅外電熱烤箱，廣州番禹成功烘焙設(shè)備有限公司HL-2DW；醒發(fā)箱，廣州三麥機械設(shè)備有限公司；UltraScan PRO型測色儀：美國Hunter Lab公司；Fa2004A電子天平，上海精天電子儀器有限公司。

1.3實驗方法

1.3.1 混合粉的制備

分別將2.5%、5%、7.5%、10%的菊糖替代相應(yīng)比例的面包粉，混合均勻。以不加菊糖的面粉作為對照。

1.3.2 粉質(zhì)特性的測定

根據(jù)小麥面粉粉質(zhì)特性分析法的國標(GB/T14614—2006/ISO5530—1：1997《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定粉質(zhì)儀法》)，利用粉質(zhì)儀對面包粉粉質(zhì)特性進行測定。測定得到面粉的吸水率、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間、弱化度、粉質(zhì)指數(shù)。

1.3.3 面團拉伸特性的測定

根據(jù)小麥面粉粉質(zhì)特性分析法的國標(GB/T14615—2006/ISO5530—2：1997 《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定拉伸儀法》)，利用拉伸儀對面團拉伸特性進行測定。測定得到面團分別在45、90、135 min時面團最大抗張力、50 mm處抗張力、面團的延伸性、最大拉伸比以及曲線面積。

1.3.4 菊糖對面團動態(tài)流變學特性的影響

300 g混合粉在粉質(zhì)儀中攪拌混合加水并達到500 FU后取出，稱取5 g用動態(tài)流變儀測定。選用平板直徑為40 mm，將面團在2塊平板之間靜置5 min，以便釋放殘余的應(yīng)力，并將面團周邊多余部分刮掉，然后立刻將涂有礦物油的蓋子蓋上防止干燥，同時啟動程序開始測定。其測定條件如下：應(yīng)力1.0%，溫度25 ℃，頻率0.1～20 Hz，間距2 mm。 至少重復(fù)3次。

1.3.5 面粉糊化特性的測定

采用快速黏度儀(RVA)測定含有不同菊糖添加量面包粉的糊化特性。準確稱取3.5 g的混合粉，加入到裝有25.0 mL蒸餾水的鋁盒中，用旋轉(zhuǎn)槳充分攪拌后，置于RVA上測定。RVA內(nèi)最初10 s以960 r/min攪拌，形成均勻懸濁液后，保持160 r/min轉(zhuǎn)速至試驗結(jié)束。RVA初始溫度為50 ℃保持1 min，然后以12 ℃/min升高至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，再以12 ℃/min降至50 ℃并保持2 min，整個測定過程歷時13 min。記錄混合粉在糊化過程中的糊化溫度、峰值黏度、谷值黏度、峰值時間、衰減值、回生值。試驗結(jié)果取3次測定的平均值。

1.3.6 面包的制作

采用直接發(fā)酵法制作面包，原料主要包括混合粉(面包粉，菊糖)食鹽1%、酵母1.5%、白砂糖10%、黃油10%(均以混合粉質(zhì)量計)和水(粉質(zhì)儀測得的最佳吸水率的80%計)；攪拌、室溫下靜置10 min，分割面團30 g/個，搓圓并成型。于醒發(fā)箱內(nèi)(溫度38 ℃、濕度85%)醒發(fā)90 min，將醒發(fā)好的面團上/下火(180/150 ℃)烘焙10 min、冷卻1 h、包裝、待測。

1.3.7 面團發(fā)酵體積的測定

采用面團直觀法測量面團的發(fā)酵體積，按照1.3.6方法制作面團，將切割好的面團放入250 mL的量筒中，于醒發(fā)箱中發(fā)酵150 min，產(chǎn)生的CO2使面團升高，每15 min測定1次面團的體積，通過測量，測定面團發(fā)酵過程的總體積，試驗結(jié)果取3次測定的平均值。

1.3.8 面包比容的測定

烤好的面包在室溫下冷卻1 h后，測量面包的體積和質(zhì)量。按照GB/T 20981 2007《面包油菜籽置換法》進行測定。面包比容=體積( mL)/質(zhì)量(g)。

1.3.9 面包色澤的測定

通過色差儀對面包色澤進行測量的。以未添加菊糖的面包為對照，隨機取同一添加量的菊糖面包3個，分別置于UltraScan PRO色度儀載物臺，使用RsIN.鏡面反射模式下測定，每個面包試驗樣品去3點共9個點取平均值，根據(jù)測定平均值L、a、b，計算ΔE，計算公式如下：

(1)

式中：L0、a0、b0為對照組面包的色澤。

1.3.10 面包質(zhì)構(gòu)的測定

面包質(zhì)構(gòu)特性測定，將冷卻后的面包裝入包裝袋并密封后，置于通風處于室溫下貯藏，取貯藏期面包樣品測定其1、2、3、5 d的質(zhì)構(gòu)指標。測定時將面包切成(40×40×30)mm的面包塊進行測定。質(zhì)構(gòu)儀設(shè)定參數(shù)為：選用探頭為TA4/1000，測前速度2.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度1.0 mm/s，壓縮形變40%，每個樣品重復(fù)3次，取平均值。

1.3.11 統(tǒng)計與分析

所有試驗結(jié)果表示為(平均值±標準偏差)(n=3)，通過Excel 2013 與IBM SPSS Statistics 22.0 對菊糖對面包粉面團粉質(zhì)、拉伸、糊化、流變及面包品質(zhì)特性進行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。當P<0.05 時，差異性顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1菊糖對面包粉面團粉質(zhì)特性的影響

粉質(zhì)特性能夠反應(yīng)面團在形成過程當中的流變學特性，由表1可知，隨著菊糖添加量的增加，混合粉的吸水率顯著下降，其原因可能是菊糖具有良好的親水性，它們同蛋白質(zhì)和淀粉存在與水分子的競爭，從而影響蛋白質(zhì)和淀粉與水分子之間的鍵合作用以及蛋白質(zhì)-淀粉之間的作用，從而導(dǎo)致面團吸水率下降。面團的形成時間和穩(wěn)定時間都隨著菊糖添加量的增加而顯著延長。當菊糖添加量為10%時面團形成時間為15.3 min，相比未加菊糖的面團形成時間增加4.1 min，穩(wěn)定時間增加3.7 min，同時混合粉弱化度逐漸減小。添加10%菊糖時混合粉的弱化度相比未添加菊糖的從122降低到58。面團的形成時間和穩(wěn)定時間延長，表明面團在攪拌成團過程中對剪切力應(yīng)變有較強的抵抗性，也就意味著其谷蛋白的二硫鍵結(jié)合牢固，不易打開。這可能歸因于菊糖參與了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，有利于二硫鍵的生成，或是增強了蛋白質(zhì)間所形成的二硫鍵的穩(wěn)定性。弱化度隨著菊糖的增加顯著降低，表明面團筋力增強，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越牢固、耐攪拌性能越強，即面團的加工性能越好，在面團發(fā)酵過程中具有良好的持氣能力。

表1 菊糖添加量對面包粉粉質(zhì)特性的影響

注:平均值±偏差，同一列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。表4同。

2.2菊糖對面團拉伸特性的影響

由圖1～圖4結(jié)果可知，隨著菊糖添加量的增加,面團的延伸度、最大阻力，50 mm阻力都呈增大的趨勢。在相同醒發(fā)時間內(nèi)，面團的延伸度增加，表明面團的筋力增強、彈性增強，面團的膨脹效果越好，表明菊糖具有一定的膠體性質(zhì)，可以增強面筋的強度。說明菊糖的加入更有利于保持發(fā)酵過程酵母生成的CO2氣體，賦予面團良好的結(jié)構(gòu)和紋理?？寡由煨源砻鎴F的強度和筋度，阻力越大表示面團筋度越強。同時面團的拉伸曲線面積和拉伸阻力也隨菊糖添加量的增加而增大，進一步說明添加菊糖可以增強面筋的彈性，但是面筋彈性不易過高，面筋彈性強，面團醒發(fā)慢，不易充分醒發(fā)，會導(dǎo)致面包體積小，結(jié)構(gòu)差。

圖1 菊糖對面團拉伸延伸度的影響Fig.1 Effect of inulin on dough tensile stretch degree

圖2 菊糖對面團拉伸最大阻力的影響Fig.2 Effect of inulin on dough tensile maximum resistance

圖3 菊糖對面團拉伸拉力比的影響Fig.3 Effect of inulin on dough tension ratio

圖4 菊糖對面團拉伸曲線面積的影響Fig.4 Effect of inulin on dough tensile curve area

2.3菊糖對面粉糊化性質(zhì)的影響

面粉糊化特性是反映面粉品質(zhì)的重要指標，其與面包品質(zhì)之間存在著相關(guān)性，對面包的品質(zhì)起重要作用。從表2可以看出，菊糖的添加使面包粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、回生值和衰減值都顯著性降低。回生值反映了面粉糊化之后淀粉分子重新結(jié)晶的程度。隨著混合物逐漸冷卻，淀粉分子會發(fā)生重新聚合形成凝膠，黏度增加。添加菊糖后，混合粉的回生值逐漸減小，說明菊糖能夠減緩淀粉回生進程。衰減值能夠反映淀粉顆粒在加熱過程中的穩(wěn)定性。衰減值越大，說明淀粉結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定。隨著菊糖添加量的增加，混合粉的衰減值下降，說明菊糖能夠維持淀粉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，減少加熱和剪切力對淀粉顆粒的破壞。

表2 菊糖添加量對面包粉糊化特性的影響

注:平均值±偏差，同一列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.4菊糖對面包面團發(fā)酵體積的影響

由圖5可以看出，隨著發(fā)酵時間的延長面團的發(fā)酵體積逐漸增大，同時面團發(fā)酵體積隨著菊糖添加量的增加逐漸減小，且菊糖添加量對面團發(fā)酵體積的影響較大，菊糖添加量在2.5%、5%、7.5%時面團的發(fā)酵體積變化接近相同，當添加量為10%時對面團的發(fā)酵體積影響較大。其原因可能是菊糖的添加增強了面筋筋力使其在發(fā)酵過程中對面團膨脹具有抑制作用；其次菊糖分子具有較強的吸水性，從而包裹淀粉顆粒，導(dǎo)致能發(fā)酵的碳水化合物量的降低，從而影響面包的膨脹，降低面包發(fā)酵體積。

圖5 菊糖對面包面團發(fā)酵體積的影響Fig.5 Effect of inulin on volume of bread dough fermentation

2.5菊糖對面團動態(tài)流變學特性的影響

圖6和 圖7是不同掃描頻率下，含不同比例的菊糖影響面團動態(tài)流變學特性的結(jié)果。其中G′表征面團彈性；G″表征面團黏性；由圖可知隨著掃描頻率的增加，面團的G′值始終大于G″值，表明所有面團的彈性大于黏性。與空白組相比，2.5%、5%、7.5%、10%的菊糖面團其G′和G″值均高于空白組，這表明面團中加入菊糖，有助于提高面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，面團彈性增加。同時菊糖的添加使得面團黏性高于空白組面團，說明菊糖的添加能夠有效改善面團的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時菊糖具有更強的吸水性，使得面團體系黏性值增加。Tanδ是G″與G′的比值，表征面團黏彈性，與高聚物的比例呈負相關(guān)關(guān)系。圖8可知，tanδ 始終小于1，并且隨著菊糖比例的增加，tanδ 顯著增大，使得面團中面筋蛋白含量增加，面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強，黏彈性升高。菊糖含量的增加，使得面團的吸水率大大降低，彈性模量(G′)與粘性模量(G〞)均升高，促進了面筋蛋白的交聯(lián)反應(yīng)，從而使得面團黏彈性升高。

圖6 菊糖對面團彈性模量(G′)的影響Fig.6 Effect of inulin on elastic modulus (G′) of dough

圖7 菊糖對面團黏性模量(G″)的影響Fig.7 Effect of inulin on viscous modulus (G″) of dough

圖8 菊糖對面團tanδ的影響Fig.8 Effect of inulin on tanδ of dough

2.6菊糖添加量對面包比容的影響

從圖9可以看出，添加菊糖的面包的比容與對照組相比均呈下降的趨勢，且隨著菊糖添加量的增加而顯著減小(P<0.05)。菊糖添加量在2.5%和5%時，面包比容下降緩慢，之后隨著菊糖添加量的不斷增加，面包比容下降幅度較大。這可能是由于菊糖分子具有較強的吸水性，從而包裹淀粉顆粒，使得淀粉顆粒未完全消化吸收，從而影響面包的膨脹，減少面包的體積。同時由于菊糖具有一定的凝膠特性，可以增強面粉的筋力，但是面粉筋力過強會導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)不能完全形成，而且面團起發(fā)慢，面團不能充分醒發(fā)，導(dǎo)致面團體積小，結(jié)構(gòu)變差。

圖9 菊糖添加量對面包比容的影響Fig.9 Effect of inulin on bread specific volume

2.7菊糖添加量對面包色澤的影響

從面包色澤來看，對照面包有較高的L值和較低的a值、b值，隨著菊糖添加量的增加L值逐漸減小，a值、b值增加，說明面包在高溫焙烤過程中，菊糖發(fā)生水解，生成一定數(shù)量的還原糖，從而促進了還原糖與氨基酸或蛋白質(zhì)之間的美拉德反應(yīng)，使面包皮的褐變更充分，從而使表皮紅色和黃色調(diào)上升，很好的富于了面包的焦黃色澤。同時從總色差值△E也可以看出菊糖添加越多ΔE值越大，顏色差異性越顯著。

表3 菊糖添加量對面包色澤的影響

注:平均值±偏差。

2.8菊糖添加量對面包結(jié)構(gòu)與品質(zhì)的影響

表4 菊糖添加量對面包品質(zhì)的影響

由實驗結(jié)果可以看出，當菊糖添加量為2.5%、5%時面包初始硬度小于空白組，菊糖添加量為7.5%和10%時菊糖硬度明顯增大。隨著貯藏時間的延長，各組面包的硬度均逐漸增大，咀嚼性和膠著性也呈增大的趨勢，面包內(nèi)聚性呈下降的趨勢，而面包彈性差異不顯著。隨著貯藏時間的延長，面包硬度也隨之增大，但添加菊糖含量為2.5%、5%和7.5%的面包硬度增大幅度明顯低于對照組面包，這表明添加菊糖具有很強的保水性，可以有效保持面包的品質(zhì)，延緩面包的老化速度。而菊糖添加量為10%時面包硬度增加較快，可能是由于菊糖增強面粉的筋力，使面團發(fā)酵緩慢，導(dǎo)致面包比容較小，從而增大了面包的硬度。但總體可以看出添加適量的菊糖有助于改善面包品質(zhì)，延緩面包老化，延長貯存時間。

從圖10可以看出，未添加菊糖的外觀皺縮，內(nèi)部呈現(xiàn)較多的大小不一的氣孔。隨著菊糖含量的增加明顯改善了面包的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。添加菊糖的面包外觀比對照樣品光滑，色澤分布均勻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相比對照樣品氣孔分布均勻，大小一致。

圖10 菊糖對面包外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響Fig.10 Effects of inulin on bread appearance and internal structure

3 結(jié)果與討論

隨著菊糖添加量的增加，面團的吸水率顯著下降，面團形成時間和穩(wěn)定時間顯著延長，弱化度顯著減小。面團的拉伸能量、延伸度和拉伸阻力，拉伸面積增大；面粉的峰值黏度、最終黏度、衰減值、回生值和峰值時間降低，面團彈性模量和黏性模量增加；面團發(fā)酵體積隨著菊糖添加量的增加逐漸減小，且菊糖添加量對面團發(fā)酵體積的影響較大；面包的比容隨著菊糖添加量的增加逐漸減少；從面包質(zhì)構(gòu)結(jié)果可以得出面包初始硬度顯著性增加，但隨著貯存時間的延長添加菊糖的面包硬度明顯低于未添加菊糖的面包，說明添加一定量的菊糖可降低面包硬度，延緩面包在貯存期老化，延長貨架期?？傮w看來雖然一些文獻報道菊糖能夠降低面團的吸水性、增加面團強度、延長面團形成時間、穩(wěn)定時間，抑制面包面團的發(fā)酵[8-10]，但是具體原因仍不清楚，是歸因于菊糖與面團中面筋蛋白分子發(fā)生了作用，還是菊糖本身所形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，或是菊糖改變了面團中淀粉的性質(zhì)，在這些重要和基礎(chǔ)的方面缺乏研究，這也是以后研究中的重點；由于菊糖來源平均聚合度不同，面粉筋度、面團類型、菊糖添加量不同，菊糖對面團流變特性的影響也存在差異，本試驗只是在菊糖對面包粉面團及面包品質(zhì)的影響方面做了初步探索，深入研究其在工業(yè)化生產(chǎn)中菊糖對各類面制品品質(zhì)的影響規(guī)律及其質(zhì)量控制措施，將為開發(fā)營養(yǎng)價值高、口感好、符合我國消費習慣的面制品提供科學的技術(shù)指導(dǎo)，這也有待于進一步的分析研究。

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Effectofinulinondoughrheologicalpropertiesandbreadquality

ZHAO Tian-tian, ZHAO Dan, MA Xiao-han, DENG Jing, TIAN Jun-qing, LIU Xiong*

(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

different amount of inulin on the rheological properties of dough and bread baking quality were studied. The results showed farinograph properties, extensograph properties and other rheological properties of bread flour were changed significantly by inulin. With the increase of inulin, dough water absorption rate significantly dropped, dough development the time and dough stability were extended, and the dough weakening was reduced; the elastic and extensibility and maximum resistance of dough, were all increased; elastic modules and viscosity modules significantly increased, the dough network structure improved. However, the volume of dough after fermentation was decreased, bread specific volume rate reduced and initial hardness increased significantly. However, the hardness of the bread with 2.5%、5%、and 7.5% inulin was still much lower than that of without inulin during the storage time. The results showed that adding a certain amount of inulin can reduce the bread hardness, improve the dough internal structure, delay the aging speed and prolong the bread shelf life.

inulin; dough; characteristics; bread staling; bread quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013084

碩士研究生(劉雄教授為通訊作者，E-mail: liuxiong848@hotmail.com)。

2016-09-29，改回日期：2016-12-28