羅登林，武延輝，徐寶成，陳瑞紅，劉建學(xué)，李鵬燕

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003）

菊粉在面制品中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

羅登林，武延輝，徐寶成，陳瑞紅，劉建學(xué)，李鵬燕

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003）

菊粉作為一種新的膳食纖維，具有良好的水溶性和色澤、適宜的分子質(zhì)量大小、與面粉相似的粉體特性和形成優(yōu)異凝膠質(zhì)構(gòu)的能力。與普通膳食纖維相比，菊粉的生理功能和食品加工性能更加突出。本文介紹了菊粉在食品加工方面的物化特性，系統(tǒng)回顧普通膳食纖維在面制品中的應(yīng)用情況和存在的主要問(wèn)題，綜述近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在菊粉應(yīng)用于面團(tuán)和面制品方面所取得的研究成果，探究菊粉對(duì)面團(tuán)和面制品品質(zhì)影響的可能機(jī)理，指出目前研究存在的一些問(wèn)題，并對(duì)今后發(fā)展的方向進(jìn)行展望。

菊粉；膳食纖維；面粉；面團(tuán)；面制品

越來(lái)越多的證據(jù)表明，膳食纖維的攝入量與慢性疾病(腸道疾病、肥胖病、糖尿病、心血管疾病)之間存在密切的關(guān)系[1]。調(diào)查結(jié)果顯示，全球普遍存在膳食纖維攝入量不足的問(wèn)題，由此所引發(fā)的各種慢性疾病每年給全球經(jīng)濟(jì)造成高達(dá)數(shù)千億美元的損失。

當(dāng)前，各種精制加工面粉深受人們喜愛(ài)，但造成膳食纖維損失的增加[2]。常采用的方法是往各種精制面粉中加入谷物類、豆類或果蔬類膳食纖維，但這些膳食纖維絕大多數(shù)水溶性差、粒徑大、粗糙感強(qiáng)，食品加工性能差，嚴(yán)重影響了最終產(chǎn)品的外觀、口感和質(zhì)量，無(wú)法滿足人們的實(shí)際需求。因此，如何在保持精制面粉優(yōu)越性的同時(shí)，又能賦予其合理的膳食纖維含量，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、食品加工性能和最終產(chǎn)品品質(zhì)是目前面粉行業(yè)面臨的一個(gè)重要研究課題。

近年來(lái)，菊粉作為一種新的膳食纖維，在食品加工方面表現(xiàn)出優(yōu)良的性質(zhì)，其開(kāi)發(fā)利用日益受到國(guó)際食品界的高度重視。國(guó)外學(xué)者對(duì)其在保健食品、乳制品、面包、糖果、飲料和調(diào)味料等領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的研究，而國(guó)內(nèi)對(duì)菊粉的研究則主要集中于產(chǎn)菊粉酶菌株的選育、菊粉的提取與分離等方面，較少關(guān)注菊粉的食品加工性能，更少涉及其在面制品方面的應(yīng)用。為了推動(dòng)我國(guó)菊粉深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提供更多健康食品滿足市場(chǎng)需求，本文重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外近年來(lái)在菊粉應(yīng)用于面制品方面的研究成果，同時(shí)指出存在的一些不足，并對(duì)今后發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 菊粉的加工特性

菊粉，又稱菊糖，是由D-果糖經(jīng)β（1→2）鍵連接而成的線性直鏈多糖，末端常帶一個(gè)葡萄糖殘基，聚合度（degree of polymerization，DP）為2～60，其中平均聚合度≤10的菊粉稱為短鏈菊粉，平均聚合度≥23的菊粉稱為長(zhǎng)鏈菊粉，從天然植物（菊芋、菊苣）中提取的菊粉同時(shí)含有短鏈和長(zhǎng)鏈，稱為天然菊粉[3]。菊粉在自然界中主要存在于菊科植物中，以菊芋（我國(guó)俗稱“洋姜”，14%～19%）和菊苣（歐洲，15%～20%）中含量最高。菊粉作為一種不同于淀粉結(jié)構(gòu)的可溶性膳食纖維，能夠選擇性地促進(jìn)結(jié)腸益生菌的生長(zhǎng)，提升宿主的健康狀況，具有降低血糖濃度、維持脂類代謝平衡、提高礦質(zhì)元素的生物利用率、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功能[4]。在食品工業(yè)中，菊粉還能明顯改善食品的質(zhì)構(gòu)性狀，提高其加工性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，屬于功能性食品[5]。2009年我國(guó)衛(wèi)生部發(fā)布了第5號(hào)公告，正式批準(zhǔn)菊粉為新資源食品。

與常見(jiàn)的膳食纖維相比，菊粉的生理功能和加工性能更加突出，這歸因于其良好的水溶性、適宜的分子質(zhì)量、良好的色澤、與面粉相似的粉體特性和能形成優(yōu)異的凝膠質(zhì)構(gòu)。研究認(rèn)為，可溶性膳食纖維與不溶性膳食纖維在一定的質(zhì)量比（1∶1～1∶2.3）下其生理功能更加突出，而菊粉很容易滿足這一條件[6]。在10 ℃條件下，菊粉在水中的溶解度約為6%，當(dāng)溫度升到90 ℃時(shí)迅速增大至33%，并且隨其聚合度的變化而不同，聚合度越低，溶解度越大。相比常見(jiàn)的膳食纖維，菊粉的添加能使產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加均勻細(xì)膩、口感滑爽、色澤美觀。當(dāng)菊粉在水中含量超過(guò)25%時(shí)，開(kāi)始形成質(zhì)構(gòu)柔滑、微粒均一而細(xì)膩的凝膠，該凝膠具有良好的黏彈體流變學(xué)特性，表觀性狀類似于脂肪[7]。這顯然有利于菊粉保持面制品良好的質(zhì)構(gòu)性狀。由于菊粉屈服應(yīng)力低，因此菊粉凝膠還具有剪切稀釋和觸變特性，在振蕩流變實(shí)驗(yàn)中，菊粉凝膠逐漸喪失凝膠固體特性，彈性系數(shù)降低，而流體特性和黏度系數(shù)逐漸增加，即操作性能好，易應(yīng)用于各類食品的加工[8]。

2 常見(jiàn)膳食纖維在面粉行業(yè)中的應(yīng)用

由于膳食纖維在均衡現(xiàn)代人的合理膳食方面扮演著越來(lái)越重要的角色，被譽(yù)為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”。在面粉工業(yè)中，各種膳食纖維，如大豆纖維、麥麩纖維、米糠纖維、燕麥纖維、殼聚糖纖維、果蔬纖維等已被應(yīng)用于面包、餅干、蛋糕、饅頭和面條中[9-10]。

王曉艷等[11]研究了大豆纖維粉和玉米抗性淀粉部分替代小麥粉對(duì)高膳食纖維面包生產(chǎn)的影響，發(fā)現(xiàn)兩者單獨(dú)加入可提高面團(tuán)持水性43.3%～63.3%和吸水率5%～7.6%，并在一定程度上抑制了淀粉的回生，面包烘焙實(shí)驗(yàn)表明，大豆纖維粉與玉米抗性淀粉共用時(shí)具有協(xié)同作用，質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和產(chǎn)品得率有所提高。陶顏娟等[12]探討了兩種不同水溶性麥麩膳食纖維對(duì)面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它們對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)特性均有不同程度的改良作用，其中水溶性小的改良效果優(yōu)于水溶性大的，但對(duì)面團(tuán)的拉伸特性起負(fù)面作用，而水溶性大的則起正面作用。國(guó)外研究[13-15]也表明，添加谷糠類膳食纖維（小麥、大米、燕麥和大麥）能增加面團(tuán)的水分含量，延長(zhǎng)面團(tuán)形成時(shí)間，但不利于面團(tuán)的穩(wěn)定性、抗拉伸性和延伸性。

通常上述類常見(jiàn)膳食纖維在有限添加量的情況下，在一定程度上能夠改善面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)和提高產(chǎn)品品質(zhì)。目前多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為[16-17]：膳食纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的親水基團(tuán)，具有強(qiáng)的持水力，能夠增大面團(tuán)吸水率，延緩產(chǎn)品（面包）陳化速率和延長(zhǎng)貨架期；另外膳食纖維所含的凝膠多糖和戊聚糖具有類似面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功能，能引起面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)、衰落值減小、抗拉阻力和拉力比數(shù)增大、產(chǎn)品（面包、饅頭）體積增大、烹煮（面條）損失減小和質(zhì)量增加等；但同時(shí)也有觀點(diǎn)認(rèn)為：膳食纖維的添加會(huì)稀釋面粉中面筋蛋白的含量，對(duì)面團(tuán)品質(zhì)產(chǎn)生了惡化作用[18-19]。

然而，目前限制膳食纖維在面粉中被廣泛應(yīng)用的最主要原因是：這類常見(jiàn)的膳食纖維絕大多數(shù)水溶性低，粒徑粗大，色澤和食品加工性能差，即使低的添加量也會(huì)給最終產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)嚴(yán)重的不良影響，尤其是在口感、色澤和質(zhì)構(gòu)特性等方面。一些研究表明，隨米糠不溶性纖維添加比例的增加（2%～6%），面包的體積和比容均呈較為明顯的減小趨勢(shì)，感官特性尤其是口感變差，焙烤品質(zhì)發(fā)生劣變；添加5%的麥麩會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)的揉混特性顯著降低；而羽扇豆粉、大豆粉、黑小麥粉的添加會(huì)降低面團(tuán)的抗拉伸性[20]。

在過(guò)去幾十年中，國(guó)內(nèi)外很少關(guān)注菊粉對(duì)面團(tuán)及制品品質(zhì)的影響。其實(shí)在國(guó)外，菊粉在面粉中的實(shí)際應(yīng)用要領(lǐng)先于相關(guān)理論的研究。在歐洲一些國(guó)家，如意大利、德國(guó)和比利時(shí)，已將長(zhǎng)鏈菊粉替代部分面粉應(yīng)用于意大利面條、烤土司和面包配方中，以提升產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)功效和口感質(zhì)地，延長(zhǎng)存放時(shí)間。

3 菊粉在面制品行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 菊粉對(duì)面團(tuán)性質(zhì)的影響

面團(tuán)的吸水性、流變特性和發(fā)酵特性很大程度上取決于其蛋白質(zhì)和淀粉的種類與含量，菊粉的加入一方面會(huì)降低它們的含量，尤其是蛋白質(zhì)，這會(huì)影響面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；另一方面菊粉良好的親水性，特別是短鏈菊粉吸濕性更強(qiáng)，它們同蛋白質(zhì)和淀粉存在與水分子的競(jìng)爭(zhēng)，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，部分菊粉分子甚至可能還參與了面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，不同鏈長(zhǎng)的菊粉及其添加量多少對(duì)不同筋度的面團(tuán)性質(zhì)影響存在顯著區(qū)別。通常隨菊粉添加量的增加，面團(tuán)的吸水性下降，當(dāng)菊粉添加量不超過(guò)3%時(shí)，這種下降不明顯。菊粉的加入會(huì)明顯延長(zhǎng)面團(tuán)的形成時(shí)間和提高其穩(wěn)定性，增加面團(tuán)的抗延伸阻力和黏彈性，但對(duì)延伸性、黏著性和黏附力影響不明顯，對(duì)不同聚合度的菊粉這種影響存在差異。在一定的條件下菊粉可能會(huì)提高面團(tuán)的品質(zhì)，而在其他條件下菊粉可能會(huì)對(duì)面團(tuán)的品質(zhì)產(chǎn)生惡化作用。

Karolini-Skaradzińska等[21]探討了長(zhǎng)鏈菊粉T對(duì)由兩種不同蛋白質(zhì)含量面粉所制作的面團(tuán)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)菊粉的加入會(huì)降低面粉的吸水性，當(dāng)面粉中添加4%的菊粉時(shí)，樣品的吸水性由未添加前的58.1%降至53.6%，他認(rèn)為這可能歸因于菊粉在淀粉顆粒周圍形成一層障礙，阻礙了水分子與淀粉顆粒的接觸。菊粉的加入還會(huì)明顯延長(zhǎng)面團(tuán)的形成時(shí)間，由原來(lái)需2.3 min增加至9.9 min，面團(tuán)強(qiáng)度也明顯提高，表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性和低的柔軟性。菊粉在對(duì)面團(tuán)黏彈性的影響方面，蛋白質(zhì)含量較低的面粉（11.2%）比蛋白質(zhì)含量較高的（11.8%）表現(xiàn)得更明顯，在菊粉添加量不超過(guò)2%時(shí)，隨菊粉添加量的增加，面團(tuán)的韌性下降。綜合評(píng)分得出，菊粉的加入有利于面團(tuán)品質(zhì)的提高，這種改良效果在菊粉添加量為3%～4%時(shí)尤為明顯。

Peressini等[22]研究了不同鏈長(zhǎng)的菊粉對(duì)面團(tuán)流變性的影響，進(jìn)一步證實(shí)菊粉的加入會(huì)降低面團(tuán)的吸水性，而短鏈菊粉的作用更明顯，這可能與短鏈菊粉含較多蔗糖和低聚糖所具有的潤(rùn)滑性有關(guān)。而只有當(dāng)菊粉添加量達(dá)到一定程度時(shí)（長(zhǎng)鏈菊粉含量≥5%，短鏈菊粉含量≥7.5%），面團(tuán)的形成時(shí)間才會(huì)明顯延長(zhǎng)，穩(wěn)定性也會(huì)得到提高。菊粉的添加還能提高面團(tuán)的強(qiáng)度，尤其對(duì)弱筋度的面團(tuán)效果更好，說(shuō)明菊粉可替代部分面粉而不會(huì)影響面團(tuán)的品質(zhì)。通過(guò)共聚焦激光掃描顯微鏡分析顯示，添加了短鏈菊粉的面團(tuán)中含有較高的蛋白質(zhì)，這可能與面團(tuán)較低的吸水性有關(guān)，但并不影響面筋蛋白所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；而長(zhǎng)鏈菊粉的添加能提高面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密性和均勻性。長(zhǎng)鏈菊粉能夠增大面團(tuán)的貯藏模量值（G’），降低損失角正切值（tanδ），增加面團(tuán)強(qiáng)度，延長(zhǎng)面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，隨菊粉聚合度的增大，對(duì)面團(tuán)膨脹的抑制作用就越明顯。

Wang等[23]的研究也證實(shí)菊粉的添加降低了面團(tuán)的吸水性，但其他常見(jiàn)膳食纖維（長(zhǎng)豆角、豌豆）則能增加面團(tuán)的吸水性。相比這些常見(jiàn)膳食纖維，菊粉能顯著提高面團(tuán)的穩(wěn)定性、張力、比功和P/L值，但對(duì)延伸性沒(méi)有影響；在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，菊粉能縮短面團(tuán)的發(fā)酵周期、最大氣體產(chǎn)生的時(shí)間和氣體開(kāi)始從面包逸出的時(shí)間，減少體積損失，而對(duì)持氣能力沒(méi)有影響。但Frutos等[24]認(rèn)為由于菊粉的添加降低了面筋蛋白的含量，導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中持氣能力的下降；Hager等[25]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果則顯示，添加3%的菊苣菊粉或6.8%的短鏈菊粉會(huì)降低面團(tuán)的彈性和水分含量。

Filipovic等[26]比較了普通膳食纖維和兩種類型菊粉（HPX和GR）對(duì)冷凍面團(tuán)特性的影響。相比其他膳食纖維（甜菜），菊粉的加入有利于縮短經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間冷凍貯藏后面團(tuán)的發(fā)酵周期，顯示菊粉有利于保持面團(tuán)在冷凍過(guò)程中酵母的活性，而其他膳食纖維則相反，這種影響在面團(tuán)冷凍1 d后就表現(xiàn)出來(lái)，他認(rèn)為這取決于膳食纖維本身的特性，即各自與面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的作用關(guān)系。

3.2 菊粉對(duì)面包焙烤品質(zhì)的影響

與常見(jiàn)的膳食纖維相比，菊粉的分子質(zhì)量較小，決定了其具有良好的吸濕性，有利于其參與面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而對(duì)面包的含水率、瓤硬度、體積和貯存期產(chǎn)生作用[22-24]。通常菊粉的加入會(huì)減小面包的體積，增加面包的含水量和硬度，延長(zhǎng)面包的保存期，這也受到菊粉種類與添加量及面粉品質(zhì)的影響。菊粉聚合度不高，特別是短鏈類菊粉，常含有較高比例的低聚果糖和少量的單糖和雙糖，在面包的高溫焙烤過(guò)程中，這些低聚果糖易于發(fā)生水解，生成一定數(shù)量的還原糖，從而促進(jìn)了還原糖與氨基酸或蛋白質(zhì)之間的美拉德反應(yīng)，引起面包在焙烤時(shí)間、外觀顏色和風(fēng)味物質(zhì)等的變化，最終對(duì)產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)得分和可接受性產(chǎn)生明顯影響[27]。

Praznik等[28]考察了不同DP值的菊粉對(duì)面包焙烤品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)菊粉的加入均能增大面包的體積和產(chǎn)品得率，面包的口感和色澤也都有所提高，尤其以短鏈菊粉的改善效果最好，但對(duì)面包的吸水性影響不明顯。當(dāng)面粉中短鏈菊粉添加量為8%時(shí)，面包焙烤實(shí)驗(yàn)感官評(píng)價(jià)得分最高，等級(jí)劃分為一級(jí)，但當(dāng)添加量增加至10%時(shí)，評(píng)價(jià)得分低于未添加，等級(jí)劃分為二級(jí)，這可能歸因于在較低的菊粉添加量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致在面包焙烤過(guò)程中產(chǎn)生更多的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，從而賦予面包良好的外觀色澤和風(fēng)味；而當(dāng)添加量過(guò)高時(shí)，會(huì)引起產(chǎn)品過(guò)甜和原有風(fēng)味的喪失，因?yàn)槎替溇辗墼诿姘谱鬟^(guò)程中易發(fā)生水解而生成較多甜度較高的果糖，但對(duì)于長(zhǎng)鏈菊粉發(fā)生水解的程度則輕得多。而其他一些研究則顯示，長(zhǎng)鏈菊粉的添加不會(huì)明顯影響由不同筋度面粉所制作的面包體積，但在產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)方面，菊粉的加入更有利于提高由高筋面粉制作的面包品質(zhì)[21]。當(dāng)長(zhǎng)鏈菊粉添加量達(dá)5%～7%時(shí)，會(huì)明顯降低面包的體積，增大面包的硬度，而短鏈菊粉卻相反，其加入會(huì)增大面包的體積[22]。Wang等[23]和Frutos等[24]的研究也證實(shí)，菊粉的添加導(dǎo)致了面包體積和比容的減小，水分含量降低，面包瓤的硬度增加，雖然感官評(píng)價(jià)得分略有下降，但高于添加其他膳食纖維的面包得分。也有文獻(xiàn)報(bào)道，添加一定量的菊粉（3%的菊苣菊粉或6.8%的短鏈菊粉）會(huì)增加面包瓤的硬度，縮短面包的貨架期，但不會(huì)引起面包比容的減小和焙烤損失率的增大，報(bào)道認(rèn)為面包色澤的加深也與其降解和本身含有一定量的還原糖所引發(fā)強(qiáng)的美拉德反應(yīng)有關(guān)[25]。

Poinot等[29]的研究顯示，菊粉能夠縮短面包的焙烤時(shí)間，但面包的品質(zhì)不會(huì)受到影響。添加5%菊粉的面團(tuán)焙烤只需17 min，而未添加的則需20 min，表明菊粉能加速面包殼及其顏色和風(fēng)味物質(zhì)的形成，認(rèn)為這可能也與菊粉在焙烤過(guò)程中果聚糖的降解有關(guān)。通過(guò)固相微萃取技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，菊粉對(duì)面包焙烤過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性成分影響明顯，尤其能引起促發(fā)酵類物和脂質(zhì)氧化類物含量的下降。推測(cè)其主要原因有兩個(gè)方面：一方面菊粉強(qiáng)的吸濕性阻礙了水分與面筋蛋白的水合作用，弱化了面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；另一方面菊粉的存在限制了淀粉酶與淀粉的接觸，導(dǎo)致能發(fā)酵的碳水化合物量的降低。在檢測(cè)出的23種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中，有18種產(chǎn)物的含量升高，特別是2-甲基吡嗪、乙?；秽?、甲基糠醛、糠醇、2（5H）呋喃酮等物質(zhì)，另還發(fā)現(xiàn)有兩種新物質(zhì)的產(chǎn)生（吡嗪、2,5-二甲基吡嗪或2,6-二甲基吡嗪），這進(jìn)一步證實(shí)菊粉能加速面包焙烤過(guò)程中的美拉德反應(yīng)。

當(dāng)前，速凍面食類由于其加工簡(jiǎn)單、方便，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。研究發(fā)現(xiàn)，菊粉也能顯著改善由冷凍面團(tuán)加工而成的面包品質(zhì)，而普通膳食纖維作用不明顯甚至具有相反作用。例如：添加甜菜膳食纖維的冷凍面團(tuán)，焙烤出的面包體積變小，這種變化程度的大小取決于冷凍周期的長(zhǎng)短，由于在冷凍過(guò)程中生成的冰晶能阻礙面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而引起面包體積的縮小，另外面包瓤芯也變硬。如果用菊粉GR取代普通膳食纖維，在30 d的冷凍期內(nèi)，焙烤出的面包體積明顯增大，但隨冷凍期的進(jìn)一步延長(zhǎng)（60 d），面包的體積會(huì)減小；如果改用純度為100%的長(zhǎng)鏈菊粉HPX，面團(tuán)即使經(jīng)過(guò)60 d的冷凍期后，焙烤出的面包體積仍會(huì)增大，且面包瓤的品質(zhì)得到提高，這說(shuō)明菊粉的加入有助于降低冷凍方式對(duì)面團(tuán)的不良影響，只是不同類型的菊粉其作用大小有所差異，這可能歸因于菊粉HPX與面筋蛋白分子之間存在一定的協(xié)同效應(yīng)[26]。

3.3 菊粉對(duì)面條品質(zhì)的影響

面條品質(zhì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)明顯不同于面包類發(fā)酵制品，人們更關(guān)注面條的煮制性、拉伸強(qiáng)度、延伸率和黏性。菊粉對(duì)面條品質(zhì)的影響可能主要通過(guò)改變面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和淀粉的糊化與水合程度而起作用的。菊粉的加入能縮短面條的煮制時(shí)間，對(duì)面條的黏性和膨脹大小無(wú)影響；當(dāng)菊粉添加量不大（＜7.5%）時(shí)，面條的煮制損失率變化不明顯，但短鏈菊粉會(huì)引起面條吸水性和膨脹度的下降。目前國(guó)外在菊粉對(duì)面條品質(zhì)的影響方面的文獻(xiàn)報(bào)道很少，僅對(duì)硬質(zhì)小麥面條開(kāi)展了某些方面的初步研究[30]。

Aravind等[31]考察了菊粉對(duì)硬質(zhì)小麥面條——意大利面品質(zhì)的影響。在面條煮制需時(shí)方面，菊粉的加入能縮短煮制時(shí)間，短鏈菊粉這種作用（DP值7～8）較長(zhǎng)鏈菊粉（DP值12～14）更突出，這與加入的菊粉削弱了面筋蛋白所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和短鏈菊粉具有較高的水溶性有關(guān)。在面條煮制損失率方面，只有當(dāng)長(zhǎng)鏈菊粉的添加量≥20%時(shí)，面條的煮制損失率才會(huì)明顯上升；但對(duì)短鏈菊粉而言，其添加量≥7.5%時(shí)這種損失率就表現(xiàn)得明顯。在面條的吸水性和膨脹度方面，長(zhǎng)鏈菊粉不會(huì)影響面條的吸水性和膨脹度，而短鏈菊粉即使在添加量為2.5%條件下也會(huì)引起面條吸水性的下降，其原因可能是由于菊粉同淀粉之間存在與水分子的競(jìng)爭(zhēng)，抑制了淀粉的膨脹和面條的吸水性。在面條的質(zhì)構(gòu)影響方面，長(zhǎng)鏈菊粉添加量只有達(dá)20%以上時(shí)才會(huì)增加面條的柔軟性，相反短鏈菊粉（7.5%添加量）的加入則會(huì)導(dǎo)致面條變硬，兩類菊粉對(duì)面條的黏性和煮制后直徑大小無(wú)影響。在感官評(píng)價(jià)方面，添加短鏈菊粉的面條得分偏低。X射線衍射和電鏡分析顯示，當(dāng)長(zhǎng)鏈菊粉添加量較低時(shí)（5%）時(shí)，其在淀粉顆粒周圍形成了保護(hù)層，阻礙了淀粉與酶的接觸，從而抑制了淀粉的消化吸收；然而隨著菊粉添加量的增大，形成了更多的開(kāi)放結(jié)構(gòu)并伴隨淀粉結(jié)晶數(shù)量的下降，反而有利于酶的水解。綜合來(lái)看，長(zhǎng)鏈菊粉的加入有利于提高面條的品質(zhì)，而短鏈菊粉則起負(fù)作用。

Manno等[32]分析了菊粉對(duì)硬質(zhì)小麥面條形態(tài)和和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。菊粉的加入雖然不會(huì)影響面條的水分和灰分含量，但能影響面條的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和感官評(píng)價(jià)，從而影響到消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的可接受性。這可能是由于菊粉的加入改變了面食中蛋白質(zhì)與淀粉的連接：一方面菊粉同淀粉之間存在與蛋白質(zhì)相連的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，影響到淀粉與蛋白質(zhì)之間的連接；另一方面菊粉良好的親水性能，與淀粉和蛋白質(zhì)相比能更快地與水發(fā)生水合，引起淀粉與蛋白質(zhì)的分離，阻礙了它們之間的相互作用。當(dāng)菊粉的添加量不超過(guò)10%時(shí)，生產(chǎn)出的面食仍然可被消費(fèi)者所接受，這有助于降低面食的熱量和提供更多的膳食纖維。

4 存在問(wèn)題及展望

4.1 存在問(wèn)題

總體來(lái)看，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在菊粉對(duì)面團(tuán)及制品品質(zhì)的影響方面已開(kāi)始了一些初步探索，但多數(shù)局限于加工工藝和最終產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)等方面，一些重要的基礎(chǔ)性問(wèn)題尚未涉及，甚至某些方面還處于空白，主要表現(xiàn)在以下三方面：1）菊粉與面團(tuán)中各組分之間的分子作用機(jī)制缺乏研究，絕大多數(shù)文獻(xiàn)僅是理論性的推測(cè)，無(wú)任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持。雖然一些文獻(xiàn)報(bào)道菊粉能夠增加面團(tuán)強(qiáng)度、延長(zhǎng)面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，但是具體原因不清楚，是歸因于菊粉與面團(tuán)中面筋蛋白分子發(fā)生了作用，還是菊粉本身所形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，或是菊粉改變了面團(tuán)中淀粉的性質(zhì)，在這些重要和基礎(chǔ)的方面缺乏研究。2）在菊粉對(duì)面團(tuán)流變特性的影響方面，許多研究結(jié)果之間相互矛盾，缺乏系統(tǒng)性和完整性。第一，由于菊粉來(lái)源不同，導(dǎo)致其平均聚合度相差很大，彼此之間的物化性質(zhì)就存在很大差異；第二，對(duì)不同品質(zhì)（筋度）的面粉，菊粉產(chǎn)生的影響可能不同。第三，面團(tuán)類型（發(fā)酵面團(tuán)和不發(fā)酵面團(tuán)）不同，菊粉的影響可能不同，在這方面未見(jiàn)有報(bào)道。第四，菊粉的添加量也是需要考慮的因素，添加過(guò)多可能會(huì)對(duì)面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，添加過(guò)少不能發(fā)揮其生理功能。3）關(guān)于菊粉對(duì)具有中國(guó)特色面制品——饅頭的影響方面，國(guó)內(nèi)外的研究很少涉及。饅頭作為我國(guó)北方地區(qū)人們的日常主食，無(wú)論在面粉原料、加工工藝、面團(tuán)性質(zhì)還是產(chǎn)品品質(zhì)方面均與西方面包存在很大區(qū)別。因此，菊粉的影響可能不同。

4.2 展望

基于上述問(wèn)題，建議今后對(duì)菊粉的研究在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)展開(kāi)：1）菊粉與面團(tuán)中蛋白質(zhì)和淀粉的作用關(guān)系。菊粉分子與面團(tuán)體系中各組分分子之間存在哪些主要作用力，這些作用力起決于哪些基團(tuán)，它們?nèi)绾斡绊懨鎴F(tuán)的品質(zhì)。只有弄清這些問(wèn)題，才能從分子層面上闡明菊粉對(duì)面團(tuán)品質(zhì)影響的作用機(jī)理?？上确謩e單獨(dú)研究谷蛋白-菊粉二元體系、醇溶蛋白-菊粉二元體系、谷蛋白-醇溶蛋白-菊粉三元體系中菊粉與面粉中各類蛋白質(zhì)間的作用力（共價(jià)鍵、氫鍵、靜電作用、疏水作用等），分析各元組分體系的面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；從熱力學(xué)角度，研究菊粉-蛋白質(zhì)混合面團(tuán)制作過(guò)程中的焓變，分析混合面團(tuán)的形成過(guò)程；考察菊粉與淀粉共混體系的相容性與玻璃化轉(zhuǎn)變、滲漏直鏈淀粉量、菊粉與淀粉間相互作用力（氫鍵、靜電作用、疏水作用等），探討菊粉對(duì)淀粉糊化特性和流變特性的影響，分析菊粉添加前后淀粉焓值、晶體結(jié)構(gòu)和抗老化作用的變化。2）構(gòu)建菊粉-面粉混合面團(tuán)體的流變學(xué)本構(gòu)方程。研究不同類型和添加量菊粉與不同品質(zhì)面粉的混合面團(tuán)體的粉質(zhì)曲線、拉伸曲線、蠕變和應(yīng)力松馳，構(gòu)建菊粉-面粉混合面團(tuán)體的流變學(xué)本構(gòu)方程。該科學(xué)問(wèn)題的解決，將有助于從力學(xué)理論角度更深入理解菊粉在面團(tuán)黏彈性體中的作用，為實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)提供重要的理論指導(dǎo)。3）菊粉在焙烤過(guò)程中所發(fā)生的美拉德反應(yīng)及新風(fēng)味物質(zhì)的形成。菊粉本身含一定量的還原糖，并且在焙烤過(guò)程中會(huì)發(fā)生部分降解，這部分物質(zhì)會(huì)促進(jìn)面制品在焙烤過(guò)程中的美拉德反應(yīng)，從而對(duì)產(chǎn)品的外觀顏色、風(fēng)味和口感產(chǎn)生影響。了解不同焙烤溫度、焙烤時(shí)間與色澤和風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的關(guān)系，這對(duì)生產(chǎn)出滿足消費(fèi)者需求的菊粉焙烤面制品具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。4）菊粉在普通食品中的工業(yè)化應(yīng)用。菊粉作為一種來(lái)源廣泛、含量豐富和易于制取的膳食纖維，能方便地添加于各類食品中，包括面制品、乳制品、肉制品和軟飲料等，賦予普通食品豐富的膳食纖維和良好的生理功能，但又不會(huì)明顯增加其生產(chǎn)成本。以目前市場(chǎng)上含量為90%菊粉為例，其銷售價(jià)格約為20 元/kg，一般建議在食品中的添加量為5%，以市場(chǎng)上普通面粉售價(jià)3 元/kg計(jì)算，含5%菊粉的面粉價(jià)格為3.85 元/kg，即面粉成本增加約29%，以1 kg面粉可制作10個(gè)100 g規(guī)格饅頭計(jì)，每個(gè)饅頭原料成本不到0.4元；若將菊粉添加到肉制品中，其價(jià)格與純?nèi)庀喈?dāng)，則成本增加不會(huì)明顯；若將菊粉開(kāi)發(fā)成功能食品，則更具成本優(yōu)勢(shì)。深入開(kāi)展在工業(yè)化生產(chǎn)中菊粉對(duì)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(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感好、符合我國(guó)消費(fèi)習(xí)慣的面制品提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，有力促進(jìn)菊粉在食品中的工業(yè)化生產(chǎn)。

[1] BROWNLEE I A. The physiological roles of dietary fibre[J]. Food Hydrocolloids, 2011, 25(2): 238-250.

[2] BARROS F, ALVIOLA J N, ROONEY L W. Comparison of quality of refined and whole wheat tortillas[J]. Journal of Cereal Science, 2010, 51(1): 50-56.

[3] CHI Z M, ZHANG T, CAO T S, et al. Biotechnological potential of inulin for bioprocesses[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(6): 4295-4303.

[4] BOSSCHER D, van LOO J, FRANCK A. Inulin and oligofructose as functional ingredients to improve bone mineralization[J]. International Dairy Journal, 2006, 16: 1092-1097.

[5] MEYER D, BAYARRI S, T?RREGA A, et al. Inulin as texture modifier in dairy products[J]. Food Hydrocolloids, 2011, 25(8): 1881-1890.

[6] GRIGELMO-MIGUEL N, MARTIN-BELLOSO O. Comparison of dietary fibre from by-products of processing fruits and greens and from cereals[J]. LWT-Food Science and Technology, 1999, 32: 503-508.

[7] KIP P, MEYER D, JELLEMA R H. Inulins improve sensoric and textural properties of low-fat yoghurts[J]. International Dairy Journal, 2006, 16(9): 1098-1103.

[8] CHIAVARO E, VITTADINI E, CORRADINI C. Physicochemical characterization and stability of inulin gels[J]. European Food Research and Technology, 2007, 225(1): 85-94.

[9] 李艷芳, 郝建雄, 程永強(qiáng), 等. 黑曲霉和米曲霉發(fā)酵改善豆渣口感[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(7): 248-253.

[10] BONNAND-DUCASSE M, DELLA VALLE G, LEFEBVRE J, et al. Effect of wheat dietary fibres on bread dough development and rheological properties[J]. Journal of Cereal Science, 2010, 52(2): 200-206.

[11] 王曉艷, 王宏茲, 黃衛(wèi)寧, 等. 高膳食纖維面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)及面包的烘焙特性[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(13): 78-83.

[12] 陶顏娟, 錢(qián)海峰, 朱科學(xué), 等. 麥麩膳食纖維對(duì)面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2008, 23(6): 28-32.

[13] BONNAND-DUCASSE M, DELLA VALLE G, LEFEBVRE J, et al.Effect of wheat dietary fibres on bread dough development and rheological properties[J]. Journal of Cereal Science, 2010, 52(2): 200-206.

[14] SUDHA M L, VETRIMANI R, LEELAVATHI K. Influence of fibre from different cereals on the rheological characteristics of wheat flour dough and on biscuit quality[J]. Food Chemistry, 2007, 100(4): 1365-1370.

[15] PITEIRA M F, MAIA J M, RAYMUNDO A, et al. Extensional flow behaviour of natural fibre-filled dough and its relationship with structure and properties[J]. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2006, 137(1/3): 72-80.

[16] 宋歡, 明建, 趙國(guó)華. 添加膳食纖維對(duì)面團(tuán)及面制品品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué), 2008, 29(2): 493-496.

[17] 鄭學(xué)玲, 李利民, 姚惠源, 等. 小麥麩皮及面粉戊聚糖對(duì)面團(tuán)特性及面包烘焙品質(zhì)影響的比較研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2005, 20(2): 21-25.

[18] ARAVIND N, SISSONS M, EGAN N, et al. Effect of insoluble dietary fibre addition on technological, sensory, and structural properties of durum wheat spaghetti[J]. Food Chemistry, 2012, 130(2): 299-309.

[19] ELLEUCH M, BEDIGIAN D, ROISEUX O, et al. Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: characterisation, technological functionality and commercial applications: a review[J]. Food Chemistry, 2011, 124(2): 411-421.

[20] 陳建省, 崔金龍, 鄧志英, 等. 麥麩添加量和粒度對(duì)面團(tuán)揉混特性的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(14): 2990-2998.

[21] KAROLINI-SKARADZI?SKA Z, BIHUNIAK P, PIOTROWSKA E, et al. Properties of dough and qualitative characteristics of wheat bread with addition of inulin[J]. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 2007, 57(4): 267-270.

[22] PERESSINI D, SENSIDONI A. Effect of soluble dietary fibre addition on rheological and breadmaking properties of wheat doughs[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 49(2): 190-201.

[23] WANG J S, ROSELL C M, BARBER C B. Effect of the addition of different fibres on wheat dough performance and bread quality[J]. Food Chemistry, 2002, 79(2): 221-226.

[24] FRUTOS M J, GUILABERT-ANTON L, TOMAS-BELLIDO A, et al. Effect of artichoke (Cynara scolymus L.) fiber on textural and sensory qualities of wheat bread[J]. Food Science and Technology International, 2008, 14(5): 49-55.

[25] HAGER A, RYAN L A M, SCHWAB C, et al. Influence of the soluble fibres inulin and oat beta-glucan on quality of dough and bread[J]. European Food Research and Technology, 2011, 232(3): 405-413.

[26] FILIPOVIC J, FILIPOVIC N, FILIPOVIC V. The effects of commercial fibres on frozen bread dough[J]. Journal of the Serbian Chemical Society, 2010, 75(2): 195-207.

[27] MORRIS C, MORRIS G A. The effect of inulin and fructooligosaccharide supplementation on the textural, rheological and sensory properties of bread and their role in weight management: a review[J]. Food Chemistry, 2012, 133(2): 237-248.

[28] PRAZNIK W, CIE?LIK E, FILIPIAK-FLORKIEWICZ A. Soluble dietary fibres in Jerusalem artichoke powders: composition and application in bread[J]. Nahrung/Food, 2002, 46(3): 151-157.

[29] POINOT P, ARVISENET G, GRUA-PRIOL J, et al. Influence of inulin on bread: kinetics and physico-chemical indicators of the formation of volatile compounds during baking[J]. Food Chemistry, 2010, 119(4): 1474-1484.

[30] BRENNAN C S, KURI V, TUDORICA C M. Inulin-enriched pasta: Effects on textural properties and starch degradation[J]. Food Chemistry, 2004, 86(2): 189-193.

[31] ARAVIND N, SISSONS M J，F(xiàn)ELLOWS C M, et al. Effect of inulin soluble dietary fibre addition on technological, sensory, and structural properties of durum wheat spaghetti[J]. Food Chemistry, 2012, 132(2): 993-1002.

[32] MANNO D, FILIPPO E, SERRA A, et al. The influence of inulin addition on the morphological and structural properties of durum wheat pasta[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2009, 44(11): 2218-2224.

Applications and Prospects of Inulin in Flour Products: A Review

LUO Deng-lin, WU Yan-hui, XU Bao-cheng, CHEN Rui-hong, LIU Jian-xue, LI Peng-yan
(College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China)

As a new dietary fiber, inulin has a suitable molecular weight and a good color. It exhibits good performance in water solubility, flour-likely powder properties and gelatinization. Compared with common dietary fibers, inu lin has more prominent physiological functions and food processing performance. In this paper, the physicochemical properties of inulin in food processing are introduced, and the recent applications of common dietary fibers in flour products and existing problems are summarized. The recent developments of inulin in dough and flour products are reviewed. The probable mechanisms of inulin in improving the quality of dough and flour products are discussed. Some problems with current studies are reported and future trends are proposed.

inulin; dietary fiber; flour; dough; flour products

TS213.2

A

1002-6630（2014）03-0253-06

10.7506/spkx1002-6630-201403050

2013-02-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31371832）；河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計(jì)劃項(xiàng)目（2012GGJS-076）；河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2008B550002）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（201310464047）；河南科技大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2013109）

羅登林（1976—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品深加工及超聲技術(shù)。E-mail：luodenglin@163.com