曾 潔 高海燕 趙瑞香 馬漢軍 張首玉,2

(河南省農(nóng)產(chǎn)品精深加工與品質(zhì)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南科技學(xué)院食品學(xué)院1， 新鄉(xiāng) 453003)(河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系2， 鄭州 450046)

木聚糖酶對(duì)饅頭品質(zhì)的影響及抑制回生的機(jī)理研究

曾 潔1高海燕1趙瑞香1馬漢軍1張首玉1,2

(河南省農(nóng)產(chǎn)品精深加工與品質(zhì)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南科技學(xué)院食品學(xué)院1， 新鄉(xiāng) 453003)(河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系2， 鄭州 450046)

本試驗(yàn)主要研究木聚糖酶對(duì)饅頭品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：添加30 mg/kg(以小麥粉為基準(zhǔn))木聚糖酶對(duì)饅頭的改善效果較好，饅頭的綜合評(píng)分最高，達(dá)93分；饅頭的硬度為1 658 g，膠著性為1 439，咀嚼性為1 391，分別比對(duì)照降低了48%、46%和44%；RVA分析表明，與對(duì)照相比，饅頭皮黏度降低了344 cP，饅頭芯部黏度降低168 cP，說(shuō)明添加木聚糖酶增大了饅頭表皮和芯部的糊化程度；饅頭貯藏過(guò)程中DSC分析表明，饅頭的結(jié)晶熔融焓值由對(duì)照的3.05 J/g降低為1.99 J/g，說(shuō)明木聚糖酶可以抑制饅頭回生。相關(guān)性分析表明，饅頭芯部糊化程度與貯存期間饅頭的回生性質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。而RVA和DSC研究結(jié)果表明，添加木聚糖酶后小麥粉糊化溫度降低，熱焓值降低，小麥粉更易糊化，闡明了木聚糖酶能夠抑制饅頭回生的機(jī)理。

饅頭 木聚糖酶 糊化程度 回生程度

饅頭是我國(guó)的重要傳統(tǒng)主食，享有“東方美食”的贊譽(yù)，被稱為“蒸制面包”(Steamed Bread)[1-3]。近年來(lái)，隨著饅頭生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，饅頭的質(zhì)量要求有了更高的標(biāo)準(zhǔn)[4-5]，因而提高饅頭品質(zhì)的改良劑的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[6-7]。眾所周知，化學(xué)改良劑的改良效果相對(duì)單一，且對(duì)人體健康存在潛在的危害，而目前興起的生物酶制劑具有相對(duì)安全性高、催化效率高、添加量少等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。木聚糖酶能將小麥粉中不溶性阿拉伯木聚糖水解為水溶性阿拉伯木聚糖，而后者吸水性極強(qiáng)[8-10]。20世紀(jì)90年代，國(guó)外少數(shù)研究開始將木聚糖酶應(yīng)用于面包制作中，木聚糖酶能改善面團(tuán)性質(zhì)并提高面包品質(zhì)，增大面包體積[11-13]，有少數(shù)學(xué)者已經(jīng)開始將木聚糖酶應(yīng)用于饅頭的制作中，結(jié)果表明，添加適量木聚糖酶可使饅頭硬度、彈性、咀嚼性和回復(fù)性降低[1，14-16]。

目前，老化仍然是饅頭工業(yè)化生產(chǎn)中急需解決的一個(gè)重大問(wèn)題。王金水等[17]研究復(fù)合酶制劑對(duì)饅頭的抗老化作用，也有文獻(xiàn)系統(tǒng)分析了饅頭老化指標(biāo)及抗老化技術(shù)，為后續(xù)研究者提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)[18-20]，而關(guān)于木聚糖酶對(duì)饅頭抗老化作用及機(jī)理方面研究較少。

本研究將木聚糖酶應(yīng)用到饅頭工藝中，通過(guò)感官分析、質(zhì)構(gòu)特性、糊化程度及結(jié)晶熔融焓等指標(biāo)評(píng)價(jià)饅頭的品質(zhì)，并探討了木聚糖酶對(duì)饅頭的抗老化機(jī)理，為工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

“思豐”牌高筋富強(qiáng)粉：新鄉(xiāng)市思豐粉業(yè)有限公司；安琪高活性酵母：安琪酵母股份有限公司；木聚糖酶(活力10萬(wàn)單位)：河南天潤(rùn)生物科技有限公司；白砂糖：市售。

1.2 儀器設(shè)備

B20攪拌機(jī)：廣州市番禹力豐食品機(jī)械廠；KT-RD-15HA豪華型發(fā)酵箱：順德區(qū)南方電器有限公司；FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：北京市永光明醫(yī)療儀器廠； RVA-Ⅳ快速黏度分析儀：澳大利亞Newport公司； Q200差示掃描量熱儀：美國(guó)TA公司； TA-XT Plus物性測(cè)定儀：英國(guó)Stable Micro system公司。

1.3 饅頭制作方法

基礎(chǔ)配方：水440 mL、小麥粉800 g、酵母4 g、白砂糖8 g，酶適量(以小麥粉質(zhì)量計(jì)，mg/kg小麥粉)。

制作方法：酵母用少量水活化，食鹽、酶制劑用少量水溶解，然后將剩余水和小麥粉一并倒入和面機(jī)里，低速攪拌至小麥粉呈棉絮狀，調(diào)整攪拌速度為中速，攪拌至面團(tuán)表面光滑。把面團(tuán)放入盆中，蓋上濕布，放入醒箱中36 ℃、相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵約1.5 h，取出，揉壓、整型，放入醒箱中二次醒發(fā)約20 min，然后將醒發(fā)好的饅頭坯放入蒸鍋，冷水下鍋，大火燒開沸水急蒸15 min，之后換中火蒸30 min，關(guān)火燜3 min，冷卻。

酶的添加量：木聚糖酶的添加量分別采用10、20、30、40 mg/kg小麥粉。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 感官評(píng)價(jià)

設(shè)定10人評(píng)價(jià)小組，參考GB/T 21118—2007小麥粉饅頭標(biāo)準(zhǔn)確定評(píng)分項(xiàng)目[21]，其中，外觀20分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)20分，口感20分，滋味和氣味20分，比容10分，高徑比10分。

高徑比測(cè)量：用千分尺測(cè)量饅頭的高和直徑，高徑比=高/直徑。

比容和高徑比評(píng)分細(xì)則：

比容(mL/g)：比容≥2.8得滿分10分；比容≤1.5得最低分4分；比容在2.8～1.5之間，每下降0.1扣0.5分。

高徑比：0.66～0.70之間得10分；0.61～0.65之間得8分；0.56～0.60之間得6分；0.51～0.55之間得4分；0.45～0.50之間得2分。

1.4.2 饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

取高度和底面直徑相當(dāng)?shù)酿z頭樣品3個(gè)，用TA-XT Plus物性測(cè)定儀對(duì)整個(gè)饅頭進(jìn)行測(cè)定。

P50探頭參數(shù)設(shè)置為：測(cè)試前探頭下降速度：2.0 m/s，測(cè)試速度：1.0 m/s，測(cè)試后探頭下降速度：1.0 m/s，壓縮程度：30%，2次壓縮的等待時(shí)間:5 s。記錄饅頭的硬度、彈性、咀嚼性等指標(biāo)。

1.4.3 饅頭糊化程度的測(cè)定

把饅頭的表皮和內(nèi)芯分開，撕碎，在45～50 ℃下熱風(fēng)干燥24 h，然后粉碎，過(guò)150目篩，備用。

用RVA快速黏度分析儀測(cè)糊化性質(zhì)。稱取4.0 g樣品加25 mL蒸餾水混合于RVA樣品缽中，攪拌均勻。測(cè)定參數(shù)如下：

轉(zhuǎn)速：前10 s內(nèi)以960 r/ min速度攪拌。以后整個(gè)過(guò)程攪拌速率為160 r/ min。

測(cè)定參數(shù)設(shè)置：50 ℃保持1 min，3.7 min內(nèi)勻速升溫至95 ℃，并保持2.5 min，然后在3.8 min內(nèi)勻速冷卻到50 ℃，并保持2 min，記錄樣品峰值黏度。以饅頭芯部測(cè)定的為芯部峰值黏度，以饅頭表皮測(cè)定的稱為表皮峰值黏度。峰值黏度越大，糊化程度越小。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次求平均值。

1.4.4 結(jié)晶熔融焓的測(cè)定

將添加各種酶制劑的饅頭密封貯存一定時(shí)間，然后用DSC分析其回生程度。測(cè)定方法如下：稱取樣品6 mg左右，置于DSC鋁盤中，樣品平衡于10 ℃，然后以10 ℃/min的速率降溫至-40 ℃，在-40 ℃保持10 min，然后以10 ℃/min的速率升溫至20 ℃，分析樣品的結(jié)晶熔融性質(zhì)的變化，記錄熔融溫度和熔融焓值。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次求平均值。

1.4.5 小麥粉黏度測(cè)定

取3個(gè)鋁盒，稱取小麥粉3 g，放入鋁盒中，以小麥粉質(zhì)量為基準(zhǔn)，分別加入木聚糖酶溶液6、9、12 mL(木聚糖酶配制成水溶液0.01 mg/mL的水溶液)，然后分別加入蒸餾水19、16、13 mL，按1.4.3測(cè)定饅頭糊化程度的方法測(cè)定小麥粉的糊化性質(zhì)，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。以不加木聚糖酶的樣品為對(duì)照。

1.4.6 小麥粉熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

取3個(gè)鋁盒，稱取10 g小麥粉放入其中，然后以小麥粉質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照木聚糖酶添加量20、30、40 mg/kg稱取木聚糖酶，分別與小麥粉混合均勻，再緩慢加入20 g蒸餾水，邊攪拌邊加入，混勻，密封，置于冰箱中平衡12 h，取出，樣品用于DSC測(cè)定。

稱取已平衡的樣品5 mg左右，用差示掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)定，掃描溫度范圍為40～140 ℃，升溫速率為10 ℃/min，氮?dú)饬魉?0 mL/min。采用TA DSC Analysis 軟件進(jìn)行分析，記錄糊化溫度及吸熱焓值。

1.4.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用軟件DPS 7.05對(duì)饅頭感官品質(zhì)指標(biāo)、饅頭外皮黏度、芯部黏度、結(jié)晶熔融焓進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木聚糖酶對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

由表1可以看出，木聚糖酶對(duì)饅頭品質(zhì)的影響較大，其中添加量20和30 mg/kg比較顯著，隨著木聚糖酶添加量的增加，饅頭的感官總分逐漸增加，添加量為30 mg/kg時(shí)饅頭的比容、高徑比最大，感官總分最高，為93分。但木聚糖酶添加量太多，反而產(chǎn)生不利的影響，饅頭芯部發(fā)黏，內(nèi)部結(jié)構(gòu)死板，饅頭比容和高徑比也有所降低。

表1 木聚糖酶對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

注：表中同一列不同小寫字母表示在P<0.05差異顯著。

2.2 木聚糖酶對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖1 a可知，添加木聚糖酶后，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性都顯著降低，添加量為30 mg/kg時(shí)降低最多，其中，硬度為1 658 g，膠著性為1 439，咀嚼性為1 391，但添加量增大后，這幾項(xiàng)指標(biāo)又明顯升高。由圖1 b可知，木聚糖酶對(duì)饅頭的回復(fù)性、彈性和黏性影響不顯著。分析認(rèn)為，木聚糖酶使小麥粉中的阿拉伯木聚糖產(chǎn)生水解，使水分從面團(tuán)中釋放出來(lái)，從而使蒸制的饅頭更軟。

圖1 木聚糖酶對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.3 木聚糖酶對(duì)饅頭糊化程度的影響

由圖2可知，添加木聚糖酶的饅頭芯部黏度呈逐漸降低趨勢(shì)，表明饅頭芯部糊化程度逐漸增加。而饅頭皮黏度呈先降低后增大的趨勢(shì)，說(shuō)明饅頭皮糊化程度先增大后降低。綜合比較，添加量為30 mg/kg時(shí)，與對(duì)照相比，饅頭表皮黏度降低了344 cP，饅頭芯部黏度降低168 cP。因此，添加適量木聚糖酶可以改善饅頭的糊化程度。

圖2 木聚糖酶對(duì)饅頭糊化程度的影響

2.4 木聚糖酶對(duì)貯存過(guò)程中饅頭結(jié)晶熔融焓的影響

食品中的結(jié)合水在-40 ℃不結(jié)冰，而自由水可以結(jié)冰，結(jié)冰后的饅頭樣品在升溫過(guò)程中發(fā)生熔融，其熔融焓值與-40 ℃可以結(jié)冰的自由水含量成正比，因此，熔融焓值越高，表明樣品回生越嚴(yán)重。

由圖3可知，對(duì)照饅頭樣品的熔融焓值隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加，并且貯藏3～4 d后熔融焓值變化顯著，熔融焓值由59.22 J/g增加到78.45 J/g。因?yàn)殡S著貯藏時(shí)間增加，饅頭發(fā)生老化，分子重排，原先結(jié)合的水分不斷釋放出來(lái)。而添加木聚糖酶的饅頭樣品在貯存期間熔融焓值變化不大，甚至有降低的現(xiàn)象，表明添加木聚糖酶后改善了饅頭的水分活性，可能是因?yàn)槟揪厶敲傅乃庾饔檬桂z頭中的水溶性阿拉伯糖增加，其與水相互結(jié)合，造成自由水的減少，從而抑制了饅頭的回生。綜合比較，木聚糖酶添加量為30～40 mg/kg時(shí)抑制回生的效果較好。添加木聚糖酶的饅頭在貯藏2～4 d后與對(duì)照相比差異顯著。

圖3 木聚糖酶對(duì)饅頭回生程度的影響

2.5 木聚糖酶與饅頭各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可以看出，木聚糖酶與感官總分呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，而與表2中所列其他各項(xiàng)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，且與新鮮饅頭和貯藏1 d饅頭的結(jié)晶熔融焓以及饅頭芯部黏度顯著負(fù)相關(guān)。饅頭芯部黏度與貯藏1～4 d后的結(jié)晶熔融焓值顯著正相關(guān)，即饅頭芯部糊化程度與結(jié)晶熔融焓顯著負(fù)相關(guān)，也就是說(shuō)，饅頭芯部糊化程度越高，結(jié)晶熔融焓值越小，饅頭回生程度越低。而饅頭皮的黏度與感官總分呈顯著負(fù)相關(guān)，即饅頭皮黏度越低，感官品質(zhì)越好。分析認(rèn)為，一般饅頭配方中水約為35%左右，而小麥粉中淀粉含量60%～70%，在蒸制饅頭過(guò)程中這些淀粉不可能完全糊化，沒有糊化的淀粉可能仍然以顆粒狀分布于饅頭中，使饅頭質(zhì)構(gòu)較硬，并且在貯存過(guò)程中水分易遷移出去，回生速度較快。如果適當(dāng)提高饅頭的糊化度，則糊化的淀粉數(shù)量增加，與水結(jié)合也比較牢固，做出的饅頭質(zhì)地松軟，貯存過(guò)程中不易失水，從而延緩饅頭的回生。另外，木聚糖酶對(duì)水不溶性木聚糖的水解作用造成水溶性木聚糖含量增加，大分子物質(zhì)減少，也可能是黏度降低的一個(gè)原因。水溶性木聚糖與水的相互作用也可能抑制饅頭貯存過(guò)程中水分的遷移。

表2 木聚糖酶與饅頭各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

注：*P<0.05，**P<0.01；ΔH0、ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4分別表示饅頭貯藏0、1、2、3、4 d的熔融焓。

2.6 木聚糖酶對(duì)小麥粉的糊化性質(zhì)的影響

根據(jù)以上分析，選擇影響稍大的木聚糖酶添加量20、30、40 mg/kg進(jìn)行考察，研究其對(duì)小麥粉糊化性質(zhì)的影響。

2.6.1 小麥粉的黏度參數(shù)變化

由表3和圖4可以看出，添加木聚糖酶后小麥粉的峰值黏度、谷底黏度、最終黏度均增大。而糊化溫度隨木聚糖酶添加量的增加而逐漸減小，說(shuō)明了添加木聚糖酶后小麥粉更易糊化。

表3 木聚糖酶對(duì)小麥粉黏度參數(shù)的影響

注：表中同一列不同小寫字母表示在P<0.05差異顯著。

圖4 木聚糖酶對(duì)小麥粉黏度參數(shù)的影響

2.6.2 小麥粉的熱力學(xué)性質(zhì)變化

由表4和圖5可以看出，對(duì)照樣品糊化溫度差值22.52 ℃，糊化過(guò)程中吸收熱量(熱焓)為3.050 J/g。添加木聚糖酶使起始糊化溫度增大，但糊化溫度范圍和熱焓值大大降低，其中，添加量為30 mg/kg的樣品熱焓值降低最多，為1.993 J/g，糊化溫度范圍也大大降低，為15.24 ℃。由此進(jìn)一步說(shuō)明，添加木聚糖酶后小麥粉更容易糊化，這也是木聚糖酶能夠抑制饅頭回生的原因之一。

表4 木聚糖酶對(duì)小麥粉熱力學(xué)性質(zhì)的影響

注：表中同一列不同小寫字母表示在P<0.05差異顯著。

圖5 添加木聚糖酶的小麥粉的熱力學(xué)曲線

3 結(jié)論

適量木聚糖酶可以改善饅頭的感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，并且降低饅頭的黏度和結(jié)晶熔融焓值，增大饅頭芯部和表皮的糊化程度和抑制饅頭貯存過(guò)程中的回生。研究結(jié)果同時(shí)表明，添加過(guò)量的木聚糖酶對(duì)饅頭的某些指標(biāo)仍有負(fù)面影響，在應(yīng)用過(guò)程中必須嚴(yán)格控制其添加量。相關(guān)性分析表明，饅頭芯部糊化程度與貯存期間饅頭的回生性質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。因此，控制饅頭的回生可以從如何增加饅頭的糊化程度方面考慮。通過(guò)對(duì)黏度參數(shù)及熱力學(xué)參數(shù)分析表明，添加木聚糖酶后小麥粉糊化溫度降低，熱焓值降低，小麥粉更易糊化，從機(jī)理上闡明了木聚糖酶能夠抑制饅頭回生的作用。

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Effect of Xylanase on Qualities of Steamed Bread and Its Inhibition Mechanism to Retrogradation

Zeng Jie1Gao Haiyan1Zhao Ruixiang1Ma Hanjun1Zhang Shouyu1,2
(Agro-product Deep Processing Key Lab of Henan Province, School of Food Science, Henan Institute of Science and Technology1, Xinxiang 453003)(Department of Cooking and Food, Henan Vocational Technical College2, Zhengzhou 450046)

The effect of xylanase on steamed bread qualities has been investigated in the paper herein. The results showed that the improvements by 30 mg/kg xylanase on steamed bread were better than the other samples. On

the condition above, the sensory score of steamed bread was up to 93; compared with the control group, the hardness, gumminess and chewiness of steamed bread were 1 658 g, 1 439 and 1 391, decreased by 48%, 46% and 44% respectively. RVA analysis showed that the viscosity of steamed bread skin reduced by 344 cP and the viscosity of steamed bread core reduced by 168 cP, which illustrated that the xylanase could increase the gelatinization degree of steamed bread. DSC analysis showed that the crystalline melting enthalpy of steamed bread reduced from 3.05J/g to 1.99 J/g in storage, which could be read as that the retrogradation of steamed bread had been inhibited. Correlation analysis showed that the degree of gelatinization of steamed bread core was negatively correlated with the degree of retrogradation. The RVA and DSC results showed that the pasting temperature and enthalpy decreased after adding xylanase and the wheat flour could be easily gelatinized. The results clarified the inhibition mechanism of xylanase to retrogradation.

steamed bread, xylanase, gelatinization degree, retrogradation degree

TS213.2

A

1003-0174(2014)06-0006-06

河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)(132102110032)，河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(13A550288，12B55 0003)，河南省高校青年骨干教師資助計(jì)劃(2010GG JS-141)，河南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(13IR TSTHN006)

2013-07-05

曾潔，女，1973年出生，副教授，農(nóng)產(chǎn)品深加工與轉(zhuǎn)化

高海燕，男，1973年出生，副教授，糧油深加工與轉(zhuǎn)化