梁新紅，馮龍斐，王田林，孫俊良*，冉軍艦，劉本國(guó)，莫海珍

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

甘薯渣是新鮮甘薯提取淀粉后的副產(chǎn)品，我國(guó)每年大約有1 000萬(wàn) t的甘薯渣產(chǎn)生，甘薯渣中含有極為豐富的膳食纖維資源[1]。膳食纖維中可溶性膳食纖維含量是評(píng)價(jià)膳食纖維生理功能的一個(gè)重要指標(biāo)，其可以促進(jìn)腸道內(nèi)益生菌的生長(zhǎng)，對(duì)糖尿病、肥胖病、冠心病、動(dòng)脈硬化、高血脂等具有有益的功效[2-4]。近年來(lái)，由于人們的飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，膳食纖維的攝入量日趨減少，隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的增強(qiáng)，富含可溶性膳食纖維的功能性食品的需求量正不斷增加[5]。

蒸汽爆破技術(shù)是Mason于1928年首次提出，隨后被應(yīng)用于生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，其工作原理是將原料置于高溫、高壓環(huán)境中，原料被過(guò)熱液體潤(rùn)脹，蒸汽充滿孔隙，當(dāng)瞬間解除高壓時(shí)（0.008 75 s以內(nèi)），原料孔隙中的過(guò)熱液體迅速汽化，體積瞬間膨脹導(dǎo)致細(xì)胞“爆破”[6]。蒸汽壓的瞬間釋放可以破壞纖維束之間的相互連接，從分子水平上破壞纖維大分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降解部分半纖維素、木質(zhì)素，促進(jìn)果膠、可溶性半纖維素等可溶性膳食纖維溶出，并使纖維素、不溶性半纖維素等難溶大分子聚合物的糖苷鍵斷裂，發(fā)生改性，從而轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維[7-8]。本課題組前期研究表明，應(yīng)用蒸汽爆破技術(shù)處理后的甘薯渣的可溶性膳食纖維含量增加了3.49 倍[9]。

小麥粉是主食原料之一，被用來(lái)生產(chǎn)各種面制品及休閑食品，因此開(kāi)發(fā)富含膳食纖維的功能性面制食品越來(lái)越受到人們的關(guān)注。錢海峰等[10]介紹了添加膳食纖維對(duì)面制品的粉質(zhì)、拉伸等流變特性的影響及其作用機(jī)理；Aravind等[11]把不同量的菊粉添加到意大利面中，研究了其感官品質(zhì)的變化；Sabanis等[12]經(jīng)研究得出按一定比例添加玉米和燕麥膳食纖維到無(wú)谷蛋白面包中，面包體積顯著增大、面包心柔軟度提升，產(chǎn)品風(fēng)味得到改善。隨著研究的深入，更多具有功能性的初級(jí)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)處理加入到面包、餅干、蛋糕等日常焙烤產(chǎn)品或其他面制品中以增加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，如小米粉[13]、無(wú)花果粉[14]、玉米漿和玉米秸稈芯[15-16]、燕麥[17]和葡萄籽[18]；因此，將蒸汽爆破后高可溶性膳食纖維甘薯渣粉以一定比例與小麥粉混合生產(chǎn)餅干，對(duì)甘薯渣副產(chǎn)物利用及提高餅干營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要的意義。

餅干烘焙過(guò)程中，混合粉的粉質(zhì)特性將對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，本研究將蒸汽爆破后的甘薯渣粉（sweet potato residue treated by steam explosion，SE-SPR）以一定的比例分別添加到高筋小麥面粉（high-gluten flour，HGF）和低筋小麥粉（low-gluten flour，LGF）中，研究其混合粉的粉質(zhì)特性、糊化特性，以及添加蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)餅干的質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響，為應(yīng)用蒸汽爆破甘薯渣粉開(kāi)發(fā)食品新產(chǎn)品提供理論及實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

商薯19甘薯渣粉 鄭州市福源生物科技有限公司；HGF、LGF 五得利面粉集團(tuán)有限公司；細(xì)白砂糖、黃油、雞蛋、奶粉等均購(gòu)于新鄉(xiāng)當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

QBS-80型蒸汽爆破工藝實(shí)驗(yàn)臺(tái) 河南鶴壁正道重型機(jī)械廠；RVA-Super3快速黏度分析儀 澳大利亞Newport Scientific儀器公司；Farinograph-E電子粉質(zhì)儀德國(guó)Brabender公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；CRTF42W烤箱 佛山市偉仕達(dá)電器實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蒸汽爆破甘薯渣粉的制備

蒸汽爆破甘薯渣粉的制備參照文獻(xiàn)[9]。稱取300 g粒徑為59.1 目的甘薯渣放入蒸汽爆破實(shí)驗(yàn)臺(tái)的汽爆缸中，擰上活塞，設(shè)置蒸汽爆破壓強(qiáng)0.35 MPa，高溫高壓的氣體從進(jìn)氣閥進(jìn)入到氣缸中，維壓時(shí)間121.27 s，進(jìn)氣閥門關(guān)閉，瞬間解壓（0.008 75 s），完成物料的爆破，收集爆破后的甘薯渣，并在-20 ℃保存，備用。

1.3.2 配粉

分別將HGF、LGF和蒸汽爆破甘薯渣粉按比例混合，其中甘薯渣粉替代質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、2%、4%、6%、8%、10%，制備成混合粉后，用聚乙烯自封袋封裝，于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 混合粉餅干的制作

餅干的制作配方為：黃油30 g/100 g、蛋清5 g/100 g、細(xì)白砂糖17 g/100 g、奶粉8 g/100 g、LGF+蒸汽爆破甘薯渣粉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0～10%）40 g/100 g。油用打蛋機(jī)打發(fā)，加入蛋清、奶粉和細(xì)白糖繼續(xù)攪拌2 min，加入混合粉用和面機(jī)混合，直到面團(tuán)成型，用搟面杖把面團(tuán)搟平，用模具將壓好的面片沖印成型，放入烤箱，180 ℃保持20 min至餅干呈金黃色，四周顏色偏深即可。

1.3.4 餅干的感官評(píng)定

選擇男、女各10 名感官評(píng)定人員，對(duì)產(chǎn)品的形態(tài)、色澤、滋味與口感、組織4 個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，滿分100 分，評(píng)定方法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)文獻(xiàn)[19-20]，具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 餅干感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table1 Criteria for sensory evaluation of cookies

1.3.5 分析測(cè)定方法

1.3.5.1 甘薯渣主要成分測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》；脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：GB 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》；蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：GB 5009.5—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：GB 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》；膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：GB 22224—2008《食品中膳食纖維的測(cè)定 酶重量法和酶重量法-液相色譜法》。

1.3.5.2 混合粉的沉淀指數(shù)測(cè)定

按照GB/T 15685—2011《糧油檢驗(yàn) 小麥沉淀指數(shù)測(cè)定 SDS法》測(cè)定。

1.3.5.3 混合粉的糊化特性測(cè)定

按照GB/T 14490—2008《糧油檢驗(yàn) 谷物及淀粉糊化特性測(cè)定 粘度儀法》測(cè)定。

1.3.5.4 混合粉的粉質(zhì)特性測(cè)定

按照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團(tuán)的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定 粉質(zhì)儀法》測(cè)定。

1.3.5.5 餅干的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)測(cè)定

餅干的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定參照文獻(xiàn)[21]。采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)混合粉制成的餅干進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定分析，包括硬度、咀嚼性、回復(fù)性、彈性、內(nèi)聚性。測(cè)定條件：探頭采用P50，測(cè)定開(kāi)始速率：2 mm/s；測(cè)定時(shí)速率：1 mm/s；測(cè)定結(jié)束速率：1 mm/s；2 次壓縮間停留的時(shí)間為10 s；壓縮百分比50%。每塊餅干測(cè)試3 個(gè)點(diǎn)取平均值，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，以P＜0.05為顯著性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸汽爆破前后甘薯渣主要成分分析

依據(jù)1.3.5.1節(jié)方法，對(duì)蒸汽爆破前后甘薯渣主要成分進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 甘薯渣的主要成分Table2 Major components of sweet potato residue

由表2可知，與未處理甘薯渣相比，蒸汽爆破技術(shù)處理后的甘薯渣的脂肪、蛋白、灰分和總膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)未發(fā)生顯著性變化（P＞0.05），不溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)由（36.26±0.65）%降至（20.23±0.87）%，可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)由（6.47±0.61）%增加到了（22.79±0.35）%，提高了2.52 倍。Wang Tianlin等[9]研究表明，與未處理甘薯渣相比，蒸汽爆破后甘薯渣纖維孔隙增大、結(jié)構(gòu)疏松，其可溶性膳食纖維的持水力、持油力和吸水膨脹力分別提高了40.64%、89.40%和37.79%。因此，將蒸汽爆破甘薯渣粉與小麥粉混合，研究混合粉粉質(zhì)及餅干品質(zhì)特性將是有益的嘗試。

2.2 添加蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)小麥粉沉淀指數(shù)的影響

圖1 不同蒸汽爆破后甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)小麥面粉沉淀指數(shù)的影響Fig.1 Effect of SE-SPR addition on sedimentation index of wheat flour

沉淀指數(shù)是反映小麥蛋白質(zhì)及面筋品質(zhì)和數(shù)量的綜合性指標(biāo)，其決定了面粉的烘烤品質(zhì)[14]。由圖1可知，蒸汽爆破甘薯渣粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～6%時(shí)，HGF混合粉和LGF混合粉的沉淀指數(shù)分別由（43.5±1.9）mL和（30.1±1.3）mL緩慢下降至（38.8±1.2）mL和（26.7±1.3）mL，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于6%時(shí)，混合粉的沉淀指數(shù)顯著下降（P＜0.05）。這表明蒸汽爆破甘薯渣粉加入小麥粉中稀釋了面筋蛋白的數(shù)量，蒸汽爆破甘薯渣粉因可溶性膳食纖維含量較高且結(jié)構(gòu)疏松，沉淀指數(shù)下降不明顯，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到8%時(shí)，混合粉中剩余的面筋蛋白不足以維持面團(tuán)的穩(wěn)定性，所以混合粉的沉淀指數(shù)降低[22]。

2.3 添加蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)小麥粉糊化特性的影響

表3 不同蒸汽爆破后甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)小麥粉糊化特性的影響Table3 Effect of SE-SPR addition on starch gelatinization properties of wheat flour

面粉的糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，LGF混合粉和HGF混合粉的糊化指標(biāo)如表3所示。隨著蒸汽爆破甘薯渣粉的添加，兩種混合粉的峰值黏度、低谷黏度和最終黏度均降低（P＜0.05），蒸汽爆破甘薯渣粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～6%黏度下降比較緩慢，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于8%時(shí)，黏度顯著下降。淀粉經(jīng)升溫后的黏附性能使得面筋相互黏合形成組織細(xì)膩的面團(tuán)，而蒸汽爆破甘薯渣粉的加入，使混合粉中淀粉的質(zhì)量和數(shù)量都在一定程度上縮減，導(dǎo)致淀粉黏度下降[23]。稀懈值可以表示物質(zhì)淀粉凝膠的穩(wěn)定性，其值越大，加熱過(guò)程中的穩(wěn)定性越差，所以蒸汽爆破甘薯渣粉的加入可以改善制品在加工過(guò)程中凝膠的穩(wěn)定性。反彈值隨著蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而下降，表明蒸汽爆破甘薯渣粉的添加使面粉制品的抗老化性能增加。這主要是因?yàn)檎羝聘适碓壑泻械拇罅靠扇苄陨攀忱w維具有很強(qiáng)的吸水性，限制了面粉可利用的水分，阻礙了小麥淀粉的膨脹，占體系比例大的面粉糊化不充分，導(dǎo)致最終黏度、反彈值等的降低[24-25]。Li Man[26]和Ktenioudaki[27]等分別研究了在面粉中添加超微綠茶粉和啤酒渣后，混合粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度及反彈值的變化情況，結(jié)果表明各值均有所降低。

總之，研究結(jié)果表明添加蒸汽爆破甘薯渣粉會(huì)對(duì)面團(tuán)的穩(wěn)定性和抗老化能力有小幅提升，但由于淀粉的稀釋造成了糊化黏度降低，整體上會(huì)對(duì)面粉的糊化特性造成一定程度上的不利影響。

2.4 添加蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性的影響

表4 不同蒸汽爆破后甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性的影響Table4 Effect of SE-SPR addition on farinographical properties of wheat flour

兩種混合粉的粉質(zhì)特性如表4所示，隨著蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，混合粉的粉質(zhì)特性改變較大。添加蒸汽爆破甘薯渣粉后，由于蒸汽爆破甘薯渣粉中含有大量的可溶性膳食纖維，而其分子結(jié)構(gòu)中的羥基等親水基團(tuán)，使混合粉制成的面團(tuán)具有較強(qiáng)的持水力[28-29]，所以吸水率升高。LGF混合粉面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間在蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～6%時(shí)逐漸縮短，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于8%又略微延長(zhǎng)，這是因?yàn)檎羝聘适碓墼谧畛跫尤胄←湻酆?，稀釋了小麥粉中的面筋蛋白，破壞了面團(tuán)的連續(xù)性，結(jié)果造成了面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的縮短。而之后隨著蒸汽爆破甘薯渣粉比例增大，面團(tuán)的吸水性增大，蒸汽爆破甘薯渣粉中的可溶性膳食纖維具有一定的凝膠特性，形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間又略微延長(zhǎng)[30]。弱化度表現(xiàn)了面團(tuán)對(duì)機(jī)械攪拌產(chǎn)生的剪切力的耐受程度，弱化度越大，表明面筋品質(zhì)越差[31-32]，面團(tuán)的弱化度隨著蒸汽爆破甘薯渣粉的增加呈現(xiàn)急劇上升的趨勢(shì)，而粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)卻大幅下降，這兩個(gè)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果表明，蒸汽爆破甘薯渣粉加入小麥粉后稀釋面筋蛋白，對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)特性有不利影響。

2.5 蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響

由于面包、饅頭等需要高筋粉來(lái)維持形狀和結(jié)構(gòu)，而餅干等糕點(diǎn)只需要低筋粉就能成型，當(dāng)高筋粉中加入蒸汽爆破甘薯渣粉時(shí)，對(duì)餅干的形成影響較大，現(xiàn)用蒸汽爆破甘薯渣粉加入到低筋小麥粉中制餅干為例，考察蒸汽爆破甘薯渣粉的加入對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響。

圖2 不同蒸汽爆破后甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effect of SE-SPR addition on texture properties of cookies

將蒸汽爆破甘薯渣粉以不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)添加到小麥粉中，焙烤出的餅干的質(zhì)構(gòu)特性如圖2所示。隨著蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，餅干的硬度逐漸降低，這是由于蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膳食纖維和面筋蛋白之間形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得餅干對(duì)水分的截留量增加，進(jìn)而降低餅干的硬度[33]。而隨著蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，餅干的內(nèi)聚性、回復(fù)性和彈性則明顯提升，這可能是因?yàn)檎羝聘适碓壑锌扇苄陨攀忱w維本身的空隙結(jié)構(gòu)與面筋蛋白之間形成的致密結(jié)構(gòu)，會(huì)進(jìn)一步提高餅干的內(nèi)聚性、回復(fù)性和彈性[34]。當(dāng)蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到6%時(shí)，由于餅干硬度的降低，餅干表現(xiàn)出較好的咀嚼性，而當(dāng)蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于8%時(shí)，由于面團(tuán)中的面筋蛋白稀釋過(guò)多，面團(tuán)的黏附性降低，餅干咀嚼性明顯下降。

2.6 蒸汽爆破甘薯渣粉餅干感官評(píng)定

表5 餅干的感官評(píng)分Fig.5 Sensory evaluation of cookies

表5是添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蒸汽爆破甘薯渣粉對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)蒸汽爆破甘薯渣粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0增加至6%時(shí)，餅干的形態(tài)、色澤、滋味與口感、組織等評(píng)分逐漸增加，當(dāng)蒸汽爆破甘薯渣粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，感官評(píng)定總分最高為（91.3±1.0）分，當(dāng)蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～10%時(shí)，餅干的整體感官評(píng)定總分迅速下降。根據(jù)方差分析，蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)與其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)組有顯著性差異（P＜0.05），因此，小麥粉中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%蒸汽爆破甘薯渣粉不僅提高餅干中可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還可增強(qiáng)小麥粉的加工性能，提高了餅干形態(tài)、口感和組織狀態(tài)等感官品質(zhì)。

3 結(jié) 論

蒸汽爆破甘薯渣粉添加到小麥粉中，混合粉沉淀指數(shù)下降，在蒸汽爆破甘薯渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～6%時(shí)沉淀指數(shù)下降較緩慢，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于8%時(shí)，混合粉的沉淀指數(shù)下降明顯；混合粉面團(tuán)的穩(wěn)定性和抗老化能力提升，但糊化黏度降低；混合粉的粉質(zhì)特性、持水力由于可溶性膳食纖維的增加而增加，面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間縮短，弱化度升高，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)降低?；旌戏埏灨傻馁|(zhì)構(gòu)特性發(fā)生變化，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～6%時(shí)，餅干的綜合評(píng)分較未添加時(shí)下降較少，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于8%時(shí)，餅干的綜合評(píng)分迅速下降。綜上所述，在低筋面粉中添加6%蒸汽爆破甘薯渣粉不會(huì)顯著地降低混合粉餅干的感官可接受性，且可以補(bǔ)充人體對(duì)可溶性膳食纖維的攝入量，從而改善機(jī)體健康。