李 晶,穆曉婷,魯 緋

(北京市營養(yǎng)源研究所,北京 100069)

面包是烘焙產(chǎn)業(yè)中重要產(chǎn)品之一,產(chǎn)品穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。面包貯藏過程中因水分的遷移和淀粉重新結(jié)晶等作用[1],使淀粉老化,面包保鮮期變短、貯存過程中出現(xiàn)面包變硬、脆性下降、口感粗糙、風(fēng)味變劣等問題嚴(yán)重影響了面包品質(zhì),制約著行業(yè)發(fā)展。在面包浪費(fèi)情況的調(diào)研中歐洲消費(fèi)者普遍認(rèn)為:變干老化是導(dǎo)致面包被浪費(fèi)的主要原因[2]。

麥芽糖淀粉酶作為一種細(xì)菌α-淀粉酶,能使支鏈淀粉在糊化時(shí)側(cè)鏈變短,水解支鏈淀粉生成的麥芽糖、寡糖和小分子糊精,能干擾淀粉的重結(jié)晶以及淀粉粒與蛋白質(zhì)大分子的纏繞,延緩淀粉顆粒重結(jié)晶,使面包保鮮時(shí)間更長。而且淀粉經(jīng)酶修飾后仍能保持分子結(jié)構(gòu)的完整性,進(jìn)而保持儲(chǔ)存過程中面包的彈性[2-4]。麥芽糖淀粉酶主要來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌(Bacillusstearothermophilus)、蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)、綠色糖單孢菌(Saccharomonosporaviridis)、嗜熱放線菌(Thermusvulgaris)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)等[5],不同來源的麥芽糖淀粉酶對(duì)淀粉作用效果不同[6]。Leman等[7]研究發(fā)現(xiàn)不同來源的麥芽糖淀粉酶對(duì)淀粉的水解程度不同。一定添加量下Bacillussubtilis源淀粉酶會(huì)水解淀粉內(nèi)部鏈段,殘留的支鏈淀粉和產(chǎn)生的小分子淀粉簇和麥芽低聚糖會(huì)影響面團(tuán)流變特性,降低面團(tuán)黏度。但目前針對(duì)特定來源麥芽糖淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)及面粉特性影響的研究較少,缺少在面包生產(chǎn)應(yīng)用中的理論支撐。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria

因此,本研究選用Bacillussubtilis來源麥芽糖淀粉酶,研究其對(duì)面包品質(zhì)及面粉特性的影響,解析麥芽糖淀粉酶在面包老化中的作用,為深入了解酶制劑在烘焙產(chǎn)品老化中的作用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉 益海(石家莊)糧油工業(yè)有限公司;高活性酵母粉 安琪酵母股份有限公司;麥芽糖淀粉酶(MA,枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)來源) 德國英聯(lián)酶公司。

SM2-25攪拌機(jī) 新麥機(jī)械(中國)有限公司;SM-40SP插盤式醒發(fā)箱 新麥機(jī)械(中國)有限公司;CV-5熱風(fēng)對(duì)流烤爐 河北歐美佳食品機(jī)械有限公司;ES 5000電子天平 天津市德安特感應(yīng)技術(shù)有限公司;DHG-9055A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;TA.XTC國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀 上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司;Mixolab 2混合實(shí)驗(yàn)儀 法國肖邦儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 面包制作方法 稱取2 kg小麥粉、1360 g水、40 g鹽、20 g酵母和一定麥芽糖淀粉酶,混合原料,和面8 min,面團(tuán)放入醒發(fā)箱35 ℃醒發(fā)15 min后,稱取面團(tuán)60 g,揉面定型,室溫醒發(fā)20 min再次定型后,40 ℃醒發(fā)1 h 15 min,放入烤箱烘烤20 min,制得實(shí)驗(yàn)用面包,面包制作流程如下:

稱料(小麥粉、水、鹽、酵母及酶)→和面→定型→醒發(fā)→烘烤

1.2.2 酶制劑的添加量 面粉中麥芽糖淀粉酶添加量分別是0%、0.02%、0.04%、0.06%(以面粉質(zhì)量計(jì)),依據(jù)1.2.1制作面包,分別測定面包比容、貯藏前后面包質(zhì)量、水分含量、質(zhì)構(gòu)和面團(tuán)性質(zhì),并進(jìn)行感官評(píng)價(jià),研究麥芽糖淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)及面團(tuán)特性的影響。

1.2.3 面包貯藏品質(zhì)的測定 面包經(jīng)食品級(jí)OPP袋包裝,放置于25 ℃、相對(duì)濕度33%的室內(nèi)環(huán)境中,在0、1、3、5和7 d,分別測定面包質(zhì)量、水分含量及質(zhì)構(gòu)特性。

1.2.4 比容的測定 參照GB/T 20981-2007 面包6.5.2方法測定[8]。

1.2.5 水分含量 參照GB/T 5009.3-2016 食品水分含量測定[9]。

1.2.6 面包質(zhì)構(gòu)測定 參照AACC(美國谷物化學(xué)家協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn):AACC74-09面包的硬度測試,測定面包硬度、彈性和咀嚼性[10-11]。

1.2.7 面包保水性測定 分別在貯藏1、3、5和7 d稱量面包質(zhì)量,計(jì)算面包失水率(%)。

式中:W表示面包失水率,%;M1表示0 d時(shí)面包質(zhì)量,g;M2表示在1、3、5、7 d時(shí)分別測得的面包質(zhì)量,g。

1.2.8 感官評(píng)價(jià) 由固定的10名(5名男性、5名女性)感官評(píng)價(jià)人員組成評(píng)價(jià)小組對(duì)0和7 d的面包進(jìn)行感官評(píng)價(jià),評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1[12-13]。

1.2.9 Mixolab測定面團(tuán)性質(zhì)[14-15]采用Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀測定面團(tuán)性質(zhì)。按照“Chopin+”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定試驗(yàn)條件:吸水率58%,水合率基準(zhǔn)14%(濕基),和面轉(zhuǎn)速為80 r/min,目標(biāo)扭矩為(1.1±0.5) Nm,面團(tuán)重量75 g。

標(biāo)準(zhǔn)測試為3個(gè)過程:(1)恒溫階段:30 ℃保持8 min;(2)升溫階段:15 min內(nèi)以4 ℃/min升溫到90 ℃,保持高溫7 min;(3)降溫階段:10 min內(nèi)以4 ℃/min速度降溫到50 ℃,保持5 min,試驗(yàn)總時(shí)間45 min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

表2 麥芽糖淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)的影響Table 2 Effect of maltogenic amylase on the quality of

注:同列不同字母表示差異顯著(P<0.05);表3～表4同。

采用SPSS 20.0和Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)性分析,P<0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,用Origin 9.1進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶對(duì)面包品質(zhì)的影響

比容、水分含量及質(zhì)構(gòu)是衡量面包品質(zhì)的常用指標(biāo),GB/T 20981-2007中也對(duì)面包的水分含量及比容作了限定。面包比容反映面團(tuán)的醒發(fā)力及保持力,面筋強(qiáng)度越大,越易于醒發(fā),面包的比容越大。淀粉酶水解淀粉產(chǎn)生的麥芽糖和葡萄糖會(huì)加快面團(tuán)發(fā)酵速度,增加發(fā)酵面團(tuán)體積,增加面包比容[16]。由表2結(jié)果所示,添加MA酶組面包的比容均高于不加MA酶組。

不同MA酶添加量的組別間,水分含量差異明顯。水分含量是面包的重要因素,充足的水分會(huì)使面包松軟,富有彈性,食用時(shí)更為爽口。MA酶的添加改變了淀粉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),小分子糖類的代謝也提高了面包持水性[17]。實(shí)驗(yàn)中添加0.06% MA提高了面包水分含量,而且其顯著高出0.02%組3.99%以及0.04%組4.75%(P<0.05)。

隨MA酶添加量的增加,面包硬度增大(表2),當(dāng)MA酶添加到0.04%和0.06%時(shí),面包硬度顯著大于不加MA酶組(P<0.05),面包硬度分別增加了38.79%和46.12%。而面包的彈性和咀嚼性與對(duì)照組相比沒有顯著性變化,但添加MA酶組面包的彈性均高于不加MA酶組,這可能是加入適量的MA酶后,淀粉水解物有較好的增塑作用,能夠提高面包的彈性[18]。

2.2 酶對(duì)貯藏期面包保水性的影響

面包水分含量的改變直接影響面包外觀及口感,貯藏過程中水分會(huì)從面包芯向表皮遷移,散失到外圍環(huán)境中導(dǎo)致面包干縮、掉渣、易碎斷和彈性變小[3]。如圖1所示,添加不同量的MA酶會(huì)影響面包貯藏過程中的水分變化,貯藏期第3 d起,0.04%組和0.06%組面包的失水率均低于不加MA酶組。這一結(jié)果可能是麥芽糖淀粉酶水解淀粉時(shí)會(huì)產(chǎn)生麥芽糖、寡糖和小分子的糊精,產(chǎn)物中的麥芽糖具有良好的保濕性,能夠提高面包的保水性,防止面包老化[19]。面包貯藏第7 d時(shí),0.04%組能夠顯著提高面包保水性(P<0.05),與不加MA酶組相比,0.04% MA酶組面包失水率降低了36.92%。

圖1 貯藏期不同酶添加量面包失水率的比較Fig.1 Comparison of the water loss rate of bread with different enzyme doses during storage 注:不同字母表示差異顯著(P<0.05);圖2～圖4同。

2.3 酶對(duì)貯藏期面包質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

質(zhì)構(gòu)是食品結(jié)構(gòu)以及此結(jié)構(gòu)對(duì)所受外力反應(yīng)行為的一種感官顯示[20],面包質(zhì)構(gòu)常用硬度、彈性和咀嚼性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。面包貯藏過程中淀粉重結(jié)晶和水分的遷移會(huì)加快面包的老化,影響面包口感、降低彈性、增加硬度和咀嚼性。實(shí)驗(yàn)中將4組面包放置于25 ℃、相對(duì)濕度33%的環(huán)境中7 d,測定面包質(zhì)構(gòu),以面包硬度、咀嚼性和彈性分析MA酶對(duì)貯藏期面包品質(zhì)的影響。

面包硬度方面(圖2),放置第3 d起,不加MA酶組面包硬度顯著增加(P<0.05),而且面包硬度均高于加MA酶組面包的硬度。貯藏第7 d時(shí),不加MA酶組、0.02% MA組、0.04% MA組和0.06% MA酶組面包的硬度比貯藏0 d時(shí)的硬度分別增加了5.79、3.26、1.29和1.04倍,而且由圖2所示,隨MA添加量的增加面包硬度變化較小,表明了麥芽糖淀粉酶能夠改善貯藏期間面包品質(zhì),延緩面包變硬。這一結(jié)果與Gomes-Ruffi[21]和李守宏[2]的研究結(jié)果具有一致性。

圖2 不同貯藏天數(shù)面包硬度的比較Fig.2 Comparison of the hardness of bread for different storage days

圖3 不同貯藏天數(shù)面包咀嚼性的比較Fig.3 Comparison of the chewiness of bread for different storage days

面包咀嚼性與面包品質(zhì)成負(fù)相關(guān),數(shù)值越大,咀嚼性越差、缺乏彈性、口感差[17]。由圖4所示,貯藏期間,面包的咀嚼性隨貯藏天數(shù)的增加而增加。其中,不加MA酶組面包咀嚼性增加最快,貯藏第7 d時(shí)面包咀嚼性是第0 d時(shí)面包咀嚼性的9.76倍,0.04% MA組和0.06% MA酶組貯藏第7 d時(shí)面包咀嚼性是第0 d時(shí)的2.35和2.65倍,這一結(jié)果也表明了MA酶能夠延緩貯藏期間面包咀嚼性的增加,改善貯藏期間面包品質(zhì)。

表3 面包的感官評(píng)價(jià)結(jié)果(分)Table 3 Sensory evaluation results of breads(score)

表4 麥芽糖淀粉酶對(duì)面團(tuán)特性的影響Table 4 Effect of maltogenic amylase on the quality of

注:黏度崩解值:C3-C4;回生值:C5-C4。

圖4 不同貯藏天數(shù)面包彈性的比較Fig.4 Comparison of the flexibility of bread for different storage days

7 d貯藏期內(nèi)面包的彈性沒有顯著性改變(P>0.05),MA酶對(duì)面包的彈性影響小,貯藏期間第3 d后,不加MA酶組和加MA酶組中面包的彈性均無顯著性變化(P>0.05)。

2.4 面包的感官評(píng)價(jià)

分別對(duì)貯藏0和7 d的面包進(jìn)行感官評(píng)價(jià),結(jié)果如表3所示,0 d時(shí),不同加酶量對(duì)面包的品質(zhì)影響并不明顯。貯藏天數(shù)的增加會(huì)影響面包的品質(zhì),面包貯藏第7 d,酶添加量為0.04%時(shí)會(huì)明顯影響面包感官評(píng)價(jià)結(jié)果,其中對(duì)表皮質(zhì)地、滋味與口感和彈柔性影響顯著(P<0.05)。MA酶的添加會(huì)減緩面包表皮變硬、面包彈柔性下降,并延緩面包滋味和口感變劣。

基于保水性、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和感官評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出,面包貯藏期品質(zhì)會(huì)隨著酶添加量的增加而延緩降低,而且酶添加量為0.04%和0.06%時(shí)能顯著延緩面包品質(zhì)變劣(P<0.05)。同時(shí)結(jié)合成本考慮本實(shí)驗(yàn)中添加0.04% MA酶即可延緩面包老化和降低面包品質(zhì)變劣速度。

2.5 麥芽糖淀粉酶對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響

貯藏試驗(yàn)結(jié)果表明,MA能夠延緩面包的老化和面包品質(zhì)的下降。為進(jìn)一步明確MA酶對(duì)面包品質(zhì)的影響,本實(shí)驗(yàn)測定了面團(tuán)流變學(xué)特性,解析MA酶對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響。

2.5.1 麥芽糖淀粉酶對(duì)面團(tuán)吸水率的影響 吸水率的增加會(huì)提高單位質(zhì)量面包出品率,做出的面包更為松軟、存放時(shí)間較長。不加MA酶組面粉揉混成面團(tuán)時(shí)扭矩達(dá)到1.11 Nm時(shí)的吸水率為54.6%。添加MA酶后面團(tuán)吸水率增加。其中,0.06% MA酶組面團(tuán)吸水率比不加MA酶組提升了0.92%,但酶對(duì)面團(tuán)吸水率的影響并不顯著(P>0.05)。

2.5.2 麥芽糖淀粉酶對(duì)面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的影響 形成時(shí)間指從開始加水到面團(tuán)稠度達(dá)到最大時(shí)所需要的揉混時(shí)間,反應(yīng)了面團(tuán)的揉混性。本實(shí)驗(yàn)中,加入MA酶后會(huì)降低面團(tuán)形成時(shí)間。其中,酶添加量為0.06%時(shí),面團(tuán)形成時(shí)間顯著降低了9.06%(P<0.05)。

與不加MA酶組相比,0.02% MA酶組和0.04% MA酶組的穩(wěn)定時(shí)間沒有顯著性改變(P>0.05),但隨著淀粉酶添加量的增加,淀粉酶過度水解淀粉,會(huì)影響面粉穩(wěn)定體系。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間是指在攪拌過程中最大稠度保持在11%以內(nèi)的持續(xù)時(shí)間,也可視為面團(tuán)的攪拌阻力。在面粉添加0.06%的MA酶后,面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間顯著降低了26.18%(P<0.05)。這一結(jié)果表明淀粉酶的添加需要控制在合適的添加量,過量的淀粉酶會(huì)使面團(tuán)穩(wěn)定性下降,影響面包品質(zhì)。

2.5.3 麥芽糖淀粉酶對(duì)糊化特性的影響 Mixolab儀主要通過黏度最小值(C2)、峰值黏度(C3)、保持黏度(C4)和糊化速率(β)反映面團(tuán)中淀粉的糊化特性。麥芽糖淀粉酶活性增加,降低淀粉顆粒分子量和結(jié)構(gòu)剛性,使淀粉糊峰值黏度降低[22]。如表4所示,隨著面粉中添加MA的增加,0.02%和0.04% MA酶對(duì)面團(tuán)的C2和C3值影響并不顯著(P>0.05),影響較小。而其會(huì)顯著影響C4和β值(P<0.05),MA酶的添加會(huì)分解部分淀粉,影響面團(tuán)熱穩(wěn)定性。面團(tuán)黏度崩解值與α淀粉酶活性成正相關(guān),反映淀粉凝膠熱穩(wěn)定性[23]。由表4和圖5所示,淀粉酶活性增加會(huì)降低面團(tuán)黏度,增加面團(tuán)黏度崩解值,淀粉凝膠熱穩(wěn)定性下降。本實(shí)驗(yàn)中,0.06% MA酶組顯著影響淀粉糊化特性(P<0.05),降低面團(tuán)黏性及淀粉熱穩(wěn)定性。這一結(jié)果表明,淀粉酶會(huì)影響面團(tuán)淀粉特性,加工過程中需適量控制淀粉酶添加量。

圖5 Mixolab曲線圖Fig.5 Mixolab curve

回生值是淀粉糊的老化和回生程度的重要指標(biāo)之一,反映了面團(tuán)冷卻過程中體系形成凝膠能力的強(qiáng)弱,數(shù)值越大凝膠性越強(qiáng),淀粉越易老化[24]。如表4所示,與不加MA酶組相比,添加MA酶會(huì)顯著影響面團(tuán)回生值(P<0.05),并且回生值分別降低了34.48%、35.63%和50.57%。圖5中可以明顯看出,隨著 MA 的添加,淀粉老化速度降低,這一結(jié)論與李守宏[25]等的研究具有一致性,麥芽糖淀粉酶顯著降低面粉回生值,延緩淀粉老化。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過貯藏前后面包理化指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)和面團(tuán)流變學(xué)特性綜合分析了枯草芽孢桿菌來源麥芽糖淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)的影響。B.subtilis產(chǎn)生的α-淀粉酶是一種糖化淀粉酶,其能夠產(chǎn)生游離糖,減緩面團(tuán)老化速度。本實(shí)驗(yàn)中該麥芽糖淀粉酶能夠延緩貯藏期面包品質(zhì)下降,減緩面包變硬和咀嚼性增加,降低面包水分快速流失,維持面包柔軟,保存面包口感。麥芽糖淀粉酶的添加影響面團(tuán)流變學(xué)特性,能夠顯著減緩面包的老化(P<0.05),過量的淀粉酶的添加會(huì)顯著影響面包加工特性(P<0.05)。綜合面包品質(zhì)、面團(tuán)流變學(xué)特性和生產(chǎn)成本考慮,本實(shí)驗(yàn)中麥芽糖淀粉酶添加量為0.04% 時(shí),能顯著提升面包品質(zhì),有效延緩面包老化(P<0.05)。