梁強,姚英政,熊偉,曾詩琴,2,宣樸*

1(四川省農業(yè)科學院農產品加工研究所,四川 成都,610066) 2(成都大學 藥學與生物工程學院,四川 成都,610106)

馬鈴薯全粉是馬鈴薯的脫水加工制品,最大限度地保留了馬鈴薯的營養(yǎng)價值和天然感官特性,以主料或輔料的形式廣泛應用于薯泥、薯片、米制品和面制品等食品的制作中[1-3]。與傳統(tǒng)面制食品相比,馬鈴薯面制食品的營養(yǎng)素更加均衡。研究表明在小麥面粉中添加馬鈴薯全粉的質量比例達到20%時,由于面筋比例降低、糊化淀粉含量增加,馬鈴薯全粉-小麥面粉(簡稱馬鈴薯-小麥)面團的加工特性和品質特性大幅降低,馬鈴薯面制食品的接受度受到影響[4-5]。所以,對20%馬鈴薯面制食品進行改良極為重要。

目前常用改良劑主要有親水膠體、酶制劑、乳化劑、氧化劑等[6-7]。親水膠體主要有蛋白質和天然多糖及其衍生物,因其分子結構中含有親水基團,能加強面筋與淀粉顆粒及淀粉顆粒之間的相互作用,形成有序的三維空間網絡狀結構,進而改善面團特性和面制食品的質地、口感及貯藏性[8-9]。以往研究主要從親水膠體對馬鈴薯-小麥面團(或無筋面粉)的拉伸性、熱機械特性、流變特性以及其制品的質構、蒸煮和感官特性進行分析[10-13],而親水膠體對20%馬鈴薯-小麥面團粉質和發(fā)酵特性的影響未見報道。

本文以馬鈴薯-小麥混合粉(2∶8,質量比)為研究對象,分析親水膠體對馬鈴薯-小麥面粉的粉質特性和發(fā)酵特性的影響,為以馬鈴薯-小麥混合粉為原料的主食產品配方篩選及工藝優(yōu)化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉(大西洋,熟顆粒全粉),內蒙古凌志馬鈴薯科技股份有限公司；小麥面粉(粗蛋白質質量分數為13.25 g/100 g),新疆天山面粉(集團)有限責任公司；谷朊粉(粗蛋白質質量分數為75%),安徽安特食品股份有限公司；瓜爾豆膠(食品級),鄭州德瑞生物科技有限公司；黃原膠(食品級),山東淄博中軒生化公司；海藻酸鈉(食品級),青島明月海藻集團有限公司；羧甲基纖維素鈉(食品級),上海申光食用化學品有限公司；高活性干酵母(耐高糖型),安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

Farinograph-E型粉質儀,德國布拉班德公司；F4流變發(fā)酵儀、Alveo PC吹泡儀的恒溫和面機、MR2L混樣儀,法國肖邦公司；GM2200面筋測定儀,瑞典波通儀器公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗設計

以純小麥面粉為空白對照,將馬鈴薯全粉與小麥面粉按照2∶8的質量比例復配成馬鈴薯-小麥混合粉(A0),在A0中添加不同比例的谷朊粉(0%～10%,質量分數,下同),篩選出對A0面團特性改良最佳的谷朊粉比例,再將A0混合粉與最佳比例的谷朊粉復配制成谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉(C0)；在C0中分別添加不同比例(0%～0.5%)的瓜爾豆膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉,分別測定它們對C0面團特性的改良效果。所有混合粉樣品用MR2L混樣儀混勻30 min后備用。

1.3.2 粉質特性的測定

測定參考AACC 2000標準中54-21方法[14],用300 g揉面缽Faringograph-E型粉質儀程序化測定20 min,測定結果由系統(tǒng)軟件自動分析,得到混合粉的吸水率(%)、形成時間(min)、穩(wěn)定時間(min)、崩解時間(min)、弱化度(FE)、公差指數(FE)、質量指數(mm)等指標。

1.3.3 發(fā)酵特性的測定[15-16]

面團制備：采用吹泡儀的恒溫和面機制備,根據混合粉的吸水率(粉質儀稠度達到500 BU)確定加水量,并配制糖鹽水(將25 g白糖和5 g食鹽溶解在去離子水中)待用。將250 g混合粉和3 g干酵母放在揉面缽中攪拌混勻1 min后,緩慢加入糖鹽水攪拌6 min,面團攪拌結束后立即稱取315 g面團放入發(fā)酵筐中進行測定。

測定條件：面團315 g,負重砝碼2 000 g,溫度28.5 ℃,時間180 min。

參數定義：Hm,面團發(fā)酵最大高度,mm；H’m,氣體釋放的最大高度,mm；Tx,面團開始漏氣時間,min；VT,產氣總體積,mL；VR,氣體保留總體積,mL；RC(VR/VT),氣體保留率,%。

1.4 統(tǒng)計分析

每個樣品測試重復3次,結果表示為平均值±標準偏差。SPSS軟件(Version 18.0)用于不同值之間的方差分析和Tukey值之檢驗,顯著性差異值為P<0.05。Origin Pro軟件(Version 2018)進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 谷朊粉對馬鈴薯-小麥混合粉粉質和發(fā)酵特性的影響

從表1可知,在A0中添加谷朊粉,其吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、崩解時間、質量指數均顯著增加,而弱化度和公差指數顯著下降,表明A0粉質特性得到明顯改善,與劉穎等[17]研究結論一致。添加8%谷朊粉,A0與純小麥粉面團的形成時間相當；當添加10%谷朊粉時,穩(wěn)定時間、崩解時間、質量指數為最高,但依然低于純小麥面粉；谷朊粉對A0弱化度和公差指數有顯著改善,然而添加10%時,弱化度和公差指數改良幅度僅有17.60%和27.51%,表明谷朊粉對A0面團強度和加工性能的改善作用有限,因為馬鈴薯全粉帶入大量的糊化淀粉。

表1 谷朊粉對馬鈴薯-小麥混合粉粉質特性的影響Table 1 Effect of gluten on farinograph properties of potato-wheat mixed flour

從表2可知,谷朊粉可顯著提高A0面團各發(fā)酵指標。添加2%時,面團產氣總體積最大,與純小麥面團最接近；添加4%時,A0與純小麥粉的面團發(fā)酵最大高度相當；添加6%時,A0面團的開始漏氣時間與氣體保留率無顯著性增加,且比純小麥粉面團分別高28%與7%；添加10%時,A0與純小麥粉的面團氣體釋放的最大高度和氣體保留總體積相當。這是由于谷朊粉可增加面筋蛋白數量,利于面團形成穩(wěn)定的面筋網絡結構[18]。

當前馬鈴薯面制食品主要采用熟馬鈴薯全粉(以糊化淀粉為主),除了降低面筋比例外,混合粉中淀粉成分組成也發(fā)生顯著改變,致使馬鈴薯-小麥面團存在黏度高、易流變、成型難、持氣性差等問題[4-5]。同時,谷朊粉占比超過一定比例后,小面筋數量會逐漸增多,此時不僅不能增加面團結構的作用,還會阻礙面團中原有面筋形成穩(wěn)定的三維空間網絡結構[19]。因此,綜合考慮馬鈴薯-小麥混合粉中添加6%谷朊粉最適宜。

2.2 多糖親水膠體對谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉粉質和發(fā)酵特性的影響

2.2.1 粉質特性分析

從圖1可知,在谷朊粉-馬鈴薯-小麥(0.6∶2∶8，質量比)混合粉(C0)中添加多糖親水膠體后C0粉質指標均發(fā)生顯著變化,與多糖親水膠體對純小麥面團的影響一致[6-7,20-22]。

a-吸水率；b-形成時間；c-穩(wěn)定時間；d-崩解時間；e-弱化度；f-公差指數；g-質量指數圖1 多糖親水膠體對谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉粉質特性的影響Fig.1 Effect of polysaccharide hydrocolloids on farinograph properties of gluten-potato-wheat mixed flour注：圖中每組親水膠體小寫字母不同表示該親水膠體不同濃度之間差異顯著(P<0.05)(下同)

多糖親水膠體可顯著增加C0吸水率,海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的吸水效果明顯優(yōu)于黃原膠和瓜兒豆膠,可能因為它們含有鈉離子,吸水性更強。C0面團形成時間隨親水膠體添加量增加而逐漸上升,因為親水膠體減緩了面筋水化速度[6-7]；其中海藻酸鈉延長C0形成時間效果最優(yōu),可從3.45 min延長至6.79 min,增幅高達96.81%,這可能因為海藻酸鈉是連鎖狀高分子聚合物且結合鈉離子[23],使面團形成三維網絡的時間延長。

親水膠體可顯著提高C0穩(wěn)定時間、崩解時間、質量指數,顯著降低弱化度和公差指數。其中,瓜爾豆膠和黃原膠延長穩(wěn)定時間效果明顯優(yōu)于海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉,分別達到5.50和5.47 min；羧甲基纖維素鈉對崩解時間與質量指數的提升效果顯著弱于其他3種親水膠體,添加0.5%瓜爾豆膠與黃原膠時,其崩解時間(8.45 min)與質量指數(86.00 mm)達到最大；瓜爾豆膠對降低面團的弱化度和公差指數的效果最明顯,添加0.5%時弱化度降幅30.12%、公差指數降幅41.31%。4種多糖親水膠體對C0粉質特性改良效果不盡相同,其中以瓜爾豆膠和黃原膠的效果為最優(yōu),可能因為經過充分水化后,瓜爾豆膠通過主鏈之間氫鍵等非共價鍵的作用形成連續(xù)性的三維網絡結構[13],而黃原膠通過氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結構[24],與面筋蛋白相互作用,從而形成更加穩(wěn)定的面筋網絡結構[6,9]。

2.2.2 發(fā)酵特性分析

從圖2可知,在C0中分別添加0%～0.5%的4種多糖親水膠體,C0發(fā)酵指標均發(fā)生了顯著性變化。

a-Hm；b-H’m；c-TX；d-VT；e-VR；f-Rc圖2 多糖膠體對谷朊粉-馬鈴薯-小麥混合粉發(fā)酵特性的影響Fig.2 Effect of polysaccharide hydrocolloids on fermentation properties of gluten-potato-wheat mixed flour

多糖親水膠體顯著降低C0面團Hm值,與對純小麥面粉的結論相同[25]。添加0.5%海藻酸鈉的C0面團的Hm值最低(51.27 mm),降幅25.12%。除0.1%黃原膠對C0面團的H’m值有顯著提高效果外,其他3種親水膠體均對C0面團的H’m值有抑制作用。親水膠體雖然可以強化面筋結構,但也弱化面筋彈性,抑制了面團的自由膨脹[25]。

隨著多糖親水膠體添加量的增加,C0混合粉的TX值呈不同的變化趨勢。黃原膠呈先降低后升高再降低的趨勢,海藻酸鈉呈先升高后降低的趨勢,羧甲基纖維素鈉呈先升高后降低再升高的趨勢,瓜爾豆膠添加量超過0.1%后上升趨勢保持平緩；添加0.1%海藻酸鈉的C0混合粉的TX值最大(146.67 min),表明選擇恰當的多糖親水膠體添加量可以延遲C0混合粉面團的漏氣時間。與之不同的是,瓜爾豆膠、海藻酸鈉、黃原膠會使純小麥面團的漏氣時間提前[9,22]。

瓜爾豆膠、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉會顯著降低C0面團VT和VR值,而黃原膠對C0面團VT值呈先升高后降低再升高的影響趨勢,且黃原膠添加量為0.1%或0.5%時C0面團VT和VR值達到最大。但是C0面團RC值呈相反的趨勢,除黃原膠外,瓜爾豆膠、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉可顯著提高C0面團RC值,其中0.2%瓜爾豆膠對增強C0面團的氣體保留率效果最好,可以達到98.17%,與瓜爾豆膠對純小麥面團保氣性有積極效果的結論一致,而海藻酸鈉、黃原膠的效果相反[9,25],這可能與C0面團中含有大量糊化淀粉相關。

3 結論

以純小麥面粉為對照,谷朊粉對A0穩(wěn)定時間、崩解時間、質量指數有較好的改善效果,但對其弱化度和公差指數改善效果較弱；多糖親水膠體均可顯著提高C0粉質特性,而對發(fā)酵特性影響各不相同。結合弱化度、公差指數、開始漏氣時間、氣體保留率及工業(yè)化加工成本等角度考慮,在20%馬鈴薯面制食品中添加谷朊粉量為6%時最適宜,多糖親水膠體優(yōu)選依次為瓜爾豆膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉,可以在一定程度上改良馬鈴薯面制食品的加工特性和品質特性。