朱楠楠,曾静静,陈梦鸽,高海燕

（河南科技学院食品学院,河南新乡453003）

豆渣是豆浆、豆腐等传统豆制品加工过程中的主要副产物,其年产量超过2 000 万t[1].豆渣中含有丰富的膳食纤维、大豆异黄酮和大豆多糖等营养物质.有研究表明,膳食纤维具有防癌、抗氧化、降血糖血脂、改善肠道菌群、防治心血管疾病等功效[2].长期以来,豆渣由于高湿易腐且具有不良风味和质地而未被很好地利用,常用做动物饲料或被丢弃于田中做肥料,造成了严重的资源浪费.

近年来关于利用豆渣中丰富的膳食纤维提高食品营养价值、改善食品功能特性的研究很多,Mazumder 等[3]利用豆渣替代小麦粉,提高了饼干的营养价值和感官特性,Ibrahim 等[4]通过添加1%的豆渣改善了冰淇淋的质地,增加了植物乳杆菌的活力,但鲜有将微波改性豆渣添加到面团中的研究.对豆渣进行微波改性处理,可以增加可溶性纤维含量,减少不溶性膳食纤维含量[5].可溶性膳食纤维具有更好的持水、持油能力,微波改性能使豆渣中的膳食纤维与水、油等物质更好地结合,并且此改性方法具有操作简便、成本较低、绿色无污染等优点.因此尝试用微波改性豆渣改善面团品质,既可以将豆渣中的营养成分有效利用起来,又可以满足现如今人们对面制品高品质的营养价值需求;既提高了豆渣的利用价值,又可以满足人们日益增长的膳食纤维需求,具有一定的理论意义和经济价值.

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

胚粒健雪花粉,购于新乡市胚粒健食品有限公司;豆渣,新乡市农贸市场.

TA-XT plus 质构仪,超技仪器技术有限公司;HP-200 精密色差仪,CR-400 色差仪,日本Konica Mionlta 公司;P70D20N1P-G5（W0）微波炉,广东格兰仕微波生活电器制造有限公司;LDZX-50KBS 立式高压蒸汽灭菌器,上海申安医疗器械厂;DHG-9140-A 型电热恒温鼓风干燥箱,上海三发科学仪器有限公司;ME104E 型电子天平,梅特勒- 托利多仪器（上海）有限公司;JE501 型电子天平,上海浦春计量仪器有限公司;NMI20-040V-I 核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;Aiphal-2LDplus 真空冷冻干燥机,购于德国CHRIST 冻干机有限公司;Quanta 200 电子显微镜,美国FEI 公司.

1.2 试验方法

1.2.1 微波改性豆渣 微波处理:湿豆渣经微波炉中热处理4 min,50 ℃烘干48 h 后研磨,80 目过筛.

1.2.2 面团配方 试验设计选择豆渣膳食纤维含量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%.每种面粉混合物均由小麦粉和设计中确定的豆渣粉量,添加适量的水.面粉在和面机中以90 r/min 的速度混合,最终温度为23～25 ℃.另外分析了不添加改性豆渣的面团,用作对照面团（ck）.

1.2.3 改性豆渣对小麦面团色泽的影响 参考刘树萍等[6]的方法,利用便携式色度仪对面团样品表面的色泽进行测定.面团的色泽有三个测定指标,分别是亮度（L*）、红绿值（a*）和黄蓝值（b*）.其中L*是面团颜色的亮度;a*和b*是面团的颜色方向, 其中+a*为红色方向、-a*为绿色方向、+b*为黄色方向、-b*为蓝色方向[7].L*越大,a*、b*越趋近于0,面团色泽越好.每个样品测量3 次,结果取平均值.

1.2.4 改性豆渣对小麦面团质构的影响

参照Luo 等[8]的方法,制作半径3 cm 的球状面团,用质构仪（P50R 探头）测定面团的质构特性,得到硬度、弹性、凝聚性、咀嚼性指标.试验参数:测试前速2 mm/s,测试速度1 mm/s,测试后速度1 mm/s,压缩比为70%,触发力为5 g,压缩时间间隔为5 s.

1.2.5 改性豆渣对小麦面团水分分布的影响 参照Carini 等[9]的方法,利用MNR Brucker 微型电子探针（RMN Brucker micropec）（Brucker,USA）进行弛豫试验,分析不同面团的分子迁移率.将一部分面团放入玻璃管（直径10 mm）中,高度不超过3 cm,盖住玻璃管以避免脱水.使用Carr-Purcel-Meiboon-Gill 脉冲序列测量1H 自旋- 自旋弛豫时间（λ）.试验一式三份进行测定.

1.2.6 改性豆渣对小麦面团微观结构的影响 参照岳苗的方法[10]将醒发好的面团切成5 cm 的方块,-40℃预冻4 h,然后放入冷冻干燥机中,冷冻干燥24 h 后取出,将冷冻干燥后的面团用小锤轻轻敲碎,取自然断面表面较平整的一小块,利用导电胶固定在载物台上表面,然后将载物台放入镀金仪中,设置电流10 mA,真空度10 Pa 条件下,喷金20 s,最后取出样品放入扫描电镜样品室观察并拍照.

1.2.7 数据处理与统计分析 试验数据采用软件Origin 2017 和SPSS 26 分析.每个样品测定三个平行,结果用平均值±标准偏差表示,用ANOVA 进行显著性分析,显著水平P 为0.05,当P＜0.05 时,表示差异显著.

2 结果与分析

2.1 改性豆渣对小麦面团色泽的影响

表1 为添加不同质量分数的微波改性豆渣对面团色泽的影响变化情况.

表1 不同添加量的改性豆渣对面团L＊,a＊,b＊ 的影响Tab.1 Effects of modified soybean dregs with different additions on dough L*,a*,b*

表1 中L*为亮度,测量值愈高,则发酵面团颜色更加偏向白色,更有可能为人们带来良好的感官体验;a*的数值大于0 代表面团的颜色更加偏向红色, 数值小于0 则更加偏向绿色;b*的数值大于0 代表面团的颜色更加偏向黄色,小于0 则更加偏向蓝色,色度仪所呈现的示数越大,面团的颜色就越黄.

从表1 中可以看出,与对照组相比,添加改性豆渣的面团亮度整体比不加豆渣的面团亮度显著降低,豆渣含量增大时,亮度明显降低.面团红色调值a*有所波动,整体呈略微上升趋势,这说明面团红色调增强.添加改性豆渣的面团黄蓝值整体比不加豆渣的面团的黄蓝值显著提高.这可能是由于豆渣本身是淡黄色,并且质感粗糙,加入后引起面团色调加深,亮度降低.在豆渣添加量为2.5%时,面团的亮度最低,红绿值和黄蓝值提高,因此亮度最暗,红度、黄度加深.因此当豆渣加入量达到最高时,面团的亮度达到最低,其颜色变得最深.

2.2 改性豆渣对小麦面团质构的影响

不同添加量的改性豆渣对面团质构特性的影响见表2.

表2 不同添加量的改性豆渣对面团质构特性的影响Tab.2 Effects of different amounts of modified soybean dregs on the texture characteristics of dough

从表2 可以看出,与对照组相比,豆渣的加入量越多,其硬度越高;面团弹性先增加后降低,豆渣添加量为1.0%时,面团的弹性最好.随着豆渣添加量的增多,豆渣膳食纤维和蛋白质含量增加,将面筋蛋白的浓度降到一定的水平,使得面筋的网状结构难以成形,因而造成面团的气室减小,进一步影响面团的黏性和弹性,从而使面团的硬度增大,弹性缩小[11].面团的内聚性逐渐降低,添加量为0.5%～2.5%时无显著性差异;面团的黏性有所波动,但无显著性差异;面团的回复性整体无明显变化.内聚性代表面团内部的收缩力[12],豆渣中的膳食纤维影响了面筋网络的形成,所以造成面团的内聚性下降.

2.3 改性豆渣对小麦面团水分分布的影响

图1 表示不同豆渣添加量下面团水分弛豫时间T2分布.从图1 可以看出,在面团T2上存在两个峰位,第一个峰位（T21）表示面团内深层的结合水和较弱的结合水;第二峰（T22）表示在面团中存在的游离水分.各峰的峰面积表示该水分所占的百分比[13].T2的值反映了水分自由度的大小,T2的值越小,则水分黏附力越强,越难排出,越能保持较好的持水性[14].

图1 不同改性豆渣添加量下面团水分横向弛豫时间T2 分布Fig.1 The transverse relaxation time T2 distribution of dough moisture under different amounts of modified soybean dregs

不同改性豆渣添加量下面团弛豫特征中不同状态水分含量的变见表3.

表3 不同改性豆渣添加量下面团弛豫特征中不同状态水分含量的变化Tab.3 The changes of water content in different states of dough relaxation characteristics under different amounts of modified soybean dregs %

由表3 可以看出,与对照组相比,面团的弛豫时间T21随着豆渣的添加无显著性差异,T22逐渐增大,说明面团持水性有所降低, 面团中水分流动性增强.T22增加可能是因为经处理后的豆渣吸水能力强,含改性豆渣的面团弹性大.因此,它的弛豫时间会更长.而代表结合水的A21逐渐增大,代表自由水的A22减小,说明豆渣的添加使面团中结合水含量增大,自由水含量减小,而在添加量在1.0%～1.5%时无显著差异.这在一定程度上可以延长面团与面制品的货架期,使面制品品质得到提升.面团的水分流动性增强,可能是面团中面筋网络的形成受到改性豆渣中膳食纤维的影响,使部分自由水转化为结合水.另外,由于膳食纤维具有优良的亲水性和持水性,所以加入改性豆渣后,面团与水分的结合作用会加强,从而改变面团中的水分分布状态[15].

2.4 改性豆渣对小麦面团微观结构的影响

不同添加量的改性豆渣对面团微观结构的影响见图2.

图2 不同添加量的改性豆渣对面团微观结构的影响Fig.2 Effects of modified soybean dregs with different additions on the microstructure of dough

面团是由淀粉和蛋白面筋网构成的一种体系,不同尺寸的球状颗粒是面团中的淀粉粒子,这些淀粉粒子排列均匀、相互黏连,在面筋网络中包覆,形成了面筋网络[16].由图2 可以看出,改性豆渣的添加对面团的微观结构有所影响,从A 图中可以看到未添加改性豆渣时,小淀粉颗粒分布在大淀粉颗粒周围,整体均匀排列,并且完全被连接紧密的面筋网络结构包裹;从B 图到F 图可以看出,与对照组相比,随着改性豆渣的添加,淀粉颗粒逐渐暴露,面筋网络结构变得分散杂乱.

1.0%的改性豆渣加入量的网络结构比其他组都要好,这可能是因为加入改性豆渣使面团具有更好的黏弹性,其中的高聚物含量高,因此网络结构比较紧凑,但是随着改性豆渣添加量的增大,豆渣竞争水分影响面筋形成,从而使面团的网络结构疏松.添加改性豆渣虽然会使可溶性膳食纤维含量增多,但是仍含有不溶性膳食纤维.面团中水分会受到不溶性膳食纤维的影响重新分布,部分面筋蛋白因此脱水,面筋蛋白网络结构发生改变,甚至部分坍塌[17].结果表明,1.0%的改性豆渣可以很好地改善发酵面团的微观结构.

3 结论

本试验研究微波改性豆渣对非发酵面团品质的影响,以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的微波改性豆渣替代小麦粉.结果表明:通过对面团色度检测,可以得到,随着改性豆渣添加量的增加,面团的亮度有所降低,红黄色调值增加,面团色调略微变深,但仍在消费者可接受范围内.采用质构仪测定面团的硬度、弹性、内聚性、黏性、回复性等指标,得出面团硬度增加,弹性呈现出先增加后降低的趋势,豆渣添加量为1.0%时,其弹性最好;面团内聚性减小,在0.5%-2.5%时较稳定,黏性和回复性均无太大变化.通过核磁共振技术研究发酵面团的水分分布,得出与对照组相比,各个添加量的发酵面团的结合水百分比A21升高,自由水百分比A22下降,可以有效延缓面团中有害微生物的代谢活动,在一定程度上可以延长面制品的货架期,提升面制品品质.使用扫描电子显微镜表征各个添加量面团的微观结构,得到1.0%添加量的改性豆渣对面团的微观结构有一定的改善作用.

微波改性豆渣在面团中的添加,既可以改善面团的各项品质,又可以将豆渣有效利用起来,对提高农副产品的加工利用率等具有非常重要的意义.综合豆渣添加量对面团各方面的影响,认为微波处理改性豆渣添加量为1.0%时,面团的各项指标比较好,为豆渣原料的高效转化和高值利用提供了可靠的数据和理论参考.