熊政委,陈程莉,王 存,任彦荣,谢跃杰,王 强,*

(1.重庆第二师范学院生物与化学工程学院,重庆 400067;2.重庆第二师范学院脂质资源及儿童日化品协同创新中心,重庆 400067;3.西南大学食品科学学院,重庆 400715)

菊糖(Inulin),又名菊粉、土木香粉,是由D-果糖经β(1→2)糖苷键连接而成的链状多糖,末端常含有一个葡萄糖残基[1]。菊糖的分子式表示为GFn,其中G 代表终端葡萄糖单位,F代表果糖分子,n代表果糖的单位数。菊糖具有多种生理功能,能够促进矿物质的吸收[2]、减肥[3]、促进双歧杆菌增殖[4]、降血脂[5]、预防龋齿[6]、保护脏器氧化损伤[7]等。同时由于菊糖自身独特的理化特性,比如菊糖的脂肪替代性[8]、保湿性[9]、增稠性[10]等,可以用来改善食品的一些风味和质构。

面粉是我国北方的主食,随着食品工业的发展,面制品作为加工基料被广泛应用。随着人们对健康的重视,功能性食品越来越受到人们的关注。将菊糖添加到面粉中,既可以影响面粉的品质,也可以增加其功能性。胡雅婕等[11]研究表明菊糖对馒头粉热力学性质影响较大,菊糖添加量为8%时馒头评分最高。陈书攀等[12]发现添加菊糖能延长面粉的糊化时间,降低面粉的黏度,并且减少回生值和崩解值。Alexandrina等[13]研究发现菊糖能够影响面团的流变学特性和面包的内部结构。María V等[14]发现钙盐-菊糖系统对小麦面团水化和热性质存在一定影响。Liu等[15]发现较高聚合度的菊糖对面团蛋白质组分的结构和乳化性能有较大的影响。但是目前,还未有人研究比较菊糖对不同筋度的面粉影响的差异性。为了深入了解这点,本文主要研究菊糖对不同筋度面粉的粉质特性和面粉凝胶质构的影响,从而在理论上进一步深化了解菊糖对面粉的影响。由于面粉的粉质特性和凝胶质构特性,都与面制品的品质有密切的关系,也为菊糖在面制品中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菊糖 食品级,广州市泽玉生物科技有限公司;低筋面粉(干基蛋白质含量8.5%,水分含量13.1%)、 中筋面粉(干基蛋白质含量11.5%,水分含量13.5%)、高筋面粉(干基蛋白质含量12.2%,水分含量13.1%) 潍坊风筝面粉有限责任公司。

FA2004A分析天平 上海精天电子仪器有限公司;DHG-9125A电热恒温干燥箱 上海和呈仪器制造有限公司;JFZD300粉质仪 菏泽衡通实验仪器有限公司;TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菊糖面粉粉质特性的测定

1.2.1.1 菊糖样品处理 因为菊糖具有很强的吸湿性,在取出操作过程中很容易吸湿凝结,使用前要作烘干处理[16],因此将菊糖在80 ℃下干燥至恒重[17]。

1.2.1.2 菊糖面粉粉质特性的测量 按照面粉的含水量计算出需要向粉质仪中加入面粉的质量,将菊糖分别按面粉质量分数的0%(空白组)、2.5%、5%、7.5%添加到面粉中,均匀混合。打开恒温循环系统给粉质仪定温至30 ℃,空转取零后,加入混合粉,启动搅拌转子,边搅拌边快速加入适量的蒸馏水,加水量以使粉质曲线的峰值中线为500±20 FU为适中,蒸馏水必须在25 s内加完。仪器自动记录粉质曲线。根据粉质曲线研究不同添加量的菊糖对不同筋度面粉粉质特性的影响,包括:吸水量、形成时间、稳定时间、弱化度。具体方法参照GB/T 14614-2006。

1.2.2 菊糖面粉凝胶质构的测定

1.2.2.1 菊糖样品处理 同上,将菊糖在80 ℃下干燥至恒重。

1.2.2.2 菊糖面粉凝胶质构的测定 将菊糖分别按面粉质量分数的0%(空白组)、2.5%、5%、7.5%添加到300 g的面粉中,用验粉筛均匀混合。采用质地剖面分析法TPA,对菊糖和面粉复配物的凝胶特性进行测定。在每份试样中加入蒸馏水配制成质量分数为10%的复配物乳液,100 ℃沸水浴30 min,溶液变黏稠无分层,取出烧杯盛装乳液用保鲜膜密封,冷却至室温,置于4 ℃条件下贮藏12 h,在室温下放置30 min后用质构仪测定相应指标[18-19]。

TPA测定参数:以SMS P/0.5探头,引发距离 10 mm,测定前速度为 1.0 mm· s-1,测定速度5.0 mm·s-1,测定后速度 5.0 mm·s-1,引发力 5 g[20],每组实验重复3次,计算平均值和标准差。测定其凝胶硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼性和回复性。

1.3 数据处理

利用Origin 8. 0 进行数据处理和图形制作,各组实验数据都用平均值±标准差(X±S)的形式表示。

2 结果与分析

2.1 粉质特性数据与分析

2.1.1 面粉吸水量 吸水量是以14%的水分为基准,每300 g小麦粉在粉质仪中揉和成最大稠度为500 BU的面团所需要的水量[21]。面粉的吸水量取决于面筋蛋白质和淀粉结合水的能力。面粉吸水量是面制品加工企业较重视的一项指标,吸水量大一方面可以提高单位质量面粉的出品率,另一方面还有利于延缓制品因失水而导致的老化、龟裂及收缩现象[22]。由图1可知,菊糖降低了面粉的吸水量,且面粉吸水量随着菊糖比例的增加而降低,可能由于菊糖的添加促进了蛋白质与水分的相互作用,但是抑制了淀粉与水分的相互作用[23]。还有可能由于是菊糖在淀粉颗粒周围形成了一层障碍,阻碍了淀粉颗粒和水分子的接触,导致面团的吸水率下降[24],菊糖添加到不同筋度面粉的吸水量的下降速率不同,下降速率排序为:中筋面粉>低筋面粉>高筋面粉。

图1 菊糖对不同筋度面粉吸水量的影响Fig.1 Effect of inulin on water absorption of flour with different gluten content

2.1.2 面粉形成时间 面团的形成时间是指从加水到稠度达到最大值时所经过的时间[25]。面团的形成过程是非常复杂的过程,随着面筋的不断形成,面团的粘弹性逐渐表现出来,在机械的作用下,面筋形成的越多,面筋的质量和面团的粘性越好,弹性就越大,形成时间也相应延长。由图2可知菊糖对低筋面粉的形成时间影响不大。而菊糖添加到中筋面粉、高筋面粉时对面团形成时间有显著影响,随着菊糖添加量的增加,中筋和高筋面粉的形成时间整体呈现上升趋势。可能由于菊糖参与了面筋蛋白网络结构的形成,有利于生成二硫键,同时还可能增强了蛋白质间所形成的二硫键的稳定性[26]。

图2 菊糖对不同筋度面粉形成时间的影响Fig.2 Effect of inulin on the formation time of flour with different gluten content

2.1.3 面粉稳定时间 面团的稳定时间是面团对机械搅拌的耐受程度,稳定时间的长短反映面团的耐揉性,即是对剪切力降解具有的抵抗力。稳定时间越长,面团的韧性越好。由图3可知当菊糖添加到面粉中时,低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的稳定时间都会随着添加量的升高而增加,说明菊糖对面粉的筋力起到了增强的作用,可能是因为菊糖与面筋网络、菊糖与菊糖之间的相互作用,使面筋筋力增强[27]。菊糖对不同筋度面粉的形成时间的影响不同,稳定时间增大程度排序为低筋面粉>中筋面粉>高筋面粉。说明菊糖对低筋面粉的筋力增强作用最强。

图3 菊糖对不同筋度面粉稳定时间的影响Fig.3 Effect of inulin on the stability time of flour with different gluten content

2.1.4 面粉的弱化度 弱化度代表面团搅拌后面筋变弱的程度,弱化度越小,面筋越强。由图4可知当菊糖添加到面粉中时,低筋面粉、中筋面粉和高筋面粉的弱化度都随菊糖比例的增加而降低,菊糖对低筋面粉的弱化度降低效果最强。从添加量为5%之后,弱化度的大小为:低筋面粉<中筋面粉<高筋面粉。所以在0～5%之间弱化度下降程度为:低筋面粉>中筋面粉>高筋面粉。说明菊糖能够增强面粉的筋力,可能是因为菊糖分子间交联形成网络,同时还与面筋蛋白间的相互作用,形成了较为复杂的体系,改善了面筋的网络结构[27],提高了面团的稳定性。

图4 菊糖对不同筋度面粉弱化度的影响Fig.4 Effect of inulin on degree of weakening of flour with different gluten content

2.2 菊糖面粉凝胶质构分析

2.2.1 菊糖对不同筋度面粉凝胶硬度的影响 硬度是质构仪第一次压缩时的最大峰值。由图5可知随着菊糖添加比例的增加,低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的凝胶硬度总体呈下降趋势。中筋面粉在菊糖添加量为5%后趋于稳定。高筋面粉和低筋面粉在5%时凝胶硬度略有回升,之后逐渐下降。当菊糖添加量超过5%时,凝胶硬度的排序为:高筋面粉>中筋面粉>低筋面粉。可能由于菊糖强化了面筋网络结构[27],增强了面团的蓬松度,因此降低了面团的硬度。

图5 菊糖对不同筋度面粉凝胶硬度的影响Fig.5 Effect of inulin on gel hardness of flour with different gluten content

2.2.2 菊糖对不同筋度面粉凝胶弹性的影响 弹性是样品经过第一次压缩能够恢复的程度。由图6可知菊糖添加到面粉中对面粉的凝胶弹性无规律性影响,低筋面粉的凝胶弹性比中筋面粉和高筋面粉的凝胶弹性要低。当菊糖比例大于5%时,高筋面粉凝胶弹性>中筋面粉凝胶弹性>低筋面粉凝胶弹性。

图6 菊糖对不同筋度面粉凝胶弹性的影响Fig.6 Effect of inulin on gel elasticity of flour with different gluten content

2.2.3 菊糖对不同筋度面粉凝胶粘聚性的影响 粘聚性是样品第一次压缩变形后对第二次压缩的相对抵抗力。由图7可知菊糖面粉凝胶随着菊糖添加量的增加,整体趋势是先下降后上升。当菊糖比例小于5%时,低筋面粉粘聚性>高筋面粉粘聚性>中筋面粉粘聚性。当菊糖比例大于5%时,中筋面粉凝聚性>高筋面粉凝聚性>低筋面粉凝聚性。

图7 菊糖对不同筋度面粉凝胶粘聚性的影响Fig.7 Effect of inulin on gel cohesiveness of flour with different gluten content

2.2.4 菊糖对不同筋度面粉凝胶胶着性的影响 胶着性是用来描述半固态的测试样品的粘度特性,数值上等于硬度和粘聚性的乘积。由图8可知随着菊糖添加量的增加,面粉的凝胶胶着性整体呈下降趋势。在菊糖添加量为2.5%时下降最剧烈,后期有小幅上涨。可能由于菊糖的加入促进了面筋的形成,使面团形成被面筋包裹的光滑表面[28]。

图8 菊糖对不同筋度面粉凝胶胶着性的影响Fig.8 Effect of inulin on gel consistency of flour with different gluten content

2.2.5 菊糖对不同筋度面粉凝胶咀嚼性的影响 咀嚼性是只用于描述固态样品的粘度特性,数值上等于胶着性和弹性的乘积。由图9可知,随着菊糖添加量的增加,面粉的凝胶咀嚼性总体趋势是下降,当添加量为7.5%时,中筋面粉的咀嚼性等于高筋面粉。

图9 菊糖对不同筋度面粉凝胶咀嚼性的影响Fig.9 Effect of inulin on gel recovery of flour with different gluten content

2.2.6 菊糖对不同筋度面粉凝胶回复性的影响 回复性是样品经第一次压缩后的恢复能力。由图10可知,菊糖对不同筋度面粉的凝胶回复性呈先减小后增大的趋势。在菊糖添加量为2.5%时,形成了一个拐点。在添加量为2.5%之前,回复性剧烈下降。在添加量为2.5%之后,开始上升。

图10 菊糖对不同筋度面粉凝胶回复性的影响Fig.10 Effect of inulin on chewiness of different gluten flour gels

3 结论

添加菊糖,可以使面粉的筋力增强,且对低筋面粉的筋力增强效果最强,会使面粉的凝胶质构指数改变,但对于不同筋度的面粉,影响不一样,具有一定的差异,可以利用此差异性提高面粉的综合加工利用效果。

[1]苏晓琳,姜淑娟,张兆国. 菊粉益生素的最新研究进展[J].食品研究与开发,2009,30(12):160-163.

[2]Legette L C L,Lee W H,Martin B R,et al. Prebiotics enhance magnesium absorption and inulin-based fibers exert chronic effects on calcium utilization in a postmenopausal rodent model[J]. Journal of Food Science,2012,77(4):88-94.

[3]Yang H Y,Yang S C,Chao J C,et al. Beneficial effects of catechin-rich green tea and inulin on the body composition of overweight adults[J]. British Journa of Nutrition,2012,107(5):749-754.

[4]Hond E D,Geypens B,Ghoos Y. Effect of high performance chicory inulin on constipation[J]. Nutrition research,2000,20(5):731-736.

[5]张明淘,顾显红,杨琳. 菊粉的原生素作用研究进展[J]. 动物营养学报,2003,15(4):12-18.

[6]Kaur N,Gupta A K. Applications of inulin and oligofructose in health and nutrition[J]. Journal of Biosciences,2002,27(7):703-714.

[7]鲁政,张静,高兆兰.牛蒡菊糖和菊芋菊糖对酒精诱导大鼠慢性氧化损伤的防治作用[J].食品科学,2010,31(5):270-273.

[8]Tomaschunas M,Zorb R,Fischer J,et al. Changes in sensory properties and consumer acceptance of reduced fat pork Lyon-style and liver sausages containing inulin and citrus fiber as fat replacers[J]. Meat Science,2013,95(3):629-640.

[9]Ronkart S,Paquot M,Fougnies C,et al. Effect of water uptake on amorphous inulin properties[J]. Food Hydrocolloids,2009,23(3):922-927.

[10]于济洋.菊芋全粉特性及功能强化机理与作用研究[D]. 沈阳:沈阳农业大学,2014.

[11]胡雅婕,高海燕,孙俊良,等.菊粉特性及其对馒头品质的影响研究[J].食品工业科技，2016(15):60-65.

[12]陈书攀,何国庆,谢卫忠,等.菊粉对面团流变性及面条质构的影响[J].中国食品学报,2014,14(7):170-175.

[13]Alexandrina S,Camelia A. Functional bread:Effect of inulin-type products addition on dough rheology and bread quality[J].Journal of Cereal Science,2017,75:220-227.

[14]María V S,María C P. Effect of organic calcium salts-inulin systems on hydration and thermal properties of wheat flour[J]. Food Research International,2013,50(1):298-306.

[15]Liu J,Luo D,Li X,et al. Effects of inulin on the structure and emulsifying properties of protein components in dough[J]. Food Chemistry,2016,210:235-241.

[16]陈瑞红.短链菊粉对馒头品质的影响[D].洛阳:河南科技大学,2014:22-23.

[17]Bohm A,Kais I,Trebstein A,et al. Heat-induced degreadation of inulin[J].European Food Research and Technology,2005,220(5-6),466-471.

[18]罗登林,李云,武延辉,等.短链菊粉对玉米磷酸酯双淀粉热力学特性的影响[J].食品科学,2016,37(7):6-10.

[19]罗登林,许威,程瑞红,等.菊粉溶解性能与凝胶质构特性实验[J].农业机械学报,2012,43(3):118-122.

[20]付蕾,田纪春. 抗性淀粉对小麦粉凝胶质构特性的影响. 中国粮油学报,2012,27(9):40-43.

[21]李文钊,史宗义,杜依登,等. 亲水胶体对小麦玉米混合粉及馒头品质的影响[J].现代食品科技,2014,30(10):63-67.

[22]汤卫东,吴敬涛,赵丹. 麦麸超微粉对面团特性及制品品质的影响[J]. 食品科学,2010,31(19):204-208.

[23]罗登林,梁旭苹,徐宝成,等.菊粉对面团中水分迁移行为的影响规律研究[J].农业机械学报,2017,48(2):335-341.

[24]罗登林,陈瑞红,刘娟,等. 短链菊粉对中筋粉面团流变学特性的影响[J].中国粮油学报,2015,30(6):1-4.

[25]黄冲.不同面粉对面筋食品的品质影响研究[D].武汉:武汉轻工大学,2016:7-8.

[26]Hager A,Ryan L A M,Schwab C,et al. Influence of the soluble fibres inulin and oat beta-glucan on quality of dough and bread[J].European Food Research and Tech-nology,2011,232(3):405-413.

[27]Morris C,Morris G A. The effect of inulin and fructo-oligosaccharide supplementation on the textural,rheological and sensory properties of bread and their role in weight management:A review[J]. Food Chemistry,2012,133(2):237-248.

[28]孙晓雪,刘琛,王爱,等. 高膳食纤维面团粉质特性与面包烘焙特性的研究[J]. 食品科学,2013,34(17):111-115.