景 悦,王文星,杨留枝,2,刘延奇,2,史苗苗,2,*

(1.郑州轻工业大学食品与生物工程学院,河南郑州 450002;2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南郑州 450002)

目前,中国是世界上最大的小麦生产国和消费国。由小麦粉制作的馒头是我国传统的发酵主食,在居民膳食结构中占据很大比例[1]。馒头在中国是一种家喻户晓的食品,关于馒头品质的改良,具有很好的研究价值。

聚葡萄糖是在柠檬酸和山梨醇的存在下,将葡萄糖经过高温低压反应从而聚合而成的多聚体,它是一种水溶性膳食纤维[2]。作为一种广泛应用的膳食纤维,聚葡萄糖具有保湿性好、稳定性高等理化性质和功能特性。丁兴华等[3]发现聚葡萄糖替代蔗糖添加至烘焙食品中,能够有效地降低此类食品中所含的热量,且烘焙出的食品具有较好的感官评价。抗性淀粉,指不能在小肠中被消化吸收,但120 min后可到达结肠并被结肠中的微生物菌群发酵,继而发挥有益生理作用的物质[4]。作为抗性淀粉的一种,酯化淀粉在食品工业中有许多应用,例如可作为添加剂、稳定剂、乳化剂和调味成分等[5]。

近年来,关于抗性淀粉对于馒头品质的影响有许多研究。赵琴琴利用核磁共振技术研究了抗性淀粉对速冻馒头品质的影响,结果发现抗性淀粉能使面团的持水性得到提高[6]。傅蕾等[7]的研究表明,抗性淀粉添加于小麦粉中,在一定程度上恶化了小麦粉的加工性能。但却鲜有关于抗性淀粉和聚葡萄糖两者对比对于馒头品质的影响研究。因此本研究分别将苹果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖以不同添加量(0、1%、3%、5%、7%、9%)添加到制作馒头的面粉中,对比二者对于馒头品质及功能特性的影响,以期为面制品的加工生产提供科学的技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

面粉(食品级) 一加一天然面粉有限公司;玉米淀粉(食品级) 秦皇岛骊骅淀粉有限公司;聚葡萄糖(食品级) 天津风船化学试剂有限公司;酵母、食用小苏打(食品级) 安琪酵母股份有限公司;苹果酸(分析纯) 天津市福晨化学试剂厂;无水乙醇(分析纯) 天津市富宇精细化工有限公司;氢氧化钠(分析纯) 南京化学试剂有限公司;猪胰酶(P7545,活力8×USP/mg,分析纯)、淀粉葡萄糖苷酶(A7095,活力300 U/mL,分析纯) 美国Sigma公司;GOPOD葡糖糖试剂盒(食品级) 爱尔兰Megazyme公司。

AL204型分析天平、FE20型pH计 上海梅特勒-托利多仪器有限公司;DL92150游标卡尺 济南特瑞数控刀具有限公司;SZ34B5型单层蒸锅、SDHCB9E88-210型电磁炉 浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司;HWS-080型恒温醒发箱 上海精宏实验设备有限公司;Ci6x型色差分析仪 上海爱色丽色彩科技有限公司;TA-XT plus型质构仪 英国Stable Micro System公司。

1.2 实验方法

1.2.1 苹果酸淀粉酯抗性淀粉的制备 参照Klaushofer等[8]的方法进行苹果酸酯化,并进行了适当的修改。称取30 g淀粉(干重),加入90 mL苹果酸(20%,w/w),混合均匀后,用10 mol/L NaOH溶液将pH调节为pH=3。将样品在室温下放置12 h,以使淀粉和苹果酸溶液完全渗透,然后在45 ℃烘箱中,烘至水分含量为5%～10%。研磨、粉碎,装入不锈钢高压密闭反应釜中,置于130 ℃鼓风干燥箱中,干燥2 h。反应结束后取出,用去离子水洗去多余的苹果酸,调节pH为6～7。最后在室温下干燥,研磨粉碎,过100目筛,得苹果酸淀粉酯抗性淀粉备用。

1.2.2 苹果酸淀粉酯体外消化性测试 体外消化性的测试使用Englyst等[9]报道的方法,并根据Du等[10]的方法做出了适当的修改。具体方法如下:准确称量1 g(干重)苹果酸淀粉酯抗性淀粉样品于20 mL的0.1 mol/L醋酸钠缓冲液中(pH=5.2),然后加入5 mL胰α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶混合液,在37 ℃、190 r/min振荡下进行水解。分别在20和120 min时取0.5 mL水解液,加20 mL 70%乙醇灭酶,然后在3000 r/min下离心10 min,取0.1 mL上清液,加3 mL D-葡萄糖(GOPOD)试剂,于45 ℃水中显色20 min,510 nm处测试吸光值。另取0.1 mL标准葡萄糖溶液同样处理,作为标准;同时取0.1 mL蒸馏水同样处理,作为空白。根据样品和标准葡萄糖的吸光值,分别计算快速消化淀粉(RDS)含量、缓慢消化淀粉(SDS)含量和抗消化淀粉(RS)含量,公式如下:

RS(%)=1-RDS-SDS

其中:Glucose20 min和Glucose120 min分别为酶水解20和120 min后的葡萄糖含量;FG为酶水解前样品中的葡萄糖含量(以0计);TS代表苹果酸淀粉酯抗性淀粉样品的重量。

1.2.3 馒头的制作 首先准确称取50 g面粉,以面粉为基,其中苹果酸淀粉酯抗性淀粉和聚葡萄糖分别以0%、1%、3%、5%、7%、9%的含量替换面粉,加入干酵母0.5 g和少量小苏打,混合均匀,再加入27 mL的去离子水。搅拌均匀和面10 min,之后直接将面团揉成型,成型后放入醒发箱醒发40 min(温度38 ℃、相对湿度为85%)。醒发完成后,放入已煮沸的蒸锅上蒸制30 min,冷却1 h放入封口袋中,储存备用。

1.2.4 馒头的基本指标测定 将制得的馒头冷却1 h后,测定馒头的质量、体积、高度、直径、高径比和比容的特性指标。采用分析天平测定馒头的质量,采用游标卡尺测量馒头的高度和直径。馒头高径比即馒头高度和直径的比值,馒头比容即馒头体积与质量之比。体积的测定参照 GB/T 21118-2007,根据国标中小米体积置换测定法测量馒头的体积[11]。

1.2.5 馒头白度的测定 用色差分析仪对制得的馒头切片进行色差分析测定。将馒头切片置于传感器下直接测量,测定过程中色差仪的传感器尽量与样品表面充分接触,防止漏光影响测定结果,但接触力不能过大,避免用力过度使馒头产生形变并损坏仪器。在平行测试中令传感器与馒头每次在不同位置接触以获取不同测试点。每组实验做3次平行,取其平均值作为最终结果。测定L*、a*、b*的值,根据公式计算样品的白度[12]。

W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

式中:L*为明亮指数;a*为红绿值;b*为黄蓝值;W为亨特白度。

1.2.6 馒头质构的测定 馒头蒸制结束,冷却1 h后,取三个馒头用切片机将馒头中心部分切成厚度为15 mm的薄片,各取三片进行质构(TPA)测试。用擦镜纸将探头擦拭干净后,重复测试操作,取3次测试的平均值。实验参数设定为P/36R压盘式探头,操作模式是压力测定,测试前速度1.0 mm/s,测试速度1.0 mm/s,测试后速度1.0 mm/s,压缩比为75%样品厚度,感应力为5 g[13]。

1.2.7 馒头的感官评价测定 采用一般的感官评价方法分析[14]。感官评价主要由外观、结构、风味和口感等4部分组成,所占分值如表1所示。本实验选取10名评价员一起评分,然后取平均值作为最终结果。

表1 馒头感官评价表(分)Table 1 Steamed bread sensory evaluation(score)

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 苹果酸淀粉酯体外消化性的分析

如表2所示,天然玉米淀粉的RDS、SDS、RS的含量,分别为72.1%±1.7%、13.8%±5.8%和14.1%±4.3%。而苹果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS的含量,分别为36.9%±0.8%、1.6%±1.9%和61.5%±2.3%。相比天然玉米淀粉,苹果酸淀粉酯的RDS和SDS含量均出现不同程度的下降(P<0.05),RS含量显著上升(P<0.05),说明酯化反应可以显著提高天然淀粉中的抗性淀粉含量(P<0.05)。Xie等[15]采用柠檬酸和干热法在140 ℃下和普通玉米淀粉反应7 h,最后获得68.3%的抗性淀粉。从表2中也可以看出,相比天然玉米淀粉,苹果酸淀粉酯中有大量的RDS和SDS淀粉转化为了RS淀粉。

表2 玉米原淀粉和苹果酸淀粉酯的RDS、SDS、RS含量Table 2 The RDS,SDS,RS content of corn starch and malate starch

2.2 馒头的基本指标分析

从表3中可以看出,与空白组相比,随着苹果酸淀粉酯添加量的逐渐增加(0%～9%),馒头的体积从(210±2) mL下降到(165±1) mL,这是因为抗性淀粉的添加导致面团在发酵过程中的产气受到了抑制,对面筋网络形成了负面影响[16]。而且,随着苹果酸淀粉酯添加量的增加(0%～9%),比容从(2.74±0.08) mL/g降低到(1.93±0.03) mL/g,说明苹果酸淀粉酯对其比容有负面影响。这可能是因为苹果酸淀粉酯破坏了面粉中的面筋基质,降低了馒头保持气体的能力和在醒发和蒸煮过程中面团的机械强度。馒头的高度和直径是整体降低的,所以馒头的高径比较平稳,没有显著性的变化(P>0.05)。

表3 添加抗性淀粉馒头的基本指标Table 3 Basic indicators of adding resistant starch steamed bread

从表4中可以看出,添加了聚葡萄糖馒头的体积有所变化,但是整体在200 mL附近波动。相比于苹果酸淀粉酯,聚葡萄糖在面团发酵产气过程中,有利于面筋蛋白网络结构变均一整齐,在蒸煮过后可以使馒头具有良好的质构。随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的高径比在0.60附近变化,趋于平稳,这与纯面粉馒头的基本指标相似。添加聚葡萄糖馒头的比容在2.56～2.81 mL/g波动,并明显变化,Martinez等[17]将聚葡萄糖添加到蛋糕中也得到了相似的结果。

表4 添加聚葡萄糖馒头的基本指标Table 4 Basic indicators of adding polydextrose steamed bread

2.3 馒头的白度分析

从图1中可以看出,随着抗性淀粉添加量的增加,所制馒头的白度值出现了小幅度的降低,虽然添加了食用小苏打中和馒头面团的pH,但因为苹果酸在苹果酸淀粉酯中分布不均匀,随着抗性淀粉添加量的增加,苹果酸淀粉酯中残留的苹果酸使馒头的pH仍处于较低的状态,导致馒头轻微变暗变黄,因此馒头的白度降低。刘长虹等[18]通过增大馒头面团的pH也得到了类似的结论。

图1 不同添加量苹果酸淀粉酯/聚葡萄糖馒头的白度对比结果Fig.1 Whiteness comparison results of steamed bread with different additions of malate starch/polydextrose注:不同字母表示同种物质不同添加量白度差异显著(P<0.05)。

从图1可以得出,随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的白度值逐渐增大,从69.83±0.52增加到72.93±0.59,但波动范围较小,趋于平稳。这可能是因为添加聚葡萄糖使馒头面团的pH保持在6～7,导致成型的馒头面团可以正常发酵,馒头皮的颜色很大程度上取决于材料的颜色,且聚葡萄糖本身的颜色也与面粉较为相似,故而添加聚葡萄糖馒头的白度没有出现明显的变化。而且有研究表明,如果将馒头面团的pH保持在中性能够最大程度地提高馒头的白度[19]。添加抗性淀粉馒头的白度呈现逐渐降低的趋势,而在添加量高于5%后,添加聚葡萄糖所制作的馒头白度要高于添加抗性淀粉的馒头。在添加量低于5%时,因为含量较低的苹果酸淀粉酯其中残余的苹果酸对于馒头品质的影响较少,馒头可以正常发酵产气,馒头面筋网络的形成以及面筋的弹性和延展性较好,所以添加抗性淀粉所制作的馒头的白度要高于添加聚葡萄糖的样品。

2.4 馒头的质构分析

从表5中可以看出,随着抗性淀粉添加量的增加,馒头的硬度从(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性从(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ,这可能是因为苹果酸淀粉酯抗性淀粉的添加阻碍了面筋网络的形成,导致馒头的气室减小,因而硬度增加,咀嚼性变差。Carson等[20]和Szczesniak等[21]通过对面包的实验和表面纹理的分析,也得到了相似的结果。从表5中,还可以看出,随着抗性淀粉添加量的增大,馒头的粘着性从288.27±55.47增加到778.45±17.34,这可能是因为抗性淀粉的添加导致馒头面团内部结构变差,面团内部之间的连接性降低,馒头会更容易粘附在口腔壁上,粘着性增大。

表5 添加抗性淀粉馒头的质构结果Table 5 Texture results of adding resistant starch steamed bread

从表6可以看出,随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的硬度呈现先上升后下降的趋势,在3%的添加量时硬度达到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量时接近于未添加水平,表明添加适量的聚葡萄糖有利于改善馒头的品质。Schirmer等[22]将聚葡萄糖添加到蛋糕中,使得蛋糕的硬度逐渐下降,变得松软细腻,从而使馒头的总体品质得到提升。有研究表明,添加适量的聚葡萄糖,馒头的外观形态并无显著性差异,但口感细腻松软,具有良好的口感风味,而且有利于减少糖的摄入,降低血糖[23]。表6也显示出,添加了聚葡萄糖馒头的粘着性和咀嚼性都呈现先上升后下降的趋势,并且在添加量为3%时达到最大值,可能是由于添加适量的聚葡萄糖改善了面筋网络结构的均匀性和稳定性,面筋的结构强度变强。

表6 添加聚葡萄糖馒头的质构结果Table 6 Texture results of adding polydextrose steamed bread

2.5 馒头的感官评价分析

不同添加量所制作的馒头的感官评价结果如图2所示。从图2中可以看出,随着抗性淀粉添加量的增加,馒头的感官评价总得分由88分降到了76分,品质逐渐下降。这是由于面筋在面团中构成网络结构时,抗性淀粉填充其中,直接影响了馒头内部的组织结构,抗性淀粉含量与馒头品质呈负相关。抗性淀粉含量越大,馒头品质越差,体积越小。朱哲[24]通过豌豆抗性淀粉在面制品中的应用也得到了相似的结论。抗性淀粉使用量的增加,增加了制作面团的难度,并且影响了馒头的体积,使馒头纹理变粗,结构不匀,从而降低其加工品质。所以,为保证抗性淀粉的生理功效又不损失馒头的感官品质,用于制作馒头的面粉,其中的抗性淀粉含量应控制在1%～3%为宜[25]。

图2也显示出,随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的感官评价总得分在87～90分之间波动,比较均衡,所以聚葡萄糖对馒头的感官评价影响不大。Kocer等[26]将聚葡萄糖添加到蛋糕中,发现蛋糕的颜色和风味没有明显变化。而且,添加抗性淀粉馒头的感官评价得分整体低于添加同等含量的聚葡萄糖馒头,这是因为抗性淀粉相比于聚葡萄糖具有更强的吸水性,增加了面团揉制成型的难度,导致面团性质的降低[27],因此添加抗性淀粉馒头的感官评价得分较低。

图2 感官评价结果对比Fig.2 Comparison of sensory evaluation results

3 结论

在本次实验中,抗性淀粉和聚葡萄糖以不同含量替代面粉制作出馒头。研究发现,随着抗性淀粉的添加,馒头的体积和比容逐渐下降,高径比并无显著性的变化(P>0.05)。添加了聚葡萄糖馒头的体积有所变化,但在200 mL附近波动。随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的高径比趋于平稳,并无显著性的变化(P>0.05),与纯面粉馒头的性质相似。聚葡萄糖本身的颜色与面粉较为相似,随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的白度值逐渐增大,但随着苹果酸淀粉酯添加量的增加,馒头的白度逐渐降低。苹果酸淀粉酯的添加使馒头的硬度从(329.93±52.37) g增大到了(929.28±20.34) g,咀嚼性从(287.55±41.87) mJ增大到(762.80±15.48) mJ。当抗性淀粉的添加量小于3%时,馒头的品质与纯面粉馒头以及添加相同含量的聚葡萄糖馒头相似,抗性淀粉的含量越大,馒头品质越差。随着聚葡萄糖添加量的增加,馒头的硬度呈现先上升后下降的趋势,在3%的添加量时硬度达到了最大(562.66±69.71) g,在7%添加量时接近于未添加水平。所以,当抗性淀粉和聚葡萄糖的添加量低于3%时,有利于改善馒头的品质。