CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头品质的影响

邹 妍 刘 嘉 赵国华，2

(西南大学食品科学学院1，重庆 400715)(重庆市农产品加工技术重点实验室2，重庆 400715)

豆渣作为大豆产业的副产品含有多种矿物质和维生素，并且含有丰富的膳食纤维(DF)，被视为一种新的保健食品资源［1］。膳食纤维可分为水不溶性膳食纤维(IDF)和水溶性膳食纤维(SDF)。SDF可降低血糖指数和血浆胆固醇，并且有良好的加工特性［2－3］。当SDF占总膳食纤维的10%以上时，对人体来说才是平衡的膳食纤维组成［4］。而豆渣中的膳食纤维多为IDF，利用各种改性技术来提高豆渣中SDF比例已成为热门的研究课题。CO2爆破挤压膨化是一种新型的物理改性技术，此方法通过柠檬酸和碳酸氢钠反应产生CO2来增加挤压膨化机中的压力，从而提高物料的改性强度。实验室前期已成功利用CO2爆破挤压膨化技术提高豆渣中SDF含量，其效果更优于普通挤压膨化技术［5］。

馒头是我国的传统主食，将豆渣添加到小麦粉中制成馒头，可以提高人们对膳食纤维的摄入，对于合理均衡的膳食有重要意义。同时还可以减少废弃豆渣对环境的污染，提高豆渣的利用效率。现已有研究关于普通豆渣、超微粉碎豆渣加入馒头后对馒头品质的影响，但对于CO2爆破挤压膨化豆渣馒头的研究还鲜见报道［6－7］。因此，通过研究超微粉碎后的CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头品质及贮藏性能的影响，为豆渣有效、合理的利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

湿豆渣:重庆天润食品开发有限公司;小麦粉(水分13.83%，灰分 0.51%，湿面筋含量为31.19%):郑州市神象小麦粉有限公司;活性干酵母、馒头改良剂:安琪酵母股份有限公司。

1.2 主要仪器设备

SYSLG30－LV双螺杆挤压膨化机:济南赛百诺科技有限公司;103高速中药粉碎机:瑞安永历制药机械有限公司;0403Q10809ROS高级发酵箱:龙涌一达电器厂;4000差示热扫描仪:美国PerkinElmer公司。

1.3 试验方法

1.3.1 豆渣处理及样品制备

将鲜豆渣用纱布滤去部分水分后，平铺于热风干燥箱中，在60℃条件下干燥10 h。期间每隔1 h翻动1次，使其受热均匀。将干燥后的豆渣粉碎，过60目筛，随后装入密封袋置于干燥器中保存待用。取部分干燥后的豆渣样品直接进行气流粉碎(jetmilling)，得到超微粉碎样品，简称超微豆渣(JMO);另取部分干燥后的豆渣样品按Li等［5］的优化方法制备CO2爆破挤压膨化豆渣(螺杆速率为191 r/min，加水量为35.50 g/100 g干豆渣，膨化机螺桶温度为50－70－110－170℃，柠檬酸与碳酸氢钠的添加量均为17.50 g/100 g干豆渣)，随后平铺于热风干燥箱中，60℃干燥2 h后粉碎过60目筛，再进行气流粉碎，得到超微粉碎的CO2爆破挤压膨化豆渣，简称爆破豆渣(BE－JMO)。

1.3.2 基本成分分析

水分含量测定采用GB 5009.3—2010;粗蛋白含量测定采用 GB/T 5009.5—2010，换算系数为6.25;粗脂肪含量测定采用GB 5009.6—2003;灰分含量测定采用GB 5009.4—2010。膳食纤维含量测定参照Asp等［8］的方法。为扣除CO2爆破挤压膨化样品中的柠檬酸和柠檬酸钠，其中膳食纤维、蛋白质、脂肪含量均以系数0.828 加以校正［5］。

1.3.3 馒头制作方法

称取300 g小麦粉，按表1制作混合粉(小麦粉+豆渣)，4.5 g干酵母溶入30℃水中活化5 min，柠檬酸和柠檬酸钠先溶于30℃水中，再与活化后的酵母水溶液混匀后立即加入混合粉中，总的加水量为面团稠度达到500 BU时最适吸水量的80%。

和好的面团在相对湿度85%，温度36℃的发酵箱内发酵40 min后，取出成型→醒发(相对湿度85%，温度36℃，时间30 min)→蒸制(30 min)→室温冷却。

表1 豆渣馒头配方/g/100 g小麦粉

1.3.4 馒头比容测定及得率计算

用小米替代法测馒头体积。馒头蒸制完室温下冷却1 h后测定其质量与体积。馒头比容/mL/g=馒头体积/馒头质量;馒头得率/mL/g=馒头体积/面团质量。

1.3.5 馒头TPA测定

取馒头中心位置进行纵向切片，馒头片厚度为2 cm，测试条件:探头:P36R;测前速度:2 mm/s;测试速度1 mm/s;测后速度1 mm/s;压缩率50%;每个样品做5次平行。

1.3.6 馒头感官评定

馒头蒸制完室温下冷却15 min后，由7名评定员按表2标准进行感官评定。

表2 感官评定表

1.3.7 馒头贮藏性能测定

1.3.7.1 馒头贮藏条件

馒头室温下冷却1 h后记为0 h，从此时起馒头室温下放置24、48、72 h，随后进行相关性能测定。

1.3.7.2 馒头水分测定

采用GB 5009.3—2010测试馒头不同贮藏期的含水量。

1.3.7.3 馒头硬度增加率测定

硬度测定方法参照1.3.5，记0 h硬度值 H0，以及不同贮藏时间的硬度值Hn。硬度增加率/%=(Hn－H0)/H0×100。

1.3.7.4 馒头热焓值测定

将不同贮藏期的馒头进行冷冻干燥，随后粉碎密封保存待用。准确称取5.0 mg样品于坩埚中，加入15μL蒸馏水，室温下平衡2 h后进行DSC试验(用空坩埚作为参比)。测试条件:升温范围:7～90℃;升温速率:10℃/min。

1.3.8 统计分析

利用SPSS16.0分析系统对数据进行统计分析，运用方差分析(ANOVA)进行显著性分析，显著差异水平 P ＜0.05。

2 结果与讨论

2.1 CO2爆破挤压膨化前后豆渣的营养成分分析

由表3可以看出，豆渣经CO2爆破挤压膨化后SDF显著性增加，而TDF增加不明显。

表3 CO2爆破挤压膨化前后豆渣主要营养成分变化情况/g/100 g

2.2 CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头品质的影响

2.2.1 CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头比容和体积的影响

由图1可以看出，少量的酸和盐的加入对馒头体积和比容影响不大，而CC13组的2个指标均大于对照组C，这可能是因为钠盐的加入强化的面筋网络，增加了面团的持气性，使得馒头体积明显增加，而馒头质量较为恒定，比容也相应增加［9］。豆渣的添加使得馒头的体积变小，并且随着添加量的增加而降低，可能是因为面筋被豆渣稀释，并且不能充分溶胀延展，持气性降低，进而体积变小。由BEO和OCC对比发现，添加相同量的豆渣，前者比容和体积都明显大于后者，对比2种豆渣成分，可能是因为豆渣中的SDF成分有类似于面筋网络的作用，增加面团的延展性和持气性，能部分抵消豆渣对馒头体积的劣化作用［10］。

注:同一指标标有不同小写字母的数据之间差异显著(P＜0.05)，余同。图1 膳食纤维添加对馒头的比容和体积的影响

2.2.2 CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头质构特性的影响

质构测试仪可以量化食品的物性指标，包括硬度、弹性、咀嚼性等，其中弹性和黏聚性与馒头品质呈正相关，硬度值和咀嚼性与馒头品质呈负相关。与空白组C相比，BEO硬度、弹性和咀嚼性都增加，而黏聚性减小(表4)。豆渣馒头硬度的增加一方面可能是因为加入豆渣后馒头持气性降低，内部气孔减小，从而密度相对增加，硬度值增加;一方面可能是因为豆渣中亲水性胶体增加了馒头中气孔壁的厚度［11］;另外，IDF作为填充物进入到面筋网络中可能会增加馒头硬度。同等添加量下BEO硬度值低于OCC可能就因为BEO中较高比例的SDF和较低比例的IDF。

表4 膳食纤维添加对馒头质构特性的影响/g

2.2.3 CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头得率及感官评分的影响

馒头得率代表单位质量面团所产出的馒头体积，其值越大，说明相同质量面团蒸出的体积越大。由图2可以看出，豆渣的加入会使馒头得率减小，其中同等添加量下BEO馒头得率最大。

由表5可以看出，BE－JMO的加入会减小馒头的比容，使馒头色泽变暗，内部气孔变密，而盐的过多加入会使馒头比容过大，表面出现褶皱，内部气孔变大，嚼劲变差。由综合感官评分可以看出，O7和O13的得分最低，BEO7高于其他豆渣馒头，且略低于空白组C。

图2 膳食纤维添加对馒头得率的影响

表5 膳食纤维添加对馒头感官特性的影响

2.3 CO2爆破挤压膨化豆渣对馒头贮藏性能的影响

2.3.1 对馒头贮藏期间水分含量的影响

由于豆渣中大量亲水基团的存在，使得馒头持水性增加。在0 h的时候，在同等添加量下O组、OCC组、BEO组的含水量依次由高到低(表6)。一方面是因为JMO中含有较高比例的IDF，而IDF的持水性高于 SDF［12－13］;另一方面盐与结合水竞争蛋白质的结合位点，减少了馒头中的含水量［14］。在贮藏的24 h内，水分降低最快，贮藏72 h后，BEO组含水量高于空白组C。

表6 贮藏时间对添加膳食纤维馒头水分含量的影响/g/100 g

2.3.2 对馒头贮藏期间硬度变化的影响

馒头的老化度与馒头的硬度呈正相关［15］。由表7看出馒头芯的硬度随着贮藏时间的增加而增加，而在24 h内硬度增加明显，而超过24 h后，硬度增加趋势变缓。随着各组添加量的增加，各组馒头硬度增加速率均变缓，其中BEO13、O13组最低，这可能是因为豆渣中含有大量亲水基团，具有很好的持水性，可以延缓馒头老化。

表7 贮藏时间对添加膳食纤维馒头硬度增加率的影响/%

2.3.3 对馒头贮藏期间支链淀粉溶解热焓值的影响

在贮藏过程中淀粉的老化主要由支链淀粉主导，通过DSC可以测出支链淀粉晶体溃解时所需要的能量，从而间接反映淀粉的老化程度［16］。由表8可以看出，盐的加入会使热焓值增加，但与空白组相比变化不显著。随着豆渣添加量的增加，△H降低，在贮藏期间均低于对照组C，各豆渣添加组差异不显著，这可能因为以下几个方面:1)豆渣中的SDF在面团的揉制过程中会包裹在淀粉分子周围，阻碍了馒头蒸制时淀粉的溶胀，使得馒头中支链淀粉晶体高于对照组［17］;2)豆渣中的SDF会和糊化的支链淀粉形成稳定的复合物，阻止了支链淀粉的结晶;同时，豆渣经挤压膨化后产生一些小分子的糖，而低分子量的糖可以阻止淀粉老化［18－19］;3)豆渣的高持水性可以阻止淀粉分子链之间的移动靠近以及减少参与淀粉的结晶的水分［20－21］;4)豆渣的加入本身就稀释了淀粉的浓度。

3 结论

豆渣经CO2爆破挤压膨化后SDF显著性增加。随着馒头中BE－JMO添加量的增加，馒头的体积和比容减小，得率降低，硬度值增加，感官评价也随之降低。在贮藏过程中，与空白组C相比，BEO持水性增加，硬度增加率和支链淀粉溶解的△H降低，说明BE－JMO可以延缓馒头的老化。综合分析BE－JMO对馒头品质及贮藏性能的影响，确定BE－JMO在本试验条件下添加量不宜超过7 g/100 g小麦粉。

［1］赵影，韩建春，郑环宇，等.豆渣深加工及综合利用的研究现状［J］.大豆科学，2013，32(4):555－560

［2］Elleuch M，Bedigian D，Roiseux O，et al.Dietary fiber and fiber－rich by－products of food processing:characterization，technological functionality and commercial applications:a review［J］.Food Chemistry，2011，124(2):411 －421

［3］Tosh S M，Yada S.Dietary fibers in pulse seeds and fractions:characterization，functional attributes，and applications［J］.Food Research International，2010，43(2):450 －460

［4］Leitz R E A，Donald J.Balanced fiber composition:USA，4877627［P］.1989 －10 －31

［5］Li H Q，Long D Q，Peng J，et al.A novel in － situ enhanced blasting extrusion technique－extrudate analysis and optimization of processing conditions with okara［J］.Innovative Food Science and Emerging Technologies，2012，16:80－88

［6］张炳文，崔肖如，祁国栋.中国传统主食馒头中添加超微细豆渣粉的最佳工艺研究［J］.食品科学，2009，30(18):58－62

［7］崔丽琴，崔素萍，马平，等.豆渣粉对小麦面团和馒头质构特性及馒头品质的影响［J］.食品科学，2013，http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20130609.1630.063.html

［8］Asp N G，Johansson CG，Hallmer H，et al.Rapid enzymatic assay of insoluble and soluble dietary fiber［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1983，31(3):476 －482

［9］Salovaara H.Effect of partial sodium chloride replacement by other salts on wheat dough rheology and breadmaking［J］.Cereal Chemistry，1982，59(5):422－426

［10］Peressini D，Sensidoni A.Effect of soluble dietary fibre addition on rheological and breadmaking properties of wheat doughs［J］.Journal of Cereal Sicence，2009，49(2):190－201

［11］Rosell CM，Rojas J A，De Barber B.Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality［J］.Food Hydrocolloids，2001，15(2):75－81

［12］Wang J，Rosell C M，De Barber C B，et al.Effect of the addition of different fibres on wheat dough performances and bread quality［J］.Food Chemistry，2002，79(2):221 －226

［13］刘汉文，黄良策，陈洪兴，等.挤压膨化对豆渣可溶性膳食纤维的影响［J］.食品科学，2011，32(8):159－162

［14］Srivastava A K，Patel V R，Rao PH.Effect of common salt substitution on the dough characteristics and bread quality［J］.Journal of Food Science and Technology － Mysore，1994，31(1):15－18

［15］赵仁勇，王金水，崔剑锋.馒头老化指标的初步指标研究［J］.中国粮油学报，2002，17(5):14－17

［16］Jane J L，Robyt，J F.Structure studies of amylose V complexes and retrograded amylose by action of alpha amylase，a new method for preparing amylodextrins［J］.Carbohydrate Research，1984，132(1):105－110

［17］Funami T，Nakauma M，Noda S，et al.Effects of some anionic polysaccharides on the gelatinization and retrogradation behaviors of wheat starch:Soybean－soluble polysaccharide and gum arabic［J］.Food Hydrocolloids，2008，22(8):1528－1540

［18］Aee L H，Hie K N，Nishinari K.DSCand rheological studies of the effects of sucrose on the gelatinization and retrogradation of acorn starch［J］.Thermochimica Acta，1998，322(1):39－46

［19］Babic J，Subaric D，Milicevic B，et al.Influence of trehalose，glucose，fructose，and sucrose on gelatinisation and retrogradation of corn and tapioca starches［J］.Czech Journal of Food Sciences，1998，27(3)，151－157

［20］Singh N，Singh J，Kaur L，et al.Morphological，thermal and rheological properties of starches from different botanical sources［J］.Food Chemistry，2003，81(2):219 －231

［21］Tester R F，Sommerville M D.The effects of non－starch polysaccharides on the extent of gelatinization，swelling and a－ amylase hydrolysis of maize and wheat starches［J］.Food Hydrocolloids，2003，17(1):41 －54.