菊糖米糕的工艺及感官质构评定

汪名春,刁苏晨,朱培蕾,周裔彬,杜先锋,*

(1.安徽农业大学茶与食品科技学院食品科学与工程系,安徽合肥 230036;2.安徽省农业科学院园艺研究所,安徽合肥 230031)

菊糖米糕的工艺及感官质构评定

汪名春1,刁苏晨1,朱培蕾2,周裔彬1,杜先锋1,*

(1.安徽农业大学茶与食品科技学院食品科学与工程系,安徽合肥 230036;2.安徽省农业科学院园艺研究所,安徽合肥 230031)

为了改善传统米糕的质构性状及其营养品质,尝试将菊糖添加到米糕中。通过单因素和L9(34)正交实验研究了加水量、糯米粉和粳米粉配比以及菊糖添加量等因素对感官评价和质构分析(Texture Profile Analysis,TPA)等相关指标的影响,并进一步研究了菊糖米糕的感官评价和TPA有关指标之间的相关性。研究结果表明:菊糖米糕的最优工艺条件为加水量57.5%、糯米粉与粳米粉配比3∶2(g/g)、菊糖添加量3%;菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指标与感官评价的相应指标间具有良好的相关性,提示质构分析是菊糖米糕品质评价的一种有效方式。

菊糖,米糕,质构分析,感官分析,相关分析

近年来,随着食品工业的迅猛发展,功能性糖类添加剂已经成为食品工业领域的重要组成部分和研究热点。同时非淀粉多糖如β-葡聚糖、黄原胶和果胶等作为功能性糖类添加剂在淀粉基食品中的应用也日益广泛。大量的研究表明,非淀粉多糖能影响淀粉的热力学性质和流变学特性,从而改变和控制淀粉基食品的质构,改善其保水性和冻融稳定性,抑制贮藏期间淀粉的老化以及保持贮藏期间产品质量等功能特性[1-2]。

菊糖(Inulin),又名菊粉,是由D-果糖经β-(1-2)连接而成的线性非淀粉多糖,聚合度(DP)为2～100,是一种水溶性很好的膳食纤维[3]。与一般的非淀粉多糖相比,菊糖添加到食品中不仅能改善其质构性状,提高其加工性能,而且由于菊糖具有促进肠道排空和益生菌生长、减肥、增强免疫力以及促进矿物质吸收等生理功能,因此其还是一种功能性食品原料,可以提高食品的营养价值[4-5]。此外,最新研究发现菊糖具有降低粪臭素、影响下丘脑神经元以及保护脏器氧化等特殊生理功能[6],且其与水混合后形成的奶油状结构可以在食品中替代脂肪,可以作为脂肪替代剂[7]。2009年原卫生部发布了第5号公告,正式批准菊糖为一种新食品原料。

目前,菊糖在淀粉基食品中的应用研究主要集中在菊糖对面团、面包、面条以及馒头等面粉类食品的特性和品质影响方面[8-13],而有关菊糖在米粉类食品中的应用研究还鲜见报道。为此,本研究在传统米糕制作的基础上,为了改善其质构性状和提高其营养品质,尝试将菊糖添加到传统米糕中,通过单因素和正交实验设计来探究菊糖米糕的最佳工艺条件,在此基础上研究了菊糖米糕感官评价和质构测试(Texture Profile Analysis,TPA)有关指标之间的相关性,以期为菊糖米糕的开发应用和品质评价提供一定的参考依据。

表2 菊糖米糕的评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of inulin rice-cakes

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菊糖(平均聚合度20,纯度≥90%) 南京奥多福尼生物科技有限公司;糯米和粳米 产地为黑龙江省;直链淀粉和支链淀粉标准品 Sigma公司;白砂糖以及铝制模具(5cm×3.5cm×1.7cm) 市售产品。

TA-XTplus型物性仪 英国Stable Micro Systems公司;V-1600型紫外可见分光光度计 上海美普达仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 米粉直链淀粉和支链淀粉含量的测定 参照文献[14]和[15]的方法,采用双波长分光光度法分别测定两种米粉中直链淀粉和支链淀粉含量。

1.2.2 米糕制作的基本工艺流程 米糕制作工艺参考文献[16],具体工艺流程如下:将糯米和粳米打磨成粉,过80目分样筛,收集过筛后样品备用。按照一定的比例称取实验所需要的米粉(总质量为25g)并在其中加入20%白砂糖和适量的饮用水后反复搓揉,待搓揉充分后用模具压制成型,放入蒸锅中置沸水中蒸煮15min。取出的米糕立即用保鲜膜封好,防止表皮风干开裂,影响实验结果测定。待米糕冷却至室温即可进行后续测试。

1.2.3 水的添加量优化 实验分五组,水的添加量依次分别为米粉总质量的55%、57.5%、60%、62.5%、65%。其中白砂糖添加量为米粉总质量的20%,糯米粉与粳米粉的配比为3∶2。以塌陷度为考察指标,实验平行三次取平均值。

1.2.4 糯米粉与粳米粉混合配比优化 实验分四组,糯米粉与粳米粉的配比依次分别为4∶1、3∶1、3∶2、3∶3。其中白砂糖添加量为米粉总质量的20%,加入水的质量为米粉总质量的60%。以TPA测试结果为考察指标,实验平行三次取平均值。

1.2.5 菊糖添加量优化 实验分四组,菊糖添加量依次分别为米粉总质量的1%、3%、5%、7%。其中白砂糖添加量为米粉总质量的20%,糯米粉与粳米粉的配比为3∶2,加入水的质量为米粉总质量的60%。以TPA测试结果为考察指标,实验平行三次取平均值。

1.2.6 正交实验优化 在单因素实验的基础上,选择加水量、糯米粉与粳米粉配比以及菊糖添加量三个因素进行L9(34)正交实验,正交实验因素水平设置见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Coded levels for independent variables used in orthogonal array design

1.2.7 感官评定 菊糖米糕的感官评定采用风味剖析法[17]。招募16名食品专业的学生(男女各半),经过感官评价训练后,在室温下,对米糕的硬度、粘性、咀嚼性、米糕风味等进行感官评定,呈送和品评顺序随机。每个测试样品得分在去掉最高分和最低分后取算术平均值。评分标准见表2。

1.2.8 质构仪分析 采用TPA测试模式,探头型号为P/36 R,实验前速度为2.0mm/s,实验速度为5.0mm/s,实验后速度为5.0mm/s,压缩程度30%,时间间隔10s,压缩次数2次,实验重复三次[17]。TPA测试获得的质构参数如下:硬度(Hardness)、粘聚性(Adhesiveness)、弹性(Springiness)、粘性(Cohesiveness)、咀嚼性(Chewiness)、回复值(Resilience)。

表4 米粉比例对米糕质构的影响Table 4 Effect of rice powders ratio on texture of rice-cakes

注:不同小写字母表示差异显著,表5同。

表5 菊糖添加量对米糕质构的影响Table 5 Effect of inulin amount on texture of rice-cakes

1.2.9 塌陷度的测定 塌陷度定义[18]:以两块三角板相互垂直来测定煮熟前后米糕的高度,记录前后高度 hl、h2;塌陷度以Δh=h1-h2表示,Δh(cm)愈小塌陷度愈低。

1.2.10 数据处理与分析 采用SPSS17.0对实验数据结果进行相关分析处理。

2 结果与分析

2.1 米粉中直链淀粉和支链淀粉含量

经测定,粳米粉中直链淀粉和支链淀粉含量分别为14.70%和85.30%;糯米粉中直链淀粉和支链淀粉含量分别为2.28%和97.72%。

2.2 加水量对米糕质构的影响

由表3中的数据可知,当加水量为55%、57.5%和60%时,制得的米糕没有出现塌陷现象,而加水量为62.5%和65%的米糕则呈现不同程度的塌陷,且米糕过粘,揉捏困难,难以成形,影响米糕的外观和口感。加水量≤57.5%时米糕整体出现不同程度的开裂现象,加水量高于60%时未出现开裂现象。因此,综合塌陷度和开裂程度两个指标,实验中加水量的最佳比例为60%。

2.3 米粉比例对米糕质构的影响

由表4中数据可知,随着糯米粉比例的减少,粳米粉比例的增加,对米糕的回复值、弹性和粘聚性变化基本无影响,但硬度、粘性和咀嚼性在4∶1和3∶1时变化不显著(p>0.05),后来则呈显著上升趋势(p<0.05),这可能与米糕中直链淀粉含量的变化有关。陈能等研究表明[19],稻米的直链淀粉含量与米饭的硬度、弹性等有着密切的关系。在本实验中,随着糯米粉比例的减少,粳米粉比例的增加,则米糕中直链淀粉含量也随之升高,从而导致米糕的质地变硬,TPA测试则表现为硬度、粘性和咀嚼性等指标上升。

本实验中,糯米粉与粳米粉比例为4∶1时,制作过程中容易塌陷,难以成型。此外,TPA测试结果表明,糯米粉与粳米粉比例为4∶1和3∶1时,两组米糕间的质构差异较小。且糯米粉与粳米粉的比例为3∶3时,质构参数表现为硬度、粘度、咀嚼性的显著上升。因此,综合考虑成本及质构参数确定最佳的米粉配比为3∶2。

2.4 菊糖添加量对米糕质构的影响

由表5数据结果可知,当菊糖的添加量为1%和3%时,米糕的硬度、粘性和咀嚼性的TPA测试值相比添加菊糖量为5%和7%的米糕有明显下降(p<0.05),且这一下降趋势与菊糖的添加量呈正相关。当菊糖添加量进一步上升达到5%和7%时,变化不显著(p>0.05)。菊糖的添加量在1%和3%时,对米糕的回复值、弹性、粘聚性影响很小;但当添加量达到5%和7%时,米糕的回复值和弹性又明显上升。

由于菊糖具有很好的亲水性,当菊糖以一定的比例添加到淀粉基食品中时,菊糖分子间的氢键被破坏,菊糖分子吸水膨胀形成网状结构,淀粉颗粒填充于网状结构之中[20-21],由此形成的米糕在质构上则表现为硬度、粘性和咀嚼性的下降。但是随着菊糖添加量的继续增加,菊糖分子间的相互作用持续增加,当增加到一定程度时,则相互缠绕形成结构紧密稳定的凝胶网状结构,米糕质构表现为硬度、粘性和咀嚼性的上升。因此,在本实验中,当菊糖添加量达3%时,米糕的硬度、粘度、咀嚼性适中,因此菊糖添加量在3%左右较为合适。

表6 正交实验设计及结果Table 6 Orthogonal array design and texture results

2.5 正交实验结果

在上述单因素实验的基础上,以感官分析和TPA测试中的硬度、粘性和咀嚼性等作为评价指标,对影响米糕质构的3个因素,包括加水量、糯米粉与粳米粉配比以及菊糖添加量等,采用L9(34)正交实验设计对米糕制作的工艺条件进行了优化,正交实验设计及结果如表6所示。

根据表6中的极差分析结果可以发现,菊糖添加量对米糕的硬度、粘性影响最大,而加水量主要影响米糕的咀嚼性。由于硬度、粘性和咀嚼性与产品的品质之间呈负相关,因此根据极差的大小对各因素对米糕质构的影响进行主次排列可以得到:硬度,C>A>B,最优组合条件为A2B3C2;粘性,C>B>A,最优组合条件为A2B3C2;咀嚼性,B>C>A,最优组合条件为A3B2C2;感官评价,B>C>A,最优组合条件为A2B2C2。

对于硬度、粘性和咀嚼性这三项TPA指标,在B2和B3这两个水平下实验所获得的数据间差异较小,说明57.5%和60%的水分添加量对米糕硬度、粘性和咀嚼性的影响差异较小。因此,综合正交实验TPA测试结果及感官分析结果,确定最优组合条件为A2B2C2,即实验所得最佳米糕制作工艺条件为:加水量57.5%,糯米粉与粳米粉的配比3∶2,菊糖添加量3%。

2.6 米糕质构的感官评价指标与TPA指标的相关性分析

将表6和表7中的硬度、粘性及咀嚼性等各三项指标作为独立的因子,用SPSS17.0软件进行相关性统计分析,结果见表8。从相关系数的值可以看出,感官硬度分别与TPA中的硬度和粘性两项指标在0.01的水平上极显著相关(p<0.01),与其咀嚼性指标在0.05的水平上显著相关(p<0.05)。感官粘性分别与TPA中的粘性和咀嚼性两项指标在0.01的水平上极显著相关(p<0.01),感官粘性与TPA硬度指标在0.05的水平上显著相关(p<0.05);感官咀嚼性与TPA中的咀嚼性指标在0.01的水平上极显著相关(p<0.01),感官咀嚼性与TPA中的粘性在0.05的水平上显著相关(p<0.05),与TPA硬度指标无显著相关性。

表8 米糕感官评价指标与TPA指标的相关性分析Table 8 Correlation between sensory evaluation and TPA of rice-cakes

注:**在0.01水平(双侧)上显著相关。*在0.05水平(双侧)上显著相关。

表7 正交实验感官评定结果Table 7 Orthogonal array design with sensory score

注:不同小写字母表示差异显著。 以TPA 的3个指标作为自变量x,感官指标中对应的3个指标为因变量y,进一步进行逐步回归分析,变量入选F值的显著水平为0.05。回归分析结果见表9。从表中可以看出,p值(Sig)显著水平为0.01。感官硬度和硬度、感官粘性和粘性、感官咀嚼性和咀嚼性均得到最优回归方程,其显著性经检验均具有统计学意义(p<0.01)。方程决定系数R2分别为0.847、0.713、0.751。

表9 米糕的感官评定与质构分析的回归分析Table 9 Regression model between sensory evaluation and texture analysis of rice-cakes

注:y是感官评定指标,x是仪器分析指标。

以上结果与李丹丹[22],李雪琴[23]和邓曼莉[24]等人的研究结果相一致,表明感官评价结果与仪器分析结果之间存在良好的相关性。本研究中菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指标可以很好的反映其感官质构,提示TPA测试是菊糖米糕品质评价的一种有效方式。

3 结论

通过单因素和正交设计实验对菊糖米糕的制作工艺条件进行了优化研究,得到的最佳工艺参数为加水量57.5%,糯米粉和粳米粉的比例3∶2,菊糖添加量3%。在此工艺条件下制作的菊糖米糕香甜适口,口感软硬适中,同时还具有菊糖本身所具有的功能特性。此外,相关性分析结果显示菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指标可以很好的反映其感官质构,说明TPA测试是菊糖米糕品质评价的一种有效方式。

菊糖米糕的最大特点是在于菊糖的添加而赋予的功能营养特性,因此其可以作为一种营养健康的休闲食品进行生产开发。本研究获得的菊糖米糕工艺参数将对其工业化生产应用提供重要参考和理论依据,但是由于实验室小试与中试及工厂实际大生产在仪器设备和工艺技术上的很大差别,因此在进行菊糖米糕的工厂化生产应用方面还需要根据实际情况进行工艺参数的调整优化。

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Study on production technology and sensory texture evaluation of inulin rice-cakes

WANG Ming-chun1,DIAO Su-chen1,ZHU Pei-lei2,ZHOU Yi-bin1,DU Xian-feng1,*

(1.Department of Food Science and Engineering,College of Tea and Food technology,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China;2.Institute of Horticulture,Academy of Anhui Agricultural Science,Hefei 230031,China)

Inulin was used to improve the texture properties and nutritional quality for rice-cakes. Single-factor and orthogonal experiments were used to explore the effect of moisture content,ratio of the two rice flour,as well as appropriate amount of inulin on sensory analysis and texture profile analysis(TPA),and the further study was conducted to investigate the correlation between sensory analysis and TPA. The results indicated that the optimal conditions for these four parameters were 57.5%,3∶2(g/g)and 3%,respectively. It was found that there was a closely correlative relationship between sensory evaluation and TPA indexs including hardness,cohesiveness and chewiness,which suggested that TPA was an effective way to evaluate the quality of inulin rice-cakes.

inulin;rice-cakes;texture analysis;sensory assessment;correlation analysis

2014-10-11

汪名春(1982-)，男，博士，讲师，研究方向：食品化学与营养；农副产品深加工。

*通讯作者:杜先锋(1963-)，男，博士，教授，研究方向：农产品精深加工及副产物综合利用；谷物化学。

安徽省自然科学基金(1408085QC58)；国家自然科学基金(31271960，31471700)。

TS213.3

A

1002-0306(2015)11-0251-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.043