菊粉特性及其对馒头品质的影响研究

胡雅婕,高海燕,孙俊良,马汉军,贾　甜,张瑞瑶,吕　亚,曾　洁

(河南科技学院食品学院,河南新乡 453003)



菊粉特性及其对馒头品质的影响研究

胡雅婕,高海燕,孙俊良,马汉军,贾甜,张瑞瑶,吕亚,曾洁*

(河南科技学院食品学院,河南新乡 453003)

本论文分析了菊粉的糖分组成特征、结构和微观形态,以及菊粉对馒头粉糊化性质和热力学性质的影响,并将其应用于馒头食品中,通过感官评定、比容、延展比等指标探讨了菊粉对馒头品质的影响。结果表明:菊粉的Sephadex G25凝胶过滤色谱呈双峰分布,含有较多的不同聚合度的菊糖分子。SEM结果表明,菊粉颗粒呈球形,大小不均匀,多数颗粒表面凹凸不平。IR分析结果表明菊粉结构属于果聚糖结构。此外,菊粉对馒头粉的RVA粘度参数影响不大。然而,DSC分析表明,菊粉对馒头粉热力学性质影响较大。随着菊粉添加量的不同,馒头粉的糊化温度范围和吸热焓值发生了一定的变化。适当添加菊粉(8%)时馒头评分最高为89.3分,馒头比容较大。

菊粉,馒头,糊化性质,热力学性质,质构

馒头源于中国,作为最具有民族特色的传统食品之一,是我国食品行业研究、创新的一个好的方向。众多有关馒头的研究表明,馒头的品质是中国食品改良的重要目标[1-3]。而馒头的品质与制作馒头的原料关系密切,馒头粉中的组分对馒头品质有一定程度的影响[4-5]。

菊芋中果聚糖含量占碳水化合物的80%左右,因此常用来提取菊糖或菊粉。因其具有广泛的推广和利用价值,是当今重要的开发能源植物之一[6]。菊粉由D-呋喃果糖分子以β-(2,1)糖苷键连接而成的果聚糖。每个菊粉分子末端以α-(1,2)糖苷键连接一个葡萄糖残基,DP(聚合度)通常为2～60,平均聚合度为10,其中聚合度较低时(DP为2～9)则可称为低聚果糖[7]。菊粉作为一种天然果糖聚合物,具有膳食纤维以及益生素的生理功能,如改善肠道菌群、降血脂、预防结肠癌和乳腺癌、促进钙的吸收、提高人体免疫功能等,是一种优秀的功能性食品配料,其开发利用受到国际食品行业的青睐[8-10]。我国的菊粉产业才刚刚起步,2009年3月25日,我国卫生部批准菊粉为新资源食品。国内也开始种植菊芋,大多以制成腌菜出售。与此同时,我国也陆续出现菊粉生产企业,但是作为辅料在食品中添加而制成产品投入生产的报道很少。因此,国内菊粉生产是一个新兴的产业,在食品工业领域的开发前景非常广阔[11-13]。菊粉作为一种新型的膳食纤维,近年来在面制品行业的应用越来越广泛。由于菊粉具有良好的亲水性,不同链长的菊粉分子其吸湿性不同,因此,菊粉对面团性质及最终产品品质的影响存在着显著差异。研究表明,短链菊粉和长链菊粉均可降低面团吸水率和弱化度,增加面团形成时间。菊粉的添加可缩短面团的发酵周期。添加5%～7%长链菊粉可以明显降低面包的体积,增大面包的硬度,而短链菊粉会增大面包的体积。短链菊粉添加量在10%以下时,添加菊粉可以增大馒头比容,降低馒头径高比,并且馒头的质构特性也得到相应改善[14-17]。此外,菊粉对不同小麦面粉的影响也具有显著差异。菊粉不会影响硬质小麦面条的水分和灰分含量,但能影响面条的结构和感官评价。总之,菊粉来源不同,生产面制品所用面粉筋度不同,面团类型不同,菊粉对最终产品品质的影响可能会出现差异。菊粉的添加量也是生产中需要考虑的重要因素[15]。

本论文旨在研究菊粉特性及其在馒头中的应用,期望提高增加馒头的保健功能而又不降低馒头的品质,为丰富传统馒头主食提供一定的理论参考。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

五得利髙筋面粉五得利集团新乡面粉有限公司;菊芋河南省驻马店汝南县农户提供。

硫酸、苯酚分析纯;Sephadex G-25 Medium美国Pharmacia公司。

天平(精确度0.5 g)江苏常熟;丰厨醒发箱广州石井美天;TA-XT,Plus物性测定仪英国Stable公司;快速粘度仪(RVA)澳大利亚新港;Quanta 200扫描电子显微镜美国FEI;722N可见分光光度计上海精科;布鲁克红外光谱仪TENSOR27美国BRUKEN;粉末压片机769YP-15A天津科器;DSC Q200美国TA;蒸锅、电磁炉、游标卡尺等。

1.2实验方法

1.2.1菊粉的制备参照吴洪新等[18]提取菊粉的方法,以水为溶剂,提取条件为:提取温度85 ℃,固液比为1∶30,提取时间为60 min。提取液用石灰乳法在75 ℃左右除去大分子杂蛋白,真空浓缩,然后将浓缩液醇沉、复溶后再用活性炭脱色,热风干燥,所得菊粉产品经破碎,过100目筛,备用。

1.2.2菊粉的糖分分布以硫酸苯酚法绘制标准曲线,标准曲线如图1所示。

图1　葡萄糖标准曲线Fig.1　Standard curve of glucose

样品处理:取菊粉样品约50 mg,用蒸馏水5 mL溶解,再用滤纸(0.45 μm微滤膜)过滤,取滤液作GPC分析。

Sephadex G25凝胶层析过滤:加样品前开动恒流泵,打开凝胶柱(直径1.0 cm×高度100 cm)下出口,用0.9% NaOH洗脱液进行洗脱,使柱子平衡2倍柱子体积,然后关闭恒流泵及下出口,打开柱顶塞子,用吸管吸去凝胶柱上部多余洗脱液直到离柱面4 cm左右,打开下出口,使洗脱液上液面自流至与柱面相切,关闭下出口。轻轻加入4 mL待测样品液(勿用力以防破坏凝胶柱)。调整好自动收集器,打开恒流泵及下出口,开启自动收集器开始接收洗脱液。控制流速20 mL/h,洗脱液为50 mmol/L NaCl的洗脱液,每5 mL收集一管。自动收集结束后,关闭自动收集器,取出收集的样品液试管。保持凝胶柱继续工作,使3倍于凝胶柱床体积的洗脱液流经柱子以清洗和平衡凝胶柱。清洗结束关闭恒流泵及下出口。

分析:每管取1.0 mL收集液,以苯酚硫酸法在490 nm测总碳水化合物的含量。代入标准曲线得出菊粉中的总糖含量。以洗脱体积为横坐标,总糖含量为纵坐标,绘制糖分布曲线。

1.2.3菊粉的电镜观察(SEM)将菊粉颗粒烘干过100目筛,用双面胶粘取少量分散的菊粉粒于电子显微镜下观察。放大倍数为600倍和1200倍。

1.2.4菊粉的红外光谱分析(IR)采用KBr压片法。称取约10 mg样品、0.5 g KBr在红外灯的照射下,置于玛瑙研钵中研磨4～10 min。将研磨好的混合物粉末倒在硫酸纸上灌注于压膜中,抽真空,缓慢除去压力,放入样品架上,置于红外光谱仪内全波段扫描,绘出红外光谱图。

1.2.5糊化性质测定测定方法:采用快速粘度分析仪(RVA)进行测定。量取25.0±0.1 mL蒸馏水(应按14%湿基根据试样水分补偿)移入新样品筒中,加入3.0 g菊粉,将搅拌器置于样品筒中并用搅拌器桨叶在试样中上下剧烈搅拌10次,若水面上仍有团块或粘附搅拌器桨叶上,可重复此步搅动操作。将搅拌器插入样品筒并将样品筒接到仪器上。选择标准测试方法1(standard 1),按下塔帽,启动测量循环。测试结束后,由糊化曲线可测量糊化温度、峰值糊化粘度、峰值时间、衰减值、回生值、最终粘度。

菊粉对馒头粉糊化性质影响:量取25.0±0.1 mL蒸馏水(应按14%湿基根据试样水分补偿)移入新样品筒中,取6份质量为3 g的馒头粉于样品筒中,分别加入菊粉0、0.06、0.12、0.18、0.24、0.3 g(分别占面粉质量百分比0、2%、4%、6%、8%、10%)于样品筒中。然后按照上述方法进行糊化性质测定。

1.2.6热力学性质测定准确称取1 g的菊粉样品,加水,菊粉∶蒸馏水≈1∶2(质量比),配成菊粉乳,搅拌均匀,在十万分之一天平上准确称取一定量的菊粉乳(8～15 mg),加入铝盒内,密封,在室温下放置2 h后进行分析。以空盒作参照,扫描温度范围30～100 ℃,扫描速率10 ℃/min。氮气流量50 mL/min,得到热力学曲线图谱[10]。记录和计算起始糊化温度(To),峰值糊化温度(Tp),终止糊化温度(Tc)及热焓值(ΔH)。

菊粉对馒头粉热力学性质影响:分别准确称取6份1 g的小麦粉样品,分别加入0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 g菊粉,混合均匀,加入蒸馏水,质量比为1∶2,配成乳状混合物,搅拌均匀,按照上述方法测定热力学性质。

1.3菊粉对馒头品质的影响

1.3.1实验设计选取较为适合的醒发时间1 h,温度38 ℃,相对湿度78%。酵母添加量和加水量为根据面团调制情况进行调整,如表1所示。添加不同的菊粉量与馒头粉混合,进行面团调制,然后制作馒头,并进行感官评定,选取较为适合的菊粉添加量。菊粉添加量如表1所示。

表1　菊粉添加量设计Table 1　Design of inulin addition

1.3.2馒头的感官评分由5位评审员组成评价小组,对样品进行感官评价[19],结果取平均值。其中比容占25分,延展比、表皮颜色、表皮光泽、表皮状况、瓤颜色、粘性分别占5分,组织结构占15分,香味、弹性和凝聚性、滋味分别占10分。具体的评价方法见表2。

表2　馒头感官品质评分标准Table 2　Sensory quality criteria of steamed bread

注:比容评分公式中sv是实际测得的馒头比容值。

1.3.3馒头比容的测定采用油菜籽(或小米)置换法,用面包体积测定仪测定馒头的体积。馒头的体积与质量之比即为馒头的比容。

1.3.4馒头延展比的测定用游标卡尺分别量出馒头的宽度和高度,二者之比即为延展比。

1.3.5馒头质构的测定取同一批次馒头三个,用TA-XT Plus物性测定仪进行测定,采用P50探头。

参数设置:测试前探头下降速度:2.0 m/s,测试速度:1.0 m/s,测试后探头下降速度:1.0 m/s,压缩程度:30%,两次压缩的等待时间:5 s。记录馒头的硬度、弹性、咀嚼性等指标。以不加菊粉的样品为对照。

2　结果与分析

2.1菊粉的性质分析

2.1.1菊粉的凝胶过滤色谱由图2可知,菊粉的Sephadex G25凝胶过滤色谱显示双峰分布,与葡萄糖和果糖的峰位置相比较,左边的峰是不同聚合度的菊糖分子,洗胶体积为60～84 mL,含量较大;右边的峰可能是小分子单糖,洗脱体积为92～100 mL,含量较小。已有研究表明,菊糖分子聚合度多数在2～60之间,王月霞等采用超滤膜法分离盐碱滩涂菊芋菊糖组分,聚合度大于60的占8.3%,聚合度在30～60之间的占32.4%,聚合度在30～60之间的占43.7%,聚合度小于30的占15.6%[20]。

图2　菊粉的葡聚糖凝胶过滤色谱Fig.2　Sephadex G 25 gel filtration chromatography of inulin

2.1.2菊粉的微观形态从图3可知,菊粉呈现球形颗粒,颗粒大小不均匀,多数颗粒表面凹凸不平,极少颗粒表面光滑,这并非是天然菊糖的晶体形状,而是菊糖在提取后形成的晶体经历过破碎或剪切等加工方法形成的。

图3　菊粉的扫描电镜图谱Fig.3　Scanning electron microscopy(SEM)map of inulin

2.1.3菊粉的红外光谱由图4可以看出,菊粉的红外光谱图含有多个特征峰,主要包含C-H伸缩振动 2923 cm-1,C-H弯曲振动1419 cm-1,自由羟基O-H的伸缩振动3626 cm-1,为尖锐的吸收峰;分子间氢键O-H的伸缩振动3261 cm-1,为宽的吸收峰;C=O伸缩1714 cm-1(酮羰基RCOR′1710～1720 cm-1);C-O伸缩振动1263 cm-1。由图中可以看出,自由羟基O-H和酮羰基C=O强度较大,呈现尖锐的吸收峰。由此可知,菊粉结构中含大量羟基和酮羰基,进一步说明了菊粉结构属于果聚糖结构。

表3　菊粉对馒头粉糊化性质的影响Table 3　Effects of inulin on pasting properties of wheat flour

表4　菊粉对馒头粉热力学性质的影响Table 4　Effects of inulin on thermodynamic properties of wheat flour

图4　菊粉的红外光谱图Fig.4　Infrared spectra(IR)of inulin

注：To,Tp,Tc，ΔH为第一个峰数据，T′o,T′p,T′c，ΔH′为第二个峰数据。

2.2菊粉对馒头粉性质的影响

2.2.1菊粉对馒头粉糊化性质的影响由表3和图5可以看出,100%菊粉的粘度很小,添加2%～8%菊粉后馒头粉的峰值粘度略有增大,菊粉添加量为10%时,峰值粘度又略有降低。总的来说,在实验设计范围内,添加菊粉对馒头粉的糊化参数影响很小。

图5　菊粉对馒头粉糊化性质的影响Fig.5　Effects of inulin on pasting properties of wheat flour

2.2.2菊粉对馒头粉热力学性质的影响由表4和图6可以看出,菊粉只有一个吸热峰,吸热温度范围82～94 ℃,吸热焓0.4352 J/g。馒头粉有两个特征吸热峰,其中第一个峰吸热范围约59～74 ℃,吸热焓0.9283 J/g。第二个峰吸热范围约75～95 ℃,吸热焓为0.3746 J/g。当加入不同比例菊粉后,馒头粉的热力学性质发生了较大变化。当菊粉添加量为2%时,馒头粉的第1个峰吸热焓略有增大,第2个峰吸热焓降低。当菊粉添加量为6%时,第1个峰变化较明显,糊化温度范围为67～81 ℃,吸热焓降为0.7552 J/g。当菊粉添加量为10%时,馒头粉第2个峰变化较大,吸热焓增加到0.9411 J/g。

表5　菊粉对馒头感官品质的影响Table 5　Effects of inulin on sensory quality of steamed bread

表6　菊粉对馒头质构的影响Table 6　Effects of inulin on texture properties of steamed bread

图6　菊粉对馒头粉热力学性质的影响Fig.6　Effects of inulin on thermodynamic properties of wheat flour

2.3菊粉对馒头品质的影响

2.3.1菊粉对馒头比容和延展比的影响由图7可知,随着菊粉添加量的增加,馒头的比容呈先增加后降低的趋势。这可能是因为菊粉具有良好的溶解性,可使馒头的含水量增加,质地得以改善,从而使馒头的比容增大。继续增加菊粉的添加量则会对面筋产生稀释作用,使面团的强度和持气性降低,从而降低馒头体积。

由图7可知,随着菊粉添加量的增加,馒头的高径比逐渐增加,这可能是由于菊粉本身的黏度较高,有利于面筋网络结构的保持。但当添加量较高,为10%时,则会降低了馒头的延展比。由于菊糖的吸湿性较强,当添加量较高时,在一定程度上可弱化面筋蛋白的网络结构,抑制面团在发酵过程中的膨胀[21]。

图7　菊粉添加量对馒头比容和延展比的影响Fig.7　Effect of inulin on specific volume and extension ratio of steamed bread

2.3.2菊粉对馒头感官品质和质构的影响由以上研究可知,在添加量10%以下时,菊粉对馒头粉的粘度参数影响不大,对馒头粉的热力学参数有一定的影响,但对成品馒头的比容影响却较大。因此,选择馒头比容和延展比较高的条件下(即添加量6%、8%、10%)制作馒头,比较其感官品质和质构,如表5和表6所示。

由表5和表6可以看出,菊粉添加量为8%时制作的馒头的感官品质较好,总分89.3分,此外,菊粉添加量为8%时,馒头的质构特性也较好,表现为硬度、咀嚼性较低,弹性和回复性较高。

3　结论

菊粉的不同添加量对馒头粉性质有不同程度的影响,添加菊粉后馒头粉的粘度参数变化不明显,菊粉添加量为8%时,峰值粘度略增大。菊粉的添加对馒头粉热力学性质影响较大。添加适量的菊粉可以改善馒头的感官品质和质构,菊粉添加量8%时馒头评分最高为89.3分。质构特性较好。

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Charactoristics of inulin and its effects on the quality of steamed bread

HU Ya-jie,GAO Hai-yan,SUN Jun-liang,MA Han-jun,JIA Tian,ZHANG Rui-yao,LV Ya,ZENG Jie*

(School of Food Science,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China)

In this paper,inulin composition characteristics,structure and morphology were investigated. And the effects of inulin on the pasting properties and thermodynamic properties of wheat flour were analyzed. Furthermore,the inulin was added in wheat flour to prepare the steamed bread. The sensory evaluation,texture,specific volume,and other indicators were used to assay the steamed bread quality. The results showed that the elution of inulin on the Sephadex G25 revealed a bimodal distribution profile,containing a higher proportion of different degree of polymerization of fructan molecules. SEM results showed that inulin particles presented spherical,ununiform and the surfaces of most particle were uneven. IR results showed that inulin structure belonged to fructan structure characteristics. In addition,the effects of inulin on viscosity parameters of wheat flour were not obvious by the results of RVA,while the effect of inulin on the thermal properties of wheat flour was obvious according to the DSC results. The proper addition of inulin(8%)could improve the sensory quality(score 89.3)and specific volume of steamed bread was larger than the control samples.

Inulin;steamed bread;pasting properties;thermodynamic properties;texture

2016-01-12

胡雅婕(1993-),女，在读硕士，研究方向：农产品深加工与转化，E-mail:363621030qq.com。

曾洁(1973-),女，博士，副教授，研究方向：农产品深加工与转化,E-mail：zengjie623@163.com。

河南省高校科技创新团队支持计划(13IRTSTHN006,161RTSTHN006)；河南省教育厅重点项目(14A550011);河南省高校创新人才支持计划(16HASTIT015)；河南省科技攻关项目(162102210105)。

TS218

A

1002-0306(2016)15-0060-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.003