发芽糙米和羟丙基甲基纤维素对面包品质的影响

曹 磊,夏 青,宋 玉,陆超群,陶 澍,刘 超(安徽省农业科学院农产品加工研究所,安徽合肥 230031)



发芽糙米和羟丙基甲基纤维素对面包品质的影响

曹 磊,夏 青,宋 玉,陆超群,陶 澍,刘 超*
(安徽省农业科学院农产品加工研究所,安徽合肥 230031)

本文研究了在面粉中添加发芽糙米粉(GBR)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)对面包品质的影响。结果表明,添加80目、100目发芽糙米粉制作的面包的比容、硬度、弹性要明显优于60目,而添加80目发芽糙米制作的面包与100目制作的面包之间无显著性差异(p>0.05)。随着发芽糙米粉添加量的增大,发芽糙米面包比容、弹性、内聚性减小,硬度增大；发芽糙米添加量为40%时,其口感已达到不可接受的程度。通过添加HPMC可以有效提高高含量发芽糙米面包的品质,且随着HPMC添加量增大,面包的感官品质逐渐提高。当HPMC浓度为2%时,面包的比容显著性提高,硬度降低,面包的弹性和内聚性增加,提高了面包的整体接受度,改善面包的感官特性。另外,通过考察混合面团的微观结构发现,添加HPMC可以有效改善面团的面筋网络结构。因此,在高含量发芽糙米面包中添加HPMC可以有效改善面包的品质。

发芽糙米,面包,品质改良剂,质构,感官品质

发芽糙米是将糙米在一定的温度湿度下经水或缓冲液浸泡后进行培养,使其胚乳长出幼芽后得到的制品[1]。糙米发芽的实质是糙米的活性化,糙米发芽后不仅可以弥补糙米风味差的缺陷,而且其矿质元素、维生素、蛋白质、活性物质等与糙米相比,含量有所高,种类也更多[2-3];尤其是发芽糙米中的γ-氨基丁酸的含量,是糙米发芽前含量的数倍[4-6]。糙米发芽后产生的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,简称GABA)是一种四碳非蛋白质功能性氨基酸,已被国内外医学界公认为具有特殊的医疗保健作用的活性物质,具有降血压[7-8]、降低血固醇[9]、增强肝肾功能[10]、抑制癌细胞增殖[11-12],促进睡眠和改善记忆力[13]等功能。由于发芽糙米的营养价值和生理活性明显优于糙米,因此有必要研发以发芽糙米为原料的营养健康的食品。将营养丰富的发芽糙米添加到面粉中,制成发芽糙米面包,既能满足营养型面包的需求,又能使发芽糙米更易于被消费者接受。基于发芽糙米面包的营养性能,研发发芽糙米面包成为目前功能性食品领域的一个研究热点,但是目前国内对发芽糙米面包的研究还较少。

本研究将发芽糙米磨粉后添加到面粉中制成发芽糙米面包,研究发芽糙米粉对面包品质的影响,确定发芽糙米粉的最适宜添加量以及改良发芽糙米面包配方,以期制作出具有较高营养保健功能且感官品质良好的面包产品。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高筋粉 厦门湖头食品有限公司;糙米 安徽燕之坊有限公司;耐高糖干酵母、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、黄油、牛奶、白砂糖、食盐等 国产食品级。

BT457电子天平 深圳市博途电子科技有限公司;HS520和面机 Hauswirt/海氏公司;WFF-16A发酵箱 广州市泓锋食品机械有限公司;WFC-101D电烤箱 广州市泓锋食品机械有限公司;TA.XTPlus质构分析仪 英国Stable Micro System(SMS)公司;S-4800电子扫描显微镜 日本日立(HITACHI)公司;FW135粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 发芽糙米的制备 糙米预处理[14-15]:经挑选后,取同样砻谷条件下大小基本一致的糙米,清洗洁净后,用质量分数为0.5%的次氯酸钠溶液浸泡消毒30 min,用清水洗净、晾干,待用。

将经过预处理的糙米在30 ℃的水中浸泡10 h,并同时间歇通气,通气速率10 min/h,通气量60 L/min,取出后采用臭氧灭菌10 min,用清水冲洗数遍至无臭氧味;置于35 ℃恒温培养箱中发芽22 h,使芽长达1～2 mm;将得到的发芽糙米在90 ℃下灭酶20 min、50 ℃下干燥5 h后粉碎,得发芽糙米粉(GBR),待用。

1.2.2 面包的制备 取高筋面粉与发芽糙米粉的混合粉130 g,加入酵母1.95 g、糖30 g、盐1 g、黄油15 g。取75 g鸡蛋与牛奶(1∶1均匀混合)的乳液加入混合粉中,搅拌、和面。取出和好面团,用压片机将面团压两次,成长片,用手将面团从小端卷起,卷起时尽量压实以排出气体,然后将面团滚压数次,将接缝向下,放在事先涂有食用油的面包听中,在温度35 ℃、相对湿度85% 条件下醒发130 min。醒发结束后,放入烤箱,在下火温度为180 ℃、上火温度为 200 ℃条件下烘烤40 min。

1.2.3 影响因素优化 分别考察发芽糙米粉粒径、添加量和HPMC添加量对发芽糙米面包品质的影响。

1.2.3.1 发芽糙米粉粒径 发芽糙米粉碎后,分别过60、80、100目筛,将高筋面粉和发芽糙米粉按7∶3混合均匀,按照1.2.2制备成成品(原辅料中未添加HPMC)。考察不同发芽糙米粉粒径对面包比容、质构及感官的影响。

1.2.3.2 发芽糙米粉添加量 发芽糙米粉经粉碎后过80目筛,将高筋面粉和发芽糙米粉混合均匀,发芽糙米粉添加量分别为10%、20%、30%、40%、50%(占混合粉质量百分比,下同),按1.2.2制备成成品(原辅料中未添加HPMC)。考察不同发芽糙米粉添加量对面包比容、质构及感官的影响。

1.2.3.3 HPMC添加量 将高筋面粉和发芽糙米粉(80目)按6∶4混合均匀,分别添加0.5%、1%、1.5%、2%的HPMC(以牛奶与鸡蛋混合液为基数)。考察HPMC添加量对面包品质的影响。

1.2.4 面包比容测定 面包冷却1 h后,用油菜籽置换法测面包体积,并称得面包质量。面包比容的计算公式为:

1.2.5 面包全质构测定 根据Rouille[16]的方法进行修改调整,面包在室温下冷却2 h后,取面包中心紧邻部位进行切片测试,切成厚度约为1.5 mm的方块。

TPA测试条件:探头为25 mm的圆柱形平底探头,测试时探头的初始测试速度2 mm/s,测后速度为1 mm/s;触发力为10 g;收回距离为10 mm;压缩程度为75%,时间10 s。通过质构分析计算出面包样品的硬度、弹性、内聚性[17]。

1.2.6 面包感官评定 选取5名食品科学专业人员进行感官评定,评定标准参照国家标准GB/T14611-2008[18]方法进行修改后对面包进行打分,具体评价标准见表1。

1.2.7 发芽糙米粉与HPMC对面团微观结构的影响 按照1.2.2中方法分别制备含30%、40%发芽糙米粉的面团,以及40%发芽糙米粉+2%HPMC的面团,以不含发芽糙米粉与HPMC的面团为参照。根据刘颖[19]的方法进行修改调整,面团醒发130 min后拉伸搓圆,从面团中取3～5 mm3左右的小面团,立即浸泡于磷酸缓冲液配制的戊二醛中,在4 ℃条件下固定超过48 h。用0.10 mol/L pH7.3的磷酸缓冲液冲洗,再依次用30%(v/v)、50%(v/v)、70%(v/v)、90%(v/v)、100%(v/v)乙醇梯度洗脱,每次20 min。样品以CO2临界干燥后(35 ℃,10 min,1250 psi),将其用双面胶带黏在样品台上,在真空中喷涂钯金后,置于电子扫描显微镜中观察。

1.2.8 数据处理 所有实验重复测定至少3次,取其平均值。采用SPSS分析软件进行数据统计分析,运用方差分析法进行显著性分析。

表1 面包品质评价标准Table 1 Evaluation standard of bread

图1 发芽糙米粉粒径对面包比容、硬度、弹性及内聚性的影响Fig.1 Effect of size of GBR particles on specific volume,hardness,elasticity and cohesion of bread注:含有相同字母表示两组之间无显著性差异(p>0.05),不同字母表示两组之间存在显著性差异(p<0.05)。图2、图3同。

2 结果与分析

2.1 发芽糙米粉粒径对面包品质的影响

发芽糙米粉粒径对面包品质和感官特性的影响如图1与表2所示。

由图1可以看出,80目和100目组的面包比容相比60目组的面包比容要略大,而80目与100目组之间没有显著性差异。80目和100目组的面包硬度之间无差异,且明显低于60目组面包的硬度,表明添加80目与100目发芽糙米粉,面包柔软度较好。面包硬度是指使面包芯达到一定形变所需的力,是评价面包质构的主要指标,它与面包品质呈负相关,硬度越大,面包的柔软度越低,口感越差[20-21]。80目和100目组的面包弹性略大于60目组,表明80目组和100目组面包弹性较好,弹性是样品经过第一次压缩以后能够再恢复原状的程度,它与面包品质呈正相关,弹性值越大,面包柔软有劲道[20]。三组面包内聚性无显著性差异,表明发芽糙米粉粒径对面包内聚性无显著性影响,内聚性表示面包经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力,它与面包品质成正相关,内聚性值越大面包口感越好[22-24]。由表2可以看出,随着添加发芽糙米粒径变小,其口感变好,其中80目与100目组总体得分比较接近,口感已达到较优水平,相比60目得分要高出很多。

综上,添加80、100目发芽糙米粉的面包要优于添加60目发芽糙米粉面包,而80目面包与100目面包之间几乎无差异性,但在加工生产过程中,80目发芽糙米粉比100目加工时能耗低。因此,选择80目发芽糙米粉制作的面包。

表2 发芽糙米粉粒径对面包感官特性的影响Table 2 Effect of different particle size of GBR powder on sensory characteristics of bread

2.2 发芽糙米粉添加量对面包品质的影响

发芽糙米粉添加量对面包比容品质和感官特性的影响如图2与表3所示。

图2 发芽糙米添加量对面包比容、硬度、弹性及内聚性的影响Fig.2 Effect of adding amount of GBR on specific volume,hardness,elasticity and cohesion of bread

由图2可以看出,随着发芽糙米粉添加量增大,面包比容呈下降趋势,比容从4.6 mL/g下降到2.15 mL/g。添加不同量的发芽糙米粉,每组之间比容均出现显著性差异,说明发芽糙米粉添加量对面包的比容影响显著。这可能是由于发芽糙米粉中面筋蛋白含量较少,随着发芽糙米粉添加量增大,降低了混合粉中面筋蛋白的比例,面包吸水性能下降,较难形成面筋网络结构,影响面团对气体的保持能力,因此添加发芽糙米粉后的面包比容减小[23-24]。

表3 发芽糙米粉添加量对面包感官特性的影响Table 3 Effect of adding amount of GBR on sensory characteristics of bread

图3 HPMC添加量对面包比容、硬度、弹性及内聚性的影响Fig.3 Effect of adding amount of HPMC on specific volume,hardness,elasticity and cohesion of bread

随着发芽糙米粉添加量的增多,面包的硬度随之不断的增大,除了空白组与10%组无显著性差异,其余每组之间均具有显著性差异,当发芽糙米粉添加量为40%时,面包硬度急剧增加。

面包的弹性、内聚性随着发芽糙米粉添加量的增加逐渐降低,其中空白组与各组之间均具有显著性差异。当发芽糙米粉添加量在10%～30%之间时各组弹性未出现显著性差异;而当发芽糙米粉添加量达到40%时,面包弹性、内聚性明显降低。这可能是由于发芽糙米粉添加量的增加,降低面粉中面筋蛋白的比例,影响面包在烘焙过程中的水分吸收,导致硬度增大;面筋含量的降低导致面包弹性变小,内聚性降低[24]。

由表3可以看出,随着发芽糙米粉添加量增加,其口感逐渐变差,当添加量到40%时,其口感已经比较难以接受。

综上,当发芽糙米粉的添加量达到40%时,比容、弹性、内聚性明显减小,硬度急剧增加,面包的口感已达到较难接受水平。因此,适宜的发芽糙米粉添加量为30%。

2.3 HPMC添加量对面包品质的影响

HPMC添加量对面包品质和感官特性的影响如图3与表4所示。

表4 HPMC添加量对面包感官特性的影响Table 4 Effect of adding amount of HPMC on sensory characteristics of bread

由图3可以看出,当混合粉中发芽糙米粉添加量为高含量40%(质量百分比)时，随着HPMC添加量增大后,发芽糙米面包比容逐渐增加,其中2%组与各组均有显著性差异。当加入0.5%HPMC时,面包硬度与空白组相比未出现显著性差异,表明HPMC添加量少并未起到改良面包的作用,当HPMC添加量达到2.0%时,面包硬度显著性降低。当加入0.5%HPMC时,面包的弹性与空白组相比具有显著性差异,随着HPMC添加量增加其弹性变化不明显,但2.0%组与0.5%组具有显著性差异。HPMC添加量为0.5%～1.5%时,面包内聚性与空白组对比,未见显著变化。当HPMC添加量达到2.0%时,面包内聚性增加,与空白组比较出现显著性差异。通过对比可以发现,加入2.0%的HPMC后,对发芽糙米面包具有较好地改良的效果。这可能是由于HPMC具有与淀粉相似的链状结构,且HPMC持水性较好,较高添加量的HPMC能将淀粉颗粒粘结起来，而减少淀粉颗粒的流动性又能将面包碎屑粘结,提高了面包的结合力,从而保持面包的水分[20,25]。由表4可以看出,随着HPMC粉添加量增加,其口感逐渐变好,当添加量到2.0%时,其口感已经相对可以接受。

综上,当混合粉中发芽糙米粉添加量40%(质量百分比)时，HPMC的添加量达到2.0%时,与未添加HPMC的空白组相比,其比容增大25%、弹性增加了9.5%、内聚性增加9.8%、硬度减少35%,面包的口感已达相对可以接受水平。因此,适宜的HPMC添加量为2.0%。

2.4 发芽糙米粉、HPMC添加对面包微观结构的影响

图4 添加发芽糙米粉、HPMC扫描电镜图(2000×)Fig.4 Scanning electron microscopy(SEM)images of adding GBR and HPMC(2000×)注:A.高筋面粉;B.30% GBR; C.40% GBR;D.40% GBR+2% HPMC。

不同含量的发芽糙米粉、羟丙基甲基纤维素混合面团的扫描电镜分析结果如图4所示。从图4中可以看出,A图中有明显的束状面筋网络,并且可以观察到连续完整的气孔,气孔壁细腻光滑,淀粉颗粒镶嵌于其中。从B图中可以看出,添加30%的发芽糙米粉后,面筋网络结构与A组相比较弱,面筋网络和淀粉颗粒混合在一起,出现孔洞。从C图中可以看出,当发芽糙米粉添加量提高为40%时,面筋网络结构已被破坏,成片的面筋膜减少,形成大而不规则孔洞,孔洞塌陷,淀粉颗粒大都裸露在外。可见随着发芽糙米粉含量的增加,面筋网络结构的连续性变差,导致面团结构致密,面团结实和缺少弹性。从D图中可以看出,当混合粉中发芽糙米粉添加量40%(质量百分比)时，添加2% HPMC后,面筋的网络结构明显,淀粉颗粒大都镶嵌在面筋中,孔洞明显减少。面筋网络虽不及纯面粉中面筋网络致密,但与B、C图中相比,HPMC与面团形成面筋蛋白网络结构,使面团网络结构致密度增加。根据扫描电镜结果进一步证实,高含量发芽糙米粉破坏了面团的组织结构,其原因是发芽糙米粉本身缺少能形成面筋结构的蛋白,导致混合粉面团的面筋含量降低,面包组织结构紧实而缺乏弹性与柔软性;添加0.2% HPMC后,可以与面筋蛋白以及淀粉之间发生氢键、离子键或物理结合,使含发芽糙米粉的面团能形成持气网络结构,增加面包的弹性和柔软性[19,26-28]。

3 结论

选取80目粒径的发芽糙米粉,制备的面包口感好,硬度、弹性较佳;随着发芽糙米粉添加量增大,面包的体积、弹性和内聚性降低,硬度变大,当混合粉中发芽糙米粉比例为40%时(原辅料中未添加HPMC),其制备的面包口感已达到不可接受的程度。

当混合粉中发芽糙米粉添加量为40%(质量百分比)时，未添加HPMC的发芽糙米粉面包,其比容小,结构紧密,硬度大,弹性较差;添加HPMC后可改善面包的品质,发芽糙米面包比容增大,结构松软,硬度降低,弹性增大,感官综合品质提高。与未添加胶体相比,添加2% HPMC的发芽糙米面包比容增大25%,硬度降低35%,弹性增加9.5%,内聚性增加9.8%,面团的面筋网络结构也得到了改善。当混合粉中发芽糙米粉比例增大到40%时,添加2% HPMC面包品质表现出较佳的水平。

[1]马先红,刘景圣,陈翔宇. 粮食发芽富集GABA及食品开发研究进展[J]. 食品研究与开发,2015(21):55.

[2]Wu F,Yang N,Touré A,et al. Germinated brown rice and its role in human health[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2013,53(5):451-463.

[3]Zhang Q,Xiang J,Zhang L Z,et al. Optimizing soaking and germination conditions to improve gammaaminobutyric acid content in japonica and indica germinated brown rice[J]. Journal of Functional Foods,2014,10:283-291.

[4]Iwaki K,Kitada Y. Availability of Partially Milled Rice as a Daily Source of GAMMA.-Aminobutyric Acid[J]. Food Science and Technology Research,2007,13(1):41-44.

[5]Kim H. Functional foods and the biomedicalisation of everyday life:a case of germinated brown rice[J]. Sociology of Health & Illness,2013,35(6):842-857.

[6]高丽红,吴盛文,何旭孔,等. 糙米及其制品营养成分含量的比较[J].粮食与饲料工业,2016,12(5):4-5.

[7]Komatsuzaki N,Tsukahara K,Toyoshima H,et al. Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice[J]. Journal of Food Engineering,2007,78(2):556-560.

[8]Matsuo A,Sato K,Park E Y,et al. Control of amylase and protease activities in a phytase preparation by ampholyte-free preparative isoelectric focusing for unrefined cereal-containing bread[J]. Journal of Functional Foods,2012,4(2):513-519.

[9]Usuki S,Tsai Y Y,Morikawa K,et al. IGF-1 induction by acylated sterylβ-glucosides found in a pre-germinated brown rice diet reduces oxidative stress in streptozotocin-induced diabetes[J]. Plos one,2011,6(12):e28693.

[10]Kim H Y,Yokozawa T,Nakagawa T,et al. Protective effect ofγ-aminobutyric acid against glycerol-induced acute renal failure in rats[J]. Food and Chemical Toxicology,2004,42(12):2009-2014.

[11]Al-Wadei H A N,Ullah M F,Al-Wadei M. GABA(γ-aminobutyric acid),a non-protein amino acid counters theβ-adrenergic cascade-activated oncogenic signaling in pancreatic cancer:A review of experimental evidence[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2011,55(12):1745-1758.

[12]Oh C H,Oh S H. Effects of germinated brown rice extracts with enhanced levels of GABA on cancer cell proliferation and apoptosis[J]. Journal of Medicinal Food,2004,7(1):19-23.

[13]Jin Z,Mendu S K,Birnir B. GABA is an effective immunomodulatory molecule[J]. Amino Acids,2013,45(1):87-94.

[14]唐淑芬,周玉东,姚妙爱,等. 发芽糙米在不同储存温度下品质变化的研究[J]. 粮食与饲料工业,2013(3):1-3.

[15]石林娟,曹磊,宋玉,等. HPLC 法和 Berthelot 比色法测定发芽糙米中γ-氨基丁酸的含量[J]. 粮食与饲料工业,2015(1):61-65.

[16]Rouillé J,Della Valle G,Lefebvre J,et al. Shear and extensional properties if bread doughs affected by their minor components[J]. Journal of Cereal Science,2005,42(1):45-47.

[17]王琛,马涛,于淼,等. 添加 HPMC 对无麸质大米面包品质的影响[J]. 中国食品添加剂,2012(2):182-187.

[18]粮油检测 小麦粉面包烘焙品质实验 直接发酵法.GB/T 14611-2008[S]. 北京:中国标准出版社，2009.

[19]刘颖,刘丽宅,于晓红,等. 马铃薯全粉对小麦粉及面条品质的影响[J]. 食品工业科技,2016,37(24):163-167.

[20]李可昌,刘海燕,周桂亭,等. 不同食品胶对面包烘焙特性的影响研究[J]. 粮油食品科技,2015(2):6-9.

[21]宋艳玲,唐黎,刘海波,等. 面包品质评价方法的探析[J]. 食品工业,2005,26(6):21-23.

[22]韩薇薇,郭晓娜,朱科学,等. 水溶性胶体对无麸质面团流变学特性及面包品质的影响[J]. 中国粮油学报,2015(2):15-19.

[23]李增利. 营养糙米面包的研制[J]. 食品工业,2000,21(6):25-27.

[24]王娜,吴娜娜,杨庭,等. 糙米粉添加量对面包品质的影响[J]. 粮油食品科技,2015(2):10-13.

[25]郭园,张中义,叶君. HPMC,CMC 对无麸质面包特性影响的研究[J]. 现代食品科技,2011,27(3):303-305.

[26]崔丽琴,崔素萍,马平,等. 豆渣粉对面团特性及面团微观结构的影响[J]. 食品工业科技,2014,35(5):75-79.

[27]芦菲,刘洋,崔震昆,等. 豆渣对面团和面包品质特性的影响研究[J]. 中国粮油学报,2014,29(6):11-16.

[28]刘亚楠,王晓曦,董秋晨. 面筋蛋白对冷冻面团超微结构及馒头品质的影响[J]. 粮食与饲料工业,2012(10):6-9.

Effect of germinated brown rice and hydroxypropyl methyl cellulose on the quality of bread

CAO Lei,XIA Qing,SONG Yu,LU Chao-qun,TAO Shu,LIU Chao*

(Institute of Agroprducts Processing,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,China)

The effect of germinated brown rice powder(GBR)and hydroxypropyl methyl cellulose(HPMC)added into flour on the bread qualities was studied in this paper. The results showed that the specific volume,hardness and elasticity of the bread prepared by adding GBR with 80 meshes or 100 meshes were better than those of bread made by adding GBR with 60 meshes. The differences between the bread prepared by adding GBR with 80 meshes and the bread made by GBR with 100 meshes were not significant(p>0.05). As the amount of germinated brown rice increasing,the specific volume,springiness and cohesiveness of bread decreased,but the hardness increased. When the amount of GBR was 40%,the taste of bread was already unacceptable. The qualities of the bread added high concentration GBR could be considerably enhanced by adding HPMC. And as the adding amount increasing,the sensory quality of the bread was gradually improved. When the HPMC concentration reached 2%,the sensory characteristics and the integral acceptability were improved,demonstrated by the significant increase of bread specific volume,elasticity and cohesiveness,and the decrease of hardness. In addition,by examining the microstructure of mixed dough,revealed that adding HPMC can effectively improved the dough gluten network structure. Therefore,adding HPMC to the bread containing high concentration GBR could be a potent way that effectively enhanced the quality of the bread.

germinated brown rice;bread;bread quality modifier;texture;sensory quality

2016-09-26

曹磊(1980-)，男，硕士，助理研究员，研究方向：农产品加工，E-mail:leicao1008@163.com。

*通讯作者:刘超(1963-)，男，硕士，研究员，研究方向：农产品加工，E-mail:hfliuchao@tom.com。

安徽省农业科学院学科建设项目(16A1236)；安徽省农业科学院科技创新团队项目(14C1206)。

TS210.1

A

1002-0306(2017)14-0055-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.012