水不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条品质的影响

王维石 - 张君慧 - 李 玲 樊铭聪 - 王 立 钱海峰 - 李 言 张 晖 齐希光 -

(1. 江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2. 中粮营养健康研究院有限公司，北京 102209) (1. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China; 2. Nutrition & Health Research Institute, COFCO Corporation, Beijing 102209, China)

水不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条品质的影响

王维石1WANGWei-shi1张君慧2ZHANGJun-hui2李 玲1LILing1樊铭聪1FANMing-cong1王 立1WANGLi1钱海峰1QIANHai-feng1李 言1LIYan1张 晖1ZHANGHui1齐希光1QIXi-guang1

(1. 江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2. 中粮营养健康研究院有限公司，北京 102209) (1.SchoolofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.Nutrition&HealthResearchInstitute,COFCOCorporation,Beijing102209,China)

研究水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)对油条面团及其产品品质的影响。结果显示：随着WUAX添加量的增加，油条混合粉的持水能力提升，糊化温度无明显变化，糊化峰值黏度逐渐降低，从2 222.67 mPa·s降到2 053.00 mPa·s。油条面团的粉质特性变化较小，仅吸水率从56.77%增加到64.93%。油条面团拉伸特性的各指标因醒发时间不同而呈现不同的变化趋势。通过扫描电镜观察，4% WUAX添加量的油条面团无法形成均匀的淀粉颗粒结构。4% WUAX添加量的油条产品比容仅为3.68 cm3/g，比空白组低27.45%；油条产品含水率由27.17%上升到31.74%；硬度是空白组的4倍,油条含油率仅为12.29%，比空白组含油率降低了37.31%。WUAX可用于生产低含油量、高营养价值的油条产品。

水不溶性阿拉伯木聚糖；油条；面团；含油量

油条是中国一种传统油炸食品，由于历史悠久，低成本和独特的味道，在中国食品文化中占有重要地位。作为油炸食品，油条的含油量相对较高(约10%～35%)[1]，因此，许多具有强烈健康意识的消费者则更倾向于一些含油量更低的食品。此外，传统油条制品中以明矾作为膨松剂，其中的铝残留也引起了许多消费者的关注[2]。最近，有许多研究集中在改进低油含量油炸产品的方法。Albert等[3]使用大豆蛋白分离物，乳清蛋白分离物和甲基纤维素来提高油炸谷物产品的营养价值、降低含油量。Wang等[4]将酵母和盐添加到油条面团中，以降低产物中的丙烯酰胺含量。然而，关于如何通过改变其基本配方来生产更营养健康的油条制品的研究则未有报道。

全麦粉保留麸皮和胚芽，它含有小麦的大部分营养素，包括粗纤维、多种矿物质、维生素和必需氨基酸。据报道[5]全谷物食物的摄入显著降低了低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇水平。长期摄入全谷物可以延缓慢性疾病，如糖尿病、肥胖和癌症[6-7]。全麦粉麸皮中最主要的多糖成分是阿拉伯木聚糖，近年来关于水溶性阿拉伯木聚糖对面团及产品影响的研究已逐渐增多，而不溶性的阿拉伯木聚糖由于结构较复杂，对面团及面产品的影响机制已有的报道[8-10]也存在争议。Noort等[11]认为阿拉伯木聚糖(AX)凝胶有较强的吸水能力，从而抑制了小麦面筋蛋白网状结构的吸水形成，这两类大分子之间存在竞争性吸水和水分迁移的现象，是导致全麦面包品质差的原因；郑学玲等[12]认为小麦麸皮经碱法提取后变为可溶性的AX对面粉品质有改善效果。Rouau等[13]则报道，AX对面团可起改良和恶化双重作用。各学者的研究结果不统一的主要原因是水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)相比于水溶性阿拉伯木聚糖(WEAX)，结构更复杂，分支更多，对面团的作用更复杂。因此，研究不溶性阿拉伯木聚糖对面团理化指标的影响，有助于探究其对油条面团和油条产品品质影响的机制。

本试验拟研究水不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条混合粉持水性、糊化特性和对面团粉质特性、拉伸特性的影响，以及对油条产品比容、含水含油量及质构的影响，以期开发一种低含油量、高营养品质的油条制品。

1 材料与方法

1.1 试验材料

面粉：中粮面业有限公司；

不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)：上海远慕生物科技有限公司；

安琪无铝油条膨松剂：安琪酵母股份有限公司；

棕榈油：中粮东海粮油工业；

小苏打、食盐、白糖：市售；

盐酸、无水乙醚、硫酸等：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验仪器与设备

和面机：5K5SS型，美国KitchenAid公司；

粉质拉伸仪：Farincgreph-E型，德国Brabender公司；

快速黏度分析仪：4500型，澳大利亚波通公司；

油炸锅：DK-18型，广州帝肯餐饮设备有限公司；

质构分析仪：TA-XT型，英国SMS公司；

旋转流变仪：AR-G2型，美国TA仪器公司；

扫描电子显微镜：S-4800型，日本Hitachi公司。

1.3 试验方法

1.3.1 油条的基本配方和工艺流程

(1) 基本配方：面粉100 g，膨松剂4.00 g，小苏打1.20 g，食盐1.20 g，白糖2.00 g，饮用水55 g。在油条基本配方中分别加入不同量的WUAX (1%，2%，3%，4%)，以不添加为对照组，比较油条混合粉、面团以及油条产品的理化及品质指标。

(2) 油条制作工艺：面粉和膨松剂由搅拌机混匀，小苏打、盐和糖溶解在水中，然后倒入和面机中和面10 min，以形成面筋网络结构。叠面后，压面团2 min，在醒发箱中(温度37 ℃，湿度80%)饧面30 min，再压面团1 min，再在醒发箱中饧面2 h。然后将面团切成面块(12.00 cm×2.50 cm×1.40 cm)，在190 ℃下炸制50 s，冷却至室温。

1.3.2 测定方法

(1) 混合粉持水率的测定：称取一定量混合粉，用30 g蒸馏水溶解，振荡混匀后静置45 min，室温下于2 300×g离心25 min，记录离心后上清液的质量。每个样品测定3次。按式(1)计算持水率。

(1)

式中：

M——样品持水率，%；

m1——混合粉质量，g；

m2——离心后上清液的质量，g。

(2) 混合粉糊化特性的测定：利用快速黏度分析仪，测定程序参考GB/T 14490—2008。重复测定3次。

(3) 面团粉质与拉伸特性的测定：面团的粉质特性测定方法参考GB/T 14614—2006，采用粉质拉伸仪测定；拉伸特性测定方法参考GB/T 14615—2006，每个样品测定3次。

(4) 面团微观结构分析：分别将添加0%和4% WUAX制得的面团冷冻干燥，取少量干燥后的面团于铝钵上，用双面胶固定并在样品表面镀金，在扫描电子显微镜下观察面团的微观结构。每个样品平行测定3次。

(5) 油条比容的测定：参照文献[14]。

(6) 油条含水量的测定：采用105 ℃烘干法。

(7) 油条含油量的测定：油条从油锅中取出后在油锅边沿停留10 s，然后在无水乙醚中浸20 s，油条表面的油会洗脱下来，这一部分油则为表面含油量。表面含油量的计算为浸出的油与油条油炸前干基重的比值。结构含油量的测定采用索氏抽提法，计算按照抽提出的脂肪含量与油炸前油条干基重的比值。总含油量则是结构含油量与表面含油量的总和。每个样品平行测定3次。

(8) 油条质构的测定：质构测定包括全质构(TPA)和穿刺力测试，利用TA-XT型质构分析仪测定，参考文献[15]的方法。全质构测试程序中选用P/35探头，把油条切成2 cm进行测试，压缩前探头运行速度1 mm/s，中间速度0.8 mm/s，返回速度0.8 mm/s，压缩比75%，两次压缩中间停止时间5 s，主要分析硬度、弹性、内聚性、回复性和咀嚼性5个指标。此外，用质构仪测试油条的穿刺力，选择穿刺程序，探头使用P/2 N，压缩比选择85%，其它参数设定同TPA测试[16]。每个样品重复测定5次。

1.4 数据分析

数据采用平均值±标准偏差表示，运用SPSS软件对指标进行相关性和显著性分析，显著水平设定在5%，用Origin 8.6和Excel对数据进行绘图。

2 结果与讨论

2.1 对混合粉持水率的影响

由图1可知，随着WUAX添加量的增加，混合粉的持水率快速升高，未添加WUAX油条粉的持水率仅为55.14%，而当WUAX添加量为3%时，混合粉的持水率升高到63.60%，说明WUAX的加入明显提高了混合粉的吸水能力。与Bonnand-Ducasse等[17]研究WUAX持水率的结果相似，由于WUAX是多糖化合物，同时能与纤维中的其它成分(如木质素和纤维素)连接，这些物质都含有亲水性基团，因此表现出较强的吸水性。

2.2 对油条混合粉糊化特性的影响

由表1可知：随着WUAX添加量的增加，混合粉的黏度、回升值和衰减值均呈降低的趋势，而糊化温度没有显著变化。当WUAX添加量4%时，混合粉的峰值黏度和最终黏度分别从2 222.67 mPa·s和2 512.67 mPa·s下降到2 053.00 mPa·s 和2 413.00 mPa·s，衰减值和回升值也分别从1 012.33 mPa·s和1 302.33 mPa·s下降到893.67 mPa·s 和1 253.67 mPa·s。已有的研究[18]表明淀粉的糊化特性取决于淀粉可获得的水分含量，WUAX的存在会干扰淀粉分子间的交联，降低淀粉所获得的水分，因而会降低淀粉的糊化特性。当混合粉中WUAX添加量提高时，其峰值黏度和最终黏度降低的另一个原因是由于WUAX与糊化的淀粉大分子之间非共价作用而发生相分离，生物大分子的相分离使得混粉的糊化黏度下降[19]。

图1 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条混合粉 持水率的影响Figure 1 Effect of WUAX on the water holding capacity of youtiao mixed flour

2.3 对面团粉质特性的影响

由表2可知，随着WUAX添加量的增加，混合粉的吸水率显著上升。当WUAX添加量为4%时，混合粉的吸水率上升至64.93%，且每增加1%的WUAX，混合粉的吸水率约升高2%。由于WUAX具有较高的持水能力，在面团的形成阶段会影响面筋蛋白的吸水成型，改变面筋蛋白的凝聚条件。同时，WUAX的添加对混合粉的形成时间、稳定时间和粉质质量指数影响不显著，可能是WUAX结构更复杂、分支更多，对面团的影响更复杂。Rouau等[20]报道麸皮中阿拉伯木聚糖对面团可起改良和恶化双重作用。

2.4 对面团拉伸特性的影响

由图2(a)可知，当醒发时间为90 min时，WUAX的添加减小了面团的拉伸曲线面积，而在其它醒发时间下WUAX对面团的拉伸曲线面积影响不显著。由图2(b)可知，醒发时间为45，90 min时，WUAX的添加对面团的延伸度影响不明显，而当醒发时间为135 min时，延伸度逐渐降低。由图2(c)可知，醒发时间45 min时，WUAX的添加对面团拉伸阻力影响不大，当醒发时间为90，135 min时，WUAX的添加提高了面团的拉伸阻力。由图2(d)可知，在相同醒发时间下，面团的拉伸比例随着WUAX添加量的增大而增大。Courtin等[21]研究发现WUAX能增加面团的抗延伸性，得到硬度较高的面团。究其原因是WUAX之间或与麦谷蛋白交联阻碍混合粉中面筋蛋白网络结构的进一步形成，同时能吸附大量水分，而使面筋不能充分吸收水分形成面筋结构和面筋膜层，故降低了面团的延伸性，提高了面团的拉伸阻力[22]。

表1 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条混合粉糊化特性的影响†Table 1 Effect of WUAX on the pasting properties of youtiao mixed flour (n=3)

† 同列中不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。

表2 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条面团粉质特性的影响†Table 2 Effect of WUAX on the farinographic properties of youtiao dough (n=3)

† 同列中不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。

不同字母表示有显著性差异(P<0.05)图2 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条面团拉伸特性的影响Figure 2 Effect of WUAX on the extensographic properties of youtiao dough

2.5 对面团微观结构的影响

由图3(a)可知，未添加WUAX的面团在扫描电镜中可以观察到粒径较为均匀的淀粉颗粒，淀粉颗粒被连续舒展的面筋网络结构所包裹。由图3(b)可知，当WUAX添加量为4%时，面团内部不能形成较好的面筋网络结构，一部分淀粉颗粒裸露出来，面团内部连续的面筋网络结构遭到弱化。与WUAX可提高面团拉伸阻力和拉伸比例(图2)的原因一致，均是由于高添加量的WUAX与蛋白质竞争性吸水的现象更强，改变了面筋形成所需环境，蛋白质吸水率降低导致蛋白网络结构的形成受阻，分布不规则，舒展性降低，并且部分凝聚[23]。WUAX存在于分散的细胞壁碎片中，一方面通过形成物理障碍物阻止面筋蛋白之间的结合，另一方面能与蛋白质发生交联，从而影响面筋网络结构的形成。Courtin等[24]认为WUAX阻止面团形成蛋白质薄膜，破坏其稳定性，也会阻碍蛋白质吸水形成薄膜。

图3 对照组面团和添加4%不溶性阿拉伯木聚糖的 面团微观结构Figure 3 Microstructure of youtiao dough and dough with 4% WUAX

2.6 对油条比容的影响

由图4可知，随着WUAX添加量的提高，油条的比容整体呈降低的趋势。当WUAX添加量为1%时，油条的比容与空白油条相比变化不显著。当WUAX的添加量超过2%时，油条的比容降低，且添加量为4%时油条的比容仅为3.68 cm3/g。这是由于在一定加水量条件下，面团的稠度随WUAX的增加而提高，WUAX通过与蛋白质竞争性吸水而抑制其形成均匀舒展的网络结构，同时也通过阿魏酸与面筋蛋白相互共价连接而形成了局部较大的网络结构，因而对面筋网络结构起到双重影响[25]。

2.7 对油条含水量和含油量的影响

由图5、6可知，随着WUAX的添加，油条表面含油量和结构含油量均呈降低的趋势，总含油量逐渐降低，而含水量逐渐升高。当WUAX添加到4%时，油条的表面含油量从5.97%降低到4.27%，可能是油条的表面积较小，导致油条表面吸附的油量降低。未添加WUAX油条的结构含油量最高(13.69%)。当WUAX添加到4%时，结构含油量降低至8.03%，与空白相比降低了41.34%；油条的总含油量由空白的19.60%下降至12.29%，与空白相比降低了37.30%；而含水量却提高了16.82%。Li等[26]认为WUAX具有较强的持水性，在油炸过程中能有效降低面团内部水分的散失，阻止面团内部与外界油的传质过程，减少水分向外蒸发和油向面团内部扩散，这也是油条结构含油量大幅度降低的原因。Wang等[27]认为小麦中不溶性物质(如WUAX)具有较强的水分吸附能力，且在氧化剂存在下其具有氧化成胶的性质，而胶体的存在能有效降低油炸产品的吸油量。

图4 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条比容的影响Figure 4 Effect of WUAX on the specific volume of Youtiao product

2.8 对油条质构的影响

由表3可知：随着WUAX添加量的增加，油条的硬度和咀嚼性呈升高的趋势，而油条的弹性变化不明显，油条回复性和内聚性的变化无规律性。在2.4中发现加入WUAX可以提高油条面团的拉伸阻力和拉伸比例，增加面团的抗延伸性，醒发后得到硬度较大的面团。由于WUAX的存在，面筋蛋白没有充分吸水形成均匀舒展的网络结构。在油炸过程中，淀粉和面筋蛋白会在原来不均匀的形态下糊化定形。因此，随着WUAX添加量的增加，油条的硬度会逐渐增高，而比容则会逐渐降低(图4)。

图5 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条含油量的影响Figure 5 Effect of WUAX on the oil content of Youtiao

图6 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条含水量的影响Figure 6 Effect of WUAX on the moisture content of Youtiao表3 不溶性阿拉伯木聚糖添加量对油条质构特性的影响†Table 3 Effect of WUAX on the texture of Youtiao product (n=3)

WUAX添加量/%硬度/g咀嚼性弹性内聚性回复性0655.479±51.129a351.43±31.91a0.9306±0.0257a0.5756±0.0108a0.170±0.004a1709.091±14.838a414.63±21.83a0.8828±0.0513a0.5694±0.0111a0.171±0.003a21044.627±84.683a542.33±61.95a0.9234±0.0169a0.5228±0.0233a0.172±0.016a31719.713±97.831a812.88±33.04a0.8410±0.0272a0.4902±0.0080a0.172±0.002a42400.476±120.052a1008.44±46.32a0.9024±0.0468a0.5198±0.0030a0.173±0.010a

† 同列中不同字母表示有显著性差异(P<0.05)。

3 结论

本试验探究了全麦粉中不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)添加量对油条混合粉、面团及其产品品质的影响。结果发现，随着WUAX添加量的增加，油条混合粉的持水能力提升，糊化温度无明显变化，糊化峰值黏度逐渐降低。较高添加量的WUAX对面团的粉质、拉伸特性的影响较复杂，当WUAX添加量为4%时，面团的吸水率得到提高，稳定时间和形成时间变化不显著。对于油条产品而言，高含量的WUAX降低了油条的比容，提高了油条的硬度，油条总含油量降低了37.30%，含水量提高了16.80%。本试验中油条的硬度与含水量均随着WUAX添加量的增加而升高，但硬度与含水量之间的正相关关系尚存在争议，需要进一步分析与判断；此外，本研究未对油炸后WUAX的含量与性质进行分析与检测，希望今后能对其油炸前后的性质差异进行研究，以期为不溶性阿拉伯木聚糖在油炸制品中的推广应用提供参考。

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Effectsofwater-unextractablearabinoxylansonthequalitiesoftraditionalChineseYoutiao

The effects of water-unextractable arabinoxylans (WUAX) on the properties of the dough and the final qualities of traditional Chinese Youtiao were investigated. For Youtiao mixed powder, the water holding capacity had been improved, the change of gelatinization temperature was not significant and peak viscosity fell from 2,222.67 to 2,053.00 mPa·s. The farinographic properties of Youtiao dough was slightly affected by extra WUAX, except that the water absorption increased from 56.77% to 64.93%. The extensographic properties varied complexly at different proofing time. The SEM microstructure of dough showed that the uniform starch granule structure could not be formed in youtiao dough with 4% extra WUAX. The specific volume of Youtiao with 4% WUAX was only 3.68 cm3/g, which was 27.45% lower than that of control. The moisture content increased from 27.17% to 31.74%, and the hardness was almost four times as high as that of the control. Most importantly, the total oil content of Youtiao with 4% WUAX was only 12.29%, which was 37.31% less than the control. Our results suggested that WUAX could be used in Youtiao production to provide a low-fat option with improved nutrition.

water-unextractable arabinoxylans; youtiao; dough; oil content

国家自然科学基金项目(编号：31471617)

王维石，男，江南大学在读本科生。

王立(1978—)，男，江南大学教授，博士。

E-mail: wl0519@163.com

2017—05—03

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.039