天然菊粉对面团流变学及面条品质的影响

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(1.河南科技学院食品学院,河南新乡 453003; 2.河南大学化学博士后流动站,河南开封 475001)

菊粉(Inulin),又称菊糖,是由 D-呋喃果糖分子以β(2→1)键连接而成的线性直链多糖[1]。其聚合度(DP)一般为2～60。平均聚合度≤10的菊粉称为短链菊粉,在11～22之间的为中链菊粉,平均聚合度≥23的为长链菊粉。从菊芋、菊苣中提取的菊粉同时含有短链和长链,称为天然菊粉[2-3]。2001年美国AACC报告指出,菊粉属于一种可溶性的膳食纤维。2009年我国卫生部发布公告,批准菊粉为新资源食品,可以用于各类食品。2015年欧盟发布法规(EU)2015/2314,批准菊苣菊粉有助维持正常肠道功能的健康声称。

菊粉具有水溶性佳、色泽良好、分子大小适宜、粉体特性与淀粉相似、凝胶质构优异等特点[4]。菊粉不被人体口腔和肠道直接吸收、能够改善肠道环境,促进双歧杆菌增殖、维生素的合成和矿物质吸收,控制血脂、稳定血糖,防止便秘和抗肿瘤等[5-6]。基于菊粉优异的生理功能和食品加工性能,菊粉在食品领域中的应用日益受到国内外科研工作者的高度重视,尤其是近年来对菊粉的应用研究日益增多[7-12]。但有关菊粉在面条中的应用涉及较少。

本文将天然菊粉添加到面粉中制作面条,考察天然菊粉对面粉糊化、面团流变、面条烹煮特性和质构等的影响,可为研发高膳食纤维面条、提高小麦粉基食品的营养价值提供一定科学依据。

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

小麦面粉(中筋粉)一加一天然面粉有限公司;食盐中盐皓龙盐化有限责任公司;菊粉白银熙瑞生物工程有限公司;其他试剂均为国产分析纯。

FA2204B电子天平上海佑科仪器仪表有限公司;Super3快速黏度分析仪澳大利亚Newport新港科学仪器有限公司;101-2A电热鼓风干燥箱天津市通利信达仪器厂;CR-400色差仪日本KONICA MINOLTA;TA-XT2i质构仪英国Stable Micro System;Quanta200扫描电镜美国FEI公司;Farinograph-820604粉质仪、Extensograph-E拉伸仪德国Brabender公司;JYN-YM1压面机杭州九阳生活电器有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1混粉配制分别将1.25%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%的天然菊粉替代相应比例的小麦粉,混合均匀。将不添加天然菊粉的小麦粉作为对照。

1.2.2混粉糊化特性的测定参考Angioloni等[13]的方法。

1.2.3混粉粉质特性的测定参照GB/T14614-2006法测定。利用粉质仪对充分混匀的天然菊粉-面粉进行测定。记录面团吸水率(%)、形成时间(min)、稳定时间(min)、弱化度(Fu)和粉质指数等相关参数。

1.2.4面团拉伸特性的测定参照GB/T14615-2006法测定。利用拉伸仪对不同天然菊粉含量的面团进行拉伸测定。记录面团分别在 45、90、135 min时的拉伸面积、拉伸阻力(50 mm处的阻力)、延伸度和拉伸比例(50 mm处的阻力与延伸度的比值)等参数。

1.2.5面条的制作采用计红芳等法并稍作修改[14]。将100 g的天然菊粉和面粉置于不锈钢盆中,混匀。将1.0 g食盐溶于38 mL纯净水中分次加入混粉中,以形成雪花状的面絮并揉合成团,和面时间控制在5 min内。将和好的面团盖上湿纱布,静置醒面20 min。熟化后的面团放入压面机中压片,其中在1、2、3档处分别压片3次,每第2次压片后对折一次,在4、5档处分别压片两次,然后制成厚1 mm、宽5 mm、长20 cm的面条。

1.2.6面条品质的测定

1.2.6.1面条的干物质吸水率取湿面条15根,称重后置于500 mL沸水中烹煮2.5 min后捞出,然后将面条放到滤纸上沥干,5 min后称重。计算干物质的吸水率,同时取5 根面条测试样品水分。

干物质吸水率(%)=[M1-M2×(1-W)]÷[M2×(1-W)]×100

其中,M1-蒸煮后面条的质量(g),M2-蒸煮前面条质量(g),W-蒸煮前面条水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.2面条的干物质损失率测定面条干物质的损失率时,将面条煮制后烧杯内的面汤,倒入500 mL的容量瓶中,冷却至常温后,定容、摇匀。然后用移液管量取40 mL面汤倒入恒重的称量皿中,置于105 ℃烘箱干燥至恒重,计算干物质损失率。

干物质损失率(%)=M÷[G×(1-W)]×12.5×100

其中,M-40 mL面汤中干物质的质量(g),G-煮前面条的质量(g),W-煮前面条的水分含量(%)。平行3次。

1.2.6.3面条的质构测定利用质构仪参考陈书攀等[11]方法并稍作修改。取长度为15 cm的湿面条于500 mL的沸水中煮制最佳时间,立即用漏勺捞出,并用冷水过凉10 s,置滤纸10 s后,进行质构测定。每次挑出5根面条,并排放在测试台上,选用P50探头。参数设定如下:测试前为2 mm/s,测试中和测试后速度为0.8 mm/s。压缩比为70%,感应力为5.0 g。记录硬度、弹性、内聚性、黏性、咀嚼度和回复性等参数。平行3次。

1.2.6.4面条微观结构观察采用扫描电镜(SEM)对面条进行微观结构观察。面条经45 ℃干燥6 h后取断面固定在双面胶上,然后喷金处理,在操作电压15 kV下放大800倍观察。

1.3　数据处理

采用Excel进行处理数据、SPSS 18.0进行方差分析及显著性检验。

2　结果与分析

2.1　天然菊粉对面粉糊化特性的影响

面粉糊化特性参数与面条品质间存在相关性,对面条的品质有重要影响。随天然菊粉添加量的增加,面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最终黏度、破损值和回生值均呈下降趋势,而糊化温度则呈上升趋势(表1)。当天然菊粉添加量为15%时,峰值黏度仅为963 cP,最终黏度仅为1288 cP,糊化温度高达89.73 ℃。

表1　天然菊粉对面粉糊化性质的影响Table 1　Effect of natural inulin on pasting properties of wheat flour

注：同列不同字母表示差异显著(p<0.05),表2、表3同。

表2　天然菊粉对面团粉质特性的影响Table 2　Effect of natural inulin on the farinograph properties of dough

随天然菊粉量的增加,体系的回生值降低,表明天然菊粉具有延缓淀粉老化的作用,这可能与菊粉能够阻止或降低直链淀粉在糊化后的重结晶现象有关[15]。随天然菊粉添加量的增加,混合粉的破损值下降,表明菊粉能够维持淀粉结构的稳定,减少加热和剪切力对淀粉颗粒的破坏作用。这一研究结果与陈书攀、赵天天等的研究结果一致[11,16]。

2.2　天然菊粉对面团粉质特性的影响

随着天然菊粉添加量的增加,混合粉的吸水率呈显著下降趋势,这可能与菊粉具有良好的亲水性有关。混合粉面团的形成和稳定时间都随天然菊粉添加量的增加而延长。当菊糖添加量为15%时,面团形成时间为 15.30 min,稳定时间长达30.33 min;与对照相比,分别延长了10.10 min和23.63 min(表2)。面团的形成时间和稳定时间延长,可能与菊粉参与了面筋蛋白网络结构的形成有关。此外,混粉面团的弱化度随天然菊粉添加量的增加逐渐减小,当含有15%天然菊粉的面团弱化度仅为21.67 Fu。这可能是与菊粉具有凝胶性且能与蛋白结合有关。

2.3　天然菊粉对面团拉伸特性的影响

当天然菊粉添加量≤10%时,拉伸面积逐渐增大,其大小为45 min≤90 min≤135 min,而添加量超过10%时,醒发90 min和135 min时的面团拉伸面积呈下降趋势,其面积大小依次为 135 min≤90 min≤45 min。当天然菊粉的添加量为10%,醒发时间为135 min时,拉伸面积达到最大值(205.33 cm2)(图1)。天然菊粉添加增加了面团的拉伸阻力,当菊粉添加量≥5%时,拉伸阻力显著增加,其大小为45 min≤90 min≤ 135 min(图2)。添加菊粉能够增加面团的拉伸阻力,这可能由于菊粉与麦谷蛋白得到了良好的结合,提高了麦谷蛋白的性能有关。当菊粉添加量≥5%时,只有醒发135 min时的面团延伸度下降;当天然菊粉量≥7.5%时,三个不同时间段的面团延伸度都有明显下降,其下降程度为45 min≤90 min≤135 min(图3)。面团的延伸度下降可能是菊粉与麦醇溶蛋白结合后降低了麦醇溶蛋白的性能,从而使得面团的延伸度下降。随天然菊粉含量的增加,面团的拉伸比例不断增加,其中当菊粉添加量≥5%时,增加幅度显著,醒发时间对面团拉伸比例的影响为45 min≤90 min≤135 min(图4)。

图1　天然菊粉对拉伸曲线面积的影响Fig.1　Effect of natural inulin on tensile curve area of dough注:同一添加量下不同字母表示差异显著(p<0.05),图2～图4同。

图3　菊粉对延伸度的影响Fig.3　Effect of inulin on tensile stretch degree of dough

图4　天然菊粉添加量对拉伸比例的影响Fig.4　Effects of natural inulin on tension ratio of dough

2.4　天然菊粉对面条干物质吸水率和损失率的影响

面条的干物质吸水率和损失率对面条的食用品质有重要的影响。质量好的面条干物质吸水率高,损失率低。天然菊粉添加量在≤5%对面条的干物质吸水率和干物质损失率没有明显的影响;当菊粉添加量在7.5%时,干物质吸水率达到最大值(180.66%);超过7.5%时,干物质吸水率显著下降(图5)。干物质损失率在菊粉添加量≥5%时呈明显上升趋势,当菊粉添加量在15%时,干物质损失率高达1.35%。这可能与过量的菊粉超过了菊粉和面筋蛋白结合能力的范围,从而导致面粉中的面筋蛋白没有形成最佳状态,没有更好的包裹淀粉分子,从而导致面条在煮制的过程中损失率呈增加趋势有关。

表3　天然菊粉对面条质构的影响Table 3　Effect of natural inulin on the texture of noodles

图5　天然菊粉对面条干物质吸水率和损失率的影响Fig.5　Effect of natural inulin on dry material absorption and loss rate of noodles

2.5　天然菊粉对面条质构的影响

添加天然菊粉对面条质构中的硬度和回复性有显著影响。当天然菊粉添加量在12.5%时,硬度和黏性均达到最低值,其硬度与对照相比下降了24.67%,黏性同比下降了28.34%。而添加菊粉对面条的弹性和咀嚼性没有显著影响(p>0.05)(表3)。综合来看,可以将菊粉做为膳食纤维改良剂添加到面条中。

2.6　天然菊粉对面条微观结构的影响

由图6可知,经煮制、干燥后的面条中裸露的淀粉颗粒较多,呈不规则的形状,多数为椭圆形,大小不一,不均匀地分布于面筋网络中,整体呈片状兼有无规则孔洞,质地较松散。随着菊粉含量的增加,其中淀粉颗粒与面筋蛋白的结合更为紧密,表面相对光滑平整,无孔洞(图6b～h)。可以看出,菊粉的添加增强了面团中淀粉颗粒和面筋蛋白的结合能力,这可能是由于菊粉具有胶体性能,将淀粉颗粒更加牢固的填充于面筋网络中,从而使淀粉与蛋白更加紧密地结合在一起,使得面条质地变得紧实。

图6　含不同添加量天然菊粉的面条的扫描电镜图Fig.6　The SEM of noodles with different natural inulin addition注:a：0,b：1.25%,c：2.5%,d：5%, e：7.5%,f：10%,g：12.5%,h：15%。

3　结论

添加天然菊粉能降低面粉的峰值黏度、峰谷黏度、最终黏度、破损值和回生值,能增加糊化温度。添加天然菊粉能使面团的吸水率、弱化度降低,而面团的形成与稳定时间及粉质质量指数呈增加趋势。在面团的拉伸特性方面,添加菊粉能使面团的拉伸阻力、拉伸比例呈上升趋势,拉伸面积先增加后降低,其中菊粉添加量在10%,面团醒发时间为135 min时,面团的拉伸面积达到最大值。面团延伸度在菊粉添加量大于7.5%时都开始下降。菊粉的添加对面条的弹性和咀嚼性没有显著影响(p>0.05)。天然菊粉可作为高膳食纤维面条的膳食纤维原料使用，最适添加量为7.5%。

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