十二种常见亲水胶体对馒头品质影响的研究

黎金鑫,朱运平,滕 超,李秀婷,郦金龙,*

(1.北京工商大学,北京食品营养与人类健康高精尖创新中心,北京 100048; 2.食品添加剂与配料北京高校工程研究中心,北京 100048; 3.北京市食品风味化学重点实验室,北京 100048)

馒头作为我国的传统主食之一,距今已有1700多年的历史,在我国膳食结构中占有非常重要的地位,深受广大消费者的喜爱[1]。馒头是由发酵后的面团蒸制而成,在汽蒸过程中不发生美拉德反应,因此不含有丙烯酰胺,相比于大部分的油炸及焙烤制品,馒头是一种更加健康的食品[2-3]。影响馒头品质的主要因素包括小麦粉质量、酵母、添加剂、制作工艺及储存条件等方面,这些因素的不同效果叠加,导致馒头的品质具有较大的差异[3-5]。此外,馒头在储存过程中易发生水分散失及淀粉老化,导致其货架期变短、风味变差、硬度增加等[6]。随着人们物质条件的改善及生活节奏的加快,对馒头品质的要求也不断提高,实现馒头从家庭作坊生产到工业化的转变也已成为必然的趋势[7],面制品品质提升是推进主食工业化的基础工作。

目前,添加改良剂已经成为面制品品质改善的主要途径之一,常用的改良剂包括亲水胶体、酶制剂及乳化剂等。其中,亲水胶体是一类可溶于水的多糖和蛋白质,在食品工业中常用作增稠剂、乳化剂、持水剂及泡沫稳定剂等[8-9]。国内外有关亲水胶体对面制品的品质改良及抗老化方面有广泛的研究,结果表明，亲水胶体的添加可以有效改善面制品气孔分布、持水能力及感官品质等[10-12],魔芋胶、海藻酸钠、卡拉胶及黄原胶等则有效地延缓了储藏过程中馒头的老化[13-14]。

由于不同种类及来源的亲水胶体在分子结构、组成、分子量等物理化学性质上差异很大,在性能上既有共性又有各自的特异性,对馒头的作用效果也可能有较大差异。因此有必要系统研究不同种类亲水胶体对馒头品质的影响,对于不同亲水胶体的作用效果进行系统的归纳。本文选择了海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、角豆胶、魔芋胶、高/低甲氧基柑橘果胶、阿拉伯胶、乳清浓缩/水解蛋白及酪蛋白钠12种常用的亲水胶体,考察它们对馒头质构特性、比容、含水量及持水力的影响,为这12种亲水胶体在馒头品质改善中的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中筋小麦粉 山东风筝面粉有限公司;高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;海藻酸钠(ALG) 北京百灵威科技有限公司;卡拉胶(CGN)、瓜尔豆胶(GG)、黄原胶(XG) 北京半夏科技发展有限公司;魔芋胶(KGM)、角豆胶(LBG) 上海源叶生物科技有限公司;酪蛋白钠(SC) 美国Sigma公司;高甲氧基柑橘果胶(HMOP)、低甲氧基柑橘果胶(LMOP) 德国Herbstreith & EoxKG公司;乳清浓缩蛋白(WPC)、乳清水解蛋白(WPH) 普洛钦国际贸易有限公司;阿拉伯胶(AG) 国药集团化学试剂有限公司。

ME802/02型电子天平 梅特勒-托利多(上海)有限公司;SZM-60搅拌机(和面机) 广东旭众食品机械有限公司;欧美佳CV醒发箱 湖北欧美家食品机械有限公司;蒸锅 潮安县彩塘振能不锈钢制品厂;TMB-Pro型质构仪 美国FTC公司。

1.2 实验方法

1.2.1 馒头制作 将一定浓度梯度(0.2%、0.6%、1.0%)的亲水胶体与面粉混匀,倒入35 ℃温水溶解的1.0% 酵母溶液,并最终控制面粉中水添加量为55%。和面机搅拌10 min后,置于35 ℃下醒发30 min,汽蒸25 min,取出冷却1 h后待测。

1.2.2 馒头质构特性的测定 取馒头中心部分切取3 cm×3 cm×2.5 cm的长方体,采用TPA分析模型进行馒头质构特性的评价。测试探头类型为直径12.7 mm的圆柱形探头,力量感应元量程250 N,升高高度45 mm,形变量50%,测试前速率60 mm/min,测试速率60 mm/min,测试后速率60 mm/min,起始力1 N,两次压缩间隔时间1 s,取三次测量结果的平均值。

1.2.3 馒头比容的测定 馒头质量采用电子天平称量,馒头体积采用油菜籽置换法测定,馒头比容(mL/g)为馒头体积与馒头质量的比值,取三次测量结果的平均值。

1.2.4 馒头水分含量及持水力的测定 馒头芯水分含量采用GB 5009.3-2016中直接干燥法测定[15]。对于馒头持水力的测定,则是将馒头分别置于室温及-4 ℃密闭条件下储存,室温下,每隔2 h对馒头质量进行称重(2～12 h);-4 ℃下,每隔12 h对馒头进行称重(12～72 h),取三次测量结果的平均值。

1.3 数据处理

采用SPSS 17.0分析软件进行数据统计分析,运用方差分析法(analysis of variance,ANOVA)进行显著性分析,显著水平值为p<0.05。采用Origin 8.6软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同亲水胶体对馒头质构特性的影响

食品的质构特性,如硬度、咀嚼性、胶粘性、粘附性、弹性及内聚性等是食用品质的重要方面。其中,硬度表示使物体变形所需要的力,咀嚼度表示把固态食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量,它们是衡量面制品品质的两个重要指标;弹性表示物体在外力作用发生形变,撤去外力后恢复原来状态的能力的参数,其对馒头综合评分有较大的影响[15]。因此选取硬度、弹性及咀嚼性作为分析指标。

从图1A～图1D可以看出,与空白组相比,添加0.2% 的卡拉胶(CGN),0.6% 的瓜尔豆胶(GG),0.2% 的角豆胶(LBG),0.6% 的魔芋胶(KGM),0.6%～1.0% 的高甲氧基柑橘果胶(HMOP),0.6% 的低甲氧基柑橘果胶(LMOP)以及0.6%～1.0% 的乳清水解蛋白(WPH)均可显著降低馒头的硬度与咀嚼性(p<0.05),这表明，适宜浓度的亲水胶体可同时降低馒头的硬度及咀嚼性,这可能由于这些亲水胶体具有较高的黏度,它们将散碎的面筋网络更好的黏合起来,加固了面筋网络,而其与面筋蛋白间的相互作用也赋予了面筋网络一定的强度[17],淀粉颗粒会被很好地包裹在亲水胶体与面筋蛋白形成的网络中,从而改善了馒头的组织均匀程度及持水作用,使其不易发生收缩,进而使馒头的口感更松软。而某些剂量亲水胶的添加则会显著提高馒头的硬度及咀嚼性(p<0.05),如0.2%～1.0% 的海藻酸钠(ALG)和0.2%～1.0%的黄原胶(XG)(图1A及图1C)。可能是由于过强的面筋蛋白网络会使面团在发酵过程中不易醒发,馒头在汽蒸过程中不易胀发,气室减小,从而增加了硬度及咀嚼性。

图1 不同亲水胶体对馒头质构特性的影响Fig.1 Effect of different hydrocolloids on the texture properties of CSB注:A和B代表硬度;C和D代表咀嚼性;E和F代表弹性;不同小写字母表示组内数据差异显著(p<0.05)；图2～图4同。

从图1E～图1F可以看出,添加0.6%的海藻酸钠(ALG),0.6% 的卡拉胶(CGN),0.2%～1.0%的瓜尔豆胶(GG),0.6%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP),1.0%低甲氧基柑橘果胶(LMOP),0.2%的阿拉伯胶(AG),0.6%的乳清水解蛋白(WPH)均可显著提高馒头的弹性(p<0.05)。

综合以上分析,分别添加0.6%的瓜尔豆胶(GG)以及0.6%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP)均可在显著降低馒头的硬度及咀嚼性的同时,提升馒头的弹性,对馒头质构具有较好的改善效果。

2.2 不同亲水胶体对馒头比容及外观的影响

比容反映了馒头的膨松度。由图2A～2B可知,与空白比较,加入0.2%的瓜尔豆胶(GG),0.2%的魔芋胶(KGM),0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP),0.6%～1.0%的低甲氧基柑橘果胶(LMOP),0.2%～1.0%的阿拉伯胶(AG),0.6%～1.0%的乳清水解蛋白(WPH)以及0.2%～1.0%的酪蛋白钠(SC)均会显著增加馒头的比容(p<0.05)。继续增加瓜尔豆胶(GG)(至1.0%)、魔芋胶(KGM)的浓度(0.6%～1.0%)后,馒头比容显著降低(p<0.05)。除此之外,添加0.6%～1.0%的海藻酸钠(ALG),0.2%～1.0%的黄原胶(XG),0.6%～1.0%的卡拉胶(CGN),1.0%的角豆胶(LBG)也会使馒头的比容显著降低(p<0.05)(图2A)。

图2 不同亲水胶体对馒头比容的影响Fig.2 Effect of different hydrocolloids on the specific volume of CSB

馒头的比容与筋力有关,适宜的面筋筋力对于馒头品质起着关键作用[8]。一定强度的面筋筋力赋予面团合适的延展性,在面团发酵及馒头汽蒸过程中,为气室的扩展提供一定的强度,有利于二氧化碳的保持,进而增加了馒头的比容,以0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP)与0.2%～1.0%的阿拉伯胶(AG)为例(见图3)。而面团的延展性过低,面筋筋力过强,限制了发酵过程中气孔的延伸,不利于面团醒发和馒头胀发,因此导致馒头比容下降[8,13],此外,过高的筋力也使得馒头外形发生了收缩,以0.6%～1.0%卡拉胶(CGN)及0.2%～1.0%的黄原胶(XG)为例(见图3)。大量的研究表明,适宜浓度高/低甲氧基柑橘果胶(HMOP/LMOP),乳清水解蛋白(WPH)及酪蛋白钠(SC)的添加会弱化面筋网络结构,使面团的延展性提高[18-20],从而增加馒头比容。

图3 不同亲水胶体对馒头外观形状的影响Fig.3 Effect of different hydrocolloids on the shape of CSB

2.3 不同亲水胶体对馒头水分含量及持水力的影响

2.3.1 不同亲水胶体对馒头水分含量的影响 由于亲水胶体本身的亲水性,具有较强的水结合能力。从图4可以看出,与空白比较,添加1.0%的海藻酸钠(ALG),0.2%～1.0%的卡拉胶(CGN),0.2%～0.6%的瓜尔豆胶(GG),0.2%～0.6%的魔芋胶(KGM),0.6%～1.0%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP),1.0%的低甲氧基柑橘果胶(LMOP)均可显著增加馒头的水分含量(p<0.05)。其他亲水胶体的添加,如黄原胶(XG)、角豆胶(LBG)、阿拉伯胶(AG)、乳清水解/浓缩蛋白(WPC/WPH)及酪蛋白钠(SC)则对馒头的水分含量无显著影响,可能与亲水胶体添加的浓度范围有关。

图4 不同亲水胶体对馒头水分含量的影响Fig.4 Effect of different hydrocolloids on the moisture content of CSB

2.3.2 不同亲水胶体对馒头持水力的影响 在室温及-4 ℃条件下,与空白比较,除阿拉伯胶(AG)对馒头持水力无显著影响外(图5A、图5B),其他亲水胶体均能不同程度地提高馒头的持水力,其中,卡拉胶(CGN)、海藻酸钠(ALG)、黄原胶(XG)、瓜尔豆胶(GG)、角豆胶(LBG)及魔芋胶(KGM)具有更明显的作用效果(以卡拉胶为例,结果见图5C～图5D)。Guarda等[21]研究了海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶及羟丙基甲基纤维素对面包持水力的影响,结果表明四种胶均能提高面包在储藏过程中的持水力,与本研究结论基本一致。水分散失是引起馒头老化的主要原因之一,而亲水胶体结构中含有的羟基及羧基可以与水进行氢键结合,具有较好的持水能力,因此可以降低馒头在储存过程中的水分流失,在一定程度上延缓馒头老化。

图5 阿拉伯胶及卡拉胶对馒头持水力的影响Fig.5 Effect of arabic gum and carrageenan on the water holding capacity of CSB注:A和C代表室温;B和D代表-4 ℃。

3 结论

亲水胶体对馒头品质的影响取决于胶体的种类及添加浓度,适宜浓度的亲水胶体对馒头的质构有有利影响。通过分析12种亲水胶体对馒头硬度、咀嚼性、弹性的影响,发现添加0.6%的瓜尔豆胶(GG),0.6%的高甲氧基柑橘果胶(HMOP)均不仅可以显著降低馒头的硬度及咀嚼性(p<0.05),同时,还可提升馒头的弹性(p<0.05),有利于提升馒头的品质。

与其他亲水胶体相比,0.6%～1.0%海藻酸钠、0.2%～1.0%黄原胶以及0.6%～1.0%的卡拉胶对降低馒头比容具有更显著的作用,使馒头外形发生收缩,而0.2%的瓜尔豆胶,0.2%的魔芋胶,0.2%～1.0%的高甲氧基柑橘果胶,0.6%～1.0%的低甲氧基柑橘果胶,0.2%～1.0%的阿拉伯胶,0.6%～1.0%的乳清水解蛋白以及0.2%～1.0%的酪蛋白钠则会使馒头比容显著增加。

对于馒头的水分含量及持水性,分别添加1.0%的海藻酸钠及低甲氧基柑橘果胶、0.2%～1.0%的卡拉胶、0.6%～1.0%的高甲氧基柑橘果胶、0.2%～0.6%的瓜尔豆胶及魔芋胶后,馒头水分含量显著增加(p<0.05)。在室温及-4 ℃条件下,与空白比较,除阿拉伯胶对馒头持水力无显著影响外,其他亲水胶体均能不同程度的提高馒头的持水力。

综上所述,添加适宜浓度的瓜尔豆胶、高甲氧基柑橘果胶使馒头硬度及咀嚼性显著降低(p<0.05),馒头弹性、比容、水分含量及持水力显著增加(p<0.05),对馒头的综合品质具有更有效的改善作用。

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