苦荞麸皮粉添加量对面团性质及馒头品质的影响

韩畅,林江涛,岳清华,苏东民,2*

1(河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州,450000)2(郑州轻工业大学 食品与生物工程学院,河南 郑州,450000)

苦荞,又名鞑靼荞麦,是一种一年生草本双子叶植物,主要种植在西南和西北地区,其中四川凉山具有世界第一的苦荞种植面积和产量,被称为“苦荞之乡”[1]。苦荞营养全面,氨基酸组成均衡,含有丰富的黄酮类物质,例如芦丁、檞皮素等,可以有效地预防及治疗糖尿病,降低饭后血糖,是一种很好的药食同源食物[2]。苦荞麸皮粉是苦荞麦加工生产苦荞芯粉后的副产物,由苦荞麸皮与少量的胚乳组成,其芦丁含量是苦荞芯粉的4～8倍,且具有丰富的膳食纤维[3-4]。与苦荞芯粉相比,苦荞麸皮粉更具开发潜力,但由于苦荞麸皮粉制作食品口感较差,只有小部分作为辅助糖尿病人的功能性食品被售卖,剩余大部分则被作为动物饲料[5]或被抛弃。

馒头是我国的传统面食,日常消耗量巨大。但随着人们生活水平提高与健康意识的增强,精细化加工的小麦粉馒头已经不能满足人们对营养的需求,有研究显示我国居民膳食纤维摄入量严重不足[6],因此向馒头中添加苦荞粉[7]、麦麸[8]、菊粉[9]等制成高膳食高营养馒头已经成为潮流[10]。

目前对苦荞芯粉或苦荞全粉与小麦粉混合粉面团及产品的研究较多。彭芸[7]研究苦荞馒头的品质与营养,发现随着苦荞芯粉添加量增加苦荞馒头的黄酮类物质含量显著增加,感官评价值先上升后降低。周颖等[11]的研究指出,苦荞芯粉与小麦粉比例为3∶7时能提高混合粉营养且同时具有较好的面团品质。HAN等[12]研究不同比例苦荞全粉添加对混合粉面团及面条的影响,发现苦荞全粉的添加会使面团的吸水率以及面条的硬度降低。张玲等[13]将不同比例的微细化苦荞全粉与小麦粉混合,发现随着微细化苦荞全粉添加比例的增加,面团中面筋强度减弱、韧性降低,添加比例达到40%时几乎无法观察到面筋结构。而目前几乎没有关于苦荞麸皮粉添加到小麦粉中对混合粉面团性质及馒头品质的研究报道。

本文旨在研究苦荞麸皮粉的添加量对混合粉面团加工性能及馒头品质的影响,从而为苦荞麸皮馒头的后续品质改良及产品的工业化提供理论依据,提高苦荞麸皮粉的利用率以及价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

苦荞麸皮粉(水分含量11.82%;灰分含量2.67%;蛋白质含量14.59%),四川省凉山彝族自治州;小麦粉(水分含量12.96%;灰分含量0.46%;蛋白质含量10.04%;湿面筋含量30.6%),市售五得利五星特精小麦粉;活性干酵母,安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

MicroMR-CL-I核磁共振成像分析仪,苏州(上海)纽迈电子科技有限公司;810152自动型粉质仪、860704自动型拉伸仪,德国Brabender公司;TA-XTPlus质构仪,德国Stable Micro Systems公司;CR-410色彩色差计,日本柯尼卡美能达公司;醒发箱、JHMZ 200针式和面机,北京东方孚德技术发展中心;Quanta FEG-250 扫描电子显微镜,美国Thermo Fisher Scientific有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 苦荞麸皮粉-小麦粉混合粉的制备

将苦荞麸皮粉分别按照质量分数5%、10%、15%、20%、25%、30%与小麦粉混合制成苦荞麸皮粉-小麦粉混合粉,混合均匀后备用。以不添加苦荞麸皮粉的小麦粉为对照组。

1.3.2 混合粉面团的制备

称取适量1.3.1中制备的混合粉(小麦粉)放入和面机的和面钵中,根据称取混合粉(小麦粉)质量加入粉质吸水率75%的蒸馏水,和面3 min后取出备用。

1.3.3 混合粉面团水分分布测定

取10 g 1.3.2中制成的面团用保鲜膜包裹,放置4 min。称取1 g面团揉成细条放入核磁共振专用试管中,放入核磁共振成像仪中进行测定。参数设置如下：采样点数(TD)40 000,采样频率(SW)200.00 kHz,采样间隔时间(TW)1 000 ms,累加次数(NS)4。

1.3.4 混合粉粉质特性的测定

混合粉粉质特性根据GB/T 14614—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》测定。

1.3.5 混合粉面团拉伸特性的测定

混合粉面团拉伸特性根据GB/T 14615—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》测定。

1.3.6 混合粉面团的微观结构

将10 g 1.3.2中制备的面团压片切条后冷冻干燥,制成自然断面后进行喷金处理,用扫描电镜进行观察拍照。

1.3.7 混合粉馒头制作

根据GB/T 35991—2018制作馒头,馒头出锅室温冷却1 h后开始测定各指标。

1.3.8 混合粉馒头比容和质构测定

使用小米置换法测定馒头体积,使用天平测定馒头质量,用体积质量之比计算比容;馒头冷却1 h后切片,切成15 mm厚的馒头片,运用P/36探头使用质构仪进行测定。测试参数：测前速度3 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,压缩比50%,触发力5 g,间隔时间3 s。

1.4 数据处理

进行2次以上平行实验(粉质特性除外),使用Excel进行数据统计,采用SPSS 20对数据进行显著性分析,样品间存在显著性差异时(P<0.05)用不同的小写字母表示,实验结果用“平均值±标准偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 苦荞麸皮粉添加量对面团品质的影响

2.1.1 苦荞麸皮粉添加量对面团水分分布的影响

低场核磁共振技术可以对面团内部水分的结合状态以及水分含量进行表征,3个不同横向弛豫时间T21、T22、T23分别表征了3种水分状态,分别是深层结合水、弱结合水和自由水,弛豫时间越长表示该种状态的水流动性越强[14]。对应的3个峰积分面积A21、A22、A23分别表征了深层结合水、弱结合水以及自由水的相对含量[15]。如表1所示,随着苦荞麸皮粉添加量的增加,面团T21值和A23值呈上升趋势,T23值与A22值呈下降趋势。深层结合水主要是与面筋和淀粉紧密结合的水,弱结合水主要是与蛋白和淀粉大分子结合的水[16]。

表1 苦荞麸皮粉对面团水分分布的影响Table 1 Effect of tartary buckwheat bran powder on dough moisture distribution

这说明苦荞麸皮粉的添加破坏了面团的面筋网络结构,使面筋蛋白与水的结合能力下降,面团持水能力降低,造成面团中弱结合水相对含量逐渐下降,自由水相对含量上升,深层结合水的流动性增强,而苦荞麸皮粉中含有的膳食纤维使得自由水的流动性下降。这与汪磊[17],李秀玲等[18]的研究结果相似,他们在研究中指出膳食纤维具有较强的亲水性,会与小麦粉竞争水分,能与自由水分子结合降低其含量与流动性。

2.1.2 苦荞麸皮粉添加量对面团粉质特性的影响

粉质特性是面团流变学特性的指标之一,可以表征面团揉混过程中的品质变化,与面团以及产品品质密切相关[19-20]。如表2所示,随着混粉中苦荞麸皮粉所占比例的增加混粉吸水率降低,小麦粉的吸水率与面筋蛋白含量有关,苦荞麸皮粉的添加使混粉中面筋蛋白含量降低,所以吸水率显著下降。面团形成时间与稳定时间随着苦荞麸皮粉添加量的增加先呈下降趋势,在苦荞麸皮粉的添加比例分别达到10%与5%后呈上升趋势。这是因为苦荞麸皮粉的添加使面团中面筋含量降低,并且破坏了面筋的立体网络结构,所以面团的耐搅拌能力显著下降,形成时间与稳定时间显著降低。在苦荞麸皮粉添加比例达到10%时,粉质曲线开始出现双峰,到达15%时双峰明显,因为粉质特性进行指标读出时以第2个最高峰为准,从而导致形成时间与稳定时间显著上升,杜双奎[21]在研究中也得到相同结果。

表2 苦荞麸皮粉对面粉粉质特性的影响Table 2 Effect of tartary buckwheat bran powder on flour silty properties

双峰的出现可能是因为苦荞全粉面团在较低加水量时具有较高的黏着性[22],因此在面团形成初期,苦荞麸皮粉含量较高的混合粉中的面筋蛋白会大量吸水形成稳定的网络结构,促使形成第1个峰,而后面筋网络会因过度搅拌被破坏,面团的持水能力下降,水分溢出,从而导致苦荞麸皮粉黏着性增加,致使第2个峰的出现。

从上述结果可以看出,添加苦荞麸皮粉会使面团的粉质特性显著变化,当苦荞麸皮粉添加量>15%时,决定粉质各指标的主要因素已经不再是面筋,这时粉质指标已不适用于评价面团加工性质。这与张守文等[23],王杰琼[24]的研究结果相似。

2.1.3 苦荞麸皮粉添加量对面团拉伸特性的影响

添加不同比例的苦荞麸皮粉对面团在醒发45、90、135 min时的拉伸特性的影响如表3所示。其中拉伸面积与面团的面筋筋力有关,拉伸面积越大,说明面团筋力越强[25]。拉伸阻力和最大拉伸阻力可以反映出面团的强度和持气能力[26]。面团的拉伸比例和最大拉伸比例分别是拉伸阻力和最大拉伸阻力与延伸度的比值,拉伸比例过高则说明面团延伸性差不易醒发,过低则说明面团可塑性低,制作面制品时成型性差[27]。从表3可以看出,随着苦荞麸皮粉添加量的增加,面团在醒发45、90、135 min时的拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例都呈现出先降低后升高的趋势,并且都在苦荞麸皮粉添加比例达到10%时出现转折点,这与周小理等[28]的研究结果相似。这可能是由于苦荞麸皮粉的添加降低了面团中的面筋含量,同时苦荞麸皮粉的剪切作用破坏了面筋的网络结构,使得面团韧性降低、持气能力下降,拉伸面积、拉伸阻力与最大拉伸阻力因而显著降低,从而导致拉伸比例与最大拉伸比例显著下降。

苦荞麸皮粉本身具有一定黏性,当苦荞麸皮粉添加比例>15%时,决定拉伸面积与拉伸比例等指标的主要因素已经由面筋筋力转变为面团本身的黏性,拉伸面积、拉伸阻力与拉伸比例等因此显著增大,这与粉质结果一致。面团的延伸度与麦醇溶蛋白有关,可以反映面团的延展性与可塑性[26]。在醒发45 min时,面团内部面筋网络形成不完善,面团延伸度随着苦荞麸皮粉添加量的增加先升高后降低,但并没有显著变化;在醒发90与135 min时,面团的延伸度随着面团中苦荞麸皮粉替代比例的增加呈显著下降趋势。这说明苦荞麸皮粉的添加导致面团的延展性以及可操作性变差。

表3 苦荞麸皮粉对面团拉伸特性的影响Table 3 Effect of tartary buckwheat bran powder on dough tensile properties

2.1.4 苦荞麸皮粉添加量对面团围观结构的影响

如图1所示,未添加苦荞麸皮粉的对照组面团的面筋网络结构紧密均匀,淀粉颗粒被完全的包裹在面筋网络当中。添加5%～10%的苦荞麸皮粉时,面团中的面筋网络开始劣变出现孔洞,少量淀粉颗粒暴露在面筋网络之外。

当苦荞麸皮粉的添加量为15%～30%时,面筋网络松散凌乱,孔洞变多,大部分淀粉颗粒暴露在外,堆叠在一起。苦荞麸皮粉的添加会稀释面团中的面筋含量,破坏面筋的网络结构,使其无法包裹淀粉形成均匀稳定结构,从而导致面团品质变差,加工性能降低。

2.2 苦荞麸皮粉添加量对馒头质构及比容的影响

由表4可知,随着苦荞麸皮粉添加比例的提高,馒头的硬度、胶着性和咀嚼性显著增加,弹性、内聚性、回复性以及比容显著降低。

a-添加量0%;b-添加量5%;c-添加量10%;d-添加量15%;e-添加量20%;f-添加量25%;g-添加量30%图1 苦荞麸皮粉对面团微观结构的影响Fig.1 Effect of tartary buckwheat bran powder on the microstructure of dough

表4 苦荞麸皮粉对馒头质构和比容的影响Table 4 Effect of tartary buckwheat bran powder on the texture and specific volume of steamed bread

这表明苦荞麸皮粉的添加会使馒头的体积减小,食用时所需能量增大,馒头的口感下降,食用品质显著变差。原因可能是苦荞麸皮粉的添加使得面团中面筋被稀释,面筋网络结构被破坏,馒头胚无法充分膨胀,从而导致馒头体积减小,品质降低[29]。

3 结论

苦荞麸皮粉的添加会使混合粉面团的加工性能和馒头品质显著变化。随着苦荞麸皮粉添加量的增加,面团中弱结合水含量显著下降,自由水含量显著上升。混合粉吸水率随着苦荞麸皮粉的添加显著下降,形成时间与稳定时间先降低后增加,当苦荞麸皮粉添加比例>15%时,粉质指标读数已经不适用于面团品质的评价。在醒发90、135 min时面团的延伸度随着苦荞麸皮粉添加量的增加显著下降。面团在3个不同醒发时间的拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例随着苦荞麸皮粉所占比例的上升先降低后升高。从面团微观结构可以看出,当苦荞麸皮粉添加比例<10%时,面团面筋网络所受破坏程度较低联系较为紧密,添加比例>10%后,面筋网络破坏严重,几乎看不到稳定的面筋网络结构,淀粉颗粒大量暴露在外。馒头的硬度、胶着性和咀嚼性随着苦荞麸皮粉所占比例的增加显著上升,弹性、内聚性、回复性以及比容显著下降。

总体来看,在不进行改良的情况下,苦荞麸皮粉添加量<10%时馒头具有较好的品质。本实验通过对比不同比例苦荞麸皮粉-小麦粉混合粉的面团及馒头品质差异,初步明确了苦荞麸皮粉的添加量对混合粉面团性质及馒头品质的影响规律,为苦荞麸皮馒头的开发生产提供依据。较高的苦荞麸皮粉添加量会使馒头品质显著下降,降低消费者接受度,在未来还需进一步对高添加量苦荞麸皮馒头品质的改良进行研究。