亲水胶体对无麸质面团特性及馒头品质影响研究

余 悦，廖国钊，华 玲

（四川旅游学院食品学院，四川成都 610600）

利用自然存在的不含麸质的原料依照良好操作规范生产的食品被称作无麸质食品[1]。在欧盟的规定中可以在包装上标注“不含麸质”的食品，其中麸质含量要小于20 mg/kg[2]。人们俗称的面筋就是麸质，主要是由麦谷蛋白和醇溶谷蛋白组成，在谷物（大麦、小麦和黑麦等） 中含量较多。麸质属于一种过敏原，能够引发乳糜泻等病症。乳糜泻（Celiac disease） 是一种慢性肠道吸收不良疾病，会致使人们发生缺铁性贫血、不育症、复发性溃疡性口炎、发育滞后等一系列疾病[3]。在北美、北欧和澳大利亚乳糜泻的发病率为0.5%～2.0%，最近几年以来，亚洲区域的国家发病率逐渐增大，也有部分病例在我国南部被发现[4]。馒头是我国传统主食，已经有上千年的食用历史，其主要由面粉、水和发酵剂等原料制作而成。由于馒头较低的熟化温度，不会发生美拉德反应，不含有丙烯酰胺和呋喃类化合物，人们已开始意识到馒头是一种安全健康的食品。大米粉具有低致敏性、易消化性的特点，用来制作无麸质馒头十分合适。近年来，国外对无麸质食品研发开展了大量的研究[5]，尤其在品质改善方面，包括使用淀粉、乳制品、亲水胶体、其他非面筋蛋白、益生元及其组合作为麸质的替代品，来改善无麸质烘焙产品的结构、口感、可接受性和保质期[6]。目前，无麸质食品基本上都是利用无麸质原料（大米、玉米、高粱、小米、荞麦等） 代替小麦类原料，对现有产品（面包、饼干、面条等） 进行一定的改进（加入麸质替代品） 而制备的，所以其加工工艺和现有产品大体相同。在无麸质食品的开发中，研究人员想要改善产品质构特性，在原料配方的更改下，向其中加入其他成分来让无麸质食品拥有网络结构特性，这是一个具有挑战的问题[7]。Manik L C M 等人[8]发现亲水胶体对于无麸质面包的感官和气孔分析等各方面指标都有显著的改善，并且面包没有塌陷。张凤婕等人[9]研究了海藻酸钠对50%马铃薯全粉馒头的影响，认为海藻酸钠对无麸质馒头品质有一定改善。马洁等人[10]发现添加亲水胶体能够通过模拟面筋蛋白的黏弹性和控制水分子移动来提高面团的黏度，改善荞麦面团的发酵性能和持气性，降低面包硬度，增大面包体积。黎欢等人[11]研究了不同亲水胶体对百合淀粉糊化及流变学特性的影响，结果表明，不同亲水胶体与淀粉的混合体系表现不同的糊化及流变学特性。Zarringhalami Soheila 等人[12]研究了黄原胶对无筋米面包的质构和感官特性的影响。陈洪博等人[13]研究了亲水胶体对馒头品质的影响，结果表明不同亲水胶体都能不同水平地转变馒头的内部结构。当前，无麸质食品主要研究的是提高无麸质食品品质及增强营养，在我国关于无麸质食品的研究程度不多，国外研究较多，且无麸质食品在欧美市场种类较多，有无麸质意大利面、无麸质焙烤食品（蛋糕、面包、饼干、披萨） 等[14]。但无论是在欧美或是国内市场，都鲜有无麸质馒头的出现，且研究较少，因此无麸质馒头的研究成为必要，能够以此来顺应亚洲不断增加的乳糜泻发病率尤其是在应用亲水胶体解决无麸质馒头成型困难、容易塌陷、口感差等问题方面。

以大米为原料，并向其中添加亲水胶体制作馒头，使用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、黄原胶对无麸质馒头的品质影响进行对比研究，为无麸质食品的改良研究提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料

大米粉，市售大米粉碎80 目；荞麦粉，市售荞麦粉碎80 目；泡打粉，南京甘汁园糖业有限公司提供；酵母，安琪酵母有限公司提供；黄原胶、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、海藻酸钠，浙江博丹衡食品配料有限公司提供。

1.2 仪器与设备

TMS-Pro 型质构仪，北京盈盛有限公司产品；FX-26A 型恒温发酵箱，广东恒联食品机械有限公司产品；HMJ-A50B1 型和面机，小熊电器股份有限公司产品；DFY-1000 型高速万能粉碎机，温岭市林大机械有限公司产品；YP-N 型电子天平，上海精密仪器仪表有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 无麸质馒头的制作

（1） 基本配方。大米粉200 g，荞麦粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，亲水胶体（黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠分别为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）[15]。

（2） 操作要点。在国标GB/T 21118—2007 中馒头制作方法的基础上略微变动，具体工艺及操作要点如下[15-16]：①原料均匀混合。将大米粉、荞麦粉、泡打粉、亲水胶体均匀混合。②和面。将混合均匀的原料、水及活化酵母放入和面机中，搅拌5～10 min，直至面缸中呈面糊状，手触面糊表面不黏手，按压具有弹性，表面呈光滑均匀的状态即可开始发酵。③恒温发酵。在温度为30 ℃，相对湿度为65%的条件下发酵35 min，直至面糊干燥，可呈面团状，且体积增大1 倍，面团内部气孔呈网状且结构均匀，取出。④成型。将面团搓条，揉搓至表面光滑，用刀切成大小为50 g 的馒头剂子。⑤二次醒发。在温度为38 ℃，相对湿度为65%的条件下醒发60 min。⑥蒸制。上锅蒸25 min。⑦冷却。冷却10 min 后进行感官测评及质构测定，冷却至室温后，开始比容的测定。

1.3.2 单因素试验

在基础工艺的条件下（各成分总百分比大于100%），分别添加亲水胶体（黄原胶0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%；羧甲基纤维素钠0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%；海藻酸钠0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%），研究在无麸质馒头中添加黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等亲水胶体对其比容、质构特性和感官品质的影响。

1.3.3 响应面设计

采取三因素三水平，以感官评分为响应值，对以下3 个影响因素进行响应面试验，优化无麸质馒头的工艺条件。

因素水平编码见表1。

表1 因素水平编码/ %

1.3.4 评价方法

（1） 无麸质馒头的比容测定。选3 个有象征性的馒头，使用小米置换法[17]对馒头体积进行测量，计算出馒头的比容，计算结果取3 组的平均数值。

（2） 无麸质馒头质构的测定。等馒头冷却10 min，切至成馒头片厚度为20 mm，使用TMS-Pro 型质构仪，选择P/36R 圆柱形探头，TPA 模式。设置参数为测试前速度60 mm/min，测试速度60 mm/min，测试后速度60 mm/min，下压距离20 mm，触发力5 N，形变量50%进行测定，测定3 次，取平均数值[11]。

（3） 感官评价。参考国标GB/T 17320—2013《实验室馒头制作及评价标准》[18-19]，对样品的适口性、香味、组织结构、外观、色泽和弹性等6 个方面进行评分。每位成员单独进行每个指标的评定，以排除个体间的相互影响。

无麸质馒头感官评分见表2。

表2 无麸质馒头感官评分

1.4 数据处理

使用SPSS 22.0 数据处理软件，进行数据分析，以3 次平行试验的平均数值作为最终结果。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 亲水胶体对无麸质馒头比容的影响

亲水胶体添加量对无麸质馒头比容的影响见图1。

图1 亲水胶体添加量对无麸质馒头比容的影响

由图1 可知，随着亲水胶体添加量的增加，无麸质馒头的比容呈现先增大后减小的趋势。适量的亲水胶体可以作为面筋的替代物，当亲水基团在和面的过程中与水结合形成亲水胶体而导致吸水膨胀，膨胀后的亲水胶体分子与糊化后的淀粉等一起互相发生反应，在面团中形成与面筋相似的网络结构，从而改善无麸质馒头的持气性，较好地保持了发酵过程中所产生的二氧化碳，改善了馒头的品质。当羧甲基纤维素钠的添加量达到1%，黄原胶的添加量达到1.5%，海藻酸钠的添加量达到0.5%后，无麸质馒头的比容开始减小，可能是亲水胶体出色的吸水性让大量的水分被亲水胶体吸收，减少了蛋白润胀需要的水分，减少了网状结构形成量，从而降低比容。在3 种亲水胶体的对比之下，黄原胶对无麸质馒头比容的改善效果最好，黄原胶添加量在1.5%时，其比容可达1.411 mL/g，海藻酸钠的改善效果次之；其添加量在1%时，改善效果最好，此时无麸质馒头的比容为1.334 mL/g；与黄原胶和海藻酸钠相比，羧甲基纤维素钠对无麸质馒头比容的改善效果最小，当其添加量为0.5%时，无麸质馒头的比容最大为1.329 mL/g。

2.1.2 亲水胶体对无麸质馒头质构的影响

羧甲基纤维素钠对无麸质馒头质构的影响见表3。

表3 羧甲基纤维素钠对无麸质馒头质构的影响

由表3 可知，羧甲基纤维素钠对于无麸质馒头的弹性、胶黏性、咀嚼性、硬度和内聚性都有明显的影响，馒头的硬度、胶黏性和咀嚼性越小，馒头越柔软，馒头的内聚性与弹性越大，馒头的膨胀性和柔韧性就越好，内部组织结构越稳定，馒头的品质就越好。羧甲基纤维素钠添加量不断增加，无麸质馒头的硬度先减弱后增强，当羧甲基纤维素钠的添加量达到1%后，对无麸质馒头的硬度有显著改善作用，当羧甲基纤维素钠添加量为1.5%时，无麸质馒头的硬度最小，为48.56±2.30 N，表明此时的馒头最柔软，当羧甲基纤维素钠添加量低于1%时，由于羧甲基纤维素钠可与淀粉和原有的蛋白质等大分子互相发生化学反应，发生交联，产生了与面筋相似的网络结构，使得馒头的持气性增加，熟制后的馒头气孔较多较大，从而使馒头具有较小的硬度，当添加量超过1%后，可能是因为添加的亲水胶体过多，吸收了大量水分，所以硬度有所增加；随着羧甲基纤维素钠添加量的增加，无麸质馒头的胶黏性和咀嚼性呈减小的趋势，当其添加量达到2%时，无麸质馒头胶黏性和咀嚼性可降低至24.46±0.89 mJ和219.02±3.22 mJ；随着羧甲基纤维素钠添加量的增加，无麸质馒头的内聚性与弹性呈先增大后减小的趋势，当其添加量为1%时，其内聚性与弹性达到最大值。

海藻酸钠对无麸质馒头质构的影响见表4。

表4 海藻酸钠对无麸质馒头质构的影响

由表4 可知，海藻酸钠对无麸质馒头的各质构特性有显著影响，随着海藻酸钠添加量的增多，无麸质馒头的胶黏性呈逐渐减小的趋势，无麸质馒头的硬度与咀嚼性先减小后增大再减小，当其添加量为1%时，馒头的硬度最小，为79.17±2.76 N，此时馒头最软；咀嚼性呈先减少后增加的趋势。

黄原胶对无麸质馒头质构的影响见表5。

表5 黄原胶对无麸质馒头质构的影响

由表5 可知，黄原胶对无麸质馒头质构的各项指标均有显著影响，随着黄原胶添加量的增加，无麸质馒头的硬度呈先减小后增大的趋势，且添加量为1%时，硬度最小，为94.94±3.24。无麸质馒头的内聚性、胶黏性和咀嚼性均与添加量呈负相关，表明黄原胶对无麸质馒头的胶黏性与咀嚼性有改善作用，对内聚性有破坏作用。黄原胶对无麸质馒头的弹性有显著改善作用，但当其添加量超过1%后，其对无麸质馒头弹性的作用效果不显著。

由表3 ～表5 可知，海藻酸钠、黄原胶和羧甲基纤维素钠等亲水胶体对无麸质馒头的各质构特性均有显著影响，其中羧甲基纤维素钠对无麸质馒头的硬度、胶黏性和咀嚼性的改善效果最好，海藻酸钠对无麸质馒头的内聚性与弹性的改善效果最好。

2.1.3 亲水胶体对无麸质馒头感官品质的影响

亲水胶体对无麸质馒头感官品质的影响见图2。

图2 亲水胶体对无麸质馒头感官品质的影响

由图2 可知，黄原胶对无麸质馒头的总体感官品质有显著影响，可改善无麸质馒头的香味、色泽、弹性、适口性、组织结构及外观等诸多评分。黄原胶添加量的不断增加，无麸质馒头的感官评分呈先增大后减小的趋势。在添加量大于1.5%的时候，馒头的适口性显著减小，可能是黄原胶出色的吸水性让大部分水分被其吸收，减少了蛋白润胀需要的水分，减弱了网状结构形成量，增加了馒头的硬度，从而降低了无麸质馒头的适口性。最后选取黄原胶添加量为1.0%，1.5%，2.0%作为其响应面的3 个水平。

随着海藻酸钠添加量不断增加，馒头的比容和感官评分呈先增强后减弱的趋势。海藻酸钠的添加量大于0.5%时，馒头感官评分低，说明海藻酸钠添加量过多或过少都会使馒头品质下降。当海藻酸钠添加量为0.5%时，馒头的比容和感官评分最大。故海藻酸钠添加量为0.5%时，馒头品质较好。无麸质馒头感官总分在海藻酸钠添加量为0.5%时出现最大值，综合考虑，最后选取海藻酸钠添加量为0，0.5%，1.0%作为其响应面的3 个水平。

随着羧甲基纤维素钠添加量的增加，无麸质馒头的感官评分呈现出先增加后降低的趋势，当羧甲基纤维素钠添加量为1.5%时，馒头的感官评分最大。羧甲基纤维素钠的加入使面团中形成了更加牢固的网络结构，使无麸质馒头内部能够截留更多CO2，使馒头更加蓬松，但随着羧甲基纤维素钠的持续增加，减弱了面筋蛋白之间的相互作用，使馒头品质下降。综合考虑后，选取羧甲基纤维素钠添加量为0.5%，1.0%，1.5%作为其响应面的3 个水平。

2.2 响应面试验结果

响应面设计与结果见表6。

表6 响应面设计与结果

2.2.1 响应面模型的建立与显著性检验

回归模型的方差分析结果见表7。

由表7 可知，模型极显著（p=0.000 5<0.01）；失拟项不显著（p=0.096 8>0.05），因此模型建立有效；比较3 个因素的F 值，能够得知其影响排序为C>A>B，即黄原胶添加量> 羧甲基纤维素钠添加量> 海藻酸钠添加量。A2、C2对模型影响极显著（p<0.01）。因素C 的p<0.05，说明其对无麸质馒头的感官评分具有显著性影响。该模型R2=0.959 1，说明该模型拟和程度好，变异系数CV=1.81%，远低于15%，表明该模型的离散程度较小，可以正确反映出无麸质馒头感官评分和黄原胶添加量、羧甲基纤维素钠添加量及海藻酸钠添加量的关系，拥有统计学意义。因此，能够应用此回归方程来预测无麸质馒头的最佳配方。用Design Expert 8.0.6 对表7 中的试验数据进行回归分析后得到响应面模型方程：

表7 回归模型的方差分析结果

海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的交互作用见图3，黄原胶与羧甲基纤维素钠的交互作用见图4，黄原胶与海藻酸钠的交互作用见图5。

图3 海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的交互作用

图4 黄原胶与羧甲基纤维素钠的交互作用

图5 黄原胶与海藻酸钠的交互作用

响应面坡度越陡，说明各因素对馒头综合评分的影响越明显，反之走势越平坦，影响越不明显。黄原胶添加量与羧甲基纤维素钠添加量、黄原胶添加量与海藻酸钠添加量之间对无麸质馒头感官评分的交互作用显著，而羧甲基纤维素钠与海藻酸钠之间的交互作用不显著。通过Design Expert 8.0.6，能够计算出该模型下理论无麸质馒头的感官评分为80.786 分，其理论试验条件为黄原胶添加量0.85%，羧甲基纤维素钠添加量0.98%，海藻酸钠添加量0.39%。

2.2.2 验证试验结果

将得到的最佳工艺参数条件为大米粉200 g，荞麦粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，海藻酸钠0.78 g，黄原胶1.7 g，羧甲基纤维素钠1.96 g，重复3 次进行验证。最终得到产品的感官评分平均值为80±0.61 分，与模型理论值相近，说明该模型能较好地用于无麸质馒头的制备工艺中。

3 结论

通过质构、比容和感官评价的结果探究羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、黄原胶等亲水胶体的添加量对无麸质馒头品质的影响。其中，黄原胶对无麸质馒头的比容、感官的改善效果最好。应用响应面分析法优化无麸质馒头品质改良剂配方的结果得出，以大米粉、荞麦粉为原料，制作无麸质馒头所用品质改良剂的最佳配方为大米粉200 g，荞麦粉60 g，酵母2 g，泡打粉4 g，水150 g，海藻酸钠0.78 g，黄原胶1.7 g，羧甲基纤维素钠1.96 g。该条件下无麸质馒头的感官评分为80.786 分，显著提高馒头的感官评分。研究结果可为无麸质馒头的工业化生产提供参数依据。