菊糖米糕的工藝及感官質構評定

汪名春,刁蘇晨,朱培蕾,周裔彬,杜先鋒,*

(1.安徽農業大學茶與食品科技學院食品科學與工程系,安徽合肥 230036;2.安徽省農業科學院園藝研究所,安徽合肥 230031)

菊糖米糕的工藝及感官質構評定

汪名春1,刁蘇晨1,朱培蕾2,周裔彬1,杜先鋒1,*

(1.安徽農業大學茶與食品科技學院食品科學與工程系,安徽合肥 230036;2.安徽省農業科學院園藝研究所,安徽合肥 230031)

為了改善傳統米糕的質構性狀及其營養品質,嘗試將菊糖添加到米糕中。通過單因素和L9(34)正交實驗研究了加水量、糯米粉和粳米粉配比以及菊糖添加量等因素對感官評價和質構分析(Texture Profile Analysis,TPA)等相關指標的影響,并進一步研究了菊糖米糕的感官評價和TPA有關指標之間的相關性。研究結果表明:菊糖米糕的最優工藝條件為加水量57.5%、糯米粉與粳米粉配比3∶2(g/g)、菊糖添加量3%;菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指標與感官評價的相應指標間具有良好的相關性,提示質構分析是菊糖米糕品質評價的一種有效方式。

菊糖,米糕,質構分析,感官分析,相關分析

近年來,隨著食品工業的迅猛發展,功能性糖類添加劑已經成為食品工業領域的重要組成部分和研究熱點。同時非淀粉多糖如β-葡聚糖、黃原膠和果膠等作為功能性糖類添加劑在淀粉基食品中的應用也日益廣泛。大量的研究表明,非淀粉多糖能影響淀粉的熱力學性質和流變學特性,從而改變和控制淀粉基食品的質構,改善其保水性和凍融穩定性,抑制貯藏期間淀粉的老化以及保持貯藏期間產品質量等功能特性[1-2]。

菊糖(Inulin),又名菊粉,是由D-果糖經β-(1-2)連接而成的線性非淀粉多糖,聚合度(DP)為2～100,是一種水溶性很好的膳食纖維[3]。與一般的非淀粉多糖相比,菊糖添加到食品中不僅能改善其質構性狀,提高其加工性能,而且由于菊糖具有促進腸道排空和益生菌生長、減肥、增強免疫力以及促進礦物質吸收等生理功能,因此其還是一種功能性食品原料,可以提高食品的營養價值[4-5]。此外,最新研究發現菊糖具有降低糞臭素、影響下丘腦神經元以及保護臟器氧化等特殊生理功能[6],且其與水混合后形成的奶油狀結構可以在食品中替代脂肪,可以作為脂肪替代劑[7]。2009年原衛生部發布了第5號公告,正式批準菊糖為一種新食品原料。

目前,菊糖在淀粉基食品中的應用研究主要集中在菊糖對面團、面包、面條以及饅頭等面粉類食品的特性和品質影響方面[8-13],而有關菊糖在米粉類食品中的應用研究還鮮見報道。為此,本研究在傳統米糕制作的基礎上,為了改善其質構性狀和提高其營養品質,嘗試將菊糖添加到傳統米糕中,通過單因素和正交實驗設計來探究菊糖米糕的最佳工藝條件,在此基礎上研究了菊糖米糕感官評價和質構測試(Texture Profile Analysis,TPA)有關指標之間的相關性,以期為菊糖米糕的開發應用和品質評價提供一定的參考依據。

表2 菊糖米糕的評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of inulin rice-cakes

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菊糖(平均聚合度20,純度≥90%) 南京奧多福尼生物科技有限公司;糯米和粳米 產地為黑龍江省;直鏈淀粉和支鏈淀粉標準品 Sigma公司;白砂糖以及鋁制模具(5cm×3.5cm×1.7cm) 市售產品。

TA-XTplus型物性儀 英國Stable Micro Systems公司;V-1600型紫外可見分光光度計 上海美普達儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 米粉直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定 參照文獻[14]和[15]的方法,采用雙波長分光光度法分別測定兩種米粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量。

1.2.2 米糕制作的基本工藝流程 米糕制作工藝參考文獻[16],具體工藝流程如下:將糯米和粳米打磨成粉,過80目分樣篩,收集過篩后樣品備用。按照一定的比例稱取實驗所需要的米粉(總質量為25g)并在其中加入20%白砂糖和適量的飲用水后反復搓揉,待搓揉充分后用模具壓制成型,放入蒸鍋中置沸水中蒸煮15min。取出的米糕立即用保鮮膜封好,防止表皮風干開裂,影響實驗結果測定。待米糕冷卻至室溫即可進行后續測試。

1.2.3 水的添加量優化 實驗分五組,水的添加量依次分別為米粉總質量的55%、57.5%、60%、62.5%、65%。其中白砂糖添加量為米粉總質量的20%,糯米粉與粳米粉的配比為3∶2。以塌陷度為考察指標,實驗平行三次取平均值。

1.2.4 糯米粉與粳米粉混合配比優化 實驗分四組,糯米粉與粳米粉的配比依次分別為4∶1、3∶1、3∶2、3∶3。其中白砂糖添加量為米粉總質量的20%,加入水的質量為米粉總質量的60%。以TPA測試結果為考察指標,實驗平行三次取平均值。

1.2.5 菊糖添加量優化 實驗分四組,菊糖添加量依次分別為米粉總質量的1%、3%、5%、7%。其中白砂糖添加量為米粉總質量的20%,糯米粉與粳米粉的配比為3∶2,加入水的質量為米粉總質量的60%。以TPA測試結果為考察指標,實驗平行三次取平均值。

1.2.6 正交實驗優化 在單因素實驗的基礎上,選擇加水量、糯米粉與粳米粉配比以及菊糖添加量三個因素進行L9(34)正交實驗,正交實驗因素水平設置見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Coded levels for independent variables used in orthogonal array design

1.2.7 感官評定 菊糖米糕的感官評定采用風味剖析法[17]。招募16名食品專業的學生(男女各半),經過感官評價訓練后,在室溫下,對米糕的硬度、粘性、咀嚼性、米糕風味等進行感官評定,呈送和品評順序隨機。每個測試樣品得分在去掉最高分和最低分后取算術平均值。評分標準見表2。

1.2.8 質構儀分析 采用TPA測試模式,探頭型號為P/36 R,實驗前速度為2.0mm/s,實驗速度為5.0mm/s,實驗后速度為5.0mm/s,壓縮程度30%,時間間隔10s,壓縮次數2次,實驗重復三次[17]。TPA測試獲得的質構參數如下:硬度(Hardness)、粘聚性(Adhesiveness)、彈性(Springiness)、粘性(Cohesiveness)、咀嚼性(Chewiness)、回復值(Resilience)。

表4 米粉比例對米糕質構的影響Table 4 Effect of rice powders ratio on texture of rice-cakes

注:不同小寫字母表示差異顯著,表5同。

表5 菊糖添加量對米糕質構的影響Table 5 Effect of inulin amount on texture of rice-cakes

1.2.9 塌陷度的測定 塌陷度定義[18]:以兩塊三角板相互垂直來測定煮熟前后米糕的高度,記錄前后高度 hl、h2;塌陷度以Δh=h1-h2表示,Δh(cm)愈小塌陷度愈低。

1.2.10 數據處理與分析 采用SPSS17.0對實驗數據結果進行相關分析處理。

2 結果與分析

2.1 米粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量

經測定,粳米粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量分別為14.70%和85.30%;糯米粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量分別為2.28%和97.72%。

2.2 加水量對米糕質構的影響

由表3中的數據可知,當加水量為55%、57.5%和60%時,制得的米糕沒有出現塌陷現象,而加水量為62.5%和65%的米糕則呈現不同程度的塌陷,且米糕過粘,揉捏困難,難以成形,影響米糕的外觀和口感。加水量≤57.5%時米糕整體出現不同程度的開裂現象,加水量高于60%時未出現開裂現象。因此,綜合塌陷度和開裂程度兩個指標,實驗中加水量的最佳比例為60%。

2.3 米粉比例對米糕質構的影響

由表4中數據可知,隨著糯米粉比例的減少,粳米粉比例的增加,對米糕的回復值、彈性和粘聚性變化基本無影響,但硬度、粘性和咀嚼性在4∶1和3∶1時變化不顯著(p>0.05),后來則呈顯著上升趨勢(p<0.05),這可能與米糕中直鏈淀粉含量的變化有關。陳能等研究表明[19],稻米的直鏈淀粉含量與米飯的硬度、彈性等有著密切的關系。在本實驗中,隨著糯米粉比例的減少,粳米粉比例的增加,則米糕中直鏈淀粉含量也隨之升高,從而導致米糕的質地變硬,TPA測試則表現為硬度、粘性和咀嚼性等指標上升。

本實驗中,糯米粉與粳米粉比例為4∶1時,制作過程中容易塌陷,難以成型。此外,TPA測試結果表明,糯米粉與粳米粉比例為4∶1和3∶1時,兩組米糕間的質構差異較小。且糯米粉與粳米粉的比例為3∶3時,質構參數表現為硬度、粘度、咀嚼性的顯著上升。因此,綜合考慮成本及質構參數確定最佳的米粉配比為3∶2。

2.4 菊糖添加量對米糕質構的影響

由表5數據結果可知,當菊糖的添加量為1%和3%時,米糕的硬度、粘性和咀嚼性的TPA測試值相比添加菊糖量為5%和7%的米糕有明顯下降(p<0.05),且這一下降趨勢與菊糖的添加量呈正相關。當菊糖添加量進一步上升達到5%和7%時,變化不顯著(p>0.05)。菊糖的添加量在1%和3%時,對米糕的回復值、彈性、粘聚性影響很小;但當添加量達到5%和7%時,米糕的回復值和彈性又明顯上升。

由于菊糖具有很好的親水性,當菊糖以一定的比例添加到淀粉基食品中時,菊糖分子間的氫鍵被破壞,菊糖分子吸水膨脹形成網狀結構,淀粉顆粒填充于網狀結構之中[20-21],由此形成的米糕在質構上則表現為硬度、粘性和咀嚼性的下降。但是隨著菊糖添加量的繼續增加,菊糖分子間的相互作用持續增加,當增加到一定程度時,則相互纏繞形成結構緊密穩定的凝膠網狀結構,米糕質構表現為硬度、粘性和咀嚼性的上升。因此,在本實驗中,當菊糖添加量達3%時,米糕的硬度、粘度、咀嚼性適中,因此菊糖添加量在3%左右較為合適。

表6 正交實驗設計及結果Table 6 Orthogonal array design and texture results

2.5 正交實驗結果

在上述單因素實驗的基礎上,以感官分析和TPA測試中的硬度、粘性和咀嚼性等作為評價指標,對影響米糕質構的3個因素,包括加水量、糯米粉與粳米粉配比以及菊糖添加量等,采用L9(34)正交實驗設計對米糕制作的工藝條件進行了優化,正交實驗設計及結果如表6所示。

根據表6中的極差分析結果可以發現,菊糖添加量對米糕的硬度、粘性影響最大,而加水量主要影響米糕的咀嚼性。由于硬度、粘性和咀嚼性與產品的品質之間呈負相關,因此根據極差的大小對各因素對米糕質構的影響進行主次排列可以得到:硬度,C>A>B,最優組合條件為A2B3C2;粘性,C>B>A,最優組合條件為A2B3C2;咀嚼性,B>C>A,最優組合條件為A3B2C2;感官評價,B>C>A,最優組合條件為A2B2C2。

對于硬度、粘性和咀嚼性這三項TPA指標,在B2和B3這兩個水平下實驗所獲得的數據間差異較小,說明57.5%和60%的水分添加量對米糕硬度、粘性和咀嚼性的影響差異較小。因此,綜合正交實驗TPA測試結果及感官分析結果,確定最優組合條件為A2B2C2,即實驗所得最佳米糕制作工藝條件為:加水量57.5%,糯米粉與粳米粉的配比3∶2,菊糖添加量3%。

2.6 米糕質構的感官評價指標與TPA指標的相關性分析

將表6和表7中的硬度、粘性及咀嚼性等各三項指標作為獨立的因子,用SPSS17.0軟件進行相關性統計分析,結果見表8。從相關系數的值可以看出,感官硬度分別與TPA中的硬度和粘性兩項指標在0.01的水平上極顯著相關(p<0.01),與其咀嚼性指標在0.05的水平上顯著相關(p<0.05)。感官粘性分別與TPA中的粘性和咀嚼性兩項指標在0.01的水平上極顯著相關(p<0.01),感官粘性與TPA硬度指標在0.05的水平上顯著相關(p<0.05);感官咀嚼性與TPA中的咀嚼性指標在0.01的水平上極顯著相關(p<0.01),感官咀嚼性與TPA中的粘性在0.05的水平上顯著相關(p<0.05),與TPA硬度指標無顯著相關性。

表8 米糕感官評價指標與TPA指標的相關性分析Table 8 Correlation between sensory evaluation and TPA of rice-cakes

注:**在0.01水平(雙側)上顯著相關。*在0.05水平(雙側)上顯著相關。

表7 正交實驗感官評定結果Table 7 Orthogonal array design with sensory score

注:不同小寫字母表示差異顯著。 以TPA 的3個指標作為自變量x,感官指標中對應的3個指標為因變量y,進一步進行逐步回歸分析,變量入選F值的顯著水平為0.05。回歸分析結果見表9。從表中可以看出,p值(Sig)顯著水平為0.01。感官硬度和硬度、感官粘性和粘性、感官咀嚼性和咀嚼性均得到最優回歸方程,其顯著性經檢驗均具有統計學意義(p<0.01)。方程決定系數R2分別為0.847、0.713、0.751。

表9 米糕的感官評定與質構分析的回歸分析Table 9 Regression model between sensory evaluation and texture analysis of rice-cakes

注:y是感官評定指標,x是儀器分析指標。

以上結果與李丹丹[22],李雪琴[23]和鄧曼莉[24]等人的研究結果相一致,表明感官評價結果與儀器分析結果之間存在良好的相關性。本研究中菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指標可以很好的反映其感官質構,提示TPA測試是菊糖米糕品質評價的一種有效方式。

3 結論

通過單因素和正交設計實驗對菊糖米糕的制作工藝條件進行了優化研究,得到的最佳工藝參數為加水量57.5%,糯米粉和粳米粉的比例3∶2,菊糖添加量3%。在此工藝條件下制作的菊糖米糕香甜適口,口感軟硬適中,同時還具有菊糖本身所具有的功能特性。此外,相關性分析結果顯示菊糖米糕的硬度、粘性和咀嚼性等TPA指標可以很好的反映其感官質構,說明TPA測試是菊糖米糕品質評價的一種有效方式。

菊糖米糕的最大特點是在于菊糖的添加而賦予的功能營養特性,因此其可以作為一種營養健康的休閑食品進行生產開發。本研究獲得的菊糖米糕工藝參數將對其工業化生產應用提供重要參考和理論依據,但是由于實驗室小試與中試及工廠實際大生產在儀器設備和工藝技術上的很大差別,因此在進行菊糖米糕的工廠化生產應用方面還需要根據實際情況進行工藝參數的調整優化。

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Study on production technology and sensory texture evaluation of inulin rice-cakes

WANG Ming-chun1,DIAO Su-chen1,ZHU Pei-lei2,ZHOU Yi-bin1,DU Xian-feng1,*

(1.Department of Food Science and Engineering,College of Tea and Food technology,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China;2.Institute of Horticulture,Academy of Anhui Agricultural Science,Hefei 230031,China)

Inulin was used to improve the texture properties and nutritional quality for rice-cakes. Single-factor and orthogonal experiments were used to explore the effect of moisture content,ratio of the two rice flour,as well as appropriate amount of inulin on sensory analysis and texture profile analysis(TPA),and the further study was conducted to investigate the correlation between sensory analysis and TPA. The results indicated that the optimal conditions for these four parameters were 57.5%,3∶2(g/g)and 3%,respectively. It was found that there was a closely correlative relationship between sensory evaluation and TPA indexs including hardness,cohesiveness and chewiness,which suggested that TPA was an effective way to evaluate the quality of inulin rice-cakes.

inulin;rice-cakes;texture analysis;sensory assessment;correlation analysis

2014-10-11

汪名春(1982-)，男，博士，講師，研究方向：食品化學與營養；農副產品深加工。

*通訊作者:杜先鋒(1963-)，男，博士，教授，研究方向：農產品精深加工及副產物綜合利用；谷物化學。

安徽省自然科學基金(1408085QC58)；國家自然科學基金(31271960，31471700)。

TS213.3

A

1002-0306(2015)11-0251-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.043