汽爆高粱全粉饅頭的研制

孔 峰,王 嵐,陳洪章

(1.中國科學院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室,北京 100190;2.中國科學院大學生命科學學院,北京 100049)

饅頭是我國的傳統主食,深受我國居民的喜愛。隨著人們生活水平的不斷提高,人們對食品的營養均衡越來越關注。但由于小麥面粉的加工精度過高,導致小麥皮層大量的膳食纖維和功能成分流失,如果長期食用,會引起人體內的營養素不平衡,不能滿足現代人群對饅頭營養價值新的需要[1-2]。

高粱是我國重要的雜糧作物之一,具有較高的營養價值。除了含有蛋白質、脂肪、維生素和微量元素等營養元素外,高粱中含有大量的膳食纖維以及豐富的黃酮、多酚等功能成分,這類化合物對癌癥與心血管疾病有較好的預防和改善作用,對人體有重要的營養及保健功能[3]。高粱中富含多種功能成分,將其添加到面粉制品中，可以很好的補充小麥因加工精度過高而造成的營養損失。盡管高粱具有較好的營養價值和功能價值,但由于高粱中含有較多的不溶性膳食纖維和有澀味的單寧,妨礙人體消化吸收,降低了高粱的食用品質,導致高粱制品食味性較差,且容易引起便秘,所以加工過程中一般降低單寧和不溶性膳食纖維的含量[4-6]。汽爆技術是一種被廣泛應用的經濟高效的植物原料預處理方法,將樣品在高溫、高壓條件下處理,使高溫飽和蒸汽快速滲透到植物細胞中,并通過瞬間泄壓,使植物組織的細胞破裂、結構破壞,細胞壁破碎,以便于后續的加工、處理[7-8]。目前汽爆對高粱組分的影響尚未見到研究報道。

本實驗將汽爆技術引入高粱加工,研究汽爆對高粱功能成分的影響。將汽爆高粱全粉部分替代小麥面粉添加到面制品中,利用質構儀對小麥面團的質構特性進行測定,研究汽爆高粱全粉對面團質構特性的影響。在此基礎上,對小麥饅頭品質進行測定,研究饅頭的品質特性,為高粱的進一步開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

多用途麥芯小麥粉 嘉里糧油(防城港)有限公司;高粱 北京市延慶區農戶;安琪酵母 安琪酵母股份有限公司;三羥甲基氨基甲烷、2-(N-嗎琳代)乙烷磺酸、耐高溫α淀粉酶、淀粉葡糖苷酶、胃蛋白酶 上海麥克林生化科技有限公司;蛋白酶 南京羅邁美生物科技有限公司;沒食子酸 國藥集團化學試劑有限公司;Folin-Ciocalteu試劑 美國Sigma公司;單寧酸 廣東汕頭西隴化工廠;蘆丁 北京北納創聯生物技術研究院。

汽爆裝置(10.0 L) 實驗室自制;YP10002電子天平 上海越平科學儀器有限公司;ZRK-3型蒸汽發生器 北京高中壓閥門有限責任公司;原泰奇氣引式粉碎機 佑崎有限公司;振動篩 北京凱實弘源機械有限公司;生化培養箱 上海一恒科學儀器有限公司;電蒸鍋 廣東小熊電器有限公司;CT3質構分析儀 美國Brookfield博勒飛公司;ZB-B白度儀 杭州紙邦自動化技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 汽爆高粱全粉的制備 將顆粒飽滿的高粱籽粒用蒸餾水浸泡1.5 h,取一部分放入汽爆罐中,通入飽和蒸汽,壓力為0.8 MPa,維壓時間5 min后快速泄壓。收集處理后的樣品,40 ℃干燥。將干燥的汽爆高粱粉碎,過70目篩。

1.2.2 高粱主要功能成分的測定 總黃酮的測定:采用硝酸鋁絡合分光光度法測定總黃酮[9];膳食纖維的測定:依據GB5009.88-2014《食品中膳食纖維的測定》進行;總多酚的測定:采用Folin-Ciocalteu法測定總多酚含量[10];單寧的測定:依據GB/T15686-2008《高粱 單寧含量的測定》進行;抗性淀粉的測定:采用Goni法測定抗性淀粉含量[11]。

1.2.3 汽爆高粱全粉與小麥面粉混合粉的制備 按汽爆高粱全粉的添加量分別為0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%的比例(汽爆高粱全粉占混合粉的質量比)添加到小麥面粉(70目)制備混合粉。在面粉相同粒度的條件下,研究汽爆高粱全粉不同添加量對面團和饅頭品質的影響。

1.2.4 饅頭的制作工藝流程 饅頭制作工藝流程圖如圖1所示。

圖1 饅頭制作工藝流程圖

1.2.5 面團及饅頭質構特性的測定 面團取樣方法見參考文獻[12]。饅頭取樣方法為:取出蒸好的饅頭于室溫下冷卻,對冷卻1 h和24 h后的饅頭進行TPA測試[13],將饅頭切成3 cm×3 cm×2.5 cm大小的長方體。儀器參數設定在TPA模式下,測試目標:50%形變;觸發點負載:5 g,測試速度:1.00 mm/s;探頭為TA36,夾具為TA-RT-KIT;循環2次,可恢復時間為5 s。主要指標有:硬度,粘性,內聚性,彈性,咀嚼性,膠著性。多次重復實驗、剔除異常數據后,取平均值。

1.2.6 饅頭的感官評價方法 由經過訓練的8人組成品嘗小組，對冷卻后的饅頭進行品嘗,對饅頭品質進行感官評價。饅頭感官評分標準參照GB/T 21118-2007,并進行了部分修改,如表1所示。

表1 小麥饅頭的感官評價標準

1.2.7 饅頭白度測試 取出蒸好的饅頭于室溫下冷卻1 h,用刀將饅頭自上而下進行切片,厚度為10 mm,取饅頭中間部位的兩個饅頭片進行實驗。將樣品放置在白度儀中進行檢測,注意每次都要放置在相同的位置。

1.2.9 統計分析 采用SPSS 13.0軟件進行一維方差分析,采用Origin 6.0軟件進行圖形處理。

2 結果與分析

2.1 汽爆對高粱主要功能成分的影響

從表2中可以看出,高粱經汽爆處理后功能成分發生了明顯的變化。高粱中不溶性膳食纖維含量較高,雖然更具有飽腹感,但高粱比其他谷物難于消化,且口感不佳。

表2 汽爆對高粱主要功能成分的影響

較高的不溶性膳食纖維易造成產品的口感粗糙,可食用性較差[15]。因此,需要降低不溶性膳食纖維的含量,以進一步提高食品的可食用性和營養價值,促進高粱產品的推廣。與未汽爆的高粱相比,汽爆的高粱中不溶性膳食纖維含量明顯降低。單寧因具有苦澀味道,并且單寧能和蛋白質、糖類、金屬離子等結合，成為難以消化吸收的復合物,故而會降低人體的攝食率以及食品中某些營養元素的生物利用率,而且單寧本身和代謝產物往往能對人體產生毒害作用,因此被認為是抗營養因子[16]。與未汽爆的高粱相比,汽爆技術可以有效降低單寧含量,進而提升高粱制品的食用品質。單寧作為抗營養因子的一種,傳統方法在降低單寧含量的同時,也會對其他功能成分的含量帶來不利的影響[16]。汽爆技術在降低單寧含量的同時,并未對黃酮等功能成分帶來不利的影響。黃酮與多酚類物質作為重要的功能成分,研究表明雜糧抗氧化能力與多酚和黃酮含量之間呈現顯著的正相關[17-18]。這些黃酮類物質具有良好的清除自由基能力[19],高粱是植物黃酮、多酚的重要來源。與未汽爆的高粱相比,汽爆高粱中總黃酮、多酚含量增加,說明汽爆有利于促進功能成分的溶出,從而使高粱制品發揮更好的功能性。抗性淀粉是高膳食纖維食品的良好原料,具有預防結腸癌、糖尿病、治療腹瀉、提高人體免疫能力等功效。在很多食品中抗性淀粉的含量很少,不具有抗性淀粉的生理功效,所以開發含抗性淀粉的食品對人體健康有潛在意義[20]。汽爆技術可以明顯提高高粱中抗性淀粉的含量,有效降低不溶性膳食纖維和單寧的含量,并且促進黃酮、多酚的溶出,這為將來有效開發低功能成分損失的健康谷物提供了新的技術支持。

2.2 汽爆高粱全粉對面團質構特性的影響

由表3可知,汽爆高粱全粉對面團質構特性有一定的影響。隨著汽爆高粱全粉添加量的增加，除添加量20%外，其他添加量咀嚼性無顯著變化(p>0.05)。汽爆高粱全粉低于30%時，除添加量20%外，面團的硬度變化無顯著差異(p>0.05)；添加量為35%～45%時，各水平硬度無顯著變化(p>0.05)；添加量由45%增加至50%時，硬度顯著性降低(p<0.05)。添加量為15%～25%時，內聚性顯著降低(p<0.05)；添加量為30%～45%時，內聚性無顯著變化(p>0.05)；添加量為40%～50%時，內聚性無顯著變化(p>0.05)。添加量由5%增加至10%時，膠著性顯著降低(p<0.05)；添加量由15%增加至20%時，膠著性顯著降低(p<0.05)；添加量在20%～45%之間時，膠著性變化無顯著性差異(p>0.05)；添加量由45%增加至50%時，膠著性顯著降低(p<0.05)。

表3 汽爆高粱全粉對面團質構特性的影響

硬度是衡量面制品品質的重要指標[1]。高粱中面筋蛋白含量較少,在加工過程中難以形成面團[6],且由于其蛋白質組成及結構與小麥蛋白不同,在對其加工的過程中難以形成網狀結構[21]。面團硬度明顯增加,這可能是汽爆高粱全粉中的不溶性膳食纖維和蛋白質稀釋了小麥面筋蛋白,導致面團形成的氣室減小,面團的硬度增加。分析面團的粘性、彈性與咀嚼性變化趨勢,其原因可能是因為面團中抗性淀粉的添加,抗性淀粉的特性與淀粉基本相似,但是抗性淀粉添加到食品中,不會像膳食纖維那樣影響食品的質構,非常適合作為添加劑添加在食品中[20,22]。

2.3 汽爆高粱全粉對饅頭質構特性的影響

從表4可以看出,添加量由5%增加至10%，20%增加至25%，30%增加至35%，40%增加至45%時，饅頭的硬度顯著增加(p<0.05)。隨著添加量的增加，粘性與彈性無顯著性變化(p>0.05)。和添加量為0相比，添加量為35%時，咀嚼性顯著增加(p<0.05)；其余添加量的咀嚼性無顯著變化。添加量由5%增加至10%，20%增加至25%，30%增加至35%時，內聚性顯著降低(p<0.05)；添加量由10%增加至15%，45%增加至50%時，內聚性顯著增加(p<0.05)。隨著添加量的增加,饅頭的質構特性變化增大。

表4 汽爆高粱全粉對饅頭質構特性的影響

饅頭硬度的增加,可能是由于隨著汽爆高粱全粉的增加,高粱中膳食纖維和蛋白質阻礙了小麥面粉中面筋網絡的形成,導致饅頭的面筋網絡變差。比較表3與表4,各項指標變化趨勢相對一致,參數值均比相應的面團增加,主要是因為面團中所含生淀粉糊化，導致相應饅頭質構參數值增大。今后采用高粱粉與小麥粉混合粉制作饅頭時,可以簡化測定步驟,測定饅頭的質構特性即可。隨著汽爆高粱全粉的增加(0%～30%、5%～50%),小麥饅頭的咀嚼性無顯著性差異(p>0.05),可能是高粱中的抗性淀粉在起作用。抗性淀粉能增加食品的脆度和蓬松程度,在加工過程中不與面筋蛋白等食品成分競爭水分,有利于組織結構向更優良的形式發展,添加到食品中后,不會像膳食纖維那樣影響食品的感官和質構[20,22-23]。因此,可以廣泛開發富含抗性淀粉的高粱食品。

2.4 汽爆高粱全粉對饅頭品質的影響

2.4.1 汽爆高粱全粉對饅頭感官品質的影響 由經過訓練的8人組成品嘗小組,對饅頭樣品進行感官評價,評分結果如圖2所示。隨著汽爆高粱全粉添加量的增加,饅頭的感官評分發生了變化,相比于普通小麥饅頭,汽爆高粱全粉的加入,導致饅頭的感官評分不同程度的降低,這主要是由于引入的汽爆高粱全粉含有高粱蛋白、不溶性膳食纖維,降低了面粉中面筋蛋白的含量,導致饅頭的食用品質變差,致使饅頭的感官評分均降低。根據饅頭感官評價的結果得出:當汽爆高粱全粉添加量在25%時,饅頭的食用品質相對較好。

圖2 汽爆高粱全粉對饅頭感官評價的影響

2.4.2 汽爆高粱全粉對饅頭白度的影響 由圖3可知,隨著汽爆高粱全粉含量的增加,饅頭的R457白度值逐漸降低,饅頭的顏色由白色逐漸變為棕色,這是由高粱中色素和面粉高溫反應引起的,饅頭顏色的適度變化是可以被接受的,可以根據需要制作出不同顏色的高粱粉饅頭。

圖3 汽爆高粱全粉對饅頭白度的影響

2.4.3 汽爆高粱全粉對饅頭硬化速率的影響 饅頭放置24 h以后,從圖4中可以看出,汽爆高粱全粉的加入對小麥饅頭的老化程度產生了影響。饅頭的硬化速率越小,說明饅頭的抗老化效果越好[2]。與普通小麥饅頭相比,當汽爆高粱全粉添加量低于25%時,饅頭的硬化速率明顯降低,說明少量添加汽爆高粱全粉有益于延緩饅頭老化,這與田海娟等[24]在研究高粱粉添加有益于延緩面包老化的結論一致。添加汽爆高粱全粉的饅頭,加入的汽爆高粱全粉的量不同,饅頭的硬化速率也不同。在汽爆高粱全粉添加量為25%時,小麥饅頭的硬化速率最小,老化度最低。汽爆高粱全粉影響小麥饅頭硬化速率的原因可能是：汽爆改變了高粱粉中淀粉的性質,增加了抗性淀粉含量以及汽爆糊化性能。

圖4 汽爆高粱全粉對饅頭硬化速率的影響

3 結論

高粱經汽爆處理后,高粱的功能成分發生變化:不溶性膳食纖維和單寧含量明顯下降,抗性淀粉和總黃酮含量顯著提高,總多酚含量增加。本實驗可以為汽爆降解抗營養因子和促進功能成分的溶出提供參考。

隨著汽爆高粱全粉添加量的增加,面團和饅頭的質構特性都發生了明顯的變化,饅頭的感官品質變差。綜合分析汽爆高粱全粉對面團與饅頭質構特性的影響,饅頭的感官評價以及饅頭的硬化速率,確定在本實驗條件下小麥饅頭中汽爆高粱全粉的添加量為25%。本實驗可以為開發食用品質更好高粱制品提供參考。