山藥粉對面團特性和韌性餅干品質的影響

王 蕊,胡 予,熊雙麗

(1.山西運城農業職業技術學院,山西運城 044000;2.西南科技大學生命科學與工程學院,四川綿陽 621010)

餅干口感好、價格低廉、保質期長、攜帶方便,深受全球消費者喜愛,而且消費量日益劇增,具有較好的市場前景。尤其是韌性餅干,因其糖油量占面粉基40%左右,含量適中,口感酥脆,深受消費者喜愛。但隨著全球非傳染性疾病日益增加趨勢和對公共健康的影響,消費者更加渴求低脂、低糖、高感官品質和具有保健特性的餅干產品。目前相關研究主要集中在餅干中加入具有抗氧化、降血糖和增強免疫力等功能的活性因子的食品、新食品原料或藥食兩用原料,以提升餅干的營養保健特性[1-3]。

山藥(DioscoreaoppositifoliaL.)富含淀粉、蛋白質、多糖、氨基酸、酚類化合物、維生素、麥角固醇、皂苷、及鋅鐵等成分,主要分布于我國華北、西北及長江流域各省區,因其具有除熱寒邪氣、補中、益氣等功效[4-6],《神農本草經》將之列為上品。山藥中多糖、蛋白質和酚類化合物可增強機體免疫、降血脂[7]、降血糖、抗氧化[8]、抗炎、控制體重、改善肥胖引起的胰島素抵抗[9]、調節胃腸道及降低抗生素引起的腹瀉和微生態失衡等生物活性[10],國家衛生部已將山藥列入藥食兩用目錄。近年來,基于山藥本身的口感和多種活性,山藥掛面[11]、飲料[12]、餅干[13-14]和面包[15]等相關營養保健食品的開發已逐漸成為研究熱點。但對餅干的研究主要是餅干配方和焙烤溫度對其感官品質的影響,沒有涉及加入山藥后,餅干加工特性、營養活性成分及消化特性的改變。

由于部分活性成分原料無面筋蛋白,淀粉結構不同于小麥粉,導致餅干加工特性改變,部分研究發現,這些活性成分原料的加入會降低餅干的加工特性和感官品質[16-17],也有報道認為添加10%～15%富含膳食纖維和蛋白質的豆渣粉可使面包面團的質構特性達到最好[18]。本實驗基于山藥的營養保健特性,消費者喜愛性和原料的易獲得性,研究不同山藥添加量對面團特性的影響,以期制備出具有較好營養保健、口感色澤適宜的韌性餅干,為山藥深度開發和生產符合未來健康需求的糕點提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鐵棍山藥粉 河南省焦作市;α-淀粉酶(13 U/mg)、糖化酶(100000 U/mg) 上海阿拉丁生化科技有限公司;低筋面粉 肇慶福加德面粉公司;3,5-二硝基水楊酸、丙三醇、氫氧化鈉、無水乙醇 天津市福晨化學試劑廠。

TA XTplus質構儀 英國Stable Micro System公司;Micro-DougLAB型全自動粉質儀、StarchMaster型RVA快速粘度儀 瑞典波通科學儀器公司;UV 5800PC型紫外分光光度計 上海元析儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合粉主要物化特性測定 以低筋小麥粉加山藥粉總質量為100%計,將山藥粉按照總質量的0、10%、20%、30%、40%和50%比例添加至低筋小麥粉中,充分混勻后獲得不同山藥粉添加量的混合粉。濕面筋的含量檢測參照文獻[19];粉質特性測定參考GB/T 14614-2006《小麥粉、面團的物理特性、吸水量和流變學特性的測定 粉質儀法》,分別記錄吸水率、形成時間、穩定時間、弱化度、帶寬值;糊化特性測定參照GB/T 24853-2010《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學特性的測定 粘度儀法》,分別記錄糊化溫度、峰值粘度、最低粘度、最終粘度、衰減值和回生值。

1.2.2 面團質構特性測定 以不同山藥粉添加量的混合粉100%計,先后將20%綿白糖、1%鹽、1%磷脂、28%水、0.5%碳酸氫銨、1%小蘇打等輔料混合均勻倒入混合粉,再加入16%橄欖油,在水浴鍋39 ℃條件下調粉5 min,靜置10 min后,將面團制備為5個直徑20 mm、高度26 mm的圓柱體樣品,物性儀使用P/50探頭,采用TPA模式,測定前、中和后的速度分別是1.00、5.00和5.00 mm/s,目標模式為位移10.00 mm,觸發力5 g。一個圓柱體樣品測定1次,一個面團樣品共測定5次,取平均值。

1.2.3 山藥韌性餅干制作工藝 基本工藝流程:山藥生粉→面團調制→輥軋成型→烘烤(上火溫度170 ℃,下火溫度150 ℃,12 min)→冷卻→包裝。

山藥韌性餅干配方:以混合粉(低筋面粉80%+山藥粉20%)100%計,水添加量26%,白沙糖添加量20%,油添加量12%,小蘇打添加量1%,食鹽添加量1%,大豆磷脂添加量1.4%,碳酸氫銨添加量0.5%。

1.2.4 山藥韌性餅干感官評分 感官評分總分為100分,邀請了16位評價人員對每個餅干樣品根據評分項目和依據進行評分。評分項目和依據是在參考餅干國家推薦標準(GB/T 20980-2007)的基礎上制定的,見表1。

表1 山藥韌性餅干感官評分Table 1 Sensory evaluation of yam biscuits

1.2.5 餅干質構特性測定 物性儀選用HDP/3PB探頭,采用三點彎曲試驗模型,設置測定前、中和后的速度分別是1.00、2.00和5.00 mm/s,目標模式為位移15.00 mm。每組樣品測定6次,取平均值。

1.2.6 餅干色差分析 用色差儀直接測定餅干粉末,以標準白板為參照。

1.2.7 餅干營養成分分析 蛋白質測定參考GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》,脂肪測定參照和GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》,總黃酮的含量檢測參考文獻[20]。

1.2.8 餅干消化特性測定 結合屠穎晶[21]的方法模擬體外消化和Englyst等[22]的體外測定與檢測方法,并采用3,5-二硝基水楊酸比色法測還原糖含量,分別求得快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量。計算公式如下:

式中:G0、G20和G120分別為樣品酶解前、酶解后20和120 min時的葡萄糖量,mg;TS為測試樣品質量,mg。

1.3 數據處理

使用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2013數據處理軟件進行數據處理,顯著性分析主要采用單因素方差分析,P<0.05表示為差異顯著,同時使用Origin 8.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 山藥粉添加量對混合粉濕面筋的影響

山藥粉添加量對混合粉濕面筋的影響結果見圖1。谷蛋白和麥膠蛋白形成的既有彈性又有黏性和特殊網絡結構,可以影響面團的黏性和延展性;如果面筋的筋力過強,將容易造成餅干硬度增加和形變產生,筋力過小又可能致使面團持氣能力變差,面團成型時容易發生斷片和產品破碎[23]。從圖1中可以看出,濕面筋含量隨著山藥粉的增加而呈顯著降低趨勢(P<0.05),尤其是當山藥粉含量增加至30%以后,下降更明顯,濕面筋難以成型?；诖?山藥粉的添加量不宜超過30%。

圖1 山藥粉對混合濕面筋含量的影響Fig.1 Effect of yam powder on the content of mixed wet gluten注:字母不相同表示兩者差異顯著(P<0.05),字母相同表示差異不顯著(P>0.05),圖2～圖3同。

2.2 山藥粉添加量對混合粉粉質特性的影響

山藥粉添加量對小麥粉粉質參數的影響結果見表2。隨著山藥粉的增加,小麥粉吸水率有增加趨勢,但差異不顯著(P>0.05),這可能與山藥蛋白質和多糖成分含量較高有關。面團形成時間反應濕面筋含量及質量高低,穩定時間反映面團的耐揉性、強度及面筋網絡結構的穩定性[24]。面團的形成時間和穩定時間都隨山藥粉添加量的增加呈現出先增大后減小的趨勢,當山藥粉增加至20%時,兩者均達到最高,而且顯著高于其他添加組(P<0.05),說明該條件下的面團質量較好。面團形成時間增加可能是因為攪拌過程中加入的水分在短時間內被山藥粉吸收,導致小麥粉不能完全吸水,從而阻礙面筋網絡結構的形成,并導致面團形成時間增加。面團弱化度反映了面團對機械攪拌的承受能力,弱化度越小,說明筋力越強,隨著山藥粉添加量的不斷增加,面團弱化度呈下降趨勢,說明添加山藥粉增加了面筋網絡強度,可能使韌性餅干柔韌性增加,酥脆性降低。帶寬可以反映面團或其中面筋的彈性,值越大,顯示面團的彈性越大。表2顯示,帶寬隨著山藥粉使用量的增加而呈現下降趨勢,說明添加山藥粉會降低面團彈性,有利于防止餅干收縮變形,綜合粉質特性,山藥粉20%較為合適。

表2 山藥粉對小麥粉粉質參數的影響Table 2 Effect of yam powder on properties of wheat flour

2.3 山藥粉添加量對混合粉糊化特性的影響

山藥粉添加量對混合粉糊化溫度的影響結果見圖2A。由圖2A可知,山藥粉添加量在10%時,混合粉的糊化溫度顯著低于單一面粉糊化溫度(P<0.05),可能是因為山藥粉的添加改變了直鏈和支鏈淀粉的比例,而且山藥酸性多糖的羧基基團影響了淀粉分子間氫鍵的締合能力,導致淀粉顆粒表面產生空隙,容易糊化;超過20%時,糊化溫度呈現上升趨勢,并達到顯著水平(P<0.05),可能是羧基基團與淀粉分子競爭結合水分子,限制了淀粉分子的溶脹,延緩了糊化過程,使得糊化溫度升高[25]。

圖2 山藥粉對小麥粉糊化特性的影響Fig.2 Effects of yam powder on the gelatinization of wheat flour

山藥粉添加量對混合粉峰值粘度、最低粘度和最終粘度的影響見圖2B。

峰值粘度、最低粘度和最終粘度與淀粉顆粒形貌、直鏈淀粉與支鏈淀粉比例、相對分子質量、淀粉粒徑大小等因素相關[26],三者分別與淀粉顆粒膨脹性、支鏈淀粉含量和熱穩定性呈正相關[27]。由圖2B可知,峰值粘度、最低粘度、最終粘度隨著山藥粉添加量增大顯著上升(P<0.05),可能是因為山藥中的支鏈淀粉、大分子蛋白質和酸性多糖具有良好的黏結性能,加強了淀粉顆粒和淀粉顆粒與面筋之間的結合能力,降低了水分活度,增加了熱穩定性,而且形成了組織結構細密、黏彈性較好的面團。

山藥添加量對混合粉衰減值和回生值的影響結果見圖2C。由圖2C可知,山藥粉在0～30%范圍內,混合粉衰減值顯著高于單獨小麥粉(P<0.05),隨后又顯著降低(P<0.05),說明添加山藥粉以后,溶脹后的混合粉的粒度強度開始減小,熱穩定性變差,當山藥粉超過30%后,該值又變小,這可能是與山藥粉的高吸水力和持水力相關,導致混合粉粒度強度減小變慢,衰減值又有減小的趨勢。山藥粉在0～20%范圍內,混合粉回生值隨其濃度升高而顯著增加(P<0.05),說明混合粉淀粉分子重新排列速率和分子締合增加,容易老化。

2.4 山藥粉添加量對面團質構特性的影響

山藥粉添加量對面團質構特性的影響結果見表3。隨著山藥粉添加量的增加,面團硬度顯著增大(P<0.05),其中20%和30%兩個梯度差異不顯著;咀嚼性(山藥粉添加量0～40%范圍內)略微增加(P>0.05),超過40%時,顯著增加(P<0.05),可能是因為山藥粉蛋白質阻礙面筋網絡的形成,導致面團氣孔減小和硬度增大,面團內部形成穩定的膠體結構,咀嚼性增加[28]。面團的內聚性隨山藥粉添加量的增加而顯著降低(P<0.05),彈性在0～20%范圍內顯著降低(P<0.05),20%和30%之間與30%和40%之間不顯著(P>0.05),40%和50%之間顯著(P<0.05),這可能是因為山藥粉自身的黏蛋白、多糖及較大的淀粉顆粒使其吸水力較高,與面筋蛋白競爭吸收了體系中的水分[29],導致彈性持續下降。綜合山藥粉對面團質構的影響結果來看,山藥粉適宜添加量為20%。

表3 山藥粉對面團質構的影響Table 3 Effects of yam powder on texture of dough

2.5 山藥粉添加量對餅干感官質量及質構特性的影響

從表4可以發現,隨著山藥粉的持續增加,餅干硬度先降低再增加,在其添加量為20%時,硬度顯著低于其他水平(P<0.05),這可能是因為添加山藥粉后,減少了面筋蛋白,阻礙面筋網絡形成[16-17],降低面團彈性,使餅干結構變疏松,隨著山藥粉的進一步增加,面筋蛋白進一步減少,但非淀粉多糖和黏蛋白的進一步增加,又不能調節面筋強度,導致硬度增加[18]。未添加山藥粉時,餅干柔韌性最大,當山藥粉添加量為20%時柔韌性最小,餅干酥脆性最高。山藥粉使用量在0%～20%范圍,其含量增加,感官得分上升;在20%～50%范圍時,其含量增加時感官得分卻逐漸下降,當山藥粉添加量為20%時,餅干色澤金黃、均勻有光澤、外形完整,表面光滑平整,餅干香味濃郁,具有適宜山藥味,餅干松脆細膩,餅干斷面結構層次清晰或呈多孔狀,孔洞細小且均勻。山藥粉添加量繼續增加,韌性餅干外形越完整、形態越好,山藥味較濃,但其顏色更加焦黃,光澤感變差。當山藥粉增加至40%時,餅干邊緣開始出現焦化,表面顏色過暗。結合山藥粉對混合粉糊化特性、粉質特性、面團質構和餅干色差的影響,得到山藥粉最佳添加量20%,后續營養成分和消化特性分析采用20%的山藥淀粉韌性餅干。

表4 山藥粉對餅干質構和感官品質的影響Table 4 Effects of yam powder on texture and sensory quality of biscuits

2.6 山藥韌性餅干色差分析

山藥粉添加量對韌性餅干的色差影響結果見表5。L*值是亮度,a*值大小分別表示偏紅和偏綠,b*值大小分別表示偏黃和偏藍。通過色差值的分析,再與感官顏色評價結合可以更好地分析出餅干的顏色品質。由表5可以看出,各山藥粉添加量餅干的L*值均顯著低于普通餅干(P<0.05),并且隨著山藥粉的增加,L*值進一步顯著降低(P<0.05),a*值、b*值卻呈現相反的趨勢,表明其亮度減小,光澤度降低,紅黃色程度增加,這可能是因為山藥粉增加,美拉德反應增強,導致餅干顏色變黃變紅[30]。

表5 山藥粉對韌性餅干色差的影響Table 5 Effect of different amounts of yam powder on color difference of biscuits

2.7 山藥韌性餅干營養成分分析

表6分析了未添加山藥粉和20%山藥粉添加量的韌性餅干的主要營養成分,后者的蛋白質和總黃酮含量分別比前者提高了15%和33%(P<0.05),脂肪含量降低了12%(P<0.05)，說明融入了富含山藥黏蛋白和黃酮等成分的山藥餅干,其營養價值及功能性較普通餅干均有所改善,符合現代食品低脂、高蛋白質和保健的發展需求。

表6 餅干營養成分含量Table 6 Nutritional content of biscuit

2.8 山藥韌性餅干消化特性研究

RDS消化快,容易引起生物體血糖值的迅速增加,SDS能慢速持續的釋放能量,從而延長飽腹感,其低血糖指數特性可以有效平衡體內血糖、胰島素及血脂和膽固醇的代謝平衡,在小腸無法消化吸收的RS可以有效調節機體血糖和脂類代謝平衡,還可以增加餐后飽腹感,減少人體熱量攝取,有助于減肥和健康[31]。由圖3可知,山藥韌性餅干RDS含量顯著低于未添加純面粉組(P<0.05),但其SDS和RS含量顯著增加(P<0.05),分別為11%和22%,說明山藥韌性餅干的RS和SDS含量明顯髙于普通韌性餅干,可能對血糖穩定具有一定的益處。

圖3 山藥粉對韌性餅干RDS、SDS與RS的影響Fig.3 Effect of yam powder on RDS,SDS and RS of biscuit注:*表示與普通韌性餅干相比含量差異顯著(P<0.05)。

3 結論

對山藥粉面團粉質特性、質構特性、糊化特性和面筋含量分析發現,山藥粉的添加會降低面粉的面筋和水分含量。隨著山藥粉使用量的持續加大,面團彈性先增強后降低,形成時間、穩定時間及衰減值先增加后減小,弱化度持續削減,最低粘度、峰值粘度、最終粘度和回生值持續加大。山藥粉的添加使餅干感官得分先增加后降低,RDS含量持續降低,SDS和RS持續增加,當山藥粉添加量為20%時,韌性餅干的口感最好,帶有山藥風味,脂肪含量和RDS含量分別降低12%和23%,蛋白質、黃酮、SDS和RS含量分別增加15%、33%、11%和22%,符合人們對現代餅干產品的消費需求。