發芽糙米軟雪餅制備工藝優化及其品質分析

姜忠麗, 白 瓊, 龐文錄

(沈陽師范大學 糧食學院, 沈陽 110034)

0 引 言

食用糙米食品具有降低罹患心腦血管疾病、糖尿病和惡性腫瘤等慢性疾病風險的作用[1]。糙米發芽后,富集了對人體健康有益的多種生物活性物質,其營養價值是糙米的3～5倍[2-3]。為了更好地利用全谷物食品,其加工方式也在不斷創新。微波作為一種非電離輻射,其中的高頻電磁場會快速變化,反應介質中的極性粒子或帶電粒子不能及時排列,導致了分子間結構的重排,會使發芽全谷物的營養成分發生改變,從而影響其食用功能[4]。

軟雪餅是一種湖南傳統糕點,屬于面包類焙烤食品。但市售軟雪餅的特點是淀粉含量高,其他營養成分含量微乎其微。將微波改性后的發芽糙米粉作為原料,與小麥粉進行較高比例復配制作營養豐富的功能性焙烤產品----發芽糙米軟雪餅,改善了市售軟雪餅營養成分單一的問題。本文通過單因素和正交試驗,確定了發芽糙米軟雪餅的最佳工藝參數,并對二者的質構、比容、持水力、膳食纖維、蛋白質以及γ-氨基丁酸含量進行了比較。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙米:盤錦市大洼縣968號;谷阮粉、小麥粉、馬鈴薯全粉、木糖醇、酵母、黃油、明膠、糖粉、精制鹽、奶粉,市售;乙腈、三水合乙酸鈉、γ-氨基丁酸標準品。

1.2 儀器與設備

MAS-IIPLUS常壓微波合成/萃取反應工作站:上海新儀微波化學科技有限公司;Brookfield CT3質構儀:美國Brookfield公司;LD4-2離心機:上海安亭科學儀器廠;FJ24醒發箱:廣州市白云區億高電器有限公司;AB-DCN03和面機:ACA北美電器有限公司;OMG-3/9-5x6烤箱:河北歐美佳機械公司;SPX-150C恒溫培養箱:上海博迅實業有限公司醫療設備廠;GFL-123電熱恒溫鼓風干燥箱:天津市萊玻特瑞儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 基本配方

熟化發芽糙米粉與小麥粉共100 g,熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7,酵素5 g,馬鈴薯全粉10 g,谷阮粉5 g;其他配料的添加量分別為酵母1.5 g,木糖醇10 g,黃油6 g,鹽0.6 g,奶粉2.5 g,水56 g。

1.3.2 工藝流程

糙米→浸泡→發芽→干燥→粉碎→發芽糙米粉→微波熟化→熟化發芽糙米粉→接種→發酵→原輔料預混→面團調制→一次醒發→切塊整形→二次醒發→焙烤→調味→成品。

1.3.3 操作要點

1.3.3.1 發芽糙米的制備

糙米在30 ℃浸泡24 h,38 ℃下恒溫發芽30 h。

1.3.3.2 熟化發芽糙米的制備

30%的發芽糙米粉-水溶液,微波功率500 W,微波溫度30 ℃,微波時間20 min。

1.3.3.3 酵素的制備

20 g熟化發芽糙米粉,100 g水,1 g鹽,8 g蜂蜜,3 g酵母菌,發酵溫度35 ℃,發酵時間6 h。

1.3.3.4 制作工藝要點

1) 面團調制:提前活化的酵母和原輔料攪拌至面團表面光滑,加入黃油,至撐開得到一層均勻的筋膜。

2) 一次醒發:置于溫度30 ℃、相對濕度85%的發酵箱中醒發1 h左右,至面團發酵到體積不再變大。

3) 切塊整形:切成40 g面劑,揉至表面光滑,搟壓成直徑約為7 cm,厚度約為1 cm的薄餅,稍靜置后制成具有一定形狀的軟雪餅胚。

4) 二次醒發:醒發20 min。

5) 焙烤:上火170 ℃,下火160 ℃,焙烤18 min。

6) 調味:將提前浸泡的明膠糖水均勻噴涂在發芽糙米軟雪餅成品表面。

1.3.4 感官評定

參照GB/T 20981—2007《面包》中的要求并作修改,最終結果取平均值。評分標準見表1,滿分100分。

表1 發芽糙米軟雪餅感官評分標準Table 1 The sensory evaluation standard of germinated brown rice soft cracker

1.3.5 單因素試驗

以感官評分進行感官評定,確定熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比、酵素、馬鈴薯全粉和谷阮粉4個因素的最佳添加量。設定酵素5 g,馬鈴薯全粉10 g,谷阮粉5 g,熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比分別為1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5;設定熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7,馬鈴薯全粉10 g,谷阮粉5 g,酵素的添加量分別為1,3,5,7,9 g;設定熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7,酵素5 g,谷阮粉5 g,馬鈴薯全粉的添加量分別為0,5,10,15,20 g;設定熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7,馬鈴薯全粉10 g,酵素5 g,谷阮粉的添加量分別為1,3,5,7,9 g。

1.3.6 正交試驗

用熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比、酵素、馬鈴薯全粉和谷阮粉添加量進行正交試驗,正交試驗因素水平表見表2,得出最佳工藝參數。

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Orthogonal test factors for recipe

1.3.7 比容的測定

參考GB/T 20981—2007《面包》中比容的測定,采用油菜籽替代法測定發芽糙米軟雪餅的比容[5]。比容按式(1)計算:

(1)

式中:V表示體積,mL;M表示質量,g。

1.3.8 持水力的測定

兒茶酚胺是腎上腺素、去甲腎上腺素及多巴胺的總稱。兒茶酚胺增多癥是體內嗜鉻細胞生成的兒茶酚胺過多而引起的臨床綜合征,以高血壓為主要臨床特征,主要包括腎上腺及腎上腺外嗜鉻細胞瘤;多發性內分泌腫瘤-Ⅱ型(multiple endocrine neoplasia-2,MEN-2);腎上腺髓質增生[1]。現隨機抽選我院收治的40例兒茶酚胺增多癥患者資料作為研究對象,進行回顧性分析。報告如下。

參考Nawrocka等[6]的方法稍作修改,持水力按式(2)計算:

(2)

式中:W1表示樣品質量,g;W2表示離心管與樣品總質量,g;W3表示離心管與沉淀物總質量,g。

1.3.9 質構的測定

TPA測試條件:TA6/100型圓柱形探頭,預測試速度2.0 mm/s,測前、中、后速度均為1.0 mm/s,壓縮程度為50%,出發點負載5 g,間隔1 s,循環次數2次,數據采集頻率為100 p/s。

1.3.10 膳食纖維含量的測定

參照GB 5009.88—2014中的酶-重量法。

1.3.11 蛋白質含量的測定

參照GB 5009.5—2016中的凱氏定氮法。

1.3.12γ-氨基丁酸的測定

參照NY/T 2890—2016《稻米中γ-氨基丁酸的測定 高效液相色譜法》對γ-氨基丁酸含量進行測定,其標準曲線公式為y=22.54x+9.76,R2=0.999 2,標準曲線如圖1所示。γ-氨基丁酸含量按標準曲線公式和式(3)計算:

圖1 γ -氨基丁酸標準曲線Fig.1 The standard curve of GABA

(3)

式中:w表示γ-氨基丁酸含量,mg/100 g;ρ表示γ-氨基丁酸測定質量濃度,mg/L;V表示定容體積,mL;m表示試樣質量,單位為g。

1.4 數據處理

利用Origin 9.0和EXCEL等軟件對圖表進行繪制。所有的試驗數據重復測3次,取其平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比對感官評分的影響

不同熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比對感官評分的影響如圖2所示。由圖2可知,隨著熟化發芽糙米粉在混合粉中所占比重的增加,發芽糙米軟雪餅的感官評分呈現先增加后減少的趨勢。在熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7時達到最大值92.5分。當熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為1∶9和2∶8時,小麥焙烤味突出而糙米特有的香味不明顯,感官評分較低。當熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為4∶6和5∶5時,感官評分下降。可能因為糙米蛋白非面筋蛋白,使面團網絡結構受到影響,持氣性和持水性降低,比容下降,口感變粗糙,表皮出現褶皺[6]。因此,熟化發芽糙米粉與小麥粉最佳質量比為3∶7。

圖2 不同熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比對感官評分的影響Fig.2 Effects of different ratios of maturated germinated brown rice flour and wheat flour on sensory score

2.1.2 酵素添加量對感官評分的影響

酵素添加量對感官評分的影響如圖3所示。由圖3可知,隨著酵素添加量的增加,感官評分先增加后減少,在添加量為5 g時達到最大值,為95.5分。當添加量為1和3 g時,發芽糙米軟雪餅的酵素醇香味不明顯,口感較細膩,感官評分較低。當添加量為7和9 g時,軟雪餅變酸,變澀,內部結構緊實,導致感官評分降低。可能是因為酵素中具有一定的蛋白酶活性,可部分降解面團內部網絡結構支撐框架,造成軟雪餅的體積減小[7]。因此,酵素最佳添加量為5 g。

圖3 酵素添加量對感官評分的影響Fig.3 Effects of amount of enzyme on sensory score

2.1.3 馬鈴薯全粉添加量對感官評分的影響

馬鈴薯全粉添加量對感官評分的影響如圖4所示。由圖4可知,隨著馬鈴薯全粉添加量的增加,發芽糙米軟雪餅的感官評分呈先增加后減小的趨勢,當馬鈴薯全粉的添加量達到10 g時,感官評分值最大為93.8分。馬鈴薯全粉的添加量過多,降低了面團面筋含量,破壞面團中的蛋白質和淀粉的結構,導致面團發酵力不夠,內部結構緊實,口感粗糙[8]。因此,馬鈴薯全粉最佳添加量為10 g。

圖4 馬鈴薯全粉添加量對感官評分的影響Fig.4 Effects of amount of potato flour on sensory score

2.1.4 谷阮粉添加量對感官評分的影響

谷阮粉添加量對感官評分的影響如圖5所示。由圖5可知,當谷阮粉添加量為5 g時,感官評分達到最大值為93.2分,發芽糙米軟雪餅的色澤、內部組織、紋理結構、口感達到最佳狀態。谷阮粉中含有的麥谷蛋白和麥原蛋白可與小麥粉中的蛋白相結合,增加了面團的面筋含量,提高了持氣性和持水性,產生了凝結作用,使面團變得松軟[9]。但隨著谷阮粉添加量超過臨界值5 g時,面團的面筋筋力過大,面團的內部結構變得緊實,發酵產生的氣體難以支撐面團,形成大孔洞,導致面團口感發酸,使感官評分下降[10-11]。因此,谷阮粉最佳添加量為5 g。

圖5 谷阮粉添加量對感官評分的影響Fig.5 Effects of amount of gluten flour on sensory score

2.2 正交試驗結果

由表3可知,RA>RC>RB>RD。影響感官評分的因素順序為熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比>馬鈴薯全粉>酵素>谷阮粉,即配方組合為A2B3C2D3。該組合未出現在正交試驗組中,故進行驗證試驗。

表3 正交試驗結果與分析Table 3 Orthogonal experimental design and results

由表4可知,A2B3C2D3的感官評分高于正交試驗組中的最高分組合A2B1C2D3,因而A2B3C2D3為最優組合。

表4 驗證試驗的感官評分Table 4 Sensory score of proof test

2.3 質構特性

由表5可知,發芽糙米軟雪餅的硬度和內聚性低于市售軟雪餅的對應測定值,而彈性、咀嚼性和回復性高于對應測定值。由于熟化發芽糙米粉的添加降低了軟雪餅面筋的含量,加快了老化程度,因而增加了咀嚼性。回復性是在受到向下的壓力后恢復原來形態的能力,代表松軟度[12],發芽糙米軟雪餅的回復性高說明其彈性高,更松軟。內聚性與彈性成反比,彈性升高,內聚性降低。發芽糙米軟雪餅與市售軟雪餅相比,內部結構疏松,更有彈性,咀嚼時消耗的能量更少,具有發芽糙米和馬鈴薯全粉特有的氣味,綜合品質得到了明顯的提高。

表5 空白組與對照組軟雪餅的質構特性Table 5 Quality and structure characteristics of the blank and control soft cracker

2.4 持水力、比容、蛋白質、膳食纖維以及γ -氨基丁酸

由表6可知,發芽糙米軟雪餅的持水力、比容、蛋白質和膳食纖維均高于市售軟雪餅。發芽糙米粉經適當微波處理后,增加了持水力。原因在于部分不溶性膳食纖維經過破壞,使更多的親水基團暴露出來,結合水的能力增強[13]。部分淀粉可能轉化成具有更高持水性能的抗性淀粉,影響了面團中的淀粉與蛋白質的組成[14-15]。谷阮粉和酵素的添加可以增強面團的耐攪拌性,縮短面團的發酵時間,使發芽糙米軟雪餅的比容增大。發芽糙米軟雪餅的γ-氨基丁酸的含量高于市售軟雪餅。

表6 持水力、比容、蛋白質、膳食纖維以及γ -氨基丁酸的比較Table 6 Comparison of water holding capacity, specific volume, dietary fiber, protein content and GABA

2.5 發芽糙米粉、熟化發芽糙米粉、酵素以及發芽糙米軟雪餅的γ -氨基丁酸含量比較

由圖6可知,與糙米粉相比,發芽糙米粉、熟化發芽糙米粉、酵素中γ-氨基丁酸含量均有所增加,其中酵素中的含量最高,每100 g中γ-氨基丁酸的含量由16.26 mg上升至56.84 mg。表明發芽處理、微波熟化處理和微波—發酵聯用處理均可使γ-氨基丁酸含量達到富集,微波-發酵聯用的效果最顯著。微波可促進谷氨酸脫羧酶(GAD)的活性,發酵可為谷氨酸脫羧酶提供最適pH值,使與其有關的酶系統被激活,二者聯用可加速催化發芽糙米中L-谷氨酸發生脫羧反應生成次級代謝物γ-氨基丁酸,以更好地富集γ-氨基丁酸。發芽糙米軟雪餅中添加了30%熟化發芽糙米粉和5 g酵素,100 g發芽糙米軟雪餅的γ-氨基丁酸含量為29.23 mg,100 g熟化發芽糙米粉的γ-氨基丁酸的含量為34.24 mg,發芽糙米軟雪餅的γ-氨基丁酸的含量較熟化發芽糙米粉降低17%,歸因于其在醒發過程中的消耗或美拉德褐變反應期間的氨基酸降解[16]。

圖6 γ -氨基丁酸含量比較Fig.6 Comparison of γ -aminobutyric acid content

3 結 論

經單因素試驗與正交試驗確定:發芽糙米軟雪餅的最佳工藝參數為熟化發芽糙米粉與小麥粉質量比為3∶7,酵素5 g,馬鈴薯全粉10 g,谷阮粉5 g;其他配料的添加量分別為酵母1.5 g,水56 g,木糖醇10 g,黃油6 g,鹽0.6 g,奶粉2.5 g。100 g發芽糙米軟雪餅的γ-氨基丁酸含量為29.23 mg,蛋白質含量為8.45 g,膳食纖維含量為2.72 g。硬度和內聚性低于市售軟雪餅的對應測定值,彈性、咀嚼性、回復性、持水力以及比容、蛋白質含量、膳食纖維含量、γ-氨基丁酸含量高于市售軟雪餅的對應測定值,綜合品質得到了明顯的提高。

發芽糙米軟雪餅表皮色澤均勻,芯柔軟有彈性,內部疏松多孔,口感細膩,具有馬鈴薯和發芽糙米特有的香氣,含有豐富的營養成分和生物活性成分;以木糖醇代替蔗糖,更適合“三高”、糖尿病人等特殊人群;在符合馬鈴薯主糧化的戰略需求的同時,拓寬了消費者范圍,為發芽糙米粉和馬鈴薯全粉的深加工提供了新思路。