河套面粉流變學特性與饅頭品質的相關性研究

雍雅萍,高翠霞,王艷茹,蘇 靖,王吉力特,*

(1.河套學院農學系,內蒙古巴彥淖爾 015000; 2.內蒙古兆豐河套面業有限公司,內蒙古巴彥淖爾 015000)

饅頭是北方人民傳統主食,特別是在河套地區饅頭是人們最主要的主食之一。饅頭是將面粉、水、酵母按比例進行和面、醒發、蒸制而成,面團的韌性、延展性、發酵特性對饅頭品質具有重要影響。目前,吹泡儀是國際公認的測定面團韌性和延展性的面團流變學檢測儀器,通過測定面團P值、L值、W值、G值、Ie值,來預測面粉質量和饅頭品質[1-5]。面粉的發酵特性對饅頭、焙烤等產品品質影響不同,使用發酵流變儀測定面團發酵高度、面團發酵達到最大高度的時間、二氧化碳產氣量、面團持氣量、二氧化碳保留系數等,能夠評價面粉品質,指導饅頭、焙烤等專用粉的生產[6-8]。通常采用感官分析和TPA分析法分析饅頭品質,二者具有顯著的相關性[9-12]。利用面團流變學多指標分析面粉品質與饅頭質構相關性時,多采用簡單相關系數法分析二者之間的關系,由于多個指標在數量級上有較大的差異和復雜的關系,指標間相關性會存在不同程度的顯著性差異,不僅繁瑣而且存在抓不住主要變量的問題[13-15]。典型相關性分析是研究兩組變量間相關關系的一種多元統計方法,能夠揭示兩組變量之間的內在聯系,可以真正反映兩組變量間的線性相關關系。

本研究通過測定14個河套面粉的吹泡指標、面團發酵流變特性指標、饅頭比容、饅頭質構指標,采用典型相關性分析的統計學方法評價面團的發酵特性與饅頭品質之間的關系,旨在為饅頭專用粉開發提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞鹿塞兆豐十年雪花粉、雞鹿塞兆豐十年家用粉、雞鹿塞兆豐十年麥纖粉、雞鹿塞兆豐有機雪花粉、雞鹿塞兆豐有機高筋粉、雞鹿塞兆豐有機纖粉、雞鹿塞兆豐富硒小麥粉系列2種、烏拉特中旗石哈河大紅麥粉、烏拉特中旗石哈河小紅麥粉、農大3753紫麥粉、烏拉特中旗黑小麥高筋粉、弘盛石磨粉、套外香農家面共14種面粉 市售;法國樂思福活性干酵母 樂斯福(明光)有限公司。

F3流變發酵儀 法國Chopin公司;NG型吹泡-稠度儀 法國Chopin公司;TPA質構儀 英國SMS公司;DH-YM600全自動連續壓面機 鼎海精機大豐有限公司;FA2204B電子分析天平 上海精科天平制造有限公司;BVM6630體積測定儀測定儀 瑞典波通公司;JXFD7型醒發箱 北京東孚久恒儀器技術有限公司;SM-302型切片機 新麥機械(無錫)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 面粉吹泡指標 參照GB/T 14614.4-2005標準內容試驗。

1.2.2 面團發酵流變參數測定 參照范會平等[16]的試驗方法。

1.2.3 饅頭的制作 取200 g面粉,水96 g,酵母1.6 g,將酵母用水溶解按上述比例和面,將和好的面團置于壓片機上對折壓10次,將壓好的面片分割成質量相同的2個面團,搓圓成型,放置在38 ℃、相對濕度85%的醒發室40 min,蒸25 min,取出后室溫冷卻1 h后測定饅頭比容和質構指標。

1.2.4 饅頭比容的測定 取冷卻后的待測饅頭樣品3個,分別置于BVM體積測定儀進行測定,取平均值。

1.2.5 饅頭質構的測定 取冷卻1 h后的待測饅頭樣品各2個,用切片機分別將饅頭樣品切成厚度15 mm的饅頭片,每個樣品取中間3片,共6片,在TPA質構儀測定饅頭片的質構參數,取其平均值。使用P/35R圓柱形探頭測定,參數為測前速度:3.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測試后速度1.0 mm/s,時間2 s,感應力5 g。

1.3 數據處理

采用SAS 9.3對試驗數據進行分析與處理。

2 結果與分析

2.1 面團流變學指標間的相關性分析

采用吹泡儀和發酵流變儀獲得的表示面團流變學特性的指標和反映饅頭品質的質構指標匯總于表1。由表1可知,面團的P值均值為85.57 mmHg,最小值為48 mmHg,最大值為142 mmHg;W值最大達到517×10-4J,L值最大值為123 mm;吹泡指標中變異系數較大的有P值、W值和P/L值,分別達到29.36%、39.68%和55.05%,表明品種間的面團差異較大;Ie值和G值間的變異系數小,為18.46%和12.59%,品種間的差異較小。面團發酵流變指標中,變異系數較大為面團最大發酵高度的時間(T1)和面發酵達到的最大高度(Hm),分別27.61%和13.27%,其它指標的變異系數較小。饅頭品質指標中,饅頭的比容最大值為2.79 mL/g,均值為2.14 mL/g,變異系數為11.31%,質構指標間變異系數較大的是硬度、黏著性和咀嚼性,分別達到了40.99%、-55.28%、37.11%,說明不同品種間的差異較大,而彈性和內聚性的差異較小。

表1 面團流變學指標與饅頭品質指標的表型數據Table 1 Phenotypic data of dough rheology index and steamed bread quality index

對面團流變學指標間進行Pearson相關性分析(表2)可以看出,吹泡指標P值與W值和P/L值,L值與G值,W值與Ie值呈極顯著的正相關(P<0.01);L值與P/L值,G值與P/L值之間呈極顯著的負相關性(P<0.01);Ie值與L值、G值之間呈顯著正相關(P<0.05)。G值、Ie與面團發酵高度Hm值呈顯著正相關(P<0.05)，P/L值與Hm值呈顯著負相關(P<0.05);W值、Ie值與R值呈顯著正相關(P<0.05);Hm與V總呈顯著負相關(P<0.05);V保與V總、R值呈極顯著正相關(P<0.01)。綜合以上結果可以看出面團筋力對面團發酵特性具有一定影響。

表2 面團吹泡特性與面團發酵流變特性間的相關性分析Table2 The correlation analysis between dough blowing properties and dough fermentation rheological properties

由表3中的各流變學指標與饅頭質構指標間的相關性可以看出,饅頭的比容與P值、W值呈極顯著正相關(P<0.01),說明面團筋力與饅頭比容關系密切,這與Huang等[17]研究相同。饅頭的黏著性與G值、Ie值呈顯著正相關(P<0.05),與P/L值呈顯著負相關(P<0.05);饅頭的硬度與P/L值呈顯著正相關(P<0.05);饅頭的彈性與P/L值呈顯著負相關(P<0.05)。

表3 各流變學指標與饅頭品質指標之間的相關性Table 3 The correlation between rheology indexes and quality indexes of steamed bread

2.2 面團發酵流變特性與饅頭品質典型相關性分析

表5 標準化典型相關系數Table 5 The standardized canonical correlation coefficients

由于面團發酵特性指標與饅頭品質指標間的數據在數量級上差異較大,所以需要將原始數據進行標準化處理,再進行分析。數據標準化處理采用SAS 9.3進行處理。

由表4中可以看出,第一對典型相關變量之間的典型相關系數是0.998,典型相關系數平方為0.997,其P值<0.01,呈極顯著,第二對典型相關變量P值<0.01,第三對P值<0.05,呈顯著;第四對典型相關變量P值>0.05,第五對典型相關變量P值>0.1,均不顯著,故可取三對典型相關變量。前兩組典型變量累計貢獻率達到0.998,說明前兩組典型變量包含信息達到99.8%,具有統計學意義。因此,面團發酵流變特性與饅頭品質兩組變量相關性的研究可以轉化為前兩組典型變量相關性研究。

表4 典型相關分析Table 4 The canonical correlation analysis

由表6可知,用標準化典型指標表達第一組典型變量線性組合方程為:

表6 典型結構分析Table 6 The typical structural analysis

V1=0.018x1-0.176x2-0.081x3-5.645x4+5.134x5

W1=147.646y1+62.977y2+0.018y3+0.038y4-210.160y5+0.118y6

第二組典型變量線性組合方程為:

V2=-0.044x1+0.386x2+0.075x3+1.329x4-1.849x5

W2=-65.837y1+37.266y2-0.011y3+0.050y4+30.913y5+1.447y6

根據兩組典型變量方程,面團發酵流變特性中第一組、第二組標準化典型變量中x4與x5的標準化典型相關系數均大于x1、x2、x3,這兩組典型變量主要為面團中保持的二氧化碳體積數(-5.645、1.329)與保留系數(5.134、-1.849)的加權差,而面團中保持的二氧化碳體積數的權數更大一些,說明x4與x5具有較大的影響和預測作用。

饅頭品質變量中第一組、第二組典型變量中的y1、y2、y5、y6的標準化典型相關系數最大,即饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性在饅頭質構指標典型變量中的系數作用較大,且在交叉載荷中也是這四個指標與V相關性最高,說明這四個指標是評價饅頭品質的重要指標。通過比較典型變量系數可以認為保留系數對饅頭比容具有正向作用;面團發酵高度與饅頭比容成正相關。張慶春等[18-20]研究發現饅頭比容與蛋白質含量和濕面筋含量高度相關,而麥谷蛋白含量高與饅頭醒發過程中保持面團高度具有相關性。面團中保持二氧化碳體積數與饅頭彈性呈正相關,具有正向作用。這是因為面團在發酵過程中面團中的蛋白質分子間進行結合和交織,形成三維網絡結構能夠保持發酵產生的二氧化碳氣體和其他氣體物質,使得饅頭形成多孔結構,從而使饅頭組織富有彈性[21-23]。

兩組典型結構分析表6可以看出,x4、x5與典型變量的相關性最高(-0.934和-0.981),其次是x2。在交叉載荷中,x4、x5與W相關性最高(-0.929、-0.977),說明面團的持氣能力對饅頭的品質有重要的影響。黃松偉[24]通過研究面團持氣性的變化,指出饅頭的品質隨面團持氣性的變化而改變。而面團持氣能力主要由面筋網絡結構決定,隨著發酵時間的延長面團中濕面筋含量和面筋指數會減少,這是因為發酵過程中有機酸含量增多促使超高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)降解,面筋網絡結構被破壞,影響面團彈性和面團延展度[25-27],從而影響饅頭品質。

綜合以上結果,面團發酵流變特性與饅頭品質典型相關性由面團保持二氧化碳體積數、保留系數、饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性6個變量決定;其中保留系數對饅頭品質影響最大;面團發酵流變特性指標中x2、x3為抑制變量。

3 結論

基于面團發酵過程中產生大量二氧化碳氣體而使面團膨脹,使用吹泡儀和面團發酵流變儀對面團流變學特性進行測定并進行相關性分析,試驗結果表明吹泡指標參數與面團發酵流變特性參數之間具有相關性,吹泡指標P/L值與Hm呈顯著負相關(P<0.05)，G值、Ie與Hm呈顯著正相關(P<0.05);W值與R值呈顯著正相關(P<0.05);說明面團筋力對面團發酵具有影響作用。P值、W值與饅頭比容呈正相關(P<0.05);P/L值與饅頭彈性呈顯著負相關(P<0.05),而與硬度呈顯著正相關(P<0.05)。面團發酵流變特性與饅頭品質典型相關性由面團保持二氧化碳體積數、保留系數、饅頭比容、硬度、彈性、咀嚼性6個變量決定(累計貢獻率達0.998),其中保留系數對饅頭品質指標影響最大;面團中保持二氧化碳體積數對饅頭彈性具有正向作用;保留系數對饅頭比容具有正向作用。