苦蕎麩皮粉添加量對面團性質及饅頭品質的影響

韓暢,林江濤,岳清華,蘇東民,2*

1(河南工業大學 糧油食品學院,河南 鄭州,450000)2(鄭州輕工業大學 食品與生物工程學院,河南 鄭州,450000)

苦蕎,又名韃靼蕎麥,是一種一年生草本雙子葉植物,主要種植在西南和西北地區,其中四川涼山具有世界第一的苦蕎種植面積和產量,被稱為“苦蕎之鄉”[1]。苦蕎營養全面,氨基酸組成均衡,含有豐富的黃酮類物質,例如蘆丁、檞皮素等,可以有效地預防及治療糖尿病,降低飯后血糖,是一種很好的藥食同源食物[2]。苦蕎麩皮粉是苦蕎麥加工生產苦蕎芯粉后的副產物,由苦蕎麩皮與少量的胚乳組成,其蘆丁含量是苦蕎芯粉的4～8倍,且具有豐富的膳食纖維[3-4]。與苦蕎芯粉相比,苦蕎麩皮粉更具開發潛力,但由于苦蕎麩皮粉制作食品口感較差,只有小部分作為輔助糖尿病人的功能性食品被售賣,剩余大部分則被作為動物飼料[5]或被拋棄。

饅頭是我國的傳統面食,日常消耗量巨大。但隨著人們生活水平提高與健康意識的增強,精細化加工的小麥粉饅頭已經不能滿足人們對營養的需求,有研究顯示我國居民膳食纖維攝入量嚴重不足[6],因此向饅頭中添加苦蕎粉[7]、麥麩[8]、菊粉[9]等制成高膳食高營養饅頭已經成為潮流[10]。

目前對苦蕎芯粉或苦蕎全粉與小麥粉混合粉面團及產品的研究較多。彭蕓[7]研究苦蕎饅頭的品質與營養,發現隨著苦蕎芯粉添加量增加苦蕎饅頭的黃酮類物質含量顯著增加,感官評價值先上升后降低。周穎等[11]的研究指出,苦蕎芯粉與小麥粉比例為3∶7時能提高混合粉營養且同時具有較好的面團品質。HAN等[12]研究不同比例苦蕎全粉添加對混合粉面團及面條的影響,發現苦蕎全粉的添加會使面團的吸水率以及面條的硬度降低。張玲等[13]將不同比例的微細化苦蕎全粉與小麥粉混合,發現隨著微細化苦蕎全粉添加比例的增加,面團中面筋強度減弱、韌性降低,添加比例達到40%時幾乎無法觀察到面筋結構。而目前幾乎沒有關于苦蕎麩皮粉添加到小麥粉中對混合粉面團性質及饅頭品質的研究報道。

本文旨在研究苦蕎麩皮粉的添加量對混合粉面團加工性能及饅頭品質的影響,從而為苦蕎麩皮饅頭的后續品質改良及產品的工業化提供理論依據,提高苦蕎麩皮粉的利用率以及價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

苦蕎麩皮粉(水分含量11.82%;灰分含量2.67%;蛋白質含量14.59%),四川省涼山彝族自治州;小麥粉(水分含量12.96%;灰分含量0.46%;蛋白質含量10.04%;濕面筋含量30.6%),市售五得利五星特精小麥粉;活性干酵母,安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

MicroMR-CL-I核磁共振成像分析儀,蘇州(上海)紐邁電子科技有限公司;810152自動型粉質儀、860704自動型拉伸儀,德國Brabender公司;TA-XTPlus質構儀,德國Stable Micro Systems公司;CR-410色彩色差計,日本柯尼卡美能達公司;醒發箱、JHMZ 200針式和面機,北京東方孚德技術發展中心;Quanta FEG-250 掃描電子顯微鏡,美國Thermo Fisher Scientific有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 苦蕎麩皮粉-小麥粉混合粉的制備

將苦蕎麩皮粉分別按照質量分數5%、10%、15%、20%、25%、30%與小麥粉混合制成苦蕎麩皮粉-小麥粉混合粉,混合均勻后備用。以不添加苦蕎麩皮粉的小麥粉為對照組。

1.3.2 混合粉面團的制備

稱取適量1.3.1中制備的混合粉(小麥粉)放入和面機的和面缽中,根據稱取混合粉(小麥粉)質量加入粉質吸水率75%的蒸餾水,和面3 min后取出備用。

1.3.3 混合粉面團水分分布測定

取10 g 1.3.2中制成的面團用保鮮膜包裹,放置4 min。稱取1 g面團揉成細條放入核磁共振專用試管中,放入核磁共振成像儀中進行測定。參數設置如下：采樣點數(TD)40 000,采樣頻率(SW)200.00 kHz,采樣間隔時間(TW)1 000 ms,累加次數(NS)4。

1.3.4 混合粉粉質特性的測定

混合粉粉質特性根據GB/T 14614—2019《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法》測定。

1.3.5 混合粉面團拉伸特性的測定

混合粉面團拉伸特性根據GB/T 14615—2019《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》測定。

1.3.6 混合粉面團的微觀結構

將10 g 1.3.2中制備的面團壓片切條后冷凍干燥,制成自然斷面后進行噴金處理,用掃描電鏡進行觀察拍照。

1.3.7 混合粉饅頭制作

根據GB/T 35991—2018制作饅頭,饅頭出鍋室溫冷卻1 h后開始測定各指標。

1.3.8 混合粉饅頭比容和質構測定

使用小米置換法測定饅頭體積,使用天平測定饅頭質量,用體積質量之比計算比容;饅頭冷卻1 h后切片,切成15 mm厚的饅頭片,運用P/36探頭使用質構儀進行測定。測試參數：測前速度3 mm/s,測中速度1 mm/s,測后速度1 mm/s,壓縮比50%,觸發力5 g,間隔時間3 s。

1.4 數據處理

進行2次以上平行實驗(粉質特性除外),使用Excel進行數據統計,采用SPSS 20對數據進行顯著性分析,樣品間存在顯著性差異時(P<0.05)用不同的小寫字母表示,實驗結果用“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 苦蕎麩皮粉添加量對面團品質的影響

2.1.1 苦蕎麩皮粉添加量對面團水分分布的影響

低場核磁共振技術可以對面團內部水分的結合狀態以及水分含量進行表征,3個不同橫向弛豫時間T21、T22、T23分別表征了3種水分狀態,分別是深層結合水、弱結合水和自由水,弛豫時間越長表示該種狀態的水流動性越強[14]。對應的3個峰積分面積A21、A22、A23分別表征了深層結合水、弱結合水以及自由水的相對含量[15]。如表1所示,隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加,面團T21值和A23值呈上升趨勢,T23值與A22值呈下降趨勢。深層結合水主要是與面筋和淀粉緊密結合的水,弱結合水主要是與蛋白和淀粉大分子結合的水[16]。

表1 苦蕎麩皮粉對面團水分分布的影響Table 1 Effect of tartary buckwheat bran powder on dough moisture distribution

這說明苦蕎麩皮粉的添加破壞了面團的面筋網絡結構,使面筋蛋白與水的結合能力下降,面團持水能力降低,造成面團中弱結合水相對含量逐漸下降,自由水相對含量上升,深層結合水的流動性增強,而苦蕎麩皮粉中含有的膳食纖維使得自由水的流動性下降。這與汪磊[17],李秀玲等[18]的研究結果相似,他們在研究中指出膳食纖維具有較強的親水性,會與小麥粉競爭水分,能與自由水分子結合降低其含量與流動性。

2.1.2 苦蕎麩皮粉添加量對面團粉質特性的影響

粉質特性是面團流變學特性的指標之一,可以表征面團揉混過程中的品質變化,與面團以及產品品質密切相關[19-20]。如表2所示,隨著混粉中苦蕎麩皮粉所占比例的增加混粉吸水率降低,小麥粉的吸水率與面筋蛋白含量有關,苦蕎麩皮粉的添加使混粉中面筋蛋白含量降低,所以吸水率顯著下降。面團形成時間與穩定時間隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加先呈下降趨勢,在苦蕎麩皮粉的添加比例分別達到10%與5%后呈上升趨勢。這是因為苦蕎麩皮粉的添加使面團中面筋含量降低,并且破壞了面筋的立體網絡結構,所以面團的耐攪拌能力顯著下降,形成時間與穩定時間顯著降低。在苦蕎麩皮粉添加比例達到10%時,粉質曲線開始出現雙峰,到達15%時雙峰明顯,因為粉質特性進行指標讀出時以第2個最高峰為準,從而導致形成時間與穩定時間顯著上升,杜雙奎[21]在研究中也得到相同結果。

表2 苦蕎麩皮粉對面粉粉質特性的影響Table 2 Effect of tartary buckwheat bran powder on flour silty properties

雙峰的出現可能是因為苦蕎全粉面團在較低加水量時具有較高的黏著性[22],因此在面團形成初期,苦蕎麩皮粉含量較高的混合粉中的面筋蛋白會大量吸水形成穩定的網絡結構,促使形成第1個峰,而后面筋網絡會因過度攪拌被破壞,面團的持水能力下降,水分溢出,從而導致苦蕎麩皮粉黏著性增加,致使第2個峰的出現。

從上述結果可以看出,添加苦蕎麩皮粉會使面團的粉質特性顯著變化,當苦蕎麩皮粉添加量>15%時,決定粉質各指標的主要因素已經不再是面筋,這時粉質指標已不適用于評價面團加工性質。這與張守文等[23],王杰瓊[24]的研究結果相似。

2.1.3 苦蕎麩皮粉添加量對面團拉伸特性的影響

添加不同比例的苦蕎麩皮粉對面團在醒發45、90、135 min時的拉伸特性的影響如表3所示。其中拉伸面積與面團的面筋筋力有關,拉伸面積越大,說明面團筋力越強[25]。拉伸阻力和最大拉伸阻力可以反映出面團的強度和持氣能力[26]。面團的拉伸比例和最大拉伸比例分別是拉伸阻力和最大拉伸阻力與延伸度的比值,拉伸比例過高則說明面團延伸性差不易醒發,過低則說明面團可塑性低,制作面制品時成型性差[27]。從表3可以看出,隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加,面團在醒發45、90、135 min時的拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例都呈現出先降低后升高的趨勢,并且都在苦蕎麩皮粉添加比例達到10%時出現轉折點,這與周小理等[28]的研究結果相似。這可能是由于苦蕎麩皮粉的添加降低了面團中的面筋含量,同時苦蕎麩皮粉的剪切作用破壞了面筋的網絡結構,使得面團韌性降低、持氣能力下降,拉伸面積、拉伸阻力與最大拉伸阻力因而顯著降低,從而導致拉伸比例與最大拉伸比例顯著下降。

苦蕎麩皮粉本身具有一定黏性,當苦蕎麩皮粉添加比例>15%時,決定拉伸面積與拉伸比例等指標的主要因素已經由面筋筋力轉變為面團本身的黏性,拉伸面積、拉伸阻力與拉伸比例等因此顯著增大,這與粉質結果一致。面團的延伸度與麥醇溶蛋白有關,可以反映面團的延展性與可塑性[26]。在醒發45 min時,面團內部面筋網絡形成不完善,面團延伸度隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加先升高后降低,但并沒有顯著變化;在醒發90與135 min時,面團的延伸度隨著面團中苦蕎麩皮粉替代比例的增加呈顯著下降趨勢。這說明苦蕎麩皮粉的添加導致面團的延展性以及可操作性變差。

表3 苦蕎麩皮粉對面團拉伸特性的影響Table 3 Effect of tartary buckwheat bran powder on dough tensile properties

2.1.4 苦蕎麩皮粉添加量對面團圍觀結構的影響

如圖1所示,未添加苦蕎麩皮粉的對照組面團的面筋網絡結構緊密均勻,淀粉顆粒被完全的包裹在面筋網絡當中。添加5%～10%的苦蕎麩皮粉時,面團中的面筋網絡開始劣變出現孔洞,少量淀粉顆粒暴露在面筋網絡之外。

當苦蕎麩皮粉的添加量為15%～30%時,面筋網絡松散凌亂,孔洞變多,大部分淀粉顆粒暴露在外,堆疊在一起。苦蕎麩皮粉的添加會稀釋面團中的面筋含量,破壞面筋的網絡結構,使其無法包裹淀粉形成均勻穩定結構,從而導致面團品質變差,加工性能降低。

2.2 苦蕎麩皮粉添加量對饅頭質構及比容的影響

由表4可知,隨著苦蕎麩皮粉添加比例的提高,饅頭的硬度、膠著性和咀嚼性顯著增加,彈性、內聚性、回復性以及比容顯著降低。

a-添加量0%;b-添加量5%;c-添加量10%;d-添加量15%;e-添加量20%;f-添加量25%;g-添加量30%圖1 苦蕎麩皮粉對面團微觀結構的影響Fig.1 Effect of tartary buckwheat bran powder on the microstructure of dough

表4 苦蕎麩皮粉對饅頭質構和比容的影響Table 4 Effect of tartary buckwheat bran powder on the texture and specific volume of steamed bread

這表明苦蕎麩皮粉的添加會使饅頭的體積減小,食用時所需能量增大,饅頭的口感下降,食用品質顯著變差。原因可能是苦蕎麩皮粉的添加使得面團中面筋被稀釋,面筋網絡結構被破壞,饅頭胚無法充分膨脹,從而導致饅頭體積減小,品質降低[29]。

3 結論

苦蕎麩皮粉的添加會使混合粉面團的加工性能和饅頭品質顯著變化。隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加,面團中弱結合水含量顯著下降,自由水含量顯著上升。混合粉吸水率隨著苦蕎麩皮粉的添加顯著下降,形成時間與穩定時間先降低后增加,當苦蕎麩皮粉添加比例>15%時,粉質指標讀數已經不適用于面團品質的評價。在醒發90、135 min時面團的延伸度隨著苦蕎麩皮粉添加量的增加顯著下降。面團在3個不同醒發時間的拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例隨著苦蕎麩皮粉所占比例的上升先降低后升高。從面團微觀結構可以看出,當苦蕎麩皮粉添加比例<10%時,面團面筋網絡所受破壞程度較低聯系較為緊密,添加比例>10%后,面筋網絡破壞嚴重,幾乎看不到穩定的面筋網絡結構,淀粉顆粒大量暴露在外。饅頭的硬度、膠著性和咀嚼性隨著苦蕎麩皮粉所占比例的增加顯著上升,彈性、內聚性、回復性以及比容顯著下降。

總體來看,在不進行改良的情況下,苦蕎麩皮粉添加量<10%時饅頭具有較好的品質。本實驗通過對比不同比例苦蕎麩皮粉-小麥粉混合粉的面團及饅頭品質差異,初步明確了苦蕎麩皮粉的添加量對混合粉面團性質及饅頭品質的影響規律,為苦蕎麩皮饅頭的開發生產提供依據。較高的苦蕎麩皮粉添加量會使饅頭品質顯著下降,降低消費者接受度,在未來還需進一步對高添加量苦蕎麩皮饅頭品質的改良進行研究。