熊政委,陳程莉,王 存,任彥榮,謝躍杰,王 強(qiáng),*

(1.重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院,重慶 400067;2.重慶第二師范學(xué)院脂質(zhì)資源及兒童日化品協(xié)同創(chuàng)新中心,重慶 400067;3.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

菊糖(Inulin),又名菊粉、土木香粉,是由D-果糖經(jīng)β(1→2)糖苷鍵連接而成的鏈狀多糖,末端常含有一個(gè)葡萄糖殘基[1]。菊糖的分子式表示為GFn,其中G 代表終端葡萄糖單位,F代表果糖分子,n代表果糖的單位數(shù)。菊糖具有多種生理功能,能夠促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收[2]、減肥[3]、促進(jìn)雙歧桿菌增殖[4]、降血脂[5]、預(yù)防齲齒[6]、保護(hù)臟器氧化損傷[7]等。同時(shí)由于菊糖自身獨(dú)特的理化特性,比如菊糖的脂肪替代性[8]、保濕性[9]、增稠性[10]等,可以用來(lái)改善食品的一些風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)。

面粉是我國(guó)北方的主食,隨著食品工業(yè)的發(fā)展,面制品作為加工基料被廣泛應(yīng)用。隨著人們對(duì)健康的重視,功能性食品越來(lái)越受到人們的關(guān)注。將菊糖添加到面粉中,既可以影響面粉的品質(zhì),也可以增加其功能性。胡雅婕等[11]研究表明菊糖對(duì)饅頭粉熱力學(xué)性質(zhì)影響較大,菊糖添加量為8%時(shí)饅頭評(píng)分最高。陳書(shū)攀等[12]發(fā)現(xiàn)添加菊糖能延長(zhǎng)面粉的糊化時(shí)間,降低面粉的黏度,并且減少回生值和崩解值。Alexandrina等[13]研究發(fā)現(xiàn)菊糖能夠影響面團(tuán)的流變學(xué)特性和面包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。María V等[14]發(fā)現(xiàn)鈣鹽-菊糖系統(tǒng)對(duì)小麥面團(tuán)水化和熱性質(zhì)存在一定影響。Liu等[15]發(fā)現(xiàn)較高聚合度的菊糖對(duì)面團(tuán)蛋白質(zhì)組分的結(jié)構(gòu)和乳化性能有較大的影響。但是目前,還未有人研究比較菊糖對(duì)不同筋度的面粉影響的差異性。為了深入了解這點(diǎn),本文主要研究菊糖對(duì)不同筋度面粉的粉質(zhì)特性和面粉凝膠質(zhì)構(gòu)的影響,從而在理論上進(jìn)一步深化了解菊糖對(duì)面粉的影響。由于面粉的粉質(zhì)特性和凝膠質(zhì)構(gòu)特性,都與面制品的品質(zhì)有密切的關(guān)系,也為菊糖在面制品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菊糖 食品級(jí),廣州市澤玉生物科技有限公司;低筋面粉(干基蛋白質(zhì)含量8.5%,水分含量13.1%)、 中筋面粉(干基蛋白質(zhì)含量11.5%,水分含量13.5%)、高筋面粉(干基蛋白質(zhì)含量12.2%,水分含量13.1%) 濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)任公司。

FA2004A分析天平 上海精天電子儀器有限公司;DHG-9125A電熱恒溫干燥箱 上海和呈儀器制造有限公司;JFZD300粉質(zhì)儀 菏澤衡通實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 菊糖面粉粉質(zhì)特性的測(cè)定

1.2.1.1 菊糖樣品處理 因?yàn)榫仗蔷哂泻軓?qiáng)的吸濕性,在取出操作過(guò)程中很容易吸濕凝結(jié),使用前要作烘干處理[16],因此將菊糖在80 ℃下干燥至恒重[17]。

1.2.1.2 菊糖面粉粉質(zhì)特性的測(cè)量 按照面粉的含水量計(jì)算出需要向粉質(zhì)儀中加入面粉的質(zhì)量,將菊糖分別按面粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0%(空白組)、2.5%、5%、7.5%添加到面粉中,均勻混合。打開(kāi)恒溫循環(huán)系統(tǒng)給粉質(zhì)儀定溫至30 ℃,空轉(zhuǎn)取零后,加入混合粉,啟動(dòng)攪拌轉(zhuǎn)子,邊攪拌邊快速加入適量的蒸餾水,加水量以使粉質(zhì)曲線的峰值中線為500±20 FU為適中,蒸餾水必須在25 s內(nèi)加完。儀器自動(dòng)記錄粉質(zhì)曲線。根據(jù)粉質(zhì)曲線研究不同添加量的菊糖對(duì)不同筋度面粉粉質(zhì)特性的影響,包括:吸水量、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度。具體方法參照GB/T 14614-2006。

1.2.2 菊糖面粉凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

1.2.2.1 菊糖樣品處理 同上,將菊糖在80 ℃下干燥至恒重。

1.2.2.2 菊糖面粉凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 將菊糖分別按面粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0%(空白組)、2.5%、5%、7.5%添加到300 g的面粉中,用驗(yàn)粉篩均勻混合。采用質(zhì)地剖面分析法TPA,對(duì)菊糖和面粉復(fù)配物的凝膠特性進(jìn)行測(cè)定。在每份試樣中加入蒸餾水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的復(fù)配物乳液,100 ℃沸水浴30 min,溶液變黏稠無(wú)分層,取出燒杯盛裝乳液用保鮮膜密封,冷卻至室溫,置于4 ℃條件下貯藏12 h,在室溫下放置30 min后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)[18-19]。

TPA測(cè)定參數(shù):以SMS P/0.5探頭,引發(fā)距離 10 mm,測(cè)定前速度為 1.0 mm· s-1,測(cè)定速度5.0 mm·s-1,測(cè)定后速度 5.0 mm·s-1,引發(fā)力 5 g[20],每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。測(cè)定其凝膠硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 8. 0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形制作,各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(X±S)的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉質(zhì)特性數(shù)據(jù)與分析

2.1.1 面粉吸水量 吸水量是以14%的水分為基準(zhǔn),每300 g小麥粉在粉質(zhì)儀中揉和成最大稠度為500 BU的面團(tuán)所需要的水量[21]。面粉的吸水量取決于面筋蛋白質(zhì)和淀粉結(jié)合水的能力。面粉吸水量是面制品加工企業(yè)較重視的一項(xiàng)指標(biāo),吸水量大一方面可以提高單位質(zhì)量面粉的出品率,另一方面還有利于延緩制品因失水而導(dǎo)致的老化、龜裂及收縮現(xiàn)象[22]。由圖1可知,菊糖降低了面粉的吸水量,且面粉吸水量隨著菊糖比例的增加而降低,可能由于菊糖的添加促進(jìn)了蛋白質(zhì)與水分的相互作用,但是抑制了淀粉與水分的相互作用[23]。還有可能由于是菊糖在淀粉顆粒周?chē)纬闪艘粚诱系K,阻礙了淀粉顆粒和水分子的接觸,導(dǎo)致面團(tuán)的吸水率下降[24],菊糖添加到不同筋度面粉的吸水量的下降速率不同,下降速率排序?yàn)?中筋面粉>低筋面粉>高筋面粉。

圖1 菊糖對(duì)不同筋度面粉吸水量的影響Fig.1 Effect of inulin on water absorption of flour with different gluten content

2.1.2 面粉形成時(shí)間 面團(tuán)的形成時(shí)間是指從加水到稠度達(dá)到最大值時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間[25]。面團(tuán)的形成過(guò)程是非常復(fù)雜的過(guò)程,隨著面筋的不斷形成,面團(tuán)的粘彈性逐漸表現(xiàn)出來(lái),在機(jī)械的作用下,面筋形成的越多,面筋的質(zhì)量和面團(tuán)的粘性越好,彈性就越大,形成時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。由圖2可知菊糖對(duì)低筋面粉的形成時(shí)間影響不大。而菊糖添加到中筋面粉、高筋面粉時(shí)對(duì)面團(tuán)形成時(shí)間有顯著影響,隨著菊糖添加量的增加,中筋和高筋面粉的形成時(shí)間整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。可能由于菊糖參與了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,有利于生成二硫鍵,同時(shí)還可能增強(qiáng)了蛋白質(zhì)間所形成的二硫鍵的穩(wěn)定性[26]。

圖2 菊糖對(duì)不同筋度面粉形成時(shí)間的影響Fig.2 Effect of inulin on the formation time of flour with different gluten content

2.1.3 面粉穩(wěn)定時(shí)間 面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間是面團(tuán)對(duì)機(jī)械攪拌的耐受程度,穩(wěn)定時(shí)間的長(zhǎng)短反映面團(tuán)的耐揉性,即是對(duì)剪切力降解具有的抵抗力。穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng),面團(tuán)的韌性越好。由圖3可知當(dāng)菊糖添加到面粉中時(shí),低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的穩(wěn)定時(shí)間都會(huì)隨著添加量的升高而增加,說(shuō)明菊糖對(duì)面粉的筋力起到了增強(qiáng)的作用,可能是因?yàn)榫仗桥c面筋網(wǎng)絡(luò)、菊糖與菊糖之間的相互作用,使面筋筋力增強(qiáng)[27]。菊糖對(duì)不同筋度面粉的形成時(shí)間的影響不同,穩(wěn)定時(shí)間增大程度排序?yàn)榈徒蠲娣?中筋面粉>高筋面粉。說(shuō)明菊糖對(duì)低筋面粉的筋力增強(qiáng)作用最強(qiáng)。

圖3 菊糖對(duì)不同筋度面粉穩(wěn)定時(shí)間的影響Fig.3 Effect of inulin on the stability time of flour with different gluten content

2.1.4 面粉的弱化度 弱化度代表面團(tuán)攪拌后面筋變?nèi)醯某潭?弱化度越小,面筋越強(qiáng)。由圖4可知當(dāng)菊糖添加到面粉中時(shí),低筋面粉、中筋面粉和高筋面粉的弱化度都隨菊糖比例的增加而降低,菊糖對(duì)低筋面粉的弱化度降低效果最強(qiáng)。從添加量為5%之后,弱化度的大小為:低筋面粉<中筋面粉<高筋面粉。所以在0～5%之間弱化度下降程度為:低筋面粉>中筋面粉>高筋面粉。說(shuō)明菊糖能夠增強(qiáng)面粉的筋力,可能是因?yàn)榫仗欠肿娱g交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò),同時(shí)還與面筋蛋白間的相互作用,形成了較為復(fù)雜的體系,改善了面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[27],提高了面團(tuán)的穩(wěn)定性。

圖4 菊糖對(duì)不同筋度面粉弱化度的影響Fig.4 Effect of inulin on degree of weakening of flour with different gluten content

2.2 菊糖面粉凝膠質(zhì)構(gòu)分析

2.2.1 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠硬度的影響 硬度是質(zhì)構(gòu)儀第一次壓縮時(shí)的最大峰值。由圖5可知隨著菊糖添加比例的增加,低筋面粉、中筋面粉、高筋面粉的凝膠硬度總體呈下降趨勢(shì)。中筋面粉在菊糖添加量為5%后趨于穩(wěn)定。高筋面粉和低筋面粉在5%時(shí)凝膠硬度略有回升,之后逐漸下降。當(dāng)菊糖添加量超過(guò)5%時(shí),凝膠硬度的排序?yàn)?高筋面粉>中筋面粉>低筋面粉?？赡苡捎诰仗菑?qiáng)化了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[27],增強(qiáng)了面團(tuán)的蓬松度,因此降低了面團(tuán)的硬度。

圖5 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠硬度的影響Fig.5 Effect of inulin on gel hardness of flour with different gluten content

2.2.2 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠彈性的影響 彈性是樣品經(jīng)過(guò)第一次壓縮能夠恢復(fù)的程度。由圖6可知菊糖添加到面粉中對(duì)面粉的凝膠彈性無(wú)規(guī)律性影響,低筋面粉的凝膠彈性比中筋面粉和高筋面粉的凝膠彈性要低。當(dāng)菊糖比例大于5%時(shí),高筋面粉凝膠彈性>中筋面粉凝膠彈性>低筋面粉凝膠彈性。

圖6 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠彈性的影響Fig.6 Effect of inulin on gel elasticity of flour with different gluten content

2.2.3 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠粘聚性的影響 粘聚性是樣品第一次壓縮變形后對(duì)第二次壓縮的相對(duì)抵抗力。由圖7可知菊糖面粉凝膠隨著菊糖添加量的增加,整體趨勢(shì)是先下降后上升。當(dāng)菊糖比例小于5%時(shí),低筋面粉粘聚性>高筋面粉粘聚性>中筋面粉粘聚性。當(dāng)菊糖比例大于5%時(shí),中筋面粉凝聚性>高筋面粉凝聚性>低筋面粉凝聚性。

圖7 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠粘聚性的影響Fig.7 Effect of inulin on gel cohesiveness of flour with different gluten content

2.2.4 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠膠著性的影響 膠著性是用來(lái)描述半固態(tài)的測(cè)試樣品的粘度特性,數(shù)值上等于硬度和粘聚性的乘積。由圖8可知隨著菊糖添加量的增加,面粉的凝膠膠著性整體呈下降趨勢(shì)。在菊糖添加量為2.5%時(shí)下降最劇烈,后期有小幅上漲?？赡苡捎诰仗堑募尤氪龠M(jìn)了面筋的形成,使面團(tuán)形成被面筋包裹的光滑表面[28]。

圖8 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠膠著性的影響Fig.8 Effect of inulin on gel consistency of flour with different gluten content

2.2.5 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠咀嚼性的影響 咀嚼性是只用于描述固態(tài)樣品的粘度特性,數(shù)值上等于膠著性和彈性的乘積。由圖9可知,隨著菊糖添加量的增加,面粉的凝膠咀嚼性總體趨勢(shì)是下降,當(dāng)添加量為7.5%時(shí),中筋面粉的咀嚼性等于高筋面粉。

圖9 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠咀嚼性的影響Fig.9 Effect of inulin on gel recovery of flour with different gluten content

2.2.6 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠回復(fù)性的影響 回復(fù)性是樣品經(jīng)第一次壓縮后的恢復(fù)能力。由圖10可知,菊糖對(duì)不同筋度面粉的凝膠回復(fù)性呈先減小后增大的趨勢(shì)。在菊糖添加量為2.5%時(shí),形成了一個(gè)拐點(diǎn)。在添加量為2.5%之前,回復(fù)性劇烈下降。在添加量為2.5%之后,開(kāi)始上升。

圖10 菊糖對(duì)不同筋度面粉凝膠回復(fù)性的影響Fig.10 Effect of inulin on chewiness of different gluten flour gels

3 結(jié)論

添加菊糖,可以使面粉的筋力增強(qiáng),且對(duì)低筋面粉的筋力增強(qiáng)效果最強(qiáng),會(huì)使面粉的凝膠質(zhì)構(gòu)指數(shù)改變,但對(duì)于不同筋度的面粉,影響不一樣,具有一定的差異,可以利用此差異性提高面粉的綜合加工利用效果。

[1]蘇曉琳,姜淑娟,張兆國(guó). 菊粉益生素的最新研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2009,30(12):160-163.

[2]Legette L C L,Lee W H,Martin B R,et al. Prebiotics enhance magnesium absorption and inulin-based fibers exert chronic effects on calcium utilization in a postmenopausal rodent model[J]. Journal of Food Science,2012,77(4):88-94.

[3]Yang H Y,Yang S C,Chao J C,et al. Beneficial effects of catechin-rich green tea and inulin on the body composition of overweight adults[J]. British Journa of Nutrition,2012,107(5):749-754.

[4]Hond E D,Geypens B,Ghoos Y. Effect of high performance chicory inulin on constipation[J]. Nutrition research,2000,20(5):731-736.

[5]張明淘,顧顯紅,楊琳. 菊粉的原生素作用研究進(jìn)展[J]. 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2003,15(4):12-18.

[6]Kaur N,Gupta A K. Applications of inulin and oligofructose in health and nutrition[J]. Journal of Biosciences,2002,27(7):703-714.

[7]魯政,張靜,高兆蘭.牛蒡菊糖和菊芋菊糖對(duì)酒精誘導(dǎo)大鼠慢性氧化損傷的防治作用[J].食品科學(xué),2010,31(5):270-273.

[8]Tomaschunas M,Zorb R,Fischer J,et al. Changes in sensory properties and consumer acceptance of reduced fat pork Lyon-style and liver sausages containing inulin and citrus fiber as fat replacers[J]. Meat Science,2013,95(3):629-640.

[9]Ronkart S,Paquot M,Fougnies C,et al. Effect of water uptake on amorphous inulin properties[J]. Food Hydrocolloids,2009,23(3):922-927.

[10]于濟(jì)洋.菊芋全粉特性及功能強(qiáng)化機(jī)理與作用研究[D]. 沈陽(yáng):沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.

[11]胡雅婕,高海燕,孫俊良,等.菊粉特性及其對(duì)饅頭品質(zhì)的影響研究[J].食品工業(yè)科技，2016(15):60-65.

[12]陳書(shū)攀,何國(guó)慶,謝衛(wèi)忠,等.菊粉對(duì)面團(tuán)流變性及面條質(zhì)構(gòu)的影響[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2014,14(7):170-175.

[13]Alexandrina S,Camelia A. Functional bread:Effect of inulin-type products addition on dough rheology and bread quality[J].Journal of Cereal Science,2017,75:220-227.

[14]María V S,María C P. Effect of organic calcium salts-inulin systems on hydration and thermal properties of wheat flour[J]. Food Research International,2013,50(1):298-306.

[15]Liu J,Luo D,Li X,et al. Effects of inulin on the structure and emulsifying properties of protein components in dough[J]. Food Chemistry,2016,210:235-241.

[16]陳瑞紅.短鏈菊粉對(duì)饅頭品質(zhì)的影響[D].洛陽(yáng):河南科技大學(xué),2014:22-23.

[17]Bohm A,Kais I,Trebstein A,et al. Heat-induced degreadation of inulin[J].European Food Research and Technology,2005,220(5-6),466-471.

[18]羅登林,李云,武延輝,等.短鏈菊粉對(duì)玉米磷酸酯雙淀粉熱力學(xué)特性的影響[J].食品科學(xué),2016,37(7):6-10.

[19]羅登林,許威,程瑞紅,等.菊粉溶解性能與凝膠質(zhì)構(gòu)特性實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012,43(3):118-122.

[20]付蕾,田紀(jì)春. 抗性淀粉對(duì)小麥粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2012,27(9):40-43.

[21]李文釗,史宗義,杜依登,等. 親水膠體對(duì)小麥玉米混合粉及饅頭品質(zhì)的影響[J].現(xiàn)代食品科技,2014,30(10):63-67.

[22]湯衛(wèi)東,吳敬濤,趙丹. 麥麩超微粉對(duì)面團(tuán)特性及制品品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué),2010,31(19):204-208.

[23]羅登林,梁旭蘋(píng),徐寶成,等.菊粉對(duì)面團(tuán)中水分遷移行為的影響規(guī)律研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2017,48(2):335-341.

[24]羅登林,陳瑞紅,劉娟,等. 短鏈菊粉對(duì)中筋粉面團(tuán)流變學(xué)特性的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2015,30(6):1-4.

[25]黃沖.不同面粉對(duì)面筋食品的品質(zhì)影響研究[D].武漢:武漢輕工大學(xué),2016:7-8.

[26]Hager A,Ryan L A M,Schwab C,et al. Influence of the soluble fibres inulin and oat beta-glucan on quality of dough and bread[J].European Food Research and Tech-nology,2011,232(3):405-413.

[27]Morris C,Morris G A. The effect of inulin and fructo-oligosaccharide supplementation on the textural,rheological and sensory properties of bread and their role in weight management:A review[J]. Food Chemistry,2012,133(2):237-248.

[28]孫曉雪,劉琛,王愛(ài),等. 高膳食纖維面團(tuán)粉質(zhì)特性與面包烘焙特性的研究[J]. 食品科學(xué),2013,34(17):111-115.