冷藏時間對饅頭品質(zhì)的影響

孫祥祥，劉長虹，陳秋平，王遠輝，*，張煌，馬永生

（1.河南工業(yè)大學(xué)小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南鄭州450001；2.河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州450044）

饅頭不僅是我國北方地區(qū)的傳統(tǒng)主食，也是部分南方人喜愛的食品之一，擁有悠久的發(fā)展歷史[1]。伴隨著饅頭的生產(chǎn)經(jīng)營正在向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，能否改善面制食品在儲藏期間的品質(zhì)特性和延長貨架期，是把主食饅頭推向工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵[2]。黃桂東等[3]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過5 周凍藏（-20 ℃）后，冷凍面團饅頭的硬度、咀嚼性、膠著性分別增大74.6%、75.7%、75.6%，凍藏時間的延長，會導(dǎo)致冷凍面團饅頭品質(zhì)下降。劉長虹等[4]研究發(fā)現(xiàn)酵母發(fā)酵饅頭在儲存（25 ℃）過程，強結(jié)合水幾乎呈直線下降，弱結(jié)合水及自由水在儲存過程的變化在24 h 內(nèi)先上升后下降。盛琪[5]研究發(fā)現(xiàn)密封包裝饅頭在常溫（25 ℃）貯藏過程中L*值、pH 值均呈先下降后上升的趨勢，持水力和水溶性淀粉顯著下降，饅頭制作后的48 h 內(nèi)，硬度、咀嚼性和黏著性顯著上升。孝英達等[6]研究發(fā)現(xiàn)增加面團前處理時間或提高冷藏發(fā)酵溫度，可有效改善面包芯硬度和彈性，增加面包風味物質(zhì)含量。但是，冷藏時間對饅頭品質(zhì)的影響，國內(nèi)對此方面的報道還比較少。因此，本試驗通過X 射線衍射（X-ray）、差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry，DSC）、傅里葉紅外光譜（fourier transform infrared spectrometer，F(xiàn)TIR）、掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）、質(zhì)構(gòu)儀、pH 計、感官評分等方法，從微觀和宏觀的角度上研究饅頭淀粉粒晶體、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)和感官，分析冷藏時間對饅頭品質(zhì)的影響，揭示饅頭在冷藏過程中品質(zhì)變化規(guī)律，為延長饅頭貨架期提供理論支持，也為推進饅頭工業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

特一粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；高活性干酵母（低糖）：安琪酵母股份有限公司；PET/PE 包裝袋：明科有限公司；溴化鉀：天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

722 S 可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；DHP030 恒溫培養(yǎng)箱：上海實驗儀器總廠；S-25 pH計：上海精密科學(xué)儀器有限公司；JBDZ-20 白度測定儀：上海嘉定糧油儀器有限公司；DC-350 高速萬能粉碎機：浙江武義鼎藏日用金屬制品廠；TA-XT2I 質(zhì)構(gòu)分析儀：英國SMS 公司；Quanta 200 掃描電子顯微鏡：荷蘭FEI 公司；WQF-510 傅里葉變換紅外光譜儀：北京銳利分析儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 饅頭制作

1 500 g 面粉、12 g 酵母、630 mL 水，加入和面機，攪拌12 min，做成面團；自動壓面20 次；自動切刀成型機成型；醒發(fā)35 min（溫度35 ℃、相對濕度85%）；電蒸鍋蒸35 min。室溫（25 ℃）靜置1 h，用密封袋密封，冷藏（4 ℃）儲存，記為冷藏0 h。

1.3.2 饅頭pH 值的測定

饅頭樣品粉碎，稱取10 g，加入90 mL 無CO2蒸餾水，在磁力攪拌器上攪拌30 min。取上清液50 mL 使用S-25 pH 計測定pH 值，記錄讀數(shù)。

1.3.3 饅頭X-ray 測定

取饅頭樣品粉末，置于長方形鋁片的孔中，壓緊進行測定。X-ray 測試條件為：管壓：40 kV；管流：40 mA；掃描速度：40°/min；掃描區(qū)域：0°～40°，狹縫系統(tǒng)為DS/RS/SS=1°/0.16 mm/1°；步長：0.03°；掃描方式為連續(xù)，重復(fù)次數(shù)為1。

1.3.4 饅頭DSC 熱力學(xué)分析

參照Bosmans 等[7]的方法進行測定。

1.3.5 饅頭掃描電鏡分析

將饅頭芯切成為2×2×2 mm3，進行冷凍干燥。將樣品置于掃描電鏡下觀察、拍照。掃描放大倍數(shù)選取×3000。

1.3.6 饅頭中蛋白二級結(jié)構(gòu)含量的測定

采用WQF-510 傅里葉紅外變換光譜測定饅頭蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)。將干燥后的饅頭樣品進行碾磨，過100目篩。將樣品2 mg 與KBr 150 mg 混合均勻壓片，以KBr做空白對照，進行全波段掃描（400 cm-1～4 000 cm-1）。

1.3.7 饅頭質(zhì)構(gòu)的測定

參照崔麗琴[8]的方法進行饅頭質(zhì)構(gòu)的測定。

1.3.8 饅頭的感官評價

饅頭感官評分采用感官評價[9]的方法見表1。

表1 饅頭感官評價表Table 1 Sensory evaluation of steamed bread

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有的試驗進行3 次。使用SPSS 21.0 軟件中的單向方差分析（ANOVA），Duncan 檢驗進行統(tǒng)計分析，p＜0.05 認為有統(tǒng)計學(xué)意義。使用Orign2017 作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 冷藏時間對饅頭pH 值的影響

冷藏時間對饅頭pH 值的影響見圖1。

圖1 冷藏時間對饅頭pH 值的影響Fig.1 Effect of cold storage time on the pH of steamed bread

饅頭的pH 值的大小影響著饅頭的口感。饅頭pH值體現(xiàn)游離氫離子水平，pH 值越小，游離氫離子越多，吃起來會有發(fā)酸的感覺，影響著饅頭的品質(zhì)。如圖1可以看出，饅頭在蒸制出來的pH 值為5.34，比何松等[10]研究的蒸制饅頭25 min 時測定的pH 值要低，由于靜置了1 h，饅頭中的水分蒸發(fā)，使得測定的pH 值降低。隨著時間的增加，饅頭的pH 值呈現(xiàn)先降低后升高。由于食品中微生物生長代謝而導(dǎo)致的pH 值變化，特別是對于富含蛋白質(zhì)和碳水化合物的食品體系[11]。12 h的饅頭pH 值顯著低于0 h 的饅頭（p＜0.05），說明此過程中產(chǎn)生了酸性物質(zhì)，使得饅頭的pH 值下降。12 h后，饅頭的pH 值呈現(xiàn)上升的趨勢，由于接著微生物分解蛋白質(zhì)生成的胺和氨等堿性物質(zhì)會導(dǎo)致環(huán)境pH 值的上升[6]。

2.2 冷藏時間對饅頭淀粉粒晶體的影響

不同冷藏時間饅頭的X-衍射圖見圖2。

圖2 不同冷藏時間饅頭的X-衍射圖Fig.2 X-diffraction pattern of steamed bread with different cold storage time

X 射線衍射技術(shù)被廣泛應(yīng)用于研究淀粉粒晶體特性[12]，衍射峰的高度和寬度取決于淀粉結(jié)晶的含量和大小，當體系中結(jié)晶含量越多，結(jié)晶區(qū)域完整度越高時，衍射峰就越窄越高[13]。由圖2 可以看出，0 h 的饅頭沒有明顯的強峰，說明饅頭淀粉分子處于無序狀態(tài)，晶型結(jié)構(gòu)較少。隨著冷藏時間的增加，衍射峰的高度增加，寬度降低，說明結(jié)晶含量越多，結(jié)晶區(qū)域完整度越高。冷藏12 h 的饅頭淀粉在2θ 靠近17°和20°出現(xiàn)強的衍射峰，說明該淀粉是β-型結(jié)構(gòu)，進一步說明淀粉已經(jīng)從無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變，淀粉的結(jié)晶度增加，是導(dǎo)致饅頭硬化的重要[6]，表明饅頭在12 h 的時候已經(jīng)開始發(fā)生了硬化。

冷藏時間對饅頭結(jié)晶度的影響見圖3。

由圖3 可以看出，饅頭淀粉顆粒結(jié)晶度隨著時間的增加呈現(xiàn)上升的趨勢。前12 h 淀粉顆粒的結(jié)晶度增加顯著，即從18.54 增加到了20.4。12 h 后淀粉顆粒的結(jié)晶度增加變得緩慢。淀粉顆粒的結(jié)晶度增加，是導(dǎo)致饅頭老化的重要因素[14]。

圖3 冷藏時間對饅頭結(jié)晶度的影響Fig.3 Effect of cold storage time on the crystallinity of steamed bread

2.3 冷藏時間對饅頭中淀粉熱力學(xué)性質(zhì)的影響

冷藏時間對饅頭DSC 曲線熱力學(xué)參數(shù)影響見表2。

表2 冷藏時間對饅頭DSC 曲線熱力學(xué)參數(shù)影響Table 2 Effect of cold storage time on thermodynamic parameters of steamed bread DSC curve

在DSC 分析中，淀粉的重結(jié)晶晶體在融化過程中會出現(xiàn)吸熱峰，峰面積越大，融化該晶體所需要的熱量越多，融化焓值越大，結(jié)晶含量越高，老化度越大[15]。從表2 可以看出，0 h 饅頭中淀粉熱焓值為124 J/g，說明饅頭還沒有發(fā)生重結(jié)晶現(xiàn)象。饅頭在冷藏過程中，淀粉峰值溫度與熱焓值隨著時間的增加呈現(xiàn)升高的趨勢，說明淀粉回生度增加。96 h 饅頭中淀粉峰值溫度為64.15 ℃，顯著高于其他冷藏時間的饅頭（p＜0.05）。隨著冷藏時間的增加，熔化晶體所需的熱焓值顯著性增加，表明結(jié)晶含量在增加，進一步說明饅頭的老化程度加劇。12 h 饅頭中淀粉熱焓值為1.215 6 J/g，熱焓值增加速度最快，說明饅頭在前12 小時的冷藏過程中發(fā)生了明顯的老化。

2.4 冷藏時間對饅頭中蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響

冷藏時間對饅頭中蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響見表3。

表3 冷藏時間對饅頭中蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響Table 3 Effect of cold storage time on secondary structure of protein in steamed bread

傅里葉紅外光譜（FTIR）是研宄蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的重要工具，可以用于多種形式食品中蛋白質(zhì)的檢測[16]。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲在酰胺I 帶都有各自特殊的吸收頻率，利用此吸收帶并結(jié)合去卷積和曲線擬合處理可以用來研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相對含量[17]。如表3 可知，隨著冷藏時間的增加，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲的相對含量呈現(xiàn)上升的趨勢；α-螺旋、β-折疊呈現(xiàn)下降的趨勢。α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)均是蛋白質(zhì)分子內(nèi)的有序排列，通過分子間氫鍵維持其結(jié)構(gòu)[18]。冷藏時間的增加使維持蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)作用力氫鍵減弱，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[19]。冷藏12 h 和24 h 的饅頭中α-螺旋結(jié)構(gòu)沒有顯著性差異，可能由于此段時間破壞面筋結(jié)構(gòu)中的氫鍵能力相對變?nèi)酰鞍追肿影l(fā)生構(gòu)象重排能力減弱，進而使得α-螺旋結(jié)構(gòu)相對含量改變較小。

2.5 冷藏時間對饅頭微觀結(jié)構(gòu)的影響

冷藏時間對饅頭微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖4。

圖4 冷藏時間對饅頭微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of cold storage time on the microstructure of steamed bread

由圖4 可知，圓餅狀為糊化后的淀粉顆粒，圖4（a）為0 h 饅頭的掃描電鏡，淀粉顆粒被面筋網(wǎng)絡(luò)牢牢包裹著。隨著冷藏時間的增加，部分或者全部淀粉顆粒裸露部在面筋網(wǎng)絡(luò)外面。冷藏時間的延長會造成面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞，面筋結(jié)構(gòu)表面變得粗糙而且松散，導(dǎo)致更多的淀粉顆粒向外裸露出來[4]。饅頭在冷藏12 h 時，淀粉顆粒和面筋結(jié)構(gòu)結(jié)合變得松散，部分淀粉顆粒與面筋網(wǎng)絡(luò)分離。說明面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，淀粉和蛋白質(zhì)的交聯(lián)作用降低。

2.6 冷藏時間對饅頭質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響

冷藏時間對饅頭質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響見表4。

質(zhì)構(gòu)儀作為客觀評價食品品質(zhì)的主要儀器，測定的物理性狀能較好的反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣，其可以模擬人的咀嚼，從中得出相對應(yīng)的物理學(xué)參數(shù)，結(jié)合感官評價，能使感官剖析愈加科學(xué)和客觀[20-25]。由表4 可知，饅頭的硬度和咀嚼性呈現(xiàn)增加的趨勢，彈性和回復(fù)性呈現(xiàn)降低的趨勢。12 h 饅頭的硬度和咀嚼性顯著高于0 h 的饅頭（p＜0.05），硬度從2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性從1 563.996 增加到了4 197.586，由于饅頭中水分的散失和遷移，淀粉重結(jié)晶使得饅頭的硬度和咀嚼性增加。12 h 的饅頭的彈性、回復(fù)性和感官評分顯著低于0 h 的饅頭（p＜0.05），感官評分值從89.4 下降到了64.2。說明冷藏前期饅頭發(fā)生了嚴重的老化現(xiàn)象。

表4 冷藏時間對饅頭質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響Table 4 Effect of cold storage time on texture and sensory score of steamed bread

3 結(jié)論

隨著饅頭凍藏時間的增加，饅頭的pH 值呈現(xiàn)先降低后升高，12 h 的饅頭pH 值顯著低于0 h 的饅頭；0 h 的饅頭沒有明顯的強峰，饅頭淀粉分子處于無序狀態(tài)，冷藏12 h 的饅頭淀粉在2θ 靠近17°和20°出現(xiàn)強的衍射峰，淀粉已經(jīng)從無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變；12 h 前淀粉顆粒的結(jié)晶度增加顯著。12 h 后淀粉顆粒的結(jié)晶度增加變得緩慢；冷藏時間的增加使維持蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)作用力氫鍵減弱，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。經(jīng)過SEM 發(fā)現(xiàn)，隨著冷藏時間的增加，部分或全部淀粉顆粒裸露在面筋網(wǎng)絡(luò)外面。冷藏12 h，饅頭的硬度比0 h 分別從2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性從1 563.996 增加到了4 197.586；感官評分值從89.4 下降到了64.2。冷藏12 h，對饅頭的老化有顯著性影響。