復(fù)合改良劑對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響研究

王慧潔，白 巖，張國(guó)治*，張康逸

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.沈陽(yáng)師范大學(xué) 糧食學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034 3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南 鄭州 450002

甜玉米又名水果玉米，含糖量高，所含多糖是普通玉米的3倍以上，屬于蔬菜玉米[1-2]。甜玉米的外觀與普通玉米相似，但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，含有蛋白質(zhì)、多種維生素、礦物質(zhì)、多不飽和脂肪酸、抗衰劑、膳食纖維等。目前，甜玉米的需求量逐年增加，主要制品有鮮食類、罐頭、飲料、沙拉配菜以及其他食品的配菜[3]。史料記載饅頭在三國(guó)時(shí)期就已出現(xiàn)，當(dāng)今仍然是我國(guó)大部分地區(qū)的主食[4]。隨著大眾對(duì)健康的追求，如今市場(chǎng)上雜糧類饅頭越來(lái)越多。相對(duì)于普通饅頭，雜糧饅頭的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有所提高，但是口感粗糙、質(zhì)地較硬，影響了饅頭的感官評(píng)價(jià)。

谷朊粉中的麥谷蛋白和醇溶蛋白能有效增加饅頭的筋力，提高饅頭的品質(zhì)[5]；小蘇打?qū)儆谂蛩蓜┑囊环N；葡萄糖氧化酶通過(guò)增加面團(tuán)的延展性以及持氣性使得饅頭的體積增大[6]。3種改良劑對(duì)饅頭的品質(zhì)均有促進(jìn)作用。因此，作者選取谷朊粉、小蘇打、葡萄糖氧化酶3種改良劑，以質(zhì)構(gòu)、比容和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)；再以感官評(píng)分為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，確定復(fù)合改良劑的最佳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

金龍魚(yú)麥芯粉：益海嘉里(鄭州)食品工業(yè)有限公司；甜玉米粉：自制(速凍甜玉米粒經(jīng)解凍、熱風(fēng)干燥、打粉、過(guò)100 μm篩)；酵母、小蘇打：安琪酵母股份有限公司；谷朊粉：山東佰興生物科技有限公司；葡萄糖氧化酶：鄭州諾永信化工有限公司；10-B和面機(jī)：如東嘉華食品機(jī)械有限公司；FX-ST醒發(fā)箱：廣州優(yōu)連食品加工機(jī)械有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀：Food Technology Corporation of English；飲用純凈水。

1.2 方法

1.2.1 甜玉米饅頭的制作

饅頭的制作參考王慧潔等[7]的方法，并稍作修改。(1)和面：分別稱取混合粉和酵母(混合粉質(zhì)量的1%)，將85%的混合粉及一定比例的水放入和面機(jī)和面10 min。(2)第1次醒發(fā)：將面團(tuán)放入醒發(fā)箱發(fā)酵65 min，設(shè)定濕度為80%，溫度為35 ℃。(3)成型：將剩余的15%的混合粉及發(fā)酵好的面團(tuán)放入和面機(jī)中和面3 min，然后將面團(tuán)分割成100 g，揉制成型。(4)第2次醒發(fā)：將成型后的面團(tuán)放入醒發(fā)箱進(jìn)行2次醒發(fā)，醒發(fā)溫度為30 ℃，醒發(fā)濕度為60%，醒發(fā)時(shí)間為15 min。(5)蒸制及冷卻：將面團(tuán)放入沸水鍋中蒸制25 min后取出冷卻，包裝。

1.2.2 甜玉米饅頭比容的測(cè)定

饅頭冷卻30 min→稱質(zhì)量→利用容器小米填充法測(cè)出饅頭體積→計(jì)算比容。

比容=饅頭體積(mL)/饅頭質(zhì)量(g)。

1.2.3 甜玉米饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

饅頭冷卻至室溫，切成厚度15 mm的饅頭片，取饅頭中心處進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。質(zhì)構(gòu)測(cè)定條件：φ50 mm的圓柱形平底探頭，測(cè)前、測(cè)中和測(cè)后速度均為60 mm/min，觸發(fā)力5 N，壓縮比60%[8]。

1.2.4 甜玉米饅頭的感官評(píng)價(jià)

將蒸制好的饅頭冷卻30 min，取具有代表性的饅頭計(jì)算比容；選擇15名專業(yè)感官評(píng)價(jià)員對(duì)饅頭進(jìn)行感官評(píng)定，饅頭感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[9]。

表1 饅頭的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of steamed bread

1.2.5 甜玉米饅頭復(fù)合改良劑單因素試驗(yàn)

以甜玉米饅頭品質(zhì)為考察指標(biāo)，研究谷朊粉添加量(0%、2%、4%、6%、8%、10%)、小蘇打添加量(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、葡萄糖氧化酶添加量(0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%)對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響。

1.2.6 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用 Box-Behnken 原理，以饅頭感官評(píng)分為響應(yīng)值設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，從而分析影響?zhàn)z頭品質(zhì)的主次因素，明確各因素之間的交互作用，確定復(fù)合改良劑的最優(yōu)配方。

1.2.7 面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀測(cè)

使用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察甜玉米饅頭的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將蒸制好的甜玉米饅頭冷卻至室溫，分割成邊長(zhǎng)1.5 cm的正方體，迅速冷凍，用冷凍切片機(jī)切片，厚度為10 μm。用羅丹明B(0.025%)染色2 min，用去離子水去除多余的染液，于顯微鏡下觀察。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Design Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)面分析，并利用SPSS 22.0及Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Origin制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷朊粉對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響

在饅頭制作過(guò)程中，適當(dāng)添加谷朊粉能有效改善饅頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬度以及感官品質(zhì)。由圖1可知，添加一定量的谷朊粉可使饅頭的硬度降低，彈性有所升高。劉玉秀等[10]研究指出，在饅頭粉中添加一定量的谷朊粉后，谷朊粉與水結(jié)合，使得面團(tuán)的質(zhì)地更柔軟從而降低饅頭的硬度，同時(shí)可以增加面團(tuán)的黏彈性，使饅頭的彈性升高。當(dāng)谷朊粉的添加量達(dá)到10%時(shí)，饅頭的硬度略微升高，饅頭的彈性降低，導(dǎo)致饅頭的質(zhì)構(gòu)變差，這與Borla等[11]的研究結(jié)果一致。

圖1 谷朊粉添加量對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the addition of gluten power on the quality of sweet corn bread

由圖1可知，當(dāng)谷朊粉的添加量達(dá)到6%時(shí)，饅頭的感官評(píng)分達(dá)到最大值，當(dāng)谷朊粉的添加量超過(guò)6%時(shí)，饅頭的感官評(píng)分呈下降的趨勢(shì)。李昌文等[12]研究指出，只有添加適當(dāng)?shù)墓入梅鄄拍苁沟美鋬鲳z頭的感官評(píng)分得到提升。谷朊粉添加量過(guò)低，饅頭的比容較小，饅頭的口感不筋道，質(zhì)地不柔軟；當(dāng)谷朊粉的添加量達(dá)到8%時(shí)，饅頭的比容和感官評(píng)分略微下降，是由于當(dāng)谷朊粉的添加量過(guò)多時(shí)，饅頭的表面凹凸不平，筋力過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致饅頭的比容稍有降低，感官品質(zhì)降低。因此，以饅頭感官評(píng)分為主，綜合饅頭的質(zhì)構(gòu)特性得出谷朊粉的最適添加量為6%。

2.2 小蘇打?qū)μ鹩衩尊z頭品質(zhì)的影響

由圖2可知，添加小蘇打后，饅頭的硬度先減小后增大，彈性先增大后減小。當(dāng)小蘇打的添加量達(dá)到0.3%時(shí)，饅頭的硬度最小、彈性最大。

由圖2可知，隨著小蘇打添加量的增加，饅頭的比容和感官評(píng)分均呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)小蘇打的添加量為0.3%時(shí)，饅頭的比容達(dá)到最大值，隨后又逐漸減小。這主要是因?yàn)楫?dāng)小蘇打的添加量超過(guò)一定值時(shí)，小蘇打無(wú)法再使饅頭的蓬松度變大；當(dāng)小蘇打的添加量為0.2%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值，當(dāng)小蘇打的添加量超過(guò)0.2%時(shí)，饅頭的色澤變暗，并且饅頭有一股堿味，不符合消費(fèi)者的需求，綜合饅頭的感官評(píng)分、比容以及質(zhì)構(gòu)得出，小蘇打的最適添加量為0.2%。

圖2 小蘇打添加量對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the addition of baking soda on the texture characteristics of sweet corn bread

2.3 葡萄糖氧化酶對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響

葡萄糖氧化酶是一種專一性較強(qiáng)的酶制劑，與氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸以及過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫可以將面筋蛋白分子中的巰基轉(zhuǎn)化為二硫鍵，減少了巰基的含量使得面團(tuán)的筋力增強(qiáng)，從而改善面制品的品質(zhì)[13]。由圖3可知，隨著葡萄糖氧化酶添加量的增加，硬度先降低后升高，與空白組對(duì)照，添加葡萄糖氧化酶后，饅頭的硬度均降低；與此同時(shí)，隨著葡萄糖氧化酶添加量的增加，饅頭的彈性先升高后降低。

圖3 葡萄糖氧化酶添加量對(duì)甜玉米饅頭品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of glucose oxidase on the quality of sweet corn bread

由圖3可知，當(dāng)葡萄糖氧化酶添加到0.08%時(shí)，甜玉米饅頭的感官評(píng)分達(dá)到最大值，為84.3分，饅頭外觀光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻且口感最佳，與空白組對(duì)比感官評(píng)分明顯升高。在制作饅頭的過(guò)程中同樣發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)靥砑悠咸烟茄趸?，可以很顯著地改善饅頭的外觀以及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，但加入量過(guò)多時(shí)，制作出的饅頭外觀粗糙，有裂縫。綜合饅頭的感官、質(zhì)構(gòu)以及比容3個(gè)指標(biāo)，確定添加葡萄糖氧化酶的最適添加量為0.08%。

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.4.1 響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)配改良劑

由單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，3種改良劑對(duì)甜玉米饅頭感官品質(zhì)有很大的影響，因此，以谷朊粉、小蘇打和葡萄糖氧化酶添加量為自變量，以甜玉米饅頭的感官評(píng)分為響應(yīng)值設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，因素與水平如表2所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface experiment

2.4.2 響應(yīng)面回歸方程的建立與分析

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到方程：Y=88.7+0.54A-2.34B-0.22C-1.6AB-1.27AC+0.78BC-3.25A2-5.3B2-3.22C2。二次模型變量回歸分析見(jiàn)表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Response surface experiment design and results

2.4.3 因素交互作用分析

由圖4a可以看出，谷朊粉的添加量與小蘇打的添加量之間有顯著的交互作用。當(dāng)谷朊粉添加量為4%時(shí)，隨著小蘇打的添加量的增加感官評(píng)分先上升后急劇下降，這可能是因?yàn)樾√K打添加量過(guò)多時(shí)，饅頭的色澤變暗且饅頭有一股堿味使得饅頭的感官評(píng)分急劇降低；當(dāng)小蘇打添加量最少時(shí)，隨著谷朊粉添加量的增加饅頭的感官評(píng)分先急劇升高后緩慢降低。由圖4b可以看出,谷朊粉的添加量與葡萄糖氧化酶的添加量之間交互作用不顯著。當(dāng)谷朊粉的添加量與葡萄糖氧化酶的添加量達(dá)到中間值時(shí)感官評(píng)分較高，當(dāng)兩者的添加量都為最小值時(shí)，感官評(píng)分最低。由圖4c可以看出，小蘇打的添加量與葡萄糖氧化酶的添加量之間有一定的交互作用，由等高線的疏密程度可以得出，小蘇打添加量偏大時(shí)感官評(píng)分下降明顯，由此得出，在葡萄糖氧化酶添加量與小蘇打添加量交互作用中，小蘇打添加量對(duì)饅頭的感官評(píng)分影響更大。從響應(yīng)面的3D立體圖的陡峭程度以及等高線的形狀也可以判斷出因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響程度，曲線越彎曲說(shuō)明影響越大[14-16]。

表4 響應(yīng)面二次模型的方差分析Table 4 Variance analysis of response surface quadratic model

由Design-Expert軟件對(duì)二次多元回歸模型進(jìn)行優(yōu)化處理可得最佳試驗(yàn)方案：谷朊粉添加量為6.33%，小蘇打添加量為0.17%，葡萄糖氧化酶添加量為0.08%，在這種條件下甜玉米饅頭的預(yù)測(cè)感官評(píng)分為89.05分。

圖4 各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線Fig.4 Response surface and contour of the effect of interaction of various factors on sensory scores

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

2.5.1 優(yōu)化前后品質(zhì)指標(biāo)的對(duì)比分析

表5為優(yōu)化前后甜玉米饅頭的品質(zhì)指標(biāo)的結(jié)果。從表5可以看出，添加復(fù)合改良劑的甜玉米饅頭與未添加時(shí)相比，感官評(píng)分增加了18.34分，比容增大了0.27 mL/g，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)也得到了改善。由此可以看出，添加一定量的復(fù)合改良劑能夠有效地改善甜玉米饅頭的品質(zhì)指標(biāo)。

表5 優(yōu)化前后甜玉米饅頭的品質(zhì)指標(biāo)Table 5 Quality indexes of two kinds of sweet corn bread

2.5.2 饅頭的微觀結(jié)構(gòu)分析

圖5a為優(yōu)化前甜玉米饅頭的微觀結(jié)構(gòu)，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差、結(jié)合不緊密、空隙大。圖5b為復(fù)合改良劑優(yōu)化后的甜玉米饅頭微觀結(jié)構(gòu)，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較緊密、空隙變小。由此可知，復(fù)合改良劑對(duì)甜玉米饅頭的品質(zhì)有一定的改良作用。

圖5 激光共聚焦顯微鏡下饅頭的微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Protein network microstructure of steamed bread under CLSM

3 結(jié)論

以甜玉米粉、麥芯粉為原料制作的雜糧饅頭，添加谷朊粉、小蘇打、葡萄糖氧化酶3種復(fù)合改良劑的最佳配方：谷朊粉添加量6.33%，小蘇打添加量0.17%，葡萄糖氧化酶添加量0.08%，此時(shí)甜玉米饅頭的感官評(píng)分為89.27分。