海藻酸丙二醇酯對饅頭品質(zhì)的影響研究

郭子璇，張秀巖，魏曉明，郇美麗?，惠 瀅，姜培彥

（1. 中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，老年?duì)I養(yǎng)食品研究北京市工程實(shí)驗(yàn)室，北京102209；2. 中糧糧谷控股有限公司，北京 100020；3. 中糧(鄭州)糧油工業(yè)有限公司，河南 鄭州 450016）

海藻酸丙二醇酯（PGA）是一種多糖衍生物，由天然海藻中提取的海藻酸深加工制成。由于存在酯化基團(tuán)和葡萄糖醛酸基，PGA的親油性和親水性使其具有特殊的表面活性和乳化性，這表明它是改善面制品質(zhì)地和穩(wěn)定氣泡的潛在添加劑[1-2]。

由于PGA具有優(yōu)良的增稠性、乳化性、膨化性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)，近幾年在食品領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，前期在國外的應(yīng)用較多，如在色拉醬、酸奶飲品中以增加其黏稠度[3-4]；改善了面團(tuán)的流變性能和面包屑質(zhì)量[5]。后期在國內(nèi)被研究應(yīng)用，比如降低面條的斷條率，改善面條質(zhì)構(gòu)與口感[6]。

目前根據(jù)國內(nèi)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，PGA被允許添加至烘焙、飲料、發(fā)酵面制品等各類食品中。饅頭是我國配方簡單又極具代表性的發(fā)酵面制品，但是 PGA對于饅頭面團(tuán)發(fā)酵特性缺乏研究，對于發(fā)酵制品的品質(zhì)影響研究較少。因此，本研究以PGA純品為原料，研究小麥粉中不同濃度的PGA對面團(tuán)流變性、微觀結(jié)構(gòu)以及饅頭品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

小麥粉：超市購買；PGA：青島明月海藻集團(tuán)有限公司；酵母：安琪高活性低糖酵母。

1.2 儀器與設(shè)備

810153自動型粉質(zhì)儀、803303電子型粘度儀、860704電子型拉伸儀：德國Brabender公司；KVC5100T凱伍德多功能攪面機(jī)：德龍(De'Longhi)集團(tuán)；JMTD-168/140 試驗(yàn)壓面機(jī)：東方孚德技術(shù)發(fā)展中心；SMG-20 單刀切片機(jī)、SMF-16醒發(fā)箱：無錫勝麥機(jī)械有限公司；LGJ-18C冷凍干燥機(jī)：北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System公司；BSA124S萬分之一天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；流變儀：TA INSTRUMENTS DHR-1；JSM-IT800冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡：日本電子株式會社。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 粉質(zhì)指標(biāo)的測定

粉質(zhì)特性的測定，參照GB/T 14614小麥粉 面團(tuán)的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法。

1.3.2 拉伸指標(biāo)的測定

拉伸特性的測定，參考GB/T 14615面團(tuán)拉伸性能測定法 拉伸儀法。

1.3.3 糊化特性的測定

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14490 谷物及淀粉糊化特性測定法 粘度儀法。

1.3.4 面團(tuán)的制作方法

將小麥粉樣品和 PGA混合成不同濃度 PGA樣品后，以小麥粉重量為基準(zhǔn)加入52%的水、1%的酵母，機(jī)器攪打5 min成團(tuán)后用壓面機(jī)軋12～15遍至光滑。

1.3.5 面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)

參考皮俊翔[7]的方法，用掃描電鏡對凍干的面團(tuán)切面進(jìn)行噴金觀察。

1.3.6 面團(tuán)發(fā)酵力的測定

取50 g面團(tuán)放入100 mL量筒中，用圓柱體壓平至刻度為45 mL，保鮮膜蓋緊放入25 ℃保溫箱中，每隔15 min觀測并記錄面團(tuán)最高點(diǎn)對應(yīng)的量筒刻度。

1.3.7 饅頭的制作方法

饅頭制作方法參考LST3204—1993《饅頭用小麥粉》，并稍作修改。

1.3.8 饅頭白度測定方法

饅頭冷卻0.5～1 h后，使用手持色差儀測定饅頭表皮的L*、a*、b*值，根據(jù)公式計(jì)算其Hunter白度。

1.3.9 饅頭質(zhì)構(gòu)測定

饅頭冷卻1.5 h后，用單刀切片機(jī)將饅頭從中間切開，再從切開面處切出每片厚度為12.5 mm的兩片饅頭片。質(zhì)構(gòu)測試儀采用Φ36 mm的圓柱形平底探頭，測試方式選用TPA測試模式，觸發(fā)類型設(shè)置為“Auto”，觸發(fā)力設(shè)置為5 g，數(shù)據(jù)采集速率為 200 pps。測試時(shí)探頭的測前速度為 1 mm/s，測后速度為2 mm/s，保持時(shí)間為5 s，壓縮速度和壓縮程度分別設(shè)置為1 mm/s和50%。

1.3.10 面團(tuán)流變特性的測定

參考吳迪等[8]的方法測定PGA添加量對面團(tuán)樣品流變特性的影響。

1.3.11 饅頭比容、寬高比的測定

參考GB/T 21118小麥粉饅頭。

1.4 數(shù)據(jù)分析

參考劉通通等[9]的研究方法，感官評價(jià)以評價(jià)小組綜合評分的平均值作為饅頭品質(zhì)評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其他理化實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差的方式表示。運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析及回歸分析，采用Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 PGA對小麥粉特性的影響

隨著PGA在小麥粉中添加量增加，小麥粉吸水率增加，面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間先增加后減少，這是因?yàn)镻GA分子中含有大量的親水基團(tuán)，可通過氫鍵結(jié)合大量水分子；面筋蛋白中的氨基基團(tuán)與 PGA中的陰離子基團(tuán)通過靜電相互作用可形成復(fù)合物，降低了面筋蛋白的疏水性[10-13]，因此面團(tuán)的吸水率隨著PGA添加量的增加而升高，當(dāng)水膠體為 0.5%時(shí)，吸水率最高為 61.7%。由于PGA親水性比面筋蛋白親水性好，因此PGA優(yōu)先吸附環(huán)境中的水；且PGA添加量越多，其吸水溶脹時(shí)間就越長，最終影響小麥粉中面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成，使其形成網(wǎng)絡(luò)時(shí)間延長，又或是PGA優(yōu)先吸附面團(tuán)中的水，從而影響面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，使其形成網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間延長。面團(tuán)穩(wěn)定性的提主要是由于PGA具有較高增稠作用，在面團(tuán)形成過程中，加入PGA可能加固面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，形成復(fù)雜體系，改善了面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高了面團(tuán)的穩(wěn)定性。但當(dāng)PGA過量加入時(shí)，可能會減少面筋蛋白數(shù)量，甚至破壞面筋蛋白質(zhì)量，不利于面筋網(wǎng)絡(luò)形成。

表1 不同濃度PGA的小麥粉粉質(zhì)數(shù)據(jù)Table 1 Flour quality data

由表2可知，隨著PGA添加量的增加，面團(tuán)的拉伸曲線面積、延展度、拉伸阻力和拉伸比例呈現(xiàn)先增大后減小，拉伸阻力由518 BU增加至至597 BU，增加了近15%，拉伸面積先增加后減小，主要因?yàn)楹Ｔ逅岜减ヅc蛋白、淀粉作用導(dǎo)致。面團(tuán)的拉伸阻力會進(jìn)一步對面團(tuán)的流變學(xué)特性及其發(fā)酵特性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

表2 小麥粉拉伸數(shù)據(jù)(45min)Table 2 Flour stretching data (45min)

PGA加入小麥粉中后，小麥粉的糊化粘度發(fā)生變化。表3結(jié)果顯示，隨著PGA添加量的增加，糊化溫度和最終粘度增加。較為可能的解釋是，直鏈淀粉溢出浸入到連續(xù)相時(shí)，水膠體與溶脹的淀粉顆粒或者浸出的直鏈淀粉之間發(fā)生相互作用，導(dǎo)致粘度增加。有文獻(xiàn)報(bào)道，添加水膠體降低了大米淀粉的峰值粘度和最終粘度，是由于阿拉伯樹膠的多支鏈結(jié)構(gòu)和球狀形態(tài)，使其能夠穿插于水化淀粉分子之間，形成阻隔作用，妨礙淀粉分子間的鏈纏繞并減弱淀粉分子間氫鍵，導(dǎo)致峰值粘度和最終粘度的降低[14]，與本結(jié)果不符合。可能是因?yàn)镻GA與其他水膠體不同，同時(shí)具有親水、親油基團(tuán)的特性。PGA加入后，糊化溫度上升，主要是因?yàn)镻GA與淀粉競爭性吸水或通過氫鍵結(jié)合，增強(qiáng)聚合物的熱穩(wěn)定性，導(dǎo)致淀粉顆粒的膨脹延遲[14]。

表3 不同濃度海藻酸丙二醇酯的小麥粉粘度數(shù)據(jù)Table 3 Viscosity results of flour

隨著PGA添加量的增加，小麥粉的崩解值呈現(xiàn)逐漸先增加后降低的趨勢，這說明小麥粉加熱糊化的穩(wěn)定性在低濃度的PGA條件下逐漸降低，在1 000～5 000 mg/L的PGA濃度區(qū)間里，小麥粉熱糊化的穩(wěn)定性逐漸增加，可能會改善饅頭的粘口感?；厣迪葴p小后增加的變化說明，低濃度的PGA添加會抑制回生，加入過多后的PGA后會加強(qiáng)回生。

2.2 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)及其發(fā)酵特性

圖1是水合均勻的面團(tuán)未發(fā)酵時(shí)在掃描電鏡下的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示，加入PGA后形成的面團(tuán)結(jié)構(gòu)致密，且隨著PGA濃度的增加，面團(tuán)孔洞減小、均勻度增加。圖2為面團(tuán)發(fā)酵30 min時(shí)的切面圖，結(jié)果顯示水分孔洞隨著PGA濃度呈現(xiàn)兩種變化趨勢，低濃度下 PGA的面團(tuán)膨發(fā)孔洞增加，當(dāng)PGA濃度>1 000 mg/L后，醒發(fā)30 min的面團(tuán)結(jié)構(gòu)變得緊密，所以高濃度的PGA含量使面團(tuán)結(jié)構(gòu)更加致密，不利于面團(tuán)的醒發(fā)。

圖1 發(fā)酵0 min面團(tuán)的掃描電鏡圖（×1 000）Fig.1 SEM images of dough fermented for 0 min

彈性模量（G'）和黏性模量（G"）分別代表黏彈性體中的彈性成分、黏性成分。損耗角的正切值tanδ（G'/G"）反映體系的黏彈性大小，tanδ值越小說明體系黏性比例越大，流動性越強(qiáng)。由圖2可知，根據(jù)面團(tuán)的G'大于G"，表明PGA的引入使得面團(tuán)形成更接近固體的黏彈性凝膠。

圖2 發(fā)酵30 min面團(tuán)的掃描電鏡圖（×500）Fig.2 Scanning electron microscope image of dough fermented for 30 min

由圖3可知，添加PGA影響小麥粉的動態(tài)黏彈性。與對照相比，添加 PGA后，面團(tuán)的 G'和G"均減小，卻隨著 PGA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸增加。這說明低濃度的PGA添加量會發(fā)揮乳化劑的作用，使面團(tuán)的彈性和粘性降低，隨著PGA添加量的增加，PGA開始發(fā)揮自己的凝膠特性，黏彈性增加。損耗角正切逐漸增加，表明面團(tuán)的流動性減小，尤其當(dāng)PGA的添加量為5 000 mg/L時(shí)，面團(tuán)的流動性最小。所以在面團(tuán)的拉伸特性中顯示，當(dāng)PGA的添加量為5 000 mg/L時(shí)的面團(tuán)的拉伸阻力增加，所以高劑量的PGA添加不利于面團(tuán)的膨發(fā)。

圖3 面團(tuán)的流變特性圖Fig.3 Rheological properties of dough

圖4為面團(tuán)醒發(fā)過程中的面團(tuán)體積曲線，因此，如上圖所示，隨著PGA添加量的增加，面團(tuán)的體積增加速度略有變化。隨著PGA添加量的增加，面團(tuán)在前45 min時(shí)的醒發(fā)速度基本無變化。在45～90 min的醒發(fā)時(shí)間里，當(dāng)PGA添加量在0～1 000 mg/L區(qū)間時(shí)，發(fā)酵速度基本無變化。當(dāng)PGA的添加濃度增加至 5 000 mg/L時(shí)，面團(tuán)在45～90 min的發(fā)酵速度逐漸減緩。這說明小麥粉中添加低濃度的PGA（100～1 000 mg/L），對發(fā)酵面團(tuán)的體積基本無影響；高濃度的PGA如≥5 000 mg/L，不利于面團(tuán)的發(fā)酵，發(fā)酵面團(tuán)體積減小。

圖4 面團(tuán)發(fā)酵速度曲線圖Fig.4 Dough fermentation speed curves

2.3 饅頭品質(zhì)變化

表4和圖5表示PGA濃度對饅頭色澤、比容和徑高比的影響，結(jié)果顯示小麥粉中添加5 000 mg/L以內(nèi)的PGA時(shí)，高添加量對饅頭的光澤、白度、體積和挺立度產(chǎn)生明顯影響。當(dāng)PGA的添加量在1 000 mg/L左右時(shí)，饅頭白度和挺立度增加，比容最大，這是由于親水性乳化劑還可以在水中形成層狀液晶相，與麥醇溶蛋白結(jié)合[13]，這種結(jié)構(gòu)的形成允許氣室膨脹并有助于面團(tuán)彈性，從而增加饅頭體積[15]。當(dāng)小麥粉中的 PGA添加量大于1 000 mg/L時(shí)，由于面團(tuán)結(jié)構(gòu)過于致密，會導(dǎo)致饅頭光澤度增加、比容減小，饅頭的挺立度增加。

表4 饅頭的顏色Table 4 The color of steamed bread

圖5 饅頭比容與寬高比Fig.5 Specific volume and diameter-height ratio of steamed bread

表5～6代表不同濃度 PGA對饅頭口感的影響。表5是由質(zhì)構(gòu)儀測定的饅頭片的指標(biāo)，結(jié)果表明，小麥粉中PGA的添加會對饅頭的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。隨著饅頭樣品中的PGA濃度增加，饅頭硬度、咀嚼性、彈性增加，粘聚性基本無變化。且表6的感官評價(jià)結(jié)果表明，PGA對饅頭的滋味沒有不良影響，但是會增加饅頭的彈性和濕潤度。當(dāng)PGA的添加量在500～1 000 mg/L時(shí)的整體喜好度較好，當(dāng)PGA的添加量過高時(shí)，饅頭的咀嚼感過強(qiáng)，饅頭的整體喜好度降低。

表5 PGA對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Table 5 Effects of PGA on the texture of steamed bread

表6 饅頭感官評價(jià)項(xiàng)目及評分標(biāo)準(zhǔn)Table 6 Sensory evaluation items and scoring criteria for steamed bread

此感官評價(jià)結(jié)果與劉然然等[15-16]的研究結(jié)果相似，她發(fā)現(xiàn)PGA有助于提高面包的彈性，延緩貯藏期面包硬度和咀嚼性的降低，提升面包口感。因此，當(dāng)小麥粉中的PGA濃度達(dá)到500～1 000 mg/L時(shí)，饅頭的蓬發(fā)度與挺立度最好。主要原因是PGA濃度在500 mg/L附近時(shí)，面團(tuán)中的醇溶蛋白和淀粉通過氫鍵和疏水作用力形成了更為緊密的面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[17-18]。氫鍵和靜電相互作用是PGA與麥醇溶蛋白之間的主要作用力[19-20]。圖3也證明了PGA的加入使面團(tuán)變得更加致密，這種結(jié)構(gòu)的形成助于氣室膨脹并有助于面團(tuán)彈性，增加面團(tuán)發(fā)酵時(shí)中的持氣效果[21-22]，從而增加饅頭體積。但當(dāng)PGA添加量過高后，面團(tuán)彈性增加，不利于氣室膨脹，因此，饅頭比容減小、硬度增加。因此當(dāng)小麥粉中的PGA含量在500～1 000 mg/L時(shí)的饅頭表現(xiàn)最佳。

PGA會通過氫鍵及疏水作用力等與蛋白和淀粉進(jìn)行交聯(lián)，形成面團(tuán)后會反映到小麥粉的粉質(zhì)、拉伸特性上，也會影響淀粉的糊化特性，同時(shí)掃描電鏡下觀測到的面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，進(jìn)而影響面團(tuán)的流變學(xué)特性和發(fā)酵特性，最終影響?zhàn)z頭品質(zhì)。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)將不同濃度的PGA加入小麥粉后，測定小麥粉的糊化特性、面團(tuán)的流變特性、微觀特性、饅頭白度、比容、質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)PGA可以顯著增加小麥粉吸水率，增加面團(tuán)拉伸曲線面積，增加延展度，改善饅頭的比容，增加饅頭硬度和咀嚼性。其中當(dāng)PGA的添加量在500～1 000 mg/L時(shí)，饅頭的整體表現(xiàn)較好。通過測定糊化粘度變化、觀察面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)以及面團(tuán)流變性實(shí)驗(yàn)，間接證明 PGA對面團(tuán)中的蛋白和淀粉交聯(lián)的促進(jìn)作用，使面團(tuán)結(jié)構(gòu)更加緊密。此研究填補(bǔ)PGA在饅頭應(yīng)用方面的空白，為PGA在饅頭實(shí)際生產(chǎn)加工中的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)，拓展了新型乳化劑在發(fā)酵面制品中的應(yīng)用。