微波改性豆渣對(duì)非發(fā)酵面團(tuán)品質(zhì)的影響研究

朱楠楠,曾靜靜,陳夢(mèng)鴿,高海燕

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

豆渣是豆?jié){、豆腐等傳統(tǒng)豆制品加工過(guò)程中的主要副產(chǎn)物,其年產(chǎn)量超過(guò)2 000 萬(wàn)t[1].豆渣中含有豐富的膳食纖維、大豆異黃酮和大豆多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).有研究表明,膳食纖維具有防癌、抗氧化、降血糖血脂、改善腸道菌群、防治心血管疾病等功效[2].長(zhǎng)期以來(lái),豆渣由于高濕易腐且具有不良風(fēng)味和質(zhì)地而未被很好地利用,常用做動(dòng)物飼料或被丟棄于田中做肥料,造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi).

近年來(lái)關(guān)于利用豆渣中豐富的膳食纖維提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、改善食品功能特性的研究很多,Mazumder 等[3]利用豆渣替代小麥粉,提高了餅干的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官特性,Ibrahim 等[4]通過(guò)添加1%的豆渣改善了冰淇淋的質(zhì)地,增加了植物乳桿菌的活力,但鮮有將微波改性豆渣添加到面團(tuán)中的研究.對(duì)豆渣進(jìn)行微波改性處理,可以增加可溶性纖維含量,減少不溶性膳食纖維含量[5].可溶性膳食纖維具有更好的持水、持油能力,微波改性能使豆渣中的膳食纖維與水、油等物質(zhì)更好地結(jié)合,并且此改性方法具有操作簡(jiǎn)便、成本較低、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn).因此嘗試用微波改性豆渣改善面團(tuán)品質(zhì),既可以將豆渣中的營(yíng)養(yǎng)成分有效利用起來(lái),又可以滿足現(xiàn)如今人們對(duì)面制品高品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值需求;既提高了豆渣的利用價(jià)值,又可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的膳食纖維需求,具有一定的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值.

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

胚粒健雪花粉,購(gòu)于新鄉(xiāng)市胚粒健食品有限公司;豆渣,新鄉(xiāng)市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng).

TA-XT plus 質(zhì)構(gòu)儀,超技儀器技術(shù)有限公司;HP-200 精密色差儀,CR-400 色差儀,日本Konica Mionlta 公司;P70D20N1P-G5（W0）微波爐,廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司;LDZX-50KBS 立式高壓蒸汽滅菌器,上海申安醫(yī)療器械廠;DHG-9140-A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;ME104E 型電子天平,梅特勒- 托利多儀器（上海）有限公司;JE501 型電子天平,上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司;NMI20-040V-I 核磁共振成像分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;Aiphal-2LDplus 真空冷凍干燥機(jī),購(gòu)于德國(guó)CHRIST 凍干機(jī)有限公司;Quanta 200 電子顯微鏡,美國(guó)FEI 公司.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 微波改性豆渣 微波處理:濕豆渣經(jīng)微波爐中熱處理4 min,50 ℃烘干48 h 后研磨,80 目過(guò)篩.

1.2.2 面團(tuán)配方 試驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇豆渣膳食纖維含量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%.每種面粉混合物均由小麥粉和設(shè)計(jì)中確定的豆渣粉量,添加適量的水.面粉在和面機(jī)中以90 r/min 的速度混合,最終溫度為23～25 ℃.另外分析了不添加改性豆渣的面團(tuán),用作對(duì)照面團(tuán)（ck）.

1.2.3 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)色澤的影響 參考劉樹萍等[6]的方法,利用便攜式色度儀對(duì)面團(tuán)樣品表面的色澤進(jìn)行測(cè)定.面團(tuán)的色澤有三個(gè)測(cè)定指標(biāo),分別是亮度（L*）、紅綠值（a*）和黃藍(lán)值（b*）.其中L*是面團(tuán)顏色的亮度;a*和b*是面團(tuán)的顏色方向, 其中+a*為紅色方向、-a*為綠色方向、+b*為黃色方向、-b*為藍(lán)色方向[7].L*越大,a*、b*越趨近于0,面團(tuán)色澤越好.每個(gè)樣品測(cè)量3 次,結(jié)果取平均值.

1.2.4 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

參照Luo 等[8]的方法,制作半徑3 cm 的球狀面團(tuán),用質(zhì)構(gòu)儀（P50R 探頭）測(cè)定面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性,得到硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性指標(biāo).試驗(yàn)參數(shù):測(cè)試前速2 mm/s,測(cè)試速度1 mm/s,測(cè)試后速度1 mm/s,壓縮比為70%,觸發(fā)力為5 g,壓縮時(shí)間間隔為5 s.

1.2.5 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)水分分布的影響 參照Carini 等[9]的方法,利用MNR Brucker 微型電子探針（RMN Brucker micropec）（Brucker,USA）進(jìn)行弛豫試驗(yàn),分析不同面團(tuán)的分子遷移率.將一部分面團(tuán)放入玻璃管（直徑10 mm）中,高度不超過(guò)3 cm,蓋住玻璃管以避免脫水.使用Carr-Purcel-Meiboon-Gill 脈沖序列測(cè)量1H 自旋- 自旋弛豫時(shí)間（λ）.試驗(yàn)一式三份進(jìn)行測(cè)定.

1.2.6 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響 參照岳苗的方法[10]將醒發(fā)好的面團(tuán)切成5 cm 的方塊,-40℃預(yù)凍4 h,然后放入冷凍干燥機(jī)中,冷凍干燥24 h 后取出,將冷凍干燥后的面團(tuán)用小錘輕輕敲碎,取自然斷面表面較平整的一小塊,利用導(dǎo)電膠固定在載物臺(tái)上表面,然后將載物臺(tái)放入鍍金儀中,設(shè)置電流10 mA,真空度10 Pa 條件下,噴金20 s,最后取出樣品放入掃描電鏡樣品室觀察并拍照.

1.2.7 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用軟件Origin 2017 和SPSS 26 分析.每個(gè)樣品測(cè)定三個(gè)平行,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,用ANOVA 進(jìn)行顯著性分析,顯著水平P 為0.05,當(dāng)P＜0.05 時(shí),表示差異顯著.

2 結(jié)果與分析

2.1 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)色澤的影響

表1 為添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的微波改性豆渣對(duì)面團(tuán)色澤的影響變化情況.

表1 不同添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)L＊,a＊,b＊ 的影響Tab.1 Effects of modified soybean dregs with different additions on dough L*,a*,b*

表1 中L*為亮度,測(cè)量值愈高,則發(fā)酵面團(tuán)顏色更加偏向白色,更有可能為人們帶來(lái)良好的感官體驗(yàn);a*的數(shù)值大于0 代表面團(tuán)的顏色更加偏向紅色, 數(shù)值小于0 則更加偏向綠色;b*的數(shù)值大于0 代表面團(tuán)的顏色更加偏向黃色,小于0 則更加偏向藍(lán)色,色度儀所呈現(xiàn)的示數(shù)越大,面團(tuán)的顏色就越黃.

從表1 中可以看出,與對(duì)照組相比,添加改性豆渣的面團(tuán)亮度整體比不加豆渣的面團(tuán)亮度顯著降低,豆渣含量增大時(shí),亮度明顯降低.面團(tuán)紅色調(diào)值a*有所波動(dòng),整體呈略微上升趨勢(shì),這說(shuō)明面團(tuán)紅色調(diào)增強(qiáng).添加改性豆渣的面團(tuán)黃藍(lán)值整體比不加豆渣的面團(tuán)的黃藍(lán)值顯著提高.這可能是由于豆渣本身是淡黃色,并且質(zhì)感粗糙,加入后引起面團(tuán)色調(diào)加深,亮度降低.在豆渣添加量為2.5%時(shí),面團(tuán)的亮度最低,紅綠值和黃藍(lán)值提高,因此亮度最暗,紅度、黃度加深.因此當(dāng)豆渣加入量達(dá)到最高時(shí),面團(tuán)的亮度達(dá)到最低,其顏色變得最深.

2.2 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

不同添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)表2.

表2 不同添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Tab.2 Effects of different amounts of modified soybean dregs on the texture characteristics of dough

從表2 可以看出,與對(duì)照組相比,豆渣的加入量越多,其硬度越高;面團(tuán)彈性先增加后降低,豆渣添加量為1.0%時(shí),面團(tuán)的彈性最好.隨著豆渣添加量的增多,豆渣膳食纖維和蛋白質(zhì)含量增加,將面筋蛋白的濃度降到一定的水平,使得面筋的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)難以成形,因而造成面團(tuán)的氣室減小,進(jìn)一步影響面團(tuán)的黏性和彈性,從而使面團(tuán)的硬度增大,彈性縮小[11].面團(tuán)的內(nèi)聚性逐漸降低,添加量為0.5%～2.5%時(shí)無(wú)顯著性差異;面團(tuán)的黏性有所波動(dòng),但無(wú)顯著性差異;面團(tuán)的回復(fù)性整體無(wú)明顯變化.內(nèi)聚性代表面團(tuán)內(nèi)部的收縮力[12],豆渣中的膳食纖維影響了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,所以造成面團(tuán)的內(nèi)聚性下降.

2.3 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)水分分布的影響

圖1 表示不同豆渣添加量下面團(tuán)水分弛豫時(shí)間T2分布.從圖1 可以看出,在面團(tuán)T2上存在兩個(gè)峰位,第一個(gè)峰位（T21）表示面團(tuán)內(nèi)深層的結(jié)合水和較弱的結(jié)合水;第二峰（T22）表示在面團(tuán)中存在的游離水分.各峰的峰面積表示該水分所占的百分比[13].T2的值反映了水分自由度的大小,T2的值越小,則水分黏附力越強(qiáng),越難排出,越能保持較好的持水性[14].

圖1 不同改性豆渣添加量下面團(tuán)水分橫向弛豫時(shí)間T2 分布Fig.1 The transverse relaxation time T2 distribution of dough moisture under different amounts of modified soybean dregs

不同改性豆渣添加量下面團(tuán)弛豫特征中不同狀態(tài)水分含量的變見(jiàn)表3.

表3 不同改性豆渣添加量下面團(tuán)弛豫特征中不同狀態(tài)水分含量的變化Tab.3 The changes of water content in different states of dough relaxation characteristics under different amounts of modified soybean dregs %

由表3 可以看出,與對(duì)照組相比,面團(tuán)的弛豫時(shí)間T21隨著豆渣的添加無(wú)顯著性差異,T22逐漸增大,說(shuō)明面團(tuán)持水性有所降低, 面團(tuán)中水分流動(dòng)性增強(qiáng).T22增加可能是因?yàn)榻?jīng)處理后的豆渣吸水能力強(qiáng),含改性豆渣的面團(tuán)彈性大.因此,它的弛豫時(shí)間會(huì)更長(zhǎng).而代表結(jié)合水的A21逐漸增大,代表自由水的A22減小,說(shuō)明豆渣的添加使面團(tuán)中結(jié)合水含量增大,自由水含量減小,而在添加量在1.0%～1.5%時(shí)無(wú)顯著差異.這在一定程度上可以延長(zhǎng)面團(tuán)與面制品的貨架期,使面制品品質(zhì)得到提升.面團(tuán)的水分流動(dòng)性增強(qiáng),可能是面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)的形成受到改性豆渣中膳食纖維的影響,使部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水.另外,由于膳食纖維具有優(yōu)良的親水性和持水性,所以加入改性豆渣后,面團(tuán)與水分的結(jié)合作用會(huì)加強(qiáng),從而改變面團(tuán)中的水分分布狀態(tài)[15].

2.4 改性豆渣對(duì)小麥面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

不同添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響見(jiàn)圖2.

圖2 不同添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 Effects of modified soybean dregs with different additions on the microstructure of dough

面團(tuán)是由淀粉和蛋白面筋網(wǎng)構(gòu)成的一種體系,不同尺寸的球狀顆粒是面團(tuán)中的淀粉粒子,這些淀粉粒子排列均勻、相互黏連,在面筋網(wǎng)絡(luò)中包覆,形成了面筋網(wǎng)絡(luò)[16].由圖2 可以看出,改性豆渣的添加對(duì)面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)有所影響,從A 圖中可以看到未添加改性豆渣時(shí),小淀粉顆粒分布在大淀粉顆粒周圍,整體均勻排列,并且完全被連接緊密的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包裹;從B 圖到F 圖可以看出,與對(duì)照組相比,隨著改性豆渣的添加,淀粉顆粒逐漸暴露,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得分散雜亂.

1.0%的改性豆渣加入量的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比其他組都要好,這可能是因?yàn)榧尤敫男远乖姑鎴F(tuán)具有更好的黏彈性,其中的高聚物含量高,因此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較緊湊,但是隨著改性豆渣添加量的增大,豆渣競(jìng)爭(zhēng)水分影響面筋形成,從而使面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松.添加改性豆渣雖然會(huì)使可溶性膳食纖維含量增多,但是仍含有不溶性膳食纖維.面團(tuán)中水分會(huì)受到不溶性膳食纖維的影響重新分布,部分面筋蛋白因此脫水,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,甚至部分坍塌[17].結(jié)果表明,1.0%的改性豆渣可以很好地改善發(fā)酵面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu).

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究微波改性豆渣對(duì)非發(fā)酵面團(tuán)品質(zhì)的影響,以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的微波改性豆渣替代小麥粉.結(jié)果表明:通過(guò)對(duì)面團(tuán)色度檢測(cè),可以得到,隨著改性豆渣添加量的增加,面團(tuán)的亮度有所降低,紅黃色調(diào)值增加,面團(tuán)色調(diào)略微變深,但仍在消費(fèi)者可接受范圍內(nèi).采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定面團(tuán)的硬度、彈性、內(nèi)聚性、黏性、回復(fù)性等指標(biāo),得出面團(tuán)硬度增加,彈性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),豆渣添加量為1.0%時(shí),其彈性最好;面團(tuán)內(nèi)聚性減小,在0.5%-2.5%時(shí)較穩(wěn)定,黏性和回復(fù)性均無(wú)太大變化.通過(guò)核磁共振技術(shù)研究發(fā)酵面團(tuán)的水分分布,得出與對(duì)照組相比,各個(gè)添加量的發(fā)酵面團(tuán)的結(jié)合水百分比A21升高,自由水百分比A22下降,可以有效延緩面團(tuán)中有害微生物的代謝活動(dòng),在一定程度上可以延長(zhǎng)面制品的貨架期,提升面制品品質(zhì).使用掃描電子顯微鏡表征各個(gè)添加量面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu),得到1.0%添加量的改性豆渣對(duì)面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)有一定的改善作用.

微波改性豆渣在面團(tuán)中的添加,既可以改善面團(tuán)的各項(xiàng)品質(zhì),又可以將豆渣有效利用起來(lái),對(duì)提高農(nóng)副產(chǎn)品的加工利用率等具有非常重要的意義.綜合豆渣添加量對(duì)面團(tuán)各方面的影響,認(rèn)為微波處理改性豆渣添加量為1.0%時(shí),面團(tuán)的各項(xiàng)指標(biāo)比較好,為豆渣原料的高效轉(zhuǎn)化和高值利用提供了可靠的數(shù)據(jù)和理論參考.