李 丹,王 敏,唐 玲,呂秋冰

(四川旅游學院食品學院,四川成都 610100)

麩質(zhì)主要存在于小麥等谷物中,在面團中可形成面筋結(jié)構(gòu)。無麩質(zhì)食品就是指規(guī)范地加工不含麩質(zhì)的原料生產(chǎn)出的食品[1],主要用于作為乳糜瀉與麩質(zhì)過敏患者[2]的主食輔助治療。近年來,隨著乳糜瀉患者日益增多,無麩質(zhì)食品的需求不斷增大[3],研究提高無麩質(zhì)食品的種類及品質(zhì)變得更加緊迫。大米是一種天然的無麩質(zhì)食品原料。目前我國大米產(chǎn)量位居世界第一,但主要以滿足口糧需求為主,缺乏深加工產(chǎn)品[4]。同時,中國無麩質(zhì)食品的開發(fā)才剛剛起步,相對滯后于國外。將大米制成適合中國人群消費習慣的大米面包,不但能豐富大米食品的種類,還能提供一種新型無麩質(zhì)的產(chǎn)品來滿足乳糜瀉等患者的飲食需求。單甘酯作為食品改良劑,無臭無味,在食品中應(yīng)用廣泛,對面包的質(zhì)構(gòu)特性與比容均具有積極影響[8];沙蒿膠是一種非水溶性膠體,在水中可均勻分散,吸水溶脹成蛋清樣膠體,黏度遠大于明膠,應(yīng)用在面團和面糊中能顯著改善面團的延展性[9]。目前,沙蒿膠在面包中的應(yīng)用較少,對于大米面包品質(zhì)的影響也尚不可知;羥丙基淀粉呈白色粉末狀,無特殊氣味,加熱時,可糊化成膠體,有利于面包網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,對面包的品質(zhì)有顯著影響[10];乳清蛋白是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),主要從牛奶中提取,張中義等關(guān)于牛乳蛋白對無麩質(zhì)面包烘焙特性的影響的研究表明牛乳蛋白對無麩質(zhì)面包的烘焙特性有較好的影響[11]。

目前,我國關(guān)于無麩質(zhì)食品方面的研究文獻較少。2016年于明玉等人在對無麩質(zhì)小米面包復合改良劑的優(yōu)化研究中,發(fā)現(xiàn)黃原膠、可得然膠和大豆分離蛋白對于面包的感官評分有極顯著的影響[5];2017年王立等在《無麩質(zhì)大米面包的研究進展》中提到,大米面包的成型困難和老化是目前大米面包加工時存在的主要問題[6];2019年馬潔等的研究表明添加纖維或多糖可有效提高面團的發(fā)酵性能和持氣性,添加蛋白質(zhì)可有效強化面團的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而使面包的體積增加[7]。目前國內(nèi)關(guān)于無麩質(zhì)大米面包的品質(zhì)改良多數(shù)采用黃原膠、羥甲基纖維素等單一添加劑,對于復合改良劑在無麩質(zhì)面包的應(yīng)用較少涉及。

本文以大米粉為原料,研究沙蒿膠、單甘酯、羥丙基淀粉、乳清蛋白等食品改良劑對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響,并通過響應(yīng)面優(yōu)化其復合改良劑配方,以期能為無麩質(zhì)大米面包的品質(zhì)改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米粉 80目過篩,阜新佳麥糧品有限公司;沙蒿膠、單甘酯、羥丙基淀粉、乳清蛋白 河南萬邦實業(yè)有限公司;酵母 安琪酵母有限公司;花生油、紅薯淀粉、食用鹽、蔗糖 成都市售。

TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 北京盈盛有限公司;FX-26A恒溫發(fā)酵箱 廣東恒聯(lián)食品機械有限公司;HMJ-A50B1和面機小熊電器 股份有限公司;YP-N電子天平 上海精密儀器儀表有限公司;AT32烤箱 中山市保仕琦電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 無麩質(zhì)大米面包的基礎(chǔ)工藝 原料混合均勻→和面機中速攪拌10 min→加入15 mL花生油→和面機高速攪拌5 min→裝入模具成型→恒溫發(fā)酵→烤箱焙烤→成品

將75 g大米粉、25 g紅薯淀粉、1 g酵母、100 g水、6 g蔗糖、1 g食鹽[12]于攪拌機中混合,中速攪拌10 min,直到面缸中無干面存在[13],放入30 ℃,相對濕度80%發(fā)酵箱,發(fā)酵30 min,取出,上下火190 ℃,焙烤20 min。室溫冷卻60 min后,對成品進行指標測定。

1.2.2 單因素實驗 固定其他基礎(chǔ)配方(以大米粉、淀粉質(zhì)量之和為質(zhì)量參比,各成分總百分比大于100%),分別添加單甘酯0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%(不添加其他三種添加劑,下同);沙蒿膠0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%;羥丙基淀粉1%、2%、3%、4%、5%;乳清蛋白5%、10%、15%、20%、25%,研究在無麩質(zhì)大米面包中添加沙蒿膠、單甘脂、羥丙基淀粉、乳清蛋白對其感官品質(zhì)、比容、質(zhì)構(gòu)特性的影響。

1.2.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計 根據(jù)響應(yīng)面試驗設(shè)計原理,以沙蒿膠、單甘脂、羥丙基淀粉、乳清蛋白的添加量為因素變量,采取4因素3水平的響應(yīng)面法,經(jīng)過相關(guān)性分析及顯著性分析,最終選擇以面包的比容為指標,對復合改良劑進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗,試驗因素與編碼如表1所示。

表1 因素水平編碼表Table 1 Factor level codingTable

1.2.4 評價方法

1.2.4.1 面包的比容測定 采用小米置換法測定面包體積。

1.2.4.2 面包的質(zhì)構(gòu)測定 待面包自然冷卻1 h后,取其內(nèi)芯,切成厚度為2 cm的面包塊,用TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀,選擇P/36R圓柱形探頭,在TPA模式下測試面包的質(zhì)構(gòu),以1 mm/s的測前速度、1 mm/s的測中速度、1 mm/s的測后速度、5 N的觸發(fā)力、30%的形變量、2 s的間隔時間為測試參數(shù),重復測定3次[14-16]。

1.2.4.3 感官評價 參考國標GB 7099-2015《食品安全國家標準糕點、面包》,圍繞面包的組織結(jié)構(gòu),色澤,形狀,彈性,粘性等方面,制作感官評分標準如表2,選擇10名專業(yè)評價員進行評定,結(jié)果取平均值[17-18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理軟件,對數(shù)據(jù)進行回歸分析、方差分析與鄧肯檢驗,以3次平行實驗的均值為使用數(shù)據(jù)[19-20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 單甘酯添加量對面包品質(zhì)的影響 由表3可知,單甘酯對大米面包的質(zhì)構(gòu)特性的影響明顯。在添加單甘酯0～0.2%時,面包的硬度及內(nèi)聚性均呈增大的趨勢,大于0.2%后開始減小。在添加量為0.4%時面包的硬度和內(nèi)聚性都有最小值,分別為5.197 N、0.593,較空白組有明顯下降。添加量大于0.4%后,大米面包的硬度及內(nèi)聚性不發(fā)生顯著變化。面包的彈性和咀嚼性隨單甘酯添加量的增大,先減小后增大再減小,在添加至0.4%時,達到彈性最大值87.417 mm、咀嚼性最大值37.850 mJ。實驗表明,適量添加單甘酯可有效降低大米面包的硬度和內(nèi)聚性、增強面包的彈性和咀嚼性,可能是因為單甘酯作為一種乳化劑,可讓面團中含有的油脂均勻分布,發(fā)生穩(wěn)定的乳化反應(yīng),而使面包內(nèi)部氣孔均勻,面包富有彈性、硬度降低。

表2 無麩質(zhì)大米面包感官評分表Table 2 Sensory scores of gluten free rice bread

表3 單甘酯添加量對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響Table 3 Effects of monostearin on the quality of gluten free rice bread

由表3中比容數(shù)據(jù)可得,隨著單甘酯添加量逐漸增大,大米面包的比容在添加單甘酯0.2%～0.4%時逐漸增大,在添加單甘酯0.4%～0.6%時逐漸減小。當單甘酯添加量為0.4%時,大米面包的比容達到最大值2.2 cm3/g。單甘酯的添加能使大米面包的比容得到不同程度的提高,其原因可能是單甘酯作為乳化劑,有利于面團形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),促使面團膨脹,面包的比容增大[21]。

由感官數(shù)據(jù)可得,隨單甘酯逐漸增加,大米面包的感官評分在0～0.4%時增大,之后減小。在添加量為0.4%時,感官評分達峰值78。當添加單甘酯大于0.4%后,無顯著變化;這與單甘酯對大米面包比容及質(zhì)構(gòu)的影響結(jié)果一致。

表3表明,添加單甘酯的量發(fā)生變化,大米面包的質(zhì)構(gòu)、比容及感官均發(fā)生顯著變化。添加單甘酯0.4%時,大米面包的綜合品質(zhì)最佳。結(jié)合面包質(zhì)構(gòu)、比容及感官評分,得出單甘酯添加量的適宜范圍為0.3%～0.5%。

2.1.2 沙蒿膠添加量對面包品質(zhì)的影響 由表4可知,隨著沙蒿膠的添加,大米面包的質(zhì)構(gòu)有顯著變化(P<0.05)。隨著沙蒿膠的增加,大米面包的硬度在添加量為0.5%～1.5%呈減小的趨勢,添加1.5%時,硬度有最小值5.987 N,之后開始增大。面包的彈性隨單甘酯添加量增大先增大后減小,添加單甘酯2%彈性有最大值82.510 mm。而面包的咀嚼性隨沙蒿膠添加量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢,添加量為1.5%有最小值15.506 mJ。面包的內(nèi)聚性在添加量為1%達到峰值0.806后,隨沙蒿膠添加量的增大無顯著差異;實驗結(jié)果表明,添加適量沙蒿膠,大米面包的硬度及咀嚼性均有所降低,面包的彈性與內(nèi)聚性有所增大。其原因可能是沙蒿膠具有較好的持水性,在面包發(fā)酵及烘焙過程中,可有效減少水分的流失,使面包的硬度、咀嚼性降低。而沙蒿膠粘稠性較大,使大米面包的彈性及內(nèi)聚性增大。

表4 沙蒿膠添加量對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響Table 4 Effect of Artemisia annua gum on the quality of gluten free rice bread

由比容數(shù)據(jù)可得,隨著沙蒿膠添加量的增大,大米面包的比容均有不同程度的增大。在添加沙蒿膠1.5%時,比容最大2.37;這可能是因為沙蒿膠吸水溶脹能力較強,可有效吸收面團中的水分,使面包的延展性得以提升,從而使面包的比容增大。當添加沙蒿膠到一定值后,沙蒿膠對大米面團的吸水溶脹能力達到限度,從而對大米面包的比容影響變小[22]。

由感官評分數(shù)據(jù)可得,沙蒿膠能使大米面包的感官評分提高。大米面包的感官評分在添加沙蒿膠0～1.5%時增大,后在1.5%～2.5%時減小。當沙蒿膠添加量達到1.5%時,大米面包的感官評分達到最大75,當添加量達到2%后,感官評分無顯著變化,這與沙蒿膠對大米面包比容的影響結(jié)果相互映證。

表5 羥丙基淀粉添加量對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響Table 5 Effect of hydroxypropyl starch addition on the quality of gluten free rice bread

表4表明,沙蒿膠添加量不同,大米面包的質(zhì)構(gòu)、比容及感官均發(fā)生顯著變化(P<0.05),在添加量為1.5%時,得到的大米面包的綜合品質(zhì)最優(yōu)。結(jié)合面包的質(zhì)構(gòu)、比容及感官評分,得出沙蒿膠添加量的適宜范圍為1%～2%。

2.1.3 羥丙基淀粉添加量對面包品質(zhì)的影響 由表5可知,添加羥丙基淀粉對大米面包的質(zhì)構(gòu)有顯著影響。隨著羥丙基淀粉的增加,大米面包的硬度在1%～2%時先減小,后在3%～5%時增大。在添加量達到2%時,硬度最小4.303 N,與空白組呈顯著差異(P<0.05),當添加羥丙基淀粉3%～5%,面包的硬度無顯著性差異。面包的彈性、咀嚼性及內(nèi)聚性均隨羥丙基淀粉增加而先增大后減小。在添加量為3%時,彈性有最大值84.366 mm,在添加量為4%時達到咀嚼性最大值24.213 mJ,在添加量為3%時,內(nèi)聚性有最大值0.793;結(jié)果顯示,適量羥丙基淀粉可使大米面包的硬度減小,彈性、咀嚼性及內(nèi)聚性增大。羥丙基淀粉對大米面包比容及感官評分的影響可能是因為羥丙基淀粉可作為增稠劑,在面包焙烤的過程中,與面團中的大米粉發(fā)生相互作用,增強大米面團網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,使面包彈性、咀嚼性增大[23]。同時隨著羥丙基淀粉的添加,大米面團內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加緊密,大米面團的粘稠性增大、內(nèi)聚性增大。當羥丙基淀粉添加至3%時,對面團的改善能力達到最大,而添加量超過3%后,羥丙基淀粉的添加對大米面包的影響就開始減小。

由比容數(shù)據(jù)可得,羥丙基淀粉在添加量為3%時有最大比容2.14,當添加量大于4%后,面包的比容隨羥丙基淀粉的增加無顯著性變化。羥丙基淀粉可使大米面包的比容增大,其原因是羥丙基淀粉作為一種變性淀粉,加熱可糊化。糊化時,能形成連續(xù)的具有一定粘彈性的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而增強面團的持氣能力,使面包比容增大。添加過量時,面團的粘性增大,面包的比容減小。

由感官評分數(shù)據(jù)可得,羥丙基淀粉添加量增大,面包的感官評分也逐漸增大。在添加量達到3%時,大米面包的感官評分達到峰值74。這與羥丙基淀粉對大米面包比容的影響結(jié)果一致。

表5表明,添加不同量的羥丙基淀粉,對大米面包的質(zhì)構(gòu)、比容及感官均有顯著影響,在添加量為3%時,大米面包的綜合品質(zhì)可達到最優(yōu)。結(jié)合面包質(zhì)構(gòu)、比容及感官評分,挑選出羥丙基淀粉的適宜范圍為2%～4%。

2.1.4 乳清蛋白對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響 由表6可知,隨著乳清蛋白的添加,大米面包的質(zhì)構(gòu)變化顯著(P<0.05)。在乳清蛋白添加量為10%時,硬度有最小值5.140 N,在添加乳清蛋白5%、15%、20%、25%時均無顯著性差異。面包的彈性和咀嚼性、內(nèi)聚性均隨乳清蛋白添加量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,添加量為15%時有彈性的峰值82.646 mm,添加量為10%時有咀嚼性最大值21.986 mJ,添加量為15%時內(nèi)聚性有最大值0.806。結(jié)果表明,適量乳清蛋白可使大米面包的硬度減小,彈性和咀嚼性、內(nèi)聚性增大。這可能是因為乳清蛋白可作為乳化劑,具有使面團中油和水之間的界面張力降低的效用,而使面團中的油和水均勻地混合到一起,形成穩(wěn)定的乳濁液,使得面包的穩(wěn)定性增強,面包的品質(zhì)提高[24]。當乳清蛋白添加至一定量后,乳化劑的作用能力達到限度,其對面包感官評分的影響減小。

表6 乳清蛋白添加量對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響Table 6 Effect of whey protein content on the quality of gluten free rice bread

由比容數(shù)據(jù)可得,乳清蛋白的添加量對大米面包的比容的影響具有顯著性(P<0.05),乳清蛋白的添加使大米面包的比容先增大后減小。在添加量為10%時,面包比容有峰值2.4。當添加量達到20%后,面包的比容不發(fā)生顯著變化;添加不同量乳清蛋白,大米面包的比容均會有不同程度的增大。其原因是乳清蛋白在面包制作的過程中結(jié)構(gòu)會遭到破壞,與面團中淀粉大分子成分發(fā)生相互作用,有助于面團形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使面包的比容增大[25];當乳清蛋白添加到一定量后,乳清蛋白與面團中大分子之間的交互作用達到限度,面團內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成,面團體積不再發(fā)生變化,而面團質(zhì)量隨乳清蛋白的添加而增大,因而面包比容又開始減小。

由感官評分數(shù)據(jù)可得,乳清蛋白增加,大米面包的感官評分也會逐漸增大。添加乳清蛋白達到10%時,面包的感官評分可達到峰值68,之后開始減小。這與乳清蛋白對大米面包比容的影響結(jié)果可相互映證。

表6表明,添加不同量乳清蛋白,大米面包的質(zhì)構(gòu)、比容及感官均有顯著變化,在添加量為10%時,大米面包的綜合品質(zhì)可達到最優(yōu)。結(jié)合面包質(zhì)構(gòu)、比容及感官評分,可得出乳清蛋白的適宜范圍為5%～15%。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果

表7 響應(yīng)面設(shè)計與結(jié)果Table 7 Response surface design and results

2.3 模型的建立與顯著性檢驗

用Design-Expert 8.0.3對表6中的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析后得到響應(yīng)面模型方程:Y=3.52-0.18A-0.14B+0.22C-0.15D+0.000AB-0.35AC+0.085AD+0.30BC-0.13BD-0.037CD-0.76A2-0.62B2-0.70C2-0.33D2。

表8 回歸模型的方差分析結(jié)果Table 8 Analysis of variance of regression model

圖1 單甘酯與沙蒿膠的交互作用Fig.1 Interaction between monoglyceride and Artemisia annua gum

由圖2可知,單甘酯添加量和羥丙基淀粉添加量交互作用的曲線相對坡度最陡。響應(yīng)面坡度越陡,各因素對比容的影響越顯著,走勢越平滑,影響越不顯著[27]。因此可以得出其對于大米面包比容的影響最顯著,而圖3單甘酯添加量和乳清蛋白添加量的交互曲線相對較為平滑,即對于面包比容的影響也就相對較小。且響應(yīng)面圖皆存在最高點,即響應(yīng)值存在最大值。

圖2 單甘酯與羥丙基淀粉的交互作用Fig.2 Interaction between monoglyceride and hydroxypropyl starch

圖3 單甘酯與乳清蛋白的交互作用Fig.3 Interaction between monoglyceride and whey protein

圖4 沙蒿膠與羥丙基淀粉的交互作用Fig.4 Interaction between Artemisia annua gum and hydroxypropyl starch

圖5 沙蒿膠與乳清蛋白的交互作用Fig.5 Interaction between Artemisia annua gum and whey protein

圖6 羥丙基淀粉與乳清蛋白的交互作用Fig.6 Interaction between hydroxypropyl starch and whey protein

由軟件Design-Expert 8.0.3,計算出該模型下理論無麩質(zhì)大米面包的最大比容為3.5794,理論試驗條件為:單甘酯0.38%,沙蒿膠1.48%,羥丙基淀粉3.21%,乳清蛋白8.68%,為了便于實際操作,故修正為單甘酯0.4%、乳清蛋白1.5%,羥丙基淀粉3.2%,乳清蛋白8.7%,平行試驗3次,無麩質(zhì)大米面包的比容為3.54,與預(yù)測值3.579十分接近,模型可信,可用于無麩質(zhì)大米面包復合改良劑的最佳配方。普通小麥面包的比容在2.9～5.1之間,我國小麥品種面包比容平均在3.9[28],經(jīng)優(yōu)化后的無麩質(zhì)大米面包比容小于普通小麥面包,但有提高。對優(yōu)化后的無麩質(zhì)大米面包測定其質(zhì)構(gòu)和感官評分,其硬度為4.675 N,彈性86.710 mm,內(nèi)聚性0.603,咀嚼性0.806 mJ,感官評分88。

3 結(jié)論

通過單因素研究發(fā)現(xiàn),單甘酯、沙蒿膠、羥丙基淀粉、乳清蛋白對無麩質(zhì)大米面包的比容、硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性等均有改善作用,通過響應(yīng)面試驗得到無麩質(zhì)大米面包復合改良劑的最佳配方:單甘酯0.4%,沙蒿膠1.5%,羥丙基淀粉 3.2%,乳清蛋白8.7%,與不添加改良劑的大米面包相比,改良后的無麩質(zhì)大米面包比容、硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性以及感官品質(zhì)得到了明顯的改善,且具有大米面包的特征,可為無麩質(zhì)面包的研發(fā)提供一定的依據(jù),但由于原料大米粉的特性,無麩質(zhì)大米面包存在老化速率快的問題,其對無麩質(zhì)大米面包品質(zhì)的影響,還有待做改善研究。