2018年8月 第33卷第8期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association V01.33.No.8 Aug.2018 低分子质量瓜尔豆胶膳食纤维对面团 流变学特性和馒头品质影响 胡慧芳 王玉川 江正强 闫巧娟 (中国农业大学工学院 ,北京100083) (中国农业大学食品科学与营养工程学院 ,北京100083) 摘要研究低分子质量瓜尔豆胶膳食纤维(partially hydrolyzed guar gum,PHGG)对面团流变学和馒头 品质影响。mixolab实验结果表明,PHGG对面筋蛋白有弱化作用;添加适量的PHGG能延长面团的形成时间 和稳定时间;PHGG能一定程度的抑制淀粉回生。在PHGG添加量3%时,馒头比容达到最大,相比对照增大 15.5%。随着PHGG添加量增加馒头硬度、弹性、内聚性和咀嚼性降低,而黏附性增加。感官评价实验结果表明, PHGG添加量为3%时,馒头的综合感官评价得分最高。PHGG添加量在2%以上时,可以显著延缓馒头老化。 PHGG可以降低馒头体外消化时的升糖指数。综合实验结果,PHGG添加量为3%时,馒头的品质最好。 关键词馒头低分子质量瓜尔豆胶膳食纤维文献标识码:A 流变学特性老化 中图分类号:TS236.9 文章编号:1003—0174(2018)08—0007—06 网络出版时间:2018—06—24 17:23:47 网络出版地址:http://kns.cnki.net/kcms/detai1/l1.2864.TS.20180624.1723.016.html 瓜尔豆(Cyamopsis tetragonoloba)是一年生草本 馒头(Chinese steamed bread,CSB)是我国的传 统主食,在北方人民的膳食中有重要的地位。由于 小麦粉加工水平以及加工精度提高,导致小麦粉中 植物,主要产于印度、巴基斯坦一带。瓜尔豆胶是从 瓜尔豆中提取出的一种非离子的天然多糖。瓜尔豆 胶化学结构中的主链是D一吡喃甘露糖之间以13— 1,4糖苷键连接形成,侧链是D一吡喃半乳糖以仅一 1,6糖苷键与主链上的甘露糖连接而成,其中甘露糖 失去了大量B族维生素、矿物质和膳食纤维等营养 物质,降低了馒头的营养价值。而且馒头是一种高 升糖指数食品,限制了糖尿病和高血糖患者的食用 和半乳糖的比例约为2:1。低分子质量瓜尔豆胶膳 量。由于生活水平的提高,人们对馒头品质的要求 越来越高,目前主要通过添加酶制剂、亲水胶体、膳 食纤维等添加剂改善馒头品质。其中 一淀粉酶、木 食纤维(partially hydrolyzed guar gum,PHGG)是瓜尔 豆胶经过p一甘露聚糖酶水解其主链间的p一1,4 糖苷键得到的产物。PHGG较瓜尔豆胶具有低分 子质量、低黏度的特点。PHGG是一种非凝胶型 的可溶性膳食纤维,不仅具有良好的物理化学性 聚糖酶、葡萄糖氧化酶等酶制剂已经广泛应用于馒 头中 j。何承云等…发现黄原胶、海藻酸钠和卡拉 胶对馒头均有抗老化的作用。Liu等 研究了短链 菊粉对馒头品质的影响,发现短链菊粉有增大比容、 改善品质和延缓老化的作用。也有研究将大豆豆 质,而且已经被报道具有多种生理功能,如具有降 低餐后血糖指数、改善便秘、降低人体内脂质和胆 固醇含量以及促进肠道益生菌增殖的作用¨I4 。 PHGG作为一种食品添加剂,其毒理学及安全性 评价表明PHGG对人体没有健康危害,且对沙门 氏菌没有诱变性 。 基金项目:国家重点研发计划(2016YFDo400804) 收稿13期:2018—01—04 作者简介:胡慧芳,女,1992年出生,硕士,农产品加工及贮藏 工程 皮、麦麸和甘薯等膳食纤维添加到馒头中以提高馒 头的品质 9-11 。 目前国内外关于PHGG在面制品中的应用报道 不多。Mudgil等¨ 利用快速黏度仪、混合实验仪和 微型粉质仪研究PHGG对小麦粉的糊化特性、热机 械特性和流变学特性的影响,结果表明PHGG替代 小麦粉量的1%~5%时,小麦粉糊化时的峰值黏度、 崩解值、终止黏度和回升值随PHGG添加量增加逐 渐降低;随PHGG添加量增加小麦粉的吸水率和淀 通信作者:闰巧娟,女,1971年出生,教授,农产品加工及贮藏 程 8 中国粮油学报 2018年第8期 粉酶活力增加,淀粉回生值和蛋白弱化值减小;PH— GG的添加增大了面团峰值高度、形成时间和面团的 稳定性,但面团的柔软度却下降。本实验通过研究 PHGG对面团流变学和馒头质构、老化、感官评价以 及消化的影响,探讨其对馒头品质的影响和机理,为 PHGG馒头的实际生产提供借鉴。 1 材料与方法 1.1材料与试剂 PHGG是瓜尔豆胶由本实验室的RmMan5A B一 甘露聚糖酶水解后,经浓缩和喷雾干燥制得的白色 粉末,PHGG的平均分子质量为2.5 X 10 u,含有 24.9%的寡糖(DP<7)和90.6%的总膳食纤维¨ 。 小麦粉:北京古船食品有限公司;高活性干酵母: 安琪酵母股份有限公司;葡萄糖试剂盒:中生北控生物 科技股份有限公司;淀粉葡糖苷酶(分析纯):上海源 叶生物科技有限公司;胃蛋白酶、胰液素和蔗糖酶(分 析纯):美国Sigma公司;其他试剂均为国产分析纯。 1.2仪器与设备 mixolab混合实验仪:法国肖邦技术公司;多功能搅 拌机B10:广东力丰机械制造有限公司;醒发箱:江苏三 麦食品机械有限公司;质构仪TMS—PRO:美国FFC公 司;高速离心机:上海安亭科学仪器厂;紫外分光光度计 TU一1810:北京普析通用仪器有限责任公司。 1.3 方法 1.3.1 mixolab测PHGG对面团流变学的影响 采用105 oC烘干法测小麦粉水分,测得小麦粉 含水量为13.5%。用mixolab测得空白小麦粉的C1 值为1.10 Nm时,小麦粉的吸水率为59.6%。 mixolab仪器测定条件¨ 如表1所示。 表1 mixolab仪器条件参数 设定参数 数值 面团质量 搅拌速率 起始温度 第一阶段时间 升温速率 第二阶段温度 第二阶段保持时间 冷却速率 第三阶段温度 第三阶段持续时间 总共用时间 混合实验仪测面团在不同搅拌时间和温度下的 扭矩曲线图如图1所示。 l00.0 90.0 80.0 70.0 6o.0 u 50.0越 40.0赠 30.O 20.0 lO.0 0.0 搅拌时间/s 注:c1:稠度最大值,用于测定吸水率;C2:稠度最小值,用于测定 在机械力和温度下蛋白质的弱化;C3:峰值黏度,测定淀粉糊化特性; c4:保持黏度,测定淀粉糊化胶的稳定性;C5:回生终点黏度,测定冷 却过程淀粉糊化胶的回生特性。 图1 混合试验仪扭矩曲线图 1.3.2馒头制作工艺 500 g小麦粉中加入4 g的酵母、235 g水,低速 搅拌成团,高速搅拌5 min,分割100 g/个,搓圆,放人 38℃、80%RH醒发箱醒发45 min,最后上锅蒸 15 min。其中PHGG替代小麦粉量分别为0%、1%、 2%、3%、4%、5%添加到小麦粉中。 1.3.3馒头比容测定 蒸好的馒头放在室温下冷却l h后,用天平称量 馒头的质量,用菜籽排体积法测量馒头的体积,馒头 比容为体积与质量的比值。 1.3.4馒头高径比测定 用游标卡尺测量馒头的直径和高度,馒头的高 径比为馒头高度与直径的比值。 1.3.5馒头质构测定 将馒头切成20 mm厚的馒头片,采用FTC质构 仪的圆柱形探头和TPA模式测量馒头的质构,测试 速度为1 mm/s,形变量为30%。测量馒头的硬度、 弹性、内聚性、黏附性和咀嚼性等指标。 1.3.6馒头感官品质评价 参考李里特等¨ 制定的馒头感官品质评价方 法,由1O名评审员组成评价小组,评价方法见表2。 表2馒头感官品质评价标准 项目 满分 标准 比容 25 25一(2.8一sv)/0.08 拓展比 5 馒头高度与直径的比值,高分给予比值大的馒头 表皮颜色 5 高分给予颜色很白的馒头皮 瓤颜色 5 高分给予颜色很白的馒头瓤 表皮光泽 5 高分给予比较光亮的表皮 表皮状况 5 高分给予光滑、没有起皱、小麻 、气泡或烫斑的表皮 组织结构 15 高分给予内部组织均匀、颗粒大小一致、气孔小、 孔壁薄、柔软细腻的馒头瓤 香味 lO 高分给予具有发酵面制品的清香、没有酸味或其 他怪味的馒头 弹性和黏聚性l0 高分给予有弹性、有嚼劲的馒头瓤 黏性 5 高分给予不黏牙的馒头瓤 口昧 10 高分给予没有异味、生面味或其他怪昧的馒头瓤 第33卷第8期 胡慧芳等低分子质量瓜尔豆胶膳食纤维对面团流变学特性和馒头品质影响 9 1.3.7馒头储藏期间硬度测定 将室温下冷却1 h后的馒头放人自封袋中,于 4℃储藏,分别于储藏0、2、4 d时用质构仪测馒头的 硬度。 均是先增大后减小,说明适量添加PHGG可以增加 面团的延展性,增强面筋蛋白抵抗物理搅拌能 力 。c3和C4值随PHGG添加量增加稍有降低, 可能是由于PHGG对淀粉的稀释作用。PHGG对 1.3.8馒头体外消化实验 参考Englyst等 研究关于淀粉体外消化实验 的文献:准确称取800 mg馒头碎屑放入50 mL磨口 c3一c4值的影响不大,说明其对本研究中使用的小 麦粉中淀粉酶活性影响不大。C5值随PHGG添加量 增加而减小,这是由于PHGG具有较强持水性,能够 三角瓶中,加入5 mL胃蛋白酶酶液和5个玻璃珠, 放人37 cc水浴摇床,160 r/min振荡30 min,加入 20 mL 0.1moL/L pH 5.2的乙酸钠溶液终止胃消化, 较好的保持周围水分状态从而阻止周围水分迁移, 从而减少淀粉回生。 2.2 PHGG对馒头比容和高径比的影响 PHGG对馒头比容和高径比的影响如图2所示, PHGG添加量为3%时,馒头的比容最大,相比对照 增大15.5%。PHGG对馒头的高径比影响较小,在 保温5 min,加人5 mL复合酶液(胰液素、淀粉葡糖 苷酶、蔗糖酶)开始胰消化,在消化120 min时取100 L消化液放入900 I,zL乙醇中振荡灭酶,放入高速离 心机中5 000 g离心5 min,弃去沉淀取上清液。采用 GOD—POD(葡萄糖试剂盒)方法测上清液中的葡萄 糖含量,用升糖指数(glycemic index,GI)表示馒头的 体外消化情况。 升糖指数GI=39.71+0.549HI;HI=水解产生 总的葡萄糖/馒头质量 1.3.9数据分析 实验均重复3次,采用SPSS 20.0软件对数据处 理分析。 添加量为2%时馒头的高径比最大。因为PHGG添 加量在1%~3%时,面团具有较好的延展性,能增强 面筋网络结构,使面团的持气性增加,从而使馒头的 比容和高径比增大。但过量的PHGG使面筋强度降 低,比容下降。 2 结果与分析 2.1 PHGG对面团流变学特性的影响 PHGG对面团流变学特性的影响结果如表3所 示。可以看出,随着PHGG添加量增加C1值降低, 即面团的吸水率降低,这和Mudgil等¨ 的研究结果 相反,这可能是因为本实验使用的PHGG中含有较 图2 PHGG对馒头比容和高径比的影响 2.3 PHGG对馒头质构的影响 多的寡糖(DP<7);CS和C2值也降低,说明PHGG 替代小麦粉后增加了面筋蛋白的弱化。从C1一CS 值的变化来看,面筋蛋白弱化值在恒温阶段先减小 后增大,说明添加适量的PHGG能增加面团的稳定 PHGG对馒头质构的影响结果如表4所示,随着 PHGG添加量增加,馒头硬度、弹性、内聚性和咀嚼性 逐渐降低,而黏附性增加。一方面是因为添加适量 PHGG使馒头比容增大,得到的馒头具有较大面筋网 性;从cS—c2值的变化来看,面筋蛋白弱化值在加 热阶段随PHGG添加量增加而增大,这是由于PHGG 稀释面筋蛋白导致的。面团的形成时间和稳定时间 络骨架,致使面筋强度低;另一方面是因为添加PHGG 的面团在加热过程中,面筋的弱化值增大,面筋蛋白的 结合强度降低,从而使馒头的硬度和弹性降低。 表3 PHGG对面团流变学特性影响的实验结果 10 中国粮油学报 2018年第8期 2.4 PHGG对馒头感官品质评价的影响 作用是主要因素,其中馒头质地测试中的硬度和馒 头老化呈极显著的关系¨ 。馒头的硬化速率和水 分状态密切相关,水与馒头中的成分结合越紧密越 不容易迁移,淀粉回生越慢。由于PHGG具有较高 的亲水性,能够延缓水分迁移,为淀粉提供一个高水 分环境,能够抑制淀粉回生,从而延缓馒头老化¨ 。 PHGG对馒头感官评价的影响如表5所示,馒头 中PHGG添加量为3%时,馒头的综合感官评价指标 最好。馒头表皮和瓤的白度评分随PHGG添加量增 加而增大,表皮光泽、表皮状况、组织结构以及弹性 和凝聚性评分随PHGG添加量增加先增大后减小。 这是因为添加适量的PHGG使馒头比容增大,组织 均匀,表皮气孔致密,表现出良好的光泽,使馒头评 分增大。但PHGG添加过量时,馒头表皮会产生气 泡和皮瓤分离的现象,使评分降低,同时馒头颜色评 分也降低了。馒头香味评分随PHGG添加量增加呈 增大趋势,可能是PHGG的添加促进了风味物质的 释放。PHGG添加量较低时,馒头口味评分变化不 Z 大,但添加量高时,评分降低,可能是馒头发酵过度 变酸的原因。 2.5 PHGG对馒头储藏期间硬度的影响 图3 PHGG对馒头储藏期 馊厦的影响 PHGG对馒头储藏期间硬度的影响如图3所示, 随着储藏时问的延长,馒头的硬度增加;在2 d内硬 度增加速度最大;馒头在储藏4 d时,添加量为5% 2.6 PHGG对馒头体外消化的影响 PHGG对馒头升糖指数的影响如表6所示。随 着PHGG添加量增加,GI值呈现逐渐降低趋势。添 加量为3%时,GI值为对照的93.3%。一方面是因 为PHGG添加稀释了淀粉含量,另一方面可能是因 为PHGG与小麦粉中的成分发生相互作用,改变了 淀粉的微观结构,从而减少了淀粉与淀粉酶的接触, 的馒头硬度为对照的52.5%;在同一储藏时间,随 PHGG添加量增加,馒头硬度依次减小;PHGG添加 量在2%及以上时,馒头储藏2 d后硬度基本不再变 化。影响馒头老化的因素很多,其中水分迁移、淀粉 回生、亲水性物质的存在以及蛋白质与淀粉的相互 削弱淀粉的水解作用,降低馒头的GI值 。 表5 PHGG对馒头感官品质评价的影响 第33卷第8期 胡慧芳等低分子质量瓜尔豆胶膳食纤维对面团流变学特性和馒头品质影响 1 1 表6 PHGG对馒头升糖指数的影响 PHGG添加量/% GI 对照 90.64±1.09 1 87.46±1.67 2 86.00±1.71 be 3 84.53±1.11 be 4 84.98士O.51。 5 85.11士O.77。 注:结果均表示为3组平行实验的平均值±标准偏差,不同字母 表示存在显著性差异(P<0.05)。 3 结论 研究PHGG对面团流变学特性以及馒头品质的 影响,结果表明添加适量的PHGG可以显著改善馒 头的品质。mixolab实验结果表明,PHGG会增大面 筋蛋白弱化值,但能抑制淀粉回生,适量添加时可以 增强面团稳定性。添加适量的PHGG能明显增大馒 头的比容、延缓馒头老化以及降低馒头的升糖指数。 因此,建议PHGG在馒头中的最适添加量为3%。 参考文献 [1]POLYMEROS D,BEINTARIS I,GAGLIA A,et a1.Partially hydrolyzed guar gum accelerates colonic transit time and im— proves symptoms in adults with chronic constipation[J].Di— gestive Diseases and Sciences,2014,59(9):2207—2214 [2]CARLSON J,GOULD T,SLAVIN J.In vitro analysis of par- tially hydrolyzed guar gum fermentation on identified gutmi— crobiota[J].Anaerobe,2016,42:60—66 [3]MINEKUS M,JELIER M,XIAO J Z,et a1.Effect of partially hydrolyzed guar gum(PHGG)on the bioaccessibility of fat and cholesterol bioscience[J].Biotechnology&Biochemis— try,2005,69(5):932—938 [4]SLAVIN J L,GREENBERG N A.Partilaly hydrolyzed guar gum:Clinical nutirtion uses[J].Nutirtion,2003,19(6): 549—552 [5]FINLEY J W,SOTO—VACA A,HEIMBACH J,et a1.Safety assessment and caloric value of partially hydrolyzed guar gum [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61 (8):1756—1771 [6]陈国斌.酶制剂在谷物食品加工中的应用[J].食品科技, 2003(4):47—48 CHEN Guobin.Enzyme application on cereal food processing [J].Food Science and Technology,2003(4):47—48 [7]何承云,林向阳,孙科祥,等.亲水胶体抗馒头老化效果的 研究[J].农产品加工(学刊),2008(1):23—25 HE Chengyun,LIN Xiangyang,SUN Kexiang,et a1.Anti— staling effect of hydrophilic colloids on steamed bread[J]. Academic Periodical of Farm Products Processing,2008(1): 23—25 [8]LIU J,LUO D,CHEN R,et a1.Effects of short—chain inulin on quality of Chinese steamed bread[J].Journal of Food Quality,2016,39(4):255—263 [9]肖安红,何东平,张世宏.大豆豆皮膳食纤维改善馒头品 质的研究[J].食品工业,2006(5):14—16 XIAO Anhong,HE Dongping,ZHANG Shihong.Study on steamed bread quality improved by the dietary fiber of soy— bean hulls added[J].The Food Industyr,2006(5):14—16 [1O]何雅蔷,马铁明,王凤成.麦麸膳食纤维添加对面包和馒 头品质影响[J].粮食与饲料工业,2009(8):21—23 HE Yaqiang,MA Tieming,WANG Fengcheng.Effect of adding wheat bran dietary fiber on the quality of bread and steamed bread[J].Cereal&Feed Industyr,2009(8): 21—23 [11]张苗,木泰华,韩俊娟.甘薯膳食纤维对馒头品质及老化 的影响[J].江苏师范大学学报(自然科学版),2016(4): 20—24 ZHANG Miao,MU Taihua,HAN Junjuan.Effects of sweet potato dietary fiber on the quality and aging of steamed bread[J].Journal of Jiangsu Normal University(Naturla Science Edition),2016(4):20—24 [12]MUDGIL D,BARAK S,KHATKAR B S.Effect of partially hydrolyzed guar gum on pasting,thermo—mechanical and rheological properties of wheat dough[J].International Jour- nal of Biological Macromolecules,2016,93:131—135 [13]LI Y,YI P,WANG N,et a1.High level expression of B— mannanase(RmMan5A)in Pichia pastoris for partially hy— drolyzed guar gum production[J].International Journal of Biological Macromolecules,2017,105(Pt 1):1 171—1 179 [14]唐晓锴,于卉.谷物品质分析专家——Mixolab混合实验 仪[J].现代面粉工业,2012(5):19—22 TANG Xiaokai,YU Hui.Grain quality a11a1yst——Mixolab [J].Modern Flour Milling Industyr,2012(5):19—22 [15]李里特,成晓瑜.添加猪油对馒头品质的改善[J].中国 粮油学报,1999(1):47—50 LI Lite,CHENG Xiaoyu.Effect of lard on steamed bread quality[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Associa— tion,1999(1):47—50 『16]ENGLYST H N,KINGMAN S M,CUMMINGS J H.Classiif— cation and measurement of nutirtionally important starch fractions[J].European Journal of Clinical Nutirtion,1992, 46 Suppl 2:¥33—50 [17]MIRONEASA S,CODIN G G.The mixolab rheological prop— erties and dough microstructure of defatted mustard seed— wheat composite flours[J].Journal of Food Processing& Preservation,2017,41(5):e13130 [18]ZHU F.Stlaing of Chinese steamed bread:Quantiifcation and 12 中国粮油学报 2018年第8期 the in vitro and in vivo digestibility of starch in bread[J]. Journal of Cereal Science,1996,24(2):151—160 control[J].Trends in Food Science&Technology.2016. 55:118—127 [19]FERRERO C.Hydrocolloids in wheat breadmaking:A concise [21]TUDORICA C M,KURI V,BRENNAN C S.Nutritional and physicochemical characteristics of dietary fiber enriched pas— review[J].Food Hydrocolloids,2016,68(2017):15—22 [20]BRENNAN C S,BLAKE D E,ELLIS P R,et a1.Effects of guar galactomannan on wheat bread microstructure and on ta[J].Journal of Agricultural&Food Chemistry.2002.50 (2):347—356. Effects of Partially Hydrolyzed Guar Gum on Rheological Properties and Quality of Chinese Steamed Bread Hu Huifang Wang Yuchuan Jiang Zhengqiang Yan Qiaojuan (College of Engineering,China Agricultural University ,Beijing 100083) (College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University ,Beijing 1 00083) Abstract Effect of partially hydrolyzed guar gum(PHGG)on rheological properties and quality of Chinese steamed bread(CSB)were investigated.The experimental results of mixolab showed that PHGG additi0n inc玎eased gluten protein weakening.The time of dough formation and steady increased when appropriate amount of PHGG was added.PHGG addition could restrain to some extent the starch retrogradationThe specific v0lume of CSB reached its .maximum which was increased 15.5%compared to controls when 3%PHGG was addedPHGG additi0n decreased .the hardness, elasticity, cohesiveness and chewiness whereas adhesiveness increased. The exDerimental resuIts 0f .sensory evaluation showed that the comprehensive evaluation was the best when 3%PHGG was addedThe aging rate of CSB slowed down when PHGG addition was more than 2%.The GI of CSB with PHGG additi0n was reduced in . vitro digestion.Overall,the quality of CSB was best when 3%PHGG was addedKey words Chinese steamed bread,partially hydrolyzed guar gum,rheological properties,staling