不同波美度淀粉浆对凉皮品质、水分状态及老化特性的影响

凉皮是起源于我国陕西的传统风味小吃,距今已有2 000多年的食用历史[1]。凉皮大多由小麦粉加工而成,也有以大米、荞麦、莜面、土豆等来加工[2]。《本草纲目》曾言:米能养脾,麦能补心。凉皮营养丰富,口感爽滑软弹,食用方便,深受广大消费者喜爱。近年来,我国凉皮产业飞速发展,产品种类不断丰富,产品销量逐渐上升,工业化生产正逐步取代传统小作坊生产,凉皮市场蕴含着巨大的发展潜力[3]。

为促进我国凉皮产业发展,学者们针对限制凉皮产业发展的一系列瓶颈问题展开了研究。夏锐等[4]研究发现,通过调整原料组分可以明显提升凉皮品质。同时,张波波等[5]研究发现小麦淀粉经浸泡处理对凉皮的食用品质有促进作用。凉皮是淀粉经糊化和老化后形成的具有一定弹性和强度的凝胶,属于典型的淀粉凝胶类食品[6]。前人研究表明,淀粉浆浓度能够影响糊化后淀粉分子链的迁移,决定淀粉分子链重新聚合的速率,从而直接影响淀粉凝胶类食品的品质[7]。CHOI等[8]研究了小麦淀粉浓度对淀粉凝胶水分动力学和质构特性的影响,冯蕾等[9]研究发现山药粉浓度对凝胶体系的色泽、质构特性和微观结构均有明显影响。

凉皮淀粉浆浓度一般用波美度(°Bé)表示,波美度值越大表示淀粉浆浓度越高。在凉皮的实际生产中,人们往往通过控制淀粉浆的波美度来控制凉皮品质。目前,我国学者针对凉皮的研究主要集中在配方优化方面,关于淀粉浆波美度对凉皮品质的影响研究却鲜有报道。基于此,本文拟探究不同波美度淀粉浆对凉皮质构、模糊数学感官评分、水分状态、淀粉老化特性及微观结构的影响,旨在揭示不同波美度淀粉浆影响凉皮品质的内在因素,明确淀粉浆波美度与凉皮品质之间的影响关系,进而为凉皮工业化生产中快速判定原浆的加工性能提供了一定的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋小麦粉,河南金苑粮油有限公司;直链淀粉含量检测试剂盒,北京索莱宝科技有限公司;石油醚,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TA-XA PLUS 质构仪,英国Stable Micro Systems公司;BTP.8XL 型真空冷冻干燥机,美国SP Scientific科技有限公司;SU3500型扫描电子显微镜,日本日立仪器有限公司;NMI20-060H-I 型低场核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;TEN-SORⅡ型傅里叶变换红外光谱仪,德国布鲁克科技有限公司;Ultima Ⅳ型X射线衍射仪,日本株式会社理学公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的制备

参考张雷[10]的制作方法,稍作修改。具体操作如下:取200 g面粉加入100 g水和成面团,用保鲜膜包裹室温下静置20 min,之后将面团放入水中揉洗至无淀粉溶出,过40目筛收集淀粉浆,重复上述操作至洗净面筋。将收集的淀粉浆放在25 ℃的恒温箱中静置12 h后排出上清液,使用排出的上清液将淀粉浆的波美度分别调整至15、16、17、18、19 °Bé(使用波美比重计测定淀粉浆波美度)。将盛有40 g淀粉浆的凉皮锣上锅蒸制3 min,取出后放入凉水中冷却,冷却结束后刷油、揭皮、切条(1 cm宽),即为制成的凉皮。

1.3.2 淀粉浆基本成分的测定

使用直链淀粉含量检测试剂盒测定直链淀粉含量;淀粉含量测定参照 GB 5009.9—2023《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》;粗蛋白质含量测定参照 GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》;脂肪测定参照 GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》;水分含量测定参照 GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》。

1.3.3 凉皮质构特性的测定

参考ZHENG等[11]的方法稍加修正,使用质构仪的TPA模式测定,选取厚度一致的凉皮放于探头下,用塑料刀去除多余部分。测定参数:采用P50型探头;测前速率、测试速率和测后速率均为0.8 mm/s;间隔5 s;触发力5 g;压缩比50%。

1.3.4 凉皮模糊数学感官评价

参考相关文献[2,10,12],制定感官标准见表1。通过培训和筛查,筛选了20位评价员,10男10女,年龄在20～50岁。打分参照王艳等[13]的方法,并略作修改。

1.3.5 凉皮水分分布的测定

使用低场核磁共振成像分析仪(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)测定凉皮样品中的水分分布及迁移,参考NIU等[14]的方法稍加修正。取2 g凉皮,用保鲜膜包裹后放入25 mm核磁管中,采用CPMG序列测定。具体参数如下:测量温度32 ℃,等待时间3 000 ms,回波时间0.3 ms,回波个数8 000,累计采样8次。

1.3.6 凉皮淀粉长程有序性的测定

将蒸制好的凉皮样品迅速放入-60 ℃冰箱预冻2 h,然后进行真空冷冻干燥,冷冻干燥后的样品经石油醚浸泡脱脂,粉碎后过200目筛,参考LI等[15]的方法测定凉皮样品中淀粉的X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)图谱;测定参数:在40 kW和40 mA的条件下,扫描范围为5°～50°,扫描速度为5 °/min。利用分析软件Jade 6.0计算相对结晶度。

1.3.7 凉皮淀粉短程有序性的测定

按照1.3.6节中的方法制备样品。参照ZHANG等[16]的方法,使用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)测定凉皮淀粉的短程有序性。测定参数:空气作为背景,扫描波长范围为400～4 000 cm-1,扫描次数32,分辨率为4 cm-1。

1.3.8 凉皮微观结构的测定

按照1.3.6节中的方法进行冷冻干燥,凉皮样品经石油醚浸泡脱脂后使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)放大400倍观察其截面微观结构。

1.4 数据处理

所有数据均为3次平行测量的平均值,以平均值±标准差表示。采用 SPSS 23.0数据分析软件进行显著性分析(Duncan),Word 2021和Origin 2019 b软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 凉皮淀粉浆基本成分测定结果

各波美度淀粉浆基本成分如表2所示,主要以淀粉和水为主,粗蛋白、脂质含量较少。各波美度淀粉浆的水分含量依次为71.23%、69.65%、67.26%、65.67%、63.98%,随波美度的增大而逐渐降低(P<0.05)。直链淀粉的含量依次为18.23%、19.13%、20.28%、20.73%、21.08%,随波美度的增大而逐渐升高(P<0.05)。

2.2 不同波美度淀粉浆对凉皮质构特性的影响

质构特性是表征食品品质的重要指标,能够较为直接地反映食品的质地[17]。硬度表示破碎样品所需的最大力;弹性表示样品受到外力压迫后恢复其原有形状的能力;内聚性表示样品抵抗破碎的能力,反映了样品结构的稳定性[18];咀嚼性表示样品咀嚼成吞咽状态需要的能量,数值上为硬度、弹性、内聚性三者的乘积。由表3可知,15、16、17、18、19 °Bé组凉皮的硬度依次为8 252.85、8 919.65、9 329.48、10 749.29、11 294.27,且各组间均具有显著性差异(P<0.05)。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮的弹性依次为0.88、0.90、0.91、0.93、0.94,除16 °Bé和17 °Bé组间不具有显著性差异外,其余各组间均具有显著性差异(P<0.05)。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮的内聚性依次为0.86、0.88、0.89、0.90、0.92,且各组间均具有显著性差异(P<0.05)。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮的咀嚼性依次为6 293.48、7 063.46、7 527.99、8 964.18、9 766.94,且各组间均具有显著性差异(P<0.05)。质构特性结果表明,随着波美度的增大,凉皮的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性逐渐增大。淀粉凝胶的短期回生主要与直链淀粉快速聚集有关[19]。在凉皮冷却的过程中直链淀粉通过氢键作用交联聚集成网络状结构,随着波美度的增大,淀粉浆浓度逐渐增大,直链淀粉含量升高,直链淀粉分子更容易交联聚集,形成的网络状结构变得更加紧实致密,凉皮的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性增大。CHOI等[8]发现随着淀粉浓度增大,小麦淀粉凝胶的硬度、内聚性增大,这与其结果一致。杨玉玲等[20]的研究表明,随着绿豆淀粉浓度的增加,其凝胶的硬度和弹性均呈增加的趋势。

2.3 不同波美度凉皮的模糊数学评价结果

感官评价可以体现消费者对产品的可接受程度[21]。

为减小感官评价带来的主观性误差,采用感官评价与模糊数学的方法评价不同波美度凉皮的感官特性[13]。首先确定感官评价因素集 X=(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8),对应指标分别为色泽、组织状态、气味、滋味、硬度、黏性、弹性、光滑性,采用层次分析法得到权重集V=(0.08,0.10,0.12,0.11,0.17,0.14,0.16,0.12)。根据表1感官标准,采用单项评价1～5分,构建3个评价等级,4～5分为优秀,2～3分为中等,1分为差,即评价集U=(u1,u2,u3),评价对象由各波美度的凉皮构成,Y=(y1,y2,y3,y4,y5)。

根据表4凉皮等级票数分布结果,建立模糊矩阵R,依据模糊变换原理B=V·R,得到凉皮的综合评价矩阵B,归一化后得到

对评价集赋值,优秀=100分,中等=80分,差=60分,在与B'相乘得到各凉皮的综合得分T。

如图1所示,15、16、17、18、19 °Bé组凉皮的模糊感官评分依次为87.00、90.61、96.00、94.00、88.20。模糊数学感官评价结果表明,随着波美度的增大,凉皮的感官评分呈现先升高后降低的趋势。这是因为波美度过低会造成凉皮的凝胶结构松弛,弹性不足,口感偏软;波美度过高则会导致凉皮的凝胶结构过于紧实,口感偏硬。

2.4 不同波美度淀粉浆对凉皮水分分布及迁移的影响

水分状态对食品品质起着重要作用,利用LF-NMR可以测定样品中水分的分布和流动性[22]。T2越小,表明水分子与食品组分结合的越紧密,水分子流动性越弱,反之则越强[23]。由图2可知,凉皮中共有2种水,峰T21代表强结合水,峰T22代表弱结合水。由表5可知,随着波美度的增大,凉皮的T21、T22逐渐减小,A21逐渐增大,A22逐渐减小。LF-NMR结果表明,随着波美度的增大,凉皮中水分子与淀粉分子结合的愈加紧密,水分流动性逐渐降低,强结合水占比逐渐升高。这可能是因为淀粉浆浓度越大,糊化后形成的淀粉凝胶结构越紧实,水分子受到的束缚作用越强。张一夫[24]的研究结果表明,随着淀粉乳浓度的增大,糊化后凝胶中水分子流动性逐渐下降,这与本研究结果一致。

2.5 不同波美度淀粉浆对凉皮老化特性的影响

2.5.1 淀粉相对结晶度的测定

XRD通常被用于测定淀粉的长程有序性及结晶度的大小[25]。由图3可知,不同波美度凉皮中淀粉均在17°和20°处有2个衍射峰,符合B+V型晶体结构。17°处结晶峰的形成是由于支链淀粉在回生过程中有序重结晶[26],LI等[27]的研究表明直链淀粉和支链淀粉分子都参与了短期回生过程,因而在2θ为17°处也出现了衍射峰,而20°处结晶峰的形成是因为直链淀粉与脂质形成复合物[28]。各个衍射峰出现的位置均无显著性差异,说明波美度的变化并没有改变凉皮中淀粉的晶体类型。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮样品中淀粉的相对结晶度依次为7.40%、8.20%、9.05%、9.94%、10.31%。XRD结果表明,凉皮的老化程度随波美度的增大逐渐增大。这可能与水分及直链淀粉在凉皮老化过程中的作用有关。前人研究表明,水分作为增塑剂载体可以影响糊化后淀粉分子的迁移速率,进而影响淀粉分子的缠绕聚集[7]。LIU等[29]的研究表明,直链淀粉含量越高,分子间重排程度越高,淀粉老化程度越大。水分含量较高时,直链淀粉分子的迁移速率加快,其缠绕、聚集的机率增大;但水分含量高至一定程度时,过低的淀粉浓度也会导致直链淀粉分子缠绕、聚集的机率减小[24]。在15 °Bé时,水分含量较高,直链淀粉分子迁移速率快,但直链淀粉含量低,直链淀粉分子间不易交联聚集,凉皮老化程度小,随着波美度的增大,直链淀粉含量增大,分子间缠绕、聚集的机率增大,凉皮老化程度逐渐增大。

2.5.2 淀粉短程有序性的测定

FT-IR可以反映淀粉结构的短程有序性。1 047 cm-1处的吸收峰振幅与淀粉有序晶体结构域的数量有关,1 022 cm-1处的吸收峰振幅与淀粉无定形结构域的数量有关[30]。随着淀粉老化程度的增大,淀粉体系变得更加有序,导致峰高比R1 047/1 022值增大[31]。如图4所示,各组的 FT-IR 图谱峰形均无差异,这说明波美度的变化并没有使凉皮淀粉生成新的官能团。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮样品的R1 047/1 022值依次为0.597、0.601、0.603、0.608、0.611,且各组间均具有显著性差异(P<0.05)。FT-IR结果表明,凉皮中淀粉的老化程度随波美度的增大逐渐增大,这与XRD的分析结果相一致。

2.6 不同波美度淀粉浆对凉皮微观结构的影响

采用扫描电镜观察凉皮的截面微观结构。如图5所示,各波美度凉皮的内部均呈光滑的网络结构,且均出现较多的无规则孔洞。孔洞是由冰晶在冷冻干燥时直接升华形成的[32]。15、16、17、18、19 °Bé组凉皮样品内部结构中的孔洞依次减小,网络状结构依次变的紧实。SEM结果表明,随着波美度的增大,淀粉分子的凉皮的内部结构逐渐致密紧实,该实验结果与2.2节质构特性分析结果一致。

3 结论

不同波美度淀粉浆能显著影响凉皮的品质、水分状态及老化特性。SEM结果显示,随着波美度的增大,凉皮的凝胶结构逐渐变的紧实致密。另外,凉皮的硬度、弹性、内聚性及咀嚼性均随波美度的增大而增大。LF-NMR结果表明,随着波美度的增大,凉皮中的强结合水占比逐渐上升,其持水能力逐渐增强。XRD和FT-IR分析结果一致表明,随着波美度的增大,凉皮老化程度逐渐增大。此外,凉皮的模糊数学感官评分也随波美度的增大呈现先增大后减小的变化趋势。波美度为17 °Bé时,凉皮的软硬适中,其模糊数学感官评分最高,综合考虑,研究认为在本条件下的凉皮生产中应将淀粉浆波美度控制在17 °Bé左右。本文明确了淀粉浆波美度与凉皮品质间的关系,但也存在不足之处,在以其他原料生产凉皮时,该规律是否适用还有待探讨。

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