长链菊粉面包配方的优化及品质分析

车家新1,罗登林1,2*,李佩艳1,2,武延辉3,岳崇慧1,2,白周亚1,2,王立博1,2

1(河南科技大学 食品与生物工程学院,河南 洛阳,471023)2(河南省食品原料工程技术研究中心,河南 洛阳,471023)3(中国检验认证集团河南有限公司,河南 郑州,450008)

摘 要 为了提高面包中膳食纤维含量,该文探究了长链菊粉取代部分面粉制作面包的配方及其品质变化规律。试验考察了长链菊粉取代比、酵母添加量和发酵时间等因素对面包质构和感官品质的影响,在此基础上对配方进行了响应面优化,并对面包品质进行了分析。研究结果表明,在长链菊粉取代比4.24%、发酵时间96 min、酵母添加量1.12%的条件下,面包的加权综合得分最高,与空白组相比其质构变化不显著,但在面包瓤结构方面有明显改善,其平均气孔大小下降了17.58%,气孔密度上升了10.57%,并且气孔分布更加均匀。长链菊粉的添加有助于延缓面包在贮藏期间的老化进程,特别是对抑制其短期老化行为效果更突出。总的来说,添加适量的长链菊粉(取代比≤5%)可以在保证面包品质的前提下提高其营养价值和延长其货架期。

关键词 长链菊粉;面包;膳食纤维;响应面;质构

膳食纤维被誉为“第七大营养素”,具有多种生理活性,特别是在促进肠道健康方面功效更加突出[1]。然而,目前全世界均存在人们摄入膳食纤维严重不足的困境,并由此引起各种慢性疾病的高发[2]。虽然已开发出了各类富含膳食纤维的食品,但由于其产品通常存在口感粗糙、外观品质差等缺陷而难以被市场所接受[3]。因此,如何既有效提高日常食物中膳食纤维含量又不会影响其品质成为研究的难点之一。长链菊粉作为一类来自天然的膳食纤维,它是由普通菊粉经过进一步分离纯化得到分子平均聚合度(degree of polymerization,DP)≥23的多聚果糖[4]。研究发现,不同链长的菊粉在肠道中的功效差异显著。与短链和天然菊粉相比,长链菊粉更能显著提高菌群的丰度,并对预防肝损伤更加有利;长链菊粉在促进肠道吸收镁等金属离子的能力方面要高于短链菊粉,而镁离子的缺乏会增加患Ⅰ型糖尿病的风险[5]。此外,长链菊粉中由于几乎不含单糖和低聚糖,没有甜味,产生的热量更低,口感柔滑[6]。因此,长链菊粉的健康效应则更加突出。

目前关于菊粉在面制品中的应用研究虽然比较多,但涉及长链菊粉研究方面的报道则相对很少[7]。当在面粉中添加取代比为2.5%的长链菊粉时,馒头的亮度、比容和硬度均有所增加,而其水分含量、焓值、弹性、回复性和凝聚性均下降,馒头在贮藏期间其硬度、回复性和凝聚性的下降速度降低,老化速率下降[8]。对于由低筋面粉制备的馒头,天然和短链菊粉均有助于改善馒头的品质,但即使添加少量的长链菊粉(2.5%)也会对其品质造成不良影响[9]。但对于采用酸面团发酵法生产面包时,长链菊粉的添加对面包的比容和质构影响不显著,从营养和加工技术方面综合考虑,长链菊粉相比短链和天然菊粉更具优势[10]

综合来看,目前关于长链菊粉对面包加工工艺和品质的影响方面的研究还十分欠缺,为了提高面包中膳食纤维的含量,提升其营养价值和健康水平,论文探索了长链菊粉对高筋面粉制作面包的工艺,并分析其品质变化规律,研究结果为开发兼具营养健康和口感的高品质面包提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋小麦粉(水分含量12.7%,蛋白质含量13.9%),益海嘉里食品工业有限公司;长链菊粉(平均DP≥23,菊粉含量99%,单糖含量0.5%),比利时Cosucra公司;即发干酵母,湖北安琪酵母股份有限公司;黄油(食用级),纽西兰安佳公司;鸡蛋、白糖,洛阳大张超市。

1.2 仪器与设备

TA.XT Express物性分析仪,英国Stable Micro Systems公司;D8ADVANCE型衍射仪,德国Bruker公司;HM750搅拌机,青岛汉尚电器有限公司;TQ-15面食发酵箱,TOPKITCH中国;WDL-3-3烤箱,北京粤厨汇餐饮设备公司。

1.3 实验方法

1.3.1 长链菊粉面包的制作

面包的配方为:高筋面粉90%~100%、长链菊粉0%~10%,其他配料均以高筋面粉和菊粉的总质量为基准,具体加入量为酵母0.6%~1.4%、加水量36.2%~41.9%(根据预试验结果并结合粉质仪测定的吸水率曲线确定)、鸡蛋15%、糖1.0%、盐0.9%、黄油7.4%[7],以上均为质量分数。面包制作参考GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》,略作改进。将除黄油外的长链菊粉-高筋面粉混合粉、糖粉、鸡蛋等混合放入搅拌器中,慢速搅拌20 min,之后加入已经提前水浴融化的黄油,继续慢速搅拌17 min,取出面团,使用保鲜膜完全包裹面胚,松弛8 min。切割、成形后放于发酵箱中(温度35 ℃、相对湿度80%)发酵90 min。发酵完成后放入面火180 ℃、底火200 ℃的烤箱,烘焙时间为12 min后取出冷却至室温用于后续测定。

1.3.2 比容的测定

比容测定参考国家标准GB/T 20981—2021《面包质量通则》。

1.3.3 面包质构特性分析(texture profile analysis, TPA)

质构的测试参考付蕾等[11]及美国谷化协会的方法。将面包从中间部位切取20 mm厚的均匀薄片,用物性分析仪对其进行TPA测试,测定参数为:探头型号P/36 R,测前速率为1 mm/s,测中速率1.67 mm/s,测试后速率为3 mm/s,压缩程度为50%,重复测定3次,计算平均值。

1.3.4 面包感官品质测定

选取参评人员健康、有感官评分资质的男女各6人共12人作为参评人员。参评人员参考GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》对面包外观、纹理结构、面包芯色泽和质地以及口感等进行综合评分。

1.3.5 面包品质指标加权综合评分分析

赋予面包硬度、弹性、比容、内聚性和感官评分的加权系数依次为30%、30%、15%、10%和15%,其中面包硬度取负值(反向指标),其他指标为正值(正向指标)[12]。各项的中间值和各组的综合加权评分的计算如公式(1)和公式(2)所示:

(1)

(2)

式中:为计算的中间值;yj指该组中每个指标的实测值;yjmin为几组间同一指标中的最小值;yjmax为几组间同一指标中的最大值;Y*即为某一组的加权综合得分;wj为每个指标所对应的加权系数。

1.3.6 面包品质分析

根据响应面优化试验结果,从质构、比容和孔隙率等方面对面包进行分析。其中孔隙率的测定方法是先对面包的横截面进行拍照,再采用Image J软件进行分析测定[12]

1.3.7 单因素试验

分别考察长链菊粉取代比、发酵时间、酵母添加量等因素对面包品质的影响,根据综合加权评分结果进行逐步优化试验。

1.3.8 响应面优化试验

在单因素试验结果的基础上采用响应面法进行优化,选取长链菊粉取代比、发酵时间、酵母添加量3个因素作为自变量进行中心组合试验设计(表1),以加权综合评分为响应值,用Design-Expert 8.05软件对试验数据进行多项回归拟合及对模型进行方差分析。

表1 响应面中心优化组合试验变量和水平
Table 1 Experimental variables and levels of response surface centre optimized combination

水平因素菊粉取代比(A)/%发酵时间(B)/min 酵母添加量(C)/%-1.681 82.5090.00.80-13.5196.080.8805.001051.00+16.49113.921.12+1.681 87.50120.01.20

1.3.9 面包老化特性的测定

将长链菊粉面包与空白面包在4 ℃下贮藏一定时间后冷冻干燥,研磨粉末过200目筛后置于干燥器中备用。使用D8ADVANCE衍射仪对样品粉末进行分析,工作电流27 mA,电压50 kV,使用Cu靶,Ni滤波。扫描速率为4 °/min,衍射角(2θ)扫描范围为5~50 °,使用Jade 6.0分析X-射线衍射图谱和结晶度[4]

1.4 数据处理与分析

上述所有试验各组至少平行重复3次,采用Origin 8.05、SPSS 25.0和Excel 2007软件进行数据统计分析,各组数据为记录为:平均值±标准偏差;采用Duncan检验,显著性差异取值为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 长链菊粉取代比的影响

在发酵时间90 min、酵母添加量1%的条件下考察了不同长链菊粉取代比对面包品质的影响(表2)。由表2可知,随着长链菊粉取代比的增加,面包的硬度呈现逐渐增大的趋势,而弹性、比容和内聚性呈现逐渐减小的趋势。在取代比为0%~5%时,取代比对面包的硬度、弹性和内聚性影响均不明显;但当取代比超过5%时,随取代比的增加,面包的硬度显著增大,弹性和比容却显著下降。例如:当长链菊粉取代比为7.5%时,与空白组相比,面包的硬度增加了63.15%,弹性和比容分别下降了9.09%和17.25%。这是因为在长链菊粉的取代会导致小麦面筋蛋白和淀粉含量的下降,而面筋蛋白含量的下降会削弱面团的面筋网络结构,导致面团黏弹性和持气能力下降,从而使生产出的面包体积变小,气孔变大且不均匀,弹性下降[10];由于长链菊粉中几乎不含单糖和低聚糖,且不能被酵母所发酵利用,因此小麦淀粉含量的下降会导致面团在发酵过程中能提供给酵母发酵的糖源下降,引起酵母产气量减少,导致面团的发酵性变差,发酵后的面团柔软性变差,硬度增大,生产出的面包硬度也就相应增大了[7]。另外,研究还发现,在和面过程中,当长链菊粉遇水时会变成一种极具黏性的混合物,随着和面过程的进行,这种混合物难以分散均匀形成像常见面团那样均匀的黏弹性结构,它会在面筋蛋白和淀粉周围形成一种黏性保护层,从而阻碍了面筋网络结构的形成和面团的发酵,导致最终产品面包的品质变差[7]。当长链菊粉的取代比较低时(≤5.0%),这些影响不明显;但当其取代比较高时(7.5%),会显著改变面团及面包的质构,导致其品质发生严重劣变。

表2 长链菊粉取代比对面包品质的影响
Table 2 The substitution degree of long-chain inulin for wheat flour on bread quality

长链菊粉取代比/%硬度/g弹性比容/(mL/g)内聚性感官评分/分加权评分/分01 674.79±106.68b0.88±0.05a4.00±0.11a0.71±0.05a79.8±2.80b59.82.51 789.09±119.98b0.89±0.02a3.51±0.22b0.65±0.02ab95.4±2.17a57.251 837.87±89.29b0.88±0.01a3.31±0.07b0.65±0.10ab78.9±8.80b42.47.52 732.49±17.88a0.80±0.03b2.99±0.20c0.58±0.02bc69.8±2.62c-10.9103 029.89±342.28a0.77±0.00b2.94±0.02c0.55±0.02c65.1±2.69c-30.0

注:长链菊粉取代比为0、2.5%、5%、7.5%、10%时加水量(以混合粉质量计)分别为:41.8%、40.4%、39.0%,37.6%、36.2%;表中数据为平均值±标准差,同一列不同字母表示水平间差异显著(P<0.05)(下同)。

表2还显示,即使长链菊粉的取代比较低(2.5%)也会导致面包的内聚性下降显著。面包内聚性反应形成面包时所需要的内部结合力,其值降低说明面包瓤之间连接的紧密性下降,咀嚼面包时口感粗糙和易碎。由于菊粉含有大量的羟基,它们可以通过形成氢键与蛋白质大分子发生相互作用,从而影响面筋网络结构[13]。研究发现,与天然和短链菊粉相比,长链菊粉更易于与谷蛋白和醇溶蛋白相结合,它们之间形成的复合物会一定程度上阻碍面筋网络的形成,引起面团黏弹性和产品凝聚性的下降[14]。结合感官评分、综合加权评分和可接受度来看,当长链菊粉取代量不超过5%时,所制得的面包被消费者认可的程度较高,并基于尽量增加面包中膳食纤维含量的考虑,因此选择长链菊粉取代比为5%进行后面单因素试验。

2.2 发酵时间的影响

在长链菊粉取代比为5%、酵母添加量1%的条件下考察了发酵时间对面包品质的影响(表3)。由表3可知,随着发酵时间的延长,面包的硬度呈现先增大后减小的趋势,且影响显著,当发酵时间为105 min时硬度达最小值(157 6.08 g);而弹性和感官评分的变化趋势则刚好相反,呈先增加后减少的趋势,在发酵时间为105 min时达最大值;面包的比容则呈逐渐下降的趋势,内聚性的变化规律性不强。研究发现,合适的发酵时间有利于面筋蛋白形成紧密的面筋网络,使面团的稳定性不断提高,这源于酵母菌合适的产气量和面筋蛋白网络结构的变化[15]。发酵时间过长易引起面团发酵过度,使得大量气体从面团中逸出,导致面团内部产生不均匀的大孔洞,内部出现塌陷,最终生产出的面包比容变小,硬度增大,弹性下降,气孔总数量减少且孔径大小和分布极不均匀。这归因于2个方面的原因,一方面过度发酵会破坏面筋蛋白、淀粉等大分子聚合物,从而降低了聚合物分子间的交联、缠结,弱化了面团微观结构的稳定性和延展性,导致产品品质劣变[16];另一方面,随着发酵时间的持续延长,面团中的微生物生长和繁殖产酸引起pH值降低,促进了蛋白水解酶的活性,最终导致面筋网络破坏[17]。但当发酵时间过短时,面团内部的酵母菌数量少,产气量不足,导致其内部的面筋结构未得到充分伸展,面团发酵不完全,生产的面包硬度较大而弹性较小[18]

表3 发酵时间对面包品质的影响
Table 3 The influence of fermentation time on the quality of bread

发酵时间/min硬度/g弹性比容/(mL/g)内聚性感官评分/分加权评分/分602 767.96±250.15a0.83±0.02b4.00±0.11a0.62±0.01c81.2±9.10a10.6752 234.70±158.61b0.88±0.01a3.51±0.22b0.67±0.01ab83.8±7.45a40.3901 837.87±89.29c0.88±0.01a3.31±0.06b0.65±0.10b78.9±8.80ab40.71051 576.08±110.85d0.91±0.03b2.65±0.15c0.68±0.01a73.5±5.52b47.41202 589.33±202.01a0.77±0.00bc2.53±0.12c0.65±0.01b66.2±9.20c-20.5

根据综合加权评分可知,长链菊粉面包合适的发酵时间为105 min,这与天然菊粉面包的发酵时间相比延长了15 min[7]。这是因为长链菊粉是由D-呋喃果糖分子以β (2→1)键连接而成的线性直链多糖,末端常带一个葡萄糖残,它与淀粉类多糖(α-D-吡喃葡萄糖单元)的结构不同,这决定了它不能被酵母所利用;另外由于长链菊粉在生产中除去了小分子类的单糖和低聚糖,因此,长链菊粉的添加并不能给酵母的生长繁殖提供额外碳源。此外,长链菊粉与淀粉的结合会使淀粉分子表面形成一层覆盖膜,这在一定程度上阻碍了酵母对淀粉的利用,因此长链菊粉添加使得面团的发酵时间相对延长了[19]

2.3 酵母添加量的影响

在长链菊粉取代比为5%、发酵时间为105 min的条件下考察了酵母添加量对面包品质的影响(表4)。由表4可知,随着酵母添加量的增加,面包硬度大体呈先减小后增大的趋势(除0.8%添加量外),而弹性、内聚性和感官评分则呈增大后减小的趋势。酵母添加量为1.0%时,面包的综合加权评分最高,品质最好。由于长链菊粉的添加会在一定程度上阻碍酵母的发酵,但从上述表3的结果可以看出适当延长发酵时间是可以抵消这种负面作用的。当酵母添加量过少时,酵母产气量不足,会使面团持气量减少和膨胀程度有限,导致发酵不充分,面包体积较小且质地紧实;当酵母添加量过多时,酵母产气量过多,面团持气能力不足,包裹不住太多的气体导致其从面筋网络中逸出,导致面团内部塌陷和发酵过度,生产出的面包表面褶皱,瓤内部出现大的裂缝和孔洞,内聚性变差,面包酵母味较重[12]。因此,当酵母添加量合适时,面团的产气力和持气力同时达到最大值,此时面团发酵和面包烘焙呈现出最理想的状态。

表4 酵母添加量对面包品质的影响
Table 4 The influence of the added amount of yeast on the quality of bread

酵母添加量/%硬度/g弹性比容/(mL/g)内聚性感官评分/分加权评分/分0.62 011.71±106.49b0.89±0.02a2.94±0.12c0.66±0.01ab55.6±5.1bc-5.40.82 261.36±207.79a0.89±0.01a3.11±0.05b0.66±0.00ab63.1±2.8b-8.91.01 576.08±110.85c0.91±0.01a2.65±0.15d0.68±0.01a73.5±5.52a53.61.21 542.56±61.49c0.90±0.00a3.62±0.02a0.66±0.01ab61.2±5.32b42.91.42 007.69±102.13b0.90±0.01a3.25±0.06b0.63±0.04b47.5±3.95c4.9

2.4 响应面优化试验结果

长链菊粉面包工艺优化的响应面试验结果如表5所示,借助Design-Expert 8.05软件对试验结果进行二次多元回归拟合,对数据进行方差分析结果见表6。

表5 响应面设计方案及结果
Table 5 Response surface design and results

序号因素ABC加权评分/分15.001051.0089.1125.001051.0080.5636.4996.080.8810.4546.49113.921.1240.6253.51113.921.1275.2365.001051.2056.9575.001201.0080.0285.001051.0094.5897.51051.0022.84106.49113.920.8868.11115.001051.0090.11125.001051.0088.52136.4996.081.1261.56143.51113.920.8850.23155.001051.0086.76163.5196.081.1286.23173.5196.080.8826.31185.001050.8832.93195.0090.01.0070.89202.501051.0050.61

表6 响应面方差分析
Table 6 Variance analysis of response surface results

方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型11 945.7891 327.324.57<0.000 1**A(菊粉取代比)791.481791.4314.650.008 8B(发酵时间)809.821309.325.780.037 8*C(酵母添加量)1 624.2511 624.2530.070.000 3AB70.81170.811.810.278 9AC469.711469.718.70.014 6*BC1 610.8511 610.8529.820.000 3A24 551.7414 551.7484.27<0.000 1**B2239.771239.774.440.061 4C23 185.5513 185.5558.98<0.000 1**残差540.131054.01失拟误差434.44586.894.11 0.073 4不显著纯误差105.69521.14总和12 485.8619标准差 7.45平均值 63.13信噪比 11.80R2=0.951 1R2adj=0.915 5预测R2=0.777 3

注:*表示显著(P<0.05),**表示极显著(P<0.01)。

3个因素与响应值之间的多元回归方程如公式(3)所示:

Y=3 473.065 72+118.651 66A+24.679 86B+3 815.768 71C-43.345 65AC-13.378 46BC-8.042 71A2-0.051 275B2-1 051.298 53C2

(3)

由表6可以看出,回归模型的P<0.000 1,表明所建数学回归模型极显著;失拟误差P=0.073 4,不显著,说明该回归模型选择合理。校正决定系数为0.915 5,也表明仅有8.45%的变异不能被该回归模型所解释。综合各分析参数,该模型可以用来预测面包的品质变化。回归模型方差分析显示,其中ACBC的影响极显著(P<0.01),AC的影响为显著(P<0.05)。菊粉取代比(A)、酵母添加量(B)、菊粉取代比和酵母添加量的相互作用(AC)、发酵时间和酵母添加量的相互作用(BC),影响大小顺序为C=BC>A>AC,发酵时间(B)对综合评分影响不显著。

2.5 交互作用对面包品质的影响和试验验证

响应面曲面图中曲线的平滑程度和下面等高线的椭圆程度可以反映各因素对响应值的影响,因素对于响应值的影响越大的响应面曲线越陡,每个图形的下方位交互作用的等高线图越趋向椭圆,表明两因素的交互作用越大。由图1-a可以看出,当酵母添加量较小时,加权综合评分随着发酵时间的延长而增加,但当酵母添加量较大时,加权综合评分随着发酵时间的延长而减小;由图1-b可以看出,无论酵母添加量多少,加权综合评分均随着长链菊粉添加量的增加先增加后减小,变化均明显。

a-发酵时间与酵母添加量;b-长链菊粉添加量与酵母添加量
图1 各因素交互作用综合评分的响应面图
Fig.1 Response surface plots showing the interactive effects of variables on weighted average score

根据模型试验的优化结果,结合实际情况调整为:菊粉取代比4.24%、发酵时间96 min、酵母添加量1.12%,在此条件下进行验证试验,最终的加权综合评分为90.16,与预测评分94.29间误差为4.38%,差异不显著。

2.6 长链菊粉鲜面包品质分析

长链菊粉组鲜面包(优化条件为:菊粉取代比4.24%、发酵时间96 min、酵母添加量1.12%)和空白组鲜面包(优化条件为:发酵时间90 min、酵母添加量1.00%)的外观及内部瓤结构见图2,它们在硬度、弹性、比容、内聚性和孔隙率等方面的分析比较见表7。由图2可知,长链菊粉组鲜面包与空白组鲜面包在体积大小和色泽方面差异不明显,但长链菊粉组鲜面包的内部瓤孔隙半径小,即内部气孔小、数量多且分布相对均匀。结合表7可以看出,当长链菊粉取代比为4.24%时,所制得的面包品质与空白组相近,硬度轻微增加(3.67%),弹性、比容、内聚性和瓤孔隙率均略有所下降(分别为2.22%、2.50%、2.74%和2.86%),但在平均气孔大小(下降了17.58%)和气孔密度(上升了10.57%)方面均有明显改善。因此,添加适量的长链菊粉可以保证在不显著影响面包品质的条件下增加其膳食纤维含量,提高面包的营养价值。

a-空白组面包;b-长链菊粉组面包;c-空白组面包瓤;d-长链菊粉面包瓤
图2 长链菊粉对面包表观及内部瓤结构的影响
Fig.2 Effect of long-chain inulin on the appearance and crumb structure of bread

表7 长链菊粉对面包品质的影响
Table 7 Effect of long-chain inulin on bread quality

名称硬度/g弹性比容/(mL/g)内聚性瓤孔隙率平均气孔大小/mm2气孔密度/(个/cm2)空白组 1 732.27±118.60.90±0.014.1± 0.060.73±0.0140.35±0.001 752.45±1.8075.67±0.58长链菊粉组1 795.79±106.90.88±0.054.0 ±0.110.71±0.0520.34±0.001 643.23±1.9383.67±3.69

2.7 长链菊粉对面包贮藏期间老化特性的影响

长链菊粉组和空白组面包在不同贮藏时间下的X-射线衍射图见图3。由图3可以看出,在0 d(新鲜的)时,空白组面包在17 °和20 °出现较强的衍射峰,而此时长链菊粉组面包仅在20 °存在一个衍射峰。17 °的峰属于亚微晶体,说明长链菊粉加入促进面包体系中的淀粉凝胶化,破坏了这个亚微晶结构,导致17 °的衍射峰消失[20]。随着贮藏时间的延长,2组的X射线衍射图谱均出现2个峰,分别位于17 °和20 °,说明贮藏时间的变化对面包老化过程中峰型没有影响,但相比于空白组面包,加入长链菊粉的面包峰强度有所减弱,表明长链菊粉能够削弱面包中淀粉的特征峰,一定程度上抑制了淀粉的老化过程。

a-空白组面包;b-长链菊粉组面包
图3 不同贮藏时间下空白组面包与长链菊粉组面包的X-射线衍射图
Fig.3 X-ray diffraction patterns of the control bread and long-chain inulin bread in different storage time

采用MDI Jade6软件对图3中图谱进行处理后可计算得到面包在不同贮藏时间下的相对结晶度(图4)。由图4可以看出,长链菊粉面包的相对结晶度要始终低于空白面包,特别是对于短期贮藏(≤1 d)来说,这种差异更加显著,说明长链菊粉的加入更有利于抑制面包的短期老化。随着贮藏时间的延长(>1 d),长链菊粉面包及空白组面包的相对结晶度均增大,但加入长链菊粉的面包其结晶度要始终低于空白组,说明长链菊粉的加入也能一定程度抑制面包的长期老化。这是因为长链菊粉的取代一方面降低了面包中淀粉的相对含量,削弱了淀粉的老化程度;另一方面,由于长链菊粉是由D-果糖连接的一类线性多聚糖,它的结构与淀粉相似特别是与直链淀粉结构更相近,因此能通过分子间氢键与淀粉发生相互作用,参与了淀粉的糊化与老化过程,改变了其分子结构的规整性,从而抑制了面包在贮藏期间的老化进程[4]

图4 不同贮藏时间下空白组与长链菊粉组面包的相对结晶度
Fig.4 Relative crystallinity diagram of the control and long-chain inulin breads during different storage time

3 结论

试验探索了采用健康效应更加突出的长链菊粉取代部分面粉制作面包的工艺,并对其品质进行了分析。研究发现随着长链菊粉取代比的增加,面包硬度呈现逐渐增大的趋势,而弹性、比容和内聚性呈现逐渐减小的趋势,在取代比为0%~5%时,取代比对面包的硬度、弹性和内聚性影响均不明显;但当取代比超过5%时,面包的品质劣变明显。当在长链菊粉取代比4.24%、发酵时间96 min、酵母添加量1.12%条件下,所制得的面包与空白相比在硬度、弹性、比容、内聚性和瓤孔隙率等方面差异不显著,但在平均气孔大小和气孔密度方面均有明显改善,即制得的面包孔室具有孔径小、数量多且分布均匀的结构。长链菊粉的添加有助于延缓面包在贮藏过程中的老化进程,特别是对延缓短期老化效果更明显。总的来说,添加适量的长链菊粉(取代比≤5%)可以保证在不对面包品质造成显著劣变的情况下增加其膳食纤维含量,提高面包的营养价值和延长其货架期。

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Formula optimization and quality analysis of bread incorporated with long-chain inulin

CHE Jiaxin1, LUO Denglin1,2*, LI Peiyan1,2, WU Yanhui3, YUE Chonghui1,2, BAI Zhouya1,2, WANG Libo1,2

1(College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China)2(Henan Engineering Research Center of Food Material, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China)3(China Certification &Inspection Group Henan Co.Ltd., Zhengzhou 450008, China)

ABSTRACT To increase the dietary fiber content in bread, the study explored the formula and quality changes of bread made by partially replacing flour with long-chain inulin.The effects of the substitution ratio of long-chain inulin, yeast addition, and fermentation time on the texture and sensory quality of bread were investigated.Furthermore, the response surface methodology was employed to optimize the formula, and the bread quality was analyzed.Results indicated that the bread achieved the highest weighted comprehensive score when a long-chain inulin substitution ratio was 4.24%, fermentation time was 96 minutes, and yeast proportion was 1.12%.No significant change in the texture characteristic was observed between the control and long-chain inulin groups.However, there was a significant improvement in the crumb structure for the long-chain inulin group, with a 17.58% decrease in average pore size, a 10.57% increase in pore density, as well as a more uniform distribution of air bubbles.The addition of long-chain inulin helped delay the aging process of bread during storage, especially to inhibit short-term aging.Generally, an appropriate amount of long-chain inulin substitution (≤5%) can improve the nutritional value and extend the shelf life of bread on the premise of ensuring its quality.

Key words long chain inulin; bread quality; dietary fiber; response surface methodology; texture characteristics

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.036530

引用格式:车家新,罗登林,李佩艳,等.长链菊粉面包配方的优化及品质分析[J].食品与发酵工业,2024,50(16):118-124.

CHE Jiaxin,LUO Denglin,LI Peiyan, et al.Formula optimization and quality analysis of bread incorporated with long-chain inulin[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(16):118-124.

第一作者:硕士研究生(罗登林教授为通信作者,E-mail:luodenglin@163.com)

基金项目:2020年度河南省重大科技专项(201300110300);国家自然科学基金(31371832)

收稿日期:2023-06-20,改回日期:2023-07-27