麻薯是以高筋面粉、变性淀粉为主要原料制作而成的新型烘焙食品,因其酥脆软弹的特点逐渐受到了消费者的追捧与喜爱。目前麻薯主要以手工制作为主,工业化程度较低且制作过程较为繁琐;且在实际的生产运输过程中,麻薯容易出现口感变硬、货架期缩短等品质劣变问题[1],一定程度上限制了麻薯产业的发展。随着消费者生活节奏的加快与生活水平的提高,麻薯生胚半成品的加工成为大势所趋。冷冻生胚技术是20世纪50年代兴起新型技术,具有便于贮藏运输、降低生产成本、工业化程度高等优势[2-3]。因此,为能在保证麻薯口感的同时生产高品质的麻薯半成品,冷冻生胚技术将发挥重要作用。
面团经冻藏处理后,由冷冻面团烘焙制得的产品容易出现比容减小、风味变差等问题[4]。目前多数研究者通过添加乳化剂、酶制剂和亲水性胶体来改善冷冻面团特性,且不同的改良剂改良效果及作用机理不同。羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methylcellulose,HPMC)是一种天然存在的纤维素类衍生物,即通过化学作用将羟丙基或甲基取代部分纤维素侧链上的羟基形成,具有良好的亲水性能,广泛应用于食品加工中[5-6]。研究发现,HPMC可以改善面包比容和质构特性,延长食品的货架期[7]。XUAN等[8]研究了不同添加量的HPMC对于冻藏过程中冷冻面团水分状态以及理化性质的影响,发现HPMC可以有效减弱冰晶对于面筋蛋白的破坏程度,抑制二硫键的断裂;同一冻藏条件下,与未添加改良剂组相比,冷冻面团内的可冻结水含量随着羟丙基甲基纤维素添加量的增加呈现显著下降趋势,此时由扫描电镜观察到的微观结构更加均匀完整。王静等[9]发现,HPMC可以降低油条硬度,有效抑制贮存过程淀粉的老化;此外,黄齐林等[10]研究也表明,HPMC可以改善淀粉的糊化特性,一定程度上改善油条的食用品质。近年来,麻薯受到消费者的青睐,但是麻薯生胚经冻藏处理后,其内部面筋蛋白网络结构遭到破坏,导致其烘焙后的产品出现比容减小、硬度增大和内部结构变差等品质劣变问题。当前,针对冷冻麻薯生胚品质改良研究较少,因此选择合适的改良剂对其品质进行改善对促进麻薯产业发展具有重要意义。
本文拟设计加速实验,通过分析考察冻融循环过程中冷冻麻薯生胚水分分布与迁移、可冻结水含量、游离巯基含量、蛋白质二级结构、微观结构以及比容、内部结构和质构等烘焙品质的变化,探究HPMC对冷冻麻薯生胚品质改良效果及其机理,以期为冷冻麻薯生胚烘焙品质的提升以及HPMC在冷冻麻薯生胚等同类产品的应用提供理论及数据依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
羟丙基二淀粉磷酸酯、预糊化羟丙基二淀粉磷酸酯,杭州普罗星淀粉有限公司;高筋面粉(蛋白质质量分数13.7%),金谷粮油食品有限公司;乳粉、白砂糖、盐、鸡蛋、大豆油均为市售;羟丙基甲基纤维素(食品级),山东光大发展有限公司。
三羟甲基氨基甲烷、甘氨酸、盐酸胍,索莱宝生物科技有限公司;尿素,天津市大茂化学试剂厂;乙二胺四乙酸,天津市化学试剂一厂;5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸),上海阿拉丁生化科技股份有限公司。本研究中使用的试剂均为分析级。
1.2 仪器与设备
HM740和面机,青岛汉尚电器有限公司;BCD-225SFM电冰柜,青岛海尔股份有限公司;CF-3500醒发箱,中山卡士电器有限公司;HL-80CH超低温冰箱,广东艾思荔检测仪器有限公司;BT25S分析天平,美国奥豪斯公司;G>-1000电子天平,美国双杰兄弟集团有限公司;C40 海氏烤箱,青岛海氏烘焙电器有限公司;Scientz-10 N真空冷冻干燥机,宁波新芝生物科技股份有限公司;BVM6630食品体积测定仪,瑞典波通公司;Varioskan Flash多功能酶标仪,美国赛默飞世尔科技公司;DSC 3500 Sirius 差式扫描量热仪,德国耐驰公司;TA.TOUCH质构仪,英国Stable Micro System公司;Micro MR-25低场核磁共振仪(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR),上海纽迈电子科技有限公司;LSM 980 with Airyscan2扫描电子显微镜,德国蔡司公司;IS50傅里叶变换红外光谱仪,美国尼高利公司。
1.3 实验方法
1.3.1 冷冻麻薯生胚的基本配方
基本配方如表1所示。
1.3.2 HPMC的添加量
根据预实验结果及GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》。以预糊化羟丙基二淀粉磷酸酯、羟丙基二淀粉磷酸酯和高筋面粉总质量为基准,HPMC的添加量为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(质量分数)。
表1 冷冻麻薯生胚的基本配方[11]
Table 1 Basic formula for frozen mochi dough
原料比例(质量分数)/%预糊化羟丙基二淀粉磷酸酯13羟丙基二淀粉磷酸酯52高筋面粉35奶粉5白砂糖26食盐0.7大豆油29全蛋液40水37
注：上述物质百分比例均以预糊化羟丙基二淀粉磷酸酯、羟丙基二淀粉磷酸酯和高筋淀粉总质量为基准。
1.3.3 冷冻麻薯生胚的制备
首先将所用干粉物质以及HPMC按比例放入和面机中混合均匀,将白砂糖和盐溶于水后与全蛋液倒入和面机中低速搅打20 s至无干粉状态,再加入大豆油继续搅拌7 min至面团达到光滑状态。将面团分成小块(20 g)包装于保鲜膜中,最后将麻薯生胚放置在-80 ℃的超低温冰箱中速冻1 h后转置-18 ℃冰箱中保存[11]。
1.3.4 冷冻麻薯生胚冻融循环频次及条件的设定
将在-18 ℃冰箱中贮藏24 h的麻薯生胚转移到醒发箱(温度25 ℃,湿度75%)中保持1 h,此为一个冻融循环周期,记为(1F/T),此冻融循环周期设置了0次和4次,分别记为0F/T和4F/T[12]。以不添加羟丙基甲基纤维素的麻薯生胚为对照组。
1.3.5 冷冻麻薯生胚水分分布与迁移的测定
使用LF-NMR确定冷冻麻薯生胚水分分布,参考CHEN等[13]的方法并稍作修改,取3 g冷冻麻薯生胚中心面团,采用CPMG脉冲序列进行测定,其中TW=1 500 ms,TE=0.6 ms,NECH=1 500,NS=16。利用核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)观察冷冻麻薯生胚的水分迁移情况。
1.3.6 冷冻麻薯生胚可冻结水含量的测定
参照XIN等[14]的方法并稍作修改,以空坩埚作为对照,准确称量8 mg冷冻麻薯生胚于坩埚中。首先在-30 ℃下恒温5 min,再从-30 ℃以10 ℃/min的速度升到30 ℃。计算如公式(1)所示：
可冻结水含量
(1)
式中：ΔH为冷冻麻薯生胚的融化焓,J/g;ΔH0为冻结水的融化焓,334 J/g。
1.3.7 冷冻麻薯生胚游离巯基含量的测定
参考XIAO等[15]的方法并稍作修改,采用Ellman’s试剂比色法进行测定游离巯基含量。
1.3.8 冷冻麻薯生胚蛋白质二级结构的测定
采用傅里叶变换红外光谱仪对蛋白质二级结构进行测定。参考马珂莹[16]的方法并稍作修改,具体参数设置如下：在4 000～400 cm-1以4 cm-1的分辨率扫描16次。
1.3.9 冷冻麻薯生胚微观结构的测定
使用扫描电镜观察冷冻麻薯生胚的微观结构。将冷冻麻薯生胚冻干脱脂后进行喷金处理,测定工作电压为3.00 kV,并以500倍的放大倍数进行观察。
1.3.10 冷冻麻薯生胚的烘焙特性
1.3.10.1 冷冻麻薯生胚的烘烤条件
将解冻好的冷冻麻薯生胚放置在提前预热好的烤箱中(上火170 ℃,下火160 ℃)烘烤25 min,室温下冷却1 h后测定麻薯的烘焙特性。
1.3.10.2 麻薯比容和内部结构的测定
使用食品体积测定仪测定麻薯的比容。将麻薯从中间部位切成2段,用相机拍摄麻薯的内部结构。
1.3.10.3 麻薯质构的测定
采用质构仪测定烘烤后麻薯的质构特性。参照张淑芬等[17]的操作方法并稍作修改,选用TPA模式,P/36R探头进行测试,具体参数设置：测试前、中、后的速度分别为5、2、5 mm/s;压缩比为35%;测试出发力为5 g;出发类型设置为自动。
1.3.10.4 麻薯感官品质综合评价
感官评价小组由10名食品专业学生组成,参照田霄翔等[11]的方法并稍作修改,采用评分法对麻薯的感官品质进行评价,总分为100分,结果取平均值。麻薯感官评分标准见表2。
1.4 统计分析
使用SPSS中Duncan多重比较法对数据进行显著性分析。同时,利用Origin 2018软件对数据图表进行绘制。使用OMNIC和PeakFit对红外数据进行分析。实验数据平行测定3次,结果以“平均值±标准差”表示。
表2 麻薯感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standard for mochi
项目评分标准分数/分色泽(20分)表面光泽、色泽均匀、呈金黄色16～20表面光泽性较好、色泽较为均匀、呈黄褐色或淡黄色8～15表面光泽性差、色泽不均匀、呈现深褐色0～7 风味(20分)麻薯香味浓郁16～20麻薯香味较淡8～15无麻薯香味0～7 口感(20分)外皮酥脆、有嚼劲16～20外皮略硬、略有嚼劲8～15外皮僵硬、咀嚼干硬0～7 外观形态(20分)表面光滑、有细小裂纹且分布均匀、无收缩变形16～20表面较为光滑、有不规则裂纹、收缩变形程度小8～15表面粗糙、裂纹较多、易收缩变形0～7 组织结构(20分)内部孔洞较大且孔洞连接较少16～20内部孔洞较小且孔洞连接较多8～15内部孔洞小且连接紧密或无孔洞0～7
2 结果与分析
2.1 羟丙基甲基纤维素对冷冻麻薯生胚水分分布与迁移的影响
2.1.1 水分分布
图1为低场核磁共振技术检测的冷冻麻薯生胚横向弛豫时间反演图。冷冻麻薯生胚在1.00～10 000 ms 内出现3个峰,即麻薯生胚内部水分存在3种结合状态,分别为T21(0.01～1 ms),为强结合水[18];T22(1～100 ms),弱结合水以及T23(100～10 000 ms)代表生胚内部的自由水,流动性最强[19-20]。A21、A22和A23,分别代表T21、T22和T23所对应的峰面积,代表各水分状态的相对含量[21]。
由表3可知,冷冻麻薯生胚中主要以强结合水和弱结合水的形式存在,且弱结合水占比最高。T2值越小,水分与物质之间结合越紧密,产品稳定性越高[22]。从表3中可以发现,冻融循环4次后,T2值增加,水分的流动性增强;同时,A21占比逐渐下降,而A22占比上升,A23变化趋势不明显,表明冻融循环处理后,生胚内部水分相态发生转变,强结合水含量下降,水分与大分子物质结合程度下降。4F/T条件下,添加HPMC后,冷冻麻薯生胚的T2弛豫时间减小,水分的流动性降低。此外,添加HPMC的冷冻麻薯生胚,其A22占比低于4F/T未添加处理组,且随着HPMC含量的增加,A21含量呈逐渐上升趋势。冻融循环4次后,添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的HPMC,A21分别增加了0.15%、2.34%、3.64%和4.28%,主要是由于麻薯生胚经冻融循环处理后,氢键的变化造成内部水分发生迁移与流动,而多糖类亲水性胶体-HPMC的加入,使得生胚内部的氢键位点增加,面筋蛋白网络结构增强,进而增加了生胚内部的A21含量[23]。上述结果表明,HPMC具有较强的冻融稳定性,适量添加HPMC可以减少冰晶对面筋蛋白结构的破坏,使得蛋白质、淀粉等物质与水分子结合紧密,冷冻面团的加工品质得到增强。
图1 HPMC对冷冻麻薯生胚横线弛豫
时间T2反演图的影响
Fig.1 Inversion chart of HPMC on the transverse relaxation time T2 of frozen mochi dough
2.1.2 水分迁移
图2为MRI采集的冻融循环过程中冷冻麻薯生胚的水分分布伪彩图图像。从蓝色到黄色或红色的变化表示质子密度随着水分迁移逐渐增强[13]。从图2可以看出,0F/T条件下麻薯生胚内部主要以红色信号为主,质子密度信号强,淀粉、面筋蛋白等大分子物质与水分结合程度较为紧密,水分状态较为均匀且主要集中于生胚内部区域。
表3 HPMC对冷冻麻薯生胚横线弛豫时间T2及峰面积比例A2的影响
Table 3 Effect of HPMC on the transverse relaxation time T2 and peak area ratio A2 of frozen mochi dough
羟丙基甲基纤维素添加量/%弛豫时间/ms相对峰面积/%T21T22T23A21A22A230F/T1.29±0.00c26.45±1.30f471.38±0.00b31.65±0.11a67.82±0.07e0.53±0.04a4F/T1.60±0.00a32.94±1.31a493.97±19.57a24.46±0.41f75.32±0.23a0.21±0.37d4F/T-0.5%1.29±0.00c29.33±0.00b450.30±18.25d24.61±0.40e75.36±0.34a0.04±0.02e4F/T-1.0%1.32±0.05b28.68±1.14c450.30±18.25d26.80±0.38d72.96±0.06b0.24±0.40c4F/T-1.5%1.29±0.00c27.36±0.00e460.84±18.25c28.10±0.77c71.88±0.76c0.02±0.02f4F/T-2.0%1.29±0.00c28.02±1.14d471.38±0.00b28.74±0.39b71.20±0.57d0.27±0.47b
注：同一列不同字母表示数值上存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
A-0F/T;B-4F/T;C-4F/T-0.5%;D-4F/T-1.0%;E-4F/T-1.5%;F-4F/T-2.0%
图2 HPMC对冷冻麻薯生胚水分迁移的影响
Fig.2 Effect of HPMC on water migration of frozen mochi dough
冻融循环4次后,生胚内部逐渐从红色向黄绿色信号转变,且外部质子信号强度较强。这是因为麻薯生胚在经过冻融循环处理后,面筋蛋白、淀粉结构的破坏,使得其对水分子的束缚能力下降,导致了一部分游离水的析出,而释放出的自由水会以更大体积的冰晶形式存在,加剧了对冷冻麻薯生胚内部大分子的破坏。而添加HPMC后,尤其是随着HPMC添加量的增加,麻薯生胚内部质子信号强度增加,红色区域增多且逐渐向生胚内部区域迁移,分析原因可能是HPMC中的亲水性基团可以与蛋白质相互作用使其结合水分子能力提高,面筋蛋白网络结构稳定性增强且水分结合状态达到最佳状态[24],进一步改善了冷冻麻薯生胚的持水能力。这与HPMC作为一种多糖类亲水性胶体可以延缓冷冻麻薯生胚水分迁移所测得的结果相吻合。
2.2 HPMC对冷冻麻薯生胚可冻结水含量的影响
可冻结水含量可以在一定程度上反映面团内部冰晶的数量,通过差式扫描量热仪可以对冷冻麻薯生胚的可冻结水含量进行表征。从图3-B中可以看出,冻融循环4次后,可冻结水含量显著上升,由最初的39.82%增加至56.38%,表明冻融循环处理下温度的波动使得生胚内部水分的相态发生变化,冰晶的形成、重结晶以及水分的迁移使得部分强结合水变为弱结合水,可冻结水含量增加。如图3-A所示,添加HPMC后,冷冻麻薯生胚DSC曲线向右偏移,融化结晶曲线温度升高。4F/T条件下,冷冻麻薯生胚内部可冻结水含量随着HPMC添加量的增加呈现显著下降趋势,0.5%、1.0%、1.5%、2.0%添加量下,可冻其结水含量依次为55.33%、54.03%、52.20%和49.61%,均低于未添加羟丙基甲基纤维素的冷冻麻薯生胚的可冻结水含量,这一结果与王宏伟等[25]的实验结果一致,即胶体的加入可以降低生胚内部可冻结水含量的增长速率。出现上述现象的原因可能为羟丙基甲基纤维素为D-葡萄糖通过β-(1,4)糖苷键连接而成的线性高分子化合物,其内部的大量羟基可以与水分子形成氢键,使其具有良好的持水性能,能够减少冻融循环期间生胚内部冰晶和自由水的数量,一定程度上抑制了水分的流动与迁移[26-27],进而降低了冷冻麻薯生胚内部的可冻结水含量。
A-冻结和融化曲线;B-可冻结水含量
图3 HPMC对冷冻麻薯生胚冻结和融化曲线和可冻结水含量的影响
Fig.3 Effect of HPMC on the DSC curves and freezable water content of frozen mochi dough
注：不同字母表示数值上存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
2.3 HPMC对冷冻麻薯生胚游离巯基含量的影响
面筋蛋白是由共价键(二硫键)和非共价键(氢键、离子键等)作用形成的三维网络结构[28],其中,二硫键是维持面团蛋白质二级结构的重要作用力,通过测定面团中游离巯基含量可进一步了解二硫键含量的变化趋势[29]。HPMC对冻融循环过程中冷冻麻薯生胚游离巯基含量的影响如图4所示。4F/T处理后,冷冻麻薯生胚中游离巯基含量显著增加,0F/T条件下,冷冻麻薯生胚的游离巯基含量为7.51 μmol/g,冻融循环4次后,其游离巯基含量上升至10.80 μmol/g。出现上述现象的原因是冻融循环处理后水分的重新分布以及冰晶的形成和重结晶加速了对面筋蛋白的破坏,导致分子内外二硫键的断裂,使得游离巯基含量上升[24];且游离巯基含量的增加也在一定程度上反映出面筋蛋白对水分子结合能力的减弱。由图4还可以看出,同样经历4F/T,HPMC的加入降低了冷冻麻薯生胚的游离巯基含量。这种现象可能是因为HPMC中的亲水基团使其具有良好的亲水性,面筋蛋白结合水分子能力得到增强,一定程度上降低了冰晶对二硫键的破坏作用,故而游离巯基含量降低[30];此外,HPMC可以与面筋蛋白相互作用形成胶体-面筋蛋白复合物,面筋蛋白结构强度得到增强,解聚能力下降[31]。HPMC为0.5%、1.0、1.5%添加量时,游离巯基含量随着HPMC含量的增加而显著下降,依次为9.78、9.52和8.81 μmol/g;而当HPMC添加量增加至2.0%时,游离巯基含量又有所上升但是与1.5%添加量下未存在显著性差异。这可能是因为HPMC具有较强的吸水性,与面筋蛋白竞争自由水,面筋蛋白生成量减少且结构较不稳定,使得分子内外的二硫键发生断裂,进而导致了游离巯基含量的上升,这与高杰等[32]的实验结果一致。
图4 HPMC对冷冻麻薯生胚游离巯基含量的影响
Fig.4 Effect of HPMC on —SH content of frozen mochi dough
2.4 HPMC对冷冻麻薯生胚蛋白质二级结构的影响
通过傅里叶变换红外光谱定量分析酰胺Ⅰ带的蛋白质二级结构的变化,1 600～1 640、1 640～1 650、1 650～1 660和1 660～1 700 cm-1处的特征峰分别对应于β-折叠、无规卷曲、α-螺旋和β-转角[33]。α-螺旋和β-折叠为蛋白质有序结构的代表,而无规则卷曲和β-转角则代表无序结构[34]。
图5为HPMC对冻融循环过程中冷冻麻薯生胚蛋白质二级结构的影响。冻融循环处理4次后,冷冻麻薯生胚其蛋白质二级结构之间发生极具转变,α-螺旋和β-转角含量显著下降,而β-折叠和无规则卷曲含量显著上升。4F/T后,α-螺旋含量下降至17.01%,这是因为冻融循环处理破坏了维持螺旋结构的氢键,蛋白质的疏水区和亲水性的暴露加速了蛋白质的变性[35];此时,β-折叠增加至44.04%,即蛋白质通过疏水键聚合增加β-折叠含量,上述结果表明冻融循环处理加剧了蛋白质构象的变化。添加羟丙基甲基纤维素可以抑制α-螺旋的变构,冻融循环4次后,添加量为1.0%、1.5、2.0%的HPMC处理组较4F/T未添加组,其α-螺旋含量分别增加了0.83%、2.68%和1.70%,且1.5%添加量的HPMC对面筋蛋白变构抑制效果最为显著,这些变化可能是由于HPMC其分子内存在大量羟基,而羟基作为一种亲水基团可以与水分子之间形成氢键作用,进而增加生胚内部的α-螺旋含量,蛋白质二级结构强度得到增强[26]。而当HPMC添加量为2.0%时,α-螺旋含量又有所下降,这与游离巯基含量结果一致,即当HPMC添加量过大时,HPMC与蛋白竞争吸水,减弱了面筋蛋白结构强度[36]。此外,添加不同添加量的HPMC对冻融循环过程中无规则卷曲含量不存在显著性变化,但是相对于冻融循环4次未添加HPMC组,其含量有所下降。上述结果与汪星星[37]的研究结果一致,即HPMC由于其良好的亲水性减少了冻融循环过程中温度波动形成的冰晶对氢键的破坏,进而阻止面筋蛋白二级结构中各结构含量的变化。
2.5 HPMC对冷冻麻薯生胚微观结构的影响
A-红外光谱图;B-蛋白质二级结构
图5 HPMC对冷冻麻薯生胚红外光谱图和蛋白质二级结构的影响
Fig.5 Effect of HPMC on infrared spectrum chart and protein secondary structure of frozen mochi dough
通过扫描电子显微镜可以观察冷冻麻薯生胚的微观结构,进一步探究HPMC对冻融循环过程中冷冻麻薯生胚微观结构的影响。如图6所示,0F/T下,麻薯生胚具有较为紧密的网络结构,淀粉颗粒镶嵌在面筋蛋白网络结构中。冻融循环4次后,小淀粉颗粒逐渐暴露,并伴随着孔洞的出现,面筋蛋白网络结构变得不连续,这是因为冻融循环处理形成的冰晶破坏了面筋蛋白网络结构,导致更多的小淀粉颗粒暴露出来。而4F/T条件下,添加HPMC可以改善这一现象。随着HPMC的添加,冷冻麻薯生胚的微观结构变得更加完整;与4F/T对照组相比,添加量为0.5%、1.0%、1.5%时,虽然还有孔洞的出现,但是小淀粉颗粒暴露较少。1.5%处理下淀粉颗粒与面筋蛋白镶嵌完好,面筋蛋白结构逐渐变得完整且连续,这与曹磊等[38]的研究结果相似,HPMC可以与面筋蛋白、淀粉之间发生离子键或者氢键的结合,使得面团面筋蛋白网络结构得到增强;并且有研究表明,胶体可以与淀粉分子结合形成基质进而填补空隙,增强冷冻麻薯生胚的冻融稳定性。
2.6 HPMC对冷冻麻薯生胚烘焙品质的影响
2.6.1 比容和内部结构
比容是评价麻薯烘焙品质的关键指标之一,比容越大,消费者的满意度越高。图7和图8分别为羟丙基甲基纤维素对麻薯比容和内部结构的影响。由图7可知,4F/T处理后,麻薯比容由最初的4.55 cm3/g下降至3.23 cm3/g。而于麻薯生胚中添加羟丙基甲基纤维素可以提高麻薯比容,改善麻薯的烘焙品质,主要是因为HPMC中的羟基基团可以与淀粉相互作用,增强面团结构。当HPMC添加量分别为0.5%和1.0%时,麻薯比容分别增加至3.71 cm3/g和3.53 cm3/g,添加1.5%的麻薯比容与4F/T未添加HPMC的麻薯比容不存在显著性差异,而当HPMC添加量为2.0%时,麻薯比容开始下降,分析原因可能是HPMC之间的疏水作用使其具有良好的热凝胶性和成膜性,而过多的HPMC易在麻薯表面形成胶质膜,减少了焙烤过程中生胚内部水分的蒸发,进而抑制麻薯内部气孔的膨胀[39];此外,HPMC具有较强的吸水性,在面团制备过程中,HPMC与面筋蛋白、淀粉等大分子物质竞争水分,减少了面筋蛋白的吸水量,使得面筋蛋白生成量减少,影响了最终面团的弹性,最终影响麻薯的烘焙品质。
A-0F/T;B-4F/T;C-4F/T-0.5%;D-4F/T-1.0%;E-4F/T-1.5%;F-4F/T-2.0%
图6 羟丙基甲基纤维素对冷冻麻薯生胚微观结构的影响
Fig.6 Effect of hydroxypropyl methylcellulose on microstructure of frozen mochi dough
图7 HPMC对麻薯比容的影响
Fig.7 Effect of HPMC on specific volume of mochi
A-0F/T;B-4F/T;C-4F/T-0.5%;D-4F/T-1.0%;E-4F/T-1.5%;F-4F/T-2.0%
图8 HPMC对麻薯内部结构的影响
Fig.8 Effect of HPMC on the internal structure of mochi
由图8可知,0F/T条件下,麻薯内部孔洞大、连接少且孔壁较薄,表面开裂现象较少。冻融循环4次后,内部连接较为紧密,仅有少量孔洞。添加适量的HPMC后,麻薯内部结构变得不那么紧密且外部开裂现象得到改善,可能是HPMC的亲水性纤维素链上的疏水侧基使其成为一种表面活性物质,它有助于分散空气并促进内部小气泡的形成[40]。当HPMC添加量为0.5%时,麻薯孔洞最大,且孔洞多、孔壁变薄;这是因为适量的HPMC可以和面筋蛋白相互作用,增强面筋蛋白网络结构,使得麻薯的持气能力得到增强。随着HPMC的添加,孔洞逐渐变小,内部逐渐紧密,这与麻薯比容的测定结果较为一致。
2.6.2 质构
HPMC对麻薯质构特性的影响如表4所示。4F/T后,麻薯硬度增加至1 726.89 g。当HPMC添加量为0.5%、1.0%、1.5%时,麻薯硬度开始下降,且添加量为0.5%时,麻薯硬度显著最低,为1 296.45 g,其原因可能是HPMC作为一种亲水性胶体具有良好的亲水性能,可以快速与水分子结合,降低淀粉的糊化程度,并最终抑制最终产品的老化[41]。2.0%添加量下,麻薯硬度大于4F/T未添加处理组,这是因为HPMC添加量较大时,面团内部变得紧密,麻薯比容减小,进而影响了最终产品的硬度。与麻薯硬度变化趋相同,麻薯咀嚼度随冻融循环次数的增加呈现显著上升趋势,且当HPMC添加量为0.5%时,麻薯咀嚼度最低,为261.63。相比之下,与硬度和咀嚼度变化趋势相反,冻融循环处理后,麻薯弹性整体呈现上升趋势,且1.0%、1.5%、2.0%添加量下,麻薯弹性并未存在显著性差异,表明HPMC对麻薯的弹性影响不大,LIU等[42]也得到了相同的实验结果。上述结果表明,适量添加HPMC可以降低冻融循环过程中麻薯的硬度和咀嚼度,在一定程度上改善麻薯的产品品质。
表4 HPMC对麻薯质构特性的影响
Table 4 Effect of HPMC on the texture characteristics of mochi
HPMC添加量/%硬度/g弹性咀嚼度0F/T959.16±56.19f0.42±0.03c192.64±25.04e4F/T1 726.89±112.70b0.48±0.02ab378.71±22.07b4F/T-0.5%1 296.45±18.82e0.42±0.01c261.63±38.04d4F/T-1.0%1 348.65±61.03d0.47±0.01b305.30±15.47c4F/T-1.5%1 425.01±45.38c0.49±0.05ab376.59±29.45b4F/T-2.0%1 830.42±159.44a0.50±0.02a439.25±15.61a
2.6.3 感官品质
HPMC对麻薯感官品质的影响如图9所示。麻薯感官评分随着冻融循环次数的增加显著下降,至4次冻融循环处理后,感官评分下降至66分;而适量添加HPMC可以在一定程度上增加麻薯的整体感官评分。4F/T条件下,当HPMC添加量为0.5%、1.0%、1.5%时,麻薯的整体感官评分有所上升,且0.5%添加量时感官评分最高,为78分。从图9-B中可以看出,添加HPMC的麻薯,其在外观状态与组织结构两方面改善效果最为明显,麻薯的内部结构变得不那么紧密,这与麻薯比容的测定结果一致。而当HPMC添加量为2.0%时,麻薯的整体评分值最低,这是因为过多的HPMC影响了麻薯的内部结构,抑制了麻薯焙烤过程中气体的膨胀,最终影响麻薯的感官品质。
A-整体感官评分;B-风味雷达图
图9 HPMC对麻薯整体感官评分和风味雷达图的影响
Fig.9 Effect of HPMC on sensory evaluation and flavor radar map of mochi
3 结论
本文探究了HPMC对冷冻麻薯生胚水分状态、蛋白质结构、微观结构及烘焙品质的影响。研究结果表明,适量添加HPMC可以在一定程度上提高麻薯比容,并降低麻薯的硬度和咀嚼度,改善麻薯的烘焙品质。4F/T下,当羟丙基甲基纤维素添加量为0.5%时,麻薯比容最大,硬度最低。冻融循环4次条件下,HPMC有效抑制了冷冻麻薯生胚中强结合含量的下降,且冷冻麻薯生胚的持水性得到增强,水分分布更加均匀并逐渐向麻薯生胚内部迁移;同时,可冻结水含量随着HPMC含量的增加呈下降趋势。此外,添加HPMC后,冷冻麻薯生胚的面筋蛋白网络结构得到增强,淀粉颗粒游离程度下降,蛋白质二级结构得到稳定,1.5%添加量下,游离巯基含量最低。上述结果表明,适量的HPMC可以有效抑制冻融循环过程中水分的流动与迁移,减少冰晶对面筋蛋白网络结构的破坏,一定程度上改善麻薯的烘焙品质。研究结果可为冷冻麻薯生胚品质改良以及拓宽HPMC的应用范围提供理论依据。
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