馒头是我国人民的传统主食之一,距今已有两千多年的发展历史[1]。馒头由小麦粉、水和酵母经和面、发酵、成型和蒸制而成。随着人们健康理念的提升,消费者对主食产品的需求已从基础饱腹功能转向营养均衡性诉求[2]。为了提升馒头的营养和风味,豆类、杂粮和果蔬等被应用于馒头制作中,其中添加豆类原料可以显著提升馒头中的膳食纤维和蛋白质,同时可以弥补馒头中赖氨酸缺乏的不足。
发酵豆乳是以大豆为主要原料,经过浸泡、磨浆、配料、煮浆杀菌、接种乳酸菌发酵而成的制品。发酵豆乳营养丰富,富含多种生物活性成分,如大豆低聚糖、异黄酮、有机酸等,且乳酸菌发酵可以降解豆乳中的植酸、缩合单宁和皂苷等抗营养因子,添加发酵豆乳制作馒头可以显著提升馒头的营养和功能特性[3]。SHAO等[4]研究证实发酵豆乳可以显著改善馒头的风味,提高馒头的淀粉消化率,并可以延缓馒头的老化。此外,乳酸菌发酵产出的胞外多糖、有机酸可以改善面团的发酵特性,酸化导致的面团pH降低,增加了面筋蛋白质的溶胀度和膨胀,让面团具备更好的膨胀性和延伸性[5]。课题组前期的研究中从老酵面团中筛选出适于豆乳发酵的乳酸菌菌株,并探讨了不同乳酸菌发酵豆乳对面团发酵性能和馒头品质、风味的影响,证实了复合菌株发酵豆乳是一种良好的馒头品质改良剂[6],但有关发酵豆乳添加量对面团特性及馒头品质的影响还未作深入研究。
本研究选用前期筛选获得的3株在豆乳和面团中发酵性能优良的乳酸菌菌株,分别为筛选自扬州富春茶社老酵面团中的植物乳植杆菌grx201(Lactiplantibacillus plantarum grx201)和发酵粘液乳杆菌grx202(Limosilactobacillus fermentum grx202),筛选自新疆干酵头的戊糖乳杆菌grx203(Lactobacillus pentosus grx203)用于制备发酵豆乳,研究发酵豆乳添加量对面团发酵和流变特性,以及馒头品质和贮藏特性的影响,为开发具有豆乳风味、营养均衡的发酵豆乳馒头提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
黄豆(蛋白质含量35.26%,粗脂肪含量15.31%,碳水化合物含量25.91%,均为质量分数),扬州M会员超市;五得利六星中筋粉(蛋白质、碳水化合物和脂肪含量分别为9.6%、73.0%和1.6%),河南五得利面粉集团有限公司;活性干酵母,安琪酵母有限公司;脱脂奶粉,康源乳业有限公司;绵白糖,南京甘汁园股份有限公司;食盐,江苏省盐业集团有限公司;MRS琼脂培养基、MRS肉汤培养基,青岛海博生物科技有限公司;氢氧化钠、三氯乙酸、无水乙醇,国药集团(上海)化学试剂有限公司;乳酸、乙酸标准品,上海源叶生物科技有限公司。
L.plantarum grx201、L.fermentum grx202和L.pentosus grx203,保存于扬州大学益生菌与乳品深加工重点实验室。
1.2 仪器与设备
pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;旋转流变仪,英国Malvern仪器有限公司;TMS-pro质构仪,美国FTC仪器有限公司;JF-SX-500全自动灭菌锅,日本TOMY公司;SPX-250B型生化培养箱,上海跃进医疗机械厂;冷藏醒发箱、和面机,韩焙机械科技(上海)有限公司;MDF-U53V超低温冰箱,日本三洋公司。
1.3 实验方法
1.3.1 菌株活化
将用甘油保藏的乳酸菌菌种接种于MRS液体培养基中,划线纯化,挑取单菌落并连续活化3次,3株菌株按1∶1∶
1(体积比)用于发酵豆乳的制备。
1.3.2 发酵豆乳的制备
参考邵童等[6]方法并稍作修改,具体制作流程如图1所示。
图1 发酵豆乳的制备工艺流程
Fig.1 Process flow of fermented soymilk preparation
1.3.3 发酵豆乳馒头的制备
根据表1配方采用一次发酵法制作馒头。先将小麦粉、干酵母等干性原料混匀,最后加入湿性原料搅拌至面团表面光滑。面团取出后,分割成60 g/个的剂子,搓圆成型。放入醒发箱(温度36 ℃、相对湿度75%)进行发酵30 min,醒发好的馒头大火蒸制11 min,关火后焖2 min取出。将馒头室温冷却1 h后进行指标测定。
表1 馒头配方表 单位:g
Table 1 Steamed bread recipe
原料CGABCD小麦粉 100100100100100发酵豆乳020304050干酵母 1.01.01.01.01.0食盐 0.50.50.50.50.5糖 8.08.08.08.08.0水 55.039312315
注：CG为普通馒头A、B、C、D分别代表发酵豆乳添加量为20%、30%、40%、50%(质量分数,以小麦粉质量计)的馒头(下同);水的添加量根据发酵豆乳固形物含量进行调整,确保每组加水量相同。
1.3.4 面团发酵过程中滴定酸度(titrate acidity,TTA)、pH值的测定
参照马子琳[7]的实验方法,分别取不同发酵时间(0、2、4、6、8、10 、1.2 h)的面团10 g,加入90 mL去离子水,30 min磁力搅拌,放置10 min,测定样品pH值;用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH值为8.6,以消耗NaOH溶液的体积(mL)为总滴定酸度,每个实验做3组平行实验,取平均值。
1.3.5 面团发酵过程中活菌数的测定
取发酵前后的面团样品,用无菌生理盐水稀释10倍,混匀后梯度稀释,将适当稀释液涂布于MRS固体培养基上,培养48 h开始计数。活菌数的测定参照GB 4789.35—2023《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》。
1.3.6 面团流变特性的测定
参照王立峰等[8]方法,取3 g馒头面团置于检测台面,选用PP25探针,在温度25 ℃、应变γ=1%的条件下,加样间隙为5 mm,进行角频率ω在0.1～10 Hz范围内的动态频率扫描,分别得到弹性模量(G′)、黏性模量(G″)数值。
1.3.7 馒头质构特性的测定
参照SHAO等[4]方法并稍作修改,将馒头切成厚2 cm大小一致的片状,采用P/36探头进行全质构测试,测定参数为:触发力0.1 N,测前速度3 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,压缩形变量60%,选取馒头中间部位进行测试并记录数据。
1.3.8 馒头比容、高径比的测定
参考张怡芸等[9]方法利用油菜籽替代法测定馒头的比容。利用卡尺测量出馒头的高度(H)和直径(D)。推算高径比(R)计算公式如公式(1)所示:
(1)
1.3.9 馒头感官品质的评价
通过九分嗜好法对馒头外观、口感、风味等指标进行感官评定,1～9分代表不同喜好程度,得分越高,喜好程度越强,9分为最佳。
1.3.10 馒头贮藏品质的测定
将室温冷却好的馒头密封在塑封袋中,于4 ℃冰箱中贮藏7 d,在1、3、5、7 d取样,测定前先将馒头从冰箱中取出,放置2 h恢复至室温。
1.3.10.1 馒头水分含量和水分损失率的测定
水分含量的测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。
测定贮藏馒头的含水量,利用公式(2)计算出馒头的水分损失率:
(2)
式中:W为馒头的水分损失率,%;w0为新鲜馒头的含水量,%;wn为贮藏n天馒头的含水量,%;n为贮藏时间,d。
1.3.10.2 馒头硬度的测定
硬度的测定同1.3.7节。
1.4 数据处理
每次实验重复测定3次,以“平均值±标准差”表示,在Excel登记实验数据,多组数据差异性分析采用单因素ANOVA中的Duncan检验,P<0.05表示具有显著性差异。采用Origin 2021绘图。
2 结果与分析
2.1 发酵豆乳添加量对面团pH值和TTA的影响
由图2可知,发酵过程中5组面团的pH值呈逐渐降低趋势,TTA逐渐上升。添加了发酵豆乳的4组面团的pH相比CG组均显著降低、酸度均显著升高(P<0.05);且随着发酵豆乳添加量的增加面团酸度不断上升。发酵12 h后B组面团的pH值最低,为4.31,D组面团的TTA最高,为8.25 mL。这是因为发酵豆乳带入的有机酸以及乳酸菌在面团发酵过程中继续产酸,使得面团的pH不断降低,TTA升高。在发酵面团中,较低的pH环境有利于激活小麦粉中的内源性蛋白酶和淀粉酶,可以促进蛋白质水解和游离氨基酸的产生[10-11],有利于提升馒头的风味和营养品质。
A-面团发酵过程中pH值的变化;B-面团发酵过程中TTA的变化
图2 面团发酵过程中pH值和TTA的变化趋势
Fig.2 Trends in pH and TTA during dough fermentation
2.2 发酵豆乳添加量对面团活菌数的影响
由图3可以看出,添加发酵豆乳后面团中的乳酸菌活菌数均显著提高(P<0.05),且随着发酵豆乳添加量的增加呈升高趋势,C组和D组无显著性差异(P>0.05);面团发酵后,各组面团的活菌数均显著增加,其中C组活菌数最高,为6.79 lg CFU/mL,说明乳酸菌被发酵豆乳引入面团后保持了良好的生长状态,在面团中继续增殖[4];当发酵豆乳添加量达到40%时面团的活菌数已经达到较高水平,再增加时面团中活菌数的提升不显著(P>0.05)。
图3 面团发酵前后活菌数的变化
Fig.3 Changes in the number of viable bacteria before and after dough fermentation
注:发酵时间相同的样品之间大小写字母不同,表示差异显著(P<0.05)。
2.3 发酵豆乳添加量对面团流变特性的影响
由图4可知,添加30%发酵豆乳面团的G′和G″最大,当发酵豆乳添加量在40%以下时,面团的G′和G″均大于CG,这可能是因为具有吸水和保水特性的大豆蛋白与淀粉或面筋蛋白相互作用产生连接,从而促进面筋蛋白大分子聚合物(glutenin macropolymer,GMP)的产生,GMP通过非共价键与其他蛋白形成面筋网络,从而改善面团的黏弹性[4];此外,乳酸菌产生的有机酸具有软化面筋的作用,增加蛋白质分子的静电斥力,从而增加面筋蛋白的膨胀和溶解度,使面团更柔软[12];当发酵豆乳添加量达到50%时,面团的G′和G″都显著低于对照组,说明发酵豆乳添加量过多会对面团中的面筋蛋白产生稀释作用,使得面团的延展性受损。
A-弹性模量(G′)的变化曲线;B-黏性模量的变化曲线(G″);C-损耗因子(tanδ)的变化曲线
图4 不同面团的流变特性
Fig.4 Rheological properties of different doughs
5组面团的tanδ值均在0.1～1 Hz的低频率范围内降低,当频率大于1 Hz时,5组面团的tanδ均随频率增大而增加,但tanδ始终小于1,说明面团的弹性大于黏性,表明面团始终处于固体状结构。而发酵豆乳添加量为30%的tanδ最小,说明面筋网络最稳定,因为发酵豆乳中的大豆蛋白和大豆磷脂都有很好的乳化性,能与面团中的淀粉和面筋蛋白形成复合物,使面筋网络结构更加稳固;而大豆中的膳食纤维既能作为面团弹性的填充材料,又能够与面团中的淀粉形成复合物,并均匀分布在面筋网络结构中,提高面团的黏弹性[13-14]。添加50%发酵豆乳的面团的tanδ最大,说明发酵豆乳添加量过多,较多的膳食纤维对面筋网络产生了稀释作者用,反而会降低面团的黏弹性。综上可知,添加30%的发酵豆乳对于面团的改善效果最佳,提高了面团的黏弹性。
2.4 发酵豆乳添加量对馒头质构特性、比容和高径比的影响
由表2可知,随着发酵豆乳添加量的增加,馒头的硬度、咀嚼性均显著降低,弹性显著上升(P<0.05),说明添加发酵豆乳使馒头的内部组织更加柔软,弹性更好。当发酵豆乳添加量为20%～30%时,馒头的比容和高径比显著高于CG组(P<0.05),其中添加量为30%时比容、高径比最大,分别为3.05 mL/g和0.62。当发酵豆乳添加量为50%时,馒头的比容和高径比反而降低,这是因为大量的发酵豆乳会对面筋产生稀释作用,削弱了面筋的持气能力。馒头比容的增大与添加发酵豆乳提高了面团的酸度,提升了面筋蛋白的黏弹性等有关。此外弱酸性环境有利于酵母的生长繁殖,增加了面团中CO2含量;同时乳酸菌发酵产生的有机酸和胞外多糖等代谢产物均可以改善面团的延展性和持气性[15]。吴玉新等[16]也得出了类似的结论,胞外聚合物可以作为亲水胶体,促进谷蛋白的结合并改善面筋网络结构,提升面团的持气能力,从而使馒头的比容增大。
表2 馒头的基本性质
Table 2 Basic properties of steamed bread
组别硬度/N弹性/mm咀嚼性/mJ高径比比容/(mL/g)CG12.50±0.58a8.59±0.41b81.40±5.44a0.58±0.01c2.88±0.08bA9.75±1.04b8.63±0.45b65.14±8.77b0.60±0.02bc3.00±0.01aB8.87±1.26b8.92±0.37ab61.46±9.09b0.62±0.02ab3.05±0.03aC7.64±0.47c9.21±0.10a56.01±2.22bc0.58±0.02c2.95±0.08abD7.39±0.14c9.32±0.21a47.67±5.71c0.53±0.01a2.18±0.02c
注：同列不同小写字母上标表示数值间差异显著(P<0.05)。
2.5 发酵豆乳添加量对馒头感官品质的影响
感官评定可以直接反映出消费者对产品的喜好程度,由图5、图6可以看出,添加30%的发酵豆乳馒头的体积最大,形态饱满,高而挺拔,表皮光滑,内部组织蓬松,气孔均匀,具有豆香味,且内部结构、风味、口感和总体可接受度的得分最高,但色泽略低于CG组,这是因为发酵豆乳本身颜色偏黄,加入到馒头中颜色会受一定的影响。当发酵豆乳添加量超过40%时,馒头的体积变小,颜色加深,表面变粗糙,内部组织变得更加细密紧实,感官评分显著降低。这与面团流变特性测定结果相一致,当发酵豆乳添加量较高时会对面筋结构产生隔离作用,使得面团的持气性变差,馒头体积变小,硬度增加。
图5 馒头的整体外观、截面图
Fig.5 Overall appearance, cross-section of steamed bread
图6 馒头的感官评价
Fig.6 Sensory evaluation of steamed bread
2.6 馒头贮藏期间的品质变化
2.6.1 贮藏期间馒头芯水分含量及水分损失率的变化
馒头中水分含量的变化与馒头贮藏过程中硬化速率密切相关[17]。由图7-A可知,随着贮藏时间的延长,馒头芯的水分含量逐渐下降;在第7天时,添加发酵豆乳的4组馒头芯的水分含量均高于CG组,当发酵豆乳的添加量为30%时,馒头芯的水分含量最高,为39.5%。由图7-B可知,添加发酵豆乳的4组馒头芯水分损失率均显著低于CG(P<0.05),其中B组水分损失率最低,为0.89%。上述结果说明添加发酵豆乳能够延缓馒头的水分流失,这与发酵豆乳中可溶性大豆多糖有关,这种物质能吸水形成亲水性胶体,提高了馒头面团的水合能力;另一方面乳酸菌代谢产生的有机酸和胞外多糖也有助于增强馒头的持水性[18-19]。此外,良好的面筋网络结构有助于馒头芯锁住水分,B组面团具有更稳定的面筋结构,因而其持水能力也最好。
A-水分含量的变化;B-水分损失率的变化
图7 贮藏期馒头的水分含量及水分损失率
Fig.7 Moisture content and rate of moisture loss of steamed bread during storage
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.6.2 贮藏期间馒头芯硬度的变化
馒头芯的硬度变化可以直观反应馒头的老化情况[20]。由图8可知,随着贮藏时间延长,馒头芯的硬度不断上升,且在前3 d硬化速率较快。在贮藏7 d期间,添加了发酵豆乳的4组馒头芯的硬度显著低于CG组(P<0.05),其中B组馒头芯的硬度最低,且7 d 后的硬度增加值最小,说明添加发酵豆乳对于馒头的抗老化方面具有优势,且添加量为30%时效果最佳,这与水分含量结果一致。添加发酵豆乳后面团呈现出酸性环境,有机酸的存在可以延缓淀粉的老化速度[21-22]。此外,也与发酵豆乳中含有大豆多糖和大豆蛋白等成分具有很好的保水性有关。综上所述,添加发酵豆乳能够有效延缓馒头的老化速率,改善馒头的贮藏品质,其中发酵豆乳添加量为30%时效果最好。
图8 贮藏期馒头的硬度
Fig.8 Hardness of steamed bread during storage
3 结论与讨论
本文研究了不同发酵豆乳添加量(20%、30%、40%、50%)对面团特性及馒头品质的影响。结果表明,添加发酵豆乳可以显著降低面团的pH,提高面团的酸度、乳酸菌活菌数(P<0.05);添加发酵豆乳还能提高面团的黏弹性,改善面团的流变特性。馒头品质的测定结果表明,发酵豆乳添加量为30%时馒头的比容、高径比最大,硬度和咀嚼性最低,并且馒头的外观、内部结构、风味、口感和总体接受程度的得分最高。馒头贮藏品质结果显示,添加发酵豆乳的4组馒头芯的水分含量均显著高于CG组,而水分损失率和硬度显著低于CG组(P<0.05),当添加30%的发酵豆乳时,馒头芯的水分含量和硬度变化最小,说明发酵豆乳的添加延缓了馒头的老化速率,其中发酵豆乳添加量为30%效果最佳。综上可知,发酵豆乳可以改善面团的发酵和流变特性,提升馒头的食用品质和贮藏特性,因此可作为一种健康、安全、经济的发酵面制品改良剂。
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