馒头是一种发酵面粉蒸制而成的食品,具有光滑的外观、独特的香味和松软的口感,是中国的传统主食之一,消费市场广阔。与烤制的面制品相比,馒头蒸制时的温度更低,能更好地保存内源性营养物质和添加的营养成分,制作过程中无丙烯酰胺和呋喃等不良物质生成,淀粉糊化程度更高,氨基酸损失更小,易被消化吸收且绿色安全[1]。因此,它深受韩国、日本和澳大利亚等国家的欢迎。

多糖是一类具有多种功能的生物活性大分子,可作为增稠剂、稳定剂和调味剂等被广泛应用于食品工业中[2]。在面团中添加多糖(黄原胶、海藻酸钠和菊粉等)能改变面团中水分的迁移方向,增加面团中不可吸收的成分,降低消化速率并减少患慢性疾病的风险[3]。WANG等[1]发现阿拉伯木聚糖的添加改善了馒头的面筋网络结构,增大了馒头的比容并降低了硬度。此外,HONG等[4]研究发现添加大豆多糖显著降低了面包的硬度,并在贮存期间更好地保存其风味。GUO等[5]报道,甘草多糖能显著增加馒头比容,改善面筋网络结构,对馒头品质有积极影响。由此可见,添加多糖对面制品的品质有积极影响。

枣多糖是红枣中主要的活性大分子,具有抗炎、抑菌、护肝和保护肠胃等功效,还有乳化和增稠特性,能增加食品的稳定性,并改善质地和风味[6]。SHARAFI等[7]研究发现红枣粗多糖显著降低了面包的硬度,增加了比容、弹性和可接受度,延缓了贮存过程中的水分流失,使整体品质更佳。在面条中添加红枣粗多糖,不仅增加了风味,还带来了降糖和降脂的功效[8]。因此,在主食中添加枣粗多糖满足了消费者日益增长的膳食营养的需求,这在未来具有较大的市场潜力。然而,目前鲜见枣多糖对馒头品质影响的研究报道。

因此,本研究从红枣中提取粗多糖,探究粗多糖对面团发酵特性和馒头孔隙结构、色泽、质构、挥发性风味物质和感官特性的影响,以期为枣多糖的开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金富强小麦粉,五得利面粉集团有限公司;赞皇大枣,河北省农产品电子商务有限公司;高活性干酵母,安琪酵母股份有限公司;石油醚、NaCl、浓硫酸、CuSO4、KBr(分析纯),福晨(天津)化学试剂有限公司;95%乙醇、75%乙醇,山东安捷高科消毒科技有限公司;娃哈哈饮用纯净水,杭州娃哈哈集团有限公司。

1.2 仪器与设备

FD-1A-80真空冷冻干燥机,河北念欣实验仪器有限公司;SBL-10 TD控温超声波清洗机-10L,宁波新芝生物科技股份有限公司;BPG-9070A精密鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;HH-2数显恒温水浴锅,金坛晶玻实验仪器厂;DH 3600恒温培养箱,天津市泰斯特仪器有限公司;Universal TA-2019质构仪,上海腾拔仪器科技有限公司;WSC-2B色差仪,深圳三恩时科技有限公司;FlavourSpec®气相色谱离子迁移谱联用仪,德国G.A.S公司。

1.3 实验方法

1.3.1 粗多糖的制备

采用超声辅助水提醇沉的方法制备粗多糖,参考QU等[9]的方法并稍加修改。将赞皇大枣洗净烘干,去核切块,在60 ℃条件下烘干至恒重,粉碎并过60目筛。称取一定质量的枣粉,加入1∶10(g∶mL)的石油醚,在不断搅拌下浸泡24 h,每隔8 h更换1次石油醚,去除试剂保留残渣。在同等条件下加入75%乙醇,浸泡结束后烘干残留试剂。采用1∶20(g∶mL)比例的水提取,65 ℃水浴浸提30 min,55 ℃,300 W超声条件下浸提40 min,8 000 r/min离心20 min并收集上清液,重复3次,合并上清液并使用旋转蒸发仪浓缩至原体积的1/4～1/3,加入4倍浓缩液体积的95%乙醇4 ℃过夜沉淀,6 000 r/min离心20 min并收集沉淀,真空冷冻干燥得粗多糖备用。计算粗多糖得率如公式(1)所示:

得率

(1)

1.3.2 面团的发酵特性分析

参考胡丽花[10]的方法并略有修改。取一定质量的面粉,加入50%(质量分数,下同)水和1%酵母,分别添加0%、0.2%、0.5%、1%和2%粗多糖,揉成光滑的面团。取15 g面团放入具塞量筒内,置于35 ℃水浴中,顶部连接到一个装满溶液的容器中,并保证装置密封良好,溶液由200 g NaCl、20 g CuSO4、20 mL H2SO4和2 L水配制,排出的溶液即为面团的产气量,每隔30 min记录面团体积和产气量。

1.3.3 馒头的制备

不同添加量粗多糖的馒头:按照1.3.2节的方法制备面团,35 ℃恒温箱中醒发,随后将其分割成100 g/个面团,揉圆成型,沸水蒸15 min,室温冷却,备用。

枣粉馒头:根据粗多糖得率计算提取0.2 g粗多糖所需的干燥枣粉的质量为14.4 g,制备含14.4%枣粉的馒头,制作方法同上。

1.3.4 馒头的色泽分析

选取馒头中间10 mm×10 mm×5 mm的薄片,使用色差仪测定馒头的L*值、b*值和a*值。

1.3.5 馒头的质构分析

参考NING等[11]的方法并略有修改。将馒头切成15 mm的片状,再将其切成15 mm×15 mm×15 mm的正方块,使用质构仪进行测定。设置参数:测试探头为P/36R,测定速度为60 mm/min,形变率为50%,最小触发力为0.4 N。

1.3.6 馒头的多孔性分析

参考PÉREZ-NIETO等[12]的分析方法。选取馒头中间部位,切成片状,去除碎屑,使用Image J软件对馒头中心的孔隙结构进行分析。

1.3.7 馒头的风味分析

参考WEI等[13]的方法并略有修改。称取2 g样品切碎置于20 mL顶空瓶1/4体积处,于60 ℃条件下孵育20 min。设置气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion mobility spectrometry, GC-IMS)分析条件:色谱柱为MXT-WAX(30 m,0.53 mm ID,1.0 μm df,美国RESTEK公司);柱温为70 ℃;载气和漂移气均为氮气;IMS温度为45 ℃。气相色谱条件:载气流速为0～2 min,2 mL/min;2～10 min,2 mL/min上升至10 mL/min;10～25 min,10 mL/min上升至100 mL/min。漂移气流速为150 mL/min。数据分析:经GC×IMS Library Search Software软件分析样品中香气物质,并使用National Institute of Standards and Technology(NIST)数据库和IMS数据库对物质进行定性。

1.3.8 馒头的感官分析

参考WANG等[14]的方法并略有修改。选择15名受过感官培训的人员对馒头进行评价,以弹性(10分)、表面色泽(10分)、表面结构(10分)、内部结构(20分)、韧性(10分)、黏性(10分)、食味(10分)、气味(10分)和可接受度(10分)制定感官评定标准,见表1。评价时间在下午4点,每组间隔用娃哈哈水漱口。

1.4 统计分析

每组实验均设置至少3次及以上平行。采用SPSS软件进行分析,且使用MetaboAnalyst 5.0(https://www.metaboanalyst.ca/)、Simca软件和Origin软件进行偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)、相似性分析和结果可视化。

2 结果与分析

2.1 不同添加量粗多糖对面团发酵特性的影响

发酵良好的面团具有坚固稳定的面筋网络和较好的持气力,这能更好地保存气体并使馒头具有良好的质地[15]。不同添加量粗多糖对面团发酵特性的影响如图1所示。与对照组相比,添加不同量粗多糖面团的气体释放量显著增加,且更快的呈现“驼峰”曲线(图1-a);添加粗多糖的面团更快膨胀至最大体积,其中添加 0.2%～0.5%粗多糖面团体积显著增加,添加1%～2%粗多糖面团体积略有减小(图1-b)。这表明适量粗多糖的添加有助于面团的发酵。这可能是由于小剂量粗多糖促进了面筋蛋白和淀粉颗粒的结合,增加了面筋结构的稳定性,从而增大了面团体积;然而过多添加的粗多糖与面筋蛋白争夺水分,面筋网络难以延伸展开,致使面团体积减小[16]。当粗多糖添加量在0.5%时,出现的第1个“驼峰”曲线较显著(图1-a),这可能是因为粗多糖提升了酵母菌对面粉中葡萄糖和蔗糖的利用速率,引起了面团的迅速膨胀。此外,发酵2 h时面团几乎都达到最大气体释放量和最大体积,因此选择发酵2 h为后续馒头醒发时间。这与酿酒酵母发酵的面团在2 h到达最大发酵体积的实验结果一致[15]。

2.2 不同添加量粗多糖对馒头色泽、质构和多孔率的影响

色泽是食品的主要属性之一,直接影响了消费者对产品的喜爱度[17]。如图2所示,不同添加量粗多糖对馒头色泽的影响较小。粗多糖的添加导致了馒头L*值的下降、b*值和a*值的增加(图2-a、图2-b和图2-c),且差异显著(P<0.05),表明粗多糖的添加引起了馒头白度的下降并发生红变和黄变。这可能是因为粗多糖本身就带有淡黄的颜色,另外,在蒸制过程中发生美拉德反应,引起了颜色的变化。而当添加量为0.2%～1%时,馒头色泽变化不大,肉眼较难分辨(图2-d),这对消费者来说可能是容易接受的。

质构是表征食品质量和接受度的重要指标之一,能客观地向消费者展示馒头的品质[18]。不同添加量的粗多糖对馒头质构的影响如图3所示。馒头的硬度、弹性、胶黏性和咀嚼性随着粗多糖添加量的增加而升高(P<0.05),而当添加量为0.2%～1%时,馒头的硬度下降。硬度是评价馒头新鲜程度的常用参数之一,与消费者的接受程度密切相关[19]。添加0.2%～1%粗多糖馒头的硬度下降(图3-a)。这可能是因为粗多糖促进了面团中氢键和疏水键与面筋蛋白的聚合,减少了二硫键的破坏,使面筋网络呈现更加紧密的结构,从而降低馒头的硬度。此外,添加2%粗多糖馒头的硬度升高(图3-a),一方面可能是因为粗多糖具有一定的黏性,过多的添加致使面团质地紧密;另一方面可能是因为粗多糖与面粉中的面筋蛋白竞争水分,致使面筋网络形成不充分,无法充分延伸[21]。弹性与馒头品质呈正相关,是评价馒头持气性的指标之一[20]。馒头的弹性和咀嚼性随粗多糖添加量的增加而升高(图3-b和图3-c),这可能归因于粗多糖影响了面筋网络结构,增强了馒头的回弹性,进而增加馒头的咀嚼性。胶黏性与自身黏性有关。添加粗多糖提高了馒头的胶黏性(图3-d),这可能是因为粗多糖具有一定的黏性,加之粗多糖影响了小麦粉中淀粉的热糊化,从而增加了馒头的黏性。

不同添加量粗多糖对馒头孔隙结构的影响结果如图4所示。馒头的平均气孔面积和孔隙率随着粗多糖添加量的增加而升高(P<0.05),而添加量在2%时,馒头的平均气孔面积和孔隙率显著下降。这可能归因于小剂量粗多糖的添加促进了面筋蛋白与氢键的结合和面筋网络的形成,增强了面筋蛋白的持气力,使得气孔分布更加均匀;而过多添加的粗多糖影响了面筋网络的形成,从而降低了馒头的孔隙率[21]。

2.3 不同添加量粗多糖对馒头风味的影响

风味在消费者喜好、接受度和购买行为中占主导地位[22]。如表2所示,从不同馒头中共鉴定出50种挥发性风味物质,包括醇类、醛类、酯类、酮类、酸类、醚类、烯类、呋喃类、吡喃类和其他类化合物。添加粗多糖显著增加了馒头中2,3-丁二醇、乙醇、甲基烯丙硫醚、甲酸和乙酸的相对含量,降低了3-辛烯-1-醇、2-丙醇、丁醛、苯乙酮和2-戊基呋喃的相对含量(P<0.05),对其他物质的影响不显著(P>0.05)。其中,2-戊基呋喃、2,3-丁二醇和乙酸都是酵母菌发酵的产物,表明粗多糖可能对发酵造成了影响。此外,加入粗多糖并未引起其他风味物质含量和种类的显著变化,即P>0.05,表明粗多糖的添加没有产生与对照组显著的代谢差异[23]。

风味指纹图谱能直接比较不同样本间相同化合物的差异,结果如图5所示。不同量粗多糖的添加引起了馒头中丁醛、2,3-戊二酮、乙酸、碳酸二乙酯、2,3-丁二醇、正戊醇、异戊醛、3-甲基-1-丁醇和丁酸乙酯等化合物含量略上升(区域A),表明粗多糖可能会增加馒头中的水果香气;3-甲硫基丙醛、2-甲基丁醛、乙酸乙酯、苯乙烯和2-丙醇等化合物含量略下降(区域B),表明粗多糖的添加可能会减少馒头中的霉味和甜香。这表明枣多糖的添加可以较为有效地保留馒头的原始风味,即发酵剂可能未降解粗多糖产生新的物质[23]。区域C为枣馒头中信号较强的挥发性风味化合物,主要有3-羟基丁酮、2-丁酮、3-甲基辛醇、1-庚醇、丁酸甲酯、3-甲基丁酸甲酯、3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)和2,4-二甲基戊烷等,这些物质赋予了馒头浓郁的气味,引起了与对照组馒头显著的风味差异,即改变了馒头的原始风味。

不同组别间的风味进行偏最小二乘法-判别分析,结果如图6-a所示:同组样品相对聚积,表明样品组内重复性良好;添加粗多糖的样品相对聚集,添加枣粉的样品分离效果显著,表明添加不同量粗多糖对馒头挥发性风味物质的影响较小,而枣粉的添加会显著改变馒头的风味;主成分1和主成分2的贡献率分别为64.5%和13.3%,总贡献率为77.8%,表明选取的样本有较好的可靠性。经过200次置换结果检验,结果如图所示图6-b所示:自变量拟合指数为0.946,因变量拟合指数为0.985,模型预测指数(Q2)为0.841,且Q2回归线与纵坐标的相交点小于0。一般认为,R2和Q2超过0.5表示模型拟合结果可接受[24],即模型不存在过拟合,模型验证有效,该结果可以用于分析不同成分馒头的风味物质。

2.4 不同添加量粗多糖对馒头感官评分的影响

馒头的感官评分结果如图7所示。馒头的感官总分随着粗多糖添加量的增加而升高(P<0.05),而添加量为2%时,感官总分下降,这表明适量的添加粗多糖可以提高馒头的感官评分总分(图7-a)。其中,0.2%～1%粗多糖的添加优化了馒头的气味、表面结构和内部结构,增加了韧性、弹性、黏性和可接受度(图7-b)。这与馒头的质构(图3)和孔隙结构(图4)的结果一致。这主要是因为添加粗多糖能改善馒头的面筋网络结构,提升馒头的口感。与添加小剂量粗多糖馒头相比,添加枣粉馒头的感官评分总分差异不大,其气味和食味有所提高,但馒头表面出现坍塌、内部结构散乱,弹性弱,表皮色泽暗沉,对馒头的直观感受有不利影响。这可能是因为枣粉的吸水能力强,致使面筋蛋白无法充分吸水膨胀,面筋网络形成不充分,从而影响了馒头的品质。此外,枣粉馒头气味浓郁特殊,部分消费者对其气味的接受度低,而添加粗多糖馒头能很好地回避气味问题。

3 结论

本文探究了枣粗多糖对面团发酵特性及馒头色泽、质构、多孔率和风味的影响,并进行感官评定。与对照组相比,添加0.2%～1%粗多糖促进了面团的发酵,显著降低了馒头的硬度,增大了馒头的弹性、胶黏性、咀嚼性和孔隙率,提高了馒头平均气孔面积,对馒头风味物质的种类没有显著影响,且提高了馒头的感官评分总分。结果表明,枣粗多糖的添加在一定程度上对馒头品质有积极影响,为粗多糖在面制品中的开发应用提供可借鉴的思路。

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Effect of crude polysaccharide of jujube on fermentation properties of dough and quality of steamed breads

ZHANG Ziyi, WEI Guanmian*, QI Meng, ZHAO Feiran, LI Haonan, SANG Yaxin*

(College of Food Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, China)

ABSTRACT This study investigated the effects of crude polysaccharide from jujube on the fermentation properties of dough and the color, texture, crumb structure, flavor, and sensory properties of steamed breads, and the flavor differences of steamed breads were analyzed using multivariate statistical analysis.Results showed that the addition of 0.2%-1% crude polysaccharides increased the gas production of dough, improved the hardness and elasticity of the steamed breads, and enhanced their fermentation volume, porosity, and average stomatal area of the steamed breads.Compared with the control, the contents of volatile flavor compounds in steamed breads added crude polysaccharide decreased, such as 3-octene-1-ol, 2-propanol, butanal, and 2-pentylfuran, while there was no significant difference in the contents of other flavor compounds.Furthermore, 0.2%-1% crude polysaccharides increased the total sensory score of steamed breads.The comprehensive results showed that the addition of crude polysaccharide had a positive effect on the quality of steamed breads, and they provided a theoretical basis for the application of crude polysaccharide in food processing.

Key words jujube crude polysaccharide;steamed breads;fermentation;texture;flavour

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.039022

引用格式：张紫怡,魏冠棉,乞萌,等.红枣粗多糖对面团发酵特性及馒头品质的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(7):327-334.ZHANG Ziyi, WEI Guanmian, QI Meng, et al.Effect of crude polysaccharide of jujube on fermentation properties of dough and quality of steamed breads[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(7):327-334.

第一作者：硕士研究生(魏冠棉讲师和桑亚新教授为共同通信作者,E-mail:weiguanmian@126.com;sangyaxin@sina.com)

基金项目：“十四五”国家重点研发计划“乡村产业”专项——特色干果产业关键技术研究与应用示范项目(2022YFD1600400)

收稿日期：2024-03-05,改回日期:2024-04-12