糠虾是糠虾科节肢动物的总称,它属于甲壳纲、软甲亚纲、糠虾目。因其生产力高、生长速度快、生殖周期短且对毒物敏感等特点,常被作为优质实验材料用于环境监测中的毒性试验[1]。糠虾具有较高的营养价值,蛋白质和不饱和脂肪酸含量丰富,许多淡水糠虾在渔业中发挥着重要作用,它们被引入湖泊和水库,在一些高档鱼类养殖中,作为优质的生物饵料为鱼类提供保育功能[2]。此外,沿海还常将其制成虾皮、虾酱和虾油等供人食用[3]。
面制品在人们的饮食结构中担任着不可或缺的角色,为了增加面制品的营养和丰富面制品的种类,国内外许多学者进行了一系列的研究。曹蒙等[4]研究了葛根粉对面条的蒸煮特性等的影响,开发了一种风味独特、营养高的挂面。ZHAO等[5]将马铃薯粉加入面粉中,制备出具有较高营养价值的蛋糕。ZHANG等[6]探讨了以脱脂甜瓜籽代替小麦粉对面团和面包特性的影响。ATUDOREI等[7]研究了发芽扁豆粉在小麦粉中的添加量对面团特性和面包品质的影响,制备的面包的孔隙率、比容和感官评分都得到改善。在面制品生产加工中,面团的流变学特性参数不仅贯穿于面团的形成过程,也在最终面制品的制成中发挥重要作用[8]。因此,本试验将糠虾粉与小麦粉混合制成休闲脆片,旨在研究糠虾粉的添加对面团特性及休闲脆片品质的影响,这不仅可以丰富面制品的种类,还将促进我国糠虾产业的发展,同时为糠虾在面制食品中的应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
小麦粉,白象食品集团面业有限公司;糠虾,山东滨州鑫源水产有限公司;食盐,山东省鲁盐集团有限公司;白糖,莲花健康产业集团股份有限公司;食用油,益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司。
1.2 仪器与设备
HC-800Y高速粉碎机,武义海纳电器有限公司;CR-10Plus色差仪,日本柯尼卡美能达株式会社;电子天平,深圳市美孚电子有限公司;MJ-JC11斩拌机、JYN-YM1压面机,九阳股份有限公司;TA.XT Plus质构仪,英国SMS公司;VTMR20-010V-I低场核磁成像仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;HAAKE MARS 60动态流变仪,Thermo Fisher公司;SU1510扫描电子显微镜,日本HITACHI公司;PEN3电子鼻,德国AIRSENSE公司。
1.3 实验方法
1.3.1 混粉面团及休闲脆片的制备
参考周淼等[9]的方法并稍作修改,将新鲜糠虾烘干后碾磨成粉,过筛后制得糠虾粉,称取一定质量的糠虾粉与低筋小麦粉(蛋白质含量8.02%)混匀,使小麦粉与糠虾粉的质量比为100∶0、95∶5、90∶10、85∶15、80∶20、75∶25。再按比例加入2%(质量分数)食盐、10%白糖和50%的蒸馏水进行充分揉捏,直至面团表面光滑。面团调制完成后静置一段时间,用压面机将面团辊压成厚度5 mm左右的面带,在辊压后的面带上均匀地扎孔,利用小刀或模具对扎孔后的面带进行成型,将成型后的面片放入微波炉中,根据预实验确定的微波条件,面片在560 W下微波处理60 s制得休闲脆片。
1.3.2 色泽的测定
取适量制备好的面团样品放入透明自封袋中,排除表面气泡,然后置于经过校正后的色差仪检测口进行色差测定,记录各个样品的L*、a*、b*值。
1.3.3 质构特性的测定
参考CHEN等[10]的方法略作修改,在室温下利用质构仪对面团样品进行全质构测定,重复测定6次,取平均值。称取3.0 g面团置于载物台上,立即用质构仪对面团进行物性测定,探头型号为P/100铝制圆柱型探头,测前速度3,测试速度2 mm/s,测后速度2 mm/s,压缩量75%,触发力5.0 g。测定指标包括硬度、弹性、黏聚性、胶着性、咀嚼性和回复性。
1.3.4 水分分布的测定
参考HE等[11]的方法略作修改,采用低场核磁共振检测面团的水分分布及水分迁移性质,利用CPMG脉冲序列检测横向弛豫时间(T2)。精确称取5.0 g面团,用四氟乙烯薄膜包裹后放入核磁管中进行检测。低场核磁共振的检测参数为:TW=1 000 ms,NS=8,TE=0.4 ms,NECH=2 000。扫描结束后采用反演软件拟合CPMG数据。
1.3.5 动态流变特性的测定
精确称取5.0 g面团,开启流变仪进入测试程序,选择转子P20/Ti和载物台进行安装,点击调零键对仪器调零,待按钮变绿后表示调零结束,设置测试参数,将面团置于测试探头下,样品覆盖探头,点击开始测试,测定各混合面团储能模量(G′)和损耗模量(G″)、损耗正切(tanδ)随频率变化的情况。具体测试参数为:扫描温度为25 ℃,夹具间隙1.0 mm,振荡频率0.1～10 Hz[12]。
1.3.6 微观结构的测定
将不同糠虾粉含量的面团置于真空冷冻干燥机中干燥12 h,取出样品后用小锤子打碎冷冻干燥的面团样品,然后切成约10 mm×4 mm×5 mm的长方体。将切割后的小长方体放置在具有黑色导电胶的样品台上,通过真空溅射镀金,并使用扫描电子显微镜在1.0 kV的加速电压下以500倍的放大倍数观察面团图像。每个面团样品从不同位置拍摄3～5张照片,并选择代表性照片进行分析[13]。
1.3.7 感官评定
按照1.3.1节中的方法制得休闲脆片,感官评价方法参考连淑媛[14]略作修改。邀约10名具有感官知识储备和感官实验经验的同学,对含不同比例糠虾粉的休闲脆片从形态、色泽、风味、口感4方面进行评价,重复实验3次,感官评定标准规则如表1所示。
表1 休闲脆片感官评分表
Table 1 Sensory score scale for leisure chips
感官指标好中差形态(20分)外形完整,厚薄均匀(15～20)外形较完整,厚薄基本均匀(6～14)外形不完整,厚薄不均匀(0～5)色泽(20分)色泽均匀,无过焦现象(15～20)色泽较均匀,略有焦色(6～14)色泽不均匀,有焦色(0～5)风味(30分)咸甜适中,具有鲜明的虾香味(20～30)咸甜一般,虾香味一般(10～19)咸甜不适,虾香味不明显(0～9)口感(30分)松脆细腻,不黏牙(20～30)松脆细腻感一般,略黏牙(10～19)口感不细腻,黏牙(0～9)
1.3.8 电子鼻测定
称取3.0 g休闲脆片样品放入顶空瓶中,并密封好,然后在室温下静置30 min,以便挥发性成分达到平衡状态。待平衡状态达到后,将电子鼻探头插入顶空瓶,通过吸入顶部空气进行挥发性物质的分析测定。在进行电子鼻测定时,设定如下参数:清洗时间为70 s,测定时间为90 s,进样速度为2.5 mL/s,每组样品进行4次重复测定。在数据分析方面,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)法和载荷分析(loadings)法,直接使用PEN3电子鼻自带软件进行数据分析[15]。
2 结果与分析
2.1 糠虾粉添加量对面团色泽的影响
糠虾粉的加入会对面团的色泽产生影响,利用色差仪测定糠虾粉加入量0%～25%(质量分数)对面团色泽的影响,面团的颜色特征。如表2所示,不含糠虾粉的面团的亮度值最高,然后随着糠虾粉含量的增加而降低。由于糠虾粉的红棕色性质,面团的红度值相应增加,而黄度值则随着糠虾粉含量的增加而逐渐降低。随着虾粉的加入,面团颜色越来越暗,越来越红。
表2 不同糠虾粉加入量的面团色泽
Table 2 The color of the dough with different amounts of mysis shrimp meal
注:结果为3次实验的平均值±标准差,同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
色泽指标糠虾粉加入量/%0510152025L∗-2.33±0.15f-9.10±0.20e-12.77±0.06d-15.30±0.20c-16.70±0.10b-17.83±0.23aa∗2.23±0.23a4.80±0.10b5.00b5.33±0.15c5.30±0.10c5.63±0.21db∗9.83±0.06f8.00±0.10e 6.43±0.15d5.37±0.06c4.77±0.15b4.20±0.10a
2.2 糠虾粉添加量对面团质构的影响
面团的质构特性在食品的加工过程中是非常重要的,糠虾粉添加量对面团质构的影响结果如表3所示。随着糠虾粉添加量的增加,面团的初始硬度降低,胶着性也随之下降,说明填充物糠虾粉逐渐破坏了原有的结构,导致面团内部的面筋网络结构逐渐失去连续性,面筋的结构被不同程度地打散,甚至出现了断裂,最终导致了面团结构的松散化,初始硬度和黏着性明显降低。糠虾粉添加量过多,会使面筋蛋白变稀释、持气性能下降,从而导致面团黏着力下降[16]。随着糠虾粉添加量上升,面筋结构被稀释,因此面团的弹性下降,咀嚼性变差。综上,不同糠虾粉添加量对面团的质构影响趋势各异,添加糠虾粉会逐渐破坏面团的原有结构,面筋结构被不同程度打散,进而影响面团的加工特性,后续将对面团加工出的产品品质进一步进行检测,从而得出最适宜的糠虾粉添加比例。
表3 不同糠虾粉加入量的面团质构特性
Table 3 Texture characteristics of the dough with different amounts of mysis shrimp meal
注:结果为3次实验的平均值±标准差,同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
添加量/%硬度弹性内聚性胶着性咀嚼性03 462.65±294.93e0.89±0.10e0.23±0.02a808.34±28.04c716.87±82.17d51 533.90±113.01d0.57d0.27±0.04ab413.07±56.77a236.36±34.55c101 381.83±130.3cd0.31±0.06c0.30±0.04b416.02±91.74a130.98±43.35b151 175.03±66.51bc 0.24±0.02bc0.38±0.04c447.70±76.53a106.85±24ab20971.53±27.92ab0.18±0.01b0.49±0.05d479.30±43.84a85.90±5.92ab25892.76±37.6a0.09a0.71±0.01e106.85±24.03b54.86±4.99a
2.3 糠虾粉添加量对面团水分分布的影响
低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)是一种快速的非破坏性技术,被广泛用于确定面团中不同组分之间质子的分布和迁移。核磁成的像中每条曲线一般具有3个群体,并且基于横向弛豫时间(T2)的分布被命名为T21、T22和T23。糠虾粉的添加对面团水分分布的影响结果如图1和图2所示。对于所有面团样品,T22是最丰富的群体,这表明面团中的半结合水是主要的存在形式[17]。随着糠虾粉的加入,样品的T2弛豫时间变得比对照短。同时,面团中的水分分布状态发生了改变,面团的A22随糠虾粉含量的增加而降低,A23随糠虾粉含量的增加而增加。说明面团中水分的自由度增加,与其他组分结合变得不紧密[18]。其原因可能是虾粉的添加稀释了面团中面筋蛋白含量,破坏了面团体系中的凝胶网络结构,体系中分子交联程度变低,聚合度变小,面团持水性降低,水分的自由度增加。
图1 不同糠虾粉加入量的面团水分分布
Fig.1 Moisture distribution of the dough with different amounts of mysis shrimp meal
图2 不同糠虾粉添加量的面团水分组成比例
Fig.2 Moisture composition proportion of dough with different amounts of mysis shrimp meal
2.4 糠虾粉添加量对面团动态流变的影响
弹性模量(G′)是指材料发生形变时,因弹性形变引起的存储能的变化,从而反映出材料的弹性强度。黏性模量(G″)是物质在变形过程中因黏性形变而损失的能,它反映材料黏性大小。黏性模量和弹性模量的比值称为损耗因子,反映材料黏性和弹性比例[19]。糠虾粉添加量对面团G′和G″的影响结果如图3所示。图3-a、图3-b为频率变化过程中糠虾粉含量对面团G′和G″的影响。随着扫描频率的增加,G′和G″均增大,说明面团处于流动状态。如图3-c所示,在0.1～1 Hz的扫描频率范围内,tanδ随频率的增加而降低,在1～10 Hz的扫描频率范围内,tanδ随频率的增加而急速升高,黏性比例增大,凝胶网状结构减弱,混合粉面团的混合体系不稳定且易被破坏。综上所述,随着虾粉的加入,G′和G″逐渐下降,其下降的原因可能是由于虾粉的添加稀释了面团中面筋蛋白含量,从而限制了面团形成良好黏弹性网络状结构支撑骨架的能力,使得面团体系中凝胶网络结构弱化。tanδ增大说明弹性比例减小的幅度大于黏性比例,体系中分子交联程度变低,聚合度变小,凝胶网状结构减弱[20]。
a-面团的G′;b-面团的G″;c-面团的tanδ
图3 不同糠虾粉加入量的面团动态流变特性
Fig.3 Dynamic rheological properties of dough with different amounts of mysis shrimp meal
2.5 糠虾粉添加量对面团微观结构的影响
为了了解糠虾粉对面团微观结构的影响,图4显示了放大倍数为×500的面团微观结构的电镜图像,该分析为理解糠虾粉、面筋蛋白和淀粉颗粒之间的相互作用提供了有用的信息。在图4-a中,对照面团(0%)的显微照片显示出更致密的微观结构,还可以看到密集分布在整个蛋白质相中的小的和大的淀粉颗粒。小淀粉颗粒似乎部分地嵌入在面筋网络中,形成如TAO等[21]所述的拉伸基质,这解释了为什么面团硬度相对较高。随着糠虾粉含量的增加,面筋网络被破坏,导致出现许多间隙并导致松弛的面筋网络结构。糠虾粉的加入降低了面团表面蛋白质涂层的连续性,并扩大了空洞和空隙[22]。当添加20%以上的糠虾粉时,如图4-e和图4-f,观察到更严重的面筋网络破坏,间隙数量显著增加,并且面筋网络完整性显著劣化。电镜分析结果进一步证实,糠虾粉添加量的不同导致面筋网络的破坏程度不同,从而导致面团流变学特性的变化。
a-面团对照组;b-虾粉添加量5%;c-虾粉添加量10%;d-虾粉添加量15%;e-虾粉添加量20%;f-虾粉添加量25%
图4 不同糠虾粉加入量的面团微观结构
Fig.4 Microstructure of dough with different amounts of mysis shrimp meal
2.6 糠虾粉添加量对休闲脆片感官评分的影响
研究从形态、色泽、风味、口感综合评价糠虾粉对休闲脆片感官评分的影响,结果如表4所示,随着糠虾粉的加入,休闲脆片的形态评分下降,这是因为当糠虾粉添加量过多时,会破坏面团中的面筋网络结构,导致面团的持水性降低和黏性增大,最终制成的休闲脆片会出现组织皱缩的现象。脆片色泽评分随着糠虾粉加入量的增加先上升后下降,这主要是因为适量的虾粉可以使脆片色泽更加鲜明,但添加量过多会使脆片颜色发暗从而降低评分。脆片风味评分随着糠虾粉加入量的逐渐增加,这主要是因为虾粉的加入赋予了脆片虾香味,丰富了脆片的味道。综上,糠虾粉添加量为15%时脆片感官评分达到最大,因此适宜的糠虾粉添加量为15%。
表4 不同糠虾粉加入量的休闲脆片感官评分
Table 4 Sensory scores of leisure chips with different amounts of mysis shrimp meal
注:结果为3次实验的平均值±标准差,同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
感官指标糠虾粉加入量/%0510152025形态17.33±1.20b16.67±0.58ab15.67±1.50ab16.00±2.00ab15.33±0.58ab14.67±0.58a色泽18.00±1.00c17.00±1.00a18.67±1.50b19.00±1.00d13.00±1.00cd11.33±0.58cd风味21.67±0.58a22.67±0.58b23.00±1.00b24.67±2.50d26.33±1.50c26.00±1.00b口感21.33±0.58a21.33±0.58bc22.33±2.10c23.00±2.00c21.00±2.00abc20.33±0.58ab总分78.33±1.50a77.67±1.20ab79.67±1.50b82.67±2.90e75.67±3.10d72.33±2.50c
2.7 休闲脆片电子鼻分析
在实验过程中,测试了不同糠虾粉含量的休闲脆片在电子鼻10个传感器上的响应值,并以雷达图(图5)的形式呈现。从图5的外形轮廓可知,不同糠虾粉含量所对应的样品在风味物质上存在着差异性,随着糠虾粉的加入量增加,传感器所得到的响应值都增大,这说明产生的风味物质也相应增多,这是造成样品风味差异的主要原因,这种变化可能是由于糠虾粉的特殊成分和味道的加入,使脆片味道更加浓郁。此外,R2(W5S)和R7(W1W)传感器所得到的响应值变化最为明显,这表明在脆片加工过程中,硫化物和氮氧化合物的含量增加趋势最为显著[23],即随着糠虾粉的加入,脆片虾香味增加,味道更加浓郁,这一结果与感官评价中的风味指标结果一致。
图5 不同糠虾粉加入量休闲脆片电子鼻的雷达图
Fig.5 Radar diagram of leisure chips with different amounts of mysis shrimp meal by the electronic nose
3 结论
本文研究糠虾粉对面团特性及休闲脆片品质的影响。研究发现,随着糠虾粉的加入,面团越来越暗、越来越红,面团初始硬度降低,胶着性下降,弹性也逐步下降,面团的咀嚼性变得更差。糠虾粉的加入降低了面团表面蛋白质涂层的连续性,面团出现更多的空洞和空隙,面筋蛋白中有少量淀粉暴露,面团的G′和G″逐渐下降,面团结构表现出松弛、软化和硬度降低,糠虾粉的添加会使面团加工性能降低。休闲脆片的感官评价结果表明,随着糠虾粉的加入脆片感官评分先增加后降低,糠虾粉添加量15%时,脆片外形完整,厚薄均匀,色泽均匀,松脆细腻,不黏牙且有鲜明的虾香味。综合考虑糠虾粉添加量为15%时,脆片口感松脆,品质良好。休闲脆片的电子鼻结果表明,糠虾粉加入越多产生的风味物质也越多,其中硫化物和氮氧化合物的含量增加趋势最为显著。糠虾风味休闲脆片的开发,为糠虾在面制食品中的应用提供新的思路和参考。本研究仅探讨了糠虾粉在休闲脆片中的应用,还可以通过制作面包、面条等其他面制产品,以此确定糠虾粉的加工适应性,进一步拓展糠虾的应用范围。
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