高纖維酸面團(tuán)面包植酸變化及烘焙特性

高纖維酸面團(tuán)面包植酸變化及烘焙特性摘要：本文通過向高筋粉中添加小麥麩皮和大麥麩皮制作高纖維營養(yǎng)面包，應(yīng)用酸面團(tuán)技術(shù)改善高纖維面包面團(tuán)流變特性、烘焙特性，減小了面包中植酸含量；同時，通過引入淀粉酶和木聚糖酶探討了酸面團(tuán)技術(shù)和兩種酶對高纖維面包老化特性的影響。關(guān)鍵詞：植物乳桿菌；發(fā)酵麩皮；植酸；烘焙特性1.膳食纖維1.1膳食纖維的定義膳食纖維（dietaryfiber,DF），是一類新型的活性成分與功能性食品配料，被科學(xué)家譽(yù)為“第七營養(yǎng)素”。早在1953年，Hipsley首次提出了“膳食纖維”這一術(shù)語，指不能被消化的植物細(xì)胞壁成分。19年后，Trowell等在測定食品中各種營養(yǎng)成分時采用了此術(shù)語并對其定義進(jìn)行了界定。1976，Trowell等補(bǔ)充了膳食纖維的定義不能被人體消化酶水解的植物細(xì)胞殘留物和所有不能被消化的多糖（纖維素、半纖維素、寡糖、果膠、樹膠、蠟狀物）以及木質(zhì)素。然而，“膳食纖維”的定義仍然在學(xué)術(shù)界有很大的爭議，直到2008年，在南非召開的第三十屆食品法典委員會會議上通過了對“膳食纖維”的國際標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)管定義。最終，在2009年將其定義為具有十個或更多的單體單元的碳水化合物聚合物，不能被人類小腸內(nèi)內(nèi)源酶水解并屬于以下種類：1、消耗的食物中天然可食用的碳水化合物聚合物；2、通過生理學(xué)法、酶法或者化學(xué)法處理后的食品原材料，經(jīng)專家普遍認(rèn)證對健康有積極生理效應(yīng)的碳水化合物聚合物；3、經(jīng)專家普遍認(rèn)證對健康有積極生理效應(yīng)的合成的碳水化合物聚合物。1.2膳食纖維的分類及生理功效膳食纖維根據(jù)溶解性分為可溶性纖維和不可溶性纖維，前者包括果膠、樹膠和粘膠，后者包括纖維素及某些半纖維素，此外，還有木質(zhì)素、抗性淀粉等。膳食纖維雖然不能被人體消化吸收，但卻具有重要的生理功效，尤其是在維護(hù)胃腸道健康方面。膳食纖維在大腸內(nèi)促進(jìn)腸蠕動并具有較高的吸水性能起到潤腸通便，防止便秘和痔瘡的作用；膳食纖維的攝入能增加飽腹感，減少糖的攝入，抑制血糖迅速升高，改善糖尿病癥狀，同時，促使體內(nèi)消耗脂肪，利于減肥；此外，膳食纖維中某些成分能夠結(jié)合膽固醇和膽酸，預(yù)防膽結(jié)石，降低血脂，預(yù)防冠心病等。1.3烘焙食品的主要膳食纖維來源及原料選擇不同來源的膳食纖維其化學(xué)組成、物理特性及生理功效存在很大差異。在烘焙食品中主要的膳食纖維來源有大豆纖維，果蔬纖維和谷物纖維。大豆纖維作為一種純天然膳食纖維，可添加到面包、餅干、面條、糕點、飲料、糖果及各種小食品中。膳食纖維的高持水性可減少焙烤食品水份損失而延長產(chǎn)品貨架壽命，提高食品纖維和蛋白質(zhì)含量，亦可作為特殊群體保健食品。果蔬纖維中不溶性纖維含量高，添加量過大時，會嚴(yán)重影響面包烘焙及老化特性，需通過添加適量活性面筋和增稠劑克服。而將其應(yīng)用在餅干生產(chǎn)中用量越少，餅干品質(zhì)越好，但對人體生理功效也大大降低了。谷物纖維是膳食纖維重要的來源，西方國家50%的纖維攝取于谷物。雖然精加工谷物中膳食纖維含量較少，但是副產(chǎn)物麩皮是一種成本低且富含膳食纖維的原料。小麥麩皮是小麥粉磨制產(chǎn)生的副產(chǎn)物，成本低，膳食纖維含量高。小麥麩皮中含有大量的碳水化合物（80%），戊聚糖是主要的多糖，主要由纖維素和β-葡聚糖產(chǎn)生，僅次于葡萄糖。可溶性膳食纖維包含少量的甘露糖和半乳糖。全麥粉中含有11%膳食纖維，阿拉伯糖和木糖含量較高。戊聚糖能夠改善面包質(zhì)量并且能夠作為膳食纖維增加營養(yǎng)價值。此外，小麥麩皮具有天然的小麥風(fēng)味，也是很好的蛋白質(zhì)（16%）來源，富含B族維生素和礦物質(zhì)。大麥麩皮是大麥加工中的副產(chǎn)品，一般占大麥粒的20%~25%，大麥的保健作用使人們對其攝入量日漸增多，大麥的保健作用主要依賴于較高的總膳食纖維含量和β-葡聚糖含量，保健作用包括有效地減少飯后血糖指數(shù)和胰島素效應(yīng)，降低血脂，尤其是血清中總的膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇。除了β-葡聚糖，大麥中也富有其他營養(yǎng)成分，如必需氨基酸，不飽和脂肪酸，維生素，礦物質(zhì)和抗氧化物。2.麩皮對面包營養(yǎng)品質(zhì)和烘焙特性的影響2.1麩皮對面包營養(yǎng)品質(zhì)的影響碳水化合物不同谷物中主要的非淀粉多糖（NSP）、纖維素、阿拉伯糖基木聚糖（AX）和β-葡聚糖含量不同。對所有的谷物，纖維素主要在谷物外殼和外層。AX是小麥胚乳和糊粉層細(xì)胞壁主要組成物質(zhì)，而大麥中，AX主要在糊粉層和麩皮中。小麥中大約25%~30%的AX是水溶性的。AX的水溶性對面包制作的機(jī)械特性尤為重要。而β-葡聚糖在大麥胚乳中分布均勻。小麥中的主要半纖維多糖是戊聚糖（阿拉伯糖基木聚糖），而大麥中主要是β-葡聚糖。小麥粉或小麥麩皮中的戊聚糖及其溶解度對加工特性具有積極的影響。水溶性多糖包括大量葡萄糖和少量的阿拉伯糖和木糖。在全麥粉和小麥麩皮中，阿拉伯糖和木糖的比值約為1.25:1，但是小麥粉中的半纖維素主要是木糖型。膳食纖維及其化學(xué)組成導(dǎo)致了膳食纖維功能和發(fā)酵特性的不同。2.2麩皮對小麥面團(tuán)烘焙特性的影響膳食纖維含量的增加能夠顯著增加面團(tuán)形成時間，面團(tuán)穩(wěn)定性和面包芯硬度，但是減少了柔軟度和面包體積。添加纖維限制了參與面筋水合作用的水的量，使淀粉-面筋結(jié)構(gòu)紊亂，影響了持氣力導(dǎo)致比容明顯下降。加入纖維對面團(tuán)結(jié)構(gòu)的不良影響主要是因為弱化了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而損害了持氣力而不是產(chǎn)氣力。亦有學(xué)者認(rèn)為纖維-面筋之間的相互作用是造成纖維不良影響的主要原因，而不是面筋的稀釋作用，氣孔破裂或者粒子對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的干擾。小麥麩皮對面包比容具有較強(qiáng)的破壞作用，這種作用比對面筋蛋白的稀釋作用要強(qiáng)。這種影響主要是因為麩皮-水相互作用。增加吸水率、添加起酥油和SSL并細(xì)磨小麥麩皮相結(jié)合能夠克服添加麩皮帶來的不利影響。隨著大麥粉含量的增加，二氧化碳持氣力減小，面包比容顯著減小，面包心彈性減小，硬度增加。大麥粉的添加使淀粉糊化特性也受到了影響，峰值粘度、弱化度、回值和終值粘度均顯著增加。延展流變性也發(fā)生了改變，在較低的拉伸力下面團(tuán)即斷裂，但低含量的去皮大麥粉（50%）并未顯著影響面包比容和面包心質(zhì)構(gòu)。Gill等添加15%煮熟大麥粉替代制作的面包比容較高，面包心硬度減少。若在添加前熱處理大麥粉，則糯大麥粉制作的面包品質(zhì)更好。3.酸面團(tuán)3.1酸面團(tuán)技術(shù)及菌種選擇酸面團(tuán)在小麥面包和黑麥面包中的應(yīng)用具有很悠久的歷史。酸面團(tuán)微生物一般包括酵母的混合物（主要是釀酒酵母）和同型或異型乳酸菌。乳酸菌（LAB）在發(fā)酵過程中起到了重要作用。乳酸菌能夠通過產(chǎn)生有機(jī)酸將原材料快速酸化，有機(jī)酸主要是乳酸。同時還產(chǎn)生醋酸、乙醇、風(fēng)味成分、細(xì)菌素、胞外多糖和一些重要的酶，增加了持氣力，激活了面粉中內(nèi)源蛋白酶，面筋和淀粉顆粒之間的水合作用，戊聚糖的溶脹，內(nèi)源植酸酶引起的植酸復(fù)合物的溶解并抑制面包變質(zhì)。3.2酸面團(tuán)對面包烘焙特性的影響酸面團(tuán)能夠改善含大麥和燕麥的小麥面包，其改變程度取決于加入的大麥和燕麥粉的特征。Rieder等運用DoughLab比較了不同大麥粉和燕麥麩皮（替代40%），不發(fā)酵和酸面團(tuán)（總面粉的20%）對混合小麥面團(tuán)和面包特性的影響。全大麥粉酸面團(tuán)增加了面團(tuán)拉伸特性，改善了形成比。但酸面團(tuán)對過篩大麥粉或者燕麥麩皮的影響較小。用燕麥麩皮做的面包比容最大，硬度最小，β-葡聚糖平均分子量最高。對燕麥麩皮的熱處理鈍化了酶導(dǎo)致β-葡聚糖降解降低。高分子量β-葡聚糖能夠增加面團(tuán)水相的粘度，從而穩(wěn)定氣孔，這可能是面包比容較大的原因。β-葡聚糖的水解作用能夠改變燕麥麩皮流變特性，烘焙特性和營養(yǎng)特性，具有生理學(xué)潛質(zhì)。Flander等添加高溫下培養(yǎng)時間長的少量（10%）酸面團(tuán)能夠獲得最佳的酸面團(tuán)面包，儲藏三天后比容最大，硬度最小，酸味也較小。小麥酸面團(tuán)參數(shù)并未影響面包中β-葡聚糖含量，此外，直接發(fā)酵和酸面團(tuán)都含有1.4~1.6gβ-葡聚糖/100g新鮮面包。燕麥粉β-葡聚糖平均分子量高于面包。這說明在發(fā)酵和烘烤的過程中β-葡聚糖發(fā)生了分解，在pH4.9~5.8范圍內(nèi)的面包不受影響。Edith等不加菌種用燕麥粉制備了兩種不同的酸面團(tuán)，連續(xù)在28°C或37°C下培養(yǎng)直至LAB組成穩(wěn)定并鑒定LAB，分離出的LAB作為起始菌株應(yīng)用到燕麥酸面團(tuán)中。酸面團(tuán)流變特性比未酸化和化學(xué)酸化的面團(tuán)更柔軟，這是因為增加了蛋白酶活力。向燕麥面包中加入燕麥酸面團(tuán)，不論添加量和酸面團(tuán)類型，面包的比容顯著增加，質(zhì)構(gòu)得到改善。研究結(jié)果表明含有從燕麥中分離的乳酸菌的酸面團(tuán)能夠改善燕麥面包品質(zhì)。4.實驗方法4.1實驗材料及試劑高筋粉、大麥麩皮和小麥麩皮成分測定分別參照AACC方法（2000）44-15A、46-12、08-01和32-07對高筋粉、大麥麩皮和小麥麩皮中水分、蛋白質(zhì)、灰分和總膳食纖維的含量進(jìn)行測定。4.2植物乳桿菌發(fā)酵麩皮酸面團(tuán)的制備在MRS培養(yǎng)基中將植物乳桿菌經(jīng)兩次活化培養(yǎng)至對數(shù)后期，取20mL菌液（菌體濃度>108CFU/mL）在4500r/min轉(zhuǎn)速下離心15min，無菌生理鹽水沖洗兩次后，加入300g水中，與200g麩皮混合均勻，放入28°C恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。4.3麩皮酸面團(tuán)中菌落總數(shù)測定稱取10g發(fā)酵麩皮，加入90g無菌生理鹽水中破碎，經(jīng)梯度稀釋后選取合適稀釋度，分別取溶液0.2mL于無菌培養(yǎng)皿中，澆注MRS瓊脂培養(yǎng)基，并立即混勻。平板凝固后將其倒置，于28°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h后計數(shù)，每個梯度重復(fù)三次取平均值。4.4面包面團(tuán)及面包的制備面包面團(tuán)制作配方為高筋粉、食鹽（1.5%，以高筋粉質(zhì)量計）、酵母（1.5%）、白砂糖（6%）、起酥油（4%）、水（60%）和發(fā)酵麩皮。以未加麩皮酸面團(tuán)的面包面團(tuán)為空白組。大麥和小麥麩皮酸面團(tuán)分別按高筋粉質(zhì)量的10%、20%和30%加入。將除麩皮酸面團(tuán)以外的所有原料經(jīng)攪拌至面筋完全形成后，加入麩皮酸面團(tuán)，慢攪5min后取出，在室溫下覆膜松弛10min。將松弛后的面團(tuán)分割90g/個，搓圓，成型，于醒發(fā)箱內(nèi)（38°C、相對濕度85%）醒發(fā)1.5h，烘焙22min，上/下火溫度為170/210°C。4.5麩皮酸面團(tuán)及面包面團(tuán)pH值、總滴定酸度（TTA）測定根據(jù)AACC方法（2000）02-52，稱取樣品10g，加入90mL無CO2蒸餾水中，磁力攪拌器攪拌30min，靜置10min后測定pH。再用0.1mol/LNaOH溶液滴定至滴定終點pH=8.6，所消耗的0.1mol/LNaOH溶液的毫升數(shù)即為總酸度。重復(fù)三次取平均值。4.6面包面團(tuán)動態(tài)流變特性分析取2.5g左右面團(tuán)（不含酵母），運用動態(tài)流變儀進(jìn)行動態(tài)流變實驗，實驗溫度為25oC，直徑為40mm的平板，掃描頻率為0.1~40Hz，應(yīng)力為0.5%。4.7面包面團(tuán)流變發(fā)酵特性分析采用F3流變發(fā)酵儀測定面包面團(tuán)的流變發(fā)酵特性。取面包面團(tuán)150g，放入發(fā)酵籃中，測試條件實驗溫度38°C，面團(tuán)重量150g，砝碼重2kg，測試時間3h。每個樣品至少重復(fù)兩次，取平均值。4.8面包面團(tuán)烘焙特性研究4.8.1面包比容測定將醒發(fā)、烘焙后的面包于室溫下冷卻2h，用油菜籽置換法測定面包體積，用電子天平稱量面包質(zhì)量，面包比容為面包體積和質(zhì)量之比。4.8.2面包硬度測定采用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測定面包的硬度。用切片機(jī)將冷卻3h的面包切為1cm/片，選取中間的兩片疊加進(jìn)行硬度分析。參數(shù)設(shè)定P/25探頭，測試前速率1.0mm/s，測試速率3.0mm/s，測試后速率3.0mm/s，壓縮程度50%，感應(yīng)力5g，兩次壓縮間隔時間5s。每組樣品至少測試4個平行取平均值。4.8.3面包芯氣孔結(jié)構(gòu)成像分析對Ozkoc等的研究方法稍作修改后對每組面包芯氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像解析，具體步驟為將厚度為1cm的面包片用松下KX-MB228CN型平板掃描儀進(jìn)行掃描，設(shè)定分辨率為300dpi，得到的圖像取中心部位3×3cm2大小用ImageJ軟件進(jìn)行分析，設(shè)定可分辨直徑范圍為100μm~100mm，經(jīng)軟件分析可得單位面積氣孔的個數(shù)（氣孔稠密度）和氣孔表面積占總面積的比值（氣孔表面積分率）。每組取兩個面包中間的三到四片面包片，對面包芯進(jìn)行成像分析，所得數(shù)據(jù)取平均值。4.8.4面包感官評定面包烘好3~5h后進(jìn)行評定。采用9分嗜好評分法分別對不同組麩皮酸面團(tuán)面包的外觀、顏色、風(fēng)味、口感以及整體可接受度進(jìn)行喜好評分。評委共12人，女性7位，年齡范圍為20~35歲。評定結(jié)果取平均。4.9麩皮酸面團(tuán)、面包面團(tuán)及面包中植酸含量的測定植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線測定分別取1.057mg/mL的植酸標(biāo)準(zhǔn)液0、1、2、3、4、5mL，加水至5mL，再加入4mL反應(yīng)液，震蕩均勻后3000r/min離心10min，放置15min后，測定500nm下的吸光值。發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中植酸含量測定準(zhǔn)確稱取麩皮酸面團(tuán)2.0g于燒杯中，加入10mL0.5mol/L鹽酸溶液震蕩1h提取植酸，震蕩后4000r/min離心15min，取出上清液定容至10mL，將上清液過微孔濾膜，所得清液備用。取上述清液0.5mL，加入4.5mL去離子水，再加入4mL反應(yīng)液，震蕩均勻后在3000r/min離心10min，放置15min后，立即測定500nm下吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算植酸含量。面團(tuán)和面包中植酸含量測定準(zhǔn)確稱取破碎后面團(tuán)（面包芯）2.0g于燒杯中，其余步驟同發(fā)酵劑測定方法。4.10高纖維面包老化特性研究面包面團(tuán)及面包的制作面包面團(tuán)配方為高筋粉、食鹽（1.5%，以高筋粉質(zhì)量計）、酵母（1.5%）、白砂糖（6%）、起酥油（4%）、水（60%），其余組分如表1-1所示。以未加麩皮的面包為空白組（C），添加未發(fā)酵麩皮的面包為對照組（B,W）。大麥和小麥麩皮以及麩皮酸面團(tuán)均按高筋粉重量的20%加入。按照中面包制備方法制作面包。表1麩皮面包和麩皮酸面團(tuán)面包部分配方表注：C：空白組；B：大麥麩皮非酸面團(tuán)組；W：小麥麩皮非酸面團(tuán)組；BS：大麥麩皮酸面團(tuán)組；WS：小麥麩皮酸面團(tuán)組；BSA：大麥麩皮酸面團(tuán)淀粉酶組；WSA：小麥麩皮酸面團(tuán)淀粉酶組；BSX：大麥麩皮酸面團(tuán)木聚糖酶組；WSX：小麥麩皮酸面團(tuán)木聚糖酶組。5.測試結(jié)果5.1高筋粉、大麥麩皮和小麥麩皮的基本成分表2高筋粉、大麥麩皮和小麥麩皮的部分基本成分含量如表2，將大麥麩皮和小麥麩皮過40目篩后測定其基本組分，大麥麩皮和小麥麩皮的灰分含量和總膳食纖維含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高筋粉，蛋白質(zhì)含量略低于高筋粉，小麥麩皮的含水量與高筋粉相近，大麥麩皮含水量較低。5.2麩皮酸面團(tuán)植物乳桿菌生長及產(chǎn)酸情況5.2.1酸面團(tuán)發(fā)酵過程中活菌數(shù)目的變化圖1：高筋粉和麩皮基質(zhì)中活菌數(shù)目植物乳桿菌在高筋粉、大麥麩皮和小麥麩皮基質(zhì)中發(fā)酵過程的活菌數(shù)目如圖1所示，在發(fā)酵時間為0~24h期間，不論在高筋粉基質(zhì)還是在麩皮基質(zhì)中，乳酸菌活菌數(shù)目均隨發(fā)酵時間的增加而不斷增加。這說明了植物乳桿菌能在高筋粉和麩皮基質(zhì)中良好生長。5.2.2麩皮發(fā)酵過程中pH和總酸度（TTA）的變化圖2：高筋粉和麩皮發(fā)酵過程中pH和TTA變化pH反映了樣品中H+的濃度，即離解的酸的濃度。其大小與樣品中酸的性質(zhì)與量以及樣品中緩沖物的量與緩沖能力相關(guān)?？偹岫戎甘称分兴兴嵝猿煞值目偭浚x解為H+的游離態(tài)的酸，也包括未離解的結(jié)合態(tài)和酸式鹽，通過標(biāo)準(zhǔn)堿滴定得來的樣品中的總酸度亦稱可滴定酸度（TTA）。6.小結(jié)大麥麩皮和小麥麩皮中灰分和總膳食纖維含量均遠(yuǎn)大于高筋粉，在乳酸菌發(fā)酵過程中灰分含量影響了pH和TTA的變化。pH的變化反映了乳酸菌在基質(zhì)中的生長情況。在高筋粉和麩皮基質(zhì)中，植物乳桿菌均能良好生長。高筋粉和大麥麩皮基質(zhì)的初始pH較低，高筋粉基質(zhì)的pH在發(fā)酵過程中下降最快，乳酸菌在極短的延滯期后，馬上進(jìn)入對數(shù)期（2~1