麦麸酶解对全麦面团和馒头品质特性的影响

李晓月1,2,李振华2,孙雪原2,王洪尧2,龚魁杰1*,孙琳琳1*

(1.山东省农业科学院作物研究所,山东 济南 250100;2.山东省粮油检测中心,山东 济南 250102)

摘 要:选取纤维素酶、戊聚糖酶及其复合酶对麦麸进行改性处理,测定酶解前后麦麸和全麦粉物化特性的变化。与对照组相比,复合酶处理使不溶性膳食纤维含量降低29.5%,可溶性膳食纤维含量、低聚糖含量、水溶性阿拉伯木聚糖占比、持水性和持油性分别升高59.5%、635%、125.0%、5%和25.6%,复合酶处理组的回生值最低,粉质质量指数最高,且该组面团结构更均匀且疏松多孔。添加酶解麦麸制作馒头,其感官和质构特性都得以改善,其中复合酶处理的馒头品质最佳,与对照组相比,比容、弹性、回复性和感官评分分别提高25.1%、18.8%、42.9%和15.0%,硬度和咀嚼度分别降低23.0%和21.0%。综上,酶解处理可改善麦麸品质,纤维素酶和戊聚糖酶复合处理效果最佳,可以此复配小麦粉制得高品质的全麦粉及全麦馒头。

关键词:麦麸;酶解;全麦;面团;馒头

人群流行病学研究表明,全谷物能够降低体质量、心脑血管疾病和糖尿病的发病风险,其营养健康概念逐渐深入人心[1-3]。馒头作为我国的传统主食,占小麦消费总量的40% 以上[4]。采用全麦馒头代替普通馒头,对我国居民健康饮食、膳食营养具有重大意义。但当前全麦馒头普遍存在口感粗糙、气味和色泽不佳的问题而难以推广,全麦馒头的口感品质亟待解决。

全麦产品食用品质差的主要原因是麦麸添加导致面团结构劣化,因此,全麦馒头品质改良技术研究得到了广泛关注。大多数研究通过添加谷朊粉或乳化剂等品质改良剂强化面团结构[5],也有研究采用酶制剂改良全麦馒头品质[4,6-8],都取得了一定的效果。但这种在馒头制作过程中添加酶制剂的方法一般不适用于家庭生产,且酶解效率不高。

前期研究发现,将麦麸直接进行改性处理,降低麦麸添加对面团网络结构的稀释作用,是提高全麦产品品质的重要途径。麦麸进行酶解处理后,粉碎回添到小麦粉中,可以提升麦麸加工品质,改善全麦面团结构。针对麦麸中的主要组分不溶性阿拉伯木聚糖(water-unextractable arabinoxylan,WUAX)和纤维素,本文分别采用戊聚糖酶(pentosanase,Pn)和纤维素酶(cellulase,Ce)进行酶解,降解大分子组分,实现麦麸改性,同时分析采用改性麦麸制备全麦粉的面团结构变化,评价全麦馒头的感官品质,为解决传统全麦馒头口感粗糙、质地干硬等关键问题提供参考,以获得高品质全麦馒头的制备方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦(‘济麦23’):市售;高活性干酵母:安琪酵母有限公司;戊聚糖酶[Pentopan Mono BG,2 500 FXU/g)]、纤维素酶(Celluclast BG,3 500 EGU/g):诺维信生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

ME103T/02 型电子天平(0.001 g):瑞士梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;IM9500 近红外谷物分析仪:瑞典波通仪器公司;RVA-4 型快速黏度仪:美国Newport 公司;S-3000N 扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM):日本HITACHT 公司;Farinograph -E 型粉质仪:德国Brabender 公司;ASM-DA600型多功能厨师机:北美电器鑫诺科捷有限公司;160HC型恒温恒湿培养箱:江苏金怡仪器科技有限公司;CUFG5-21F 型多功能电热锅:山东多星电器有限公司产品;MT 型面包体积测量仪:河北大宏实验仪器有限公司;TA.XT Plus 物性分析仪:英国Stable Micro System 公司;CDI AUTO 型磨粉机:法国肖邦技术公司;Q150GB 型离子溅射镀膜仪:南京覃思科技有限公司;恒温搅拌罐:山东鲁粮稼禾食品有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备方法

将小麦水分含量调整到15%,润麦24 h,采用磨粉机进行磨粉,出粉率控制在70%左右,所得麦麸作为麦麸处理对照组(Wb-CK)。

按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》的方法测定麦麸中的水分含量,计算将麦麸含水量调整到20% 所需的加水量。然后将纤维素酶和戊聚糖酶按照2∶3(质量比)混合,配成复合酶,分别称取40 mg/kg 麦麸的纤维素酶、60 mg/kg 麦麸的戊聚糖酶、100 mg/kg 麦麸的复合酶溶于水,添加到麦麸中,充分混合均匀,在50 ℃恒温搅拌罐中搅拌2 h进行酶解反应,取出,105 ℃烘干灭酶,超微粉碎处理,分别得到纤维素酶处理麦麸(Wb-Ce)、戊聚糖酶处理麦麸(Wb-Pn)和复合酶处理麦麸(Wb-Com)。

将Wb-CK、Wb-Ce、Wb-Pn 和Wb-Com 4 种麦麸按比例回添到小麦粉中,得到4 种不同的全麦粉,分别编号为W-CK、W-Ce、W-Pn 和W-Com。使用W-CK、WCe、W-Pn 和W-Com 4 种全麦粉制作的面团分别编号为D-CK、D-Ce、D-Pn 和D-Com。使用W-CK、W-Ce、WPn 和W-Com 4 种全麦粉制作的馒头分别编号为SBCK、SB-Ce、SB-Pn 和SB-Com。

1.3.2 麸皮中膳食纤维组成的测定

不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)和可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)含量根据GB 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》的方法进行检测。

低聚糖含量采用蒽酮硫酸法进行测定。

总膳食纤维(total dietary fiber,TDF)由IDF、SDF和低聚糖三者相加获得。

1.3.3 阿拉伯木聚含量测定

根据NY/T 2335—2013《谷物中戊聚糖含量的测定分光光度法》中的方法测定阿拉伯木聚糖含量。

1.3.4 改性麦麸持水性测定

将1 g 面粉倒入20 mL 水中,室温下缓慢搅拌30 min,然后3 000 r/min 离心15 min。将上清液倒入已知质量的蒸发皿中。持水性(water absorption,WAI)计算公式如下。

W=M1/M2×100

式中:W 为持水性,%;M1 为倾出上清液后沉淀物质量,g;M2 为样品质量,g。

1.3.5 改性麦麸持油性测定

将0.5 g 面粉和10 mL 成品油混合放入预先称重的离心管中静置10 min,然后以3 000 r/min 离心25 min,倒置10 min,排出上清液,称重。持油性(oil absorption,OAC)计算公式如下。

O=(W2-W1)/W0×100

式中:O 为持油性,%;W0 为干燥样品的质量,g;W1为干燥样品和离心管的总质量,g;W2 为离心后残留物和离心管的总质量,g。

1.3.6 糊化特性测定

根据GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速粘度仪法》方法,使用近红外谷物分析仪测定各组样品的水分含量,参照水分校正表,准确称量样品和水,按照仪器自设程序,进行操作,采用快速黏度分析仪(rapid viscosity analysis,RVA)分别测定各组样品的峰值黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间和糊化温度。

1.3.7 粉质特性测定

采用粉质仪,根据GB/T 14614—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》的方法测定各组样品的粉质特性。

1.3.8 扫描电子显微镜观察

将双面胶贴于扫描电子显微镜的载物台上,用牙签蘸取少许冻干后的样品轻轻在双面胶上涂抹均匀。用洗耳球吹去多余的样品,然后用离子溅射镀膜仪将样品喷炭镀金,后将载物台取出放入扫描电子显微镜中观察颗粒的表面结构。

1.3.9 馒头制作

每种全麦粉分别配粉,按照酵母1%、水55%分别称量(以全麦粉计),置于多功能厨师机中和面10 min。取出,将面团置于34 ℃、相对湿度为78%的恒温恒湿培养箱中进行发酵1 h。发酵结束后分割成100 g 左右的小面团,搓圆整形,醒发20 min(34 ℃,相对湿度78%),蒸制20 min,制得馒头成品。

1.3.10 比容测定

采用GB/T 21118—2007《小麦粉馒头》附录A 的菜籽置换法,测定馒头的体积(mL)。比容计算公式如下。

λ=V/m

式中:λ 为馒头比容,mL/g;V 为馒头体积,mL;m为馒头质量,g。

1.3.11 感官评价

馒头感官评分标准参照GB/T 21118—2007《小麦粉馒头》、GB/T 35991—2018《粮油检验小麦粉馒头加工品质评价》中附录B 和GB/T 17320—2013《小麦品种品质分类》中附录A 的评分标准,并根据全麦馒头特点作适当修改,优选7 名感官评价人员根据表1 对产品进行感官评价。

表1 全麦馒头品质评分标准
Table 1 Quality evaluation criteria of whole wheat steamed bread

项目比容(15)外观(15)色泽(10)组织结构(15)弹韧性(15)黏性(10)气味、滋味(20)评分标准比容≥2.8 mL/g 1.8 mL/g<比容<2.8 mL/g比容≤1.8 mL/g表面光滑皱缩、塌陷、有气泡或烫斑光泽性好稍暗灰暗气孔细腻均匀气孔基本细腻均匀,有个别气泡有大气孔、结构粗糙咬劲强、回弹快、能快速复原、可压缩1/2 以上咬劲强、回弹较快咬劲一般,回弹弱爽口不粘牙稍粘牙或粘牙麦香浓郁、无异味味道平淡有异味得分15每下降0.1 扣1.0 5 13~15 8~<13 8~10 6~<8 4~<6 12~15 8~<12 5~<8 12~15 8~<12 5~<8 8~10 3~<8 15~20 8~<15 5~<8

1.3.12 质构特性测定

馒头制作完成后室温冷却1 h,切成25 mm 厚度的片,平放在测试探头正下方进行质构分析(texture profile analysis,TPA)测试。测试所用探头为P/25 柱形探头;仪器参数设定在TPA 模式下,前速率2.0 mm/s,中速率1.0 mm/s,后速率1.0 mm/s;压缩率50%;两次压缩的时间间隔为5.0 s;触发类型设置为AUTO;起点感应力为5 g;数据采集速率为200 pps。

1.4 统计分析

利用Excel 2007 和SPSS 19.0 软件进行数据处理和方差分析,每个试验重复3 次。显著性分析采用Duncan 检验,P<0.05 为差异显著,试验数据采用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 改性麦麸膳食纤维含量变化

改性麦麸膳食纤维含量变化如表2 所示。

表2 改性麦麸膳食纤维含量变化
Table 2 Changes in dietary fiber content of modified wheat bran

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别Wb-CK Wb-Ce Wb-Pn Wb-Com IDF 含量/%31.29±1.21a 22.32±0.88b 24.84±0.86b 22.07±0.76b SDF 含量/%9.54±0.13c 14.27±0.21a 11.18±0.18b 15.22±0.23a低聚糖含量/%1.58±0.12b 6.81±0.32a 10.53±0.89a 11.61±0.96a TDF 含量/%42.41±1.46b 43.41±1.41b 46.54±1.93a 48.90±1.94a

由表2 可知,3 种酶解处理方式都会显著降低IDF含量(P<0.05),显著升高SDF 含量(P<0.05)。与Wb-CK 相比,Wb-Ce 的IDF 含量降低28.7%,SDF 含量提高49.6%,低聚糖含量上升331.0%,TDF 含量则变化不大。Wb-Pn 的IDF 含量降低20.6%,SDF 含量提高17.2%,低聚糖含量上升566.4%,TDF 含量达到46.54%,显著高于Wb-CK(P<0.05)。表明酶解处理可将麦麸中的部分IDF 转化为SDF,同时增加低聚糖含量,使TDF 含量上升[9]。两种酶复合处理达到了最好的效果,Wb-Com 的IDF 含量降低29.5%,SDF 含量提高59.5%,低聚糖含量上升634.8%,TDF 含量上升15.3%。

2.2 改性麦麸阿拉伯木聚糖含量变化

改性麦麸阿拉伯木聚糖含量变化如表3 所示。

表3 改性麦麸阿拉伯木聚糖含量变化
Table 3 Changes in arabinoxylan content of modified wheat bran

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别Wb-CK Wb-Ce Wb-Pn Wb-Com总阿拉伯木聚糖含量/(g/100 g)13.60±0.14a 12.36±0.01a 13.12±0.01a 13.05±0.04a水溶性阿拉伯木聚糖含量/(g/100 g)1.96±0.01b 2.04±0.02b 4.06±0.01a 4.22±0.05a水溶性阿拉伯木聚糖占比/%14.41±0.05b 16.50±0.02b 30.95±0.01a 32.34±0.05a

由表3 可知,与Wb-CK 相比,酶处理后麸皮中的总阿拉伯木聚糖(arabinoxylan,AX)含量都有所下降,但差异不显著(P>0.05)。戊聚糖酶处理的水溶性阿拉伯木聚糖(water-extractable arabinoxylan,WEAX)含量显著升高(P<0.05),纤维素酶处理的WEAX 也略有升高(P>0.05)。双酶复合处理的效果最明显,Wb-Com的WEAX 含量达到Wb-CK 的215.3%。WEAX 占总AX 的比重都不同程度的上升,其中Wb-Pn 和Wb-Com的WEAX 占比均超过30%。戊聚糖酶处理可把部分水不溶性阿拉伯木聚糖(water insoluble arabinoxylan,WUAX)转化为WEAX,而纤维素酶处理则可有效降低总阿拉伯木聚糖含量[10],两者复合处理效果更佳。

2.3 改性麦麸持水性、持油性变化

改性麦麸持水性、持油性变化如表4 所示。

表4 改性麦麸持水性、持油性变化
Table 4 Changes in water holding capacity and oil holding capacity of modified wheat bran

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别Wb-CK Wb-Ce Wb-Pn Wb-Com WAI/%369±21c 378±25b 382±23b 388±28a OAC/%242±19c 244±18c 276±20b 304±23a

由表4 可知,与Wb-CK 相比,Wb-Ce、Wb-Pn 和Wb-Com 的持水性均显著升高(P<0.05)。小麦麸皮膳食纤维的结构致密,亲水基团多被包裹在结构内部,因此持水力较低。纤维素酶可使纤维素分子的长链发生断裂,微晶纤维素结构被破坏,纤维素分子间的氢键被打开,使更多的羟基暴露出来,所以提高了其持水性[11-12]。而戊聚糖酶处理使WUAX 转化为WEAX,导致其持水性升高。两种酶复合处理效果最佳,与Wb-CK 相比,Wb-Com 的持水性升高5.1%。

经酶改性处理的麦麸持油性也有所提升,Wb-Ce和Wb-CK 的持油性差异不显著(P>0.05),而Wb-Pn和Wb-Com 的持油性与Wb-CK 相比显著升高(P<0.05),这是因为戊聚糖酶改性后不仅亲水性基团暴露出来,一些亲油基团也会暴露出来,进而增加了其持油性。

一般而言,麸皮的加入对面团流变学性质和面筋蛋白结构都有劣化作用。而对麦麸进行适当酶解处理,可使部分IDF 转化为SDF 和低聚糖,麦麸内部结构更均匀多孔,暴露出更多的亲水基和亲油基,提高其持水性和持油性,更易被人体消化吸收,且由此制作的全麦馒头更有利于缓解便秘、改善肠道微环境。同时,这可在一定程度上减轻麦麸的劣化作用,改善全麦面团的流变学特性,提升全麦馒头的适口性。

2.4 改性全麦粉糊化特性变化

淀粉的糊化特性对于评估食品品质是必不可少的,尤其是在改善淀粉基食品的质地和提高其稳定性方面[13]。改性全麦粉糊化特性变化如表5 所示。

表5 改性全麦粉糊化特性变化
Table 5 Gelatinization characteristics of modified wheat wheat flour

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别W-CK W-Ce W-Pn W-Com峰值黏度/cP 1 135±11a 1 134±12a 1 144±14a 1 151±11a衰减值/cP 432±4a 377±5b 389±3b 359±4b最终黏度/cP 1 667±12b 1 616±15b 1 734±17a 1 739±18a回生值/cP 947±8a 885±8b 922±9a 859±9b峰值时间/min 5.53±0.05a 5.53±0.03a 5.60±0.04a 5.73±0.05a糊化温度/℃87.20±0.12a 87.15±0.15a 87.25±0.18a 88.80±0.08a

由表5 可知,与W-CK 相比,酶处理后的峰值黏度和糊化温度有所变化,但差异不显著(P>0.05),而WPn 和W-Com 的最终黏度显著升高(P<0.05)。峰值黏度是因为淀粉吸水膨胀,溶出物发生摩擦,糊液黏度急剧增加,它的高低是衡量淀粉颗粒膨胀程度和直链淀粉溶出数量多少的标准,显示了淀粉结合水的能力和淀粉酶活性大小,与最终产品的品质有关[14-15]

酶处理均可降低全麦粉的衰减值(P<0.05)。衰减值与膨胀后淀粉粒的刚性有关,反映淀粉糊的热稳定性,衰减值越低,则淀粉糊稳定性越高。

纤维素酶和复合酶处理可显著降低全麦粉的回生值(P<0.05),戊聚糖酶效果不显著(P>0.05)。与W-CK相比,W-Ce 的回生值降低了6.5% 左右,W-Com 则降低了9.3% 左右。回生值反映淀粉糊化后的老化回生速度,值越大,产品的老化速率越快,货架期也就越短[16]

2.5 改性全麦粉粉质特性变化

改性全麦粉粉质特性变化如表6 所示。

表6 改性全麦粉粉质特性变化
Table 6 Changes in properties of modified whole wheat flour

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别W-CK W-Ce W-Pn W-Com吸水率/%73.10±0.02b 74.20±0.01a 72.80±0.03b 72.70±0.02b形成时间/min 3.36±0.10b 3.53±0.11b 3.42±0.12b 4.19±0.13a稳定时间/min 3.49±0.05b 4.38±0.04a 3.55±0.03b 5.23±0.04a弱化度/FU 119±1a 105±1a 108±1a 98±1b粉质质量指数/mm 60±1d 69±0c 76±1b 86±1a

由表6 可知,W-CK 的吸水率为73.10%,W-Ce 的吸水率升高为74.20%,二者差异显著(P<0.05)。这是因为纤维素酶处理后,更多亲水基团暴露,增加了水结合位点。而W-Pn 和W-Com 的吸水率与W-CK 相比无显著差异(P>0.05)。这是由于戊聚糖酶会从两方面影响面团的吸水率,一是WUAX 成分的降解可造成面团吸水率的降低;二是酶解得到的WEAX 会改善面筋网络,从而促进面团吸水。以上两个方面的作用相互制衡,使得面团吸水率变化较小[17]

由表6 可知,酶处理后的面团形成时间和稳定时间较W-CK 均有所延长,其中纤维素酶的作用效果更为明显,W-Ce 的稳定时间显著高于W-CK(P<0.05)。这是因为纤维素酶可使原来在空间上阻碍面筋网络结构形成的部分木聚糖降解,从而使面筋网络结构充分形成,面团稳定时间延长。W-Com 的面团形成时间和稳定时间较W-CK 分别延长25%和50%左右,较WPn 分别延长23% 和47%,较W-Ce 均延长19%,表明纤维素酶和戊聚糖酶复合处理的麸皮更有利于提升全麦粉加工品质。

两种酶单独处理后的全麦粉弱化度较W-CK 均有不同程度下降,但未达显著水平(P>0.05)。酶处理麸皮均显著提高了全麦粉的粉质质量指数(P<0.05),而戊聚糖酶处理的粉质质量指数显著高于纤维素酶(P<0.05)。复合酶解处理表现出更低的弱化度和更高的粉质质量指数,各项指标综合评判,纤维素酶和戊聚糖酶复合处理效果最好,更有利制备高品质的全麦粉。

2.6 改性全麦面团微观结构变化

面团的组成、蛋白质与淀粉的空间排列以及它们之间结合键的种类等都直接影响面团的流变学特性。面团的微观结构决定着面团的宏观特性,因此分子水平的微观结构观察将有利于面团结构的研究[18]。改性全麦面团扫描电子显微镜图谱如图1 所示。

图1 改性全麦面团SEM 图谱(×500)
Fig.1 SEM images of modified whole wheat dough(×500)

a.D-CK;b.D-Ce;c.D-Pn;d.D-Com。

由图1a 可知,醒发完成的面团结构中可以看到淀粉颗粒镶嵌在充分水化的蛋白质形成的面筋网络中。对比图1a 和图1b 可以发现,经纤维素酶处理后的面团结构变化明显,表面变得凹凸不平。这是因为在纤维素酶的作用下部分纤维素被水解,纤维素分子间的部分氢键被打开,导致表面出现凹痕,结构变得松散。

由图1c 可知,经戊聚糖酶处理后的小麦麸皮制备的全麦面团,网络结构更加开放疏松多孔,可以观察到更多的淀粉颗粒,且气孔较均匀。这可能是戊聚糖酶的加入使得水溶性戊聚糖含量增加,分子间发生氧化交联,凝胶能力增强。

由图1d 可知,纤维素酶和戊聚糖酶复合处理的全麦面团表现出更为优良的面团结构,表面出现明显的孔状结构,形成较多的空洞,相较于D-Pn,气孔更小更均匀。表明双酶复合作用可更深入纤维分子内部,使原来排列紧密的纤维素分子结构变得更加疏松,分子间氧化交联程度提高。

2.7 改性全麦馒头感官评价

改性全麦馒头感官评分如表7 所示。

表7 改性全麦馒头感官评分
Table 7 Sensory scores of modified whole wheat steamed bread

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别SB-CK SB-Ce SB-Pn SB-Com比容得分11.21±0.21b 13.56±0.43a 13.99±0.23a 14.02±0.52a外观12.34±0.42b 12.89±0.47a 13.37±0.53a 13.95±0.51a色泽8.56±1.11b 9.67±0.93a 9.65±0.66a 9.91±0.85a组织结构8.25±1.12b 9.72±0.93a 9.54±0.78a 9.26±0.75a弹韧性8.31±0.46b 8.45±0.58b 9.02±0.81a 9.38±0.62a黏性7.78±1.20b 9.46±0.43a 9.39±0.83a 9.42±0.81a气味、滋味17.37±2.08b 18.36±1.82a 18.40±1.73a 18.92±1.82a总分73.82±6.60d 82.11±5.59c 83.36±5.57b 84.86±5.88a

由表7 可知,未经酶解改性处理的全麦馒头比容小,缺乏弹性,组织结构粗糙,较硬,感官评分较低。除弹韧性外,两种酶分别处理的全麦馒头均较SB-CK 有显著提升(P<0.05)。纤维素酶改性处理的全麦馒头比容、组织结构和弹韧性得分分别比SB-CK 升高21.0%、17.8% 和1.7%。这是因为纤维素酶处理改变了纤维素的结晶结构,使纤维素分子之间的氢键破坏,产生部分可溶性的微结晶。SB-Pn 的馒头比容、组织结构和弹韧性得分分别比SB-CK 升高24.8%、15.6%和8.5%。这是因为戊聚糖酶把部分WUAX 转化为WEAX,WEAX 是亲水胶体,可在一定程度上消除WUAX 的负面影响,吸水形成网络结构[19],从而增加比容,改善组织结构,提高弹韧性,降低黏度。

纤维素酶和戊聚糖酶复合处理组的馒头比容、组织结构和弹韧性都得到了明显提高,比容增幅达25.1%,总分比SB-CK 提高15.0%。这得益于两种酶之间的互相补充。纤维素酶首先切断纤维素长链之间的纤丝,然后继续水解纤维素分子。由于纤维素和阿拉伯木聚糖两种大分子以互相缠绕的方式存在,纤丝部分水解后,内切木聚糖酶才能够作用于阿拉伯木聚糖,阿拉伯木聚糖部分水解后,与之结合的水逐渐释放出来,这些水在馒头面筋和破损淀粉之间重新分配,从而改善了面团的延伸性和持气性,提高面团的柔软性[20]

2.8 改性全麦馒头质构特性

在一定范围内,馒头的硬度、黏聚性、咀嚼度与馒头品质呈负相关,而馒头的弹性、回复性与馒头的持气性和品质呈正相关[21]。改性全麦馒头质构特性如表8所示。

表8 改性全麦馒头质构特性
Table 8 Texture characteristics of modified whole wheat steamed bread

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

组别SB-CK SB-Ce SB-Pn SB-Com硬度/g 2 498.71±62.00a 2 337.84±188.26b 2 159.03±303.65c 1 922.85±169.15d弹性/%0.80±0.02b 0.93±0.01a 0.95±0.04a 0.95±0.01a黏聚性/g 0.703±0.002a 0.688±0.013a 0.711±0.102a 0.708±0.017a胶着度1 756.22±39.81a 1 606.72±114.09b 1 516.20±70.43c 1 360.88±108.27d咀嚼度/g 1 636.80±48.84a 1 279.31±107.70b 1 442.69±83.92a 1 292.86±96.13b回复性0.28±0.01b 0.39±0.07a 0.40±0.01a 0.40±0.01a

由表8 可知,与SB-CK 相比,SB-Ce 馒头硬度降低6.4%、咀嚼度降低21.8%,弹性提高16.3%、回复性提高39.3%。全麦粉含有大量纤维基质,导致馒头发硬,同时纤维基质对淀粉-面筋网络结构产生破坏,限制或迫使气体在特定方向上膨胀,从而影响馒头气室结构。万仁口等[22]研究表明,纤维素酶的添加有利于改变纤维素结晶结构,水分子的介入使纤维素分子之间的氢键破坏,产生部分可溶性的微结晶,同时纤维素酶的添加,有可能降低对戊聚糖的物理束缚,促进可溶性戊聚糖的释放,因而可能对全麦馒头品质产生有利影响。

与SB-CK 相比,SB-Pn 馒头硬度降低13.6%、咀嚼度降低11.9%,弹性提高18.8%、回复性提高42.9%。这是因为戊聚糖酶可把水不溶性戊聚糖转化为水溶性戊聚糖,而水溶性戊聚糖可以显著增加面团吸水量,延长面团的稳定时间,增大馒头体积,改善内部质地结构,延缓淀粉老化。两种酶复合处理也表现出更好的馒头质构特性,与SB-CK 相比,SB-Com 馒头硬度降低23.0%、咀嚼度降低21.0%,弹性提高18.8%、回复性提高42.9%。全麦馒头质构表现出与全麦馒头感官评价相似的结果,表明两种酶的复合处理更有利于制备高品质的馒头。

3 结论

纤维素酶和戊聚糖酶复合酶解改性麦麸,纤维素酶可将部分IDF 转化为SDF 和低聚糖,WUAX 转化为WEAX。对比未处理组,SDF 和低聚糖含量分别从9.54% 和1.58% 提高到15.22% 和11.61%;WEAX 从1.96%增加到4.22%。改性麦麸持水性和持油性显著提升(P<0.05)。改性之后的麦麸进行超微粉碎,回添到小麦粉中制成全麦粉,回生值降低了9.3%左右;全麦面团形成时间和稳定时间均有不同程度地延长;面团表面出现明显的孔状结构,形成气孔更小更均匀。采用双酶复合改性制备的全麦馒头,对比未处理组,比容增加25.1%,总分提高15.0%,硬度降低23.0%,咀嚼度降低21.0%,弹性提高18.8%,回复性提高42.9%。全麦馒头疏松多孔,感官特性和食用品质都得到很大改善。改性全麦粉可直接用于家庭或馒头作坊,生产高品质的全麦馒头产品。

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Effects of Enzymatic Hydrolysis of Wheat Bran on Quality Characteristics of Whole Wheat Dough and Steamed Bread

LI Xiaoyue1,2,LI Zhenhua2,SUN Xueyuan2,WANG Hongyao2,GONG Kuijie1*,SUN Linlin1*

(1.Crop Research Institute,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,Shandong,China;2.Shandong Cereals and Oils Testing Center,Jinan 250102,Shandong,China)

Abstract:Cellulase,pentosanase,and their combination were used to modify wheat bran,and the physicochemical properties of wheat bran and whole wheat flour were measured before and after enzymatic hydrolysis.Compared with the control group,the treatment with the enzyme combination reduced the content of insoluble dietary fiber by 29.5% and increased the soluble dietary fiber,oligosaccharides,soluble arabinoxylan,water holding capacity,and oil holding capacity by 59.5%,635%,125.0%,5%,and 25.6%,respectively.The enzyme combination group had the lowest retrogradation value,and the highest farinograph quality number,with the dough being uniform and porous. The addition of hydrolyzed wheat bran improved the sensory and texture properties of steamed bread,and the quality of steamed bread was the best in the enzyme combination group.Compared with the control group,the treatment with the enzyme combination increased the specific volume,elasticity,resilience,and sensory score by 25.1%,18.8%,42.9%,and 15.0% and decreased the hardness and chewiness by 23.0% and 21.0%,respectively.The results indicated that the quality of wheat bran was improved by enzymatic hydrolysis,and the combination of cellulase with pentosanase demonstrated the best effect,which produced high-quality whole wheat flour and whole wheat steamed bread.

Key words:wheat bran;enzymatic hydrolysis;whole wheat;dough;steamed bread

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2025.05.006

基金项目:山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2020CXGC0108053)

作者简介:李晓月(1989—),女(汉),工程师,硕士,研究方向:粮油检测。

*通信作者:龚魁杰(1970—),男,研究员,博士,研究方向:全谷物食品;孙琳琳(1990—),女(汉),助理研究员,硕士,研究方向:全谷物食品。

引文格式:

李晓月,李振华,孙雪原,等.麦麸酶解对全麦面团和馒头品质特性的影响[J].食品研究与开发,2025,46(5):38-44.

LI Xiaoyue,LI Zhenhua,SUN Xueyuan,et al.Effects of Enzymatic Hydrolysis of Wheat Bran on Quality Characteristics of Whole Wheat Dough and Steamed Bread[J].Food Research and Development,2025,46(5):38-44.

加工编辑:张岩蔚

收稿日期:2023-08-22