Effect of Desalted Duck Egg White/Gelatin Mixture System on Bread Quality
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摘要: 为了研究利用明胶凝胶辅助脱盐法得到的脱盐鸭蛋清(Salted duck egg white,SDEW)和明胶混合物(Desalted duck egg white/gelatin,DDG)对面包品质的影响,采用直接发酵法制备面包,测定新鲜面包烘烤损失率、比容、水分含量、质构。并对比分析在4 ℃储藏1、7 d后,面包色度、老化速率、水分分布、回生焓值和淀粉体外消化率的变化。结果表明,DDG的加入提高了面包的水分含量及比容,降低了面包的烘烤损失率。添加DDG,可延缓储藏期间面包的老化,并弱化了贮藏期间面包的硬度,DDG-0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的加入促使在4 ℃储藏7 d的面包芯回生热焓值从(4.67±0.26)J/g分别降低至(4.28±0.07)、(4.14±0.10)、(4.04±0.08)和(4.14±0.05)J/g,相对结晶度由21.04%分别下降到18.41%、14.54%、11.21%和12.77%,从而延缓面包的老化速率。DDG的添加降低了快速消化淀粉的含量,提高了抗性淀粉的含量,从而降低了淀粉的消化性。因此,添加适当的DDG可以提高面包的品质,为咸蛋清的综合利用提供了方向。提供了方向。Abstract: In order to study the impact of desalted duck egg white/gelatin (DDG) obtained by gelatin gel assisted desalting on the quality of bread, the bread was prepared by direct fermentation, and the baking loss rate, specific volume, moisture content and texture of fresh bread were determined. The changes of bread color, aging rate, moisture distribution, retrogradation enthalpy and starch digestibility in vitro were compared and analyzed after storage at 4 ℃ for 1 and 7 days. The results showed that the addition of DDG increased the moisture content and specific volume of bread, and reduced the baking loss rate of bread. The addition of DDG could delay the aging of bread during storage and weaken the hardness of bread during storage. The addition of DDG-0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0% could reduce the enthalpy of regeneration of bread core stored at 4 ℃ for 7 days from (4.67±0.26) J/g to (4.28±0.07), (4.14±0.10), (4.04±0.08) and (4.14±0.05) J/g, and the relative crystallinity from 21.04% to 18.41%, 14.54%, 11.21% and 12.77%, respectively, thus delaying the aging rate of bread. The addition of DDG reduced the content of fast digestible starch and increased the content of resistant starch, thus reducing the digestibility of starch. Therefore, adding appropriate DDG would improve the quality of bread and provide a direction for the comprehensive utilization of salted egg white.
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咸鸭蛋清是我国传统蛋制品—咸鸭蛋黄的主要加工副产物,因其含盐量过高而难以利用,仅有极少量用于动物饲料加工,大部分常被当作废弃物丢弃。这不仅造成优质蛋白质资源的浪费,还会造成环境和水资源的污染[1]。此外,蛋清因其优异的功能特性(如发泡性和凝胶性)和营养特性,在食品工业具有广泛的应用。因此,如何实现咸鸭蛋清资源的高值高质化利用是目前蛋制品加工行业的亟待解决的问题之一。大量学者围绕咸蛋清脱盐展开研究,建立了诸多咸鸭蛋清脱盐的方法,包括絮凝法、电渗析法、超滤、纳滤、离子交换等[2],但咸鸭蛋清的高粘度和高富含营养特性导致其成本较高且不可持续,较难实现大规模的工业化应用。
前期研究利用明胶(Gelatin,GEL)凝胶温度可逆的性质,建立明胶凝胶辅助咸鸭蛋清脱盐方法,该方法温和易行且不会引起蛋白质的变性,可保留蛋清的功能特性[3]。而且,明胶在食品工业领域也有广泛应用,比如可以改善小麦粉面包的品质,增加面包的比容,减少面包屑的硬度和提高发酵的稳定性[4−5];可以延缓老化过程,这与其可减少水分迁移、聚合物重组和改变淀粉回生有关[6]。另外,蛋清蛋白作为广泛使用的表面活性剂,可以形成具有很强凝聚力的粘弹性膜,这是面包中的气体保留必不可少的[7]。有研究表明,蛋清可改善面包的体积,提高面包的营养价值[8]。作者团队前期研究表明,明胶凝胶辅助脱盐获得的脱盐鸭蛋清/明胶混合物(Desalted duck egg white/gelatin,DDG)具有优异的起泡性[9],改善了对冷冻面团的影响[10−11],然而其对面包的品质及储藏期的老化行为的影响尚不明晰。
因此,本文主要探究DDG对烘焙面包品质的影响,通过新鲜面包烘焙损失、比容、水分含量、质构,以及储藏期间面包水分损失速率、老化速率、面包芯回生热焓值、相对重结晶度和淀粉体外消化率等指标考察DDG对面包品质的影响规律,为拓宽脱盐咸鸭蛋清的应用场景,实现其高质高值化利用提供指导。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
鸭蛋 安徽省阜阳市龙耕生态蛋养殖基地;明胶 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;高筋面粉 食品级,新乡市新良粮油加工有限责任公司;白砂糖 食品级,广东福正东海食品有限公司;食盐 食品级,中盐上海市盐业有限公司;高活性干酵母 食品级,安琪酵母股份有限公司;黄油 食品级,上海巧厨商贸有限公司;乙酸钠、无水乙醇 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;胰酶1:4000 Sigma(上海)贸易有限公司;淀粉葡糖苷酶(10万U/mL) 上海麦克林生化科技有限公司;葡萄糖试剂盒 上海荣盛生物药业有限公司。
HMJ-A50N1和面机 小熊电器股份有限公司;MG38CB电烤箱 广东美的厨房电器制造有限公司;TA.XT.Plus质构分析仪 美国TA公司;ColorFlex EZ色差仪 美国 HunterLab 颜色管理公司;DSC1差示扫描量热仪 瑞士梅特勒-托利多有限公司;X-射线衍射分析仪 荷兰PANalytical公司。
1.2 实验方法
1.2.1 明胶辅助咸鸭蛋清脱盐
配制20%食盐水溶液,将鸭蛋置于盐水中并在25℃条件下贮藏,腌制30 d后取出,将腌制好的咸鸭蛋洗干净,然后从咸鸭蛋中分离出咸鸭蛋清,得到的咸鸭蛋清用纱布过滤去除蛋清中的不溶物。过滤后获得的咸蛋清(除盐外的固形物含量(10.04%±0.32%)),在4 ℃下储藏备用。将明胶颗粒分散在水中(10%,v/v),在45 ℃的恒温水浴锅中搅拌2 h,获得明胶溶液。明胶溶液与分离好的咸鸭蛋清液按1:1(w/w)的固定比例混合,得到咸鸭蛋清和明胶混合溶液,并在4 ℃下保持24 h,得到咸鸭蛋清和明胶混合凝胶。将混合凝胶分别分成1 cm×1 cm×1 cm的小块,直接浸泡在水中进行脱盐处理。20 g混合凝胶被浸泡在100 mL纯水中,脱盐过程中轻轻搅拌,并每2 h换一次水。经过脱盐处理后获得了脱盐鸭蛋清和明胶混合凝胶,随后置于45 ℃的水浴锅中加热30 min,即为脱盐鸭蛋清和明胶混合溶液(Desalted duck egg white/gelatin,DDG),将DDG混合物冷冻、干燥,最后研磨成粉末。
1.2.2 面包的制备
用100 g面粉和60 g水制备面团配方(空白对照),DDG的添加量以面粉质量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%加入并与面粉混合。将含有纯明胶(Gelatin,GEL)和脱盐鸭蛋清(Salted duck egg white,SDEW)的面团设为对照组。采用直接发酵法制备面包[12],配方如表1所示。除黄油外,将其他各种原料混合放入和面机中,以150 r/min搅拌5 min,随后加入黄油继续搅拌,直至形成面筋网络结构。取出搅拌好的面团,放入容器,28 ℃发酵40 min。然后称取40 g面团,滚圆成型,松弛10 min,继续放在32 ℃发酵40 min,醒发完的面团于180 ℃下烘烤30 min。烘烤完的面包在室温下冷却2 h,用于后续测试。冷却结束时开始计时,此时标记为储藏0 h。
表 1 面包配料表(w/w)Table 1. Bread formulations (w/w)样品 面粉
(%)去离子水
(%)黄油
(%)酵母粉
(%)食用盐
(%)白砂糖
(%)DDG
(%)0.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 0.0 0.5% 100 60 4 1.2 1.2 4 0.5 1.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 1.5% 100 60 4 1.2 1.2 4 1.5 2.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 2.0 SDEW 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 GEL 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 1.2.3 面包烘烤损失率和比容的测定
烘烤损失率:取1.2.2制得的面包精确记录每个面团和相对应的冷却后的面包质量,面包的烘烤损失率为面包烘烤前后的质量差与面团质量的比值。
$$\rm \text{烘烤损失率}(\text{%})=\frac{{\text{m}}_{\text{1}}-{\text{m}}_{\text{2}}}{\text{M}}\text{×100} $$ (1) 式中,m1为面包烘烤前的质量;m2为面包烘烤后的质量;M为面团质量。
面包比容:称量面包的质量,并采用AACC法测定面包的体积[13],比容即为面包体积与质量之比。
1.2.4 面包水分含量的测定
取出面包芯,快速地将面包芯置于铝盒中,根据AACC方法[14]测定面包芯中的水分含量。
1.2.5 面包质构(TPA)的测定
将面包切成12 mm厚的均匀片,用质构仪测定两个中心片的硬度、弹性、内聚性等。测试条件如下:P/36铝制圆柱形探头,1.0 mm/s的测前和测中速度,5 mm/s的测后速度,触发力为5 g,应变为40%,压缩2次,时间间隔5 s。面包芯的硬度用第一次压缩曲线的峰值力表示[15]。
1.2.6 面包色差的测定
取面包最外层的中心和面包芯进行颜色测定,测定前要通过标准白板校正[16]。记录L*(明度值)、a*(红绿值)和b*(黄蓝值),根据公式计算色差值:
$$ {\Delta }{E}=\sqrt{{{}({{\Delta }{L}}^{{*}})}^{{2}}+{({{\Delta }{a}}^{{*}})}^{{2}}+{({{\Delta }{b}}^{{*}})}^{{2}}} $$ (2) 式中,∆L*、∆a*和∆b*分别代表标准数据和样本间L*、a*和b*的差值。
1.2.7 面包老化速率的计算
分别测定放置在4 ℃下储藏0和7 d的面包的硬度,面包的老化速率为储藏7 d间面包平均增加的硬度值[17],计算公式如下:
$$ \text{面包老化速率}(\text{%})=\frac{{\text{H}}_{\text{n}}-{\text{H}}_{\text{0}}}{\text{n}}\text{×100} $$ (3) 式中:H0为储藏0 d的面包硬度;n为储藏天数;Hn为储藏n d的面包硬度。
1.2.8 储藏期面包水分迁移
参考文献[18]方法,将面包切成10 mm厚切片,然后称取1 g储藏1和7 d的面包芯样品,用聚四氟乙烯密封带密封放入核磁管中。数据重复三次,取平均值。
1.2.9 储藏面包回升焓值测定
通过DSC测定面包储藏的回生焓值[19]。取5 mg面包芯置于铝坩埚中,以空坩埚为对照组,以10 ℃/min的升温速率对样品进行20~100 ℃的升温扫描。通过数据软件记录得到样品熔融时的热量变化、起始温度(To)、峰值温度(Tp)、终止温度(Tc)以及回生焓值(ΔH)。
1.2.10 面包重结晶度的测定
将面包在4 ℃下储藏7 d,取面包芯进行冷冻干燥、研磨、过筛,得到均匀的粉末样品。将粉末样品平铺于玻璃平板的凹槽中,用载玻片将样品表面压平整,置于X-衍射仪中进行扫描。测定条件:电压为40 kV,电流为30 mA,扫描速率为3 ℃/min,衍射角从5°至45°进行扫描测试[20]。采用Jade 6.0软件处理衍射图谱,分析储藏面包芯的相对结晶度。
1.2.11 体外淀粉消化的测定
根据Azeem等[12]描述的方法进行体外淀粉消化测定,将面包冷冻干燥成粉末。准确称取0.5 g均匀的样品粉末置于样品瓶中,加入0.2 mol/L的乙酸钠缓冲液15 mL混合均匀。随后加入5 mL 300 U/mL的胰酶溶液和40 µL 10000 U/mL的淀粉葡糖苷酶溶液,并保持在37 ℃的水浴中,以170 r/min继续混合振荡。在不同的时间间隔(分别为0、20和120 min)取消化液0.2 mL置于2 mL的离心管中,然后加入1 mL无水乙醇灭酶。以8000 r/min离心5 min,取上清液进行测定,采用葡萄糖试剂盒对淀粉消化性进行评估。取20 µL上清液,加入2 mL葡萄糖试剂,在37 ℃水浴锅中反应10 min,随后使用紫外分光光度计在波长505 nm处测定吸光值。快速消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)根据以下公式计算:
$$ \text{RDS}(\text{%}){=}({\text{G}}_{\text{20}}-{\text{G}}_{\text{0}})\text{×0.9×100} $$ (4) $$ \text{SDS}(\text{%}){=}({\text{G}}_{\text{120}}-{\text{G}}_{\text{0}})\text{×0.9×100} $$ (5) $$ \text{RS}(\text{%}){=({\mathrm{TG}}-}{\text{G}}_{\text{120}}\text{)×0.9×100} $$ (6) 式中,G0、G20、G120分别代表水解0、20、120 min时的葡萄糖含量;TG为样品完全水解后释放的总葡萄糖含量。
1.3 数据处理
所有指标的测定均重复3次,结果采用平均值±标准差的形式表示,使用Origin 2018作图,使用IBM SPSS Statistics 25进行方差分析。
2. 结果与分析
2.1 面包的烘烤损失率、比容、水分含量的分析
由图1A可知,添加DDG,可显著(P<0.05)降低面包的烘烤损失率。表明DDG能够抑制面包烘烤过程中水分的损失。面包比容能够反映面团的体积膨胀程度和面包的膨松程度,是评价面包品质的重要指标[21]。如图1B所示,与单独添加GEL或SDEW的面包相比,添加DDG能够提高面包的比容。新鲜面包的水分含量也是评价面包品质的重要因素之一,水分含量提高说明面包蓬松柔软的口感提升,面包品质更佳[18]。图1C表明不同DDG添加量的加入使得面包的水分含量显著(P<0.05)提高,且与单独添加GEL或SDEW的样品相比,DDG添加量1.5%时面包的水分含量最高。这可能是因为DDG具有较好的持水性,使得面团吸水率增加,有益于降低烘烤过程中的水分损失,从而减少面包的烘烤损失。
2.2 面包的质构分析(TPA)
面包的质构特性是消费者选择产品的重要参考依据,本研究利用TPA分析DDG对面包硬度、弹性、内聚性、粘性、咀嚼性及回复性指标的影响。硬度与面包品质呈负相关,硬度越大,面包的口感和品质越差。如表2所示,与单独添加GEL或SDEW的对照组相比,添加DDG-1%可显著(P<0.05)降低面包芯的硬度,使面包芯更加柔软、蓬松。内聚性反映了面包内部结构在受到外力作用下抵抗破坏并保持完整的能力,内聚性越大说明面包保持完整性的能力更强[22]。单独添加GEL或SDEW可以提高面包的内聚性,添加DDG-1.5%时面包的内聚性最大,表明适量DDG的加入可增加面包的内聚性,使面包更加紧致完整,不易掉渣。咀嚼性代表样品承受咀嚼的能力,反映面包是否劲道[23]。由表2可知,DDG-1.0%的咀嚼性最小,表示此添加量的面包口感更好,易于咀嚼和吞咽。添加适合比例的DDG能够降低面包的硬度和咀嚼性,提高面包的内聚性,可能是因为DDG的亲水性导致体系中淀粉颗粒溶胀,水分含量降低,淀粉结构弱化使得面包硬度降低[24]。与DDG-0%的空白相比,添加DDG能够提升面包的回复性,且DDG添加量为1.5%及2%时面包的回复性显著(P<0.05)提高。综合以上结果,DDG的添加能够改善面包的感官品质。
表 2 面包质构分析结果Table 2. Texture analysis of bread样品 硬度(g) 弹性(mm) 内聚性(g) 粘性(g) 咀嚼性(mJ) 回复性(g) DDG-0% 469.60±11.33bc 1.03±0.13a 0.79±0.06a 387.35±9.12bc 381.82±14.67bc 0.44±0.01a DDG-0.5% 443.73±24.00ab 0.98±0.01a 0.83±0.04ab 370.62±33.22ab 362.91±31.98ab 0.45±0.02ab DDG-1.0% 416.78±20.60a 0.98±0.01a 0.81±0.02ab 338.57±8.32a 330.58±12.21a 0.45±0.01a DDG-1.5% 475.75±18.99bc 1.06±0.07a 0.88±0.01b 418.66±12.20cd 461.32±18.31d 0.48±0.01c DDG-2.0% 514.90±3.26d 1.05±0.14a 0.84±0.02ab 431.94±13.45d 422.02±19.26cd 0.47±0.01bc GEL 457.49±27.09b 0.98±0.02a 0.84±0.04ab 385.11±32.06bc 378.41±31.36bc 0.45±0.01a SDEW 503.10±27.09cd 0.98±0.02a 0.81±0.04ab 409.22±15.06cd 402.17±19.85cd 0.45±0.02ab 注:同列不同字母表示显著性差异,P<0.05;表3同。 2.3 面包内外色泽分析
面包色泽也是影响消费者接受度的关键因素。由表3可知,单独添加GEL面包皮的L*值降低,a*值提高,单独添加SDEW时面包皮的L*值增大,a*值降低,而添加DDG-1%,DDG-1.5%,DDG-2%均显著(P<0.05)降低面包皮的L*值,DDG-0.5%~DDG-2%均使a*值显著(P<0.05)提高,表明面包的表皮色泽有由金黄色向棕褐色转变的趋势。在烘烤过程中,面包棕色的产生主要依靠加热过程中羰基化合物和氨基化合物发生的美拉德反应,含有DDG的面包中的蛋白质含量更高,为美拉德反应的进行提供更充分的氨基,从而使面包有更深的棕褐色外观和令人愉悦的香味[25]。此外,面包芯的L*、a*和b*值无明显变化,表明DDG的加入对面包芯颜色影响不大。
表 3 不同DDG添加量对面包表皮和内芯色泽的影响Table 3. Effects of different DDG addition on the color of bread crust and crumb样品 L* a* b* ΔE 面包表皮 DDG-0.0% 61.17±1.35c 4.22±2.09a 23.03±3.57a 45.51±1.08b DDG-0.5% 59.66±1.53c 8.24±2.16bc 27.73±2.40ab 44.75±0.69b DDG-1.0% 55.47±1.06ab 11.88±2.93bc 30.89±1.89b 41.39±0.63a DDG-1.5% 53.23±1.04a 11.23±2.10bc 29.78±0.77b 40.35±1.34a DDG-2.0% 55.60±1.22ab 12.12±1.64c 32.28±0.88b 41.67±0.69a GEL 56.47±1.91b 7.93±1.59b 28.87±2.29b 41.51±1.66a SDEW 65.20±1.91d 3.87±1.96a 23.08±4.40a 48.10±0.79c 面包芯 DDG-0.0% 66.69±0.99a 0.43±0.03d 10.96±0.37a 21.30±1.01a DDG-0.5% 66.36±2.15a 0.43±0.05d 11.76±0.46ab 22.04±1.70a DDG-1.0% 64.67±2.63a 0.34±0.12b 10.96±0.16ab 23.06±2.30a DDG-1.5% 64.56±3.18a 0.33±0.06b 11.04±0.23ab 23.23±2.62a DDG-2.0% 67.28±1.44a 0.30±0.03b 10.69±0.21a 20.67±1.32a GEL 65.36±1.82a 0.36±0.16c 11.09±1.37ab 22.56±1.21a SDEW 67.89±1.04a 0.25±0.12a 12.03±0.95b 20.91±1.23a 2.4 面包储藏品质分析
面包在低温储藏过程中会发生淀粉老化反应,导致面包品质的急剧劣变[26]。本研究围绕评价面包老化的主要指标,水分损失率和老化速率(硬度增加速率),探究DDG对面包低温储藏品质的影响。水分损失率增加,硬度增加速率高时,表示面包老化速率加快,面包芯水分流失、硬化掉渣、口感风味劣变[22]。图2为不同面包样品在4 ℃下储藏7 d后面包芯的水分损失率和老化速率。与DDG-0%的空白组相比,单独添加SDEW的样品水分损失率显著(P<0.05)降低。添加1.5%的DDG时,面包芯水分损失率相比空白对照组显著(P<0.05)减少(图2A)。这表明DDG持水性好,使得储藏期面包水分损失率下降。由图2B可知,面包在储藏7 d后,所有面包的硬度都呈现增大趋势,表明面包在7 d的储藏期间发生老化反应。与DDG-0%的空白对照组相比,单独添加GEL或SDEW能够显著(P<0.05)降低面包老化速率,添加DDG亦能够显著(P<0.05)降低面包的老化速率,且添加1.5%的DDG时,面包的老化速率最低。表明DDG的添加有利于延缓面包老化。总之,适当比例DDG的添加能够保持面包在储藏期间的稳定性,在延长面包产品的货架期中发挥积极作用。
2.5 储藏面包水分迁移分析
面包在储藏过程中,面包芯的水分会逐渐向表皮迁移,并通过扩散的方式蒸发,导致面包芯干硬、品质劣变[24]。面包水分的迁移反映了面包的品质变化,在一定程度上降低水分的迁移速率会保持面包芯的松软,从而延长面包的货架期[5]。利用低场核磁技术测定弛豫时间(T2)能够定性定量检测面包的水分流动和水分分布[27]。T2分布如图3所示,T2共显示出3组值,分别用T21、T22和T23表示。在这三部分水中,T21(0~2 ms)代表结合水,通常表示与蛋白质和淀粉等大分子紧密结合的一部分水,其流动性最小。T22(2~30 ms)代表多层水,该部分水是面包体系中最主要的水分分布状态。T23(70~300 ms)代表自由水,流动性最强。由图3可知,T2级分丰度在7 d的贮藏过程中呈下降趋势,可能是由于水的蒸发降低了质子的信号幅度[13];另一方面是淀粉回生,面包中的糊化淀粉部分形成有序的晶体结构,与无定形淀粉结合的水分子向结晶区移动[28−29]。储存7 d后,T22和T23向更短的弛豫时间移动,这可能是由于淀粉回生以及水在样品无定形区域的重新分布,使得面包水分减少、淀粉回生等[24]。
贮藏期间面包弛豫时间T21(A)、T22(B)、T23(C)和峰面积(D)的变化如图4所示。在面包储藏7 d后,T21和T22的峰面积比也发生了显著性(P<0.05)变化,空白对照组的T21峰面积从8.89%±0.91%降低至1.42%±0.19%,T22峰面积从87.64%±0.61%增加至92.86%±1.08%,T23峰面积略有增加(图4D)。正如Lynch等[30]的研究,T21的峰面积的减少与T22峰面积的增加相对应,表明水在储存期间从面筋区迁移到淀粉区域。除此之外,对照组的T21峰面积减少量高于DDG组,可能因为DDG与糊化淀粉缠结并截留更多的水分[23]。然而,DDG-2.0%的T21峰面积减少量高于DDG-0.5%、DDG-1.0%和DDH-1.5%,这可能表明过量的DDG的添加阻碍了面筋脱水并减少了水分子从面筋到淀粉基质的掺入[11]。如图4B所示,从贮藏1 d到7 d,T22呈现下降趋势,说明面包体系的这部分水不断流出,水分子流动性降低,与Li等[27]的研究结果一致。相比于空白对照组,DDG组的T22时间降低速率更加缓慢,说明DDG的添加可以较好的控制体系水分流动,减缓水分损失;另一方面,作为大分子富含氢键能有效结合水分子,与面筋网络结构建立更多的相互作用来减少水分损失[31]。
2.6 储藏面包老化焓变分析
面包储藏品质变化除了与水分分布密切相关,还与淀粉回生高度相关。面包在烘烤制备过程中,淀粉颗粒易于发生糊化反应,氢键发生断裂,淀粉的晶体结构受到破坏,糊化的支链淀粉分子在储藏期间重新排列,形成不完整的重结晶结构[32]。此外,重结晶支链淀粉在老化面包的面包屑紧实性能中发挥了重要作用,降低了消费者对这些产品的接受度[20]。使用DSC跟踪在4 ℃下储存7 d的样品的淀粉老化来分析面包老化。如图5所示,含有DDG的面包的淀粉无定形区DSC曲线的峰值温度略有增加,这表明面筋蛋白网络结构内部的淀粉颗粒受热熔融时所需的水分减少,升高温度才能使无定形区溶解[33]。此外,DDG-0.5%、DDG-1.0%、DDG-1.5%、DDG-2.0%的面包中淀粉无定形区熔融所吸收的热量(分别约为1.56、1.62、1.25、1.63 W/g)明显低于空白对照组(约2.02 W/g),这可能是由于无定形区大量破坏,因此熔融所需热量较少[34]。
图6所示,添加DDG的面包,所有面包样品均呈现吸热转变,To、Tp和Tc的范围分别为28.18~29.52 ℃、64.32~65.98 ℃和87.02~90.56 ℃,而且DDG组的面包To和Tp温度高于空白对照组。这可能因为较高的转变温度能够保持烘焙过程中更稳定的淀粉微晶的熔化[12]。由图6B可知,DDG-0.5%、1.0%、1.5%和2.0%组在储藏7 d的面包DSC回生热焓值由(4.67±0.26)J/g分别降低至(4.28±0.07)、(4.14±0.10)、(4.04±0.08)和(4.14±0.05)J/g。这表明DDG能够明显阻止支链淀粉重新结合,从而延缓面包老化[24]。
2.7 储藏面包重结晶度分析
X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析可以进一步证明DDG对支链淀粉长期回生的影响,能够定量分析淀粉的重结晶度[19]。储藏7 d的面包样品的XRD图谱和定量计算的结晶度如图7所示。储存7 d后,在所有样品中都在接近17°和20°处观察到两个峰,前者表示面包老化过程中形成的典型B型,其形成代表了小麦淀粉中分子聚集状态的改变[33]。后者的峰值是一个结构良好的V型,由直链淀粉、脂肪酸和磷脂组成[22]。
不同浓度DDG(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的添加使淀粉的相对结晶度从21.04%分别下降到18.41%、14.54%、11.21%和12.77%,证明了DDG的添加对支链淀粉的重结晶具有一定的延缓作用。有研究表明,储存的面包中支链淀粉结晶过程中形成的晶格可用的水较少,这有助于形成更柔软的面包屑结构[34]。这意味着DDG的添加可以降低储存烘焙面包的水分流动性,阻止面筋-淀粉间的相互作用,从而减少支链淀粉的重结晶。这一结果与DSC分析相一致,表明DDG与支链淀粉的侧链通过氢键相互作用[35],这也是造成DDG的面包芯松软的主要原因。
2.8 面包消化特性分析
图8为DDG对面包体外淀粉消化率的影响。快速消化淀粉(Rapidly digestible starch,RDS)是指在小肠中被快速消化和吸收的部分淀粉,RDS会导致血糖快速升高,化学上将其定义为消化20 min左右将淀粉转化为葡萄糖的淀粉[36]。与DDG-0%的样品相比,单独添加GEL或SDEW能够显著(P<0.05)降低面包的RDS。随着面包中DDG(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)添加量的升高,RDS从38.71%分别降低至29.38%、30.29%、24.29%和31.81%。RDS随着DDG的加入而显著(P<0.05)下降,这可能是由于淀粉颗粒周围形成的层阻止了酶的攻击[10]。慢消化淀粉(Slowly digestible starch,SDS)增加,抗性淀粉(Resistant starch,RS)增加。这些结果表明,在面包中添加DDG能够降低淀粉的体外消化率。SDS被称为小肠中缓慢消化的淀粉,可诱导胰岛素水平和餐后血糖的逐渐升高[21]。RS(抗性淀粉)是指在小肠中不易消化的淀粉及其降解产物[36]。小麦面包中的SDS和RS含量分别为49.42%和11.87%。随着面包中DDG的加入,SDS和RS增加。DDG通过将淀粉颗粒悬浮在连贯的凝胶中形成连续的网络,当酶试图接近淀粉时,发挥屏障的作用[35],可能会减慢吸收和消化的速度。这些结果表明,在面包中添加DDG会降低淀粉的体外酶消化率。
3. 结论
本文通过考察面包的烘烤损失率、比容、质构、色度、老化速率、水分分布、回升焓值和淀粉体外消化率等指标,评价了添加DDG对面包品质的影响。结果表明,添加适当浓度的DDG能一定程度地降低烘烤损失率,提高面包比容,降低水分损失率,降低面包的硬度,使面包皮的颜色加深。DDG加入后均使面包在贮藏期间中T21含量降低,T22含量增加,DDG能更好地维持面包储藏过程中水分的均匀分布。与空白对照组相比,DDG-0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的加入促使在4 ℃储藏7 d的面包回生热焓值降低,相对结晶度下降,有效减少老化。另外,DDG的添加降低了淀粉的消化率。本研究为咸蛋清的综合利用提供了新思路,有望在蛋制品行业推广应用。本研究重点评估了DDG对面包品质的影响,为咸蛋清的综合利用提供了新思路,也为面包品质的改善提供了新方法,有望在蛋制品行业推广应用。但是,对于GEL与SDEW二者物理共混的机理需要进行深入研究,未来可以对二者的相互作用进行探讨,为多元化的食品体系提供参考。
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表 1 面包配料表(w/w)
Table 1 Bread formulations (w/w)
样品 面粉
(%)去离子水
(%)黄油
(%)酵母粉
(%)食用盐
(%)白砂糖
(%)DDG
(%)0.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 0.0 0.5% 100 60 4 1.2 1.2 4 0.5 1.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 1.5% 100 60 4 1.2 1.2 4 1.5 2.0% 100 60 4 1.2 1.2 4 2.0 SDEW 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 GEL 100 60 4 1.2 1.2 4 1.0 表 2 面包质构分析结果
Table 2 Texture analysis of bread
样品 硬度(g) 弹性(mm) 内聚性(g) 粘性(g) 咀嚼性(mJ) 回复性(g) DDG-0% 469.60±11.33bc 1.03±0.13a 0.79±0.06a 387.35±9.12bc 381.82±14.67bc 0.44±0.01a DDG-0.5% 443.73±24.00ab 0.98±0.01a 0.83±0.04ab 370.62±33.22ab 362.91±31.98ab 0.45±0.02ab DDG-1.0% 416.78±20.60a 0.98±0.01a 0.81±0.02ab 338.57±8.32a 330.58±12.21a 0.45±0.01a DDG-1.5% 475.75±18.99bc 1.06±0.07a 0.88±0.01b 418.66±12.20cd 461.32±18.31d 0.48±0.01c DDG-2.0% 514.90±3.26d 1.05±0.14a 0.84±0.02ab 431.94±13.45d 422.02±19.26cd 0.47±0.01bc GEL 457.49±27.09b 0.98±0.02a 0.84±0.04ab 385.11±32.06bc 378.41±31.36bc 0.45±0.01a SDEW 503.10±27.09cd 0.98±0.02a 0.81±0.04ab 409.22±15.06cd 402.17±19.85cd 0.45±0.02ab 注:同列不同字母表示显著性差异,P<0.05;表3同。 表 3 不同DDG添加量对面包表皮和内芯色泽的影响
Table 3 Effects of different DDG addition on the color of bread crust and crumb
样品 L* a* b* ΔE 面包表皮 DDG-0.0% 61.17±1.35c 4.22±2.09a 23.03±3.57a 45.51±1.08b DDG-0.5% 59.66±1.53c 8.24±2.16bc 27.73±2.40ab 44.75±0.69b DDG-1.0% 55.47±1.06ab 11.88±2.93bc 30.89±1.89b 41.39±0.63a DDG-1.5% 53.23±1.04a 11.23±2.10bc 29.78±0.77b 40.35±1.34a DDG-2.0% 55.60±1.22ab 12.12±1.64c 32.28±0.88b 41.67±0.69a GEL 56.47±1.91b 7.93±1.59b 28.87±2.29b 41.51±1.66a SDEW 65.20±1.91d 3.87±1.96a 23.08±4.40a 48.10±0.79c 面包芯 DDG-0.0% 66.69±0.99a 0.43±0.03d 10.96±0.37a 21.30±1.01a DDG-0.5% 66.36±2.15a 0.43±0.05d 11.76±0.46ab 22.04±1.70a DDG-1.0% 64.67±2.63a 0.34±0.12b 10.96±0.16ab 23.06±2.30a DDG-1.5% 64.56±3.18a 0.33±0.06b 11.04±0.23ab 23.23±2.62a DDG-2.0% 67.28±1.44a 0.30±0.03b 10.69±0.21a 20.67±1.32a GEL 65.36±1.82a 0.36±0.16c 11.09±1.37ab 22.56±1.21a SDEW 67.89±1.04a 0.25±0.12a 12.03±0.95b 20.91±1.23a -
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