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复配功能糖对面包品质的影响

时间:2022-05-21来源:博士论文

在烘焙食品中使用功能糖替代蔗糖可以降低饮食中的热量摄入,对预防龋齿、肥胖 综合征、糖尿病等疾病大有益处。然而,使用一些功能糖代替蔗糖会导致面包烘焙品质 的劣变,如面包皮色泽不佳、比容降低、塌陷和货架期缩短等问题。因此研究功能糖替 代蔗糖对面包及面团的作用特点,寻求科学的方法将功能糖进行复配对改善面包烘焙品 质,延长面包货架期很有必要。本文主要研究了 12 种糖对面包烘焙品质的影响,并筛 选出麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖,研究 4 种功能糖对面团面筋结构及面包储藏 期间淀粉重结晶、水分迁移等方面的影响,同时定量研究了功能糖之间对面包储藏期特 性的交互作用。主要研究内容和结果如下: 首先,以面团发酵特性、面包比容、内部纹理结构、质构(TPA)、面包皮颜色和 感官评价为考察指标,对 12 种糖单独替代蔗糖对面包烘焙特性的影响进行了研究比较。 实验结果显示,不同种类的糖替代蔗糖加入面包中对面包烘焙特性的影响上存在优势和 不足。面团的发酵特性分析结果表明,与对照组相比,添加低聚木糖、菊粉的面团具有 良好的发酵特性,而添加麦芽糖醇、海藻糖等的面团发酵性较差;面包比容分析结果显 示,添加低聚木糖、菊粉显著(p<0.05)增大面包比容,并且随着替代剂量的增加呈上 升趋势,添加糖醇类、海藻糖则对面包比容产生不良影响;内部纹理结构结果显示,添 加菊粉的面包气孔密度增加、气孔均面积降低,内部纹理结构更加均一,添加麦芽糖醇 的面包内部纹理结构粗糙;T PA 分析显示,添加麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖均 显著降低了面包储藏期间的硬度(p<0.05);综上,在面包比容、内部纹理结构和表皮 颜色等方面,菊粉、低聚木糖能弥补麦芽糖醇、海藻糖对面包烘焙品质的不良影响,因 此可筛选麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖进一步探究其对面包品质的作用规律并进 行复配研究; 其次,从面团流变学特性、面包中淀粉回生和水分迁移等角度探究麦芽糖醇、海藻 糖、菊粉和低聚木糖对面团面筋结构及面包储藏特性等方面的影响。流变学实验结果显 示,添加菊粉、低聚木糖使得面团 G'和 G''提高,添加麦芽糖醇、海藻糖使得面团 G'和 G''降低;这与 FT-IR 实验结果相一致,添加麦芽糖和海藻糖的面团 α-螺旋、β-折叠含量 降低而 β-转角含量增加,无规卷曲含量差异不明显,添加菊粉、低聚木糖的面团 β-折叠 的含量增加到 48.09%,这表明面团面筋弹性增强,结构趋于稳定;XRD 实验显示,添 加 6%的麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖的面包在储藏 7 d 后的结晶度分别为 7.15%、 7.81%、8.21%和 9.06%;以 DSC 实验结果结合 Avrami 方程分析可得,淀粉的回生速率 常数 k 由 0.036 分别减小到 0.021、0.026、0.025 和 0.034,表明添加 4 种功能糖对淀粉 重结晶过程起降低作用;LF-NMR 结果表明,储藏期间面包的水分流动性降低,添加麦 芽糖醇、海藻糖的面包体系中 T21 向 T22 和 T23 转化,自由水的含量升高。而添加菊粉、 低聚木糖的面包体系 T21 向 T22 转化,自由水的含量略降低;FT-IR 的光谱实验表明,添 加麦芽糖醇的面团体系向低波数移动的范围最大,与淀粉分子的氢键作用更强,其次是 海藻糖,菊粉和低聚木糖; I 摘 要 最后,探究了麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖在面包中的不同复配比例对面包 烘焙品质的影响,从而验证得出 4 种功能糖的最优复配比例为菊粉:麦芽糖醇:低聚木 糖:海藻糖的比例为 2.5:4.0:1.5:2.0。同时,定量研究了麦芽糖醇和菊粉之间的交互作用。 对最佳复配比例的面包进行 SEM 分析和 GC-MS 分析。SEM 分析结果表明,添加复配 功能糖的面包面筋结构变弱,面团体系的保水性增强;GC-MS 分析结果表明,添加复 配功能糖的面包中,风味物质的含量和种类大幅度增加,其中醛类、酯类、酮类和芳香 杂环类的含量上升,表明复配功能代糖面包除了营养价值和储藏性方面的改善外,对面 包的风味也而具有改善作用。在定量研究功能糖的交互作用方面,Mixture Design 的分 析结果表明,影响面包储藏期间硬度的主因素为麦芽糖醇和菊粉;通过计算相互作用指 数,得出 CI<1,初步判定麦芽糖醇和菊粉之间存在协同作用;Prieto 模型交互实验得出, 麦芽糖醇和菊粉的 RUV(%)值为 5.15%,二者表现为协同作用。使用功能糖复配的面 包较单一使用功能糖的面包,显著降低了面包储藏期间的硬度(p<0.05),延长了面包 的货架期; 综上所述,复配功能糖面包的开发,除了具有改善人群饮食健康的益处,同时有利 改善面包的储藏特性、比容、风味等感官评价等多方面的品质,具有良好的应用前景。
功能性糖;面包;面团;协同作用;Prieto 模型
复配功能糖对面包品质的影响

1 绪论
1.1 蔗糖替代品的概述
蔗糖是由一分子葡萄糖的半缩醛羟基与一分子果糖的半缩醛羟基缩合脱水而成双
糖,在食品中常用作甜味剂。蔗糖在烘焙食品中应用具有提供酵母菌发酵产气和发生美拉
德反应等作用,可以赋予面包蓬松柔软、良好风味和表皮颜色等烘焙特性。在普通面包
制作过程中,蔗糖的通常添加量可以达到 16%~20%,引起的健康问题较为突出,主要
表现在增加罹患糖尿病、肥胖综合征、龋齿风险等[1]。
WHO(世界卫生组织)发布的膳食指南中建议游离糖摄入量上限不超过总能量摄
入量的 10%[2]。因此,越来越多的食品在制作过程中会尽量少用或者不用蔗糖,采用代
糖来替代蔗糖作为甜味剂,食品中使用的甜味剂通常有以下三点功能作用:一是降低热
量摄入,减少肥胖综合征;二是改善龋齿;三是蔗糖的替代物代谢速度慢,可以维持糖
尿病患者的血糖稳定[3]。因此,寻找一种食品中蔗糖的良好替代品,对改善糖尿病、肥
胖综合征,维持人体饮食健康极为重要。其中,含代糖的烘焙制品,在满足特殊人群需
求同时,也被追求健康饮食的广大消费者所接受,这将进一步加速糖替代品市场的增长,
因此代糖食品具有极高的商用价值[4]。
GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》中指出“无糖(或不含糖)”食品是指
含糖量不高于 0.5 g/100 g(mL),“低糖”是指食品含糖量不高于 5 g/100 g(mL)[5]。
因此理论上,当完全替代烘焙食品中的蔗糖时,难以保证食品的品质和感官特性。事实
上,烘焙制品如面包中的主要配方为面粉,作为淀粉多糖,即使全部蔗糖被替代,面包
的配方很难达到含糖量≤5%,因此严格意义上的无糖面包很难实现。然而,代糖在面
包中的使用,仍然可以起到降低热量吸收等作用,对人体健康有很大益处。
代糖甜味剂主要分为人工合成甜味剂,天然甜味剂和淀粉糖等三类。其中,人工合
成甜味剂(如阿斯巴甜等)属于非营养型甜味剂(NNS),食用后不产生热量;而一些
人工合成甜味剂(如海藻糖等)属于营养型甜味剂,在食用后产生的热量相较蔗糖低。
蔗糖的能量系数为 17 kJ/g,海藻糖值约为 10 KJ/g,麦芽糖醇能量系数为 10 kJ/g[6],菊
粉的热量约为 6 KJ/g[7],低聚木糖的热量极低,因此在食品中应用这几类糖替代蔗糖可
以降低人体的热量摄入。
食品中代糖甜味剂的选择常运用两种机理,一种是添加热值低的甜味剂替代蔗糖,
再以高甜度甜味剂进行复配,如糖醇与甜菊糖等复配使用[8];另一种添加功能糖降低热
量的吸收,如添加低聚木糖和菊粉等益生元,降低能量摄入[9],添加阿拉伯糖可以通过
抑制蔗糖酶的活性和吸收[10]。
然而,近年来的研究,表明了非营养型甜味剂(NNS)的滥用容易诱发认知障碍和
心血管疾病等问题[11]。因此以营养型甜味剂替代蔗糖,既能降低热量摄入,维持人体健
康,又可改善由于非营养型甜味剂(NNS)滥用而造成的食品安全隐患[12]。
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1.2 功能糖的概述
1.2.1 功能糖的功能性与摄入量
目前在面包中常用的功能性糖类,主要有麦芽糖醇和低聚糖等。麦芽糖醇
(C12H24O11)是由 1 分子葡萄糖通过 α-1,4 键连接一个山梨醇所组成的双糖[13],甜度
约蔗糖的 80%~90%,具有预防龋齿的作用,食用后几乎不引起胰岛素作用,因此具有
维持人体血糖平稳的生理作用。海藻糖(C12H22O11)是由两个葡萄糖分子缩合形成的
非还原型双糖,对维持血糖稳定的效果显著。菊粉(C228H382O191)是由 D-果糖经 β-1,2
糖苷键链接而成的线性直链多糖[14]。低聚木糖(C5H12O5)是由 D-木糖通过 β-1,4 糖苷
键连接组成的线性寡糖[15],其双歧因子功能较其他低聚糖类更显著,对糖尿病相关的代
谢异常,肥胖综合征等可以发挥有益影响[16]。
根据 GB 2760 规定,菊粉的推荐摄入量为≤10 g/天[17],海藻糖可根据生产需求适量
添加。美国食品与药物管理局认定麦芽糖醇可安全使用,但麦芽糖醇摄入过量(≥60 g/
天时)可能会出现如胀气、腹泻等胃肠道症状[18]。低聚木糖相比起其他低聚糖有效摄入
量更低,0.7~4 g/天即可显示出良好的双歧因子功能,而低聚果糖、菊粉等低聚糖的有
效摄入量为大约 10~20 g/天[19]。
1.2.2 功能糖代替蔗糖的研究进展
目前,代糖甜味剂广泛应用于加工食品和饮料中,主要包括烘焙食品、乳制品和软
饮料等产品[20]。例如,以木糖醇、麦芽糖醇等替代蔗糖制备的巧克力表现出良好的流变
学和感官特性[21],以菊粉代替蔗糖的馒头质地柔软,颜色的接受度提高[22-23]。
将功能糖代替烘焙产品制作中的蔗糖的相关应用研究中,Sahin等人[24]采用的麦芽
糖醇代替汉堡面包中6%的蔗糖,面包储存期间的老化焓值降低为2.08 J/g,提升了产品
的储藏特性。Vatankhah等人[25]采用7%菊粉代替面包中7%的蔗糖,面团的流变学特性和
发酵特性均有显著该改善,面包的比容增加为对照组的1.09倍。Psimouli等人[26]采用添
加量为2%的低聚木糖替代蛋糕中蔗糖时,面包在储存期间的硬度最低,面包的持水性
增强,产品货架期延长。添加海藻糖代替蔗糖可以改善冷冻面团的流变特性[27]。Ronda
等人[28]将不同种类的糖(木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇和葡聚糖等)替代蔗
糖加入到蛋糕中,研究对蛋糕的比容,质构,色泽等品质影响,结果表明不同糖替代蔗
糖对蛋糕品质的影响存在较大差异,其中麦芽糖醇取代糖后的蛋糕品质最为良好。Vasso
等人[29]研究了麦芽糖醇、山梨糖醇等功能性糖醇替代蔗糖对蛋糕面糊流变性等品质的影
响,结果表明含有山梨糖醇的蛋糕体积降低了15%,淀粉糊化起始温度提高。
1.2.3 功能糖协同作用的研究进展
目前国内对于无糖或低糖食品的研究还比较少,尤其是复配功能糖应用在面包制作
中的协同作用相关研究较少,相关的研究缺乏系统的理论支撑。
功能糖之间的复配使用对面包烘焙品质可能存在着协同作用,朱惠燕等人[48]在研究
发现在面团冷冻过程中,海藻糖与低聚木糖在保护酵母,维持面筋网络结构中发挥了协
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1 绪论
同作用,从而为面团发酵维持了良好的酵母产气能力和面筋网络包裹气体的能。Manisha
等人[49]以甜菊糖苷、山梨糖醇和乳化剂等替代蔗糖,并定性研究了几种甜味剂在蛋糕中
的相互作用研究,与单独使用某种甜味剂相比,复配后的甜味剂在蛋糕品质影响上可能
存在着协同作用。
1.3 功能糖对面包制作的影响
1.3.1 对面团发酵流变特性的影响
在以麦芽糖醇替代蔗糖制备面包的过程中,酵母不能利用麦芽糖醇,因而降低了面
团的发酵高度,生产中造成面包的比容损失。因此为了减少对面包比容损失的影响,在
功能糖的复配研究中,需要将不可发酵糖和一些热值低、可被酵母利用的糖类进行复配。
添加菊粉和低聚果糖对可显著改善面包质地、流变学特性等[30-31]。Kim 等人[32]研究发现
海藻糖同转谷氨酰胺酶等复配可以削弱海藻糖对冷冻面团流变学特性、发酵特性的不利
影响,提供较好的面团发酵高度和面团粘弹性等。
面团流变特性反映了面团的粘弹性,进而在面包芯制作中影响面团延展性和发酵高
度等,对面包比容和面包的质地也有影响。添加功能糖对面团的流变性等加工特性具有
不同影响,但缺乏系统的比较研究[33]。
1.3.2 对面包储藏特性的影响
1.3.2.1 对淀粉老化的影响
目前已有的研究主要通过添加糖类等外源物质抑制淀粉回生。不同种类的功能糖对
延缓面包老化的影响不同,这可能与它们自身不同的分子结构与性质有关[34-35]。
添加的糖类物质与淀粉体系存在相容性时,可能加大分子链的空间位阻,抑制淀粉
链的迁移,从而阻碍淀粉的重结晶行为[36]。淀粉老化可能还与淀粉分子链的稳定性有关,
麦芽糖醇等小分子糖在分子运动中碰撞淀粉分子链,会减弱淀粉分子稳定性,使得直链
淀粉的重结晶受到抑制[37];分子链的运动也是影响回生的重要因素,菊粉等相对较大的
分子通过渗入淀粉分子链间,加大分子链的空间位阻,抑制淀粉链的迁移,分子链间交
联作用减少,从而阻碍淀粉的重结晶[38]。
1.3.2.2 对水分分布的影响
糖类对淀粉老化的干预,不仅体现在对淀粉分子链和淀粉重结晶的影响上,可能还
体现在水分分布等方面[39]。
面团在揉搓成形过程中,水,淀粉,面筋蛋白及面团中的其他物质之间的氢键互连
接,促进形成面筋网络[40]。糖类的加入改变了面团形成过程。海藻糖具有多羟基结构与
水分子上的氢键相连接,从而竞争水面筋、淀粉中的水分,阻碍面筋网络形成,造成面
包塌陷[41]。添加麦芽糖醇促使储藏期间面包中水分向自由水的转化比例提升,面包在储
藏期间的持水性增强,质地柔软,从而延长货架期[42-43]。
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1.3.3 对面包色泽及风味的影响
在面包的色泽上,麦芽糖醇等美拉德反应不佳,会引起不良的色泽变化,生产中可
添加β-红萝卜素等色素可改善色泽[44]。Jensen等人[45]研究表明小麦面包的风味变化,受
到多种因素的影响,不同种类的糖能产生不同的美拉德反应,面包在储藏期间的化学变
化等也会影响风味与口感。在面包制作中添加1.5%的低聚木糖代替蔗糖,面包风味和整
体接受度有所提升[46-47]。
1.4 交互作用的评价方法
目前针对功能糖之间在面包中应用的交互作用的研究较为少见,同时也缺乏对功能
糖之间交互作用的定量研究,不同评价方法所依据的原理不同,适应范围也有差异,但
目前尚未建立一个通用的评定方法:加和法、等高面法、响应面法和Prieto交互作用模
型方法等。本实验采用Prieto交互作用模型方法进行功能糖之间的交互作用的定量评价。
Prieto 等人[50]通过应用 Weibull 方程,并引入浓度加合假设,建立了一套完整有序
的评定物质之间相互作用的方法。利用该方法评价多种功能糖二元复配对面包储藏期间
硬度的相互作用,具有评价复杂体系中二元相互作用的科学性,同时定量研究的方法对
于复配配方的优化具有指导意义。
1.5 立题意义与背景
面包作为一种高糖食品,所含的蔗糖对龋齿,降低肥胖综合征、糖尿病等健康问题
的危害不容忽视。为解决这一问题,一些研究了替代蔗糖面包的开发。然而,目前常用
的代糖思路存在一定缺陷,且存在非营养型甜味剂(NNS)的滥用等现象,然而近年来
一些研究指出了非营养型甜味剂(NNS)的危害[51],因此,研究以功能糖替代蔗糖具有
极大的必要性。
同时使用一些功能糖代替蔗糖会引起的面包烘焙品质劣变,如面包皮色泽不佳、比
容降低、塌陷和货架期缩短等问题。因此,研究功能糖替代蔗糖对面包及面团的作用特
点,并寻求科学的方法对功能糖进行定量复配对改善面包烘焙品质,延长面包货架期具
有极大的意义。
1.6 主要研究内容
本课题围绕功能糖替代蔗糖对面团及面包的烘焙品质的影响展开,从多尺度阐述了
麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖对面团的面筋及面包储藏特性的影响,具体研究内
容如下:
1. 不同功能糖对面包储藏特性等烘焙品质的影响
分别采用 12 种糖替代蔗糖研究比较了其对面团发酵特性及面包的烘焙特性,如比
容、硬度、颜色和感官评价等方面的影响,筛选出麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖
进行下一步研究。评估不同添加量的麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖对面包储藏特
性的影响,并利用 XRD、DSC、LF-NMR 和 FT-IR 等技术手段以面包中淀粉回生、水
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1 绪论
分迁移和氢键强度变化等角度,初步探究麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低聚木糖影响面包
老化的机理。
2. 不同功能糖对面团的影响
采用流变学实验、FT-IR 实验等研究方法,研究添加麦芽糖醇、海藻糖、菊粉和低
聚木糖对面团粘弹性及面团面筋蛋白二级结构的影响,再结合功能糖对面包水分分布的
影响,进一步阐明添加功能糖改善面包保水性及储藏特性的机理推测。
3. 功能糖复配设计与协同作用的研究
采用 Mixture Design 模型进行混料设计,优化功能糖的复配比例,研究不同复配比
例的面包的比容、质构、老化焓值和感官评分等烘焙特性,验证最优的复配比例,并对
最优复配比例面包进行 SEM 分析和 GC-MS 分析,探究面包的储藏特性及食用价值。通
过计算相互作用指数 CI,初步定性功能糖之间的相互作用类型,并以 Prieto 模型交互作
用实验定量研究麦芽糖醇、菊粉之间的交互作用类型及 RUV(%)值,为面包中功能糖
的科学配比提出理论指导。
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2 材料与方法
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料
小麦粉(高筋粉):益海嘉里食品工业有限公司、复配酶制剂(S500 综合面包改良
剂):广州焙乐道食品有限公司、干酵母(耐高糖型):乐斯福集团、起酥油:天津南侨
食品有限公司产品;盐、鸡蛋、白砂糖购于当地超市;木糖(纯度>90%)、左旋糖(纯
度>90%)、乳糖(纯度>90%)、赤藓糖醇(纯度>90%)、山梨糖醇(纯度>90%)、菊粉(平
均聚合度 7.5~7.8,纯度>90%)、低聚木糖(平均聚合度为 3.2~3.6,纯度>90%)、异麦芽
低聚糖(平均聚合度 7.5~7.8,纯度>90%)、葡聚糖(平均聚合度 7.5~7.8,纯度>90%)、低
聚果糖(平均聚合度 7.5~7.8,纯度>90%):河南省万邦实业公司、麦芽糖醇(纯度>90%):
罗盖特食品有限公司、海藻糖(纯度>90%):日林原株式会社。
2.1.2 实验仪器与设备
Mixolab2型混合分析仪:法国肖邦公司 TA.XT Plus 型物性分析仪:英国 SMS 公司、
UltraScan Pro1166 型高精度分光测色仪:美国 Hunterlab 公司、IS10 型傅里叶红外光谱
仪:美国 Nicolet 公司、DISCOVERY HR-3 型流变仪:美国 TA 仪器公司、SU8100 型 X
射线衍射仪:德国布鲁克 AXS 有限公司、DSC3 型差示扫描热量仪:瑞士梅特勒-托利
多公司、MesoMR23-060V-I 型低场核磁共振成像分析仪:上海纽迈科技有限公司、D2
PHASER 型冷场发射扫描电子显微镜:日本株式会社、TSQ Quantum XLS 型三重四级
杆气质联用仪:美国赛默飞世尔科技公司、WTN-25 型和面机:无锡联合纬创机械有限
公司、WTN-L18SP 型醒发箱:无锡联合纬创机械有限公司、WTN-536 型烤箱:无锡联
合纬创机械有限公司。
2.2 实验方法
2.2.1 面包的制作方法
面包制作的基本配方:蔗糖 80 g、小麦粉 500 g、酵母 5 g、食用盐 6 g、改良剂 2 g;
此配方为对照组面包配方。
实验组为:蔗糖+功能性糖(以小麦粉质量计)总量为 16%。麦芽糖醇、菊粉、低
聚木糖和海藻糖的单因素配方剂量比例如下表 2-1。
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2 材料与方法
表 2-1 菊粉、麦芽糖醇、低聚木糖、海藻糖单因素试验设计
Tab. 2-1 Single factor experimenTab design of inulin, maltitol, xylo-oligosaccharide and trehalose
组别 X 添加量% 蔗糖添加量% X 使用量(g) 蔗糖使用量(g)
对照组 0 16 0 80
1-1 2 14 10 70
1-2 4 12 20 60
1-3 6 10 30 50
注:X 分别为单一的菊粉、麦芽糖醇、低聚木糖、海藻糖;表中添加量%(以小麦粉重量计算)
以对照组面包制作为例,将基本配方配料,其中包括蔗糖 80 g、小麦粉 500 g、酵
母 5 g、食用盐 6 g、改良剂 2 g 放入 WTN-25 型和面机进行搅拌,加入 310 g 水,于 25ꢀ°C
在 1 档低速模式下搅打成团,然后切换为 2 档高速搅打模式使面筋充分扩展,再转为 1
档低速模式,添加黄油后搅拌 2~3 min,切换为高速 2 档模式搅拌 1~2 min,完成和面加
水启动和面程序;混合结束后立刻取出面团,25°C下松弛 15 min,分割成 150 g 的面团,
成团整形;在醒发箱(RH85%,35°C)中醒发 90 min;于烤箱上火 190°C,下火 200°C
的中烘烤 25 min。待烘烤结束后,面包在 25℃下平衡,密闭保存,以便进一步分析。
2.2.2 面团发酵流变学特性
采用 F4 发酵流变仪(RHEO F4,法国肖邦技术公司)模拟面团的发酵过程,参考
罗登林等人[52]的方法。测试条件:实验温度 36℃,样品面团质量为 150 g,标准配质量
片为 0.5 kg,标准配质量片×2、总质量为 1 kg,测试时间为 3 h。
2.2.3 面包的比容测定
采用小米置换法[53]测体积,体积与质量之比即面包比容,单位为 ml/g,结果精确到
0.1 mL,面包出炉后 2 h,称量面包的质量,精确到 0.01 g。
2.2.4 面包内部纹理结构分析
用图像扫描仪(IR-ADV 4225,日本佳能公司)采集面包中心切片的内部纹理结构,
采用 ImageJ v 1.49 分析软件进行分析,将彩色图像转换为 8 位灰度二值图像,并将图像
分辨率设置为 300 dpi。截取切片中心 3×3 cm2 的视野,设定阈值转化成黑白图像,计算
气孔密度(气孔数/视野面积,个/cm2)、气孔均面积(气孔面积/气孔数,mm2)和孔隙
率(气孔数/视野面积,%)。
2.2.5 面包质构的测定
分别测量面包在储藏 0 d 和 7 d 的质构,测定方法为:面包在 25℃平衡 2 ꢀh(以烘烤
结束定义为 0 h 的存储),将面包切成厚度为 2.5 mm。TA.XT Plus 型物性分析仪采用 T PA
模式,探头型号选用 P/25,测试速率 1.00 mm/s,测试后速率为 1.00 mm/s,探头压缩比
为 50%,感应力为 5 g,重复压缩 2 次。
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2.2.6 面包皮颜色的测定
通过高精度测色仪测量面包表皮的颜色。色度计校正后,测定 L*(明度)、a*(红
绿色)和 b*(黄蓝色)。色差 ΔE 计算如下:
훥퐸 = √(훥퐿 ∗)2 + (훥푎 ∗)2 + (훥푏 ∗)2 (2-1)
式中,ΔL*、Δa*和 Δb*是样本和标准数据(L*=100,a*=0,b*=0)间 L*、a*和 b*
的差值。
2.2.7 面包的感官评定
新鲜烤制的面包冷却 2 h 后,以 20 位接受过培训的评定人员参加感官评定。参照张
薇等人[54]的感官评分方法并有所改进,总分为 100 分,具体评分标准如表如下。最终结
果取 20 组数据的平均值。
表 2-2 感官评定评分标准
Tab. 2-2 Sensory evaluation scoring standards
感官评定 分值/分 评定标准
比容>6 16~20
面包比容 10~15 比容 5~6
9~10
比容<5
8~10
外形光滑饱满,表皮色泽均匀
面包外观 5~7 外形较饱满,表皮色泽正常
0~4
外形不饱满,表皮有斑点
8~10
色泽均匀
面包芯色泽 0~7
色泽不均匀,灰暗无光泽
11~15
面包芯细腻,柔软,弹性好
面包芯质地 6~10 面包芯柔软,有一定弹性
0~5
面包芯粗糙,弹性差
11~15
气孔均匀细密
面包纹理结构 6~10 气孔不均匀,有少许大孔洞
0~5
气孔不均匀,明显大孔洞
8~10
新鲜面包特有的风味
风味 0~7
明显刺激性、不易接受的不良风味
口感 10~20
0~9 明显香甜味,淡酵母香气
无明显香甜味,发酸或异味
2.2.8 面包老化特性的测定
参考张瑶等人[55]的方法,将密封好的面包于 25℃储藏,采用差示量热扫描仪测定
贮藏 0 d、1 d、3 d、5 d、7 d 的面包芯老化焓值。
称取 3 mg 样品,测定程序设置为:升温速率为 5℃/min,扫描范围为 30~100℃,
氮气流速为 20 mL/min。
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2 材料与方法
对于面包中回生淀粉的焓值变化,用适用淀粉等温结晶的 Avrami 方程拟合得到淀
粉的回生动力学方程:
X(t) = ΔHt − ΔHo
ΔH∞ − ΔHo (2-2)
1 − X(t) = 1 − ΔHt − ΔHo
ΔH∞ − ΔHo 푛 (2-3)
= 푒−푘푡
ln[−ln(1 − X(t))] = lnk + nlnt (2-4)
公式中,t 为回生天数;ΔHo(J/g),ΔHt(J/g)和 ΔH∞(J/g)分别代表回生 0 d 的
回生焓值,回生 t d 的回生焓和极限焓值;n 为 Avrami 指数,是 ln[-ln(1-X(t))]与 lnt 所做
曲线的斜率;k 为回生速率常数,是 ln[-ln(1-X(t))]与 lnt 所做曲线的截距。上述实验数据
为 3 次实验取平均值。
2.2.9 面包的 XRD 测定
将密封好的面包于 25℃储藏 0 d、1 d、3 d、5 d、7 d,将样品中的面包芯冷冻干燥
后,以玛瑙研钵研磨成粉末,过 100 目筛网。以 SU8100 型 X 衍射仪测定面包储藏期间
的结晶度。参考詹冬玲等人[56]的测定方法:工作电流为 27ꢀ mA,电压为 50 ꢀkV,扫描速
率为 4 °/min,衍射角(2θ)扫描范围为 10~40 °。用 Jade 6.0 分析 X 射线衍射(XRD)图谱,
样品测试结果均为重复 3 次后取平均值。
2.2.10 面包的 LF-NMR 测定
在0 d、1 d、3 d、5 d、7 d的贮藏时间内,准确称取2 g面包芯作为测试样品。所有
样品保存在25ꢀ℃,测试重复3次后,结果取平均值。
参考杨柳等人[57]的方法,测试条件如下:磁体探头选项为 NMl20.015v-I,采样点数
TD=59992,回波个数 NECH=2000,重复采样等待时间 TW=1000 ms,重复扫描次数 NS=4。
2.2.11 面包的红外光谱测定
以麦芽糖醇为例,将2%,4%,6%(以小麦粉重量计算)的麦芽糖醇-小麦粉混合
粉末,与溴化钾以1:100的比例混合进行红外波长的分析。利用FTIR测定麦芽糖醇-淀粉
混合物的红外光谱。
测定条件:扫描次数为32次,分辨率为4 cm-1和扫描波长范围为400~4000 cm-1。所
得数据均由OMNIC v.6.1a(美国 Thermo Fischer 科技公司)和Origin8.5软件进行绘图分
析处理。
2.2.12 面团的热机械特性的测定
参考Bonet等人[58]的方法,采用酶流变分析仪,按照肖邦(Chopin)测定协议要求,
以麦芽糖醇为例,制备2%,4%,6%(以小麦粉重量计算)的麦芽糖醇-小麦粉混合进
行测试,面团的总质量为90 g,加水量按照使面团稠度力矩达到1.1 Nm(±0.07 Nm)。
测试程序为:初始温度为30℃,保持恒温7 min,然后以4℃/min 的速度升温至90℃,保
持恒温7 min,再以4℃/min的速度降温至50℃。
9
江南大学硕士学位论文
2.2.13 面团的二级结构测试
将冷冻干燥的面团与溴化钾按照1:100的比例混合,用玛瑙研钵研磨10 min后过筛后
压片,形成透明薄片,以傅里叶变换红外光谱仪中进行蛋白质二级结构分析。
测定条件:分辨率为4 cm-1和扫描波长范围为400~4000 cm-1,扫描次数为32次。所
得数据由PeakFit 4.12(美国Systat软件公司)处理。
2.2.14 面团的流变学测试
以麦芽糖醇为例,制备2%,4%,6%(以小麦粉重量计算)的麦芽糖醇-小麦粉混
合待测面团,称取5 g。选取直径为40 mm的平板,测试时两平板的间距为2 mm,放置
面团并刮掉周边多余部分,将夹具边缘涂上硅油防止水分挥发。
参考Kamal等人[59]的方法,频率扫描测试:将待测面团放于平板之间,同时启动程
序开始测定。其测定条件如下:等待时间300 s,应变振幅为1.0%,温度25℃,频率0.1~20
Hz。至少重复3次。测试得到样品的储能模量(G')和损耗模量(G")随着频率的变化
曲线。
2.2.15 面包的 GC-MS 测定
以 TSQ Quantum XLS 型三重四级杆气质联用仪进行 GC-MS 测定,参考孙莹等人[60]
的测试方法,参数为气相色谱条件:色谱柱:DB-5MS 毛细管柱(60 m×0.32 mm,1 μm);
升温程序:载气为高纯度氮气;在30℃下保持1 min,以5℃/min升至160℃,再以10℃/min
升至 250℃,保持 10 min;前 2 min 以 1.2 mL/min 恒流后分流,流速 10 mL/min,分流
比为 12:1。
2.2.16 面团的 SEM 测定
参考肖志刚等人[61]的方法,采用D2 PHASER型扫描电子显微镜进行分析,对照组
样品为80 g蔗糖,复配组糖类组成为:复配糖50 g(其中菊粉:麦芽糖醇:低聚木糖:
海藻糖以2.5:4.0:1.5:2.0为配比),蔗糖30 g混合。测定条件:面团样品在戊二醛(1:30)
中固定24 h,用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液洗涤3次,在体积分数为25%,50%,75%,80%丙
酮中浸泡30 min,然后冷冻干燥后喷金。拍摄放大倍数为:500倍,1500倍,2000倍,
于6 kv加速电压下上镜观察。
2.2.17 混料设计的建立
以混料设计 Mixture Design 实验方法,运用 Design-Expert 软件设计原理,筛选对面
包硬度影响较大的因子的剂量范围,以面包硬度值为响应值,复配比例优化,并确定效
应值主因子,初步判断因之间的交互作用。
2.2.18 Prieto 模型的建立
2.2.17.1 有、无相互作用模型的建立
建立有、无相互作用的两种糖的剂量响应曲线模型,根据有、无相互作用的模型,
10
2 材料与方法
计算相互作用的综合指标 RUV 值,并判断相互作用的类型。
建立无相互作用的两种糖的剂量响应曲线模型:在 Prieto 模型中,假设两种糖之
间无相互作用,只存在浓度叠加情况下,两种糖(x,y)的联合效应可描述为两个不同
浓度的同一物质的“混合”效果[62],不同糖的不同作用强度加入参数 p 来表示。两种
糖的剂量响应曲线表示为:
푎ns(x, y) = k( 1 − exp (− a
log 2 ((y + px))
)
) (2-5)
t
此公式由 Matlab 自动归递检验,从参数中选择拟合度较高的组合,理论上涵盖所
有可能的结果。
建立有相互作用的两种糖的剂量响应曲线模型:有相互作用的模型,是指当两种功
能糖存在相互作用情况时,一种功能糖(x)在某浓度下对另一种功能糖(y)的作用效
果具有影响作用。浓度叠加前提下有相互作用的两种糖的剂量响应曲线可表示为:
ans(x, y) = k( 1 − exp ( − a
1+yb
푙표푔2 ((y + px ( )))
1+yc
) )
t (2-6)
公式中,a:与响应的最大斜率有关;b、c:拟合系数;k:渐进值;t:达到相同
硬度效果时所需要使用的糖的剂量;p:模型作用强度
此公式由 Matlab 自动归递检验,从参数中选择拟合度较高的组合,理论上涵盖所
有可能的结果。
2.2.17.2 计算相互作用的综合指标(RUV 值)
通过对有、无相互作用模型拟合后进行曲面积分,计算无相互作用假设公式拟合
模型下的体积和有相互作用假设公式拟合模型下的体积之间的相对体积差(relative unit
of volume,RUV),以此判断两种糖之间的相互作用,计算公式如下:
RUV(%) = (SV1 − SV2)
SV1 × 100 (2-7)
其中,SV1 为有交互作用模型产生的表面体积,SV2 为有相加作用模型产生的表
面体积;RUV 值为正,表示两种糖之间的相互作用为协同作用;RUV 值为负,表示两
种糖之间的相互作用为拮抗作用;RUV 值的绝对值越大表示相互作用越强。
2.2.17.3 交互作用模型研究的剂量设计
采用 Prieto 交互作用模型的研究方法[63]的描述,并有所改进,建立描述混合物中两
种物质之间的相互作用的剂量模型以麦芽糖醇(0%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%)、
菊粉(0%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%),每种糖样品的剂量范围以质量表示(以
小麦粉重量计)。配方中包括蔗糖、麦芽糖醇、菊粉、低聚木糖和海藻糖,蔗糖添加量
为 6%固定,其中麦芽糖醇、菊粉两种糖比例交互,采用 6×6 阵列制备(共 36 个剂量组
合),并测定两种糖之间对储存 7 天的面包硬度的交互作用。
11
江南大学硕士学位论文
2.2.19 数据统计与分析
采用统计软件 IBM SPSS Statistics 22 进行数据分析,以单因素方差分析和邓肯多重
分析检验组间显著性,数据以平均值±标准值表示,p<0.05 表示差异具有统计学意义。
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