木聚糖酶对馒头品质的影响及抑制回生的机理研究

曾 洁 高海燕 赵瑞香 马汉军 张首玉,2

(河南省农产品精深加工与品质控制重点实验室 河南科技学院食品学院1， 新乡 453003)(河南职业技术学院烹饪食品系2， 郑州 450046)

木聚糖酶对馒头品质的影响及抑制回生的机理研究

曾 洁1高海燕1赵瑞香1马汉军1张首玉1,2

(河南省农产品精深加工与品质控制重点实验室 河南科技学院食品学院1， 新乡 453003)(河南职业技术学院烹饪食品系2， 郑州 450046)

本试验主要研究木聚糖酶对馒头品质的影响，结果表明：添加30 mg/kg(以小麦粉为基准)木聚糖酶对馒头的改善效果较好，馒头的综合评分最高，达93分；馒头的硬度为1 658 g，胶着性为1 439，咀嚼性为1 391，分别比对照降低了48%、46%和44%；RVA分析表明，与对照相比，馒头皮黏度降低了344 cP，馒头芯部黏度降低168 cP，说明添加木聚糖酶增大了馒头表皮和芯部的糊化程度；馒头贮藏过程中DSC分析表明，馒头的结晶熔融焓值由对照的3.05 J/g降低为1.99 J/g，说明木聚糖酶可以抑制馒头回生。相关性分析表明，馒头芯部糊化程度与贮存期间馒头的回生性质呈负相关。而RVA和DSC研究结果表明，添加木聚糖酶后小麦粉糊化温度降低，热焓值降低，小麦粉更易糊化，阐明了木聚糖酶能够抑制馒头回生的机理。

馒头 木聚糖酶 糊化程度 回生程度

馒头是我国的重要传统主食，享有“东方美食”的赞誉，被称为“蒸制面包”(Steamed Bread)[1-3]。近年来，随着馒头生产工业化生产的发展，馒头的质量要求有了更高的标准[4-5]，因而提高馒头品质的改良剂的应用越来越广泛[6-7]。众所周知，化学改良剂的改良效果相对单一，且对人体健康存在潜在的危害，而目前兴起的生物酶制剂具有相对安全性高、催化效率高、添加量少等特点，应用前景十分广阔。木聚糖酶能将小麦粉中不溶性阿拉伯木聚糖水解为水溶性阿拉伯木聚糖，而后者吸水性极强[8-10]。20世纪90年代，国外少数研究开始将木聚糖酶应用于面包制作中，木聚糖酶能改善面团性质并提高面包品质，增大面包体积[11-13]，有少数学者已经开始将木聚糖酶应用于馒头的制作中，结果表明，添加适量木聚糖酶可使馒头硬度、弹性、咀嚼性和回复性降低[1，14-16]。

目前，老化仍然是馒头工业化生产中急需解决的一个重大问题。王金水等[17]研究复合酶制剂对馒头的抗老化作用，也有文献系统分析了馒头老化指标及抗老化技术，为后续研究者提供了宝贵的经验和指导[18-20]，而关于木聚糖酶对馒头抗老化作用及机理方面研究较少。

本研究将木聚糖酶应用到馒头工艺中，通过感官分析、质构特性、糊化程度及结晶熔融焓等指标评价馒头的品质，并探讨了木聚糖酶对馒头的抗老化机理，为工业化生产提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

“思丰”牌高筋富强粉：新乡市思丰粉业有限公司；安琪高活性酵母：安琪酵母股份有限公司；木聚糖酶(活力10万单位)：河南天润生物科技有限公司；白砂糖：市售。

1.2 仪器设备

B20搅拌机：广州市番禹力丰食品机械厂；KT-RD-15HA豪华型发酵箱：顺德区南方电器有限公司；FW-100高速万能粉碎机：北京市永光明医疗仪器厂； RVA-Ⅳ快速黏度分析仪：澳大利亚Newport公司； Q200差示扫描量热仪：美国TA公司； TA-XT Plus物性测定仪：英国Stable Micro system公司。

1.3 馒头制作方法

基础配方：水440 mL、小麦粉800 g、酵母4 g、白砂糖8 g，酶适量(以小麦粉质量计，mg/kg小麦粉)。

制作方法：酵母用少量水活化，食盐、酶制剂用少量水溶解，然后将剩余水和小麦粉一并倒入和面机里，低速搅拌至小麦粉呈棉絮状，调整搅拌速度为中速，搅拌至面团表面光滑。把面团放入盆中，盖上湿布，放入醒箱中36 ℃、相对湿度80%条件下发酵约1.5 h，取出，揉压、整型，放入醒箱中二次醒发约20 min，然后将醒发好的馒头坯放入蒸锅，冷水下锅，大火烧开沸水急蒸15 min，之后换中火蒸30 min，关火焖3 min，冷却。

酶的添加量：木聚糖酶的添加量分别采用10、20、30、40 mg/kg小麦粉。

1.4 测定指标

1.4.1 感官评价

设定10人评价小组，参考GB/T 21118—2007小麦粉馒头标准确定评分项目[21]，其中，外观20分，内部结构20分，口感20分，滋味和气味20分，比容10分，高径比10分。

高径比测量：用千分尺测量馒头的高和直径，高径比=高/直径。

比容和高径比评分细则：

比容(mL/g)：比容≥2.8得满分10分；比容≤1.5得最低分4分；比容在2.8～1.5之间，每下降0.1扣0.5分。

高径比：0.66～0.70之间得10分；0.61～0.65之间得8分；0.56～0.60之间得6分；0.51～0.55之间得4分；0.45～0.50之间得2分。

1.4.2 馒头质构的测定

取高度和底面直径相当的馒头样品3个，用TA-XT Plus物性测定仪对整个馒头进行测定。

P50探头参数设置为：测试前探头下降速度：2.0 m/s，测试速度：1.0 m/s，测试后探头下降速度：1.0 m/s，压缩程度：30%，2次压缩的等待时间:5 s。记录馒头的硬度、弹性、咀嚼性等指标。

1.4.3 馒头糊化程度的测定

把馒头的表皮和内芯分开，撕碎，在45～50 ℃下热风干燥24 h，然后粉碎，过150目筛，备用。

用RVA快速黏度分析仪测糊化性质。称取4.0 g样品加25 mL蒸馏水混合于RVA样品钵中，搅拌均匀。测定参数如下：

转速：前10 s内以960 r/ min速度搅拌。以后整个过程搅拌速率为160 r/ min。

测定参数设置：50 ℃保持1 min，3.7 min内匀速升温至95 ℃，并保持2.5 min，然后在3.8 min内匀速冷却到50 ℃，并保持2 min，记录样品峰值黏度。以馒头芯部测定的为芯部峰值黏度，以馒头表皮测定的称为表皮峰值黏度。峰值黏度越大，糊化程度越小。每个样品重复测定3次求平均值。

1.4.4 结晶熔融焓的测定

将添加各种酶制剂的馒头密封贮存一定时间，然后用DSC分析其回生程度。测定方法如下：称取样品6 mg左右，置于DSC铝盘中，样品平衡于10 ℃，然后以10 ℃/min的速率降温至-40 ℃，在-40 ℃保持10 min，然后以10 ℃/min的速率升温至20 ℃，分析样品的结晶熔融性质的变化，记录熔融温度和熔融焓值。每个样品重复测定3次求平均值。

1.4.5 小麦粉黏度测定

取3个铝盒，称取小麦粉3 g，放入铝盒中，以小麦粉质量为基准，分别加入木聚糖酶溶液6、9、12 mL(木聚糖酶配制成水溶液0.01 mg/mL的水溶液)，然后分别加入蒸馏水19、16、13 mL，按1.4.3测定馒头糊化程度的方法测定小麦粉的糊化性质，每个样品平行测定3次。以不加木聚糖酶的样品为对照。

1.4.6 小麦粉热力学性质的测定

取3个铝盒，称取10 g小麦粉放入其中，然后以小麦粉质量为基准，按照木聚糖酶添加量20、30、40 mg/kg称取木聚糖酶，分别与小麦粉混合均匀，再缓慢加入20 g蒸馏水，边搅拌边加入，混匀，密封，置于冰箱中平衡12 h，取出，样品用于DSC测定。

称取已平衡的样品5 mg左右，用差示扫描量热仪进行测定，扫描温度范围为40～140 ℃，升温速率为10 ℃/min，氮气流速50 mL/min。采用TA DSC Analysis 软件进行分析，记录糊化温度及吸热焓值。

1.4.7 数据统计分析

采用软件DPS 7.05对馒头感官品质指标、馒头外皮黏度、芯部黏度、结晶熔融焓进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 木聚糖酶对馒头感官品质的影响

由表1可以看出，木聚糖酶对馒头品质的影响较大，其中添加量20和30 mg/kg比较显著，随着木聚糖酶添加量的增加，馒头的感官总分逐渐增加，添加量为30 mg/kg时馒头的比容、高径比最大，感官总分最高，为93分。但木聚糖酶添加量太多，反而产生不利的影响，馒头芯部发黏，内部结构死板，馒头比容和高径比也有所降低。

表1 木聚糖酶对馒头感官品质的影响

注：表中同一列不同小写字母表示在P<0.05差异显著。

2.2 木聚糖酶对馒头质构特性的影响

由图1 a可知，添加木聚糖酶后，馒头的硬度、胶着性、咀嚼性都显著降低，添加量为30 mg/kg时降低最多，其中，硬度为1 658 g，胶着性为1 439，咀嚼性为1 391，但添加量增大后，这几项指标又明显升高。由图1 b可知，木聚糖酶对馒头的回复性、弹性和黏性影响不显著。分析认为，木聚糖酶使小麦粉中的阿拉伯木聚糖产生水解，使水分从面团中释放出来，从而使蒸制的馒头更软。

图1 木聚糖酶对馒头质构特性的影响

2.3 木聚糖酶对馒头糊化程度的影响

由图2可知，添加木聚糖酶的馒头芯部黏度呈逐渐降低趋势，表明馒头芯部糊化程度逐渐增加。而馒头皮黏度呈先降低后增大的趋势，说明馒头皮糊化程度先增大后降低。综合比较，添加量为30 mg/kg时，与对照相比，馒头表皮黏度降低了344 cP，馒头芯部黏度降低168 cP。因此，添加适量木聚糖酶可以改善馒头的糊化程度。

图2 木聚糖酶对馒头糊化程度的影响

2.4 木聚糖酶对贮存过程中馒头结晶熔融焓的影响

食品中的结合水在-40 ℃不结冰，而自由水可以结冰，结冰后的馒头样品在升温过程中发生熔融，其熔融焓值与-40 ℃可以结冰的自由水含量成正比，因此，熔融焓值越高，表明样品回生越严重。

由图3可知，对照馒头样品的熔融焓值随贮藏时间延长而逐渐增加，并且贮藏3～4 d后熔融焓值变化显著，熔融焓值由59.22 J/g增加到78.45 J/g。因为随着贮藏时间增加，馒头发生老化，分子重排，原先结合的水分不断释放出来。而添加木聚糖酶的馒头样品在贮存期间熔融焓值变化不大，甚至有降低的现象，表明添加木聚糖酶后改善了馒头的水分活性，可能是因为木聚糖酶的水解作用使馒头中的水溶性阿拉伯糖增加，其与水相互结合，造成自由水的减少，从而抑制了馒头的回生。综合比较，木聚糖酶添加量为30～40 mg/kg时抑制回生的效果较好。添加木聚糖酶的馒头在贮藏2～4 d后与对照相比差异显著。

图3 木聚糖酶对馒头回生程度的影响

2.5 木聚糖酶与馒头各项指标的相关性分析

由表2可以看出，木聚糖酶与感官总分呈正相关，但相关性不显著，而与表2中所列其他各项指标呈负相关，且与新鲜馒头和贮藏1 d馒头的结晶熔融焓以及馒头芯部黏度显著负相关。馒头芯部黏度与贮藏1～4 d后的结晶熔融焓值显著正相关，即馒头芯部糊化程度与结晶熔融焓显著负相关，也就是说，馒头芯部糊化程度越高，结晶熔融焓值越小，馒头回生程度越低。而馒头皮的黏度与感官总分呈显著负相关，即馒头皮黏度越低，感官品质越好。分析认为，一般馒头配方中水约为35%左右，而小麦粉中淀粉含量60%～70%，在蒸制馒头过程中这些淀粉不可能完全糊化，没有糊化的淀粉可能仍然以颗粒状分布于馒头中，使馒头质构较硬，并且在贮存过程中水分易迁移出去，回生速度较快。如果适当提高馒头的糊化度，则糊化的淀粉数量增加，与水结合也比较牢固，做出的馒头质地松软，贮存过程中不易失水，从而延缓馒头的回生。另外，木聚糖酶对水不溶性木聚糖的水解作用造成水溶性木聚糖含量增加，大分子物质减少，也可能是黏度降低的一个原因。水溶性木聚糖与水的相互作用也可能抑制馒头贮存过程中水分的迁移。

表2 木聚糖酶与馒头各项品质指标的相关性

注：*P<0.05，**P<0.01；ΔH0、ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4分别表示馒头贮藏0、1、2、3、4 d的熔融焓。

2.6 木聚糖酶对小麦粉的糊化性质的影响

根据以上分析，选择影响稍大的木聚糖酶添加量20、30、40 mg/kg进行考察，研究其对小麦粉糊化性质的影响。

2.6.1 小麦粉的黏度参数变化

由表3和图4可以看出，添加木聚糖酶后小麦粉的峰值黏度、谷底黏度、最终黏度均增大。而糊化温度随木聚糖酶添加量的增加而逐渐减小，说明了添加木聚糖酶后小麦粉更易糊化。

表3 木聚糖酶对小麦粉黏度参数的影响

注：表中同一列不同小写字母表示在P<0.05差异显著。

图4 木聚糖酶对小麦粉黏度参数的影响

2.6.2 小麦粉的热力学性质变化

由表4和图5可以看出，对照样品糊化温度差值22.52 ℃，糊化过程中吸收热量(热焓)为3.050 J/g。添加木聚糖酶使起始糊化温度增大，但糊化温度范围和热焓值大大降低，其中，添加量为30 mg/kg的样品热焓值降低最多，为1.993 J/g，糊化温度范围也大大降低，为15.24 ℃。由此进一步说明，添加木聚糖酶后小麦粉更容易糊化，这也是木聚糖酶能够抑制馒头回生的原因之一。

表4 木聚糖酶对小麦粉热力学性质的影响

注：表中同一列不同小写字母表示在P<0.05差异显著。

图5 添加木聚糖酶的小麦粉的热力学曲线

3 结论

适量木聚糖酶可以改善馒头的感官品质和质构性质，并且降低馒头的黏度和结晶熔融焓值，增大馒头芯部和表皮的糊化程度和抑制馒头贮存过程中的回生。研究结果同时表明，添加过量的木聚糖酶对馒头的某些指标仍有负面影响，在应用过程中必须严格控制其添加量。相关性分析表明，馒头芯部糊化程度与贮存期间馒头的回生性质呈负相关。因此，控制馒头的回生可以从如何增加馒头的糊化程度方面考虑。通过对黏度参数及热力学参数分析表明，添加木聚糖酶后小麦粉糊化温度降低，热焓值降低，小麦粉更易糊化，从机理上阐明了木聚糖酶能够抑制馒头回生的作用。

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Effect of Xylanase on Qualities of Steamed Bread and Its Inhibition Mechanism to Retrogradation

Zeng Jie1Gao Haiyan1Zhao Ruixiang1Ma Hanjun1Zhang Shouyu1,2
(Agro-product Deep Processing Key Lab of Henan Province, School of Food Science, Henan Institute of Science and Technology1, Xinxiang 453003)(Department of Cooking and Food, Henan Vocational Technical College2, Zhengzhou 450046)

The effect of xylanase on steamed bread qualities has been investigated in the paper herein. The results showed that the improvements by 30 mg/kg xylanase on steamed bread were better than the other samples. On

the condition above, the sensory score of steamed bread was up to 93; compared with the control group, the hardness, gumminess and chewiness of steamed bread were 1 658 g, 1 439 and 1 391, decreased by 48%, 46% and 44% respectively. RVA analysis showed that the viscosity of steamed bread skin reduced by 344 cP and the viscosity of steamed bread core reduced by 168 cP, which illustrated that the xylanase could increase the gelatinization degree of steamed bread. DSC analysis showed that the crystalline melting enthalpy of steamed bread reduced from 3.05J/g to 1.99 J/g in storage, which could be read as that the retrogradation of steamed bread had been inhibited. Correlation analysis showed that the degree of gelatinization of steamed bread core was negatively correlated with the degree of retrogradation. The RVA and DSC results showed that the pasting temperature and enthalpy decreased after adding xylanase and the wheat flour could be easily gelatinized. The results clarified the inhibition mechanism of xylanase to retrogradation.

steamed bread, xylanase, gelatinization degree, retrogradation degree

TS213.2

A

1003-0174(2014)06-0006-06

河南省重点科技攻关(132102110032)，河南省教育厅科学技术研究重点项目(13A550288，12B55 0003)，河南省高校青年骨干教师资助计划(2010GG JS-141)，河南省高校科技创新团队支持计划(13IR TSTHN006)

2013-07-05

曾洁，女，1973年出生，副教授，农产品深加工与转化

高海燕，男，1973年出生，副教授，粮油深加工与转化