木聚糖酶对速冻馒头品质影响及其作用机理

王显伦 王 玮 潘思轶

(华中农业大学食品科学技术学院1，武汉 403070)(河南工业大学粮油食品学院2，郑州 450001)

木聚糖酶对速冻馒头品质影响及其作用机理

王显伦1,2王 玮2潘思轶1

(华中农业大学食品科学技术学院1，武汉 403070)(河南工业大学粮油食品学院2，郑州 450001)

速冻馒头在储藏过程中口感和品质均会下降，需加入合适的添加剂改善其品质。通过木聚糖酶对不同冻藏时间馒头的比容、色泽、淀粉糊化度等指标研究，评价了木聚糖酶添加量对速冻馒头品质的影响。结果表明，随着冻藏时间的延长，速冻馒头的比容下降，而木聚糖酶的加入使速冻馒头的比容、色泽、淀粉糊化度和面筋的持水率明显增加，表明木聚糖酶对馒头品质的改善具有良好的促进作用。水分迁移试验表明，木聚糖酶能将更多的结合水固定在大分子物质上，阻止自由水的流失，改善水分分配状态，提高馒头的品质。木聚糖酶可作为速冻馒头良好的品质改良剂。

木聚糖酶 品质改善 作用机理

馒头因水分含量高且营养丰富，极易受微生物污染而腐败变质，导致货架期变短。低温储藏技术的应用可提高馒头储藏的稳定性，延长货架期，但馒头口感会变差，品质下降。

酶制剂是改善馒头品质的主要添加剂。它可明显地增加馒头的体积，改善馒头的表皮品质，使馒头内部更加柔软，结构更加均匀。酶制剂作为一种天然的食品添加剂，具有添加量小，安全性高，品质改善效果好等特点，容易被人们所接受[1]。木聚糖酶可将大分子的不溶性戊聚糖(阿拉伯木聚糖)水解成小分子质量的水溶性戊聚糖。小麦粉中水溶性阿拉伯木聚糖的增加，能提高面团的持水性和机械强度，使面团具有良好的持气能力和操作耐力[2]。研究木聚糖酶与馒头品质的相关性，以及木聚糖酶在面团中的作用，可为冷冻馒头的品质改良提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

金苑特一粉：郑州金苑面业有限公司；真菌木聚糖酶：德国AB酶制剂公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 主要仪器

SF600 PLUS色度仪：美国Data-color公司；面筋测定仪： 瑞典Perten公司；T722型分光光度计：上海雷磁仪器厂；0.5T PQ001核磁共振分析仪：上海纽迈科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 速冻馒头制作工艺

馒头制作工艺：小麦粉100%、辅料(酵母0.9%，水47%)→搅拌均匀→加水和面→静置(15 min)→压延(20次)→分割成型(150 g)→醒发[温度(37±2 ℃)，RH 85%，45 min)]→汽蒸(15 min)→冷却(1 h)→速冻(-36 ℃，1 h)→袋封→冷冻保藏(-18 ℃)。

在馒头基本配方基础上添加木聚糖酶，以干小麦粉质量计，加酶量为 0～150 mg/kg。先将液态经纯化的木聚糖酶与部分水混合均匀，然后按照相同方法制作馒头，试验重复3 次。

1.3.2 馒头品质评定

1.3.2.1 馒头比容的测定

蒸制好的馒头室温冷却 1 h 后，用小米置换法测定体积，比容(mL/g) =体积/质量，每个样品重复测定3次[3]。

1.3.2.2 馒头的色泽测定

将蒸制好的馒头室温下冷却1 h，色度仪预热30 min后进行校准，测定馒头皮的白度。

1.3.3 木聚糖酶作用机理的探究

1.3.3.1 淀粉糊化度的测定

参照王凤成等[4]所采用的方法，取馒头芯20 g，用万能粉碎机粉碎，过100目筛，取筛下物5 g置于50 mL离心管中，加入25 mL蒸馏水室温静置1 h，置于磁力搅拌器上搅拌60 s成均匀的糊状，4 000 r/min下离心15 min，用中性定性滤纸过滤得到上清液。移取2 mL上清液与1 mL碘试剂显色15 min后，在波长620 nm下用分光光度计测定吸光度A。

1.3.3.2 湿面筋持水率的测定

按照GB/T 5506.4—2008烘干后测其质量，湿面筋持水率按公式计算。

1.3.3.3 水分迁移试验

利用90o单脉冲激励样品产生核磁共振信号，脉冲扫描停止后，得到样品的平均质子信号幅度(A)[5-6]。将冻藏后的馒头复蒸冷却后，置于永磁场中心位置的射频圈的中心进行CPMG脉冲系列试验，射频脉冲停止后，记录质子自由感应衰减(FID)曲线，测定样品的自旋-自旋弛豫时间(T2)。CPMG试验采用的参数：采样点数TD=120 130、回波个数C0=6 000、重复扫描次数NS=32、弛豫衰减时间D0=1 200 ms。采用多指数衰减模型的2组分模型分析馒头在储藏中水分存在状态和迁移变化情况[7]。T2-Fit软件调用CPMG序列拟合得到结果参数T21和T22(T21

2 结果与讨论

2.1 木聚糖酶添加量对速冻馒头比容的影响

馒头经过长时间的冻藏，水分流失，组织变硬，复蒸后比容会出现一定程度的下降[10-11]。由图1可以看出，随着冻藏时间的增加，未添加木聚糖酶的馒头比容明显下降。这是因为冷冻和较长时间的冻藏破坏了面筋网络结构，导致馒头比容的下降。随着木聚糖酶添加量从0增至30 mg/kg，馒头比容也随之增大。其原因是木聚糖酶部分水解了不溶性戊聚糖，形成水溶性戊聚糖，使馒头在汽蒸过程中增加了气泡的强度和稳定性，增强了面筋网络结构，改善了馒头的体积。但当木聚糖酶添加量继续增大，馒头的比容有所下降，可能是过量的木聚糖酶使面团在揉制时的黏度过高，均匀性下降，影响了馒头的体积，从而造成比容减小[12]。

图1 木聚糖酶添加量对速冻馒头比容的影响

2.2 木聚糖酶添加量对速冻馒头皮色泽的影响

由表1～表3可以看出，对于冻藏0 h的冷冻馒头，木聚糖酶含量大于30 mg/kg时，能显著提高馒头皮的明度值L*。这是因为木聚糖酶在水解戊聚糖过程中使戊聚糖所吸收的水分释放，而面筋蛋白吸收了这些水分，增加了水合作用，提高了面筋质量，改善了面团的延展性和弹韧性；同时，水溶性戊聚糖的增加提高了面团的持气性，在汽蒸过程中使馒头中的水分和气体分布均匀，气泡的大小和稳定性得到改善，使馒头增白、增亮[2]；对馒头皮的色度值a*有显著影响，馒头皮总体偏红色；对色度b*值也无显著影响，馒头皮总体偏黄色，只有在添加量为30 mg/kg时对色度b*值有显著影响。

表1 木聚糖酶添加量对速冻馒头皮明度值的影响

注：数据以平均值±标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异(P<0.05)，余同。

表2 木聚糖酶添加量对速冻馒头皮的色度值a*的影响

表3 木聚糖酶添加量对速冻馒头皮的色度值b*的影响

对冻藏24 h的速冻馒头，木聚糖酶对馒头皮的明度值L*有显著影响，均高于空白馒头；对色度a*值无显著影响，在木聚糖酶含量在0～50 mg/kg范围内，馒头皮偏红色，大于70 mg/kg时，馒头皮偏绿色；对色度b*值也无显著影响，馒头皮总体偏黄色，只有在添加量为90 mg/kg时对色度b*值有显著影响。

对冻藏48 h的速冻馒头，仅在木聚糖酶含量为70 mg/kg时，对馒头皮的明度值L*有显著影响，其他添加量均无显著影响；木聚糖酶对馒头皮的色度值a*无显著影响，馒头皮总体偏红色；对色度b*值也无显著影响，馒头皮总体偏黄色。

对冻藏72 h的速冻馒头，木聚糖酶速冻馒头皮的明度值L*无显著影响，可能是过长的冷冻时间严重破坏了馒头的内部结构，降低了白度，而木聚糖的加入虽能提高馒头的色值，但效果并不显著；木聚糖酶含量大于50 mg/kg时，对速冻馒头皮的色度值a*影响显著，馒头皮总体偏红色；对色度b*值影响显著，馒头皮总体偏黄色。

2.3 木聚糖酶添加量对速冻馒头淀粉糊化度的影响

馒头中淀粉糊化度可由馒头上清液与碘试剂络合的吸光度表示[4]。由图2所示，木聚糖酶能显著提高馒头的吸光度值。由冻藏0 h的吸光度可知，空白馒头的吸光度为0.419，添加木聚糖酶后最大吸光度为0.916，提高了118.61%，这说明适量的木聚糖酶能显著提高馒头的抗老化性。比较不同的冻藏时间可知，冻藏时间的延长会降低馒头的吸光度值，而木聚糖酶的引入，增加了馒头的吸光度值，说明木聚糖酶延缓了馒头的老化。这是因为木聚糖酶降解戊聚糖形成可溶性戊聚糖过程中，降低了面团的黏度，使面团中水分分布更加合理并促进面筋网络的形成。这种结构使淀粉颗粒排列更加有序，在汽蒸时利于淀粉糊化，从而抑制淀粉的重结晶，延缓了馒头的老化。

图2 木聚糖酶添加量对冷冻馒头淀粉糊化度的影响

2.4 木聚糖酶添加量对湿面筋持水率的影响

由图3可知，随着木聚糖酶含量的增加，湿面筋持水率显著上升，表明添加木聚糖酶后，不溶性戊聚糖被降解，从而减弱了木聚糖的竞争吸水作用，增加了湿面筋的水分含量[13-14]。

图3 木聚糖酶添加量对湿面筋持水率的影响

2.5 水分迁移试验

由图4可见，木聚糖酶对冻藏0 h的馒头A值改变不大。与冻藏0 h相比空白面团冻藏24、48、72 h后，A值分别下降25.00%、48.07%、71.14%。添加木聚糖酶后A值急剧上升，木聚糖酶添加量大于100 mg/kg后，A值趋于平稳，分别为5.4、5.0、4.5，比冻藏0 h分别显著下降了5.23%、12.28%、21.05%，表明随着冻藏时间的延长，A值明显下降，但木聚糖酶可显著提高A值，这是因为木聚糖酶能将更多的水分保留在馒头中而减少水分流失量。

图4 木聚糖酶添加量对馒头平均质子信号幅度(A)的影响

弛豫时间T2反映了在质子移动范围内具有自旋-自旋弛豫时间的水分子的含量[15]。馒头储藏期间NMR的参数T21和T22减小的原因与储藏过程中具有不同移动性的水分子的重新分布有关。由图5可知，木聚糖酶对冻藏0 h的馒头的结合水含量改变不大。未添加木聚糖酶时，与冻藏0 h相比，冻藏24、48、72 h馒头的结合水含量分别下降32.06%、40.46%、50.48%。而加入木聚糖酶后，结合水含量迅速增加，最大值分别为12.8、12.1、7.4 ms，比冻藏0 h分别下降了9.85%、14.78%、23.94%。表明随着冻藏时间的延长，结合水流失严重，而木聚糖酶能将更多的结合水固定在大分子物质上，改善结合水流失现象。

图5 木聚糖酶添加量对T21的影响

由图6 T22的变化可知，木聚糖酶对冻藏0 h的馒头的自由水含量影响不显著。未添加木聚糖酶的情况下，与冻藏0 h相比，冻藏24、48、72 h馒头的自由水含量分别下降23.89%、35.96%、51.74%。当添加木聚糖酶后，自由水含量迅速增加，最大值分别为42.5、40.6、36.2 ms，比冻藏0 h分别下降了5.34%、9.57%、19.37%。这表明随着冻藏时间的延长，自由水流失严重，但木聚糖酶的加入能保持更多的自由水在馒头中，从而改善馒头的品质。

图6 木聚糖酶添加量对T22的影响

3 结论

随着冻藏时间的延长，馒头比容下降，加入木聚糖酶后馒头比容显著增加；木聚糖酶对明度L*有显著影响，对色度a*和b*影响不显著。在适当的添加范围内，木聚糖酶可以明显地改善馒头比容和色泽。随着木聚糖酶含量增加，淀粉糊化度和湿面筋的持水率明显上升。试验结果表明，木聚糖酶对冻藏0 h馒头的A、T21、T22值影响不显著，随着木聚糖酶含量的增加，含水量小幅度增加。木聚糖酶显著增加了冻藏24、48、72 h馒头的A、T21、T22值，说明木聚糖酶能将更多的结合水固定在大分子物质上，阻止自由水的流失，使水分分配更加合理，提高馒头品质。

[1]方晓波，苏东民，胡丽花. 酶制剂对馒头品质的影响[J].农产品加工·学刊，2011(9)：41-46，50

[2]高艳华, 袁建国, 董成涛, 等. 木聚糖酶在提高馒头品质中的应用[J]. 食品与药品，2005，7(6)：39-41

[3]马永生，刘长虹，李海潮. 老面发酵程度对馒头比容和白度的影响[J]. 食品科技，2011(9)：176-178

[4]王凤成，赵仁勇. 面团和面包的流变学特性及其动态机械测析 (DMA)[J]. 食品科技，2002(9)：62-65

[5]吕萍，王凤成，邬大江，等. 不同种类馒头的软硬度及其测试研究[J]. 现代小麦粉工业，2011，25(4)： 30-35

[6]李勇如，李秀婷，朱运平，等. 枝链霉菌S. rameus L2001产木聚糖酶对馒头品质的影响[J]. 食品科学，2012，(17)：25-29

[7]王明伟. 小麦水不溶性戊聚糖与面筋蛋白质交互作用的研究[J]. 粮食与饲料工业，2002(7)：44-45

[8]王明伟，Hamer R J，Vliet T V. 小麦水不溶性戊聚糖对面筋形成及品质影响的研究[J]. 粮食与饲料工业，2002(6)：40-42

[9]任顺成，马瑞萍，韩素云. 木聚糖酶对冷冻面团和馒头品质的影响[J]. 中国粮油学报，2013，28(12)：17-22

[10]万娟，陈中，杨晓泉. 核磁共振技术及其在食品加工中的应用[J]. 食品与药品，2006，8(11)：17-19

[11]范崇东，范明辉，盛剑俊. NMB对水分的研究及其在食品科学中的应用[J]. 食品工业科技，2004，24(12)：98-100

[12]顾小红，任璐，陈尚卫，等. 核磁共振技术在食品研究中的应用[J]. 食品工业科技，2005，26(9)：189-191

[13]吴孛，刘成梅，万婕，等. 面制品加工和贮藏的NMR研究[J]. 农产品加工·学刊，2006(3)：30-32

[14]李然，陈珊珊，俞捷，等. 应用低场核磁共振技术测定茶叶含水量[J]. 茶叶科学，2010，30(6)：440-444

[15]Chen P，Long Z，Ruan R，et al. Nuclear magnetic resonance studies of water mobility in bread during storage[J]. LWT-Food Science and Technology, 1997, 30(2):178-183.

Effect of Xylanase on Quality of Frozen Steamed Bread and Mechanism

Wang Xianlun1,2Wang Wei2Pan Siyi1

(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University1, Wuhan 403070)(College of Grain Oil and Food science, Henan University of Technology2, Zhengzhou 450001)

The taste and quality of frozen steamed bread turned worse during storage, so proper additive was needed to improve its quality. The effect of xylanase on the quality of steamed bread was studied by determining the indexes such as specific volume, color, and starch gelatinization degree of steamed bread during storage. The results indicated that the specific volume of steamed bread was decreased with the increase of frozen storage time. Adding xylanase increased the specific volume of steamed bread. The color, starch gelatinization degree and gluten moisture absorption was also increased, indicating that the quality of steamed bread improved. Misture movement experiment showed that xylanase could fix more bound water on the macromolecular material, and prevented the loss of free water, improving the moisture been redistributed and making the quality more better. Xylanase can be as a good quality improver of steamed bread.

xylanase, quality improvement, mechanism of action

TS213.2

A

1003-0174(2016)04-0006-05

国家科技支撑计划(2007BAD74B02)

2014-08-22

王显伦，男，1963年出生，教授，面制品品质

潘思轶，男，1965年出生，教授，食品生物技术