1 Национална инженерна лаборатория за по-нататъшна обработка на пшеница и царевица, Технически университет Хенан, Джънджоу 450001, Китай

върху

2 Колеж по зърнени масла и хранителни науки, Технически университет Хенан, Джънджоу 450001, Китай

Резюме

Пшеничните трици са богати на диетични фибри, което подобрява хранителното съдържание на брашното, а също така придава на брашното по-богат вкус. Високото съдържание на неразтворими диетични фибри от трици може лесно и значително да намали обработката и качеството на годни за консумация продукти от брашно. Това проучване е проведено, за да се изследват начини за намаляване на негативните ефекти от добавянето на трици към тестото. Базидиомицетен щам BS-01 се използва за ферментация на пшеничните трици. Повърхностната структура на триците беше изследвана чрез сканираща електронна микроскопия и ферментиралите трици бяха включени в пшеничното брашно при различни концентрации. Бяха определени и анализирани смесените брашно, фаринографски и екстензографски характеристики, реологичните свойства на тестото и специфичните обемни, цветни и текстурни свойства на приготвения на пара хляб. Резултатите предполагат, че добавянето на подходящо количество ферментирали трици подобрява характеристиките на тестото и качеството на приготвения на пара хляб в сравнение с тези с неферментирали трици. Ферментиралите трици ефективно намаляват отрицателното въздействие върху фаринографските и екстензографските характеристики на смесеното брашно и оказват положително влияние върху вискоеластичността на тестото и специфичния обем на хляба.

1. Въведение

Пшеничните трици са външният слой на пшеничното ядро ​​и отличен източник на диетични фибри (DF), които съдържат няколко хранителни вещества, като нишесте, протеини, мазнини, минерали и витамини [1]. Той има широк спектър от приложения в съвременната хранителна индустрия; например много популярни храни от зърнен произход, като юфка, хляб и бисквитки, са добри носители на пшенични трици DF [2]. Въпреки това, поради влакнестия външен слой, добавянето на пшенични трици може да намали сетивното качество на продукта [3].

Съдържанието на DF в пшеничните трици е 35–50%, докато съдържанието на разтворим DF е само 2-3% [4]. Въпреки това, за да се считат DF за пшенични трици като висококачествена добавка за DF, е необходимо разтворимо съдържание на DF> 10%; в противен случай се счита само за запълване на DF [5]. По този начин много изследователи са посветени на модифицирането на пшеничните трици DF, за да подобрят съдържанието на разтворими DF в пшеничните трици. Въпреки това все още липсват проучвания за въздействието на неразтворимия ДФ върху качеството на храната. Нещо повече, неразтворимият DF нарушава стабилизацията на газовите клетки, докато прави продукти от брашно, което намалява качеството на продуктите [6]. Добавянето на сурови пшенични трици оказва вредно влияние върху реологичните свойства на тестото и качеството на хляба на пара, енергията на разтягане на тестото, удължаването и устойчивостта на опън. Например, максималната устойчивост на опън намалява постепенно с увеличаването на количеството добавени пшенични трици. Също така, твърдостта, смолистостта и дъвченето на приготвения на пара хляб се увеличават постепенно, докато устойчивостта, сплотеността и възстановяването намаляват [7, 8].

За да се подобри качеството на хранене и храненето, много изследователи са се фокусирали върху модифицирането на свойствата на пшеничните трици и няколко микроорганизми са приети за ферментация [9-11]. Ферментиралите трици увеличават съдържанието и бионаличността на няколко функционални съединения, като екстрахиращи се с вода арабиноксилани, общо свободни феноли и разтворими фибри, но имат само леко влияние върху физическите свойства. В резултат на това при формирането на тестото стойностите на рН и общата киселинност се увеличават, а максималната височина, задържане на газ и време за стабилизиране на тестото намаляват след добавяне на пшенични трици, ферментирали от Лактобацилус [12]. Дори след обработка от сложни микробни агенти (дрожди, Лактобацилус, и сладкото вино, което), разтегливостта на тестото и структурата на пара хляб се влошават след смесване с ферментирали трици [13]. Тези свойства много затрудняват подобряването на функционалното качество на продуктите от брашно чрез смесване в пшенични трици.

Неразтворимото съдържание на DF включва до 90% хемицелулоза и лигнин [4]. Лигниновите влакна са силно химически устойчиви поради запазените единици, сложната структура, произволното химично свързване и високото молекулно тегло. Лигнинът и хемицелулозата са свързани чрез ковалентни връзки в пшеничните трици и образуват плътна структура с вградена в структурата целулоза [14]. Тази твърда структура предотвратява използването на общи методи за достатъчно модифициране на пшеничните трици и значително намалява хранителната стойност и качеството на хранене на пшеничните трици и хранителните продукти, съдържащи ги [15]. Съдържанието на разтворим DF в годни за консумация пшенични трици може да бъде увеличено, а качеството и храненето могат да бъдат ефективно подобрени чрез целенасочено отстраняване на структурната бариера, образувана от лигнин и хемицелулоза и разглобяване на междупространствената ретикуларна структура. Съответно, базидиомицетите, за които е доказано, че проявяват широк спектър от разграждащи дейности на лигнин и хемицелулоза, се превръщат в оптимален избор при модификация на DF на пшенични трици [16].

В това проучване, базидиомицетният щам BS-01 е използван за ферментация на пшенични трици. Използва се анализ на сканираща електронна микроскопия (SEM) за оценка на ефекта от ферментацията върху повърхностната структура на триците. В допълнение, ферментиралите трици се включват в различни концентрации в пшенично брашно и хляб на пара. След това се определят брашно-фаринографските и екстензографските характеристики, реологичните свойства на тестото, технологичните качества и корелациите между тях. Освен това бяха оценени специфичният обем, цвят и текстурни свойства на триците, смесени с пара хляб. Това проучване може да стимулира допълнителен интерес към използването на ферментация за модифициране на годни за консумация пшенични трици.

2. Материали и методи

2.1. Материали

Пшенично брашно (11,59% влага, 0,59% пепел и 12,02% протеин) е получено от ZhengZhou TDR Flour Industrial Co., Ltd. (Zhengzhou, Китай). Пшеничните трици са получени от Guangdong Baiyan Grain & Oil Industrial Co., Ltd. (Фошан, Китай). Мая на прах е закупена от Angel Yeast Co. (Yichang, Китай). BS-01 (CGMCC 3.7572) е получен от Китайския център за събиране на микробиологични култури (Пекин, Китай). α-Амилаза A4551 (10 U/mg) и протеаза К Р-6556 (30 U/mg) са закупени от Sigma-Aldrich Co. (Сейнт Луис, МО, САЩ). Всички останали химически реактиви са закупени от фабриката за химически реагенти Luoyang и са използвани директно.

2.2. Условия за култура на запасите

Културата на запасите се поддържа върху наклонени картофени декстрозни агари (PDA) при 4 ° C с периодичен трансфер. PDA средата съдържа 200 g картофена инфузия, 20 g глюкоза, 3 g KH2PO4, 1,5 g · MgSO4 и 15 g агар на литър. Мицелът от наклона се прехвърля в PDA плочи и се инкубира при 28 ° С в продължение на 7 дни, за да се получи инокулумът. Пет мицелиални диска (5 mm диаметър) бяха отстранени от периферната област на PDA плочите и използвани за инокулиране на колби на Erlenmeyer (250 ml), съдържащи 50 ml течна картофена декстрозна среда (PD). Културите се инкубират при 28 ° С върху ротационен шейкър-инкубатор при 160 rpm/min [17].

2.3. Ферментация на трици

Твърдата хранителна среда съдържа 2 g захар, 2 g CaSO4 · 2H2O и 196 g сурови пшенични трици на 200 g [18]. Съдържанието на влага в средата беше коригирано на 55 mL/100 g и средата беше заредена в автоклавируема гумирана дишаща пластмасова торба за отглеждане на гъби. Заредените торби се приготвят в три екземпляра и се автоклавират при 121 ° С и 15 psi за 120 минути. След охлаждане на торбите до стайна температура те се инокулират с 2 ml суспензия от спори BS-01 и след това се инкубират при стандартни условия (22 ± 2 ° С и 60% относителна влажност) в продължение на 10 дни. Суровите и ферментирали пшенични трици се сушат във вакуумна сушилня при 60 ° C, докато съдържанието на влага е 3-4%, след което се пулверизират и филтрират през сито със 100 меша, а остатъците от ситото се събират за SEM анализ.

2.4. Сканиращ електронен микроскопски анализ

SEM беше използван за оценка на ефекта от ферментацията върху характеристиките на пшеничните трици. Пробите от трици се суспендират в 250 ml 0,5 М натриев фосфатен буфер (рН 6,5) и α-амилаза се добавя към 3% и се инкубира на водна баня при 60 ° С за 1 h. След това стойността на рН на суспензията се регулира на 4,5, добавя се протеаза в 3% и пробите се инкубират във водна баня при 60 ° С в продължение на 2 часа. След ензимната обработка пробите се изплакват три пъти със същия буфер и се дехидратират (два пъти във всеки разтвор) чрез градуирана етанолова серия (20, 40, 60, 80, 95 и 100%) в продължение на 10 минути при всяка концентрация. След изсушаване до постоянно тегло (48 ° C в продължение на 72 часа), пробите бяха разпръснати с паладиево злато в Emitech K550 и наблюдавани под Zeiss DSM 940 A SEM система (Carl Zeiss, Oberkochen, Германия) при 2000x увеличение.

2.5. Приготвяне на хляб на пара

Приготвеният на пара хляб се приготвя по метода на гъбеното тесто, описан от Song et al. [19] с някои модификации. Партиди от 100 g смесено брашно (14,0% основа на влага, смесена с тегло 0, 3, 6, 9 и 12% ферментирали или неферментирали пшенични трици на прах), 1 g активна суха мая и вода се смесват при ниска скорост за 10 мин. с помощта на смесител за брашно (JHMZ200, East Fude Technology Development Center, Пекин, Китай). Съдържанието на вода е около 85% от водопоглъщането на брашното. Тестото се втасва във ферментационна кутия за 1 h при 38 ° C и 85% относителна влажност след смесване. Тестото се нарязва 15 пъти на 3,5 mm (YMG110, Jiangsu Hengyue Co. Ltd., Jiangsu, China), разточва се на ръка в дълга цилиндрична форма и се разделя на парчета с определено тегло (100 g парчета) и кръгла форма . В крайна сметка парчетата тесто се приготвят на пара за 30 минути в пара и вряща вода (WSYH26A, Midea Co., Ltd., Гуангдонг, Китай). Пареният хляб се покрива с марля и се охлажда при стайна температура в продължение на 60 минути преди оценката на качеството. Всяка обработка с тесто се извършва в два екземпляра.

2.6. Фаринографски и екстензографски свойства

Реологичните свойства на пробите от брашно от неферментирало тесто (система с брашна вода) са измерени с фаринограф (Farinograph-E, Brabender, GmbH & Co. KG, Дуисбург, Германия) и екстензограф (Brabender Extensograph-E) съгласно AACC 54 -21 и 54-10 стандартни методи.

2.7. Реологично измерване

Динамичните реологични свойства на пробите от тесто се определят с ротационен реометър (MARSIII, Haake, Vreden, Германия), като се използва измервателната система плоча-плоча (HPP 20) по метода на Stojceska et al. [20].

2.8. Измервания на обем и цвят на пара хляб

Обемът на хляба, изразен като mL/g, се определя съгласно AACC метод 10-05 (AACC, 2000). Стойностите на цвета бяха измерени със спектрофотометър Minolta CM-508i (Minolta Co. Ltd., Токио, Япония), използвайки стандартния осветител D65 и стандартния наблюдател 2 °.

2.9. Измервания на текстура на пара за хляб

Анализът на текстурата е извършен с анализатор на текстура (модел: TA-XT2i, Texture Technologies Corp., Scarsdale, NY, САЩ), оборудван с алуминиева цилиндрична сонда с диаметър 25 mm. Пареният хляб се нарязва хоризонтално и долното парче с височина 25 мм се компресира до 50% от първоначалната височина. Условията за изпитване бяха следните: скорост на предварително изпитване 3 mm/s, скорост на изпитване 1 mm/s и скорост на изпитване 5 mm/s. Анализът се извършва в три екземпляра.

2.10. Статистически анализ

За всички анализи бяха използвани две технически повторения и данните бяха статистически сравнени чрез дисперсионен анализ (ANOVA). Значителните разлики между две проби бяха анализирани чрез теста на Дънкан, използвайки софтуера SPSS (версия 15.0, SPSS Inc., Чикаго, IL, САЩ). A

3.2. Фаринографска характеристика на смесено брашно от трици

Времето за развитие на тесто за фаринограф (DDT) представлява скоростта на образуване на глутеновата мрежа след комбиниране на пшенично брашно с вода [21]. Резултатите, изброени в таблица 1, показват, че DDT непрекъснато се удължава, тъй като делът на пшеничните трици се увеличава, но DDT на тестото, смесено с ферментирали трици, в повечето случаи е по-кратко от това на суровите трици.

). DDT, време за разработване на тесто; ST, време за стабилност; SD, степен на омекотяване; BT, време на повреда; QI, качествен индекс.

Времето за стабилност на тестото (ST), времето за разграждане (BT) и качественият индекс (QI) бяха използвани за оценка на толерантността на смесване на смесеното брашно от трици [22]. Концентрацията на протеин в смесеното брашно е по-ниска, когато съдържанието на трици е по-високо, което предотвратява образуването на добра вискоеластична глутенова мрежа. Резултатите показват, че ST, BT и трите QI на смесеното брашно от ферментирали трици са най-високи, когато съдържанието на трици е 3% и след това постепенно намалява. Скоростта на намаляване на пробата от смесени ферментирали трици е по-бавна от тази на неферментиралите трици. Степента на омекотяване (SD) на смесеното брашно се увеличава съответно с увеличаването на съдържанието на трици, а степента на увеличението е по-очевидна, когато смесените трици ферментират. Взети заедно, свойствата на фаринографа на смесеното брашно от ферментирали трици са относително по-ниски от тези на неферментиралото брашно с равни количества добавени трици.

3.3. Екстензографска характеристика на смесено брашно от трици

). ЕЕ, енергия на удължаване; ES, разтегливост; RE, устойчивост на удължаване; MR, максимално съпротивление; SR, съотношение на разтягане.

Разтегливостта (ES) е показателна за пластичността и пластичността на тестото, а енергията на удължаване (EE) предоставя информация за силата на глутена и хлебните свойства на брашното [24]. Резултатите показват, че въпреки че ES и EE намаляват постоянно с увеличаването на количеството добавени трици, но когато добавеното количество е Фигура 2