變性淀粉對非發酵面團凍融品質的影響

楊 震，葉曉楓，韓永斌,*，魯 金，李 洋，莫 斌

（1.南京農業大學 農業部畜產品加工與質量控制重點開放實驗室，江蘇 南京 210095；2.揚州名佳食品有限公司，江蘇 寶應 225800）

變性淀粉對非發酵面團凍融品質的影響

楊 震1，葉曉楓1，韓永斌1,*，魯 金2，李 洋2，莫 斌2

（1.南京農業大學 農業部畜產品加工與質量控制重點開放實驗室，江蘇 南京 210095；2.揚州名佳食品有限公司，江蘇 寶應 225800）

為了探究變性淀粉對非發酵面團凍融品質的影響，本研究比較了在添加馬鈴薯羥丙基二淀粉磷酸酯、木薯醋酸酯淀粉、木薯羥丙基淀粉與馬鈴薯醋酸酯淀粉后非發酵面團凍融品質的變化。結果表明：變性淀粉未能有效控制凍融面團的失水率，但凍融面團深層結合水相對含量均有所增加，凝膠能力下降，且不受變性淀粉添加量與種類的影響。凍融面團剪切力均隨著變性淀粉添加量增加呈現“下降-上升”的趨勢，且均低于對照組。變性淀粉添加量較少時基本能較好地改善熟面坯的質構特性，高添加量反而不利于熟面坯的質構特性。添加木薯醋酸酯淀粉不利于面團流變性的改善，而其余3 種變性淀粉在添加量較低（＜5%）時，有利于改善面團的流變特性。因此，變性淀粉在添加量較少時對非發酵面團凍融品質有一定的改良作用。

變性淀粉；凍融非發酵面團；品質改良

大多數變性淀粉具有糊化后透明度高、黏度低、糊化溫度低、產品的持水性與剪切力提高、產品析水率減少等優點，變性淀粉糊化還可使面制品具有良好的抗凍融性[1-4]。目前，變性淀粉在冷凍面制品中的應用主要集中在發酵類面制品上，尤其是冷凍面團上，與此相關的研究也不少。研究還指出，不同原料制備的變性淀粉對冷凍面制品品質的影響各異，如向面團中添加適量醋酸酯淀粉與羥丙基淀粉可有效減緩冷凍面團淀粉老化[3]；一定量的馬鈴薯羥丙基二淀粉磷酸酯、木薯羥丙基淀粉和木薯醋酸酯淀粉可顯著降低冷凍面團冰晶融化范圍[5]；適量的羥丙基蠟質玉米淀粉可減少面制品凍裂率，改善其透明度、光澤與色澤[4]；添加木薯預糊化羥丙基淀粉可穩定冷凍食品內部結構，改善冷凍面條色澤與質構品質[6-7]。

目前，變性淀粉在速凍水餃、面條等非發酵面制品中的應用也比較多[4,6,8-10]，而關于變性淀粉對非發酵面制品在凍融條件下品質影響的研究相對有限。因此，基于酶制劑的研究思路，本實驗通過研究4 種變性淀粉對凍融面團品質的作用機制及分析作用的差異性，從而為變性淀粉在凍融面團中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面粉為特制一等粉（含水量13.1%，濕面筋含量33.1%），由南京海佳面粉有限公司提供。馬鈴薯羥丙基二淀粉磷酸酯（hydroxypropyl distarch phosphate，HPDSP，水分含量為9.51%）、木薯醋酸酯淀粉（tapioca acetate starch，TAS，水分含量為10.03%）、木薯羥丙基淀粉（hydroxypropyl starch，HPS，水分含量為9.40%）、馬鈴薯醋酸酯淀粉（potato acetate starch，PAS，水分含量為9.28%）均為食品級淀粉，由杭州普羅星變性淀粉有限公司提供。

1.2 儀器與設備

TSK-9416和面儀 廈門燦坤實業股份有限公司；BCD-226UN冰箱 青島海信集團有限公司；DZM-180型電動壓片機 浙江永康海鷗電器有限公司；物性測定儀 英國Stable Micro Systems公司；MCR 301流變儀奧地利Anton Paar公司；MicroMR型核磁共振成像分析儀 美國Niumag公司；JA2003型電子天平 上海精密科學儀器有限公司；DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 凍融面團樣品制備

參考已有文獻[11-12]，分別向面粉中添加質量分數為2%、5%、10%、15%的變性淀粉，混勻，再將面粉與水按20∶9（m/V）混合，和面15 min，將和好的面團用保鮮膜包裹，常溫條件下穩定1 h，于液氮中速凍10 min。取出處理樣品，于30 ℃恒溫箱中解凍40 min，解凍好后再放入－18 ℃冰箱中冷藏1 d，再于30 ℃恒溫箱中解凍2 h，依次重復4 次，得到經歷4 次凍融循環的樣品面團，待測。

1.3.2 變性淀粉持水率測定[13]

將0.5 g變性淀粉（干基）置于10 mL離心管，稱質量m1，加入7 mL蒸餾水，混勻，室溫條件下放置1 h，然后5 000 r/min離心20 min，棄去上清液，將離心管口朝下呈45 °放置10 min，稱質量m2，按下式計算變性淀粉的持水率。

式中：m0為樣品干質量/g；m1為離心管和干樣品質量/g；m2為離心管和沉淀質量/g。

1.3.3 膠稠度測定[14]

將凍融面團經凍干后磨粉，過100 目篩，稱取含水量為12%的處理粉100 mg于13 mm×200 mm試管中，加入0.2 mL質量分數0.025%的麝香草酚藍染色劑（125 mg麝香草酚藍溶于500 mL 95%乙醇溶液中），用振蕩器使樣品充分混合，再加入2.0 mL 0.2 mol/L KOH溶液，混勻，投入玻璃珠后，立即置于沸水中。8 min后取出試管，室溫靜置5 min，再于冰水浴中冷卻20 min。把試管平放在貼有坐標紙的玻璃板上，在25 ℃恒溫條件下，靜置1 h后測量試管底部至膠體前沿的膠總長度，即為樣品的膠稠度。

1.3.4 失水率測定

用分析天平分別稱量面團凍融前后的質量，每組4 次平行，按照下式計算面團失水率。

1.3.5 水分分布與遷移情況測定

利用低場核磁共振技術測定樣品橫向弛豫時間（T2）與水分分布及遷移情況。參考葉曉楓等[13]的方法，準確稱取0.6 g形狀厚度保持一致的面團樣品（長× 寬×高約為6 mm×6 mm×3 mm）置于直徑為8 mm核磁管中，置于永久磁場中心位置的射頻線圈中心，進行CPMG（carr-purcell-meiboom-gill）脈沖序列檢測。CPMG序列采用的參數：采樣頻率為100 kHz，重復采樣次數為64，半回波時間為120 μs，重復時間為1 000 ms，回波數為1 000，采樣點數為100、130，弛豫衰減時間T0為1 500 ms。利用T2_FitFrm軟件調用CPMG序列反演得到各樣品的波譜圖和T2值。

1.3.6 力學性質測定

參考葉曉楓等[15]的方法測定生面皮的強韌性與剪切力。參數設定如下：測前速率：2.00 mm/s，測時速率：1.5 mm/s，測后速率：2.00 mm/s，觸發力：20.0 g，壓縮率：75%，測試間隔時間：3 s，觸發力類型：自動。

參考葉曉楓等[15]的方法測定熟面坯的硬度、黏性、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性。質地剖面分析（texture profile analyse，TPA）參數設定：探頭為P/50，測前速率為1.00 mm/s，測時速率為0.8 mm/s，測后速率為1.00 mm/s，距離為5 mm，觸發力大小為5.0 g，壓縮率為70%，測試間隔時間為3 s，觸發力類型：自動。

1.3.7 流變學性質測定[15]

將解凍處理的面團用壓面機壓成2 mm的厚度，用直徑為80 mm的不銹鋼圓形模具在其上切割出圓形面坯，利用動態流變儀測定彈性模量（G’）與黏性模量（G’’）。將樣品于直徑為50 mm的平板上，靜置5 min，以使殘留的壓力松弛，多余部分刮掉，然后立刻將涂有礦物油的蓋子蓋上，以防止水分蒸發。頻率掃描測定條件：平行板間距為1.8 mm；溫度為25 ℃；頻率掃描范圍為0.1～40 Hz。

1.4 數據統計與分析

數據以±s形式表示，采用Excel和SPSS 16.0統計軟件對實驗數據進行統計分析與圖形處理，顯著性檢驗分別在α=0.05和α=0.01水平上進行。

2 結果與分析

2.1 變性淀粉持水率

實驗發現，4 種變性淀粉在常溫下持水性略有差異，與它們淀粉鏈之間形成的氫鍵和共價鍵的程度有關[16]，其持水性分別為：HPDSP（1.01 g/g）＜TAS （1.08 g/g）＜HPS（1.16 g/g）＜PAS（1.39 g/g）。

2.2 變性淀粉對凍融非發酵面團膠稠度的影響

圖1 變性淀粉對凍融非發酵面團膠稠度的影響Fig.1 Effect of modifi ed starch on gel consistency of frozen-thawed dough samples

膠稠度可反映淀粉凝膠形成能力。在一定范圍內，膠稠度越小，樣品凝膠形成能力越強[14,17-18]。由圖1可知，添加各種變性淀粉后，均使得樣品面團的膠稠度顯著升高，說明添加變性淀粉后，凍融后面團的凝膠能力反而均顯著減弱（P＜0.05），可能由于凍融循環削弱或破壞了變性淀粉與面粉組分間連接的氫鍵，使其更易與水分子的-OH通過氫鍵結合，從而弱化其凝膠能力。

2.3 變性淀粉對凍融非發酵面團失水率的影響

圖2 變性淀粉對凍融非發酵面團失水率的影響Fig.2 Effect of modifi ed starch on water loss rate of frozen-thawed dough samples

由圖2可知，變性淀粉種類對面團持水性的影響雖有差異，但隨著各種變性淀粉添加量的增加，面團的失水率總體呈上升趨勢。當變性淀粉添加量為2%時，凍融非發酵面團失水率降至最低（P＜0.05），這可能是變性淀粉不同取代基團的接入而賦予了面團良好的親水性，不同程度地緩解部分面筋蛋白未吸水或吸水不足的現象，或促進淀粉分子相互交聯，有利于網絡結構的形成，改善了蛋白質與淀粉間的結合度[11,19]，從而在一定程度上降低失水率。適量的PAS在冷凍狀態下呈凝膠狀[20]，保水能力有所增強而緩解水分流失。面團的失水率越高，說明持水能力越低[21]；當變性淀粉添加量為10%或高于10%時，面團的失水率均顯著高于空白對照組，可能是由于變性淀粉的添加使得面粉中蛋白質被稀釋所致[11]，導致面筋的形成受到抑制且筋力弱化，反而促進了水分流失。因此，若考慮降低凍融面團的失水率，4 種變性淀粉的添加量均不宜選擇10%及以上。

2.4 變性淀粉對凍融非發酵面團水分分布的影響

圖3 變性淀粉對凍融非發酵面團深層結合水所占比例的影響Fig.3 Effect of modifi ed starch on relative content of deep-bound water in frozen-thawed dough

利用低場核磁共振技術并運用自由感應衰減（free induction decay，FID）信號和CPMG序列可獲得凍融處理后非發酵面團的弛豫時間T2反演譜，本實驗獲得4 種變性淀粉的T2(1)與T2(2)基本分布在1.75～2.01 ms與9.33～10.72 ms附近，說明變性淀粉的添加對面團水分自由度影響并不顯著。由圖3可知，各處理組面團的深層結合水比例整體均有所上升，可能是由于變性淀粉的親水基團與H2O通過氫鍵相連[22]或吸水膨脹后具有一定黏著力，促進與面筋蛋白、淀粉等結合[17]，使更多質子的遷移受到不同程度的限制，從而在一定程度上促進深層結合水相對含量的增加，有利于減少冰晶的形成量[5]而減弱冰晶的機械破壞作用。

2.5 變性淀粉對凍融非發酵面團力學特性的影響

2.5.1 變性淀粉對凍融生面坯剪切力與強韌性的影響

圖4 變性淀粉對凍融非發酵面團剪切力與強韌性的影響Fig.4 Effect of modifi ed starch on fi rmness and toughness of frozen-thawed dough samples

由圖4可知，變性淀粉對凍融生面團的剪切力與強韌性影響存在一定的規律：生面團的剪切力均隨著變性淀粉添加量的增加呈現“下降-上升”趨勢，且均低于空白對照組，其中添加5% PAS時生面團的剪切力大幅下降，其余組則均在變性淀粉添加量為10%時有所回升；生面團的強韌性則呈現“上升-下降”趨勢，且均在變性淀粉添加量為2%時，生面團的強韌性達到最大值。此外，與空白對照組相比，添加5% PAS與5% TAS的生面團強韌性值無顯著變化，但兩者顯著高于添加相同量HPS與HPDSP生面團的強韌性，這是因為醋酸酯淀粉等更易吸水溶脹，形成較大的交聯網絡，為其與面團中淀粉、蛋白質等物質互相貫穿提供可能，從而形成高聚物網絡[23]，可減少冰晶形成，從而達到改善凍融面團強度的效果。因此，考慮變性淀粉對凍融生面團剪切力與強韌性的改良效果，PAS與TAS的添加量低于5%較適宜，HPS與HPDSP的添加量在2%～5%效果更佳。

2.5.2 變性淀粉對凍融非發酵熟面坯質構特性的影響

表1 變性淀粉對凍融非發酵熟面坯質構特性的影響Table 1 Effect of modifi ed starch on textural properties of cooked sheets from frozen-thawed dough samples

由表1可知，與空白對照組（變性淀粉添加量為0%）相比，當添加2% HPDSP時，熟面坯的硬度與黏性顯著下降（P＜0.05），彈性也有所上升，對熟面坯的質構特性有一定改善作用；當添加2% TAS時，熟面坯的各項TPA指標無顯著變化，對熟面坯質構特性改善效果不顯著；而當添加2% PAS時，除咀嚼性與回復性外，熟面坯的其余TPA參數均向有利方向變化，Yadav等[24]也指出PAS對面團質構特性的作用優于TAS；而當添加5% HPS時，熟面坯的各項TPA指標改良效果顯著。

添加變性淀粉后，熟面坯的各項TPA指標均有所變化，且不同變性淀粉間又有所差異，可能是由于在加熱過程中變性淀粉均糊化膨脹，貫穿在面筋網絡中，使網絡更細密[24]，在一定程度上改善了熟面坯的質構特性，但當變性淀粉添加量較高時，面團網絡結構反而會受到凍融過程中冰晶生長與重結晶的破壞[12]；或因各變性淀粉對凍融過程中引起的水分再分布影響有所差異，而水分子再分布對淀粉回生的影響至關重要[25-26]，因此導致熟面坯的黏彈性與硬度變化不盡相同。變性淀粉添加量較少時基本能較好地改善熟面坯的質構特性，高添加量反而不利于熟面坯的質構特性。

2.6 變性淀粉對凍融非發酵面團流變學特性的影響

表2 變性淀粉對凍融非發酵面團彈性模量、黏性模量與損耗角的影響（1 Hz、25 ℃）Table 2 Effect of modifi ed starch on G’,, G’’ and tan δ of frozen-thawed dough (at 1 Hz, 25 ℃)

由表2可知，添加變性淀粉后，面團的G’均有所上升，且不同添加量面團間有所差異，變性淀粉添加量均在15%時，面團G’有所回落。當面團中HPDSP、HPS、PAS添加量低于5%時，G’’逐漸減小，tanδ也分別降至最低值，而在變性淀粉添加量增加至5%及以上時，面團的G’’與tanδ又有所上升；而面團中添加TAS時，G’’變化趨勢則相反，均高于空白對照組，tanδ也基本高于空白對照組，G’增幅也相對較小。表2中，tanδ在變性淀粉添加量為2%、5%時下降，說明面團中的高聚物含量增多，可能是由于變性淀粉吸水膨脹后促進蛋白質等物質的結合[18]，從而使得聚合度增加；當添加變性淀粉過多時，羥丙基等取代基會與支鏈淀粉發生交聯，從而阻礙支鏈淀粉的聚合[27-29]，引起面團流變學特性的變化。可見，添加TAS不利于面團流變學特性的改善，而其余3 種變性淀粉在添加量較低（低于5%）時，有利于改善面團的流變學特性。

3 結 論

4 種變性淀粉持水性有所差異，但隨著其添加量的增加，凍融非發酵面團失水率整體呈上升趨勢，變性淀粉添加量為2%時，凍融非發酵面團失水率顯著下降（P＜0.05）；深層結合水相對含量整體有所上升，但不受變性淀粉添加量的影響；添加變性淀粉后，面團的膠稠度顯著上升（P＜0.05），且不受變性淀粉添加量與種類影響，即面團的凝膠能力均下降；面團的剪切力均呈現“下降-上升”趨勢，且低于空白對照，其中添加5% HPS時面團的剪切力大幅下降；面團的強韌性則呈現“上升-下降”趨勢，且均在變性淀粉添加量為2%時，面團的強韌性最大；熟面坯的各項TPA指標均有不同的變化，以添加5% HPS時改良效果較佳；添加TAS不利于凍融非發酵面團流變學特性，而在其余變性淀粉添加量低于5%時，能改善其流變學特性。因此，添加各種變性淀粉的面團的品質存在著相似的變化規律，即較少的變性淀粉的添加量在一定程度上可改善非發酵面團凍融品質的劣變，添加量較高時反而不利。

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Effect of Modifi ed Starch on the Quality of Frozen-Thawed Non-fermented Dough

YANG Zhen1, YE Xiaofeng1, HAN Yongbin1,*, LU Jin2, LI Yang2, MO Bin2
(1. Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2.Yangzhou Mingjia Food Limited Company, Baoying 225800, China)

This study compared the effects of adding different modified starches, i.e., potato hydroxy propyl distarch phosphate (HPDSP), tapioca acetate starch (TAS), hydroxy propyl starch (HPS) and potato acetate starch (PAS) on the quality of non-fermented dough after freeze-thaw treatment. Results showed that the modifi ed starches did not effectively control water loss of frozen-thawed dough, but could lead to an increase in the relative content of deep-bound water and a reduction in gelation capacity irrespective of the type or amount of modifi ed starch. Firmness showed an initially downward and then upward trend with increasing addition of modifi ed starch, reaching maximum value lower than that of the control group. The modifi ed starches at low concentrations improved the textural properties of cooked sheets but had an adverse effect at high concentration. The addition of TAS was not conducive to improving rheological properties of dough, while three other kinds of modifi ed starch at a low concentration (less than 5%) remarkably improved rheological properties of dough. Therefore, the modifi ed starches at low concentrations are effective for improving the quality of frozen and thawed dough.

modifi ed starch; frozen-thawed non-fermented dough; quality improvement

TS201.1

A

1002-6630（2015）19-0101-05

10.7506/spkx1002-6630-201519018

2014-12-19

江蘇省農業支撐資助項目（BE2014366）

楊震（1991-），男，碩士研究生，研究方向為食品科學與工程。E-mail：2014108025@njau.cn

*通信作者：韓永斌（1963-），男，教授，博士，研究方向為農產品加工與綜合利用。E-mail：hanyongbin@njau.edu.cn