高粱粉對小麥粉面團pH和體積品質的影響

李忍 ，姜鵬 ，王長遠 ，李志江 *，阮長青 ，張東杰 *

1. 黑龍江八一農墾大學食品學院（大慶 163319）；2. 黑龍江省農產品加工與質量安全重點實驗室（大慶 163319）；3. 國家雜糧工程技術研究中心（大慶 163319）

高粱是重要的食用和釀酒原料之一，其產量穩定、抗病性強[1]。高粱富含多種營養物質，經常食用高粱有利于機體健康，還能預防癌癥與心血管等方面疾病[2]。雖然高粱有良好的加工利用率，但淀粉和蛋白等營養元素分子量較大，彈性較差，直接食用口感不良[3]。利用其豐富的營養物質，可以提升與主糧復配的營養，如添加在面粉中，可影響發酵面團的性質，并引起傳統面制品面團感官和理化性質的變化，進而帶來加工性能的變化[4]。高粱還可以用作飼料，美國等發達地區將全部的高粱籽粒都作為飼料生產加工，高粱籽粒中具有單寧成分，可以有效地抑制有害微生物的產生，同時可有效減少幼畜白痢病[5]。人們對飲食健康的搭配越來越關注，口感與營養并重，因此更希望在吃好的基礎上追求營養多元化。五谷雜糧成為主食之外的首選，因此，將高粱與主糧復配可補充膳食結構，有助于機體健康[6]。

已有研究發現，高粱饅頭口感粗糙，色澤較深，發酵時間長，但將高粱作為輔料添加到面粉中，討論其對面團pH和體積影響的研究則較少[7-8]。目前，國內外對高粱饅頭的研究多集中在加工工藝和流變特性等方面，關于高粱饅頭品質的研究相對較少。石曉等[9]研究表明當高粱粉添加量為10%和20%時，饅頭的比容、外觀形狀、結構及彈韌性評分差別不大。當高粱添加量為10%時，氣味和色澤稍差，顏色較淡，有一定的高粱清香味。研究針對控制高粱粉添加量、酵母添加量、發酵溫度、食鹽添加量和糖添加量等條件，較好地改善了高粱饅頭口感粗糙、色澤較深等問題，為高粱面制品產業化應用提供技術參照，豐富焙烤食品種類，開拓高粱應用新領域，有助于高粱等雜糧產品在主食化產品中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中筋小麥粉，濱州中裕食品有限公司；白高粱，大慶市北京華聯超市；馬利即發高活性干酵母（高糖型），英聯馬利食品有限公司；海藻碘鹽，營口鹽業有限責任公司；白砂糖；起酥油，中糧東海糧油工業；高鈣低脂奶粉，大慶乳品廠有限責任公司；抗壞血酸溶液。

1.2 儀器與設備

AB104-N型電子天平，上海第二天平儀器廠；DG-88B流水式粉碎機，廣州市德工機械設備有限公司；DK-98-ⅡA電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司；GHP-9160隔水式恒溫培養箱，金壇市國旺試驗儀器廠；DGG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱，蘇州江東精密儀器有限公司；PHS-3C pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；EX324電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；TA-XT plus質構儀，北京微訊超技儀器技術有限公司；孔徑0.150 mm篩子，燒杯，量筒，研缽，移液槍，保鮮盒等。

1.3 試驗方法

1.3.1 高粱面團制作

脫殼碾磨白高粱，過孔徑0.150 mm篩制得高粱粉。

基礎配方：小麥粉和高粱粉混合粉共100 g，添加4 g低脂奶粉、3 g起酥油、1 mL抗壞血酸溶液、52 mL蒸餾水，發酵時間90 min。

操作要點：制作面團時按照配料比例準確稱取高粱粉、小麥粉、溫水活化后的酵母、脫脂奶粉、起酥油，將混勻的干物料放在盆中拌勻備用，取抗壞血酸溶液、鹽、糖，放進盆中加入剩余水攪拌，使面筋充分拓展到面團表面光滑，可拉成均勻薄膜為止。和好的面團溫度應在30±1 ℃。將和好的面團分成每個10 g的小面團，放入保鮮盒中其光面向上。在相對濕度88%的恒溫培養箱中醒發90 min。

1.3.2 高粱面團指標測定及方法

面團體積測定方法：用小米填充法測定，取3次平行樣品測定體積。

pH測定方法：取1 g樣品，加10 mL蒸餾水，研磨后均質2 min，用pH酸度計進行3次平行樣測定。

面團感官測定方法：分別在30和35 ℃條件下，測定6%高粱粉添加含量和9%糖添加量的感官特性，對比面團外觀和內部切面情況。

面團質構參數測定：在混合粉100 g，即發高活性干酵母添加量1.6%，醒發溫度30 ℃，食鹽添加量1.5%，糖添加量6.0%的條件下與混合粉100 g，即發高活性干酵母添加量1.6%，醒發溫度30 ℃，食鹽添加量1.5%，糖添加量9.0%的條件的面團進行對比。用TA-XA plus質構儀進行試驗。儀器參數為p/0.5探頭，壓縮變形量50%，測試速度1.0 mm/s。

1.3.3 高粱粉添加量對面團體積及pH的影響

在混合粉100 g，即發高活性干酵母添加量1.6%，醒發溫度30 ℃，食鹽添加量1.5%，糖添加量6.0%的條件下，高粱粉用量為0，5%，10%，15%，20%和100% 6個水平。根據試驗方法測定高粱粉添加量對面團體積及pH的影響。

1.3.4 酵母添加量對面團體積及pH的影響

方法同1.3.2，高粱粉用量10%，酵母用量為0，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%和2.4% 6個水平，根據試驗方法測定酵母添加量對面團體積及pH的影響。

1.3.5 醒發溫度對面團體積及pH的影響

方法同1.3.2，酵母添加量1.6%，醒發溫度為20，25，30，35和40 ℃ 5個水平，根據試驗方法進行醒發溫度對面團體積及pH的影響。

1.3.6 食鹽添加量對面團體積及pH的影響

方法同1.3.2，酵母添加量1.6%，食鹽添加量為0，0.5%，1.5%，2.0%和2.5% 5個水平，根據試驗方法測定食鹽添加量對面團體積及pH的影響。

1.3.7 糖的添加量對面團體積及pH的影響

方法同1.3.2，食鹽添加量1.5%，糖添加量為0，3.0%，6.0%，9.0%和12.0% 5個水平，根據試驗方法測定糖的添加量對面團體積及pH的影響。

1.4 數據處理

面團的體積、pH均采用平均值±標準差（x±SD）表示，利用Excel軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 高粱粉添加量對面團體積及pH的影響結果

面團發酵的生化反應過程十分復雜，影響因素有很多，主要因素是酵母產氣量和持氣量2個方面[10]。面團之所以能夠發酵膨脹，是面團內的面筋經發酵得到了拓展，整個面團內的面筋網絡形成有一定韌性和延伸性的均勻細致的薄膜，氣體能夠保留在面團內，使面團變大[11]。

面筋的形成與蛋白質含量相關。由圖1可知，隨高粱粉添加量的增加，面團體積呈下降趨勢，可能是高粱粉稀釋了小麥粉中的面筋蛋白，使面筋二硫鍵結構形成率下降，造成面團體積減小[2]。pH呈先下降后上升的趨勢，說明添加一定高粱粉后的混合面團比普通小麥粉面團pH更佳。pH先下降是因為高粱中缺乏面筋蛋白[12]，加入高粱粉使面團吸水率降低，面筋形成時間和面團穩定性時間縮短。但隨高粱粉加入，混合粉面筋含量不斷降低，面團品質下降，pH上升。其原因是高粱粉蛋白含量低，支鏈淀粉含量高，高粱粉多則面團黏度增加，彈性、韌性減小[2]。試驗證明，當高粱粉用量達到100%時，高粱面團揉制時間長且成型困難，面團表面不平整、不光滑、有裂紋、黏彈性很差，因此，當高粱粉添加量為10%時，面團可以保持較好的網絡結構。

2.2 酵母添加量對面團體積及pH的影響結果

即發高活性干酵母可以利用營養物產生CO2，使面團內部形成疏松多孔的海綿狀結構[14]。從圖2看出，面團在發酵時，隨酵母用量增加，產酸增多，pH持續降低。早期體積增大是因為發酵后的面筋膨脹，使面團形成有韌性和延展性的均勻薄膜，面團內保留的氣體擴大面團體積。體積在酵母添加量1.6%時達到最高。后期體積有所下降可能是由于酵母使用量過多、發酵速度過快、沖勁太大，導致面團內氣體沖破包裹造成的。

圖1 高粱粉添加量對面團品質的影響

圖2 酵母添加量對面團品質的影響

2.3 醒發溫度對面團體積及pH的影響結果

溫度是酵母活動的重要因素，溫度過高或過低均會影響面團發酵。產酸菌產酸過多會導致pH過低，就會反過來抑制酵母生長[14-15]。因此，隨著溫度升高，面團體積呈上升趨勢（圖3）。前期pH隨酵母發酵酸度降低，后期pH有所升高可能是因為溫度超過酵母作用最適溫度，溫度過高也可能會殺死酵母菌使酵母活性被抑制。當發酵溫度達到40 ℃時，打開保鮮盒可以明顯聞到令人不愉快的酸味。所以面團醒發溫度控制在28～30 ℃為宜，最高不要超過35 ℃，超過35 ℃開始出現異味。

2.4 食鹽添加量對面團體積及pH的影響結果

食鹽用量少時，面團pH下降得較為快速（圖4），可能由于添加少量食鹽提高了面團穩定性，使面筋生成加快，穩定時間縮短。當食鹽添加量增加到2.0%時，面團體積和pH基本不變。可能是鹽會抑制酵母的生長和繁殖，鹽過多也許會殺死酵母，導致發酵時間延長[16]。從圖4看出，面團體積緩慢上升，可能是鹽可提高面團的穩定性、面筋強度和產量[13]，使面團在發酵膨脹時不易斷裂。因此，雖然添加食鹽會降低發酵速度，但可使面筋強度增大。綜上，當食鹽添加量為1.5%時，面團穩定性更好。

圖3 醒發溫度對面團品質的影響

圖4 食鹽添加量對面團品質的影響

2.5 糖添加量對面團體積及pH的影響結果

通過比較發現，加糖面團酸度低于無糖面團，說明酵母在發酵過程中會利用糖分提供自身成長的有利環境。面團前期體積上升，糖添加量在6%時面團呈最大體積（圖5）。說明添加一定量的糖能夠使面團發酵速度加快[16]。試驗中，當糖添加量達到12%時，面團體積開始減小、表面發黏，可能是因為糖有提高面團水性的作用，但添加量過多會破壞面團面筋網絡，致使面團持氣性降低。并且糖的滲透性強，糖在吸收面團中的游離水后還會滲透到吸水后的蛋白質分子中，影響面筋形成[16]。結果表明，雖然加糖會使發酵速度增加，但過多加糖量，面團的持氣性和穩定性會下降，影響整個發酵面團的質量。當糖添加量為6%時，面團外觀比較挺立。

2.6 不同發酵溫度和糖添加量對面團質構參數測定

由表1可知，糖添加量9%、醒發溫度35 ℃的面團，硬度和咀嚼度高而面團彈性小；糖添加量6%、醒發溫度30 ℃時，面團的硬度和咀嚼度小，但彈性較大。可能是因為在35 ℃時發酵溫度有些高，使酵母產氣能力下降，面團持氣性能降低，無法較好地保留酵母產生的CO2氣體，面筋結構變差，回復性不如在30℃發酵的面團好，糖添加量在6%和9%時差異不顯著。

2.7 2種處理方式下的面團感官測定結果

2種處理方式下的面團體積相差不大。由圖6可知，糖添加量6%、醒發溫度30 ℃的面團立挺、內部氣孔小且排列均勻致密，紋理結構好；另一種面團隨時間增長易塌陷、截面氣孔大且疏松。綜合感官評分及質構測定結果，面團發酵溫度30 ℃、糖添加量6%的面團品質較好。

表1 面團質構測定參數表

圖6 不同處理方式下的面團感官圖

3 結論

在研究高粱粉面團的發酵過程中，影響面團發酵的因素有很多，高粱粉的用量、酵母添加量、發酵溫度、食鹽添加量和糖添加量等條件均會影響到最后的發酵質量。加入高粱粉會縮短面筋形成時間，酵母添加量過少或過多均不利于面團發酵，溫度過高會抑制酵母活性從而影響面團品質，鹽會提高面團持氣能力，糖能促進面團發酵。因此，制備面團時，當發酵時間90 min，水用量52 mL，高粱粉添加量10%，酵母添加量1.6%，醒發溫度30 ℃，食鹽添加量1.5%，糖添加量6%時，既增大了面團體積，又使pH維持在適宜范圍，此時形成的面團效果較好。此次試驗優化了高粱面團的制作工藝，解決了高粱粉添加到面團中口感粗糙的問題，以期指導高粱在改善膳食結構和應用。