不同來源明膠對面團質構特性的影響

姜艷敏，丁長河*，庸菁喆

1. 河南工業(yè)大學糧油食品學院（鄭州 450001）；2. 河南雅奇明膠有限公司（鄭州 450006）

明膠是通過膠原蛋白的部分水解獲得的可溶性蛋白質[1]。近年來，明膠在食品[2]、化妝品[3]、照相、醫(yī)藥[4]等領域中廣泛應用。工業(yè)產品中使用明膠大多是從哺乳動物來源（牛和豬）獲得，來自哺乳動物來源的明膠由于它們引起的過敏反應，以及如綿羊和山羊癢病、牛海綿狀腦?。ǒ偱２。?、口蹄疫和其他人畜共患病等傳染性疾病的風險而面臨問題[4]。此外，某些宗教禁止使用牛和豬產品。因此近年來，來自魚類廢物的明膠的生產受到關注[5]。明膠具有較低的轉移病原體的風險，這些產品也不反駁任何宗教敏感性。因此，從倫理和宗教的角度來看，魚明膠被推廣為更好地替代由奶牛和豬制成的傳統明膠產品[6]。

有研究表明，明膠可以改善食品的彈性、持水能力及穩(wěn)定性[7]，但明膠應用于面制品中的相關研究甚少。因此，試驗通過TPA質構分析的方法，研究不同來源明膠及其添加量對面團質構特性的影響，為明膠在成品中的研究提供理論基礎，加深明膠在食品行業(yè)中的開發(fā)與利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

明膠（河南雅奇明膠有限公司）；蛋糕用小麥粉（中裕食品有限公司）；新良面包粉（新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限公司）；金龍魚多用途麥芯小麥粉（益海嘉里糧油工業(yè)有限公司）；高活性干酵母（安琪酵母股份有限公司）。

表1 試驗材料

1.2 儀器與設備

質構儀（TA.XT plus，英國Stable Micro System公司）；廚師機（HM790，海氏電器有限公司）；醒發(fā)箱（DNP-905a，上海精宏實驗設備有限公司）；電熱恒溫水浴鍋（DK-98-II，天津市泰斯特儀器有限公司）；電子分析天平（JY5002，上海舜宇恒平科學儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料面粉的基本理化性質的測定

水分、蛋白質、灰分、脂肪、濕面筋含量等測定分別參照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》、GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》、GB 5009.4—2016《食品中蛋白質的測定》、GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》、GB/T 5506.1—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第1部分：手洗法測定濕面筋》。

1.3.2 面團的流變學特性的測定

面團的粉質和拉伸特性分別參照GB/T 14614—2019《小麥粉面團流變學特性測定 粉質儀法》、GB/T 14615—2019《小麥粉面團流變學特性測定 拉伸儀法》等進行面團的流變學特性的測定。

1.3.3 不同來源明膠對高、中、低3種面團質構的影響

將牛皮明膠、魚皮明膠及牛骨膠原明膠均按照3%，2%和1%添加量分別加到高、中、低3種面粉中，未添加明膠的面粉作為空白對照。

1.3.4 明膠添加量對高、中、低3種面團質構的影響

通過篩選不同來源的明膠對3種面團質構特性的影響，按照篩選結果設計添加量及明膠種類：向高筋粉中分別添加牛皮明膠、魚皮明膠，添加量依次為0，0.25%，0.75%，1.00%，1.25%和1.50%，未添加明膠的面粉作為空白對照；向中筋粉中添加魚皮明膠，添加量依次為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%，未添加明膠的面粉作為空白對照。

1.3.5 面團的制備

將明膠粉加入適量水于燒杯中，在恒溫水浴鍋內充分溶解。取100 g面粉，先加入提前溶解好的明膠粉，然后加入高活性干酵母（37 ℃下用溫水活化）和適量水混合均勻，通過廚師機（HM790）進行低速攪拌2～3 min，中速攪拌3 min后至面團表面光滑不粘手為止。和面后將面團放置在醒發(fā)箱中（溫度35 ℃、濕度75 ℃）醒發(fā)45 min。將醒發(fā)好的面團用于質構分析，同時做空白對照。未發(fā)酵面團的制備是和面后直接進行質構分析，不做醒發(fā)處理。

1.3.6 面團的質構分析[8]

將制備好的面團制成高2 cm，直徑5 cm圓柱體，采用質構儀對面團進行TPA的測定，測試參數：探頭P/36R，測試前、中、后速度分別為2，1和10 mm/s，壓縮率40%，引發(fā)類型為自動，時間間隔5 s，觸發(fā)力5.0 g，數據采集速率200次/s，每個樣品重復測定3次。

1.4 數據分析

采用Excel 2010、IBM SPSS Statistics 20、Origin 2017軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 原料面粉的基本理化性質的測定

分析小麥粉的基本理化指標，可以更充分了解該原料的基本屬性。研究表明[9]，灰分含量會影響面制品的色澤，并且與面團及制品的白度呈反比。水分影響面團的吸水性，從而影響面團空間網絡結構的形成。蛋白質及濕面筋含量對面制品的品質存在一定影響[10]。從表2可以得到，3種面粉的基本理化指標均存在顯著的差異。其中，以高筋粉的各指標為最優(yōu)，中筋粉次之，低筋粉較好。

表2 原料小麥粉基本組分的測定

2.2 面團的流變學特性的測定

小麥粉是制作面團的基礎，通過測定小麥粉的粉質和拉伸特性，可以很好地判斷所用面粉筋力的大小以及適用范圍[11]。從表3可以看出，高筋粉面團的吸水率、穩(wěn)定時間等均顯著高于低筋粉和中筋粉，而面團的吸水率及穩(wěn)定時間越大，則小麥粉的面筋蛋白含量越多，同時面團的穩(wěn)定性也越好[12]，表明高筋粉蛋白質含量高，筋力強，適合用作面包等烘焙制品。低筋粉面團的弱化度顯著大于高筋粉和中筋粉，所以低筋粉的筋力較弱，由于面團的弱化度等與面制品的品質呈顯著相關[13]，因此低筋粉適合用作餅干、蛋撻等糕點類制品。中筋粉面團的吸水率、穩(wěn)定時間、弱化度等指標均在高筋粉和低筋粉之間，表明中筋粉的面筋筋力適中，并且其各指標均符合SB/T 10139—93饅頭用小麥粉中的規(guī)定，因此適合用作饅頭的原料粉。高筋粉的拉伸特性各指標均明顯大于低筋粉和中筋粉，中筋粉的拉伸阻力小于低筋粉，延伸度卻大于低筋粉，因此綜合拉伸阻力和延伸度的指標而得到的拉伸比例在2種面粉之間存在差異[14]。綜合面粉的粉質和拉伸特性的測定得出，高筋粉的筋力強，耐揉混，綜合評價高；中筋粉次之，低筋粉的各項指標均符合GB/T 17320—2013中小麥品種品質分類標準。

表3 面團的流變學特性的測定

2.3 不同來源明膠對3種面團質構特性的影響

如圖1所示，3種明膠對低筋粉未發(fā)酵面團質構而言，3種明膠的質構各指標與空白組之間均存在顯著性差異（p＜0.05），3種明膠對面團的質構特性有顯著影響。其中，魚皮明膠的硬度與另外2種明膠之間存在顯著減小的差異（p＜0.05）。黏聚性和回復性2個指標也與另外2種明膠存在顯著性增大差異，表明魚皮明膠的內部作用力較哺乳動物大，能與面粉充分粘合，有利于面筋網絡結構的形成，而使面團的硬度下降，黏聚性和回復性增大的現象，魚皮明膠可使食品具有很好嚼勁和口感，在食品工業(yè)中有很大發(fā)展前景[15]。對于低筋粉未發(fā)酵面團而言，魚皮明膠對面團質構的各指標影響較好，因此選擇魚皮明膠進行低筋粉未發(fā)酵面團添加量的試驗。

如圖2所示，3種明膠對中筋粉未發(fā)酵面團的影響中，硬度、膠著性及咀嚼性與空白組相比存在顯著性增大（p＜0.05），并且魚皮明膠與牛皮及牛骨明膠之間存在顯著性減小差異（p＜0.05），可見魚皮明膠在面筋網絡形成過程中對面團的影響較大。對于面團的彈性、黏聚性及回復性3個指標而言，3種明膠與對照組之間存在顯著性差異（p＜0.05），但組與組之間不存在差異影響。因此，選擇魚皮明膠進行中筋粉未發(fā)酵面團添加量的質構試驗。

圖1 不同來源的明膠對低筋粉未發(fā)酵面團的影響

圖2 不同來源的明膠對中筋粉未發(fā)酵面團的影響

如圖3所示，3種明膠對高筋粉未發(fā)酵面團的硬度、膠著性和回復性指標與空白組之間存在顯著性差異（p＜0.05），但牛皮明膠與魚皮明膠兩者之間無明顯差異，而牛骨明膠與牛皮和魚皮明膠之間呈現顯著增大的差異（p＜0.05）。彈性、黏聚性及回復性指標在3種明膠與空白組之間無顯著性差異（p＞0.05）。這可能是由于明膠分子鏈上存在很多親水基團，在面團形成過程中與淀粉競爭吸水量，不利于面團吸水膨脹及面筋網絡結構的形成，導致加入明膠之后對未發(fā)酵面團面筋網絡結構的形成影響不明顯。因此，選擇牛皮和魚皮2種明膠進行高筋粉未發(fā)酵面團添加量的試驗。

圖3 不同來源的明膠對高筋粉未發(fā)酵面團的影響

2.4 明膠添加量對3種面團質構特性的影響

如圖4所示，隨著魚皮明膠添加量逐漸增大，低筋粉未發(fā)酵面團的硬度、膠著性及咀嚼性趨勢變化基本一致，均呈現先逐漸上升然后又下降趨勢。添加量3%時，面團的硬度、膠著性、咀嚼性及彈性均達到最大值，之后又不斷減小。添加量2%和4%時面團的硬度、膠著性和咀嚼性與空白組相比具有顯著增大的差異（p＜0.05），但兩者之間無顯著性差異（p＞ 0.05）。低筋粉未發(fā)酵面團的黏聚性和回復性隨著添加量增大均呈現逐漸增大趨勢，添加量4%時，面團的黏聚性和回復性與添加量2%時存在顯著增大的差異（p＜0.05），并且與空白組也存在這種關系。綜合魚皮明膠對低筋粉未發(fā)酵面團質構特性的影響，得出對于低筋粉未發(fā)酵面團，魚皮明膠最適添加量為4%。

圖4 魚皮明膠對低筋粉未發(fā)酵面團質構的影響

魚皮明膠對中筋粉未發(fā)酵面團質構的影響如圖5所示，面團的硬度、膠著性、咀嚼性、彈性、黏聚性及回復性隨著添加量增大均呈現顯著增大趨勢（p＜ 0.05），添加量1%～4%時，面團的硬度和彈性之間無顯著性差異；但添加量1%時，面團的膠著性及咀嚼性與空白組之間呈現顯著性差異，與其他添加量之間呈現顯著減小差異（p＜0.05）。添加量4%時，面團的黏聚性及回復性達到最大值，但此時對應的面團的膠著性和咀嚼性與添加量1%時相比，存在顯著增大的差異（p＜0.05）。綜合魚皮明膠對中筋粉未發(fā)酵面團質構特性的影響，選擇最適添加量1%。

圖5 魚皮明膠對中筋粉未發(fā)酵面團質構的影響

由圖6可知，高筋粉未發(fā)酵面團隨著牛皮明膠添加量增大，面團的硬度、膠著性及咀嚼性呈現顯著降低的趨勢（p＜0.05）。添加量0時，面團的硬度、膠著性及咀嚼性最大，添加量0.5%，1.0%和1.5%時無顯著性差異，添加量2.0%時面團的硬度、膠著性及咀嚼性較大。面團的黏聚性及回復性變化趨勢基本一致。面團的黏聚性隨著添加量逐漸增大而出現先增大后減小趨勢。添加量0.5%時，面團的黏聚性較小，添加量1.0%時達到最大值，此時與添加量0.5%時相比，表現為顯著增大，添加量1.5%和2.0%時，面團的黏聚性又逐漸減小，并且兩者之間無顯著性差異。面團的彈性和回復性隨著添加量增加與空白組相比無顯著性差異（p＞0.05）。因此，選擇牛皮明膠添加量1%作為高筋粉未發(fā)酵面團的最適添加量。

魚皮明膠對高筋粉未發(fā)酵面團質構的影響如圖7所示，隨著魚皮明膠添加量增加，面團的硬度、膠著性及咀嚼性呈現顯著減小趨勢（p＜0.05），添加量0時，面團的硬度、膠著性及咀嚼性達到最大值，添加量0.5%～2.0%，各指標顯著降低，并且無明顯差異。面團的黏聚性和回復性與空白組相比隨著添加量增大無顯著性差異，但添加量1.0%時達到最大值。面團的彈性隨著添加量增大呈現曲折下降趨勢，添加量0.5%時顯著降低，添加量1.5%時達到最大值，但此時面團的黏聚性和咀嚼性呈現減小趨勢，添加量2%時又逐漸下降。因此，高筋粉未發(fā)酵面團魚皮明膠的最適添加量為1%。

圖6 牛皮明膠對高筋粉未發(fā)酵面團質構的影響

圖7 魚皮明膠對高筋粉未發(fā)酵面團質構的影響

3 結論

比較不同來源的明膠對3種未發(fā)酵面團質構特性的影響：低筋粉未發(fā)酵面團魚皮明膠的最適添加量為4%；中筋粉未發(fā)酵面團魚皮明膠的最適添加量為1%；高筋粉未發(fā)酵面團篩選出的明膠是牛皮和魚皮2種明膠，其最適添加量均為1%。結果表明，添加明膠可改善面團的質構特性，不同來源明膠對面團質構特性的影響存在差異，其中在與未添加明膠的面團相比，魚皮來源的明膠對面團的硬度、膠著性及咀嚼性存在減小的影響，哺乳動物來源的明膠對面團質構指標的彈性、黏聚性及回復性存在增大的影響。