柑橘纖維的水合性質(zhì)對(duì)冷凍吐司面團(tuán)及烘焙品質(zhì)的影響

孫哲浩，李巧玲，呂廣，房巖巖

1. 河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院（石家莊 050018）；2. 河北兄弟伊蘭食品科技股份有限公司（石家莊 050800）

吐司面包是消費(fèi)者喜愛的一種面包，是全世界最流行的面包之一。不管是中國(guó)，還是歐美，吐司看似是“家常便飯”的食物，卻有著不可撼動(dòng)的地位。冷凍吐司面團(tuán)是吐司面包的一種生產(chǎn)方式，由于其方便的中央工廠到門店的模式，逐漸被面包店所采用。吐司面團(tuán)制作過程從和面的水吸收開始，包括：冷凍與保藏過程中存在由面團(tuán)芯部到表面的遷移、由表面揮發(fā)過程、烤制過程中水分遷移及氣化過程、烤制完成后到面包售賣階段的水分遷移過程。水分的遷移嚴(yán)重影響吐司面團(tuán)的性質(zhì)和后續(xù)的烘焙品質(zhì)，如淀粉老化帶來的感官品質(zhì)的下降和對(duì)貨架期的影響。有研究在探討添加一些親水物質(zhì)從而改變水分的遷移速度，從而改善冷凍面團(tuán)的制作、冷凍、保藏、烘焙等各個(gè)環(huán)節(jié)，從而最終改善冷凍面團(tuán)品質(zhì)[1-6]。

柑橘纖維，是一種從柑橘類水果榨汁的殘?jiān)刑崛～@得的膳食纖維，包含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等，其中的水溶性纖維具有超強(qiáng)的吸水能力，非水溶性纖維具有強(qiáng)大的持水功能。由于其良好水合特性，近些年來逐漸被研究和利用，作為一種功能性成分加入到食品中，改善食品品質(zhì)[7-9]。因此，就柑橘纖維的水合性質(zhì)及其對(duì)于冷凍吐司面團(tuán)及其焙烤品質(zhì)的影響開展研究與探討。

1 材料和方法

1.1 材料

金象牌高筋粉（南順（山東）食品有限公司）；安佳無鹽黃油；白砂糖（韓國(guó)希杰）；燕子牌鮮酵母（廣東丹寶利酵母有限公司）；恒天然全脂奶粉；老虎牌復(fù)配改良劑（樂斯福（明光）有限公司）；食鹽、雞蛋（市售）；柑橘纖維（廣州樂檬生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

SM25攪拌機(jī)（新麥機(jī)械（無錫）有限公司）；SM302NS土司切片機(jī)（新麥機(jī)械（無錫）有限公司）；K-533AF速冷柜（上海金城烘焙設(shè)備有限公司）；MB622+10F電氣層爐（烤爐+醒發(fā)箱，新麥機(jī)械（無錫）有限公司）；Farinograph-AT電子型粉質(zhì)儀（Mod-No.8 101 30）、Extensograph-E電子型拉伸儀（Mod-No.860704）、水分活度儀（Aqua Lab 4TE.）、DHG-9240A鼓風(fēng)干燥箱、物性測(cè)試儀（英國(guó)Stable Micro system，TA.XT Plus）。

1.3 方法

1.3.1 粉質(zhì)和拉伸特性分析

利用布拉班德粉質(zhì)儀和拉伸儀分析添加不同柑橘纖維的面粉的粉質(zhì)和拉伸特性，采用GB/T 14614—2006《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定 粉質(zhì)儀法》及GB/T 14615—2006《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 流變學(xué)特性的測(cè)定 拉伸儀法》。

1.3.2 面包面團(tuán)的制作

面粉1 kg、水610 g、白砂糖180 g、雞蛋100 g、全脂奶粉60 g和溶解的酵母60 g、改良劑20 g，放入面團(tuán)攪拌機(jī)中，慢攪4 min，加入黃油100 g和鹽10 g，快攪4 min待形成面團(tuán)后，分成60 g面團(tuán)，放入風(fēng)冷柜中-35 ℃冷凍30 min，轉(zhuǎn)入冰箱中，-18 ℃貯藏待用。制作含柑橘纖維的面團(tuán)，稱取一定數(shù)量柑橘纖維添加，補(bǔ)充纖維質(zhì)量10倍水分。

1.3.3 面包的發(fā)酵和焙烤

冷凍面團(tuán)常溫解凍后，轉(zhuǎn)入醒發(fā)箱中，35 ℃、75%相對(duì)濕度下發(fā)酵2 h，在烤箱中上火200 ℃，下火200 ℃烘烤30 min。

1.3.4 水分及水分活度的測(cè)定

水分采用105 ℃烘箱法，水分活度采用水分活度儀進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 冷凍面團(tuán)面包質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

面團(tuán)分別冷凍14，30，90和180 d，解凍、發(fā)酵烘烤成面包后利用質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定其質(zhì)構(gòu)。

1.3.6 感官分析

10人的經(jīng)評(píng)選的小組進(jìn)行感官的測(cè)定，參照Shyu等[10]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘纖維的水合性質(zhì)

柑橘纖維中的纖維素、半纖維素及果膠等生物高分子決定著其水合性質(zhì)，分子量越大，分子鏈長(zhǎng)的多糖，其水溶液的黏度也越大，同時(shí)可以束縛大量水分。除了化學(xué)組成外，柑橘纖維的空間結(jié)構(gòu)決定其吸水特性，主鏈上的分支結(jié)構(gòu)越少、取代基越少，分子越呈有序的線性結(jié)構(gòu)，則水溶性越差，柑橘纖維本身分子鏈的帶有孔洞的空間結(jié)構(gòu)也能夠鎖住一定水分。

Marco等[11]通過電鏡研究水合時(shí)間與纖維的結(jié)構(gòu)的變化。研究柑橘纖維的吸水膨脹過程，柑橘纖維遇水5 s后，纖維開始膨脹，但仍保持原有的結(jié)構(gòu)，7～9 s時(shí)，更多的纖維開始膨脹，纖維的結(jié)構(gòu)開始松動(dòng)，但仍保持有很多孔洞，此時(shí)，并沒有完全吸收水分；13～19 s吸水飽和，結(jié)構(gòu)中的孔洞開始不明顯，結(jié)構(gòu)變得松散，開始有可溶和部可溶的成分，逐漸形成一個(gè)可溶和不溶纖維內(nèi)部交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)類似凝膠狀態(tài)，說明水分并不只結(jié)合在纖維表面，而且也進(jìn)入到纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部。柑橘纖維的吸水溶脹完成需要5 min。

柑橘纖維的水合作用最終表現(xiàn)在其吸水膨脹能力（SWC）、持水力（WHC）、結(jié)合水力（WBC）及溶解性等指標(biāo)。WHC用來描述柑橘纖維在沒有外在壓力（只有重力）情況下保持水分的能力，而WBC用來描述柑橘纖維受強(qiáng)外力（如離心力）作用后保持水分的能力。WBC似乎更實(shí)用，因?yàn)槭称吩诩庸み^程中經(jīng)常要受到物理性的作用力，如擠壓、攪動(dòng)和均質(zhì)等。由于柑橘纖維能吸收相當(dāng)于自身質(zhì)量數(shù)倍的水分，故它能表現(xiàn)出較高的SWC、WHC和WBC。柑橘纖維的持水能力視纖維的來源不同以及分析方法的不同而不同，變化范圍大致在自身質(zhì)量的1.5～25倍。柑橘纖維的SWC、WHC和WBC也受顆粒大小和環(huán)境溫度的影響。柑橘纖維的WBC的大小也取決于分子的物化結(jié)構(gòu)、pH和周圍流體電解液的濃度。柑橘纖維的分子量、孔隙度，溶液的pH、離子強(qiáng)度，與其他一些水分束縛劑（蛋白質(zhì)和淀粉等）之間的作用均能影響到柑橘纖維的WHC和WBC。可溶性纖維（SDF）的WHC和WBC值比難溶性纖維（IDF）的更易受溶液pH和離子強(qiáng)度的影響[12-13]。

2.2 柑橘纖維水合性質(zhì)的改善方法[14-17]

提取的粗柑橘纖維水合性質(zhì)經(jīng)一系列的化學(xué)、物理及生物技術(shù)的方法處理后得到大幅改善。研究發(fā)現(xiàn)堿性過氧化氫處理后，持水力增長(zhǎng)150%～200%。堿性過氧化氫及均質(zhì)的處理能夠斷裂分子內(nèi)部氫鍵，幫助柑橘纖維松散其結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出更多親水基團(tuán)，得到些非親水的木質(zhì)素、纖維素、半纖維。30 MPa均質(zhì)導(dǎo)致柑橘纖維的成分構(gòu)成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及表面積的變化是導(dǎo)致其持水力改善的原因。

添加酶及引入微生物發(fā)酵對(duì)柑橘纖維的持水性改善明顯，酶及微生物的作用主要破壞柑橘纖維的固有結(jié)構(gòu)及分子組成，纖維素被酶解，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被打開，暴露出更多親水基團(tuán)，增強(qiáng)與水的結(jié)合能力。

一些物理改性方法由于產(chǎn)生的污染較小被應(yīng)用到柑橘纖維的改性中。超微粉碎可用來改善柑橘纖維的水合性質(zhì)，Denis[15]研究表明，柑橘纖維的持水性與其顆粒細(xì)度有關(guān)，顆粒尺寸大于0.25 mm，持水力6.44 g/g；顆粒尺寸0.177 mm，持水力5.08 g/g；顆粒尺寸小于0.177 mm，持水力5.08 g/g。顆粒減小后纖維的吸水能力增強(qiáng)，但顆粒也不能過細(xì)，因?yàn)轭w粒過細(xì)有可能破壞纖維素固有的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致持水能力下降，因此合適的顆粒尺寸對(duì)于柑橘纖維的持水性最大化是必須的。高壓處理引起廣泛關(guān)注，Mateos等[16]通過高靜壓處理柑橘纖維，發(fā)現(xiàn)可改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改善柑橘纖維的持水性。Ghanem等[17]研究微波干燥過程對(duì)提取的3種柑橘纖維的持水力等特性的影響，發(fā)現(xiàn)微波干燥可使3種柑橘纖維的保水能力顯著增加。Clara等[18]研究發(fā)現(xiàn)，與商業(yè)柑橘纖維相比，通過熱空氣與微波干燥結(jié)合處理制得的柑橘纖維的總膳食纖維含量，保水能力，黏度得到明顯提升。此外，有研究發(fā)現(xiàn)冷凍干燥比常規(guī)的熱風(fēng)干燥更有益于柑橘纖維水合性質(zhì)。

2.3 柑橘纖維對(duì)面粉粉質(zhì)的影響

添加柑橘纖維的面粉特性可用布拉班德粉質(zhì)儀和拉伸儀來測(cè)定。如表1所示，添加柑橘纖維后，面粉的吸水能力增強(qiáng)，且隨著柑橘纖維添加量增加，吸水能力增強(qiáng)，這可能由于難溶的膳食纖維的表面張力，以及與水的氫鍵形成所致。面團(tuán)的形成時(shí)間隨著柑橘纖維量增加而減少，柑橘纖維高的吸水性縮短面團(tuán)形成時(shí)間。隨著柑橘纖維添加量增加，面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。由表2可看出，添加0.5%纖維的面團(tuán)表現(xiàn)出良好拉伸特性，最大拉伸阻力可達(dá)1 111 BU，最大拉伸比10.39，良好的拉伸特性有助于面包發(fā)酵。

表1 不同柑橘纖維添加量對(duì)面粉粉質(zhì)的影響

表2 不同柑橘纖維添加量對(duì)面粉拉伸特性的影響

2.4 柑橘纖維對(duì)冷凍吐司面團(tuán)的影響

添加柑橘纖維后，面包面團(tuán)黏性降低，不會(huì)黏缸，面團(tuán)易于成型，這種現(xiàn)象有利于面團(tuán)的工業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)按添加柑橘纖維量的10倍補(bǔ)加水分，面團(tuán)仍舊保持良好特性，因此，有助于增加面團(tuán)產(chǎn)量。

面團(tuán)形成后，其中的水分以3種形式存在，即，不可凍結(jié)水、鍵接的可凍結(jié)水及自由水。研究表明，不可凍結(jié)水對(duì)于蛋白質(zhì)的塑性必要，而可凍結(jié)水作為潤(rùn)滑劑影響著面團(tuán)的流動(dòng)性質(zhì)和黏度。柑橘纖維添加后形成蛋白質(zhì)-淀粉-柑橘纖維的結(jié)構(gòu)，與蛋白質(zhì)、淀粉競(jìng)爭(zhēng)性吸收水分，改變水分在面團(tuán)中的分布，柑橘纖維的添加，不可凍結(jié)的水分占比減少，水的狀態(tài)的差異表明水分子和食品成分相互作用的差異，從而導(dǎo)致水的重新分配。對(duì)于面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生有利影響[19-21]。

表3表明，添加0.5%柑橘纖維并補(bǔ)足其自身質(zhì)量10倍水的面團(tuán)由于柑橘纖維添加，面包在不同貯藏期與對(duì)照相比水分增加，但水分活度變化不大，說明柑橘纖維添加到冷凍面團(tuán)中能控制面團(tuán)中的自由水的產(chǎn)生，因此在面團(tuán)的冷凍過程不易成大的冰晶，最終改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)，增加面包挺立度，對(duì)彈性的影響不大。水分增加且水分從面包芯到面包皮遷移速度得到延緩，緩解淀粉老化，從而可以增加面包貨架期。

表3 不同的貯藏時(shí)間冷凍面團(tuán)面包的水分、水分活度及質(zhì)構(gòu)的影響

感官分析的結(jié)果也表明儀器測(cè)定的結(jié)果，表4是面包的感官分析結(jié)果，在不同貯存期內(nèi)，添加柑橘纖維的面包芯在柔軟度，濕潤(rùn)度好于對(duì)照，而紋理結(jié)構(gòu)、彈性和對(duì)照基本持平。

表4 貯藏期內(nèi)冷凍面團(tuán)面包的感官評(píng)判

3 結(jié)論

柑橘纖維的水合性質(zhì)是其重要的物化特性之一，研究對(duì)于其在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用具有積極意義。柑橘纖維對(duì)于冷凍面團(tuán)的水分控制、質(zhì)構(gòu)及烘焙品質(zhì)的影響有助于冷凍面團(tuán)的生產(chǎn)及研發(fā)，改性后的柑橘纖維結(jié)構(gòu)與水合性質(zhì)的關(guān)系，以及其與面粉中蛋白質(zhì)、淀粉等成分的交互作用機(jī)理有待深入研究。