小麥粉吸水速率對面團特性及饅頭品質的影響

林江濤，郭曉丹，蘇東民,2*

1(河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州，450000)2(鄭州輕工業大學 食品與生物工程學院，河南 鄭州，450000)

在面制品的加工過程中，面粉中的蛋白質遇水在攪拌作用下形成網絡結構，并將淀粉及其他成分包裹，使面團具有黏彈性及延伸性，面筋網絡在面團發酵過程中保持住氣體，這是面包、面條、饅頭等品質的保障和基礎[1]。眾多學者研究后發現，在面粉遇水成團過程中包含著很多物化現象[2]。BELTON[3]發現水分在與面粉結合的過程中，面粉顆粒表面很快吸水，在攪拌力的作用下，顆粒表面相互摩擦，通過顆粒與和面機內壁及攪拌機的摩擦作用，吸水的表面被剝落，重新裸露出的顆粒表面層又重新開始吸水[3]。當水分進入面粉顆粒內部時首先與蛋白質外圍的親水性基團作用形成水化合物，水分子附著在面團表面，麥醇溶蛋白與麥谷蛋白在水和攪拌力作用下在接觸面表面形成面筋膜，阻礙水的滲透與其他蛋白的相互作用[4]。陳衛江等[5]發現，隨著攪拌的進行，部分面筋膜被破壞，使得吸水作用繼續進行。吸水膨脹的淀粉顆粒通過氫鍵作用開始形成淀粉-水-淀粉體系，此時面團形成大而較為空洞的面筋網絡。在攪拌力的作用下，面筋網絡不斷展開，將膨脹的淀粉顆粒包裹于其中，逐漸形成具有延伸性與彈性的面團[6]。

表示小麥粉的吸水性能的指標參數包含吸水量與吸水速率。吸水量即吸水率，指14%水分小麥粉所能吸收的水量，吸水速率用來描述同等重量的小麥粉從加水開始到和制成為一定稠度特性的面團快慢的能力。吸水速率作為表征吸水性的指標已被廣泛地應用，然而關于小麥粉吸水速率的研究還不夠深入和系統。小麥粉吸水速率分為靜態吸水速率與動態吸水速率，小麥粉遇水并在攪拌力作用下形成面團，因此研究小麥粉和面過程中的吸水速率即為動態吸水速率。粉質儀測試中加水量與形成時間可以作為表征吸水速率的參數[7]。即用有14%水分的小麥粉所能吸收的水的質量除以當小麥粉面團達到最大稠度時的時間，將其比值定義為小麥粉吸水速率。本文以不同吸水速率的小麥粉為研究對象，通過測定其粉質特性、面筋特性、面團特性、饅頭品質的變化，來研究小麥粉吸水速率與面團及饅頭品質之間的相關性。

1 材料與方法

1.1 材料

克明高筋、低筋小麥粉，豫糧集團濮陽專用面粉有限公司；金像小麥粉，江蘇南順食品有限公司；百鉆中筋、低筋小麥粉，安琪酵母股份有限公司；維良中筋小麥粉，青島維良食品有限公司；福臨門中筋小麥粉、麥芯粉，中糧面業(海寧有限公司)；思豐超級雪花粉，新鄉市思豐粉業有限公司；新良低筋小麥粉，新鄉市新良糧油加工有限公司。

1.2 儀器與設備

FA2204B型電子天平，上海越平科學儀器(蘇州)制造有限公司；MJ-Ⅲ型面筋數量和質量測定儀，杭州大成光電儀器有限公司；MJZ型面筋指數測定儀，杭州大成光電儀器有限公司；L550型醫用離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；UV-1100B型可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；TZ-XTPlus型質構儀，德國Stable Micro System公司；810152自動型粉質儀，德國Brabender公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥粉吸水速率的測定

參照 GB/T 14614—2206，使用粉質儀法測定，選用300 g和面缽，如公式(1)所示：

(1)

式中：V，小麥粉吸水速率，g/s；WZ，加水量，g；DDT，面團形成時間，s。

1.3.2 濕面筋含量、面筋指數測定

參照GB/T 14608—2008和GB/T 14607—2008的方法。

1.3.3 小麥粉中巰基與二硫鍵含量測定

根據Ellman′s試劑比色法測定[8]。

1.3.4 面團質構特性測定

面團制備：取100 g小麥粉，參考GB/T 35991—2018制備面團，將面團放入測試單元容器，用壓平柱塞壓平面團。將面團放入溫度為30 ℃、相對濕度為 80%的醒發箱中醒發45 min。質構特性測定：根據質構儀的方法，使用P/6探頭。測定參數為：測前、中、后速度分別為 2.0、5.0、10.0 mm/s；觸發力5.0 g；測試距離20 mm。在醒發0 min、45 min時進行面團質構特性測定。

1.3.5 饅頭的制作

參照GB/T 35991—2018方法并略有改進。取1.6 g酵母溶于50 mL溫蒸餾水中，取200 g小麥粉，倒入和面機中，加入酵母溶液，并補加粉質吸水率70%的蒸餾水，和面3 min。將和好的面團在壓片機由上至下輥壓6次趕氣，然后均分成2塊，分別用手揉20次制成饅頭胚。將饅頭胚放置在濕度為80%、溫度為30 ℃的醒發中醒發30 min。醒發完成后放置不銹鋼蒸鍋中，將電磁爐功率設置成1 600 W蒸制25 min，取出饅頭后蓋上紗布冷卻60 min后測量。

1.3.6 饅頭比容及高徑比測定

小米置換法測饅頭的體積，游標卡尺測量饅頭直徑、高度。饅頭比容及饅頭高徑比計算如公式(2)和公式(3)所示：

(2)

(3)

式中：λ，饅頭比容，mL/g；V，饅頭體積，mL；M，饅頭質量，g；R，饅頭高徑比；D，饅頭直徑，cm；H，饅頭高度，cm。

1.4 饅頭質構特性測定

取冷卻后的饅頭，使用切片機將其切成大約12 mm厚的均勻薄片，取中間3片用P/36探頭進行質構測定。測定饅頭瓤的硬度、黏性、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性、回復性6個指標。測定參數為：測前、中、后速度分別為3.0、1.0、1.0 mm/s;壓縮程度50%;2次壓縮之間的時間間隔：5.0 s。

1.5 數據處理

采用 SPSS 20 軟件對數據進行顯著性分析，不同字母表示樣品間存在顯著性差異(P<0.05)。采用Origin 8.0軟件作圖。數據結果以“平均值±標準偏差”來表示。

2 結果與分析

2.1 不同品種小麥粉吸水速率結果分析

如表1所示，不同品種小麥粉間吸水速率變幅為0.17～3.87，不同品種間差異性顯著，平均值為1.51。在下文的敘述中不同品種的小麥粉將按吸水速率從低到高排序，V1～V10。

表1 不同品牌小麥粉吸水速率的差異Table 1 Determination of water absorption speed of wheat flour

2.2 不同品種小麥粉粉質特性結果分析

粉質特性是面團形成過程中耐揉性和黏彈性的綜合表現，不僅決定面制品加工過程中的可操作性能，而且對最終產品的質量有著重要影響[9]。

弱化度為面團達到最大稠度后，繼續攪拌12 min后，粉質曲線中衰減值的大小，其表示面團在攪拌過程中的破壞速率。弱化度小，表示面團的筋力強，耐攪拌，反之則表示面團筋力弱，易稀懈，不耐放置。弱化度與饅頭品質的相關性：弱化度越大，則饅頭的成品品質不挺，發扁。如表1所示，不同品種小麥粉間弱化度的變幅為24～155，平均值為58.4。隨著小麥粉吸水速率的增加，面團的弱化程度整體呈現上升趨勢，說明小麥粉吸水速率越大，面團的韌性越弱。

面團的穩定時間代表面團的穩定性，穩定時間長，代表面團對剪切力有較強的抵抗能力，面團的韌性好，面筋強度大，面團的加工性能好[10]。不同品種小麥粉間穩定時間的變幅為0.92～26.43 min，平均值為 9.34 min。按照我國標準,強筋小麥粉的穩定時間≥7 min,弱筋小麥粉的穩定時間為≤2.5 min。中筋小麥粉的穩定時間在2.5～7 min。即V1～V5屬于強筋粉，V6～V8屬于中筋粉，V9～V10屬于弱筋粉。隨著小麥粉吸水速率的增大，面團的穩定時間整體上呈現下降趨勢。說明小麥粉吸水速率越大，面團的筋力強度越小。

表2 不同吸水速率小麥粉粉質特性Table 2 Silty characteristics of wheat flour at different water absorption speeds

2.3 不同吸水速率小麥粉中濕面筋含量與面筋指數

當面粉加水后，水分開始與醇溶蛋白及麥谷蛋白分子外側的極性基團結合，隨著蛋白質分子吸水過程的不斷延續，水分子滲入蛋白質分子內部，使內部非極性基團外翻，水化了的極性基團內聚，相互交織在一起，形成面筋網絡，并將面粉中的其他成分如淀粉和脂質包圍起來，形成獨特的具有黏彈性的面團[11]。因此面筋的含量與質量對面團的品質有著決定性的作用。面筋指數是反映面團中面筋質量的標準，面筋指數越大，面筋質量越好，反之越差[12]。

由圖1可知，隨著小麥粉吸水速率的增大，濕面筋含量從38.81%降低到19.19%，顯著下降(P<0.05)。面筋指數對吸水速率無顯著性影響。面筋形成過程主要是蛋白質分子通過氫鍵發生水合作用。由于水合作用，面筋蛋白產生一定的內聚性和黏附性。面筋蛋白含量高即在面粉在成團攪拌過程中所形成的蛋白膜的韌性越好。面團在形成的過程中，需要不斷被破壞已經形成的蛋白膜，才能讓吸水作用繼續進行。在相同的攪拌條件下，蛋白膜的韌性越好，需要消耗的時間越多。

圖1 不同吸水速率小麥粉中濕面筋含量及面筋指數Fig.1 Content and gluten index of wet gluten in wheat flour at different water absorption speeds

2.4 不同吸水速率小麥粉中游離巰基與二硫鍵含量

在和面的過程中，小麥粉中的面筋蛋白與水相互作用，游離巰基之間相互結合形成二硫鍵。二硫鍵(S—S)的組成成分半胱氨酸殘基是一種天然構象，它在維持蛋白質結構穩定中起到重要作用[13]。二硫鍵的含量代表著蛋白質結構中的穩定性[14]，當蛋白質中的二硫鍵發生還原反應時會生成游離的巰基，導致蛋白質結構變為無序，從而破壞蛋白質結構的穩定。

如表3所示，隨著小麥粉吸水速率增大，游離巰基含量從2.97 μmol/g增加到5.53 μmol/g，總巰基含量從29.61 μmol/g降低到23.53 μmol/g，二硫鍵含量從13.31 μmol/g下降到9.05 μmol/g，各組間存在顯著性差異(P<0.05)。因二硫鍵是由小麥蛋白質多肽鏈中2個半胱氨酸端的—SH形成的共價鍵[15],當面粉蛋白質含量越多，其氨基酸中所對應的半胱氨酸越多，從而二硫鍵含量越多。

2.5 小麥粉吸水速率對面團特性的影響

向面粉中加入適量的水，并在力的作用下可將面粉揉制成具有黏彈性的面團。如圖2-a所示，隨著小麥粉吸水速率的增大，面團的硬度及黏彈性先上升后下降，面團硬度從348.91 g降到了266.82 g,硬度及黏彈性均在V5號粉時達到最大值,各品種之間存在顯著性差異(P<0.05)。

表3 不同速率小麥粉中游離巰基、總巰基、 二硫鍵、和游離巰基/二硫鍵比值的變化Table 3 Changes of the ratio of free sulfhydryl group, total sulfhydryl group, disulfide bond and free sulfhydryl/ disulfide bond in wheat flour at different water absorption speeds

出現這種現象的原因是由于面團在形成的過程中分為3個階段[16]。剛開始時小麥粉被水調濕,形成面絮, 此時水化作用僅在小麥粉顆粒表面，面筋蛋白僅發生表面水化作用，面筋網絡無法形成，面團硬且無彈性和延伸性。隨著面筋的逐漸形成,面團表面逐漸無粗糙感、硬度下降、出現彈性且具有延伸性。最后在面團的完成階段，面筋網絡已完全形成，面團有光澤、細膩整潔，具有良好的彈性及延伸性[17]。因為吸水速率小的小麥粉在與水結合的過程中需要消耗較長的時間，當吸水速率大的小麥粉已經開始進入面團的后續階段時，速率小的面粉還停留在上個階段。同時由于V5號粉的濕面筋含量為32.08%，面筋含量適中，較容易達到面團的最后形成階段，此時的面團已經達到最好的彈性階段，具有較大的硬度。吸水速率稍大的小麥粉過了最優階段，開始進入了攪拌過度階段，因此面團硬度也隨之下降。

由圖2-b可知，在面團發酵45 min后，面團的硬度及黏彈性相對于0 min時面團顯著性降低。面團發酵45 min后，隨著小麥粉吸水速率的降低，面團的硬度從76.21 g降低到了42.56 g,黏彈性從18.67 g·s降低到了3.65 g·s。各品種間存在顯著性差異(P<0.05)。這是因為吸水速率低的面團濕面筋含量高能束縛酵母發酵產生的CO2，面筋網絡較難舒展開，導致在醒發時間相同的條件下，發酵后的面團相對與吸水速率較高的面團硬度較大。

a-發酵0 min面團特性；b-發酵45 min面團特性圖2 面團0 min與45 min的發酵特性Fig.2 Fermentation characteristics of dough at 0 min and 45 min

2.6 小麥粉吸水速率對饅頭比容及高徑比的影響

饅頭的比容代表代表饅頭內部結構的完整性，即面筋網絡結構的好壞[18]。如圖3所示，隨著小麥粉吸水速率的增大，饅頭的高徑比及比容均呈現下降趨勢。饅頭比容從2.67 mL/g降低到了2.27 mL/g，饅頭高徑比從0.68降低到了0.56，各品種間存在顯著性差異(P<0.05)。由2.3可知，吸水速率低的面粉中濕面筋含量相對較高，面筋網絡的持氣性與穩定性較好，對饅頭的支撐作用較強，饅頭的體積增大。從而使饅頭的比容與高徑比較大。反之，吸水速率較高的小麥粉濕面筋含量較低，同時含有的淀粉較高，導致面筋結構被稀化，從而比容與高徑比較小。

圖3 饅頭比容與高徑比Fig.3 Ratio of volume to height to diameter of steamed bread

2.7 小麥粉吸水速率對饅頭質構特性的影響

不同吸水速率饅頭質構特性如表4所示，隨著小麥粉吸水速率的減小，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性呈顯著性下降，各品種之間差異性顯著(P<0.05)。因吸水速率低的小麥粉中的濕面筋含量較高，而吸水速率較高的小麥粉濕面筋含量較低。高含量的濕面筋能束縛酵母發酵產生的CO2，阻礙CO2的流動，從而使饅頭內部結構變得更加緊密。低含量濕面筋會導致面團中面筋網絡結構松懈[19]，面團的延展性變差，從而使饅頭的柔軟度降低、硬度下降，這與張麗莉等[20]的研究結果一致。當饅頭的硬度下降時，相應地饅頭在咀嚼的過程中消耗的力也會降低，從而使饅頭咀嚼性降低。將饅頭破裂并咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需要的能量稱為膠著性[21]，隨著吸水速率的增加，饅頭的筋力與內部緊密性下降，導致饅頭的膠著性下降。

表4 不同吸水速率小麥粉饅頭特性Table 4 Characteristics of wheat flour steamed bread with different water absorption speeds

3 結論

本文以不同吸水速率小麥粉為研究對象，測定了面粉中的面筋含量與質量、面團的粉質特性、游離巰基與二硫鍵含量、面團的質構特性、饅頭比容與高徑比、饅頭的質構特性。結果表明，不同吸水速率小麥粉之間差異顯著。隨著吸水速率的增大，小麥粉中的濕面筋含量顯著下降。因吸水速率的變化，面團的硬度與黏彈性在醒發0 min時，呈先上升后下降趨勢；在醒發45 min后，呈顯著下降趨勢。饅頭的比容與高徑比的下降趨勢明顯，同時饅頭的硬度與咀嚼性也隨吸水速率的增大而明顯下降。

通過本文的研究發現，當小麥粉的吸水速率不同時，所對應的面團、饅頭品質也呈現不同的特點。根據我國南北方主食食品品質的差異性，即北方饅頭有嚼勁，南方饅頭較松軟的特點，因此北方饅頭制作時可選擇吸水速率較低的小麥粉、南方饅頭可選擇吸水速率較高的小麥粉。