混合發酵對紫薯面團的特性

王芳，馮沖*，徐翔，夏雪，田嘉興

鄭州工程技術學院（鄭州 450044）

紫薯又名紫甘薯，是一種兼有糧食作物、經濟作物、藥用作物特點的特殊甘薯品種，除具有普通甘薯的成分和功能外，還具有多種生理功能，是食品、醫藥、化工、輕工、紡織等工業的重要原料。紫薯富含大量花青素、纖維素、活性微量元素，如硒、碘、必需微量元素鈣、鋅[1]等，具有極高的藥用價值。紫薯面團是用紫薯粉和小麥粉按照不同比例混合揉按制而成。這種面團在增加營養價值的同時，更賦予其不同風味和保健作用。應用乳酸菌和酵母菌混合發酵對面制品品質有明顯提高作用。因此，復合發酵劑成為面制品發酵的一種研究趨勢，但國內對傳統發酵劑的研究著重于酸面團中優良乳酸菌和酵母菌的篩選，對于混合發酵過程中面團品質變化和質構特性的研究需進一步探索。試驗對紫薯面進行酵母菌-乳酸菌的混合菌發酵，探究混合菌對紫薯面團質構特性的影響，旨在得到口感、品質較優的紫薯發酵面團，為進一步對紫薯產品的深加工和新產品提供理論和技術支持[2]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高筋小麥粉（市售）；安琪高活性干酵母（耐高糖）、安琪酸奶發酵劑（經典益生菌）；紫薯粉、谷朊粉、蛋清粉（均為食品級）。

1.2 主要設備與設備

電子天平（福州華志科學儀器有限公司）；CT3質構儀（馬薩諸塞州米德爾伯恩商業區）；打蛋機和醒發箱（新麥機械有限公司）；HH-2恒溫水浴鍋（鄭州杜甫儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 紫薯發酵面團的制作步驟

1.3.1.1 預混粉

將紫薯粉、谷朊粉、蛋清粉按最佳配比加入到高筋小麥粉中攪拌混勻制成預混粉。

1.3.1.2 菌種活化[3]

將混合菌種放入30 ℃水中活化20 min。

1.3.1.3 和面

將預制粉加入打蛋機中，低速攪拌30 s，加入活化后的混合菌，中速攪拌至面粉呈小塊狀，然后高速攪拌成團。

1.3.1.4 發酵

將攪拌好的面團，放入30 ℃、RH 70%的醒發箱中發酵1 h。

1.3.2 混合發酵紫薯面團粉單因素試驗

1.3.2.1 紫薯粉添加量對面團品質影響

以100 g混合粉為基準，分別加入紫薯粉5%，10%，15%，20%和25%，研究不同紫薯粉添加量對發酵面團的粉質特性及感官評分的影響。

1.3.2.2 蛋清粉添加量對面團品質影響

向小麥紫薯混合粉中分別加入蛋清粉1%，2%，3%，4%和5%，研究不同蛋清粉添加量對發酵面團粉質特性及感官評分的影響。

1.3.2.3 谷朊粉添加量對面團品質影響

向小麥紫薯混合粉中分別加入谷朊粉1%，3%，5%，8%和10%，研究不同谷朊粉添加量對發酵面團粉質特性及感官評分的影響。

1.3.3 紫薯發酵面團粉最優配方正交試驗設計

在紫薯發酵面團粉單因素試驗基礎上，對影響產品的紫薯粉比例、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量3個影響因素進行正交試驗，確定混合發酵紫薯面團的最優配方[4-5]。

表1 正交試驗因素水平表 單位：%

1.3.4 混合發酵紫薯面團質構特性研究

使用CT3-型質構儀，將制備好的酵母菌發酵的紫薯面團、乳酸菌發酵紫薯面團，乳酸菌和酵母菌不同比混合發酵紫薯面團，用刀切成薄厚一致的面團片，采用質構儀，在5 min內測定面團片的質構參數。質構儀參數的設定：探頭TA43；夾具TA-DE；操作模式采用距離測定；測試距離50 mm；測試類型采用壓縮；測試前速度2 mm/s；測試速度1 mm/s；測試后速度1 mm/s；觸發點類型采用力；觸發點數值采用Auto-5 g。質構儀測定參數指標：硬度、形變量、黏力、黏性、彈性等指標進行分析[6]。

1.3.4.1 酵母菌添加量對紫薯面團質構特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發酵時間1 h，研究0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的面團質構特性。

1.3.4.2 乳酸菌添加量對紫薯面團質構特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發酵時間1 h，研究0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%面團質構特性。

1.3.4.3 酵母菌和乳酸菌配比對紫薯面團質構特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發酵時間1 h，研究酵母菌和乳酸菌質量比分別為1︰1，1︰2，1︰3和1︰4的面團質構特性。

1.3.4.4 發酵時間對混合發酵紫薯面團質構特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL，固定酵母菌和乳酸菌配比1︰2，研究發酵時間1，2，3，4，5和6 h的面團感官品質。

1.3.5 混合發酵紫薯面團的感官品質分析

1.3.5.1 面團的比容測定

利用電子天平稱取面團質量，采用小米置換法測定面團體積，采用式（1）計算。

式中：P為面團比容，mL/g；M為面團質量，g；V為面團體積，mL。

1.3.5.2 面團的感官評分

面團的感官評分標準參照饅頭品嘗標準，同時結合混合發酵紫薯面團的特點，制定混合發酵紫薯面團的感官品嘗評價標準。評價小組選取8名人員嚴格按照標準對樣品進行感官評價，以8人綜合評分的平均值作為品質評價結果[7]。

2 結果與分析

2.1 混合發酵紫薯面團粉單因素研究

2.1.1 紫薯粉添加量對復合粉粉質特性和感官評分的影響

由圖1可知，隨著紫薯粉添加量不斷增加，復合粉穩定時間呈小幅上升趨勢，由于紫薯粉中含有大量纖維素，纖維素具有較強的吸水性和持水性[8]，使面團吸水時間延長，面團的穩定也隨之延長，因此穩定時間不足以作為面團品質評價的唯一標準，仍需要結合實際感官評分衡量最佳配比。

研究不同紫薯粉添加量對面團感官影響結果可知，隨著紫薯添加量不斷增加，感官評分呈先上升后下降的趨勢，紫薯添加量超過5%時，面團比容逐漸增加，且面團彈韌性、筋道明顯增強，紫薯粉添加量15%時，感官評分較高，此時面團比容最大，彈韌性最大，且面團內部組織結構均勻，面團滋味最好，口感最佳。綜合2個試驗結果，可選擇紫薯添加量10%，15%和20%進行正交試驗[9]。

圖1 不同紫薯添加量對形成時間影響

2.1.2 蛋清粉添加量對復合粉粉質特性和感官評分的影響

由圖2可知，隨著蛋清粉添加量增多，面團穩定時間呈先上升后下降趨勢，蛋清粉添加量3%時，面團的穩定時間最長，由于蛋清粉中含有大量蛋清蛋白，蛋清蛋白可與面筋蛋白形成緊密的蛋白網狀結構，添加量不宜過大，否則會使面團弱化，面團面筋越弱，面團易流變、難成型。仍需要結合實際感官評分來衡量最佳配比，試驗研究不同蛋清粉添加量對面團的比榮，外觀形狀、色澤、結構、彈韌性、筋道、氣味等。

蛋清粉添加量3%時，混合發酵面團的感官評分達到最大，此時面團的比容也達到最大值，面團內部組織結構均勻，彈韌性和筋道較好，有淡淡紫薯香味散出。綜合面團穩定時間和感官評分2個試驗結果，選擇蛋清粉添加量2%，3%和4%這3個水平進行后續的正交試驗。

圖2 蛋清粉不同添加量對穩定時間影響

2.1.3 谷朊粉添加量對復合粉粉質特性和感官評分的影響

由圖3可知，隨著谷朊粉添加量不斷增加，面團穩定時間也逐漸延長，由于谷朊粉添加量過高時會導致面團塌陷，不利于面團的膨大，谷朊粉應適量添加，因此需要結合面團的感官評分來確定最佳添加量[10]。

由感官評價的結果可知，谷朊粉添加量5%時，此時感官評價得分最高，面團外表飽滿，彈韌性較強，面團較筋道，有發酵香味和紫薯氣味，添加量超過8%時，混合發酵面團感官評分開始下降，面團比容也稍下降，由于面筋含量過多，不利于面團更好的成型，導致面團塌陷，不容易膨大。

圖3 谷朊粉不同添加量對穩定時間影響

2.2 正交試驗結果

由紫薯添加量、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量單因素試驗分析的結果得出，選擇紫薯粉添加量（10%，15%和20%）、蛋清粉添加量（2%，3%和4%）和谷朊粉添加量（3%，5%和8%），進行三因素三水平的正交試驗，試驗結果見表2。

由正交試驗的極差分析結果可知，RA＞RC＞RB，因此得出3種因素影響面團感官評價的順序為A（紫薯粉添加量）＞C（谷朊粉添加量）＞B（蛋清粉添加量）。在3個因素中，紫薯粉和谷朊粉的添加量對混合發酵紫薯面團影響較為顯著，蛋清粉對混合發酵紫薯面團影響較小，在試驗設計范圍內，優化得到A2B2C2為最佳配方。

表2 正交試驗方案設計表

表3 感官評價結果表 單位：分

2.3 試驗感官評價驗證

由于最佳配方A2B2C2不在正交試驗的9組試驗中，所以對最佳配方進行試驗驗證，按照A2B2C2條件進行3次平行試驗，結果見表3。通過感官評價得到感官評分的平均值為86.5分，均高于正交表中每項試驗結果，故A2B2C2為混合發酵紫薯面團粉的最佳配方，即紫薯粉添加量15%、谷朊粉添加量5%、蛋清粉添加量3%。

2.4 混合發酵紫薯面團質構特性研究

質構分析主要研究酵母菌添加量、乳酸菌添加量、酵母菌和乳酸菌混合及發酵時間對混合發酵紫薯面團質構特性的影響。結果顯示，酵母添加量0.5%時，紫薯面團黏力、黏性和硬度形變量最大，說明紫薯面團最柔軟，面團整體較黏。乳酸菌添加量0.5%時，第一循環硬度、黏力、黏性、彈性功最大，此時紫薯面團最筋道，面團偏黏，彈性最大，面團內部組織結構均勻，有著較好拉伸性。

紫薯面團硬度隨著混合菌配比增大而增大，混合菌配比1︰1時，紫薯面團硬度形變量最低，面團彈性較小。混合菌配比1︰2和1︰3時，各項質構特性指標處于中等水平，混合菌配比1︰4時，面團的彈性最小，且面團較黏。

酵母菌和乳酸菌最佳配比1︰2，面團品質好壞與發酵時間有著密切關系，同時發酵時間也影響著面團比容[11]，隨著發酵時間增加，面團硬度整體呈上升趨勢，發酵時間越長，紫薯面團韌性、彈性等越好，黏性也呈現小幅增加趨勢。

3 結論

通過單因素試驗對紫薯粉添加量、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量對面團穩定時間測定和感官評價，選取適合添加量范圍變量進行正交試驗，根據正交試驗結果和感官評分確定紫薯粉、蛋清粉、谷朊粉最佳添加量，即紫薯粉15%、蛋清粉3%、谷朊粉5%。通過試驗結果和質構分析，確定酵母菌和乳酸菌最佳配比1︰2，發酵2 h，得到混合發酵紫薯面團品質特性：硬度425 g、硬度形變量28.95、可恢復形變循環-0.26 mm、目標負載-2 g、目標形變量49.85、黏力100 g、黏性21.50 mJ、拉絲長度30.99 mm、彈性功10.6 mJ、斷裂數4。該試驗為進一步對紫薯產品的深加工和新產品提供理論和技術支持。