山梨酸微膠囊防腐劑在面包中的應用

何 松 何 貝 賴桂中 陳愛賢 洪文蕭 肖志紅

(1.廣東廣益科技實業有限公司，廣東 東莞 523220；2.湖南省林業科學院，油脂分子構效湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004)

“食品安全國家標準審評委員會”秘書處2021年3月30日發布GB 2760《食品添加劑使用標準》征求意見稿，其中刪除了脫氫乙酸及其鈉鹽在面包中使用的規定。脫氫乙酸及其鈉鹽是面包的常用防腐劑，對于面包的防霉比較有效，因此其替代品的尋找非常緊迫。

山梨酸是一種不飽和脂肪酸，與其他天然脂肪酸一樣，可被人體的代謝系統吸收并迅速分解為二氧化碳和水，在體內無殘留。從安全性方面來講，山梨酸是一種國際公認安全(GRAS)的防腐劑，是國際糧農組織和衛生組織推薦的高效、安全的保鮮劑原料，可廣泛應用于食品、飲料等行業[1]。山梨酸對霉菌和酵母菌以及好氣細菌的生長發育均有抑制作用，因此山梨酸在具有良好防腐效果的同時，也易抑制酵母菌發酵[2]。由于山梨酸為分子鏈較長的有機物，疏水作用大，能形成較大的空間阻礙作用。在面團制作過程中直接添加山梨酸，因其較長的分子鏈從而容易阻礙面筋的形成和擴展，顯著降低面團的筋度，導致面包急漲性差，組織粗糙。

微膠囊造粒技術是將固體、液體或氣體物質包埋、封存在一種微型膠囊內成為一種固體微粒產品的技術，它能夠保護被包裹的物料，避免其與外界環境接觸，可最大限度地保持原有作用和特性[3]。

內部物料常稱為芯材，外部壁膜被稱為壁材。噴霧冷凝法通常是用熱熔型材料作為壁材，與熱不熔芯材混合，經冷噴壁材冷卻包裹芯材形成固體顆粒[4]。利用噴霧冷凝技術對山梨酸進行微膠囊化，能阻隔山梨酸與面團的直接接觸，顯著降低其對面筋的弱化和對酵母發酵的抑制。通過對比山梨酸不同添加工序對面筋、發酵以及防腐效果的影響，確定山梨酸的正確使用方法，并采用噴霧冷凝技術使山梨酸微膠囊化，用于面包的防腐，具有非常現實的價值。

1 材料與方法

1.1 原料

山梨酸，南通醋酸化工；山梨酸微膠囊防腐劑，自制[5]；面包粉，白燕精制；糖粉，市售；高糖酵母，燕子牌；食用鹽，市售；黃油，南僑油脂；水；馬鈴薯培養基；酵母菌液；氫氧化鈉標準溶液。

1.2 主要儀器設備

高速離心噴霧干燥機(現代噴霧干燥設備廠)；超微粉碎機(江陰市靈靈機械制造有限公司，WF-20)；質構儀(島津儀器，ZE-SX-500N)；和面機(恒威建億貿易有限公司，HSE-15)；醒發箱(恒威建億貿易有限公司，SEA-01)；電烤箱(廣州浩勝食品機械，2204-HS)；電子秤(常熟市雙杰測試儀器廠)；切片機(廣州新麥機械設備有限公司，SM-302N)；封口機(溫州市華僑包裝機械廠，SF-150)；高效液相色譜(島津儀器)；pH計(德圖儀表，Testo205)。

1.3 實驗方法

1.3.1 面包制作方法[6]

面包配方如表1所示。

表1 餅店甜吐司配方

制作工藝如下所示：

稱料→和面→分塊→稱重(400 g/個和70 g/個)→靜置15 min→成型→入模/裝盤→醒發→烘烤→冷卻→包裝

1.3.2 不同防腐劑對面包防腐劑效果的對比

按照1.3.1，在面團制作過程中分別添加山梨酸、脫氫乙酸和丙酸鈣，觀察面包的霉變時間。

1.3.3 山梨酸對面團筋度和膨脹性的影響

按照1.3.1，在面團制作過程中(粉劑部分)添加山梨酸。通過與空白組做對比，觀察面筋狀態，測量面團pH值、圓包比容和高徑比來分析山梨酸對面團筋度和發酵的影響。

1.3.4 山梨酸不同添加工序對面團發酵、面包挺立度以及防腐劑效果的影響

按照1.3.1，在面團不同攪拌階段(攪拌前期、攪拌后期)添加山梨酸。通過與空白組做對比，觀察圓面包高徑比，記錄400 g面團醒發至吐司盒齊平時間，同時觀察面包的長霉時間，以此來分析山梨酸在不同添加工序對面團筋度、發酵以及防腐效果的影響。

1.3.5 微膠囊包埋山梨酸對改善面筋弱化程度、面團發酵、防腐劑殘留以及防腐效果的影響

按照1.3.1，在面團制作過程中，在面團攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊包埋的山梨酸。通過觀察測定面團醒發120 min內的粘性，記錄400 g面團醒發至吐司盒齊平的時間，測量面包的高徑比，以及防腐劑含量(液相法)[7]，觀察面包樣品的防腐時間。

1.3.6 樣品存放

成品采用KOP袋包裝，平行10份，存放于環境為溫度25(±5)℃，濕度80(±5)%條件下持續進行觀察，并記錄面包出現霉變的時間[7]。

2 結果與分析

2.1 不同防腐劑對面包防腐劑效果的影響

依照1.3.1，在面團制作過程中分別添加山梨酸，脫氫乙酸和丙酸鈣，面包霉變結果如表2所示。

表2 不同防腐劑對面包防腐劑效果的影響

由表2可知，在面團制作過程中分別添加山梨酸，脫氫乙酸和丙酸鈣單體，其中丙酸鈣最早開始霉變，而山梨酸和脫氫乙酸則在第5天開始發生霉變。因此可以得出，山梨酸防霉效果和脫氫乙酸相當，優于丙酸鈣。

2.2 山梨酸對面團筋度和面包膨脹性的影響

依照1.3.1，在面團制作過程中添加山梨酸，測試結果如表3，面團狀態如圖1，烘烤過后面包組織如圖2所示。

表3 山梨酸對面團發酵和pH值的影響

對比表3可知，在面包制作過程中直接添加山梨酸，對面團發酵90 min內的pH值無顯著影響。但醒發至相同時間，山梨酸組的比容比空白組小30%，高徑比空白組小17%。由圖1和圖2可知，直接使用山梨酸，面團筋度偏軟，拉扯薄膜過程中容易破裂。烘烤過后，面包組織差，氣孔多且粗糙。分析原因主要在于，山梨酸容易阻礙面筋的形成和擴展，導致面團筋度較弱，支撐性較差，面包體積偏小，組織粗糙。

圖1 山梨酸對面團筋度的影響 空白(左) 山梨酸(右)

圖2 山梨酸對面包組織的影響 空白(左) 山梨酸(右)

2.3 山梨酸不同添加工序對面團發酵、面包挺立度以及防腐劑效果的影響

依照1.3.1的制作方法，在面團不同制作過程中(粉劑部分和油脂部分)添加山梨酸。測試結果如表4，面團狀態如圖3所示。

表4 山梨酸不同添加工序對面包高徑比、面團發酵時間以及防腐效果的影響

圖3 山梨酸不同添加方式對面包挺立度的影響

對比表4和圖3可知，山梨酸分別在面團攪拌前期、攪拌后期添加時，400 g面團的醒發至吐司盒齊平時間，攪拌后期添加的縮短56 min，圓面包高徑比增大7%。面包樣品相同時間放置，兩種添加方式的防腐效果相同。分析原因，面團成型過程中，山梨酸弱化面筋影響較大。在面筋形成后期添加山梨酸，可以減弱山梨酸對面筋的弱化影響，提高面團的挺立度。

2.4 微膠囊包埋山梨酸對改善面筋弱化程度、面團發酵、防腐劑殘留以及防腐效果的影響

2.4.1 對面團粘附性、筋度以及面包高徑比的影響

按照1.3.1面包制作方法，面團制作過程中，攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團。以空白組的面包發酵時間(90 min)作對照，進行面團粘附性和面包高徑比的對比。測試數據如表5、表6、圖4、圖5、圖6所示。質構儀參數為：實驗速度50.0 mm/min，測試距離:10 mm，感應力:0.01 N，柱型探頭(φ20)。

圖4 山梨酸對面團不同醒發時間粘附性的趨勢圖

圖5 面團筋度的影響 山梨酸(左)微膠囊化山梨酸(中)空白(右)

表5 山梨酸對面團粘附性的影響

由表5和圖4可知，面團粘附性隨著發酵時間的延長，逐漸減弱。對比空白組，發酵初期(30 min)山梨酸和微膠囊包埋山梨酸組無顯著差別。發酵60 min，防腐劑組(山梨酸和包埋山梨酸組)的粘附性逐漸大于空白組。發酵120 min內，山梨酸組面團粘附性均高于微膠囊化山梨酸組。由此可見，微膠囊化山梨酸能減弱山梨酸對面團的粘附性影響，便于面團操作。

由圖5可知，直接使用山梨酸組，面團操作性較差，偏軟發粘。使用微膠囊包埋山梨酸組，則面團操作性與空白接近，操作性較好。對比表6和圖5、圖6可知，與單體山梨酸做對比，山梨酸微膠囊化可大大改善山梨酸對面筋弱化程度。圓面包在相同發酵時間內，其高徑比可增加6%。

表6 山梨酸對面包高徑比的影響

圖6 面包高徑比的影響 山梨酸(左)微膠囊化山梨酸(中)空白(右)

2.4.2 對面包發酵時間的影響

按照1.3.1面包制作方法，在面團制作過程中，攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團。按照400 g面團的醒發至吐司盒齊平作為對照，對比發酵時間，結果如表7。

表7 山梨酸對面包發酵時間的影響

由表7可知，與山梨酸單體相比，山梨酸經過微膠囊化后，可顯著縮短山梨酸對面團發酵產生的負面影響。400 g面團醒發至相同吐司盒齊平的程度，微膠囊處理過山梨酸組可縮短約25%(40 min)的醒發時間。

2.4.3 對面包中防腐劑殘留含量和防腐效果的影響

采用表1中的配方和制作工藝，分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團。按照空白組的面包發酵時間作對照，70 g/個面包，經上火190 ℃下火180 ℃，烘烤12 min后，成品冷卻后采用KOP袋包裝，部分樣品送檢，部分樣品存放于溫度25±5 ℃，濕度80±5%條件下進行觀察，結果如表8。

表8 不同形式山梨酸應用于面包中山梨酸含量以及面包防霉效果的影響

由表8可知，微膠囊包埋山梨酸添加到面包中，檢測山梨酸有效成分殘留率明顯高于單體山梨酸樣品。由此可知，采用微膠囊包埋技術處理的山梨酸，經過烘烤后，其有效成分殘留率明顯提高15%～20%。對比空白山梨酸組，微膠囊化包埋山梨酸，能夠將面包防霉期延長到7 d，比山梨酸組延長了2天。由此可知，微膠囊包埋山梨酸能夠起到延長食品保質期的目的。

3 結論

經驗證，在面包制品中山梨酸防霉效果和脫氫乙酸相當，優于丙酸鈣，但山梨酸對面筋弱化影響顯著，影響了其在面包中的應用：醒發相同時間，與空白相比山梨酸組比容比小30%，高徑比小17%，面團筋度偏軟，面包組織差。面團攪拌后期階段添加山梨酸，可以改善對面筋的負面影響，即減弱山梨酸對面筋的弱化影響，提高面團的挺立度。微膠囊化山梨酸能減弱山梨酸對面團的粘性、面筋弱化的影響。與山梨酸組對比，相同發醒發條件，微膠囊化山梨酸組制得的圓面包高徑比可增加6%；吐司面團醒發至同等程度，可縮短約25%時間(40 min)；面包烘烤后，山梨酸殘留率提高15%～20%，能夠將面包防霉期從5天延長到7天。