南方饅頭專用小麥粉原料選擇研究

劉黃鑫 金 鑫 吳衛國 廖盧艷

(湖南農業大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128)

饅頭是中國傳統的小麥發酵食品，是以小麥粉、水、酵母等為主要原料，經過成型、醒發、汽蒸而成的產品，受南北地域文化、飲食習慣的影響，饅頭一般分為南方饅頭和北方饅頭兩大品系[1-2]。南方饅頭和北方饅頭的區別在于：南方饅頭通常添加糖、泡打粉、起酥油等輔料，而北方饅頭通常添加鹽或堿等輔料；在風味特點方面，南方饅頭強調松軟、味甜、適口，而北方饅頭結構緊實、咬勁大[3-4]。

小麥粉原料是影響饅頭品質的關鍵因素。目前市面上小麥粉品種多，其特性差異導致饅頭品質參差不齊，不利于饅頭產業的發展。因此，建立饅頭品質評價體系，確定適合加工饅頭的小麥粉原料及其關鍵性指標和閾值區間，對于保證饅頭品質穩定有重要意義。吳士鈁等[5]結合工廠生產饅頭的經驗，明確了小麥粉的成分含量、降落數值、拉伸特性和粉質特性的范圍，但文章數據都是經驗所得，具有一定的主觀性。張劍等[6]通過相關性分析和二次曲線擬合探究了小麥粉指標與饅頭品質指標的關系，優選了優質的主食饅頭專用小麥品種并確定了小麥粉品質指標范圍，但研究是以北方饅頭為試驗對象。李卓等[7]分析了小麥粉原料特性與南方饅頭感官品質的相關性，確定了濕面筋含量、灰分、白度、吸水率、穩定時間、延伸度和拉伸阻力等指標的建議值，但未篩選影響南方饅頭品質的小麥粉核心指標。袁建等[8]探究了小麥粉主要理化指標、粉質特性指標與南方饅頭品質的關系，并建立了南方饅頭品質預測模型，但未對小麥粉的糊化及拉伸特性進行研究。國外相關研究表明[9]，影響韓國饅頭的小麥粉原料關鍵指標有蛋白質含量、面粉的平均粒徑和最終黏度等。

目前關于小麥粉原料特性對南方饅頭品質影響的研究較少，尤其鮮見綜合南方饅頭的各項品質指標來確定小麥粉原料特性指標范圍的研究。基于此，本研究以20種小麥粉為原料，對小麥原料和南方饅頭的相關品質進行測定和分析。利用相關性分析法分析了小麥粉的理化特性、糊化特性、拉伸特性、粉質特性與南方饅頭品質指標之間的相關性。利用南方饅頭綜合品質得分與小麥粉相關性顯著指標進行逐步回歸分析，篩選出影響南方饅頭綜合品質的關聯性小麥粉原料特性指標，得到逐步回歸方程，同時利用系統聚類方法得到適合加工南方饅頭的小麥粉關聯性指標的取值范圍。通過測定小麥粉的關鍵指標即可預測南方饅頭品質，以期提升南方饅頭品質的穩定性，為工業化生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

20種不同來源的小麥原料粉見表1；無鋁雙效泡打粉，河南奧尼斯特食品有限公司；液態起酥油，廣州市澳之風食品有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；白砂糖，太古糖業有限公司上海第一分公司。

1.2 儀器與設備

TA-XT2i Plus質構儀，英國Stable Micro Systems公司；HNR-82高精度分光測色儀，美國Hunterlab公司；SP-36D醒發箱，江蘇三麥食品機械有限公司；RHH-60壓面機，石家莊西美特炊事機械制造有限公司；HM740廚師機，青島漢尚電器有限公司；TP-3000E電子天平，湘儀天平儀器設備有限公司；RAV-3D快速粘度分析儀，澳大利亞 Newport 科學儀器公司；K9840凱氏定氮儀，山東海能科學儀器有限公司；FN-Ⅱ降落數值測定儀，佐能科技有限公司；JFZD-300粉質儀，德國Brabender有限公司；JMLD150拉伸儀，德國Brabender有限公司；GW-03電熱干燥箱，長沙儀器儀表廠。

表1 20種的小麥粉樣品Table 1 20 kinds of wheat flour samples

1.3 試驗方法

1.3.1 南方饅頭制作工藝 配方：小麥粉400 g，酵母4 g，泡打粉4 g，起酥油4 g，白砂糖32 g，水200 g。

工藝流程：小麥粉+泡打粉+起酥油混合→酵母+白砂糖+水溶解→混合和面(成團即可)→壓面(6次)→成型(長35 mm、寬30 mm、高30 mm的面團)→醒發(35℃, RH 80%,30 min)→汽蒸(25 min)

1.3.2 南方饅頭感官評價方法 參考安淵[10]制定的南方饅頭感官評價表進行感官評分。選擇15名食品專業評價員根據表2對南方饅頭進行感官評分，結果去掉最高分和最低分，取平均值。

表2 南方饅頭評分表[10]Table 2 The sensory evaluation scale of southern-style steamed bread[10]

1.3.3 南方饅頭物性指標分析方法 比容測定[11]：分別測定饅頭質量m及體積V，計算比容，比容=V/m。測量3次，允許誤差不超過0.1 mL·g-1。

色度值L測定：借助L*·a*·b*色度系統反映饅頭色澤，其中色度L值表示黑-白(亮)度，L值越高表示饅頭越白(亮)。

質構品質測定：實驗室制備南方饅頭，冷卻1 h后，沿豎直方向將饅頭切成厚度為15 mm的均勻薄片，每個饅頭只取中間2片，用P36R探頭進行質構測試[12]。測定模式為TPA模式，測定參數為：距離20 mm，測試前速率3.00 mm·s-1，測試速率1.00 mm·s-1，測試后速率1.00 mm·s-1，壓縮比50.00%，測試力0.05 N，2次壓縮時間間隔3.0 s。每個樣品平行測定6次，剔除最大值和最小值，取平均值。

1.3.4 小麥粉理化特性測定 水分含量：快速水分測定；灰分含量：參照《GB 5009.4-2016食品安全國家標準食品中灰分的測定》[13]測定；白度：參照GB/T 22427.6-2008淀粉白度測定[14]測定；粗蛋白含量：參照《GB 5009.5-2016[15]食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定；濕面筋含量：參照《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》[16]測定；降落數值：《參照GB/T 10361-2008小麥、黑麥及其小麥粉，杜倫麥及其粗粒粉 降落數值的測定 Hagberg-Perten法》[17]測定；粉質特性：參照《GB/T 14614-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法》[18]測定；拉伸特性：參照《GB/T 14615-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》[19]測定；糊化特性：使用RVA快速粘度分析儀，根據行業標準《LS/T 6101-2002谷物粘度測定快速粘度儀法》[20]測定。

1.4 數據處理

采用SPSS Statistics 21.0軟件對數據進行描述性分析、相關性分析、逐步回歸分析和系統聚類分析。

2 結果與分析

2.1 南方饅頭品質描述性分析

由表3可知，20種小麥粉所制成的南方饅頭感官評分變化范圍為69.44～89.62分，評分不同的饅頭間內部結構存在區別。物性指標中，20種樣品比容的變化范圍為2.79～4.27 mL·g-1，相對于閆博文等[21]試驗得到的北方饅頭比容范圍2.24～2.62 mL·g-1，南方饅頭比容更大。色度L值的變化范圍為80.59～87.13，變異系數最小，僅為2.33%。質構品質中硬度、咀嚼性和膠著性的變異系數相似，變化范圍在30.05～30.82%。粘著性是TPA測試時饅頭與探頭分離所需要的力，其變化范圍為1.41～20.70 g·s，變異系數最大，為61.90%。從變異系數來看，南方饅頭品質存在差異，說明試驗選取的小麥粉具有一定代表性。

表3 南方饅頭品質的描述性分析Table 3 Descriptive analysis of quality of southern-style steamed bread

2.2 小麥粉的原料特性描述性分析

由表4可知，20種小麥粉理化指標中，白度在73.40～78.90之間，變異系數最小，僅為2.26%，表明不同品種的小麥粉白度相差不大。水分含量變異系數也較小，為4.35%。面筋含量和蛋白質含量變化范圍為14.00%～33.30%和6.70%～13.70%，變異系數分別為16.23%和15.52%，表明小麥粉的面筋含量及蛋白質含量跨度比較大，小麥粉品種具有一定代表性。降落數值的變異系數為14.59%，灰分的變化范圍為0.39～0.86，變異系數最大，為18.29%。其中灰分是小麥燃燒后留下的礦物質和部分氧化物，會隨著小麥粒度的減少而降低。糊化特性指標中，最低黏度和回生值的變異系數分別為26.47%和26.11%，其次是最終黏度，糊化時間和糊化溫度變異系數比較小，分別為4.38%和1.74%。衰減值和峰值黏度變異系數較大，分別為21.53%和15.53%。粉質特性指標中，吸水量變化范圍為52.70%～68.30%，變異系數最小，僅為4.88%，表明數據較為集中。弱化值的變化范圍為39.00～169.00 FU，變異系數為25.84%。形成時間和穩定時間的變異系數分為47.09%和51.60%，說明小麥粉的形成時間和穩定時間受品種影響較大，可能與小麥粉筋力強度差異有關。拉伸特性指標中，拉伸面積變異系數最大，為32.89%。其次是最大拉伸比和最大拉伸阻力，而延伸度變異系數最小，僅8.42%。拉伸阻力和拉伸比變異系數均較大，分別為20.82%和22.08%。從變異系數來看，小麥粉的品質存在差異，受品種影響較大。

2.3 小麥粉原料特性與南方饅頭品質的相關性分析

2.3.1 小麥粉理化特性與南方饅頭品質的相關性 小麥粉灰分會影響饅頭的色澤及內部結構[22]。由表5可知，小麥粉的灰分與南方饅頭的硬度、咀嚼性和膠著性呈極顯著(P<0.01)正相關，與粘著性、色度L值呈顯著(P<0.05)負相關，與南方饅頭的感官得分呈極顯著(P<0.01)負相關。白度與南方饅頭的硬度呈顯著(P<0.05)負相關，與粘著性呈顯著(P<0.05)正相關，與咀嚼性呈顯著負相關(P<0.05)。降落數值與南方饅頭的色度L值呈極顯著(P<0.01)正相關，與南方饅頭的感官評分呈顯著(P<0.05)正相關。

表5 小麥粉理化特性與南方饅頭品質的相關系數Table 5 Correlation between the physical and chemical properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.2 小麥粉糊化特性與南方饅頭品質的相關性 由表6可知，小麥粉的糊化指標中峰值黏度與南方饅頭的硬度、咀嚼性、膠著性呈極顯著(P<0.01)負相關，與感官得分呈極顯著(P<0.01)正相關，其他糊化指標最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、糊化時間、糊化溫度均與南方饅頭品質指標無顯著相關性。說明小麥粉峰值黏度越大，小麥粉中的淀粉與水的結合能力越強，膨脹程度越大，其加工的南方饅頭口感越軟，感官品質越好。

表6 小麥粉糊化特性與南方饅頭品質的相關系數Table 6 Correlation between the pasting properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.3 小麥粉粉質特性與南方饅頭品質的相關性 如表7所示，小麥粉的粉質特性對南方饅頭的硬度影響較大，其中形成時間、穩定時間均與南方饅頭的硬度呈極顯著(P<0.01)正相關，與感官得分呈極顯著(P<0.01)負相關。小麥粉吸水量與饅頭硬度、咀嚼性、膠著性都存在極顯著(P<0.01)正相關，與粘聚性呈顯著正相關(P<0.05)。弱化值與南方饅頭的硬度、咀嚼性和膠著性呈極顯著(P<0.01)負相關，與感官得分呈極顯著(P<0.01)正相關。

表7 小麥粉粉質特性與南方饅頭品質的相關系數Table 7 Correlation between the farinogrophic properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.4 小麥粉拉伸特性與南方饅頭品質的相關性 由表8可知，小麥粉的拉伸指標中拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面積、拉伸比、最大拉伸比均與南方饅頭的硬度呈極顯著(P<0.01)正相關。拉伸面積和最大拉伸比與南方饅頭感官得分呈顯著(P<0.05)負相關。延伸度與南方饅頭的色度L值和粘聚性呈顯著(P<0.01)正相關。說明小麥粉的拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面積越小，延伸度越大，面團的可塑性越強，所制作的南方饅頭品質越高。

表8 小麥粉拉伸特性與南方饅頭品質的相關系數Table 8 Correlation between the tensile properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.4 適合南方饅頭的小麥粉加工特性

本研究前期已經建立了南方饅頭品質的綜合評價體系[23]，即Y饅頭綜合感官評分=0.241X比容+0.378X色度L值-0.318X硬度+0.150X彈性+0.171X粘著性。根據上述小麥粉原料特性與南方饅頭的相關性分析，選擇小麥粉理化特性中灰分、降落數值、白度、面筋含量和蛋白質含量，糊化特性中峰值黏度，粉質特性中形成時間、穩定時間、吸水量和弱化值，拉伸特性中延伸度、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面積、拉伸比和最大拉伸比為自變量；南方饅頭的綜合感官評分為因變量進行逐步回歸分析。結果顯示，采用逐步回歸模型分析，只有3個自變量，即延伸度、形成時間和峰值黏度引入模型方程自變量，即南方饅頭綜合評分有重要影響并引入方程，其余自變量對因變量的影響不顯著，不計入最終方程。決定系數R2=0.930，見表9，即逐步回歸方程中因變量與自變量之間呈線性關系，說明延伸度、形成時間和峰值粘度可反映綜合感官評分93%的變化程度，由此看來，逐步回歸方程擬合度良好，具有統計學意義。根據逐步回歸方程方差分析結果，見表10。對逐步回歸方程的顯著性進行檢驗，其中其顯著性均小于0.05，說明在顯著水平為0.05的情況下，逐步回歸方程的因變量和自變量之間具有顯著性，具有統計學意義。3個自變量的方差膨脹系數(variance inflation factor, VIF)值均小于10，說明變量之間的共線性關系很小，具有獨立性。由表10結果可知，經過逐步回歸分析得到的最佳方程為：Y南方饅頭綜合感官評分=0.049X延伸度- 0.251X形成時間+ 0.001X峰值黏度- 6.921。

表9 逐步回歸模型匯總Table 9 Summary of partial regression models

表10 逐步回歸方程系數Table 10 Coefficient of stepwise regression model

將南方饅頭綜合感官評分作為變量，20個小麥樣品進行系統聚類分析。由圖1可知，系統聚類以南方饅頭綜合感官評分為因變量進行降序分析，可將南方饅頭樣品分為3類，即第一類小麥原料樣品有1、3、4、5、6、7、15和20號樣品；第二類小麥原料有2、9、10、11、12、13、16、17和18號樣品；第三類小麥原料有8、14和19號樣品。第一類小麥原料樣品可視為優質南方饅頭小麥原料，其主要特性指標范圍由表11所示。結合小麥原料逐步回歸模型與系統聚類分析的結果，可得到優質南方饅頭的小麥原料指標范圍：延伸度126.00～158.00 mm、形成時間1.70～5.00 min和峰值黏度1 027.00～1 326.00 Pa·s。

圖1 20種小麥樣品聚類樹狀圖Fig.1 Dendrogram of 20 wheat samples

表11 優質南方饅頭小麥原料主要品質范圍Table 11 Main quality range of wheat raw materials for high quality southern-style steamed bread

3 討論

小麥原料粉的品質特性直接影響南方饅頭的生產加工。本研究對20種不同小麥原料粉加工特性與南方饅頭品質特性分析發現，在小麥原料粉理化性質方面，面筋含量范圍為14.00%～33.30%，面筋含量跨度大，說明20種小麥原料粉涵蓋低筋小麥粉、中筋小麥粉及中強筋小麥粉，并且面筋含量與南方饅頭的感官得分呈負相關，說明面筋含量的較大差異會影響甚至降低南方饅頭的感官特性。小麥原料粉降落數值是反映小麥粉α-淀粉酶活性的品質指標，影響面團的發酵力以及南方饅頭的口感和氣味[24-25]。本研究中，20種小麥原料粉降落數值的變異系數為14.59%，且降落數值特性與南方饅頭的感官得分呈顯著正相關，說明在一定范圍內，小麥原料粉降落數值升高，α-淀粉酶活性降低，面團粘度變大，可使所加工的南方饅頭感官得分增加。灰分含量在一定程度上代表了小麥原料粉的加工精度和摻雜麩皮的程度，會顯著影響南方饅頭的品質[26-27]。本研究中，20種小麥原料粉灰分含量差異較大，變異系數為18.29%，灰分特性與南方饅頭的硬度、咀嚼性和膠著性呈極顯著正相關，與L值和感官得分呈極顯著負相關。這可能是由于當小麥原料粉灰分含量減少時，麩皮含量和粒徑也相應減少，在制作饅頭時會使面團淀粉熱凝膠穩定性和淀粉結晶度增加[28]，降低饅頭的比容積，增大饅頭的硬度，從而使南方饅頭的感官得分增加。

關于通過調控小麥原料粉的品質特性來預測饅頭的綜合品質已有相關研究成果，但各有其局限性，如選擇模型決定系數不高[6]、模型指標歸納不夠全面[29-30]等。本研究在前人研究成果[31]上進行拓展，以逐步回歸分析法建立了南方饅頭綜合感官評分線性預測模型，決定系數R2為0.93，模型擬合程度良好。前人基于逐步回歸分析對小麥原料粉加工特性指標的篩選研究中得出峰值黏度是反映小麥粉糊化特性的重要指標之一，影響饅頭等面制品品質[32]。本研究中小麥原料粉的峰值黏度變異系數為15.53%，與南方饅頭的硬度、咀嚼性和膠著性呈極顯著負相關，與感官得分呈極顯著正相關，此結果與劉孟宜等[33]的研究結果一致。另有研究表明在面團發酵過程中，小麥原料粉峰值黏度的增加有利于小麥淀粉凝膠的形成[34]。由此推測，小麥原料粉峰值黏度指標可預測南方饅頭的品質特性。而面團形成時間與南方饅頭硬度、咀嚼性和膠著性指標呈極顯著正相關，與感官得分呈極顯著負相關，說明面團形成時間越長，饅頭的硬度和粘彈性越大。而根據金鑫等[23]的研究成果可知，饅頭的硬度、彈性和粘著性與綜合評價得分呈負相關。結合本研究中小麥原料粉形成時間與南方饅頭品質特性的相關性結果，可知小麥原料粉形成時間與南方饅頭綜合評價得分呈負相關性，與預測模型結果相符。結合以上分析，通過逐步回歸分析法擬合南方饅頭綜合感官評分預測模型，得到預測南方饅頭綜合品質的小麥原料粉關聯性指標為延伸度、形成時間和峰值黏度，且預測模型方程為Y南方饅頭綜合感官評分=0.049X延伸度-0.251X形成時間+0.001X峰值黏度-6.921。

4 結論

本研究結合逐步回歸分析結果篩選出影響南方饅頭綜合得分的關鍵性指標為小麥粉的延伸度、形成時間和峰值黏度，得到南方饅頭綜合感官評分與小麥粉原料之間的方程為Y南方饅頭綜合感官評分=0.049X延伸度-0.251X形成時間+0.001X峰值黏度-6.921；結合系統聚類方法得到適宜加工南方饅頭的小麥粉延伸度范圍為126.00～158.00 mm、形成時間為1.70～5.00 min、峰值黏度為1 027.00～1 326.00 Pa·s。