棕櫚油添加量對面團質(zhì)量的影響

馬啟昱 劉忠義 付 滿 劉文星 李希宇

(1. 北部灣大學(xué)北部灣特色海產(chǎn)品資源開發(fā)與高值化利用實驗室，廣西 欽州 535011；2. 廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；3. 湘潭大學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411105)

面團具有高度黏彈性，是淀粉、水和蛋白質(zhì)等其他組分相互作用形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)果[1]。其中，面筋網(wǎng)絡(luò)中主要以面筋蛋白作為核心骨架，淀粉作為填充材料，而面筋蛋白的組分、含量和結(jié)構(gòu)對面團的流變學(xué)特性可產(chǎn)生不同程度的影響。

面團制作過程中，可以采用多種方法改變其面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善面團特性。根據(jù)面食種類優(yōu)化的面團配方，如改良原料粉[2-3]、調(diào)整面筋含量[4]、添加變性淀粉[5]和油脂[6]等，可以影響面團的質(zhì)地特性。油脂可以增強面團內(nèi)部各組分顆粒間的吸附作用和結(jié)合作用，使淀粉與面筋蛋白均勻結(jié)合，形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[7]，面團攪拌時，油脂會將空氣帶入內(nèi)部，增強面團的持氣性，增大面團發(fā)酵體積。油脂的脹潤性可減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔洞邊緣光滑，提高面團彈性和延展性，降低面團硬度和膠著性，顯著改善面團的流變學(xué)特性[8]。油脂在淀粉與蛋白質(zhì)之間還可以形成防止淀粉回生和干燥的油膜，減緩面團老化速度[9]。

由于不同油脂的自身特性不同，形成的面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也不同，因此產(chǎn)生的面團可塑性及穩(wěn)定性也不同[10]。棕櫚油因其功能特性和相對低廉的價格被廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域，相比于其他油脂，棕櫚油還具有良好的耐高溫性、抗氧化性和熱穩(wěn)定性[11-12]，可以減緩烹飪過程中油脂的酸價、過氧化值等理化指標(biāo)的升高速度，延長食品的貨架期，適合生產(chǎn)煎炸、燒烤食品[13]，同時富含類胡蘿卜素、多種維生素等生物活性物質(zhì)，風(fēng)味獨特且營養(yǎng)價值高，甚至可降低患病風(fēng)險[14-15]。

研究擬利用旋轉(zhuǎn)流變儀測定棕櫚油添加量對發(fā)酵面團流變特性的影響，結(jié)合面團發(fā)酵體積、pH持水性的變化，探討棕櫚油添加量對面團發(fā)酵特性的影響，并通過掃描電鏡觀察面團微觀結(jié)構(gòu)分析棕櫚油添加量對面團組分的作用機理，為棕櫚油在生產(chǎn)馕、面包、饅頭、蘇打餅干及冷凍面制品等的發(fā)酵面團中的合理應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

中筋小麥粉：河北金沙河面業(yè)集團有限責(zé)任公司；

棕櫚油：天津市聚龍糧油有限公司；

酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

電子天平：ME204E/02型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

斌創(chuàng)億醒發(fā)箱：YH-6D型，廣廚中西餐廚具(廣州)有限公司；

pH計：ST500/F型，奧豪斯儀器(上海)有限公司；

旋轉(zhuǎn)流變儀：哈克MARS Ⅲ型，德國賽默飛世爾科技有限公司；

掃描電子顯微鏡：Zeiss Sigma300型，德國卡爾·蔡司股份公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面團制備 取一定質(zhì)量的小麥原料粉，加入0.8%(以小麥粉總質(zhì)量為100%計)的酵母和30%的水，將油樣分別以4%，6%，8%，10%，12%的比例添加至面粉中混勻，揉至表面光滑備用，以未添加任何油樣的小麥面團為對照組。

1.3.2 面團發(fā)酵體積及pH值測定 稱取20 g面團樣品于50 mL量筒中，面團表面鋪平至17 mL處，35 ℃、相對濕度80%的醒發(fā)箱中發(fā)酵，每隔20 min記錄面團的發(fā)酵體積；同時，取6份樣品(10 g/份)于同種發(fā)酵環(huán)境下醒發(fā)，每隔20 min取出一份溶于90 mL煮沸過的室溫蒸餾水中，待充分溶解后測量pH[16]。

1.3.3 面團持水性測定 參照岳書杭[5]的方法，按式(1)計算面團失水率。

(1)

式中：

X——面團的失水率，%；

W1——凍融后面團的質(zhì)量，g；

W2——凍融前面團的質(zhì)量，g。

1.3.4 面團流變學(xué)特性分析 試樣醒發(fā)30 min后，將樣品搟成平整均勻的面皮，置于哈克流變儀樣板間，取出多余樣品。在暴露的樣品表面涂一層薄薄的硅油或礦物油以防止測試期間的干燥，松弛5 min。通過應(yīng)變掃描測試0.1%～10.0%，確定樣品的線性黏彈性區(qū)域，以合適的應(yīng)變值進行頻率掃描[17]。頻率掃描參數(shù)：間距2 mm，應(yīng)變值0.5%，溫度25 ℃，保溫時間60 s，頻率掃描范圍0.1～10.0 Hz。

1.3.5 面團微觀結(jié)構(gòu)檢測 通過電鏡觀察面團內(nèi)部面筋形成與油脂和淀粉顆粒的分布情況，將樣品冷凍干燥后切取1 cm3噴金處理，置于電鏡觀察臺截面觀察[18]。放大倍數(shù)1 500×；電壓20 kV。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理 采用IBM SPSS Statistics 25統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析(顯著性水平為P<0.05)，運用Origin 2019b軟件對數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 面團的發(fā)酵體積及pH值

2.1.1 發(fā)酵體積 由圖1可知，40 min是面團發(fā)酵過程中的重要節(jié)點，當(dāng)發(fā)酵時間<40 min時，發(fā)酵體積隨發(fā)酵時間的延長而增大，當(dāng)發(fā)酵時間為40 min時，發(fā)酵體積雖持續(xù)增大，但速度開始放緩。同時，加入油脂的前期發(fā)酵體積較未加入油脂的偏小，發(fā)酵效果較差，后期逐步持平甚至超過后者。油脂在初始階段因具有自身黏性，會提高蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的內(nèi)聚性，使前期體積偏小，但是油脂在混合原輔料過程中可以帶入更多的空氣，并穩(wěn)定包裹空氣的液膜結(jié)構(gòu)[19]，延長面團持氣能力，提高面團耐發(fā)性，后期體積就會高于未添加油脂的面團。適量的棕櫚油可減少內(nèi)部顆粒間的摩擦，對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有一定的保護作用，面團蓬松柔軟；而過量的棕櫚油發(fā)酵效果不好，持氣性差，一方面可能是因為油脂過多，稀釋面筋蛋白，增加面團黏性，降低持氣性，另一方面可能是油脂過多，使酵母無法很好接觸氣泡，不利酵母代謝，從而降低發(fā)酵能力。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 面團發(fā)酵體積的變化Figure 1 Change in dough’s volume during fermentation

2.1.2 面團pH 由圖2可知，面團pH隨發(fā)酵時間的延長呈下降趨勢。pH變化的主要影響因素包括面團中發(fā)酵菌等微生物的活性情況和添加成分的自身特性。添加油脂可以影響面團內(nèi)部發(fā)酵環(huán)境，提供營養(yǎng)物質(zhì)促進微生物代謝，提高發(fā)酵效率。發(fā)酵前期，發(fā)酵環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)充足，不存在局限因素，微生物發(fā)酵效率提高，產(chǎn)酸量隨之增大，故pH值的下降速度較高。發(fā)酵后期，面團中的微生物受到營養(yǎng)物質(zhì)不足的限制，生長代謝穩(wěn)定，部分酸類產(chǎn)物被消耗轉(zhuǎn)化為酯類，面團持氣性降低，導(dǎo)致pH值變化相對緩慢并趨于穩(wěn)定[20]。若發(fā)酵時間過長，產(chǎn)氣量與面筋蛋白的延展限度失衡，會損失氣體，使pH略微升高，如無油面團的后期發(fā)酵。結(jié)合發(fā)酵體積和pH可知，當(dāng)棕櫚油添加量為6%～8%時，面團的發(fā)酵效果最好。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 面團pH的變化Figure 2 Change in pH of dough

2.2 持水性變化

由圖3可知，面團的失水率隨油脂添加量的增長呈先降低后升高的趨勢，當(dāng)棕櫚油添加量為6%時，面團的失水率達到最低點，持水性效果最佳。面團發(fā)酵過程中，蛋白質(zhì)分子中的—COOH、—OH、—NH2等親水基團充分吸水，通過氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用、范德華力等形成面筋網(wǎng)絡(luò)，使面團中的部分弱結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)閺娊Y(jié)合水，穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[21]。因此，當(dāng)棕櫚油添加量為6%時，面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。持水性升高可能是添加少量油脂具有潤滑作用，使面筋蛋白和淀粉等顆粒表面光滑，促進面團形成過程中原輔料的混合，建立淀粉—脂質(zhì)—蛋白三元混合體，形成細密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加固穩(wěn)定面團內(nèi)部框架[22]。而過多的油脂不利于淀粉等成分與水的充分結(jié)合，增大內(nèi)部分子間形成的空隙，降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時添加量過大會稀釋面團中各組分，阻礙面筋形成，導(dǎo)致面團持水性降低[23]。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 面團失水率的變化Figure 3 Change in water loss rate of dough

2.3 流變學(xué)特性變化

由圖4可知，面團的儲能模量(G')和損耗模量(G'')均呈平滑緩慢上升的趨勢，且儲能模量大于損耗模量，即每種油脂對應(yīng)面團的彈性大于黏性，類似于固體性質(zhì)，有較好的黏彈性[24]，有一定的耐形變能力，在一定范圍內(nèi)的變形可以壓縮和回復(fù)。

圖4 面團的流變學(xué)特性變化Figure 4 Change in rheological properties of dough

通常來說，谷蛋白構(gòu)成聚合蛋白網(wǎng)絡(luò)，為面團提供黏性和彈性，而麥膠蛋白是谷蛋白網(wǎng)絡(luò)的增塑劑，有助于提高面團的黏彈性和延展性。不同類型面筋蛋白的反應(yīng)和相互作用對面團混合時三維面筋網(wǎng)絡(luò)的形成至關(guān)重要[25]。棕櫚油具有疏水性和游離性，通過非極性基團疏水作用結(jié)合淀粉與蛋白，增加蛋白聚集物的分子量，穩(wěn)定面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與無油面團相比，添加適量油脂的面團彈性較高，是因為添加適量油脂可促進面團組分間的相互作用穩(wěn)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強面團彈性，當(dāng)棕櫚油添加量>8%時，其黏彈性比無油面團差，因為過量油脂增大了覆蓋表面積，限制了面筋蛋白質(zhì)膠粒吸水作用，影響面團的水化階段，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，所以過量添加油脂導(dǎo)致面團的彈性降低，黏性增強。

改善面團流變特性的方式有多種，方法不同其作用機理亦不同。調(diào)節(jié)面筋含量的方式可直接影響面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；添加變性淀粉，通過引入親水基團，提高親水性促進面筋蛋白吸水，加強淀粉分子之間的相互交聯(lián)，促進面筋網(wǎng)絡(luò)形成與穩(wěn)定[21]；而油脂則是利用脹潤性和黏稠性等自身特性與蛋白質(zhì)和淀粉相互作用，穩(wěn)定面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善制品特性。

2.4 微觀結(jié)構(gòu)

由圖5可知，面團發(fā)酵后，淀粉顆粒間出現(xiàn)孔隙，面筋蛋白覆蓋在淀粉顆粒表面，淀粉顆粒借助蛋白質(zhì)形成連續(xù)的面筋基質(zhì)，進而吸水?dāng)U張，發(fā)展為松散的海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[26]。當(dāng)棕櫚油添加量為6%～8%時，油脂可均勻分散至面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，形成覆蓋在大顆粒組分表面的面筋薄膜。油脂使面筋凝膠光滑，結(jié)構(gòu)完整，黑色孔洞減少，降低發(fā)酵面團制作過程中的漏氣率，蛋白網(wǎng)絡(luò)被氣體充斥呈蜂窩狀態(tài)，獲得較蓬松的體積，因此油脂添加效果呈先優(yōu)后劣的趨勢。

圖5 面團的掃描電鏡圖Figure 5 Scanning electron microscopy of the dough (1 500×)

面筋凝膠結(jié)構(gòu)中有許多孔洞，是非常脆弱、極易破裂的結(jié)構(gòu)，油脂的均勻分布使面筋表面光滑，減少摩擦，降低面團硬度[27]，增強彈性。然而，過量的油脂面團氣孔數(shù)量減少，油脂凝集不分散，孔隙變小、結(jié)構(gòu)緊密不均勻，因此過量油脂的面團硬度大且缺少彈性，作用機理一方面可能是過量棕櫚油稀釋了面團組分，減少了面筋蛋白與淀粉等高聚物分子量，破壞面筋蛋白的有序化構(gòu)象，降低了聚合物分子間的交聯(lián)纏結(jié)，阻礙二硫鍵的形成，最終弱化面團微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和延展性，另一方面是借助自身黏稠性，減少面團的儲能模量，增大損耗模量，即提高黏性和硬度，降低柔軟度。這從微觀角度上解釋了不同棕櫚油添加量導(dǎo)致面團流變性質(zhì)產(chǎn)生變化的原因。因此，添加棕櫚油可改變面團內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善面團發(fā)酵特性和流變學(xué)性質(zhì)，以及面制品的感官品質(zhì)。

3 結(jié)論

試驗表明，在小麥粉中分別添加4%，6%，8%，10%，12%(以小麥粉的總質(zhì)量為100%計)的棕櫚油，隨著棕櫚油添加量的增加，面團的發(fā)酵特性和流變特性發(fā)生顯著變化。當(dāng)棕櫚油添加量為4%～10%時，有助于提高面團的延展性和持水性，加強發(fā)酵面團的彈性，降低發(fā)酵面團的硬度，形成穩(wěn)定的面筋結(jié)構(gòu)，有效地改善面團發(fā)酵特性，延緩面團老化速度。但是，當(dāng)棕櫚油添加量為12%時，會稀釋面筋蛋白，降低面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大發(fā)酵面團的硬度和黏性。綜上，在小麥粉中添加6%～8%的棕櫚油能夠滿足生產(chǎn)需要，改善產(chǎn)品品質(zhì)。該試驗只在油脂對發(fā)酵面團品質(zhì)的影響上做了初步研究，尚需探索油脂對其他面團的影響，若能對冷凍面團、燙面面團等面制品進行研究，能更好地說明油脂對面團品質(zhì)的改善作用。后續(xù)可進一步分析油脂物理或化學(xué)等性質(zhì)對面團品質(zhì)的影響。