乳化劑對冷凍面團流變學性質(zhì)的影響研究

樊海濤，劉寶林，王 欣，吳酉芝

（上海理工大學低溫與食品冷凍研究所，上海 200093）

乳化劑對冷凍面團流變學性質(zhì)的影響研究

樊海濤，劉寶林，王 欣，吳酉芝

（上海理工大學低溫與食品冷凍研究所，上海 200093）

面團的流變學性能直接影響面團的加工品質(zhì)和最終產(chǎn)品的質(zhì)量，乳化劑能顯著改善面團的流變學性能。本實驗通過加入不同種類和不同添加量的乳化劑來改善面團的流變學性能，并利用質(zhì)構(gòu)儀測量低溫儲存和添加劑對面團流變學性能的影響情況，結(jié)果表明:低溫儲存會使面團的流變學性能降低;不同添加量的DATEM、SSL、卵磷脂、單甘酯和SP60都能改善面團的流變學性能，其中0.15%的DATEM、0.2%的SSL、0.8%的卵磷脂、0.15%的SP60和0.5%的單甘酯等對面團的流變學性能的改善較明顯，其改善程度的大小關系為:0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂＞0.15%SP60＞0.5%單甘酯。研究結(jié)果為面制品生產(chǎn)中正確選擇適當?shù)娜榛瘎┘斑m當?shù)奶砑恿刻峁┝嘶A數(shù)據(jù)。

乳化劑，面團，流變學

面團是一種具有粘彈性的材料，它既有粘性流體的粘性性質(zhì)，也具有彈性固體的彈性特征，面團的流變學特性非常重要，直接影響面團的加工品質(zhì)和最終產(chǎn)品的質(zhì)量［1］。乳化劑是目前公認的能最大程度改善面團流變學性質(zhì)的添加劑。在面團中，乳化劑可以促使面筋組織的形成，增強面筋的保氣性。它與面筋蛋白相互作用時，其親水鍵與麥醇溶蛋白分子相結(jié)合，疏水鍵與麥谷蛋白分子相結(jié)合，從而強化了面筋的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，防止因油水分離所造成的硬化，使面團保氣性得到改善，同時也可增加面團的耐揉合性并提高其機械加工性能［2］，從而改善面團的流變學性能。面團的流變學性能能夠從流變學的角度反映面團的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和質(zhì)量狀況。質(zhì)構(gòu)儀作為精確的量化測量儀器可以準確地量化食品的質(zhì)構(gòu)特性指標［3］，它可以通過對距離、時間和作用力這三者相互關系的處理和研究，獲得實驗對象的質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果［4］。本研究利用質(zhì)構(gòu)儀研究了乳化劑和低溫存儲對面團流變學性能的影響，并與相同的條件下未添加乳化劑的面團的測試結(jié)果進行對照，為面制品生產(chǎn)過程中選擇適當?shù)娜榛瘎┘斑m當?shù)奶砑恿刻峁┝嘶A數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

面包專用粉 上海福星面粉有限公司;硬脂酰乳酸鈉（SSL）、山梨醇酐單硬脂酸酯（SP60）、雙乙酰酒石酸單（雙）甘油酯（DATEM）、單硬脂酸甘油酯（單甘酯）、卵磷脂 均為國藥集團化學試劑有限公司生產(chǎn)，食品級;水、糖、油、鹽、酵母 均為市售。

超低溫保存箱（DW－86L388） 青島海爾特種電器有限公司;東菱面包機（PE8800） 廣東新寶電器股份有限公司;質(zhì)構(gòu)儀（EZ Test） 島津國際貿(mào)易（上海）有限公司:分析天平（AL204－IC） 上海精密儀器儀表有限公司;面皮制作模具 自制。

表2 DATEM對面團流變性能的影響Table 2 The characteristics of the dough with diacetyl tartaric acid glyceride（DATEM）as the food additive

表3 SSL對面團流變性能的影響Table 3 The characteristics of the dough with stearic acid lactic acid sodium（SSL）as the food additive

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 根據(jù)國標對添加劑添加量的要求以及便于各乳化劑之間的比較，每種乳化劑都選擇四個水平進行單因素實驗（見表1）。將不同水平的乳化劑及面粉 100%、水 52.27%、糖 4.95%、油8.36%、鹽2.31%、酵母1.0%混合攪拌制成面團;利用質(zhì)構(gòu)儀對冷凍前后的面團分別進行拉伸、剪切和穿刺實驗。

表1 乳化劑的添加量（%）Table 1 Adding amount of emulsifiers（%）

1.2.2 面團制備 卵磷脂在加入樣品前先溶解于油脂中，其余四種乳化劑在加入樣品前先加入熱水，攪拌使其盡量分散，然后將乳化劑和其他各原料按實驗設計的添加量加入面包機中，攪拌45min，形成面團，取一部分面團進行質(zhì)構(gòu)實驗。其余面團放入超低溫保存箱中冷凍，7d后將面團常溫解凍后再進行質(zhì)構(gòu)實驗。

1.2.3 面皮面塊的制作方法 利用自制模具將實驗面團制作成特定的形狀，利用質(zhì)構(gòu)儀不同的探頭進行剪切、穿刺、拉伸實驗。其中剪切面團為直徑3.4cm、長10cm的圓條;穿刺面團為直徑4.6cm、高5cm的圓柱;拉伸面團為長2cm、寬1cm、高2mm的面片。為了防止面團樣品中水分揮發(fā)對實驗造成影響，面團樣品做好以后應立即進行質(zhì)構(gòu)實驗。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)儀實驗條件設置 剪切實驗使用SBS型號剪切探頭，設置程序為:剪切速度60mm/m in，剪切方向向下，完全剪斷樣品時手動停止。穿刺實驗使用 TG83型號穿刺探頭，設置程序為:穿刺速度60mm/min，穿刺方向向下，完全穿透樣品時手動停止。拉伸實驗使用DEK型號拉伸探頭，設置程序為:拉伸速度60mm/min，拉伸方向向上，完全拉斷樣品時手動停止。在系統(tǒng)界面上設定圖的單位等參數(shù):時間單位取s，距離單位取mm，載荷單位取gf，應力單位取gf/mm2。然后，將前處理好的面團固定在質(zhì)構(gòu)儀上，適當調(diào)整高度，將拉力和距離項在面板上清零。按開始鍵開始流變性測試，每個樣品做三次平行實驗，取平均值［5］。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析處理 最大抗剪切力、最大抗拉伸力以及最大抗穿刺力是衡量面團質(zhì)量的三個重要指標，最大抗剪切力、最大抗穿刺力以及最大抗拉伸力越大、拉伸時間越長、拉伸曲線越穩(wěn)定，則面團的穩(wěn)定性越好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越細膩，質(zhì)量也越佳［6］。通過質(zhì)構(gòu)儀附帶的軟件對結(jié)果進行分析，得到相關的數(shù)據(jù)，然后利用Excel2010進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 DATEM對面團流變學性能的影響

由表2可知，加入DATEM的面團其流變學性能要明顯優(yōu)于沒有添加DATEM的面團。隨著添加量的增加，面團的流變學性能逐漸改善，當添加量為0.15%時，面團的流變性能達到最佳，超過0.15%后面團的流變學性能稍有下降。這是因為DATEM組分中含有大量的雙乙?；?、羥基等親水基團，能與蛋白質(zhì)特別是谷蛋白發(fā)生強烈的相互作用，促進面筋－淀粉－脂肪網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成，從而提高彈性和韌性，改善了面團的流變性能［7］。

2.2 SSL對面團流變學性能的影響

由表3可知，加入SSL的面團其流變學性能要明顯優(yōu)于沒有添加SSL的面團，當添加量為0.2%時，面團的流變性能達到最佳。這是因為面團在攪拌期間，SSL通過與小麥粉中的蛋白質(zhì)及直鏈淀粉的絡合作用，將面團中游離分散狀態(tài)的面筋蛋白充分連接起來，更有利于形成致密的面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達到增強面團的筋力、彈性和韌性的作用［13］。另一方面，由于離子型乳化劑的添加，在蛋白質(zhì)、脂類、水之間產(chǎn)生了很好的絡合及乳化分散作用，形成了較牢固的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。并且，由于SSL的添加，可能阻止蛋白質(zhì)的去凝聚作用，使面團在攪拌時得以充分的擴展，增進了面團的筋性［14］，多方面改善了面團的流變學性能。

表4 卵磷脂對面團流變性能的影響Table 4 The characteristics of the dough with lecithin as the food additive

表5 SP60對面團流變性能的影響Table 5 The characteristics of the dough with sorbitol anhydride single stearic acid ester（SP60）as the food additive

表6 單甘脂對面團流變性能的影響Table 6 The characteristics of the dough with single stearic acid glyceride（DMG）as the food additive

2.3 卵磷脂對面團流變學性能的影響

由表4可知，加入卵磷脂的面團其流變學性能要明顯優(yōu)于沒有添加卵磷脂的面團，當添加量為0.8%時，面團的流變性能達到最佳。這是因為添加大豆卵磷脂能對面筋及其面團產(chǎn)生了作用，賦予面團較好的流變學性能。其作用原理是卵磷脂的三維空間結(jié)構(gòu)容易被包進直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)中，從而阻止直鏈淀粉發(fā)生重結(jié)晶，使面團的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能夠更穩(wěn)定［8］。同時，卵磷脂對谷蛋白纖維能起到潤滑作用［9］并促進面團中起酥油均勻分布，顯著延緩油脂的結(jié)晶過程［10］，從而提高面團的流變學性能。

2.4 SP60對面團流變學性能的影響

由表5可知，加入SP60的面團其流變學性能要明顯優(yōu)于沒有添加SP60的面團。隨著添加量的增加，面團的流變學性能逐漸改善，當添加量為0.15%時，面團的流變性能達到最佳，而后隨著添加量的增加，面團的流變學性能稍有下降。由于SP60能在油珠的表面形成一個結(jié)晶保護膜，提高了油在面團中的分散度，同時也防止油和面團中的溶解蛋白質(zhì)接觸，促進了面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成，從而改善了面團的流變學性能［11］。

2.5 單甘酯對面團流變學性能的影響

由表6可知，單甘酯能明顯改善面團的流變學性能。隨著添加量的增加，面團的流變學性能逐漸改善，當添加量為0.5%時，面團的流變性能達到最佳，而后面團的流變學性能稍有下降。這是因為單甘酯能與面團中的脂類、各種蛋白質(zhì)形成氫鍵或絡合物，大大強化了面團的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。面團加工過程中，小分子麥膠蛋白分散到大分子麥谷蛋白中，形成一種既有彈性，又有粘性的面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。而加入單甘酯后，單甘酯能與面筋蛋白質(zhì)相互作用，形成復合物，即單甘酯的親水基與麥膠蛋白結(jié)合，親油基與麥谷蛋白結(jié)合，使加工過程中因機械攪拌散落的面筋蛋白質(zhì)分子相互連接起來，小分子變成大分子，進而形成牢固、緊密的面筋網(wǎng)絡［12］，從而改善面團的流變學性能。

2.6 冷藏對面團流變學性能的影響

從表2～表6中可以看出，冷凍后的面團其流變學性能明顯要比沒有冷凍的面團的流變學性能差，這是因為面團在凍結(jié)過程中由于凍結(jié)速率和環(huán)境因素的影響，難免會形成大的冰晶破壞面團的內(nèi)部機構(gòu)，同時面團在低溫儲存和解凍的過程中會產(chǎn)生溫度的波動，在溫度波動的過程中，面團中的水會發(fā)生結(jié)晶與重結(jié)晶過程，從而對面筋的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)造成損害，使面團的流變學性能變差［15］。

2.7 五種添加劑最優(yōu)添加量對面團流變學性能的影響

由圖1可以看出，五種添加劑最優(yōu)添加量對面團的流變學性能的影響程度各不相同，綜合看來乳化劑對面團流變學性能的改善作用的大小依次為: 0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂 ＞0.15% SP60＞0.5%單甘酯，其中0.8%卵磷脂、0.15%SP60和0.5%單甘脂這三者之間的差距較小。這是因為乳化劑對面筋形成的作用與乳化劑的類型有一定的關系。SSL和DATEM屬于陰離子型乳化劑，它們能吸附、交聯(lián)在蛋白質(zhì)分子上，作為交聯(lián)劑對游離蛋白質(zhì)起吸附、交聯(lián)作用，因此加入這兩種乳化劑的面筋更富有彈韌性，流變學性能也越好。而卵磷脂、SP60和單甘酯不屬于陰離子型乳化劑，這種交聯(lián)作用很小，不易同面團中的蛋白質(zhì)電荷發(fā)生作用，而只能依靠氫鍵和范德華力與蛋白質(zhì)相結(jié)合［13］，所以面筋的彈韌性稍差一些，流變學性能也差一些。

圖1 五種添加劑最優(yōu)添加量對面團流變學性能的影響Fig.1 Effect of each emulsifier’s optimal adding amount on the rheological properties of dough

3 結(jié)論

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)的分析可以得出以下結(jié)論:面團中分別加入不同水平的五種乳化劑后，面團的流變學性能都有一定程度的改善，各乳化劑的最優(yōu)添加量均是0.15%DATEM、0.2%SSL、0.8%卵磷脂、0.15%SP60、0.5%單甘酯;面團經(jīng)過低溫冷藏后，由于面團中的水分發(fā)生結(jié)晶與重結(jié)晶過程，會致使面團的流變學性能有不同程度的變差;比較各乳化劑的最優(yōu)添加量，發(fā)現(xiàn)不同乳化劑對面團流變學性能的改善程度不一樣，其改善程度的大小順序為: 0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂 ＞0.15% SP60＞0.5%單甘酯。

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Study on effect of emulsifier on the rheological poperties of dough

FAN Hai－tao，LIU Bao－lin，WANG Xin，WU You－zhi
（Institute of Cryomedicine and Food Freezing，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai200093，China）

The quality of dough p roduc ts was significantly influenced by the dough’s rheological p roperties which could be significantly im p roved by emulsifiers.The influences of the follow ing five emulsifiers，d iacetyl tartaric acid g lyceride（DATEM，0.05%～0.2%，w/w），stearic acid lactic acid sodium（SSL，0.05%～0.2%，w/w），lecithin（0.6%～0.9%，w/w），sing le stearic acid g lyceride（DMG0.3%～0.6%，w/w）and sorb itol anhyd ride sing le stearic acid ester （SP60，0.05%～0.2%，w/w），on the rheologicalp roperties of dough were stud ied by EZ－TESTTexture Analyzer.The results ind icated that low tem perature storage reduced the dough’s rheolog ical p roperties，each kind of emulsifier could im p rove the dough’s rheolog ical p roperties and the ability to im p rove the dough’s rheolog ical p roperties was:0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%lecithin＞0.15%SP60＞0.5%DMG.These results were useful to choose the right food add itives in the p roduction ofwheat dough food.

emulsifier;dough;rheological p roperty

TS201.7

A

1002－0306（2012）06－0149－04

2011－06－14

樊海濤（1982－），男，碩士研究生，研究方向:乳化劑在面團低溫儲存中的應用。

國家自然科學基金（50776060）;教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃（07－0559）;上海市重點學科（S30503）。