脂肪酶替代雙乙酰酒石酸單雙甘油酯對(duì)壓面面團(tuán)流變學(xué)和面包烘焙特性的影響

王家寶 黃美鳳 楊 笛 蘇子良 余 寒 何虹燕 何 松

(廣東廣益科技實(shí)業(yè)有限公司，廣東 東莞 523075)

烘焙食品是世界上的主流食品，面包是消費(fèi)率最高的烘焙產(chǎn)品之一[1]。中國(guó)北方面粉蛋白質(zhì)含量低造成面團(tuán)攪打難成膜以及面包品質(zhì)較差，因此在面包生產(chǎn)中常添加面團(tuán)增強(qiáng)劑。雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)是常用的面團(tuán)增強(qiáng)劑，可強(qiáng)化面團(tuán)中面筋蛋白[2]，提高面包質(zhì)量[3]；改善混合耐受性、氣體保留性和面團(tuán)抗塌陷性；增加面包體積，并生產(chǎn)具有彈性質(zhì)構(gòu)、結(jié)構(gòu)更加細(xì)膩的面包[4]。但DATEM也存在容易結(jié)塊且其具有不良?xì)馕兜娜秉c(diǎn)。

酶制劑是具有清潔標(biāo)簽的生物制劑，與最終面包中殘留的乳化劑和化學(xué)試劑相比，其在烘烤過程中變性滅活。小麥粉中含有2%～3%的脂類物質(zhì)，雖然含量較低，但是影響烘焙加工過程的重要因素[5]。脂肪酶水解面粉脂質(zhì)和烘焙油脂中的甘油三酯產(chǎn)生的甘油二酯和甘油一酯具有乳化作用[6]。張巒[7]16-23應(yīng)用基因工程獲得的新型重組華根霉脂肪酶制作面包，發(fā)現(xiàn)能增加面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和增強(qiáng)面團(tuán)熱穩(wěn)定性，改善面包的烘焙品質(zhì)。李珍妮[8]聯(lián)用脂肪酶和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能夠改善冷凍面團(tuán)的超微結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)面團(tuán)乳化活性和穩(wěn)定性。Gerits等[9]研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酶還可以保持新鮮度、延緩老化，延長(zhǎng)貨架期。

近年市場(chǎng)上興起用壓面工藝將筋力較弱的面粉制成面包，但存在醒發(fā)和烘烤膨脹性不足問題。同時(shí)，烘焙工業(yè)期望應(yīng)用酶制劑替代傳統(tǒng)使用的增筋改良劑如DATEM。雖然，關(guān)于DATEM應(yīng)用于面包制作的研究常見諸報(bào)道，但是其報(bào)道的添加量往往高于面包烘焙工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求，如張巒[7]33在甜面團(tuán)中DATEM添加量為0.5%，添加量過高會(huì)造成成本壓力。烘焙工業(yè)配方中面團(tuán)乳化劑添加量一般低于0.5%甚至0.1%。在工業(yè)合理添加量前提下，引入脂肪酶與DATEM，尤其結(jié)合工業(yè)化壓面工藝生產(chǎn)面包的對(duì)比研究具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。烘焙工業(yè)亦需要脂肪酶對(duì)DATEM的替代可行性研究信息。試驗(yàn)擬以脂肪酶和DATEM作為對(duì)比改良劑添加到壓面面團(tuán)中，分析其面團(tuán)流變學(xué)和面包烘焙特性，為深度開發(fā)安全健康的現(xiàn)代烘焙食品加工工業(yè)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)原料

高筋小麥粉：中糧面業(yè)有限公司；

白砂糖：廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)股份有限公司；

食鹽：市售；

即發(fā)干性干酵母：樂斯福管理(上海)有限公司；

金味奶酥油：益海嘉里糧油公司；

復(fù)配防腐劑：廣益科技實(shí)業(yè)有限公司；

脂肪酶：酶活8 000 U/g，綠微康生物科技有限公司；

DATEM：巴斯夫(中國(guó))有限公司。

1.1.2 主要設(shè)備

攪拌機(jī)：SM2-25型，新麥機(jī)械(無錫)有限公司；

醒發(fā)箱：SPC-40FP型，新麥機(jī)械(無錫)有限公司；

烤爐：SM2-523型，新麥機(jī)械(無錫)有限公司；

切片機(jī)：SM-302N型，廣州新麥機(jī)械設(shè)備有限公司；

全自動(dòng)連續(xù)壓面機(jī)：YJ型，陽政精機(jī)(無錫)有限公司；

包裝機(jī)：LF1080B型，浙江鼎業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司；

掃描儀：MX-M350U型，夏普商貿(mào)(中國(guó))有限公司；

粉質(zhì)儀：Farinograph E型，德國(guó)Brabender公司；

質(zhì)構(gòu)儀：EZ-SX100N型，日本島津公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 制作配方 面包配方如表1所示。其中每組的基礎(chǔ)配料相同，分別是小麥粉1 000 g，水520 g，干酵母15 g，白砂糖180 g，鹽10 g，黃油100 g。

1.2.2 制作工藝 將原料(除黃油和鹽)投入攪拌缸，慢速混合3 min，再快速3 min，形成少量面筋。接著抹上黃油，放入鹽，慢速混合3 min，再快速攪拌1 min至面筋完全擴(kuò)展。再使用壓面整形機(jī)進(jìn)行壓面，將面團(tuán)松弛5 min后分割成50 g/個(gè)，揉圓。繼續(xù)松弛20 min，排氣成型。放入醒發(fā)箱中發(fā)酵2 h，烘焙(上火溫度190 ℃，下火溫度170 ℃)13 min，脫模冷卻2 h后進(jìn)行充氮?dú)獍b處理。

表1 DATEM和脂肪酶添加方案

1.2.3 面粉粉質(zhì)特性測(cè)定 參照童大鵬[10]的方法，將不同添加量的脂肪酶或DATEM添加到面粉中并均勻混合。準(zhǔn)確稱取一定量的上述混合粉到布拉班德粉質(zhì)儀面缽中，混揉2 min后加入適量的水使面團(tuán)的最大稠度接近于500 FE。

1.2.4 發(fā)酵流變特性分析 參照李先玉[11]的方法，將50 g 形狀一致的球形光滑面團(tuán)置于裝滿水的水盆中開始計(jì)時(shí)，記錄面團(tuán)上浮的時(shí)間。

1.2.5 比容測(cè)定 采用油菜籽替換法。取在室溫下冷卻1 h后的面包，按式(1)計(jì)算面包比容，試驗(yàn)均重復(fù)3次。

(1)

式中：

SV——面包比容，mL/g；

V——面包體積，mL；

m——面包質(zhì)量，g。

1.2.6 挺立度測(cè)定 以面包中心最大高度與底部最長(zhǎng)直徑的比值為挺立度。

1.2.7 質(zhì)構(gòu)分析 參照張可欣等[12]的方法修改如下：將面包用切片機(jī)切成厚度為12 mm薄片，取中心兩片面包進(jìn)行測(cè)定。使用P/36探頭，對(duì)面包進(jìn)行連續(xù)2次壓縮測(cè)試。測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度3.0 mm/s，測(cè)后速度1.0 mm/s，壓縮程度40%，測(cè)定面包硬度、彈性等。

1.2.8 面包截面結(jié)構(gòu)分析 用掃描儀掃描面包切片，取切片中心3.5 cm×3.5 cm大小，用Image J軟件對(duì)獲得的掃描圖進(jìn)行分析。首先將真彩圖轉(zhuǎn)化為256階灰度圖(8-bit)，然后通過閾值轉(zhuǎn)化法將灰度圖處理為二值圖。對(duì)圖像進(jìn)行氣孔表面積分率(AF)和分形維數(shù)(FD)分析[13]。圖像的分形維數(shù)使用Image J軟件的盒維數(shù)法得出。盒維數(shù)法原理是通過對(duì)分析圖像所占據(jù)的一定大小盒子數(shù)目Nb和相應(yīng)盒子的邊長(zhǎng)Lb作對(duì)數(shù)—對(duì)數(shù)線性回歸曲線，其負(fù)斜率則是分形維數(shù)[14]。

1.2.9 面包感官評(píng)定 參照王家寶等[15]的方法修改如下：采用9分喜好評(píng)分法對(duì)面包進(jìn)行喜好度評(píng)價(jià)，挑選10位經(jīng)過培訓(xùn)的、年齡介于20～35周歲的感官評(píng)定人員，男女比例3∶2。為了確保其準(zhǔn)確性，每片面包都標(biāo)有3位數(shù)字的隨機(jī)數(shù)。針對(duì)面包外觀、濕潤(rùn)度、風(fēng)味、柔軟度和總體可接受度進(jìn)行評(píng)分。每項(xiàng)感官評(píng)定評(píng)分設(shè)定為1～9分，1分=非常不喜好；5分=既不喜歡也不討厭；9分=非常喜歡。

1.2.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 16.0 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行顯著性分析，顯著差異水平取P<0.05。采用Origin 8.5和Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析繪制，以及使用Image J進(jìn)行圖像處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪酶和DATEM對(duì)粉質(zhì)特性的影響

粉質(zhì)曲線是面團(tuán)稠度隨攪拌時(shí)間而變化的曲線，能反映面團(tuán)形成過程的流變學(xué)特性。表2結(jié)果表明，添加脂肪酶和DATEM后，面粉吸水率變化不大。形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，弱化度越小，則表示該改良劑越能改善面團(tuán)特性。添加脂肪酶后面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間基本接近，與張巒[7]16-19研究發(fā)現(xiàn)脂肪酶提高形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的結(jié)果不一致。這可能是因?yàn)樵囼?yàn)中脂肪酶添加量較低，在混揉過程中脂肪酶并未發(fā)揮最佳活性。研究[16]認(rèn)為，脂肪酶可促進(jìn)極性脂質(zhì)與面團(tuán)水相中的可溶性表面活性蛋白一起形成薄膜，該薄膜在發(fā)酵過程中具有穩(wěn)定面筋蛋白的作用，說明脂肪酶對(duì)面筋蛋白的穩(wěn)定作用在醒發(fā)過程更明顯。由表2還可以看出，添加DATEM使得弱化度減小，與DATEM和谷蛋白相互作用有關(guān)，通過氫鍵與谷氨酰胺結(jié)合促進(jìn)面團(tuán)中谷蛋白的聚集，強(qiáng)化面團(tuán)面筋蛋白[2]。

2.2 脂肪酶和DATEM對(duì)面團(tuán)發(fā)酵流變特性的影響

面團(tuán)在水中的上浮時(shí)間可反映持氣穩(wěn)定性，上浮時(shí)間越短，則表示面團(tuán)持氣越多，面團(tuán)發(fā)酵體積越大?？梢娞砑又久负虳ATEM后，面團(tuán)的持氣性能得以提高，這是因?yàn)槠浒l(fā)揮了乳化作用，保持了酵母產(chǎn)氣形成的氣泡穩(wěn)定性。Sara等[17]研究發(fā)現(xiàn)脂肪酶可促進(jìn)脂肪水解成層狀相，層狀液晶油脂是固態(tài)油脂在與水、表面活性劑共存時(shí)形成的中間態(tài)，包含雙層表面活性劑，進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定的單分子層結(jié)構(gòu)。氣泡的穩(wěn)定性與氣泡外層的油脂晶型有關(guān)[13]，穩(wěn)定的油脂晶型有助于氣泡保持穩(wěn)定，促進(jìn)后續(xù)面團(tuán)入爐膨脹性。

表2 脂肪酶和DATEM對(duì)面團(tuán)流變特性的影響

2.3 脂肪酶和DATEM對(duì)面包烘焙特性的影響

由表3可知，添加DATEM可使得面包比容和挺立度增大。張巒[7]33-37在面包制作中添加0.5% DATEM 使其比容顯著增加。添加DATEM導(dǎo)致層狀面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，這些相互作用產(chǎn)生強(qiáng)大的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)[18]。因此，添加DATEM的面團(tuán)在烘焙后比容增大。

添加脂肪酶的L5組和L10組面包比容均比CK組顯著增大(P<0.05)，較CK組分別增加了2.9%，6.7%，與Keskin等[19]的研究相似。脂肪酶能夠分解甘油三酯成甘油一酯和甘油二酯，兩者均有乳化作用從而增大面包的比容[20]。研究[13]發(fā)現(xiàn)烘焙產(chǎn)品的比容與氣泡穩(wěn)定性有關(guān)。面團(tuán)本質(zhì)上是復(fù)雜的半固體泡沫，而氣泡是分散在連續(xù)液體相中[21]。極性脂質(zhì)使氣泡穩(wěn)定，而非極性脂質(zhì)使氣泡不穩(wěn)定，從而分別正面、負(fù)面影響比容和面包孔徑，脂肪酶可將非極性脂質(zhì)水解成更極性脂質(zhì)，而極性脂質(zhì)促進(jìn)形成穩(wěn)定的界面脂質(zhì)層從而保護(hù)氣泡[9]。

氣孔面積分率(AF)越大，說明體系的持氣能力和穩(wěn)定性越好[13]。引入脂肪酶和DATEM可提高面包的AF值，尤其脂肪酶L10組更為顯著。脂肪酶可能同時(shí)具有甘油三酯酶、磷脂酶以及糖脂酶的組合活性，表現(xiàn)為磷脂酶活性時(shí)能夠作用于面粉磷脂，產(chǎn)生與DATEM結(jié)構(gòu)類似的溶血磷脂，從而起到乳化作用[7]27。脂肪酶的乳化作用改善了面團(tuán)穩(wěn)定性，面團(tuán)中的氣泡得以在醒發(fā)和烘焙過程中擴(kuò)展，有助于組織更加蓬松，也與比容增大的結(jié)果相印證。

面包的組織和氣孔結(jié)構(gòu)影響口感，組織松散、氣孔不均會(huì)造成結(jié)構(gòu)粗糙。過去對(duì)烘焙產(chǎn)品粗糙度更多是憑主觀感受評(píng)價(jià)，試驗(yàn)采用數(shù)學(xué)分形理論對(duì)氣孔粗糙度進(jìn)行分析[14]。平面圖像的分形維數(shù)介于1～2，分形維數(shù)越大，則表示氣孔形狀越復(fù)雜，氣孔變形程度越大，表征氣孔的粗糙程度。表3結(jié)果表明，添加脂肪酶和DATEM，面包氣孔分形維數(shù)減小，說明氣孔變得光滑，可能是因?yàn)闊岫ㄐ颓暗拿鎴F(tuán)氣泡在脂肪酶和DATEM的乳化作用下變得穩(wěn)定，不易發(fā)生聚結(jié)。

表3 脂肪酶和DATEM對(duì)面包烘焙特性的影響?

2.4 脂肪酶和DATEM對(duì)面包質(zhì)構(gòu)的影響

面包的硬度越低說明面包口感越軟。表4表明，添加脂肪酶和DATEM都可減小面包硬度。而脂肪酶添加量從0.005 g/kg面粉到0.010 g/kg面粉后，硬度進(jìn)一步減小，可能是因?yàn)橹久缸饔卯a(chǎn)生極性脂質(zhì)，從而提高面團(tuán)穩(wěn)定性，保持面包柔軟[21]。另一原因是面包的柔軟度與比容有關(guān)，良好的乳化性能增強(qiáng)面團(tuán)氣泡穩(wěn)定性從而烘焙后比容增大，導(dǎo)致更松軟的質(zhì)構(gòu)特性。

表4 脂肪酶和DATEM對(duì)面包質(zhì)構(gòu)的影響?

咀嚼性與面包品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，添加脂肪酶可減小面包咀嚼性。而回復(fù)性、內(nèi)聚性與面包品質(zhì)呈正相關(guān)[22]，但各組的回復(fù)性、內(nèi)聚性方面沒有顯著性區(qū)別。總體而言，脂肪酶和DATEM對(duì)面包質(zhì)構(gòu)品質(zhì)具有改善作用，L10組比DA組的硬度和咀嚼性更小，說明一定量的脂肪酶能達(dá)到比DATEM更佳的質(zhì)構(gòu)改良效果。

2.5 脂肪酶和DATEM對(duì)面包老化的影響

各組面包貯藏過程中硬度變化如圖1所示。面包的硬度變化程度可以反映其老化速度。結(jié)果表明，貯藏7 d后，從CK、L5、L10組看出面包硬度隨脂肪酶添加量增加而減小，原因是脂肪酶可作用于面團(tuán)中的甘油三酯和磷脂，產(chǎn)生更多的甘油一酯和溶血磷脂等乳化劑與淀粉結(jié)合，從而阻止淀粉重結(jié)晶，延緩面包老化[9]。添加DATEM也有助于延緩面包變硬，其抗老化作用在于形成乳化劑—直鏈淀粉絡(luò)合物，延緩淀粉回生[23]。貯藏7 d后添加DATEM組的硬度比脂肪酶組小，但貯藏15 d的脂肪酶組與DATEM組無顯著差異，說明脂肪酶在稍長(zhǎng)的貯藏期內(nèi)具有與DATEM類似的抗老化效果。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 脂肪酶和DATEM對(duì)面包貯藏過程硬度的影響Figure 1 Effects of lipase and DATEM onhardness of bread during storage

2.6 面包感官評(píng)定

面包感官評(píng)定結(jié)果(圖2)表明，添加脂肪酶或DATEM，外觀、濕潤(rùn)度、柔軟度和整體可接受度的得分均提高。整體可接受度得分最高為添加脂肪酶的L10組，達(dá)到6.5分；其次為添加DATEM的DA組。添加DATEM使風(fēng)味評(píng)分降低，感官評(píng)定人員反映感受到不愉悅的酸味，可能與DATEM本身的酸類風(fēng)味物質(zhì)如乙酸等有關(guān)[24]。

圖2 面包感官評(píng)定結(jié)果Figure 2 Sensory evaluation of bread

3 結(jié)論

脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯可改善面團(tuán)持氣穩(wěn)定性，并且顯著增大面包比容和挺立度。相比于空白組，脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯組的比容分別增大了6.7%，11.3%。引入脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯可提高面包切面氣孔的氣孔表面積分率和減小分形維數(shù)。L10組比DA組的硬度和咀嚼性小，即0.01 g脂肪酶/kg面粉比雙乙酰酒石酸單雙甘油酯具有更佳的質(zhì)構(gòu)改良效果。面包貯藏15 d的硬度表明，添加0.01 g脂肪酶/kg面粉與0.5 g 雙乙酰酒石酸單雙甘油酯/kg面粉的抗老化效果類似。脂肪酶可改善面包烘焙品質(zhì)和感官特性，而含雙乙酰酒石酸單雙甘油酯的面包則有不愉悅的酸味風(fēng)味。試驗(yàn)結(jié)果表明脂肪酶具有在面包中替代雙乙酰酒石酸單雙甘油酯的潛力。

致謝：感謝中糧(東莞)糧油工業(yè)有限公司提供測(cè)試儀器和指導(dǎo)。