小麥粉吸水速率對(duì)面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)的影響

林江濤，郭曉丹，蘇東民,2*

1(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州，450000)2(鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州，450000)

在面制品的加工過(guò)程中，面粉中的蛋白質(zhì)遇水在攪拌作用下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并將淀粉及其他成分包裹，使面團(tuán)具有黏彈性及延伸性，面筋網(wǎng)絡(luò)在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中保持住氣體，這是面包、面條、饅頭等品質(zhì)的保障和基礎(chǔ)[1]。眾多學(xué)者研究后發(fā)現(xiàn)，在面粉遇水成團(tuán)過(guò)程中包含著很多物化現(xiàn)象[2]。BELTON[3]發(fā)現(xiàn)水分在與面粉結(jié)合的過(guò)程中，面粉顆粒表面很快吸水，在攪拌力的作用下，顆粒表面相互摩擦，通過(guò)顆粒與和面機(jī)內(nèi)壁及攪拌機(jī)的摩擦作用，吸水的表面被剝落，重新裸露出的顆粒表面層又重新開始吸水[3]。當(dāng)水分進(jìn)入面粉顆粒內(nèi)部時(shí)首先與蛋白質(zhì)外圍的親水性基團(tuán)作用形成水化合物，水分子附著在面團(tuán)表面，麥醇溶蛋白與麥谷蛋白在水和攪拌力作用下在接觸面表面形成面筋膜，阻礙水的滲透與其他蛋白的相互作用[4]。陳衛(wèi)江等[5]發(fā)現(xiàn)，隨著攪拌的進(jìn)行，部分面筋膜被破壞，使得吸水作用繼續(xù)進(jìn)行。吸水膨脹的淀粉顆粒通過(guò)氫鍵作用開始形成淀粉-水-淀粉體系，此時(shí)面團(tuán)形成大而較為空洞的面筋網(wǎng)絡(luò)。在攪拌力的作用下，面筋網(wǎng)絡(luò)不斷展開，將膨脹的淀粉顆粒包裹于其中，逐漸形成具有延伸性與彈性的面團(tuán)[6]。

表示小麥粉的吸水性能的指標(biāo)參數(shù)包含吸水量與吸水速率。吸水量即吸水率，指14%水分小麥粉所能吸收的水量，吸水速率用來(lái)描述同等重量的小麥粉從加水開始到和制成為一定稠度特性的面團(tuán)快慢的能力。吸水速率作為表征吸水性的指標(biāo)已被廣泛地應(yīng)用，然而關(guān)于小麥粉吸水速率的研究還不夠深入和系統(tǒng)。小麥粉吸水速率分為靜態(tài)吸水速率與動(dòng)態(tài)吸水速率，小麥粉遇水并在攪拌力作用下形成面團(tuán)，因此研究小麥粉和面過(guò)程中的吸水速率即為動(dòng)態(tài)吸水速率。粉質(zhì)儀測(cè)試中加水量與形成時(shí)間可以作為表征吸水速率的參數(shù)[7]。即用有14%水分的小麥粉所能吸收的水的質(zhì)量除以當(dāng)小麥粉面團(tuán)達(dá)到最大稠度時(shí)的時(shí)間，將其比值定義為小麥粉吸水速率。本文以不同吸水速率的小麥粉為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定其粉質(zhì)特性、面筋特性、面團(tuán)特性、饅頭品質(zhì)的變化，來(lái)研究小麥粉吸水速率與面團(tuán)及饅頭品質(zhì)之間的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 材料

克明高筋、低筋小麥粉，豫糧集團(tuán)濮陽(yáng)專用面粉有限公司；金像小麥粉，江蘇南順食品有限公司；百鉆中筋、低筋小麥粉，安琪酵母股份有限公司；維良中筋小麥粉，青島維良食品有限公司；福臨門中筋小麥粉、麥芯粉，中糧面業(yè)(海寧有限公司)；思豐超級(jí)雪花粉，新鄉(xiāng)市思豐粉業(yè)有限公司；新良低筋小麥粉，新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2204B型電子天平，上海越平科學(xué)儀器(蘇州)制造有限公司；MJ-Ⅲ型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定儀，杭州大成光電儀器有限公司；MJZ型面筋指數(shù)測(cè)定儀，杭州大成光電儀器有限公司；L550型醫(yī)用離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；UV-1100B型可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；TZ-XTPlus型質(zhì)構(gòu)儀，德國(guó)Stable Micro System公司；810152自動(dòng)型粉質(zhì)儀，德國(guó)Brabender公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小麥粉吸水速率的測(cè)定

參照 GB/T 14614—2206，使用粉質(zhì)儀法測(cè)定，選用300 g和面缽，如公式(1)所示：

(1)

式中：V，小麥粉吸水速率，g/s；WZ，加水量，g；DDT，面團(tuán)形成時(shí)間，s。

1.3.2 濕面筋含量、面筋指數(shù)測(cè)定

參照GB/T 14608—2008和GB/T 14607—2008的方法。

1.3.3 小麥粉中巰基與二硫鍵含量測(cè)定

根據(jù)Ellman′s試劑比色法測(cè)定[8]。

1.3.4 面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

面團(tuán)制備：取100 g小麥粉，參考GB/T 35991—2018制備面團(tuán)，將面團(tuán)放入測(cè)試單元容器，用壓平柱塞壓平面團(tuán)。將面團(tuán)放入溫度為30 ℃、相對(duì)濕度為 80%的醒發(fā)箱中醒發(fā)45 min。質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定：根據(jù)質(zhì)構(gòu)儀的方法，使用P/6探頭。測(cè)定參數(shù)為：測(cè)前、中、后速度分別為 2.0、5.0、10.0 mm/s；觸發(fā)力5.0 g；測(cè)試距離20 mm。在醒發(fā)0 min、45 min時(shí)進(jìn)行面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定。

1.3.5 饅頭的制作

參照GB/T 35991—2018方法并略有改進(jìn)。取1.6 g酵母溶于50 mL溫蒸餾水中，取200 g小麥粉，倒入和面機(jī)中，加入酵母溶液，并補(bǔ)加粉質(zhì)吸水率70%的蒸餾水，和面3 min。將和好的面團(tuán)在壓片機(jī)由上至下輥壓6次趕氣，然后均分成2塊，分別用手揉20次制成饅頭胚。將饅頭胚放置在濕度為80%、溫度為30 ℃的醒發(fā)中醒發(fā)30 min。醒發(fā)完成后放置不銹鋼蒸鍋中，將電磁爐功率設(shè)置成1 600 W蒸制25 min，取出饅頭后蓋上紗布冷卻60 min后測(cè)量。

1.3.6 饅頭比容及高徑比測(cè)定

小米置換法測(cè)饅頭的體積，游標(biāo)卡尺測(cè)量饅頭直徑、高度。饅頭比容及饅頭高徑比計(jì)算如公式(2)和公式(3)所示：

(2)

(3)

式中：λ，饅頭比容，mL/g；V，饅頭體積，mL；M，饅頭質(zhì)量，g；R，饅頭高徑比；D，饅頭直徑，cm；H，饅頭高度，cm。

1.4 饅頭質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

取冷卻后的饅頭，使用切片機(jī)將其切成大約12 mm厚的均勻薄片，取中間3片用P/36探頭進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。測(cè)定饅頭瓤的硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性6個(gè)指標(biāo)。測(cè)定參數(shù)為：測(cè)前、中、后速度分別為3.0、1.0、1.0 mm/s;壓縮程度50%;2次壓縮之間的時(shí)間間隔：5.0 s。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 20 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，不同字母表示樣品間存在顯著性差異(P<0.05)。采用Origin 8.0軟件作圖。數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”來(lái)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種小麥粉吸水速率結(jié)果分析

如表1所示，不同品種小麥粉間吸水速率變幅為0.17～3.87，不同品種間差異性顯著，平均值為1.51。在下文的敘述中不同品種的小麥粉將按吸水速率從低到高排序，V1～V10。

表1 不同品牌小麥粉吸水速率的差異Table 1 Determination of water absorption speed of wheat flour

2.2 不同品種小麥粉粉質(zhì)特性結(jié)果分析

粉質(zhì)特性是面團(tuán)形成過(guò)程中耐揉性和黏彈性的綜合表現(xiàn)，不僅決定面制品加工過(guò)程中的可操作性能，而且對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要影響[9]。

弱化度為面團(tuán)達(dá)到最大稠度后，繼續(xù)攪拌12 min后，粉質(zhì)曲線中衰減值的大小，其表示面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的破壞速率。弱化度小，表示面團(tuán)的筋力強(qiáng)，耐攪拌，反之則表示面團(tuán)筋力弱，易稀懈，不耐放置。弱化度與饅頭品質(zhì)的相關(guān)性：弱化度越大，則饅頭的成品品質(zhì)不挺，發(fā)扁。如表1所示，不同品種小麥粉間弱化度的變幅為24～155，平均值為58.4。隨著小麥粉吸水速率的增加，面團(tuán)的弱化程度整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明小麥粉吸水速率越大，面團(tuán)的韌性越弱。

面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間代表面團(tuán)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，代表面團(tuán)對(duì)剪切力有較強(qiáng)的抵抗能力，面團(tuán)的韌性好，面筋強(qiáng)度大，面團(tuán)的加工性能好[10]。不同品種小麥粉間穩(wěn)定時(shí)間的變幅為0.92～26.43 min，平均值為 9.34 min。按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)筋小麥粉的穩(wěn)定時(shí)間≥7 min,弱筋小麥粉的穩(wěn)定時(shí)間為≤2.5 min。中筋小麥粉的穩(wěn)定時(shí)間在2.5～7 min。即V1～V5屬于強(qiáng)筋粉，V6～V8屬于中筋粉，V9～V10屬于弱筋粉。隨著小麥粉吸水速率的增大，面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。說(shuō)明小麥粉吸水速率越大，面團(tuán)的筋力強(qiáng)度越小。

表2 不同吸水速率小麥粉粉質(zhì)特性Table 2 Silty characteristics of wheat flour at different water absorption speeds

2.3 不同吸水速率小麥粉中濕面筋含量與面筋指數(shù)

當(dāng)面粉加水后，水分開始與醇溶蛋白及麥谷蛋白分子外側(cè)的極性基團(tuán)結(jié)合，隨著蛋白質(zhì)分子吸水過(guò)程的不斷延續(xù)，水分子滲入蛋白質(zhì)分子內(nèi)部，使內(nèi)部非極性基團(tuán)外翻，水化了的極性基團(tuán)內(nèi)聚，相互交織在一起，形成面筋網(wǎng)絡(luò)，并將面粉中的其他成分如淀粉和脂質(zhì)包圍起來(lái)，形成獨(dú)特的具有黏彈性的面團(tuán)[11]。因此面筋的含量與質(zhì)量對(duì)面團(tuán)的品質(zhì)有著決定性的作用。面筋指數(shù)是反映面團(tuán)中面筋質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，面筋指數(shù)越大，面筋質(zhì)量越好，反之越差[12]。

由圖1可知，隨著小麥粉吸水速率的增大，濕面筋含量從38.81%降低到19.19%，顯著下降(P<0.05)。面筋指數(shù)對(duì)吸水速率無(wú)顯著性影響。面筋形成過(guò)程主要是蛋白質(zhì)分子通過(guò)氫鍵發(fā)生水合作用。由于水合作用，面筋蛋白產(chǎn)生一定的內(nèi)聚性和黏附性。面筋蛋白含量高即在面粉在成團(tuán)攪拌過(guò)程中所形成的蛋白膜的韌性越好。面團(tuán)在形成的過(guò)程中，需要不斷被破壞已經(jīng)形成的蛋白膜，才能讓吸水作用繼續(xù)進(jìn)行。在相同的攪拌條件下，蛋白膜的韌性越好，需要消耗的時(shí)間越多。

圖1 不同吸水速率小麥粉中濕面筋含量及面筋指數(shù)Fig.1 Content and gluten index of wet gluten in wheat flour at different water absorption speeds

2.4 不同吸水速率小麥粉中游離巰基與二硫鍵含量

在和面的過(guò)程中，小麥粉中的面筋蛋白與水相互作用，游離巰基之間相互結(jié)合形成二硫鍵。二硫鍵(S—S)的組成成分半胱氨酸殘基是一種天然構(gòu)象，它在維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定中起到重要作用[13]。二硫鍵的含量代表著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性[14]，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)中的二硫鍵發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)會(huì)生成游離的巰基，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o(wú)序，從而破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

如表3所示，隨著小麥粉吸水速率增大，游離巰基含量從2.97 μmol/g增加到5.53 μmol/g，總巰基含量從29.61 μmol/g降低到23.53 μmol/g，二硫鍵含量從13.31 μmol/g下降到9.05 μmol/g，各組間存在顯著性差異(P<0.05)。因二硫鍵是由小麥蛋白質(zhì)多肽鏈中2個(gè)半胱氨酸端的—SH形成的共價(jià)鍵[15],當(dāng)面粉蛋白質(zhì)含量越多，其氨基酸中所對(duì)應(yīng)的半胱氨酸越多，從而二硫鍵含量越多。

2.5 小麥粉吸水速率對(duì)面團(tuán)特性的影響

向面粉中加入適量的水，并在力的作用下可將面粉揉制成具有黏彈性的面團(tuán)。如圖2-a所示，隨著小麥粉吸水速率的增大，面團(tuán)的硬度及黏彈性先上升后下降，面團(tuán)硬度從348.91 g降到了266.82 g,硬度及黏彈性均在V5號(hào)粉時(shí)達(dá)到最大值,各品種之間存在顯著性差異(P<0.05)。

表3 不同速率小麥粉中游離巰基、總巰基、 二硫鍵、和游離巰基/二硫鍵比值的變化Table 3 Changes of the ratio of free sulfhydryl group, total sulfhydryl group, disulfide bond and free sulfhydryl/ disulfide bond in wheat flour at different water absorption speeds

出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于面團(tuán)在形成的過(guò)程中分為3個(gè)階段[16]。剛開始時(shí)小麥粉被水調(diào)濕,形成面絮, 此時(shí)水化作用僅在小麥粉顆粒表面，面筋蛋白僅發(fā)生表面水化作用，面筋網(wǎng)絡(luò)無(wú)法形成，面團(tuán)硬且無(wú)彈性和延伸性。隨著面筋的逐漸形成,面團(tuán)表面逐漸無(wú)粗糙感、硬度下降、出現(xiàn)彈性且具有延伸性。最后在面團(tuán)的完成階段，面筋網(wǎng)絡(luò)已完全形成，面團(tuán)有光澤、細(xì)膩整潔，具有良好的彈性及延伸性[17]。因?yàn)槲俾市〉男←湻墼谂c水結(jié)合的過(guò)程中需要消耗較長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)吸水速率大的小麥粉已經(jīng)開始進(jìn)入面團(tuán)的后續(xù)階段時(shí)，速率小的面粉還停留在上個(gè)階段。同時(shí)由于V5號(hào)粉的濕面筋含量為32.08%，面筋含量適中，較容易達(dá)到面團(tuán)的最后形成階段，此時(shí)的面團(tuán)已經(jīng)達(dá)到最好的彈性階段，具有較大的硬度。吸水速率稍大的小麥粉過(guò)了最優(yōu)階段，開始進(jìn)入了攪拌過(guò)度階段，因此面團(tuán)硬度也隨之下降。

由圖2-b可知，在面團(tuán)發(fā)酵45 min后，面團(tuán)的硬度及黏彈性相對(duì)于0 min時(shí)面團(tuán)顯著性降低。面團(tuán)發(fā)酵45 min后，隨著小麥粉吸水速率的降低，面團(tuán)的硬度從76.21 g降低到了42.56 g,黏彈性從18.67 g·s降低到了3.65 g·s。各品種間存在顯著性差異(P<0.05)。這是因?yàn)槲俾实偷拿鎴F(tuán)濕面筋含量高能束縛酵母發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，面筋網(wǎng)絡(luò)較難舒展開，導(dǎo)致在醒發(fā)時(shí)間相同的條件下，發(fā)酵后的面團(tuán)相對(duì)與吸水速率較高的面團(tuán)硬度較大。

a-發(fā)酵0 min面團(tuán)特性；b-發(fā)酵45 min面團(tuán)特性圖2 面團(tuán)0 min與45 min的發(fā)酵特性Fig.2 Fermentation characteristics of dough at 0 min and 45 min

2.6 小麥粉吸水速率對(duì)饅頭比容及高徑比的影響

饅頭的比容代表代表饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性，即面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的好壞[18]。如圖3所示，隨著小麥粉吸水速率的增大，饅頭的高徑比及比容均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。饅頭比容從2.67 mL/g降低到了2.27 mL/g，饅頭高徑比從0.68降低到了0.56，各品種間存在顯著性差異(P<0.05)。由2.3可知，吸水速率低的面粉中濕面筋含量相對(duì)較高，面筋網(wǎng)絡(luò)的持氣性與穩(wěn)定性較好，對(duì)饅頭的支撐作用較強(qiáng)，饅頭的體積增大。從而使饅頭的比容與高徑比較大。反之，吸水速率較高的小麥粉濕面筋含量較低，同時(shí)含有的淀粉較高，導(dǎo)致面筋結(jié)構(gòu)被稀化，從而比容與高徑比較小。

圖3 饅頭比容與高徑比Fig.3 Ratio of volume to height to diameter of steamed bread

2.7 小麥粉吸水速率對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

不同吸水速率饅頭質(zhì)構(gòu)特性如表4所示，隨著小麥粉吸水速率的減小，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性呈顯著性下降，各品種之間差異性顯著(P<0.05)。因吸水速率低的小麥粉中的濕面筋含量較高，而吸水速率較高的小麥粉濕面筋含量較低。高含量的濕面筋能束縛酵母發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，阻礙CO2的流動(dòng)，從而使饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加緊密。低含量濕面筋會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松懈[19]，面團(tuán)的延展性變差，從而使饅頭的柔軟度降低、硬度下降，這與張麗莉等[20]的研究結(jié)果一致。當(dāng)饅頭的硬度下降時(shí)，相應(yīng)地饅頭在咀嚼的過(guò)程中消耗的力也會(huì)降低，從而使饅頭咀嚼性降低。將饅頭破裂并咀嚼成吞咽時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量稱為膠著性[21]，隨著吸水速率的增加，饅頭的筋力與內(nèi)部緊密性下降，導(dǎo)致饅頭的膠著性下降。

表4 不同吸水速率小麥粉饅頭特性Table 4 Characteristics of wheat flour steamed bread with different water absorption speeds

3 結(jié)論

本文以不同吸水速率小麥粉為研究對(duì)象，測(cè)定了面粉中的面筋含量與質(zhì)量、面團(tuán)的粉質(zhì)特性、游離巰基與二硫鍵含量、面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性、饅頭比容與高徑比、饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。結(jié)果表明，不同吸水速率小麥粉之間差異顯著。隨著吸水速率的增大，小麥粉中的濕面筋含量顯著下降。因吸水速率的變化，面團(tuán)的硬度與黏彈性在醒發(fā)0 min時(shí)，呈先上升后下降趨勢(shì)；在醒發(fā)45 min后，呈顯著下降趨勢(shì)。饅頭的比容與高徑比的下降趨勢(shì)明顯，同時(shí)饅頭的硬度與咀嚼性也隨吸水速率的增大而明顯下降。

通過(guò)本文的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小麥粉的吸水速率不同時(shí)，所對(duì)應(yīng)的面團(tuán)、饅頭品質(zhì)也呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。根據(jù)我國(guó)南北方主食食品品質(zhì)的差異性，即北方饅頭有嚼勁，南方饅頭較松軟的特點(diǎn)，因此北方饅頭制作時(shí)可選擇吸水速率較低的小麥粉、南方饅頭可選擇吸水速率較高的小麥粉。