混合發(fā)酵對紫薯面團(tuán)的特性

王芳，馮沖*，徐翔，夏雪，田嘉興

鄭州工程技術(shù)學(xué)院（鄭州 450044）

紫薯又名紫甘薯，是一種兼有糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、藥用作物特點(diǎn)的特殊甘薯品種，除具有普通甘薯的成分和功能外，還具有多種生理功能，是食品、醫(yī)藥、化工、輕工、紡織等工業(yè)的重要原料。紫薯富含大量花青素、纖維素、活性微量元素，如硒、碘、必需微量元素鈣、鋅[1]等，具有極高的藥用價值。紫薯面團(tuán)是用紫薯粉和小麥粉按照不同比例混合揉按制而成。這種面團(tuán)在增加營養(yǎng)價值的同時，更賦予其不同風(fēng)味和保健作用。應(yīng)用乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵對面制品品質(zhì)有明顯提高作用。因此，復(fù)合發(fā)酵劑成為面制品發(fā)酵的一種研究趨勢，但國內(nèi)對傳統(tǒng)發(fā)酵劑的研究著重于酸面團(tuán)中優(yōu)良乳酸菌和酵母菌的篩選，對于混合發(fā)酵過程中面團(tuán)品質(zhì)變化和質(zhì)構(gòu)特性的研究需進(jìn)一步探索。試驗(yàn)對紫薯面進(jìn)行酵母菌-乳酸菌的混合菌發(fā)酵，探究混合菌對紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，旨在得到口感、品質(zhì)較優(yōu)的紫薯發(fā)酵面團(tuán)，為進(jìn)一步對紫薯產(chǎn)品的深加工和新產(chǎn)品提供理論和技術(shù)支持[2]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

高筋小麥粉（市售）；安琪高活性干酵母（耐高糖）、安琪酸奶發(fā)酵劑（經(jīng)典益生菌）；紫薯粉、谷朊粉、蛋清粉（均為食品級）。

1.2 主要設(shè)備與設(shè)備

電子天平（福州華志科學(xué)儀器有限公司）；CT3質(zhì)構(gòu)儀（馬薩諸塞州米德爾伯恩商業(yè)區(qū)）；打蛋機(jī)和醒發(fā)箱（新麥機(jī)械有限公司）；HH-2恒溫水浴鍋（鄭州杜甫儀器廠）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紫薯發(fā)酵面團(tuán)的制作步驟

1.3.1.1 預(yù)混粉

將紫薯粉、谷朊粉、蛋清粉按最佳配比加入到高筋小麥粉中攪拌混勻制成預(yù)混粉。

1.3.1.2 菌種活化[3]

將混合菌種放入30 ℃水中活化20 min。

1.3.1.3 和面

將預(yù)制粉加入打蛋機(jī)中，低速攪拌30 s，加入活化后的混合菌，中速攪拌至面粉呈小塊狀，然后高速攪拌成團(tuán)。

1.3.1.4 發(fā)酵

將攪拌好的面團(tuán)，放入30 ℃、RH 70%的醒發(fā)箱中發(fā)酵1 h。

1.3.2 混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)粉單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 紫薯粉添加量對面團(tuán)品質(zhì)影響

以100 g混合粉為基準(zhǔn)，分別加入紫薯粉5%，10%，15%，20%和25%，研究不同紫薯粉添加量對發(fā)酵面團(tuán)的粉質(zhì)特性及感官評分的影響。

1.3.2.2 蛋清粉添加量對面團(tuán)品質(zhì)影響

向小麥紫薯混合粉中分別加入蛋清粉1%，2%，3%，4%和5%，研究不同蛋清粉添加量對發(fā)酵面團(tuán)粉質(zhì)特性及感官評分的影響。

1.3.2.3 谷朊粉添加量對面團(tuán)品質(zhì)影響

向小麥紫薯混合粉中分別加入谷朊粉1%，3%，5%，8%和10%，研究不同谷朊粉添加量對發(fā)酵面團(tuán)粉質(zhì)特性及感官評分的影響。

1.3.3 紫薯發(fā)酵面團(tuán)粉最優(yōu)配方正交試驗(yàn)設(shè)計

在紫薯發(fā)酵面團(tuán)粉單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對影響產(chǎn)品的紫薯粉比例、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量3個影響因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)的最優(yōu)配方[4-5]。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表 單位：%

1.3.4 混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性研究

使用CT3-型質(zhì)構(gòu)儀，將制備好的酵母菌發(fā)酵的紫薯面團(tuán)、乳酸菌發(fā)酵紫薯面團(tuán)，乳酸菌和酵母菌不同比混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)，用刀切成薄厚一致的面團(tuán)片，采用質(zhì)構(gòu)儀，在5 min內(nèi)測定面團(tuán)片的質(zhì)構(gòu)參數(shù)。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)的設(shè)定：探頭TA43；夾具TA-DE；操作模式采用距離測定；測試距離50 mm；測試類型采用壓縮；測試前速度2 mm/s；測試速度1 mm/s；測試后速度1 mm/s；觸發(fā)點(diǎn)類型采用力；觸發(fā)點(diǎn)數(shù)值采用Auto-5 g。質(zhì)構(gòu)儀測定參數(shù)指標(biāo)：硬度、形變量、黏力、黏性、彈性等指標(biāo)進(jìn)行分析[6]。

1.3.4.1 酵母菌添加量對紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發(fā)酵時間1 h，研究0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%的面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性。

1.3.4.2 乳酸菌添加量對紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發(fā)酵時間1 h，研究0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性。

1.3.4.3 酵母菌和乳酸菌配比對紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL、發(fā)酵時間1 h，研究酵母菌和乳酸菌質(zhì)量比分別為1︰1，1︰2，1︰3和1︰4的面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性。

1.3.4.4 發(fā)酵時間對混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

每100 g混合粉，固定加水量50 mL，固定酵母菌和乳酸菌配比1︰2，研究發(fā)酵時間1，2，3，4，5和6 h的面團(tuán)感官品質(zhì)。

1.3.5 混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)的感官品質(zhì)分析

1.3.5.1 面團(tuán)的比容測定

利用電子天平稱取面團(tuán)質(zhì)量，采用小米置換法測定面團(tuán)體積，采用式（1）計算。

式中：P為面團(tuán)比容，mL/g；M為面團(tuán)質(zhì)量，g；V為面團(tuán)體積，mL。

1.3.5.2 面團(tuán)的感官評分

面團(tuán)的感官評分標(biāo)準(zhǔn)參照饅頭品嘗標(biāo)準(zhǔn)，同時結(jié)合混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)的特點(diǎn)，制定混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)的感官品嘗評價標(biāo)準(zhǔn)。評價小組選取8名人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對樣品進(jìn)行感官評價，以8人綜合評分的平均值作為品質(zhì)評價結(jié)果[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)粉單因素研究

2.1.1 紫薯粉添加量對復(fù)合粉粉質(zhì)特性和感官評分的影響

由圖1可知，隨著紫薯粉添加量不斷增加，復(fù)合粉穩(wěn)定時間呈小幅上升趨勢，由于紫薯粉中含有大量纖維素，纖維素具有較強(qiáng)的吸水性和持水性[8]，使面團(tuán)吸水時間延長，面團(tuán)的穩(wěn)定也隨之延長，因此穩(wěn)定時間不足以作為面團(tuán)品質(zhì)評價的唯一標(biāo)準(zhǔn)，仍需要結(jié)合實(shí)際感官評分衡量最佳配比。

研究不同紫薯粉添加量對面團(tuán)感官影響結(jié)果可知，隨著紫薯添加量不斷增加，感官評分呈先上升后下降的趨勢，紫薯添加量超過5%時，面團(tuán)比容逐漸增加，且面團(tuán)彈韌性、筋道明顯增強(qiáng)，紫薯粉添加量15%時，感官評分較高，此時面團(tuán)比容最大，彈韌性最大，且面團(tuán)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，面團(tuán)滋味最好，口感最佳。綜合2個試驗(yàn)結(jié)果，可選擇紫薯添加量10%，15%和20%進(jìn)行正交試驗(yàn)[9]。

圖1 不同紫薯添加量對形成時間影響

2.1.2 蛋清粉添加量對復(fù)合粉粉質(zhì)特性和感官評分的影響

由圖2可知，隨著蛋清粉添加量增多，面團(tuán)穩(wěn)定時間呈先上升后下降趨勢，蛋清粉添加量3%時，面團(tuán)的穩(wěn)定時間最長，由于蛋清粉中含有大量蛋清蛋白，蛋清蛋白可與面筋蛋白形成緊密的蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，添加量不宜過大，否則會使面團(tuán)弱化，面團(tuán)面筋越弱，面團(tuán)易流變、難成型。仍需要結(jié)合實(shí)際感官評分來衡量最佳配比，試驗(yàn)研究不同蛋清粉添加量對面團(tuán)的比榮，外觀形狀、色澤、結(jié)構(gòu)、彈韌性、筋道、氣味等。

蛋清粉添加量3%時，混合發(fā)酵面團(tuán)的感官評分達(dá)到最大，此時面團(tuán)的比容也達(dá)到最大值，面團(tuán)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，彈韌性和筋道較好，有淡淡紫薯香味散出。綜合面團(tuán)穩(wěn)定時間和感官評分2個試驗(yàn)結(jié)果，選擇蛋清粉添加量2%，3%和4%這3個水平進(jìn)行后續(xù)的正交試驗(yàn)。

圖2 蛋清粉不同添加量對穩(wěn)定時間影響

2.1.3 谷朊粉添加量對復(fù)合粉粉質(zhì)特性和感官評分的影響

由圖3可知，隨著谷朊粉添加量不斷增加，面團(tuán)穩(wěn)定時間也逐漸延長，由于谷朊粉添加量過高時會導(dǎo)致面團(tuán)塌陷，不利于面團(tuán)的膨大，谷朊粉應(yīng)適量添加，因此需要結(jié)合面團(tuán)的感官評分來確定最佳添加量[10]。

由感官評價的結(jié)果可知，谷朊粉添加量5%時，此時感官評價得分最高，面團(tuán)外表飽滿，彈韌性較強(qiáng)，面團(tuán)較筋道，有發(fā)酵香味和紫薯氣味，添加量超過8%時，混合發(fā)酵面團(tuán)感官評分開始下降，面團(tuán)比容也稍下降，由于面筋含量過多，不利于面團(tuán)更好的成型，導(dǎo)致面團(tuán)塌陷，不容易膨大。

圖3 谷朊粉不同添加量對穩(wěn)定時間影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由紫薯添加量、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量單因素試驗(yàn)分析的結(jié)果得出，選擇紫薯粉添加量（10%，15%和20%）、蛋清粉添加量（2%，3%和4%）和谷朊粉添加量（3%，5%和8%），進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由正交試驗(yàn)的極差分析結(jié)果可知，RA＞RC＞RB，因此得出3種因素影響面團(tuán)感官評價的順序?yàn)锳（紫薯粉添加量）＞C（谷朊粉添加量）＞B（蛋清粉添加量）。在3個因素中，紫薯粉和谷朊粉的添加量對混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)影響較為顯著，蛋清粉對混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)影響較小，在試驗(yàn)設(shè)計范圍內(nèi)，優(yōu)化得到A2B2C2為最佳配方。

表2 正交試驗(yàn)方案設(shè)計表

表3 感官評價結(jié)果表 單位：分

2.3 試驗(yàn)感官評價驗(yàn)證

由于最佳配方A2B2C2不在正交試驗(yàn)的9組試驗(yàn)中，所以對最佳配方進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，按照A2B2C2條件進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，結(jié)果見表3。通過感官評價得到感官評分的平均值為86.5分，均高于正交表中每項試驗(yàn)結(jié)果，故A2B2C2為混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)粉的最佳配方，即紫薯粉添加量15%、谷朊粉添加量5%、蛋清粉添加量3%。

2.4 混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性研究

質(zhì)構(gòu)分析主要研究酵母菌添加量、乳酸菌添加量、酵母菌和乳酸菌混合及發(fā)酵時間對混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響。結(jié)果顯示，酵母添加量0.5%時，紫薯面團(tuán)黏力、黏性和硬度形變量最大，說明紫薯面團(tuán)最柔軟，面團(tuán)整體較黏。乳酸菌添加量0.5%時，第一循環(huán)硬度、黏力、黏性、彈性功最大，此時紫薯面團(tuán)最筋道，面團(tuán)偏黏，彈性最大，面團(tuán)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，有著較好拉伸性。

紫薯面團(tuán)硬度隨著混合菌配比增大而增大，混合菌配比1︰1時，紫薯面團(tuán)硬度形變量最低，面團(tuán)彈性較小?；旌暇浔?︰2和1︰3時，各項質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)處于中等水平，混合菌配比1︰4時，面團(tuán)的彈性最小，且面團(tuán)較黏。

酵母菌和乳酸菌最佳配比1︰2，面團(tuán)品質(zhì)好壞與發(fā)酵時間有著密切關(guān)系，同時發(fā)酵時間也影響著面團(tuán)比容[11]，隨著發(fā)酵時間增加，面團(tuán)硬度整體呈上升趨勢，發(fā)酵時間越長，紫薯面團(tuán)韌性、彈性等越好，黏性也呈現(xiàn)小幅增加趨勢。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)對紫薯粉添加量、蛋清粉添加量、谷朊粉添加量對面團(tuán)穩(wěn)定時間測定和感官評價，選取適合添加量范圍變量進(jìn)行正交試驗(yàn)，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果和感官評分確定紫薯粉、蛋清粉、谷朊粉最佳添加量，即紫薯粉15%、蛋清粉3%、谷朊粉5%。通過試驗(yàn)結(jié)果和質(zhì)構(gòu)分析，確定酵母菌和乳酸菌最佳配比1︰2，發(fā)酵2 h，得到混合發(fā)酵紫薯面團(tuán)品質(zhì)特性：硬度425 g、硬度形變量28.95、可恢復(fù)形變循環(huán)-0.26 mm、目標(biāo)負(fù)載-2 g、目標(biāo)形變量49.85、黏力100 g、黏性21.50 mJ、拉絲長度30.99 mm、彈性功10.6 mJ、斷裂數(shù)4。該試驗(yàn)為進(jìn)一步對紫薯產(chǎn)品的深加工和新產(chǎn)品提供理論和技術(shù)支持。