山梨酸微膠囊防腐劑在面包中的應(yīng)用

何 松 何 貝 賴桂中 陳愛賢 洪文蕭 肖志紅

(1.廣東廣益科技實(shí)業(yè)有限公司，廣東 東莞 523220；2.湖南省林業(yè)科學(xué)院，油脂分子構(gòu)效湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004)

“食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)審評委員會(huì)”秘書處2021年3月30日發(fā)布GB 2760《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿，其中刪除了脫氫乙酸及其鈉鹽在面包中使用的規(guī)定。脫氫乙酸及其鈉鹽是面包的常用防腐劑，對于面包的防霉比較有效，因此其替代品的尋找非常緊迫。

山梨酸是一種不飽和脂肪酸，與其他天然脂肪酸一樣，可被人體的代謝系統(tǒng)吸收并迅速分解為二氧化碳和水，在體內(nèi)無殘留。從安全性方面來講，山梨酸是一種國際公認(rèn)安全(GRAS)的防腐劑，是國際糧農(nóng)組織和衛(wèi)生組織推薦的高效、安全的保鮮劑原料，可廣泛應(yīng)用于食品、飲料等行業(yè)[1]。山梨酸對霉菌和酵母菌以及好氣細(xì)菌的生長發(fā)育均有抑制作用，因此山梨酸在具有良好防腐效果的同時(shí)，也易抑制酵母菌發(fā)酵[2]。由于山梨酸為分子鏈較長的有機(jī)物，疏水作用大，能形成較大的空間阻礙作用。在面團(tuán)制作過程中直接添加山梨酸，因其較長的分子鏈從而容易阻礙面筋的形成和擴(kuò)展，顯著降低面團(tuán)的筋度，導(dǎo)致面包急漲性差，組織粗糙。

微膠囊造粒技術(shù)是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)，它能夠保護(hù)被包裹的物料，避免其與外界環(huán)境接觸，可最大限度地保持原有作用和特性[3]。

內(nèi)部物料常稱為芯材，外部壁膜被稱為壁材。噴霧冷凝法通常是用熱熔型材料作為壁材，與熱不熔芯材混合，經(jīng)冷噴壁材冷卻包裹芯材形成固體顆粒[4]。利用噴霧冷凝技術(shù)對山梨酸進(jìn)行微膠囊化，能阻隔山梨酸與面團(tuán)的直接接觸，顯著降低其對面筋的弱化和對酵母發(fā)酵的抑制。通過對比山梨酸不同添加工序?qū)γ娼?、發(fā)酵以及防腐效果的影響，確定山梨酸的正確使用方法，并采用噴霧冷凝技術(shù)使山梨酸微膠囊化，用于面包的防腐，具有非?，F(xiàn)實(shí)的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 原料

山梨酸，南通醋酸化工；山梨酸微膠囊防腐劑，自制[5]；面包粉，白燕精制；糖粉，市售；高糖酵母，燕子牌；食用鹽，市售；黃油，南僑油脂；水；馬鈴薯培養(yǎng)基；酵母菌液；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 主要儀器設(shè)備

高速離心噴霧干燥機(jī)(現(xiàn)代噴霧干燥設(shè)備廠)；超微粉碎機(jī)(江陰市靈靈機(jī)械制造有限公司，WF-20)；質(zhì)構(gòu)儀(島津儀器，ZE-SX-500N)；和面機(jī)(恒威建億貿(mào)易有限公司，HSE-15)；醒發(fā)箱(恒威建億貿(mào)易有限公司，SEA-01)；電烤箱(廣州浩勝食品機(jī)械，2204-HS)；電子秤(常熟市雙杰測試儀器廠)；切片機(jī)(廣州新麥機(jī)械設(shè)備有限公司，SM-302N)；封口機(jī)(溫州市華僑包裝機(jī)械廠，SF-150)；高效液相色譜(島津儀器)；pH計(jì)(德圖儀表，Testo205)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 面包制作方法[6]

面包配方如表1所示。

表1 餅店甜吐司配方

制作工藝如下所示：

稱料→和面→分塊→稱重(400 g/個(gè)和70 g/個(gè))→靜置15 min→成型→入模/裝盤→醒發(fā)→烘烤→冷卻→包裝

1.3.2 不同防腐劑對面包防腐劑效果的對比

按照1.3.1，在面團(tuán)制作過程中分別添加山梨酸、脫氫乙酸和丙酸鈣，觀察面包的霉變時(shí)間。

1.3.3 山梨酸對面團(tuán)筋度和膨脹性的影響

按照1.3.1，在面團(tuán)制作過程中(粉劑部分)添加山梨酸。通過與空白組做對比，觀察面筋狀態(tài)，測量面團(tuán)pH值、圓包比容和高徑比來分析山梨酸對面團(tuán)筋度和發(fā)酵的影響。

1.3.4 山梨酸不同添加工序?qū)γ鎴F(tuán)發(fā)酵、面包挺立度以及防腐劑效果的影響

按照1.3.1，在面團(tuán)不同攪拌階段(攪拌前期、攪拌后期)添加山梨酸。通過與空白組做對比，觀察圓面包高徑比，記錄400 g面團(tuán)醒發(fā)至吐司盒齊平時(shí)間，同時(shí)觀察面包的長霉時(shí)間，以此來分析山梨酸在不同添加工序?qū)γ鎴F(tuán)筋度、發(fā)酵以及防腐效果的影響。

1.3.5 微膠囊包埋山梨酸對改善面筋弱化程度、面團(tuán)發(fā)酵、防腐劑殘留以及防腐效果的影響

按照1.3.1，在面團(tuán)制作過程中，在面團(tuán)攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊包埋的山梨酸。通過觀察測定面團(tuán)醒發(fā)120 min內(nèi)的粘性，記錄400 g面團(tuán)醒發(fā)至吐司盒齊平的時(shí)間，測量面包的高徑比，以及防腐劑含量(液相法)[7]，觀察面包樣品的防腐時(shí)間。

1.3.6 樣品存放

成品采用KOP袋包裝，平行10份，存放于環(huán)境為溫度25(±5)℃，濕度80(±5)%條件下持續(xù)進(jìn)行觀察，并記錄面包出現(xiàn)霉變的時(shí)間[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同防腐劑對面包防腐劑效果的影響

依照1.3.1，在面團(tuán)制作過程中分別添加山梨酸，脫氫乙酸和丙酸鈣，面包霉變結(jié)果如表2所示。

表2 不同防腐劑對面包防腐劑效果的影響

由表2可知，在面團(tuán)制作過程中分別添加山梨酸，脫氫乙酸和丙酸鈣單體，其中丙酸鈣最早開始霉變，而山梨酸和脫氫乙酸則在第5天開始發(fā)生霉變。因此可以得出，山梨酸防霉效果和脫氫乙酸相當(dāng)，優(yōu)于丙酸鈣。

2.2 山梨酸對面團(tuán)筋度和面包膨脹性的影響

依照1.3.1，在面團(tuán)制作過程中添加山梨酸，測試結(jié)果如表3，面團(tuán)狀態(tài)如圖1，烘烤過后面包組織如圖2所示。

表3 山梨酸對面團(tuán)發(fā)酵和pH值的影響

對比表3可知，在面包制作過程中直接添加山梨酸，對面團(tuán)發(fā)酵90 min內(nèi)的pH值無顯著影響。但醒發(fā)至相同時(shí)間，山梨酸組的比容比空白組小30%，高徑比空白組小17%。由圖1和圖2可知，直接使用山梨酸，面團(tuán)筋度偏軟，拉扯薄膜過程中容易破裂。烘烤過后，面包組織差，氣孔多且粗糙。分析原因主要在于，山梨酸容易阻礙面筋的形成和擴(kuò)展，導(dǎo)致面團(tuán)筋度較弱，支撐性較差，面包體積偏小，組織粗糙。

圖1 山梨酸對面團(tuán)筋度的影響 空白(左) 山梨酸(右)

圖2 山梨酸對面包組織的影響 空白(左) 山梨酸(右)

2.3 山梨酸不同添加工序?qū)γ鎴F(tuán)發(fā)酵、面包挺立度以及防腐劑效果的影響

依照1.3.1的制作方法，在面團(tuán)不同制作過程中(粉劑部分和油脂部分)添加山梨酸。測試結(jié)果如表4，面團(tuán)狀態(tài)如圖3所示。

表4 山梨酸不同添加工序?qū)γ姘邚奖?、面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間以及防腐效果的影響

圖3 山梨酸不同添加方式對面包挺立度的影響

對比表4和圖3可知，山梨酸分別在面團(tuán)攪拌前期、攪拌后期添加時(shí)，400 g面團(tuán)的醒發(fā)至吐司盒齊平時(shí)間，攪拌后期添加的縮短56 min，圓面包高徑比增大7%。面包樣品相同時(shí)間放置，兩種添加方式的防腐效果相同。分析原因，面團(tuán)成型過程中，山梨酸弱化面筋影響較大。在面筋形成后期添加山梨酸，可以減弱山梨酸對面筋的弱化影響，提高面團(tuán)的挺立度。

2.4 微膠囊包埋山梨酸對改善面筋弱化程度、面團(tuán)發(fā)酵、防腐劑殘留以及防腐效果的影響

2.4.1 對面團(tuán)粘附性、筋度以及面包高徑比的影響

按照1.3.1面包制作方法，面團(tuán)制作過程中，攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團(tuán)。以空白組的面包發(fā)酵時(shí)間(90 min)作對照，進(jìn)行面團(tuán)粘附性和面包高徑比的對比。測試數(shù)據(jù)如表5、表6、圖4、圖5、圖6所示。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)為：實(shí)驗(yàn)速度50.0 mm/min，測試距離:10 mm，感應(yīng)力:0.01 N，柱型探頭(φ20)。

圖4 山梨酸對面團(tuán)不同醒發(fā)時(shí)間粘附性的趨勢圖

圖5 面團(tuán)筋度的影響 山梨酸(左)微膠囊化山梨酸(中)空白(右)

表5 山梨酸對面團(tuán)粘附性的影響

由表5和圖4可知，面團(tuán)粘附性隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，逐漸減弱。對比空白組，發(fā)酵初期(30 min)山梨酸和微膠囊包埋山梨酸組無顯著差別。發(fā)酵60 min，防腐劑組(山梨酸和包埋山梨酸組)的粘附性逐漸大于空白組。發(fā)酵120 min內(nèi)，山梨酸組面團(tuán)粘附性均高于微膠囊化山梨酸組。由此可見，微膠囊化山梨酸能減弱山梨酸對面團(tuán)的粘附性影響，便于面團(tuán)操作。

由圖5可知，直接使用山梨酸組，面團(tuán)操作性較差，偏軟發(fā)粘。使用微膠囊包埋山梨酸組，則面團(tuán)操作性與空白接近，操作性較好。對比表6和圖5、圖6可知，與單體山梨酸做對比，山梨酸微膠囊化可大大改善山梨酸對面筋弱化程度。圓面包在相同發(fā)酵時(shí)間內(nèi)，其高徑比可增加6%。

表6 山梨酸對面包高徑比的影響

圖6 面包高徑比的影響 山梨酸(左)微膠囊化山梨酸(中)空白(右)

2.4.2 對面包發(fā)酵時(shí)間的影響

按照1.3.1面包制作方法，在面團(tuán)制作過程中，攪拌后期分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團(tuán)。按照400 g面團(tuán)的醒發(fā)至吐司盒齊平作為對照，對比發(fā)酵時(shí)間，結(jié)果如表7。

表7 山梨酸對面包發(fā)酵時(shí)間的影響

由表7可知，與山梨酸單體相比，山梨酸經(jīng)過微膠囊化后，可顯著縮短山梨酸對面團(tuán)發(fā)酵產(chǎn)生的負(fù)面影響。400 g面團(tuán)醒發(fā)至相同吐司盒齊平的程度，微膠囊處理過山梨酸組可縮短約25%(40 min)的醒發(fā)時(shí)間。

2.4.3 對面包中防腐劑殘留含量和防腐效果的影響

采用表1中的配方和制作工藝，分別添加山梨酸和微膠囊化山梨酸，制作面團(tuán)。按照空白組的面包發(fā)酵時(shí)間作對照，70 g/個(gè)面包，經(jīng)上火190 ℃下火180 ℃，烘烤12 min后，成品冷卻后采用KOP袋包裝，部分樣品送檢，部分樣品存放于溫度25±5 ℃，濕度80±5%條件下進(jìn)行觀察，結(jié)果如表8。

表8 不同形式山梨酸應(yīng)用于面包中山梨酸含量以及面包防霉效果的影響

由表8可知，微膠囊包埋山梨酸添加到面包中，檢測山梨酸有效成分殘留率明顯高于單體山梨酸樣品。由此可知，采用微膠囊包埋技術(shù)處理的山梨酸，經(jīng)過烘烤后，其有效成分殘留率明顯提高15%～20%。對比空白山梨酸組，微膠囊化包埋山梨酸，能夠?qū)⒚姘烂蛊谘娱L到7 d，比山梨酸組延長了2天。由此可知，微膠囊包埋山梨酸能夠起到延長食品保質(zhì)期的目的。

3 結(jié)論

經(jīng)驗(yàn)證，在面包制品中山梨酸防霉效果和脫氫乙酸相當(dāng)，優(yōu)于丙酸鈣，但山梨酸對面筋弱化影響顯著，影響了其在面包中的應(yīng)用：醒發(fā)相同時(shí)間，與空白相比山梨酸組比容比小30%，高徑比小17%，面團(tuán)筋度偏軟，面包組織差。面團(tuán)攪拌后期階段添加山梨酸，可以改善對面筋的負(fù)面影響，即減弱山梨酸對面筋的弱化影響，提高面團(tuán)的挺立度。微膠囊化山梨酸能減弱山梨酸對面團(tuán)的粘性、面筋弱化的影響。與山梨酸組對比，相同發(fā)醒發(fā)條件，微膠囊化山梨酸組制得的圓面包高徑比可增加6%；吐司面團(tuán)醒發(fā)至同等程度，可縮短約25%時(shí)間(40 min)；面包烘烤后，山梨酸殘留率提高15%～20%，能夠?qū)⒚姘烂蛊趶?天延長到7天。