特二粉和面過程中加水量對面團質(zhì)量的影響

◎ 馬金婷，張世豪，張長付，劉 瀟，富明鑫，岳雅歌，王 杭，李海峰，梁 贏，王金水，賈 峰

（河南工業(yè)大學生物工程學院，河南 鄭州 450001）

特二粉舊稱為上白粉或七五粉，是我國中原和北方地區(qū)日常制作面制食品的主要面粉。和面是面團加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，和面效果對后續(xù)加工和最終產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響[1]。不同和面方式對面團和面條品質(zhì)具有顯著影響[2]，和面的效果與面粉類型和混合時間有關(guān)[3]。和面時間一般為15 min，攪拌時間過短導致攪拌不均勻，小麥粉難以充分吸水，面筋形成不足；而面團攪拌時間越長，面筋延伸就越大，成熟的面筋網(wǎng)絡就會斷裂。和面過程中，谷蛋白肽鏈隨著水分的滲入，通過機械攪拌和二硫鍵的交聯(lián)，拉伸成線形，線性谷蛋白分子相互纏結(jié)，醇溶蛋白填充于其中，形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[4]。面粉的和面特性也是預測面粉蛋白含量和濕面筋含量的最佳因子[5]。

水是面筋蛋白黏彈性形成的必要條件，在攪拌和烘焙過程中發(fā)生的各種化學反應中起著重要作用[6-7]。在和面過程中水分也能夠在面筋與纖維之間進行遷移[8]，但不同的吸水方式對面筋蛋白強度的影響較小[9]，與小麥面團相比，燕麥面團的含水量較低[10]，也有研究利用面粉的吸水性評估小麥面團質(zhì)量[11]。研究表明，真空和面且加水量40%時，面團巰基含量最低，α-螺旋、β-折疊含量最高，無規(guī)則卷曲含量最低，面筋蛋白有序性較好[6，12]。隨著加水量的增加，面片的拉伸力與硬度呈下降趨勢，拉伸距離（延展性）與黏性呈上升趨勢[12]。面團中的加水量和攪拌時間對面條的硬度、黏附性和內(nèi)聚性也有顯著影響[13]，加水量也可以影響冷凍面條的品質(zhì)[14]。

前人的研究主要集中在面團制作的結(jié)果，以及面團結(jié)果與相關(guān)指標的關(guān)系方面。然而，面團制作過程中面團質(zhì)量變化的相關(guān)研究較少，特別是不同加水量對面團質(zhì)量的影響尚不十分清楚。本研究利用市售的特二粉為原材料，運用小型和面機、質(zhì)構(gòu)儀、超微量分光光度計、顯微鏡等儀器，分析和面過程中面團質(zhì)量變化規(guī)律，可為小麥粉面團特性變化研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，亦對雜糧面團結(jié)構(gòu)特性研究有借鑒意義，于推動食品加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展有重大意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

特質(zhì)二等小麥粉（精制粉），河南金苑糧油有限公司；無碘食鹽，中鹽皓龍有限責任公司；十二烷基硫酸鈉，南京森貝伽生物科技有限公司；碘化鉀，北京百奧萊博科技有限公司；乙醇，上海信帆生物科技有限公司；冷凍包埋劑，美國櫻花SAKURA公司。

HM750和面機，青島漢尚電器有限公司；WGB-2000L白度儀，杭州天成光電有限公司；JMCZ面筋指數(shù)儀，杭州天成光電有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國STABLE MICRO SYSTEM公司；NanoDrop 2000超微量分光光度計，賽默飛世爾科技有限責任公司；Leica CM 1950冰凍切片機，徠卡微系統(tǒng)有限公司；Nikon E200MV顯微鏡，南京尼康江南光學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 面團制備及形態(tài)變化觀察

加水量應選擇為45.0%（90 mL）、47.5%（95 mL）、50.0%（100 mL），和面機設(shè)置為低檔位，在面團攪拌過程中，用秒表計時，當和面時間到達5 min、10 min、15 min、20 min和25 min時，拍照記錄，拍取樣50.0 g，放入25 ℃醒發(fā)箱內(nèi)醒發(fā)20 min。

1.2.2 面團濕面筋含量測定

參考GB/T 5506.2—2008，并稍做改動。稱取各時間段醒發(fā)后面團15.0 g，用20.0 g·L-1NaCl溶液洗去面團中的淀粉，反復洗滌、稱量，直至讀數(shù)恒定，作為濕面筋質(zhì)量。濕面筋含量=濕面筋質(zhì)量（g）/取樣面團質(zhì)量（g）×100%。

1.2.3 面團干面筋含量測定

干面筋含量的測定方法參考GB/T 5506.3—2008，并稍做改動。將洗好的濕面筋依次置于50 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，作為干面筋質(zhì)量。干面筋含量=干面筋質(zhì)量（g）/取樣面團質(zhì)量（g）×100%。

1.2.4 面團面筋指數(shù)測定

將恒重的濕面筋按加水量及和面時間順序兩兩一組置于面筋指數(shù)儀篩網(wǎng)中，按下左側(cè)離心按鈕，離心120 s，離心結(jié)束后取出篩上物稱量其質(zhì)量，并計算面筋指數(shù)。面筋指數(shù)=篩上面筋（g）/濕面筋（g）×100%。

1.2.5 面團質(zhì)構(gòu)特性測定

面團TPA測試參考張愛霞等的方法[15]，略做修改，將不同含水量和各個時期的面團用內(nèi)圈直徑為2.0 cm、高度為1.5 cm的圓柱形壓縮變形量為原高度的75.0%，每個處理重復3～5次。

1.2.6 面團顯微結(jié)構(gòu)觀察

樣品制備：取適量待測面團，將面團處理為直徑1 cm左右，長度15 cm左右圓柱條，分切成長度基本一致的3段，放入-18 ℃，冷凍12 h。取出工具處理為邊長2～3 mm正方體。用包埋劑全面覆蓋樣品，在速凍臺上冷卻至包埋劑凝固。切片厚度為6 μm，將切片機的切片厚度設(shè)置為20 μm，先低倍后高倍，調(diào)節(jié)顯微鏡使成像清晰。

1.2.7 統(tǒng)計分析

通過Office 2016軟件進行數(shù)據(jù)計算及分析、圖表制作，各水平處理之間用IBM SPSS Statistics 21軟件進行差異顯著性分析，采用Duncan’s進行多重比較（P＜0.05）。上述所有試驗均設(shè)置重復測定3～5次，測得的數(shù)據(jù)計算平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 和面過程中不同加水量對面團形態(tài)的影響

面團和面過程中不同加水量和時期的面團形態(tài)特征如圖1所示。

圖1 和面過程中面團形態(tài)特征圖

由圖1可見，加水量為45.0%：和面5 min時，部分面絮緊密聚集，四周及底部有大量面粉殘渣殘留；10 min時面團基本成型，缸底部有部分面渣殘留；15 min時面團成團完整，表面較為光滑且有部分褶皺，缸底無殘留面渣，質(zhì)地緊實；20 min時完全成團，表面較為平整，伴有輕微裂隙；25 min時面團成團完整，表面開始變得干燥粗糙，出現(xiàn)褶皺。加水量為47.5%：5 min時大量面絮松散聚集，周圍殘留部分面絮及面渣；10 min時面團初步成型，表面褶皺分布較多；15 min時已經(jīng)完整成團，表面較為平滑，略有褶皺；20 min時面團變硬，表面依然存在褶皺；25 min時面團表面粗糙化，褶皺進一步增多，質(zhì)感干澀。加水量為50.0%：和面5 min時初步成團，松散結(jié)合，面粉分布不均；10 min時大致成團，面團表面布有裂痕；15 min時已經(jīng)完整成團，表面褶痕略有減少；20 min時面團表面質(zhì)地偏軟，仍有褶皺裂紋分布；25 min時面團質(zhì)感濕潤黏著，表皮干澀伴有褶痕。

對面團形態(tài)分析表明，面團攪拌10 min左右時，加水量45.0%的面團基本成團；面團攪拌6 min左右時，加水量47.5%的面團基本成團；面團攪拌4 min左右時，加水量50.0%的面團基本成團；隨著加水量的增加，面團成團時間變短，表面更為光滑；面團在20～25 min時3個處理都能形成統(tǒng)一的面團結(jié)構(gòu)，其中加水量45.0%的面團整體體積較大，推測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為松散，而加水量47.5%、50.0%的面團整體結(jié)構(gòu)較為緊實，其中加水量50.0%的面團質(zhì)感更黏著。

2.2 和面過程中不同加水量對面團濕面筋、干面筋和面筋指數(shù)的影響

不同加水量的面團和面過程中濕面筋含量變化如圖2所示。由圖2可知，3種加水量的面團的濕面筋含量隨和面時間的延長，表現(xiàn)為先增大后減小，在0～10 min時，面團的濕面筋含量值較低，隨著和面的進行濕面筋含量不斷增多，15 min后面團的濕面筋含量又開始逐漸減小。可能的原因是，和面過程中隨著面筋網(wǎng)絡的逐漸形成，提取出的濕面筋逐漸增加；當面筋網(wǎng)絡形成后，繼續(xù)和面則會破壞面筋網(wǎng)絡的完整性，提取出的濕面筋含量逐漸減少。濕面筋含量波動性變化的結(jié)果也間接反映了面筋網(wǎng)絡完好程度的變化。

圖2 不同含水量對和面過程中濕面筋含量的影響圖

由圖3可知，3種加水量面團的干面筋含量隨時間變化規(guī)律基本一致，表現(xiàn)為波動減小趨勢，在5 min時，面團的干面筋含量最高，在10 min時，干面筋含量下降，在15 min時，面團的干面筋含量又有增加，15 min后面團干面筋含量則開始逐漸降低。干面筋含量的變化理論上與濕面筋含量的變化應該一致，但是5 min時干面筋含量與濕面筋含量的變化不一致，可能原因是，和面5 min時面粉沒有形成完整統(tǒng)一的面團，取樣誤差較大，影響了干面筋含量的計算。

圖3 不同含水量對和面過程中干面筋含量的影響圖

由圖4可知，3種加水量面團的面筋指數(shù)隨時間變化表現(xiàn)為波動減小，與干面筋含量的變化正相關(guān)。在5 min時，面筋指數(shù)最大，在10 min時，逐漸減小，在15 min時，面筋指數(shù)又逐漸增大，而15 min后面團面筋指數(shù)又開始逐漸減小。

圖4 不同含水量對和面過程中面筋指數(shù)的影響圖

2.3 和面過程中不同加水量對面團質(zhì)構(gòu)特性的影響

面團和面過程中不同加水量的面團質(zhì)構(gòu)特性變化如表1所示。由表1可見，隨著加水量的不斷增加，面團的硬度呈現(xiàn)出下降的趨勢，面團的黏彈性呈現(xiàn)出上升的趨勢。3種加水量的面團硬度隨時間變化均呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢；黏著性隨和面進行均表現(xiàn)為先減小后增大再減小再增大，在0～10 min時，黏著性隨著和面的進行而不斷減小，10～15 min時面團的黏著性又開始逐漸增大，15～20 min時面團的黏著性又開始逐漸減小，20～25 min時面團的黏著性又出現(xiàn)增大；彈性隨和面進行均表現(xiàn)為先增大后減小，加水量45.0%、47.5%的面團在15 min前面團的彈性隨著和面的進行而不斷增大，之后又開始逐漸減小，加水量50.0%的面團在20 min前面團的彈性隨著和面的進行而不斷增大，之后又開始逐漸減小。通過對面團質(zhì)構(gòu)特性分析，隨著和面時間的延長，不同加水量的面團硬度的變化規(guī)律為不斷減??；黏著性呈現(xiàn)出先減小后增大再減小再增大的變化規(guī)律；彈性呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。隨著加水量的不斷增加，面團的硬度整體呈現(xiàn)出下降的趨勢，面團的黏彈性整體呈現(xiàn)出上升的趨勢。

表1 和面過程中面團質(zhì)構(gòu)特性變化表

2.4 和面過程中不同加水量對面團顯微結(jié)構(gòu)的影響

面團和面過程中不同加水量面團中面筋蛋白與淀粉顆粒排布如圖5所示。

圖5 和面過程中面團顯微結(jié)構(gòu)圖

由圖5可見，加水量為45.0%：和面時間為10 min時，面筋蛋白包裹著淀粉顆粒，但兩者分布不均勻，蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)尚未建立；25 min時，面筋蛋白網(wǎng)格結(jié)構(gòu)逐漸松散，淀粉顆粒排布混亂，面筋網(wǎng)絡出現(xiàn)多處撕裂。加水量為47.5%：和面時間為10 min時，面筋蛋白包裹著淀粉顆粒，但兩者分布不均勻，蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)已經(jīng)初步建立；25 min時，面筋蛋白與淀粉顆粒分布較為均勻，蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)變得分散，淀粉顆粒排布也變得分散，面筋網(wǎng)絡開始出現(xiàn)斷裂。加水量為50.0%：和面時間為10 min時，面筋蛋白包裹著淀粉顆粒，但兩者分布不均勻，蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)松散；25 min時，蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)逐漸松散，淀粉顆粒排布混亂，面筋網(wǎng)絡開始出現(xiàn)大孔徑斷裂。和面時間為15 min時，各加水量下的面團，面筋蛋白網(wǎng)格結(jié)構(gòu)成熟，淀粉顆粒均勻散布其間，其中加水量45.0%的面團面筋網(wǎng)絡中有少量孔隙；加水量47.5%的面團面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)緊實；加水量50.0%的面團面筋網(wǎng)絡中有少許較大孔隙。

通過對面團顯微結(jié)構(gòu)分析，和面10 min左右時，加水量45.0%的面團尚未建立蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，加水量47.5%的面團初步建立蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，加水量50.0%的面團蛋白質(zhì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)松散；和面15 min左右時，面筋蛋白網(wǎng)格結(jié)構(gòu)成熟，淀粉顆粒均勻散布其間，其中加水量45.0%的面團面筋網(wǎng)絡中有少量孔隙，加水量50.0%的面團面筋網(wǎng)絡中有少量較大孔隙，而加水量47.5%的面團面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)緊實；和面25 min左右時，加水量45.0%的面團面筋網(wǎng)絡出現(xiàn)多處撕裂，加水量50.0%的面團面筋網(wǎng)絡出現(xiàn)大孔徑斷裂，而加水量47.5%的面團面筋網(wǎng)絡開始出現(xiàn)局部斷裂。

3 結(jié)論

測定與分析不同加水量、不同和面時間的特二粉面團的形態(tài)特征、面筋含量、質(zhì)構(gòu)特性、顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，隨著加水量的增加，面團成團時間變短，硬度減小、黏彈性增大，表面更為光滑，質(zhì)感更為黏著；隨著和面時間的延長，面筋含量整體呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律；隨著和面時間的延長面團硬度逐漸減小，黏著性呈現(xiàn)出“W”形變化，彈性先增大后減小。當面團在加水量為47.5%，和面時間15 min時，面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)緊實，淀粉顆粒均勻分布其中，綜合性質(zhì)較好。本研究是在特定的溫度與轉(zhuǎn)速條件下，針對加水量與和面時間進行的分析。實際上，溫度和轉(zhuǎn)速也是影響面團質(zhì)量的重要因素，因此下一步擬對溫度及其轉(zhuǎn)速等因素分別進行單因素和多因素協(xié)同方面的研究，為小麥粉的食品加工和生產(chǎn)提供更多理論支持。