棕櫚油添加量對(duì)面團(tuán)質(zhì)量的影響

馬啟昱 劉忠義 付 滿 劉文星 李希宇

(1. 北部灣大學(xué)北部灣特色海產(chǎn)品資源開發(fā)與高值化利用實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535011；2. 廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；3. 湘潭大學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411105)

面團(tuán)具有高度黏彈性，是淀粉、水和蛋白質(zhì)等其他組分相互作用形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)果[1]。其中，面筋網(wǎng)絡(luò)中主要以面筋蛋白作為核心骨架，淀粉作為填充材料，而面筋蛋白的組分、含量和結(jié)構(gòu)對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性可產(chǎn)生不同程度的影響。

面團(tuán)制作過(guò)程中，可以采用多種方法改變其面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善面團(tuán)特性。根據(jù)面食種類優(yōu)化的面團(tuán)配方，如改良原料粉[2-3]、調(diào)整面筋含量[4]、添加變性淀粉[5]和油脂[6]等，可以影響面團(tuán)的質(zhì)地特性。油脂可以增強(qiáng)面團(tuán)內(nèi)部各組分顆粒間的吸附作用和結(jié)合作用，使淀粉與面筋蛋白均勻結(jié)合，形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[7]，面團(tuán)攪拌時(shí)，油脂會(huì)將空氣帶入內(nèi)部，增強(qiáng)面團(tuán)的持氣性，增大面團(tuán)發(fā)酵體積。油脂的脹潤(rùn)性可減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔洞邊緣光滑，提高面團(tuán)彈性和延展性，降低面團(tuán)硬度和膠著性，顯著改善面團(tuán)的流變學(xué)特性[8]。油脂在淀粉與蛋白質(zhì)之間還可以形成防止淀粉回生和干燥的油膜，減緩面團(tuán)老化速度[9]。

由于不同油脂的自身特性不同，形成的面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也不同，因此產(chǎn)生的面團(tuán)可塑性及穩(wěn)定性也不同[10]。棕櫚油因其功能特性和相對(duì)低廉的價(jià)格被廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域，相比于其他油脂，棕櫚油還具有良好的耐高溫性、抗氧化性和熱穩(wěn)定性[11-12]，可以減緩烹飪過(guò)程中油脂的酸價(jià)、過(guò)氧化值等理化指標(biāo)的升高速度，延長(zhǎng)食品的貨架期，適合生產(chǎn)煎炸、燒烤食品[13]，同時(shí)富含類胡蘿卜素、多種維生素等生物活性物質(zhì)，風(fēng)味獨(dú)特且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，甚至可降低患病風(fēng)險(xiǎn)[14-15]。

研究擬利用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)定棕櫚油添加量對(duì)發(fā)酵面團(tuán)流變特性的影響，結(jié)合面團(tuán)發(fā)酵體積、pH持水性的變化，探討棕櫚油添加量對(duì)面團(tuán)發(fā)酵特性的影響，并通過(guò)掃描電鏡觀察面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)分析棕櫚油添加量對(duì)面團(tuán)組分的作用機(jī)理，為棕櫚油在生產(chǎn)馕、面包、饅頭、蘇打餅干及冷凍面制品等的發(fā)酵面團(tuán)中的合理應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

中筋小麥粉：河北金沙河面業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；

棕櫚油：天津市聚龍糧油有限公司；

酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

電子天平：ME204E/02型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

斌創(chuàng)億醒發(fā)箱：YH-6D型，廣廚中西餐廚具(廣州)有限公司；

pH計(jì)：ST500/F型，奧豪斯儀器(上海)有限公司；

旋轉(zhuǎn)流變儀：哈克MARS Ⅲ型，德國(guó)賽默飛世爾科技有限公司；

掃描電子顯微鏡：Zeiss Sigma300型，德國(guó)卡爾·蔡司股份公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面團(tuán)制備 取一定質(zhì)量的小麥原料粉，加入0.8%(以小麥粉總質(zhì)量為100%計(jì))的酵母和30%的水，將油樣分別以4%，6%，8%，10%，12%的比例添加至面粉中混勻，揉至表面光滑備用，以未添加任何油樣的小麥面團(tuán)為對(duì)照組。

1.3.2 面團(tuán)發(fā)酵體積及pH值測(cè)定 稱取20 g面團(tuán)樣品于50 mL量筒中，面團(tuán)表面鋪平至17 mL處，35 ℃、相對(duì)濕度80%的醒發(fā)箱中發(fā)酵，每隔20 min記錄面團(tuán)的發(fā)酵體積；同時(shí)，取6份樣品(10 g/份)于同種發(fā)酵環(huán)境下醒發(fā)，每隔20 min取出一份溶于90 mL煮沸過(guò)的室溫蒸餾水中，待充分溶解后測(cè)量pH[16]。

1.3.3 面團(tuán)持水性測(cè)定 參照岳書杭[5]的方法，按式(1)計(jì)算面團(tuán)失水率。

(1)

式中：

X——面團(tuán)的失水率，%；

W1——凍融后面團(tuán)的質(zhì)量，g；

W2——凍融前面團(tuán)的質(zhì)量，g。

1.3.4 面團(tuán)流變學(xué)特性分析 試樣醒發(fā)30 min后，將樣品搟成平整均勻的面皮，置于哈克流變儀樣板間，取出多余樣品。在暴露的樣品表面涂一層薄薄的硅油或礦物油以防止測(cè)試期間的干燥，松弛5 min。通過(guò)應(yīng)變掃描測(cè)試0.1%～10.0%，確定樣品的線性黏彈性區(qū)域，以合適的應(yīng)變值進(jìn)行頻率掃描[17]。頻率掃描參數(shù)：間距2 mm，應(yīng)變值0.5%，溫度25 ℃，保溫時(shí)間60 s，頻率掃描范圍0.1～10.0 Hz。

1.3.5 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)檢測(cè) 通過(guò)電鏡觀察面團(tuán)內(nèi)部面筋形成與油脂和淀粉顆粒的分布情況，將樣品冷凍干燥后切取1 cm3噴金處理，置于電鏡觀察臺(tái)截面觀察[18]。放大倍數(shù)1 500×；電壓20 kV。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理 采用IBM SPSS Statistics 25統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析(顯著性水平為P<0.05)，運(yùn)用Origin 2019b軟件對(duì)數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 面團(tuán)的發(fā)酵體積及pH值

2.1.1 發(fā)酵體積 由圖1可知，40 min是面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中的重要節(jié)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間<40 min時(shí)，發(fā)酵體積隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為40 min時(shí)，發(fā)酵體積雖持續(xù)增大，但速度開始放緩。同時(shí)，加入油脂的前期發(fā)酵體積較未加入油脂的偏小，發(fā)酵效果較差，后期逐步持平甚至超過(guò)后者。油脂在初始階段因具有自身黏性，會(huì)提高蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的內(nèi)聚性，使前期體積偏小，但是油脂在混合原輔料過(guò)程中可以帶入更多的空氣，并穩(wěn)定包裹空氣的液膜結(jié)構(gòu)[19]，延長(zhǎng)面團(tuán)持氣能力，提高面團(tuán)耐發(fā)性，后期體積就會(huì)高于未添加油脂的面團(tuán)。適量的棕櫚油可減少內(nèi)部顆粒間的摩擦，對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有一定的保護(hù)作用，面團(tuán)蓬松柔軟；而過(guò)量的棕櫚油發(fā)酵效果不好，持氣性差，一方面可能是因?yàn)橛椭^(guò)多，稀釋面筋蛋白，增加面團(tuán)黏性，降低持氣性，另一方面可能是油脂過(guò)多，使酵母無(wú)法很好接觸氣泡，不利酵母代謝，從而降低發(fā)酵能力。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 面團(tuán)發(fā)酵體積的變化Figure 1 Change in dough’s volume during fermentation

2.1.2 面團(tuán)pH 由圖2可知，面團(tuán)pH隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。pH變化的主要影響因素包括面團(tuán)中發(fā)酵菌等微生物的活性情況和添加成分的自身特性。添加油脂可以影響面團(tuán)內(nèi)部發(fā)酵環(huán)境，提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)微生物代謝，提高發(fā)酵效率。發(fā)酵前期，發(fā)酵環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足，不存在局限因素，微生物發(fā)酵效率提高，產(chǎn)酸量隨之增大，故pH值的下降速度較高。發(fā)酵后期，面團(tuán)中的微生物受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足的限制，生長(zhǎng)代謝穩(wěn)定，部分酸類產(chǎn)物被消耗轉(zhuǎn)化為酯類，面團(tuán)持氣性降低，導(dǎo)致pH值變化相對(duì)緩慢并趨于穩(wěn)定[20]。若發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)氣量與面筋蛋白的延展限度失衡，會(huì)損失氣體，使pH略微升高，如無(wú)油面團(tuán)的后期發(fā)酵。結(jié)合發(fā)酵體積和pH可知，當(dāng)棕櫚油添加量為6%～8%時(shí)，面團(tuán)的發(fā)酵效果最好。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 面團(tuán)pH的變化Figure 2 Change in pH of dough

2.2 持水性變化

由圖3可知，面團(tuán)的失水率隨油脂添加量的增長(zhǎng)呈先降低后升高的趨勢(shì)，當(dāng)棕櫚油添加量為6%時(shí)，面團(tuán)的失水率達(dá)到最低點(diǎn)，持水性效果最佳。面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，蛋白質(zhì)分子中的—COOH、—OH、—NH2等親水基團(tuán)充分吸水，通過(guò)氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用、范德華力等形成面筋網(wǎng)絡(luò)，使面團(tuán)中的部分弱結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)結(jié)合水，穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[21]。因此，當(dāng)棕櫚油添加量為6%時(shí)，面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。持水性升高可能是添加少量油脂具有潤(rùn)滑作用，使面筋蛋白和淀粉等顆粒表面光滑，促進(jìn)面團(tuán)形成過(guò)程中原輔料的混合，建立淀粉—脂質(zhì)—蛋白三元混合體，形成細(xì)密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加固穩(wěn)定面團(tuán)內(nèi)部框架[22]。而過(guò)多的油脂不利于淀粉等成分與水的充分結(jié)合，增大內(nèi)部分子間形成的空隙，降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)添加量過(guò)大會(huì)稀釋面團(tuán)中各組分，阻礙面筋形成，導(dǎo)致面團(tuán)持水性降低[23]。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 面團(tuán)失水率的變化Figure 3 Change in water loss rate of dough

2.3 流變學(xué)特性變化

由圖4可知，面團(tuán)的儲(chǔ)能模量(G')和損耗模量(G'')均呈平滑緩慢上升的趨勢(shì)，且儲(chǔ)能模量大于損耗模量，即每種油脂對(duì)應(yīng)面團(tuán)的彈性大于黏性，類似于固體性質(zhì)，有較好的黏彈性[24]，有一定的耐形變能力，在一定范圍內(nèi)的變形可以壓縮和回復(fù)。

圖4 面團(tuán)的流變學(xué)特性變化Figure 4 Change in rheological properties of dough

通常來(lái)說(shuō)，谷蛋白構(gòu)成聚合蛋白網(wǎng)絡(luò)，為面團(tuán)提供黏性和彈性，而麥膠蛋白是谷蛋白網(wǎng)絡(luò)的增塑劑，有助于提高面團(tuán)的黏彈性和延展性。不同類型面筋蛋白的反應(yīng)和相互作用對(duì)面團(tuán)混合時(shí)三維面筋網(wǎng)絡(luò)的形成至關(guān)重要[25]。棕櫚油具有疏水性和游離性，通過(guò)非極性基團(tuán)疏水作用結(jié)合淀粉與蛋白，增加蛋白聚集物的分子量，穩(wěn)定面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與無(wú)油面團(tuán)相比，添加適量油脂的面團(tuán)彈性較高，是因?yàn)樘砑舆m量油脂可促進(jìn)面團(tuán)組分間的相互作用穩(wěn)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)面團(tuán)彈性，當(dāng)棕櫚油添加量>8%時(shí)，其黏彈性比無(wú)油面團(tuán)差，因?yàn)檫^(guò)量油脂增大了覆蓋表面積，限制了面筋蛋白質(zhì)膠粒吸水作用，影響面團(tuán)的水化階段，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，所以過(guò)量添加油脂導(dǎo)致面團(tuán)的彈性降低，黏性增強(qiáng)。

改善面團(tuán)流變特性的方式有多種，方法不同其作用機(jī)理亦不同。調(diào)節(jié)面筋含量的方式可直接影響面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；添加變性淀粉，通過(guò)引入親水基團(tuán)，提高親水性促進(jìn)面筋蛋白吸水，加強(qiáng)淀粉分子之間的相互交聯(lián)，促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)形成與穩(wěn)定[21]；而油脂則是利用脹潤(rùn)性和黏稠性等自身特性與蛋白質(zhì)和淀粉相互作用，穩(wěn)定面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善制品特性。

2.4 微觀結(jié)構(gòu)

由圖5可知，面團(tuán)發(fā)酵后，淀粉顆粒間出現(xiàn)孔隙，面筋蛋白覆蓋在淀粉顆粒表面，淀粉顆粒借助蛋白質(zhì)形成連續(xù)的面筋基質(zhì)，進(jìn)而吸水?dāng)U張，發(fā)展為松散的海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[26]。當(dāng)棕櫚油添加量為6%～8%時(shí)，油脂可均勻分散至面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，形成覆蓋在大顆粒組分表面的面筋薄膜。油脂使面筋凝膠光滑，結(jié)構(gòu)完整，黑色孔洞減少，降低發(fā)酵面團(tuán)制作過(guò)程中的漏氣率，蛋白網(wǎng)絡(luò)被氣體充斥呈蜂窩狀態(tài)，獲得較蓬松的體積，因此油脂添加效果呈先優(yōu)后劣的趨勢(shì)。

圖5 面團(tuán)的掃描電鏡圖Figure 5 Scanning electron microscopy of the dough (1 500×)

面筋凝膠結(jié)構(gòu)中有許多孔洞，是非常脆弱、極易破裂的結(jié)構(gòu)，油脂的均勻分布使面筋表面光滑，減少摩擦，降低面團(tuán)硬度[27]，增強(qiáng)彈性。然而，過(guò)量的油脂面團(tuán)氣孔數(shù)量減少，油脂凝集不分散，孔隙變小、結(jié)構(gòu)緊密不均勻，因此過(guò)量油脂的面團(tuán)硬度大且缺少?gòu)椥?，作用機(jī)理一方面可能是過(guò)量棕櫚油稀釋了面團(tuán)組分，減少了面筋蛋白與淀粉等高聚物分子量，破壞面筋蛋白的有序化構(gòu)象，降低了聚合物分子間的交聯(lián)纏結(jié)，阻礙二硫鍵的形成，最終弱化面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和延展性，另一方面是借助自身黏稠性，減少面團(tuán)的儲(chǔ)能模量，增大損耗模量，即提高黏性和硬度，降低柔軟度。這從微觀角度上解釋了不同棕櫚油添加量導(dǎo)致面團(tuán)流變性質(zhì)產(chǎn)生變化的原因。因此，添加棕櫚油可改變面團(tuán)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)發(fā)酵特性和流變學(xué)性質(zhì)，以及面制品的感官品質(zhì)。

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，在小麥粉中分別添加4%，6%，8%，10%，12%(以小麥粉的總質(zhì)量為100%計(jì))的棕櫚油，隨著棕櫚油添加量的增加，面團(tuán)的發(fā)酵特性和流變特性發(fā)生顯著變化。當(dāng)棕櫚油添加量為4%～10%時(shí)，有助于提高面團(tuán)的延展性和持水性，加強(qiáng)發(fā)酵面團(tuán)的彈性，降低發(fā)酵面團(tuán)的硬度，形成穩(wěn)定的面筋結(jié)構(gòu)，有效地改善面團(tuán)發(fā)酵特性，延緩面團(tuán)老化速度。但是，當(dāng)棕櫚油添加量為12%時(shí)，會(huì)稀釋面筋蛋白，降低面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大發(fā)酵面團(tuán)的硬度和黏性。綜上，在小麥粉中添加6%～8%的棕櫚油能夠滿足生產(chǎn)需要，改善產(chǎn)品品質(zhì)。該試驗(yàn)只在油脂對(duì)發(fā)酵面團(tuán)品質(zhì)的影響上做了初步研究，尚需探索油脂對(duì)其他面團(tuán)的影響，若能對(duì)冷凍面團(tuán)、燙面面團(tuán)等面制品進(jìn)行研究，能更好地說(shuō)明油脂對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的改善作用。后續(xù)可進(jìn)一步分析油脂物理或化學(xué)等性質(zhì)對(duì)面團(tuán)品質(zhì)的影響。