湯種和食品添加劑對面包老化的影響

商亞芳， 蔡華珍 ， 徐 杰， 孫艷輝

(滁州學(xué)院博士后工作站1，滁州 239000) (滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院2，滁州 239000)

面包在儲藏過程中水分和香氣散失較快，淀粉易回生，發(fā)生老化現(xiàn)象，導(dǎo)致面包質(zhì)地粗糙，口感變硬[1]，且影響人體對面包的消化吸收。老化后的面包食用價值下降，無法正常食用[2]，嚴重制約了面包產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。面包老化是一個十分復(fù)雜的現(xiàn)象，其老化機理主要包括3個方面：水分遷移作用、淀粉重結(jié)晶作用、面筋蛋白與淀粉之間相互作用[3]。天然的添加物或食品添加劑的添加是延緩面包老化常用的方法。糖類物質(zhì)、乳化劑、酶制劑等抗老化劑不僅可以抑制面包的老化、延長保存期，還可以改善面團的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面包比容增大，口感變好。海藻糖是一種天然多糖，具有吸濕性，在食品中可以起到保水的作用。在烘焙食品中，海藻糖可以抑制淀粉的回生，使面包比容變大，口感變好，延長保鮮期[4]，降低面包硬度[5]。乳化劑可以通過與淀粉顆粒內(nèi)的直鏈淀粉結(jié)合，防止其游離，發(fā)揮抗老化作用。羥丙基甲基纖維素(HPMC)是親水性較好的乳化劑，可以有效地保留食品中水分，提高面包比容，降低面包硬度的上升速率，增強面包的抗老化能力[6,7]。α-淀粉酶、β-淀粉酶等酶制劑可以有效抑制淀粉回生，延緩面包老化，α-淀粉酶可以增大面包的體積，改善面包的質(zhì)構(gòu)，提升面包的口感[8,9]，改善面包紋理，使組織變得細膩，提高面包的柔軟度。

“湯種”是將小麥粉和水混合后加熱，形成有一定黏度的糊狀物而成的[10]。在面包的制作過程中，加入湯種與其他材料經(jīng)攪拌、發(fā)酵、整形、烘烤而成的面包稱為湯種面包。湯種制作過程中，小麥粉淀粉分子間的氫鍵斷開，淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞，使淀粉發(fā)生糊化，吸收大量的水分。同時，小麥粉中的蛋白質(zhì)在高溫下會出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象，因此，湯種的黏度和黏彈性都比較高。用湯種制作的面包由于能夠有效增加小麥粉的含水量，延緩淀粉的老化，從而能夠延緩面包的老化[11]。湯種法是新興的用于改善面包品質(zhì)和感官的面包制作方法，但有關(guān)湯種的研究報告甚少，該技術(shù)在工業(yè)中尚未得到廣泛的應(yīng)用。

利用湯種法制備面包是延緩面包老化的有效途徑之一。在制備湯種的過程中，小麥粉和水的比例，水溫的控制等條件會影響湯種的吸水性、湯種內(nèi)部面筋蛋白聚合度、淀粉糊化程度等從而影響湯種延緩面包老化的效果。因此，本研究采用直接發(fā)酵法利用湯種制作面包，探索湯種制備條件對面包老化的影響，在湯種面包的基礎(chǔ)上，以老化焓值為主要指標，添加添加劑對面包進行老化控制，并結(jié)合硬度、含水量、比容和感官對面包進行綜合評價，并進行老化驗證，研發(fā)新型抗老化面包。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥粉、低糖高活性干酵母、全脂奶粉、白砂糖、雞蛋、鹽、酥油、真菌α-淀粉酶50U/mg、海藻糖、羥丙基甲基纖維素、吐司面包。

1.2 主要儀器設(shè)備

SM-101打蛋和面廚師機，YL-F16發(fā)酵箱，CKTF-32G長帝電烤箱，BD-306JH電冰箱，DSC-100L 差示掃描量熱儀，TA-XT Plus食品質(zhì)構(gòu)-物性測試儀， DSH-50-10電子水分測定儀。

1.3 方法

1.3.1 面包制作方法

基礎(chǔ)配方：高筋小麥粉150 g；糖23.5 g；奶粉3 g；鹽2.4 g；雞蛋15 g；水70 g；酵母1.2 g；酥油10 g。

基礎(chǔ)工藝流程：原料稱取→面團攪拌→分割搓圓→發(fā)酵→揉壓和中間醒發(fā)→成型→最后醒發(fā)→烘烤→冷卻→包裝→成品。

1.3.2 高筋粉湯種對面包老化的影響

湯種制備過程中的的水溫、面水比以及湯種在面包中的添加量會影響面包的老化，因此，選取水溫、面水比和湯種添加量為變量，利用單因素法，探討湯種的制備及添加的最佳條件。

以高筋粉作為湯種原料，高筋粉∶水按質(zhì)量比例設(shè)為1∶0.4，1∶0.6，1∶0.8，1∶1，1∶1.2，制作湯種的水溫分別為常溫、60 ℃、80 ℃、100 ℃，將不同溫度的水加入高筋粉中進行攪拌，直至高筋粉與水完全混合形成面團，將成型后的面團冷卻至室溫，于4 ℃下放置1 d，形成湯種待用[10]。湯種添加量分別為8%、11%、14%、17%、20%(以高筋粉的質(zhì)量計)。按照1.3.1的配方及方法制作面包，在加入水的階段加入不同水溫制作的湯種，并進行攪拌，以添加常溫水制成的湯種面團的面包作為對比。將制做冷卻好的面包進行包裝，置于4 ℃下進行儲藏，3 d后測定面包的老化焓值、硬度、含水量、比容，并進行感官評分，綜合評價湯種添加量對面包老化和感官的影響，確定湯種最佳處理條件。

1.3.3 抗老化劑對面包老化的影響

選用海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶作為變量分別進行單因素實驗[12-14]。在1.3.2的基礎(chǔ)上，按照1.3.1的配方及方法制作面包，將海藻糖、羥丙基甲基纖維素、真菌α-淀粉酶分別加入干粉類物料中混合均勻，并制作面包。海藻糖的添加量分別為：0.00%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%(以高筋粉的質(zhì)量計)。HPMC的添加量為：0.0%、0.5%、1.0 %、1.5%、2.0%、2.5%(以高筋粉的質(zhì)量計)。稱取真菌α-淀粉酶0.003 g，與10 g小麥粉、6 g的水混合后進行攪拌，得到含真菌α-淀粉酶的面團，從中取出部分與湯種、水、雞蛋一起放入和面機中進行攪拌。以高筋粉的質(zhì)量計，含有真菌α-淀粉酶的面團添加量分別為：0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g，則真菌α-淀粉酶的實際添加量分別為：0.00、0.25×10-4%、0.50×10-4%、0.75×10-4%、1.00×10-4%、1.25×10-4%。將制作冷卻好的面包進行包裝，然后置于4 ℃下進行儲藏，3 d后測定面包的老化焓值、硬度、含水量、比容，并進行感官評分，與添加最佳湯種制作的面包進行比較，綜合評價真菌α-淀粉酶不同添加量對面包老化和感官的影響。

1.3.4 復(fù)配抗老化劑對面包老化的影響

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，進行抗老化劑的復(fù)配實驗。按照1.2.1的配方及方法制作面包，將海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶按照正交設(shè)計要求加入到物料中混合均勻，制作面包。將制作冷卻好的面包進行包裝，置于4 ℃下儲藏3 d。選用老化焓值和感官評分兩個指標對面包進行評價[15]。老化焓值越低、感官評分越高，面包的抗老化能力越強，口感越好，品質(zhì)越佳。設(shè)定老化焓值最小為100分，其權(quán)重系數(shù)為0.5，其他各組的得分=最小老化焓值/本組老化焓值×100；設(shè)定感官評分最高分為100分，其他各組得分=本組感官評分/最高的感官評分×100。

綜合評分=(Tmin/T1)×0.5+(T2/Tmax)×0.4

式中：Tmin為最小老化焓值；T1為每組老化焓值；T2為每組感官評分；Tmax為最高感官評分。

根據(jù)正交實驗結(jié)果，制作出品質(zhì)最優(yōu)的面包，冷卻后進行包裝，然后置于4 ℃下儲藏3 d。測定面包的老化焓值，并進行感官評價，與普通制備方法生產(chǎn)的面包進行對比，驗證最佳抗老化面包的抗老化效果。

1.4 面包相關(guān)指標的檢測

1.4.1 老化焓值的測定

取4 ℃下儲藏3 d的面包，稱取10 mg左右面包芯放入鋁坩堝中，以空的鋁坩堝為對照，一同放入差示掃描量熱儀爐內(nèi)進行加熱，測定老化焓值，儀器程序升溫速率為5 ℃/min，掃描溫度范圍為30～110 ℃。每組樣品做3個平行，取平均值[16]。

1.4.2 硬度的測定

取4 ℃下儲藏3 d的面包，去除表皮，切成2 cm3見方的樣品備用。采用質(zhì)構(gòu)儀進行測定，采用探頭為p/36R，測前、測中、測后速度均為2 mm/s，壓縮比例為50%，接觸應(yīng)力為5 g，間隔時間為5 s。每個組分的面包測試3個平行，取平均值[17]。

1.4.3 含水量的測定

取4 ℃下儲藏3 d的面包，去除表皮，采用電子水分測定儀測定4 ℃下儲藏3 d的面包含水量。每個樣品做3個平行，取平均值。

1.4.4 比容的測定

取4 ℃下儲藏3 d的面包，面包比容采用GB/T 20981—2007《面包》[18]中的方法二進行測定，每個樣品測定1次。

1.4.5 感官評價

對4 ℃下儲藏3 d的面包進行感官評價，參照 GB/T 20981—2007《面包》[19]中感官要求，對各項指標進行等級細分，見表1。

表1 面包感官評定標準表

1.5 數(shù)據(jù)分析

運用SPSS19.0軟件進行顯著性分析，并采用Duncan’s新復(fù)極差法進行多重比較。利用excel進行數(shù)據(jù)記錄和處理，實驗結(jié)果將以平均數(shù)±標準差表示，用Origin 9.1進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳湯種處理條件的選擇

2.1.1 湯種制備溫度對面包老化的影響

由圖1可知，湯種的添加提高了面包的抗老化能力。隨著湯種制備水溫的上升，面包的老化焓值逐漸下降。在4 ℃下儲藏3 d后，添加制備水溫為100 ℃湯種所制作的面包老化焓值最低，與添加制備水溫為80 ℃、60 ℃湯種所制作的面包均有顯著性差異(P<0.05)，比常溫湯種的面包老化焓值急劇減少了90.751 9 J/g(P<0.01)，同時添加制備水溫為80 ℃湯種所制作的面包與常溫相比也顯著性下降了45.9103 J/g(P<0.05)，雖然添加制備水溫為60 ℃湯種所制作的面包與常溫之間無顯著性差異，但老化焓值也下降了36.641 0 J/g，說明添加湯種對面包老化回生具有一定的抑制作用。湯種在制作過程中淀粉會發(fā)生糊化，導(dǎo)致吸水量增多，添加湯種的面包組織會變得柔軟，有彈性，不容易老化[19,20]?？赡苁怯捎诤牡矸酆兔娼畹鞍椎奈试鰪?，具有良好的吸水性和保水性。添加湯種后，可以增加整個面團的水分，提高面包的軟化度，降低面包硬度，增強面包持水性[21]，面包水分損失的慢，可以降低淀粉重結(jié)晶的速率，從而延緩面包的老化。隨著湯種制備溫度的上升，面包芯的紋理得到了改善，大氣孔減少，海綿狀結(jié)構(gòu)變得清晰，感官得到提高。由圖2～圖4可知，面包的硬度在下降，含水量和感官評分在增加，與圖1分析相一致。由圖5可知,添加湯種后，面包的比容呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，可能是由于部分高筋粉受熱糊化膨脹、吸水性增強，弱化了淀粉的持氣能力，導(dǎo)致面包的比容下降。同時隨著制備溫度的上升，比容又在逐漸變大，可能是由于小麥粉中的麥醇溶蛋白在73 ℃開始變性[22]，聚合度升高導(dǎo)致持氣性增強，面包的比容增大。因此，湯種可以延緩面包的老化，并對面包感官的提高具有一定的促進作用，且當湯種制備水溫為100 ℃時，效果最好。

圖2 不同條件對面包硬度的影響

圖3 不同條件對面包含水量的影響

圖4 實驗條件對面包感官評價的影響

圖5 不同條件對面包比容的影響

2.1.2 湯種的面水比對面包老化的影響

由圖1可知，面包老化焓值隨著湯種面水比的增加逐漸下降，可能是隨著湯種面水比例的增加，面團的含水量增加，導(dǎo)致面團的柔軟度提高，烘烤后面包的含水量高，保水能力較強，水分散失較慢，淀粉被稀釋，分子碰撞幾率下降，從而使淀粉老化程度減輕[21]。湯種面水比在1∶(0.4～1)時，隨著湯種面水比的增加老化焓值呈下降趨勢，在1∶1之前下降幅度較大，大于1∶1時，老化焓值下降的較少。所以，向面包中添加面水比為1∶1的湯種比較合適。在湯種面水比上升的過程中，面包的含水量在增加，柔軟性得到了提高，氣孔變得均勻，面包的硬度也在逐漸地下降，口感變得細膩，當湯種面水比為1∶1時，感官最佳。面包的比容隨著湯種面水比的增加先上升后下降，在1∶0.6時達到最大，但與1∶1無顯著性差異。因此，湯種面水比對面包老化具有顯著性影響，其中湯種面水比為1∶1的面包老化焓值和硬度也較低，含水量較高，感官評價較好，因此選擇最佳湯種面水比為1∶1。

2.1.3 湯種添加量對面包老化的影響

由圖1可知，隨著湯種含量的增加，面包的老化焓值也在顯著下降，當湯種添加量為20%時，面包的老化焓值達到最低，為508.232 7 J/g，與添加量為17%、14%的湯種之間有顯著性差異(P<0.05)，與添加量為11%、8%之間具有極其顯著性差異(P<0.01)。隨著湯種含量的增加，面包變得柔軟，氣孔細密均勻，口感更有彈性和嚼勁，當湯種添加量為20%時，感官評分最高?？赡苁怯捎谳^高含量的湯種提高了整個面團的含水量和柔軟性，使烘烤后的面包硬度降低、含水量增加，延緩了面包的回生老化[23]，提高了面包的品質(zhì)。當湯種的添加量高于20%后，可能是由于湯種添加量過多，面團的吸水性過強，面團整形比較困難。因此，湯種的添加量對面包風(fēng)味和老化具有顯著性影響，當湯種添加量為20%時，面包的抗老化能力是最強的，風(fēng)味最好。

2.2 抗老化劑對面包老化的影響

2.2.1 海藻糖對面包老化的影響

由圖6可知，面包的老化焓值隨著海藻糖的增加而不斷下降，可能是由于海藻糖本身的保水能力較強，淀粉分子可以和更多的結(jié)合水接觸，淀粉分子被稀釋，同時淀粉分子鏈周圍的黏度也得到了增強，從而抑制了淀粉分子的移動，最終導(dǎo)致淀粉的回生速度下降[12]。海藻糖的添加量在0%～0.75%范圍內(nèi)時，隨著海藻糖含量的增加面包的老化焓值顯著性減少(P<0.05)，且面包比容較大，形態(tài)飽滿，色澤均勻一致，口感松軟適口，組織細膩，彈性較好。當添加量超過0.75%，老化焓值下降趨于平緩，面包品質(zhì)開始下降(圖2～圖5)，可能是過量的海藻糖抑制了酵母發(fā)酵所引起的。因此，當海藻糖的添加量為0.75%時，對面包的老化具有很好的抑制作用，同時面包感官較好。

圖6 抗老化劑對面包老化焓值的影響

2.2.2 羥丙基甲基纖維素對面包老化的影響

由圖6可知，加入HPMC后，面包的抗老化能力都要優(yōu)于添加量為0%。實驗結(jié)果表明，隨著羥丙基甲基纖維素含量的增加，面包的老化焓值在逐漸降低?？赡苁且驗楦呓罘壑械牡矸邸⒚娼畹鞍着cHPMC反應(yīng)形成了更強的面團網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保留住了更多的CO2氣體，導(dǎo)致面包的比容增大，硬度降低；同時HPMC具有與淀粉相似的鏈狀結(jié)構(gòu)，添加適量的HPMC可以有效地將淀粉分子聚集起來，降低淀粉分子的流動速率，從而延緩了面包的老化[13,24]。在HPMC增加的過程中，添加量小于2.0%時，老化焓值下降的幅度較大，添加量為2%與1.5%之間有顯著性差異(P<0.05)，當添加量超過2%時，老化焓值的下降趨于平緩，與2.5%之間差異不顯著。同時，添加HPMC后，面包硬度下降，水分、比容逐漸上升(圖2～圖5)，面包變得蓬松、富有彈性，氣孔分布均勻且致密，口感松軟細膩，當添加量為2.0%時，面包品質(zhì)達到最佳。

2.2.3 真菌α-淀粉對面包老化影響

圖6結(jié)果表明，添加真菌α-淀粉酶可以有效地抑制面包的老化。隨著真菌α-淀粉酶添加量的不斷增加，面包的老化焓值不斷下降，且低于未添加真菌α-淀粉酶所制作的面包(P<0.05)?？赡苁怯捎谡婢?淀粉酶將淀粉分子轉(zhuǎn)化為糊精，減少了淀粉的回生[25]。添加量在0-0.5×10-4%時，老化焓值之間存在顯著性差異(P<0.05)，當添加量超過0.5×10-4%時，老化焓值仍在下降，但無顯著性差異，同時面包的硬度也呈現(xiàn)出類似的趨勢。隨著真菌α-淀粉酶含量的上升，面包的水分雖在上升，但差異不顯著。面包的比容和感官評分隨著α-淀粉酶的增加先上升后下降，在0.5×10-4%時達到最大，然后開始下降。原因是淀粉酶分解得到的糊精和麥芽糖促進了酵母的發(fā)酵，使得烘烤后面包的體積增大，外觀飽滿。然而，當真菌α-淀粉酶的添加量較高時，淀粉水解過度，面團發(fā)黏且持氣能力變差，面包體積小硬度大，口感變差[9]。由此可見，當真菌α-淀粉酶含量適中時，不僅可以增大面包的比容，降低面包的硬度，延緩面包的老化，還可以在一定程度上改善面包的口感。因此，當真菌α-淀粉酶的添加量為0.5×10-4%時，面包的抗老化能力較強，風(fēng)味較好。

2.2.4 復(fù)配抗老化劑對面包老化的影響

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，設(shè)計L9(33)正交實驗，實驗因素水平及結(jié)果見表2。對面包抗老化和感官影響最大的是HPMC，各實驗因素對面包抗老化和感官影響的大小次序為：HPMC>海藻糖>真菌α-淀粉酶，三因素中真菌α-淀粉酶的影響最小。面包抗老化和感官效果最佳的組合為：A3B2C1，與計算結(jié)果一致。當HPMC的添加量為2%，海藻糖添加量為0.85%，真菌α-淀粉酶添加量為0.4×10-4%時，面包的抗老化能力最強，口感較好。

表2 抗老化劑復(fù)配正交實驗結(jié)果

2.3 驗證實驗

由表3、表4可知，在4 ℃下進行儲藏，隨著時間的不斷增加，最佳抗老化面包(湯種制備水溫為100 ℃、湯種制備面水比為1∶1、湯種添加量為20%，海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶的添加量分別為0.85%、2%、0.4×10-4%)和市售吐司面包(復(fù)配加工劑：硫酸鈣、單，雙甘油脂肪酸酯、氯化銨、抗壞血酸、α-淀粉酶、磷酸三鈣、食用玉米淀粉、復(fù)配乳化劑：單，雙甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、磷酯、大豆油)的老化焓值都在逐漸上升，感官品質(zhì)都在下降，但最佳抗老化面包的老化焓值始終低于市售面包，而品質(zhì)也始終優(yōu)于市售面包。儲藏1 d后，2種面包的老化焓值并無顯著性差異，但從第3 d后，最佳抗老化面包的老化焓值始終顯著低于市售面包(P<0.05)，且從第3 d后，市售面包開始掉渣，面包香味變淡，而此時的最佳抗老化面包品質(zhì)沒有變化。在4 ℃下儲藏23 d后，最佳抗老化面包的老化焓值575.445 1 J/g，比市售面包顯著性低了103.547 2 J/g(P<0.05)，且最佳抗老化面包仍可食用，但市售面包彈性差、有異味、掉渣嚴重，基本喪失食用價值。由實驗得到的最佳抗老化面包的品質(zhì)明顯優(yōu)于市售吐司面包，且抵抗老化的能力較強。

表3 儲藏過程中面包老化焓值的變化/J/g

表4 儲藏過程中面包感官的變化

3 結(jié)論

研究湯種對面包老化的影響，得到了湯種最佳處理條件。當湯種制備水溫為100 ℃、湯種制備面水比為1∶1、添加量為20%時，面包的老化程度最低，口感較好。在湯種面包的制作基礎(chǔ)上，對HPMC、海藻糖、真菌α-淀粉酶進行單因素實驗及正交設(shè)計，結(jié)果表明：海藻糖添加量為0.85%，當HPMC的添加量為2%，真菌α-淀粉酶添加量為0.4×10-4%時，面包的抗老化能力最強，老化焓值遠小于普通工藝制備的面包，口感較好，能顯著提升面包品質(zhì)。在驗證實驗中，研究得出的最佳抗老化面包的老化焓值遠小于市售吐司面包，其感官評價也優(yōu)于市售面包。