小麦粉改良剂对面团流变学特性的影响

尚加英1,胡 军2,李利民3,郑学玲3,赵 波1

(1.郑州瑞谷嘉禾科技有限公司,河南 郑州 450052;2.河北省粮食局机关服务中心,河北 石家庄 0500213;3.河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州 450052)

摘 要:采用粉质仪和拉伸仪研究不同面团改良剂单体(酶制剂、氧化剂、磷酸盐)对小麦粉面团流变学特性的影响。结果表明:α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA对面团粉质特性有显著影响;木聚糖酶、ADA和Vc对面团拉伸特性有显著影响,且ADA的影响程度较大。随着α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA添加量的增加,面团的稳定时间和评价值呈下降趋势,弱化度呈上升趋势。随着木聚糖酶添加量的增加,延伸性呈增大趋势,拉伸比值和最大抗拉伸阻力均呈下降趋势,且变化幅度较大;随着ADA和Vc添加量的增加,延伸性、拉伸比值和最大抗拉伸阻力与添加木聚糖酶时变化趋势相反。焦磷酸钠和三聚磷酸钠对拉伸特性无明显作用,在一定添加量时对面团粉质特性有明显影响。脂肪酶对粉质和拉伸特性影响不明显。

关键词:小麦粉;面团改良剂;粉质特性;拉伸特性

面团流变学特性是小麦品质指标之一,是小麦粉加水面团耐揉性和黏弹性的综合表现[1]。流变学参数已经用于研究面团的调制、焙烤过程最佳工艺条件以及产品的质量控制,因此,流变学在评判面制品的质量中是一种非常有效的方法[2]。目前用于测定面团流变学特性的仪器主要有粉质仪、拉伸仪、揉混仪、吹泡示功仪等。这些仪器测定面团流变学特性的方法均被定为研究小麦面筋特性及烘焙品质的国际标准方法或国家标准方法[3-5]

小麦粉品质改良剂是专用于改善小麦粉及其制品品质,延长保质期,改善食品工业性能,增强食品营养价值的一类化学合成或天然物质,在现代专用粉配制及面制品生产过程中发挥极其重要作用。小麦粉品质改良剂对企业的发展虽然起不到决定作用,但是小麦粉企业的发展离不开品质改良剂[6]。目前,国内外一些研究者对改良剂与小麦粉及其制品品质关系做了许多研究[7-16],开发了多种小麦粉品质改良剂,主要有酶制剂、氧化剂、乳化剂、膨松剂,以及各种专用粉复合改良剂等。

本实验通过对中筋粉添加GB 2760允许使用的部分小麦粉改良剂,进行粉质和拉伸实验,研究这些改良剂对面团流变学特性的影响,旨在为小麦粉及其制品生产企业合理使用小麦粉改良剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料

小麦粉:某食品有限公司生产的普通小麦粉;酶制剂:真菌α-淀粉酶、脂肪酶、木聚糖酶;抗氧化剂:偶氮甲酰胺(ADA)、抗坏血酸(Vc);磷酸盐:焦磷酸钠、三聚磷酸钠。

Shimadzu电子分析天平:日本岛津公司;粉质仪:德国Brabender公司;拉伸仪:德国Brabender公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品准备

按不同梯度含量将改良剂分别添加到小麦粉中,充分摇均,备用。

1.2.2 粉质特性测定

按GB/T 14614—2006《小麦粉 面团的物理特性 吸水量和流变学特性的测定 粉质仪法》的规定,采用粉质仪进行测定,典型小麦粉粉质曲线如图1所示。

图1 典型小麦粉粉质曲线

粉质仪测量的指标主要有:

吸水率:是指小麦粉在粉质仪中揉和最大稠度(粉质曲线峰值)为500 FU的面团时所需的加水量,占14%湿基小麦粉重量的百分数(准确到0.1%)。

形成时间(Development Time, DT):是指开始加水直到面团稠度(阻力)达到最大时所需要的揉混时间,准确到0.5 min。

稳定时间(Stable Time, ST):是指粉质曲线首次达到500 FU线与离开500 FU线所需的时间差值,准确到0.5 min。

弱化度(Weakness, WK):是指曲线峰值中心与峰值过后12 min的曲线中心之间的差值,用FU表示。

评价值(Valorimeter Value, VV):是从曲线最高处开始下降算起,12 min后的评价尺记分。

粉质质量指数(Farinogragh Quality Number, FQN):是指从加水开始到面团稠度经由最大稠度中心点下降到30 FU位置的距离,用 mm表示。

1.2.3 拉伸特性测定

按GB/T 14615—2006《小麦粉 面团的物理特性 流变学特性的测定 拉伸仪法》的规定,采用拉伸仪进行测定,典型小麦粉拉伸曲线如图2所示。

图2 典型小麦粉拉伸曲线

拉伸仪测量的指标主要有:

拉伸阻力(Resistance, R):也成抗延伸性,是指曲线开始后在横坐标上到达5 cm位置处曲线的高度,以EU表示。

最大拉伸阻力(Maximum Resistance, Rm):是指曲线最高点的高度,以EU表示。

拉伸能量(Area,A):是指拉伸曲线与基线所包围的总面积,用cm2表示。

延伸性(Extensibility, E):也称延展性,是指面团拉伸至断裂时的拉伸长度,也即拉伸曲线在横坐标上的总长度,以mm表示。

拉伸比例(R/E):是指面团拉伸阻力与延伸性之比。

2 结果与分析

2.1 改良剂对面团粉质特性的影响

粉质仪是面团和面特性分析所采用的最重要的仪器。主要进行面团揉和特性分析,通过粉质仪测定小麦粉的吸水率及评价面团揉制时的稳定性和其他特性,以评价测试小麦粉的品质。粉质仪不但用于研究小麦粉面筋的特性,还可以了解添加物如盐、糖、改良剂对面团形成的影响。

2.1.1 酶制剂

酶制剂主要有α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂肪酶、半纤维酶以及谷氨酞胺转氨酶等。在面团中,淀粉酶能内切直链淀粉成糊精,糊精在淀粉内切酶作用下降解成麦芽糖,麦芽糖能被酵母利用产生CO2,从而使面包体积增大[17]。脂肪酶又叫甘油酯水解酶,通过作用于甘油三酯阻止了其与谷蛋白的结合,从而起到增筋作用,增强面团加工性能,改善面包纹理结构。木聚糖酶使阿拉伯木聚糖和面筋相之间水分的重新分布,或者使水溶性木聚糖分子的链长更容易与蛋白质等大分子结合,使得该部分木聚糖酶极有可能参与到面筋网络结构中去或者增加了面筋—淀粉膜的强度和延伸度[18-19]

酶制剂对面团粉质特性影响如图3所示,从图3可以看出,添加α-淀粉酶后,面团吸水率明显降低,与对照相比,最小值减少了2.8%;添加脂肪酶后,吸水率有所降低,但变化幅度不大;添加木聚糖酶后,吸水率基本不变,略有增加。表明α-淀粉酶对面团的吸水率有显著影响。小麦粉中添加α-淀粉酶后,能够分解更多的淀粉,使小麦粉吸水率有所降低,面团稠度达到最大的时间缩短,面团的韧性、耐揉程度降低,面筋强度变弱。因此,添加α-淀粉酶后,小麦粉的稳定时间、吸水率和评价值均减小,弱化度升高。与温纪平等[20]研究结果相一致,α-淀粉酶在一定程度上降低了小麦小麦粉的品质指标,随着α-淀粉酶添加量的增加,面团的吸水率、形成和稳定时间、评价值都呈显著降低趋势,弱化度呈升高趋势。

图3 酶制剂添加量对面团粉质特性的影响

添加α-淀粉酶和木聚糖酶后,面团的弱化度明显增大,在α-淀粉酶最大添加量时,弱化度比对照增加了21.1%,由于木聚糖添加量稍大,弱化度增加幅度更大,最大添加量时弱化度比对照增加了47.4%;添加脂肪酶后,弱化度变化幅度较小。表明α-淀粉酶和木聚糖酶对面团弱化度有显著影响。弱化度是表明面团在搅拌过程中耐机械搅拌的承受能力。弱化度越大,面筋越弱,面筋越易塌陷变形。添加酶制剂后,在面团形成过程中,其与蛋白质、淀粉等高分子物质一起形成包含气泡的稳定面团结构,面团的面筋变弱,面团的耐破坏程度,也就是对机械搅拌的承受能力降低,从而弱化度变大[21]

随着α-淀粉酶添加量增加,面团的稳定时间呈先逐渐缩短后稳定不变的趋势;添加脂肪酶后,稳定时间呈波浪状小幅度变化,变化不明显;添加木聚糖酶后,稳定时间先逐渐减少后有所增加,但均低于对照样,在添加量5~10 mg/kg时变化幅度最大。表明3种酶制剂对面团的稳定时间都有影响,α-淀粉酶和木聚糖酶的影响相对大些,二者均使稳定时间有所缩短。

随着α-淀粉酶梯度增加,评价值逐渐减小,最大添加量时比对照减少了26.3%;而脂肪酶和木聚糖酶梯度添加后,评价值变化幅度相对较小。

上述结果表明不同的酶制剂对面团的粉质特性有不同的影响,α-淀粉酶影响作用最明显,其次是木聚糖酶,脂肪酶影响作用不明显。

2.1.2 氧化剂

小麦粉加入增筋剂可以改善面团面筋的强度,得到质量更好的成品。具有增筋作用的物质主要是氧化剂,常用的主要有溴酸钾(KBrO3)、抗坏血酸(Vc)和偶氮甲酰胺(ADA)。溴酸钾已被证明对人体有害,我国已禁止溴酸钾在小麦粉中的使用。抗坏血酸(Vc)作为一种中速氧化剂,主要在面团搅拌后期和醒发期间起氧化作用,国外学者已对其作用机理做过研究[22-23],并且抗坏血酸本身是营养元素。目前小麦粉中使用较多的增筋剂为偶氮甲酰胺(ADA)和抗坏血酸(Vc)。

从图4可以看出,随着ADA添加量的增加,面团的吸水率和稳定时间呈小幅度波浪状变化,在添加量15 mg/kg时,吸水率最高,比对照增加了1.8%,添加量10 mg/kg时,稳定时间最长,比对照增加了13.0%;弱化度大幅度升高,最大添加量时,比对照增加了36.8%;评价值略有降低。添加Vc后,除稳定时间在10 mg/kg时较对照增加了24.1%外,其余指标变化幅度较小。表明ADA对面团粉质特性有显著影响,而Vc对面团粉质特性的影响较小。

图4 氧化剂对面团粉质特性的影响

2.1.3 磷酸盐

磷酸盐类用作小麦粉添加剂,在加工过程受热分解,产生气体,使面坯起发,形成致密多孔组织,制品膨松、柔软或酥脆。通常应用于糕点、饼干、面包、馒头等食品中。

从图5可以看出,焦磷酸钠添加量为30 mg/kg时,吸水率比对照增加了1.2%,随着焦磷酸钠添加量的增加,在30~60 mg/kg时,面团吸水率基本不变,添加量为75 mg/kg时,吸水率有所降低,与对照样几乎相同;添加量≤60 mg/kg时,弱化度、稳定时间和评价值几乎不变,当添加量为75 mg/kg时,弱化度比对照减少26.3%,稳定时间增加31.5%,评价值略有增加。说明焦磷酸钠添加量为75 mg/kg时对面团有明显的改良效果,稳定时间明显增加,弱化度明显降低,稳定时间越长形成的面团韧性越好,弱化度越小,面筋的强度越大,面团的加工性能越好。

图5 膨松剂对面团粉质特性的影响

三聚磷酸钠添加量为30 mg/kg时,弱化度比对照减小15.8%,稳定时间增加22.2%,添加量大于30 mg/kg时,弱化度逐渐增加,稳定时间减少。说明三聚磷酸钠添加量为30 mg/kg时对面团有明显的改良效果,添加量过多,反而会使面团品质变差。

综上可知,不同改良剂对面团的粉质特性有不同影响,α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA添加对面团粉质特性有显著影响,其次是一定添加量时的焦磷酸钠和三聚磷酸钠,Vc和脂肪酶影响程度不明显。

2.2 改良剂对面团拉伸特性的影响

拉伸仪是记录面团在拉伸至断裂过程中所受力和延展长度变化情况的仪器,主要用来测量面团的拉伸阻力、拉伸能量以及延伸性等,通过拉伸曲线可以评价面团的拉伸阻力和延展性能等流变学特性。

2.2.1 酶制剂

图6 酶制剂对面团拉伸特性的影响

从图6可以看出,添加酶制剂后,木聚糖酶对面团拉伸特性的影响较为显著,尤其是拉伸比值、拉伸面积和最大抗拉伸阻力,均呈明显减小趋势,变化幅度较大,与对照相比,拉伸比值减小48.3%,拉伸面积减小33.3%,最大抗拉伸阻力降低33.8%,延伸性增加7.9%;添加a-淀粉酶后,面团的延伸性略有增加,其余指标变化不大;添加脂肪酶后,面团的抗拉伸阻力略有降低,其余指标变化不大。说明木聚糖酶对面团的拉伸特性影响显著,添加木聚糖后,面团的筋力变得柔和,延伸性不断增强,a-淀粉酶和脂肪酶对面团拉伸特性影响相对较小。

2.2.2 氧化剂

从图7可以看出,随着ADA添加量的增加,面团的延伸性呈明显减小趋势,与对照相比,最大添加量时,面团延伸性减小了49.2%,拉伸比值和最大抗拉伸阻力呈先增大后减小趋势,添加量15 mg/kg时,拉伸比值比对照增加了4.6倍,最大抗拉伸阻力增加了2.1倍。梯度添加Vc后,面团延伸性逐渐减小,其余指标逐渐增大,最大添加量时,延伸性比对照减小15.9%,拉伸比值增加了1.8倍,最大抗拉伸阻力增加了1.4倍。ADA使面团的拉伸面积略有减小,Vc的作用正好相反,但二者变化幅度均不大。表明ADA和Vc均有增强面团筋力作用,但添加量过高时对面团筋力也会有破坏性。整体来看,二者对面团的拉伸特性均有显著影响,而ADA的影响明显大于Vc的影响。

图7 氧化剂对面团拉伸特性的影响

2.2.3 磷酸盐

从图8可以看出,焦磷酸钠和三聚磷酸钠对面团的延伸性和拉伸比值几乎没有影响,对拉伸面积和最大抗拉伸阻力略有影响,但影响幅度远小于ADA和Vc。表明膨松剂对面团影响程度不显著。

图8 膨松剂对面团拉伸特性的影响

3 结论

添加酶制剂和氧化剂对粉质特性有一定影响,尤其是α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA,对面团的粉质特性影响较为明显;膨松剂只有在添加量达到一定量时才会使面团粉质特性有明显变化。木聚糖酶、ADA和Vc对面团的拉伸特性有明显影响,且ADA的影响作用较大。

脂肪酶对面团粉质和拉伸特性影响不明显,焦磷酸钠和三聚磷酸钠对面团拉伸特性无明显作用。

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Effects of improvers on dough rheological properties

SHANG Jia-ying1,HU Jun2,LI Li-min3,ZHENG Xue-ling3,ZHAO Bo1

(1.Zhengzhou RuiGu JiaHe technology Co., Ltd, Zhengzhou Henan 450052;2. Office Service Center of Hebei Grain Bureau, Shijiazhuang Hebei 0500213;3. College of Food Science and Technology,Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 450052)

Abstract:The effect of different dough improver( enzyme preparation, antioxidants and phosphate) on the dough rheological properties was investigated by using farinograph and extensograph. The results show that: α-amylase, xylanase and ADA have a major impact on the flour farinograph properties; xylanase, ADA and Vc have a significant effect on the extensograph properties, and ADA has more influence. With the increase of α-amylase,xylanase and ADA, the stability time and the evaluation value of dough are in downward trend, while weakening degrees is in upward trend. With xylanase increase, the elongation tends to increase, while the stretching ratio and the maximum tensile resistance tend to decrease, and the variation range is large; with ADA and Vc increase, the change trends of extensibility, stretching ratio and the maximum tensile resistance are contrary compare with adding xylanase. Tetrasodium pyrophosphate and sodium tripolyphosphate have no significant effect on the extensograph properties, but have a significant effect on flour farinograph properties in a certain amount. Lipase has little effect on extensograph and farinograph properties.

Key words:wheat flour; dough improver; farinograph properties; extensograph properties

收稿日期:2017-02-08

基金项目:公益性农业行业科研专项经费资助项目(201303070);河南小麦产业技术体系专项资金资助项目(S2016-01-G06)

作者简介:尚加英,1982年出生,女,硕士研究生.

通讯作者:郑学玲,1972年出生,教授,博士生导师.

中图分类号:TS 210.1

文献标识码:A

文章编号:1007-7561(2017)04-0010-07