摘 要 面團(tuán)持氣性是面團(tuán)流變學(xué)特性之一,反映了面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中保持酵母產(chǎn)生氣體的能力,是影響發(fā)酵面制品品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。影響面團(tuán)持氣性的因素主要有蛋白質(zhì)含量與組成、破損淀粉含量、麩皮的含量,以及加工工藝中加水量、水溫、酵母含量、攪拌時(shí)間和醒發(fā)時(shí)間等。在發(fā)酵面制品生產(chǎn)中,面團(tuán)持氣性不足會(huì)導(dǎo)致面制品的塌陷和萎縮。為了減少面團(tuán)持氣性不足對(duì)發(fā)酵面制品品質(zhì)的影響,常采用添加面團(tuán)改良劑的方法改善面團(tuán)品質(zhì)。該文首先簡(jiǎn)單介紹了面團(tuán)持氣性的定義、測(cè)量方法以及對(duì)發(fā)酵面制品品質(zhì)的影響,重點(diǎn)論述了小麥組分和加工工藝條件對(duì)面團(tuán)持氣性的影響,并通過(guò)比較酶制劑與其他改良劑對(duì)發(fā)酵面團(tuán)的影響,總結(jié)出酶制劑對(duì)面團(tuán)持氣性的改良效果,以期為生產(chǎn)高質(zhì)量的發(fā)酵面制品提供參考。

發(fā)酵面制品是以小麥粉為主要原料,加水混合后,通過(guò)攪拌、成型、醒發(fā)和熟制等加工過(guò)程制成的食品,常見的發(fā)酵面制品有饅頭和面包等。經(jīng)過(guò)酵母發(fā)酵后的食品具有易于消化吸收、食用方便、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富、風(fēng)味獨(dú)特和咀嚼口感獨(dú)特等特點(diǎn),深受大眾喜歡[1]。隨著消費(fèi)者對(duì)發(fā)酵面制品需求量的不斷增加,發(fā)酵面制品生產(chǎn)的工業(yè)化程度越來(lái)越高。在發(fā)酵面制品的工業(yè)化生產(chǎn)中,其品質(zhì)控制尤為重要。目前,生產(chǎn)中最常見的問題就是在蒸制或焙烤過(guò)程中發(fā)酵面制品的體積出現(xiàn)萎縮和塌陷,這與面團(tuán)的持氣特性密切相關(guān)[2]。研究表明,影響面團(tuán)持氣性的主要因素有蛋白質(zhì)含量、組成,破損淀粉和麩皮的含量,以及加工工藝中加水量、水溫、酵母含量、攪拌時(shí)間和醒發(fā)時(shí)間等。本文首先分析了小麥組分和加工工藝對(duì)面團(tuán)持氣性的影響,并總結(jié)了面團(tuán)改良劑作用機(jī)理以及對(duì)面團(tuán)持氣性的改良效果,以期為解決面團(tuán)持氣性不足、生產(chǎn)高質(zhì)量的發(fā)酵面制品提供參考。

1 面團(tuán)持氣性簡(jiǎn)介

發(fā)酵面團(tuán)的持氣性是面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程維持氣體能力強(qiáng)弱的表現(xiàn)。目前,面團(tuán)持氣性可以通過(guò)吹泡稠度儀來(lái)測(cè)定,也有學(xué)者通過(guò)發(fā)酵流變儀中發(fā)酵面團(tuán)的持氣量和二氧化碳(CO2)保留系數(shù)來(lái)表示[3]。吹泡稠度儀能模擬面團(tuán)發(fā)酵的過(guò)程,通過(guò)測(cè)定面團(tuán)持氣壓力、延展性和形變能量,并通過(guò)面泡內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線圖,根據(jù)曲線圖和面積來(lái)評(píng)價(jià)面團(tuán)的品質(zhì)。而在產(chǎn)品方面,發(fā)酵面制品的比容能直觀表現(xiàn)出面團(tuán)持氣性的差異。

發(fā)酵面制品品質(zhì)受多方面因素的影響,面團(tuán)持氣性就是其中之一。具有良好持氣性的面團(tuán),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠維持發(fā)酵過(guò)程中的氣孔結(jié)構(gòu),從而包裹充足的CO2氣體來(lái)維持面團(tuán)的形狀,形成延展性和黏彈性較好的面團(tuán),經(jīng)過(guò)熟制后的面制品具有良好的比容以及內(nèi)部孔狀結(jié)構(gòu)[4]。而面團(tuán)的持氣性不好主要體現(xiàn)在小麥粉和水混合后形成的面團(tuán)黏彈性較大,面筋網(wǎng)絡(luò)“骨架”不足以支撐起面團(tuán)的形狀,導(dǎo)致面團(tuán)坍塌,熟制的面制品因持氣性差而體積減少,影響外觀和品質(zhì)。如饅頭在蒸制完成出鍋時(shí),饅頭因持氣性不足和溫差的影響表皮出現(xiàn)皺縮。面包的制作過(guò)程中,良好的持氣性可使面包屑具有細(xì)膩的結(jié)構(gòu)和適中的膨脹度[5]。

2 小麥組分對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

2.1 蛋白質(zhì)組成和含量對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

蛋白質(zhì)是小麥粉中的主要組分之一,面筋蛋白主要由麥醇溶蛋白(gliadin,Gli)和麥谷蛋白(glutenin,Glu)組成。Gli與Glu的相互作用決定著面團(tuán)的黏彈性,因此兩種蛋白質(zhì)比例不同會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)的彈性和延展性不同,如圖1所示。

圖1 小麥組分對(duì)面團(tuán)品質(zhì)影響的示意圖
Fig.1 Schematic diagram of the effect of wheat components on dough quality

面筋蛋白的延展性和彈性比例合適,可以有效防止面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破裂和發(fā)酵產(chǎn)生CO2的流失。研究顯示,Gli和Glu的比例對(duì)發(fā)酵面制品的比容有著明顯的影響[6]。Glu/Gli的比例升高更有利于游離巰基氧化成二硫鍵,增強(qiáng)面團(tuán)形成過(guò)程中面筋蛋白交聯(lián)作用,使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[7-8]。Glu/Gli為0.50時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散,面團(tuán)的延展性強(qiáng),在發(fā)酵和蒸制的過(guò)程中面團(tuán)中的CO2氣體容易膨脹,面團(tuán)的氣室穩(wěn)定性降低,導(dǎo)致發(fā)酵面制品體積較大;Glu/Gli為2.50時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過(guò)于致密,延展性和彈性不足,在面團(tuán)醒發(fā)和蒸制的過(guò)程中,面團(tuán)內(nèi)部的氣室難以擴(kuò)張,發(fā)酵面制品體積小[9]。而面團(tuán)玻璃化轉(zhuǎn)化溫度以上加入Gli可以明顯增加面包的體積,改善面團(tuán)的延展性和持氣性[10]。

除蛋白質(zhì)的組成外,面粉中蛋白質(zhì)的含量也會(huì)對(duì)面團(tuán)品質(zhì)產(chǎn)生影響,如表1所示。蛋白質(zhì)含量高時(shí),面筋含量高,有利于在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中形成氣室,在蒸煮過(guò)程中,淀粉凝膠化,面筋蛋白交聯(lián)聚合,可以更好地保留氣室中的氣體[14]。蛋白質(zhì)含量過(guò)高時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌度高,面團(tuán)持氣能力小于迂回力,導(dǎo)致面筋骨架支撐力不足而萎縮,饅頭很容易出現(xiàn)塌陷,影響?zhàn)z頭的品質(zhì)。蛋白質(zhì)含量低,小麥粉的筋力較弱,在攪拌的過(guò)程中,麥谷蛋白形成的二硫鍵不牢固,面團(tuán)發(fā)酵的過(guò)程中維持CO2氣體的能力弱[15]。高蛋白質(zhì)含量有利于提高饅頭的比容,不利于形成饅頭良好的外觀[16]。小麥粉中適中的蛋白質(zhì)含量,在提高發(fā)酵面制品營(yíng)養(yǎng)的同時(shí),也可以有效地改善面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提升發(fā)酵面制品體積和外觀。

表1 小麥主要組分對(duì)發(fā)酵面團(tuán)以及面制品的影響
Table 1 Effects of main components of wheat on fermented dough and flour products

因素發(fā)酵面團(tuán)以及面制品的影響參考文獻(xiàn)Glu/GliGlu/Gli在0.83～1.00,饅頭比容較高,色澤好,感官評(píng)價(jià)得分高[9]蛋白質(zhì)含量與饅頭的黏著性、彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性呈極顯著正相關(guān),與硬度、膠黏性呈極顯著負(fù)相關(guān)[9]破損淀粉含量面包比容減少;內(nèi)聚性,彈性下降[9]直鏈淀粉導(dǎo)致面團(tuán)容易發(fā)黏,氣室結(jié)構(gòu)較差;面團(tuán)筋力和強(qiáng)度降低[11]支鏈淀粉提升面團(tuán)筋力[11]麩皮含量面團(tuán)延展性,發(fā)酵高度,最大抗拉伸阻力降低;饅頭比容降低,氣孔變小[12]麩皮粒徑饅頭具有較大的比容、彈性、內(nèi)聚性,較小的硬度、咀嚼性,較為細(xì)膩的內(nèi)部紋理結(jié)構(gòu)[13]

2.2 破損淀粉對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

小麥中的淀粉在研磨過(guò)程中受到機(jī)械損傷而產(chǎn)生的淀粉稱為破損淀粉。小麥制粉過(guò)程對(duì)淀粉的損傷幾乎是不可避免的[17],在后續(xù)的食品加工過(guò)程中,許多處理也可能導(dǎo)致淀粉損傷。與未損傷的淀粉顆粒相比,破損淀粉具有吸收更多水分的能力。破損淀粉持水能力的增加會(huì)減少面團(tuán)中游離水的含量,限制底物和酶的擴(kuò)散,減少可發(fā)酵性糖的形成,最終會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的氣體減少[18]。此外,破損淀粉含量過(guò)高,面筋蛋白和淀粉顆粒緊密粘合在一起,如圖1所示,引起面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞導(dǎo)致發(fā)酵面團(tuán)的持氣性差[19]。

研究表明,隨著破損淀粉含量的增加,面包的體積呈減少趨勢(shì),破損淀粉含量為4%～6%時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)緊密,面團(tuán)持氣能力增加,面包質(zhì)地有彈性且具有良好的面包屑結(jié)構(gòu)[20]。而過(guò)高含量的破損淀粉會(huì)使面團(tuán)吸水率顯著上升,導(dǎo)致面團(tuán)黏度增加,不利于發(fā)酵過(guò)程中面團(tuán)氣體的保留[21]。此外,破損淀粉的損傷程度也會(huì)對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。破損淀粉損傷程度的增加,破損淀粉與面筋蛋白之間的相互作用增強(qiáng)。破損淀粉損傷程度在3.66%～11.51%時(shí),淀粉顆粒之間以及面筋蛋白之間形成相對(duì)緊湊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致發(fā)酵和烘焙過(guò)程中氣體保存和形狀維持能力較差[19]。因此,面筋蛋白和破損淀粉之間需要適度的相互作用,以獲得面團(tuán)和發(fā)酵面制品更高的質(zhì)量。

2.3 麥麩對(duì)發(fā)酵面團(tuán)持氣性的影響

麥麩中不僅含有大量的膳食纖維,還含有豐富的抗氧化活性的物質(zhì),增加膳食纖維的攝入對(duì)減少慢性疾病有有益作用[22]。盡管面制品中加入麥麩有助于提高身體健康,但是麥麩中大量的纖維會(huì)對(duì)發(fā)酵面制品的品質(zhì)造成影響。面筋與麥麩纖維之間的相互作用阻止了面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中的自由膨脹,麥麩含量不同影響Glu在攪拌過(guò)程中的再聚集,如圖1所示,導(dǎo)致發(fā)酵過(guò)程中氣泡發(fā)生歧化或聚結(jié),減少了氣體在面團(tuán)中的保留[23]。另外,麥麩中的膳食纖維會(huì)與面筋蛋白競(jìng)爭(zhēng)吸水,導(dǎo)致面團(tuán)體系中結(jié)合水重新分配,促進(jìn)面筋二級(jí)結(jié)構(gòu)的部分脫水和β-轉(zhuǎn)角與β-折疊的轉(zhuǎn)化[24-25],如圖2所示,導(dǎo)致發(fā)酵面制品品質(zhì)差。

圖2 麥麩加入前后面筋蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化[24]
Fig.2 Changes in the secondary structure of gluten protein before and after addition of wheat bran[24]

麥麩對(duì)發(fā)酵面制品品質(zhì)的影響主要取決于麥麩的含量和粒度[23,26]。研究表明,隨著麥麩添加量的增加,面團(tuán)的延展性降低,面團(tuán)的最大發(fā)酵高度從(46.70±0.99) mm降至(16.25±0.35) mm,面團(tuán)發(fā)酵的過(guò)程中氣體從面團(tuán)中逸出的時(shí)間明顯下降,這些都表明面團(tuán)的持氣性隨著麥麩添加量的增加而下降[12]。發(fā)酵面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)方面,麥麩添加會(huì)使蛋白質(zhì)聚合形態(tài)出現(xiàn)斷裂,面筋網(wǎng)絡(luò)變得無(wú)序,麥麩添加量為12%時(shí)對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重破壞[12]。適量的膳食纖維可以改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使其連續(xù)性和致密性得到很好的改善[27]。此外,麥麩粒度不同會(huì)破壞面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),阻礙面筋蛋白的水合作用[13]。麥麩粒度較小時(shí),麥麩與面筋的交互作用進(jìn)一步加劇,填充在淀粉-蛋白質(zhì)基質(zhì)內(nèi),使面筋網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)空洞,持氣性變差[28]。通過(guò)動(dòng)態(tài)面團(tuán)密度測(cè)試,麥麩降低了面團(tuán)的膨脹能力,顆粒越小膨脹能力越弱[26]。

3 加工工藝對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

面團(tuán)中的加水量、水溫、酵母含量、攪拌時(shí)間和醒發(fā)時(shí)間等工藝條件都會(huì)對(duì)面團(tuán)形成過(guò)程中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成相應(yīng)的影響。因此,優(yōu)化加工工藝對(duì)面團(tuán)持氣性的改良十分重要。

3.1 加水量和水溫對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

面團(tuán)形成的過(guò)程中,面團(tuán)和水的相互作用極其重要。水的加入會(huì)使蛋白質(zhì)的親水基團(tuán)吸水膨脹,使面筋蛋白形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),構(gòu)成面制品 “骨架”結(jié)構(gòu)[29]。小麥粉與水混合的過(guò)程中,將淀粉包裹在面筋網(wǎng)絡(luò)中,形成黏彈性的面團(tuán)。加水量過(guò)少,水分未滲入到面粉顆粒內(nèi)部,導(dǎo)致面粉表面部分與水結(jié)合,黏彈性網(wǎng)絡(luò)尚未形成[30]。隨著加水量增加,加水量為粉質(zhì)吸水率的88%時(shí),面筋被稀釋,面團(tuán)發(fā)黏發(fā)軟,面團(tuán)持氣能力差[31]。因此,合適的加水量可以有效地促進(jìn)面筋蛋白形成穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò)三維結(jié)構(gòu),形成具有黏彈性、持氣性、延展性的面團(tuán)。

通過(guò)控制水溫來(lái)調(diào)節(jié)面團(tuán)溫度,可以提高酵母在發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)氣能力,以達(dá)到改善面團(tuán)品質(zhì)的目的。水溫對(duì)面團(tuán)持氣性的影響存在兩個(gè)方面,一方面,水溫會(huì)對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成影響,低溫會(huì)影響蛋白質(zhì)和淀粉的吸水率,使面筋網(wǎng)絡(luò)形成比較困難,面團(tuán)的硬度增加,影響發(fā)酵面團(tuán)胚子的發(fā)酵能力。研究表明,水溫控制在30 ℃以內(nèi),可以形成穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò),此時(shí)面團(tuán)具有較好的延展性和黏彈性,隨著溫度升高,面團(tuán)的延展性和黏彈性變差[32]。另一方面,水溫過(guò)低會(huì)抑制酵母發(fā)酵能力,不能產(chǎn)生足夠的氣體來(lái)填充網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。溫度過(guò)高,35 ℃會(huì)提升酵母的發(fā)酵能力,使發(fā)酵時(shí)間縮短,酵母產(chǎn)生的氣體時(shí)間提前并產(chǎn)生大量氣體,面團(tuán)過(guò)度膨脹,內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔洞較多且氣室不均勻[33]。

3.2 酵母對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

酵母在發(fā)酵面團(tuán)的制作中主要是發(fā)酵產(chǎn)生CO2,并改變面團(tuán)的流變學(xué)特性,進(jìn)而影響發(fā)酵面制品品質(zhì)[34]。酵母產(chǎn)生的氣體可以填充在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,使饅頭和面包體積膨脹。因此,酵母的產(chǎn)氣和面團(tuán)的持氣能力是影響面團(tuán)發(fā)酵特性的因素。酵母產(chǎn)生CO2的能力保證了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的延展和膨脹,此時(shí)形成了薄膜、具有延展性,能夠穩(wěn)定的承受氣體的壓力并將其保留在面團(tuán)中。

酵母含量會(huì)對(duì)產(chǎn)品的體積造成的影響。研究表明,酵母含量0.3%時(shí),面團(tuán)發(fā)酵不完全,蒸制后的饅頭容易出現(xiàn)回縮;酵母含量為1.80%時(shí),會(huì)使發(fā)酵時(shí)間縮短,酵母產(chǎn)氣過(guò)多導(dǎo)致面團(tuán)過(guò)度膨脹,以至導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破裂,面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨著面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破裂也發(fā)生了變化,這嚴(yán)重影響了面團(tuán)的持氣能力,對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)造成影響[35]。因此,面團(tuán)中酵母含量在0.75%～1.25%,面團(tuán)發(fā)酵完全,形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以更好地保留CO2[36]。此外,面團(tuán)在發(fā)酵的過(guò)程中,酵母會(huì)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,其中甘油含量對(duì)面團(tuán)的持氣能力影響較為明顯,甘油的增加可以優(yōu)化發(fā)酵面團(tuán)和面團(tuán)的延展[37]。

3.3 攪拌時(shí)間對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

攪拌有助于水和小麥粉的充分混合,形成延展性的面筋網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)攪拌使麥谷蛋白吸水膨脹形成面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),形成支撐面團(tuán)形狀與面團(tuán)特性的骨架,如圖3所示。不同的攪拌時(shí)間對(duì)面團(tuán)混合面筋網(wǎng)絡(luò)的形成的影響不同。攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使面團(tuán)比最佳攪拌的面團(tuán)更軟、更黏稠[39]。而攪拌時(shí)間過(guò)短會(huì)使面筋網(wǎng)絡(luò)難以得到充分的展開,面團(tuán)的內(nèi)部粗糙,顆粒較多并且結(jié)構(gòu)不均勻[40]。

圖3 加水?dāng)嚢韬蟮拿娼罹W(wǎng)絡(luò)發(fā)展分子解釋[38]
Fig.3 Molecular interpretation of gluten network development after stirring with water[38]

研究表明,攪拌時(shí)間5 min時(shí),由于攪拌不充分,面筋之間結(jié)合較少,導(dǎo)致面筋筋力不足,面團(tuán)的持氣能力較差;攪拌時(shí)間35 min時(shí),攪拌過(guò)度使面筋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部斷裂,造成面筋筋力較差,面包氣室結(jié)構(gòu)中氣孔大而多,這可能會(huì)導(dǎo)致面包的形狀無(wú)法挺立[39]。通過(guò)最大持氣壓力、面片持氣高度和面片持氣時(shí)間表明,隨著攪拌時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),攪拌時(shí)間15 min最佳[41]。此外,在加水量和攪拌時(shí)間對(duì)面片的研究中,加水量不同攪拌時(shí)間也不同,攪拌時(shí)間在15 min、加水量為40%時(shí)面片的綜合特性較好[40]。因此,適量的加水和攪拌時(shí)間有助于促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)形成,進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 醒發(fā)時(shí)間對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

面團(tuán)的醒發(fā)階段是面筋網(wǎng)絡(luò)形成的重要過(guò)程,在此期間面團(tuán)中的蛋白質(zhì)分子與水分子的內(nèi)應(yīng)力逐漸減小,蛋白質(zhì)分子間相互交聯(lián),形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使發(fā)酵面團(tuán)具有更好的持氣性。醒發(fā)可以改變面團(tuán)內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),隨著醒發(fā)的進(jìn)行,淀粉顆粒變大,面筋蛋白形成了更加均勻和連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)[42]。醒發(fā)時(shí)間不足會(huì)使發(fā)酵面制品的體積小,脹發(fā)不足且外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)差[36]。醒發(fā)過(guò)度,CO2在氣室中的膨脹導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂,導(dǎo)致氣體通過(guò)面筋結(jié)構(gòu)釋放出來(lái)[42]。同時(shí),面團(tuán)的持氣能力下降。

醒發(fā)過(guò)程中,酵母產(chǎn)生的氣體不斷進(jìn)入面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),面團(tuán)的彈性增加。隨著時(shí)間的增加,酵母產(chǎn)生的氣體足夠多時(shí),面團(tuán)開始膨脹,形成孔狀結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中,面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)在CO2氣體的作用下不斷形成面筋氣泡,面團(tuán)的軟度增加,彈性降低,延展需要的力減小,面團(tuán)的持氣能力下降。研究表明,隨著醒發(fā)時(shí)間的增加,饅頭的比容呈先增加后降低的趨勢(shì),并且醒發(fā)時(shí)間在35～45 min時(shí),饅頭的比容最大,感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)較高[43]。此外,有學(xué)者通過(guò)測(cè)定持氣壓力、持氣高度和持氣時(shí)間對(duì)面團(tuán)的持氣能力進(jìn)行研究,得出最大持氣壓力、高度和時(shí)間都是隨著醒發(fā)時(shí)間的增加呈先增后減的趨勢(shì)[44]。這與醒發(fā)時(shí)間對(duì)饅頭比容影響趨勢(shì)一致。綜上所述,合適的醒發(fā)時(shí)間可以改良面團(tuán)的品質(zhì),對(duì)制作高質(zhì)量的產(chǎn)品有重要影響。

4 面團(tuán)改良劑對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

面團(tuán)改良劑主要包括氧化劑、酶制劑和乳化劑等。在面團(tuán)的加工過(guò)程中能夠改善面團(tuán)的流變學(xué)特性,提高面團(tuán)的操作性能和機(jī)械加工性能,有利于發(fā)酵面制品品質(zhì)的提升。

4.1 氧化劑對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

氧化劑能增加面團(tuán)韌性,改善小麥粉色澤,催化小麥粉成熟,提升面團(tuán)持氣性[45]。最佳的面筋網(wǎng)絡(luò)賦予面團(tuán)良好的持氣性,通過(guò)添加氧化劑可以改善天然面團(tuán)較弱的小麥粉,最大限度的減少游離巰基和二硫鍵的交換反應(yīng)并促進(jìn)二硫鍵的形成[46]。氧化劑的氧化反應(yīng)可以加強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)的二硫鍵,起到增強(qiáng)面筋和面團(tuán)穩(wěn)定性的作用[47]。目前小麥粉中使用的氧化劑多為外源氧化劑,有KBrO3、KIO3、偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide,ADA)、抗壞血酸(ascorbic acid, AA)和CaO2等[48],考慮到外源性氧化劑存在致癌物質(zhì),AA和ADA在面包的生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。

研究表明,AA能夠消除谷胱甘肽對(duì)面筋的弱化作用,在還原性谷胱甘肽存在的情況下,內(nèi)源性谷胱甘肽脫氫酶將脫氫抗壞血酸還原成AA[49];ADA與面粉混合后可以氧化巰基,生成二硫鍵,以維持面團(tuán)中蛋白質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[50]。此外,ADA與KBrO3和KIO3等其他氧化劑相比具有較快的反應(yīng)速度,在面團(tuán)混合期間就可以完成氧化反應(yīng),并在水的存在下ADA可以與面粉中的組分迅速氧化巰基轉(zhuǎn)化為二脲[51]?？偟膩?lái)說(shuō),氧化劑增強(qiáng)面筋的機(jī)制,主要是直接或間接將面筋蛋白中的巰基氧化成二硫鍵,從而促進(jìn)面團(tuán)中更強(qiáng)的面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,進(jìn)而增加發(fā)酵過(guò)程中面團(tuán)保留氣體的能力。

4.2 乳化劑對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

乳化劑具有極性親水基團(tuán)和非極性親水基團(tuán),可作為表面活性劑與油脂形成穩(wěn)定的乳化液,使面制品疏松[52]。乳化劑親水基團(tuán)結(jié)合Gli,親油基團(tuán)結(jié)合Glu,使分離的面筋蛋白結(jié)合起來(lái),形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密更加有彈性,從而增加面團(tuán)的持氣性[53],不同乳化劑對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響如圖4所示。此外,乳化劑還能與直鏈淀粉淀粉形成螺旋狀組織,阻止水分從淀粉顆粒中流失[55];同時(shí)乳化劑的表面壓力較低,滲透壓較高,可以使面團(tuán)中的油脂充分?jǐn)U散到面團(tuán)中,使面筋蛋白結(jié)構(gòu)較變成較為細(xì)密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),產(chǎn)品的內(nèi)部組織也變得更加柔軟[56]。目前應(yīng)用較多的乳化劑有單甘酯、雙乙酰酒石酸單甘脂(diacetyl tartaric acid ester of mono(di)glycerides,DATE)、硬脂酰乳酸鈉(sodium stearoyl lactylate,SSL)、硬脂酰乳酸鈣(calcium stearyl lactylate,CSL)和復(fù)合乳化劑。

a-對(duì)照組;b-DATE;c-單甘脂,d-SSL,e-CSL;f-復(fù)合乳化劑
圖4 不同乳化劑對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響[54]
Fig.4 Effect of different emulsifiers on the microstructure of dough[54]

面團(tuán)攪拌的過(guò)程中乳化劑的加入能使面筋與淀粉之間形成層狀液膜,有助于發(fā)酵時(shí)氣體的保留。與對(duì)照組相比,含有乳化劑的面包體積和比容增加[57]。饅頭中添加硬脂酰乳酸鈉可以有效地改善饅頭體積和比容,并使饅頭形成均勻氣室結(jié)構(gòu)[58],更有利于發(fā)酵氣體的保留。隨著SSL含量增加饅頭的比容呈先增加后降低的趨勢(shì),比容在SSL含量為0.3%時(shí)達(dá)到最大[59]。

4.3 酶制劑對(duì)面團(tuán)持氣性的影響

酶制劑是一種無(wú)毒、無(wú)害、安全高效的面粉改良劑,與化學(xué)添加劑相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。面粉行業(yè)常用的酶制劑有淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂肪酶和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶等[60]。

淀粉酶中常見的有α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖苷酶,淀粉酶的加入可以調(diào)節(jié)面團(tuán)中發(fā)酵糖的水平,增加發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)氣量[61],如表2所示。葡萄糖氧化酶可氧化葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過(guò)氧化氫,過(guò)氧化氫能氧化面團(tuán)中的巰基形成二硫鍵,加強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[66]。木聚糖酶是一種半纖維素酶,能夠降低全麥?zhǔn)称分胁蝗苄晕炀厶墙到鉃樗苄孕问健０l(fā)酵過(guò)程中,水從戊糖轉(zhuǎn)移到面筋導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)的重組,提升面團(tuán)保留氣體的能力[65]。脂肪酶釋放的單酸甘油酯能夠與面筋蛋白結(jié)合,并降低其疏水性,從而導(dǎo)致面團(tuán)特性的變化[61]。谷氨酰胺轉(zhuǎn)化酶可以促進(jìn)谷氨酰胺和賴氨酸殘基之間的分子間或分子內(nèi)交聯(lián),從而導(dǎo)致高分子質(zhì)量蛋白質(zhì)的形成并增強(qiáng)谷蛋白網(wǎng)絡(luò)[67]。

表2 酶制劑對(duì)面團(tuán)及發(fā)酵面制品體積的影響
Table 2 Effect of enzyme preparations on the volume of dough and fermented dough products

酶制劑面團(tuán)的影響發(fā)酵面制品體積的影響參考文獻(xiàn)α-淀粉酶增加面團(tuán)中麥芽糖含量;延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間;提高面團(tuán)保留氣體能力增加[62]葡萄糖淀粉酶面團(tuán)中葡萄糖含量增加;延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間;面團(tuán)抗拉伸能力增加或減少(取決于用量)增加[63]α-葡萄糖苷酶面團(tuán)中葡萄糖/麥芽糖比增加;縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間減少[64]木聚糖酶降低面團(tuán)吸水率;縮短面團(tuán)的發(fā)酵時(shí)間增加[65]葡萄糖氧化酶促進(jìn)面團(tuán)中二硫鍵的形成;面團(tuán)持水率增加增加[66]谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶面團(tuán)吸水率降低;面團(tuán)形成時(shí)間增加;面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更密集增加[67]脂肪酶改善面團(tuán)穩(wěn)定性,面團(tuán)中的氣泡可以在醒發(fā)和烘焙過(guò)程中擴(kuò)展,有助于組織蓬松 增加[68]植酸酶縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間增加[81]

為針對(duì)不同食品的加工領(lǐng)域,復(fù)合酶制劑已經(jīng)在面制品加工行業(yè)普遍使用。復(fù)合酶制劑對(duì)發(fā)酵面制品的改善效果優(yōu)于單一酶制劑。研究表明,木聚糖酶和淀粉酶結(jié)合可以產(chǎn)生協(xié)同作用可以增加面制品的體積,可以避免酶添加過(guò)量會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)變黏問題[69];葡萄糖氧化酶和淀粉酶結(jié)合使用時(shí),可以增加1%～2%的吸水能力,使面包體積增大[69]。因此有必要進(jìn)一步研究不同酶制劑以及酶制劑之間的協(xié)同作用對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響,提高面制品的品質(zhì),必將給面制品加工行業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)。

5 結(jié)論與展望

適量的蛋白質(zhì)、破損淀粉和麩皮等小麥組分和合適的加工工藝條件可以改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使發(fā)酵面制品的孔洞結(jié)構(gòu)更加均勻,體積和比容達(dá)到最佳的數(shù)值,同時(shí)也避免持氣性不足對(duì)發(fā)酵面制品品質(zhì)的影響。在發(fā)酵面制品生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)添加面團(tuán)改良劑能夠促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)中二硫鍵的形成,增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,進(jìn)而達(dá)到對(duì)面團(tuán)持氣性改良的效果。但有關(guān)面團(tuán)持氣性改良還存在研究層面不夠深入和研究對(duì)象單一等問題。在未來(lái)對(duì)面團(tuán)持氣性改良的研究中應(yīng)著重注意以下問題:a)從分子層面進(jìn)行研究,探討不同影響因素下,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)等的變化情況,更加深入的闡明改良發(fā)酵面團(tuán)持氣性以及面團(tuán)品質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制;b)從餅干、饅頭和面包等不同研究對(duì)象出發(fā),分析酶制劑以及復(fù)合酶制劑對(duì)其品質(zhì)特性的改良效果,更加系統(tǒng)的研究發(fā)酵面制品品質(zhì)改良的方法。

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