熊 柳 邢 燕 孫慶杰

面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉理化性質(zhì)的變化

熊 柳 邢 燕 孫慶杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島266109)

以小麥粉為原料，結(jié)合水洗和離心提取小麥淀粉，研究面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和醒發(fā)工序?qū)χ辨湹矸酆?、溶解度、溶脹度、糊化特性和凝膠特性等理化性質(zhì)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:發(fā)酵后直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高3．7%～8．18%;采用黏度速測(cè)儀(RVA，Rapid visco analyzer)分析醒發(fā)后小麥淀粉的峰值黏度、谷值黏度和最終黏度分別上升52 RVU、58．67 RVU和73．33 RVU;采用質(zhì)構(gòu)儀(TPA，Texture profile analysis)對(duì)發(fā)酵過(guò)程小麥淀粉凝膠特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)醒發(fā)后凝膠特性有所改善，硬度提高48．60 g，彈性提高0．03，內(nèi)聚性、回復(fù)性分別提高 0．05、0．15。

面團(tuán)發(fā)酵小麥淀粉理化性質(zhì)

小麥(Triticum aestivum L．)屬于禾本科小麥屬，越年生(冬小麥)或一年生(春小麥)草本植物［1］。小麥中含有豐富的淀粉、較多的蛋白質(zhì)、少量脂肪，還有多種礦物元素和B族維生素，其中，淀粉是最為主要的成分，主要以顆粒狀存在于小麥胚乳細(xì)胞中，占小麥粒重的70%左右［2］。小麥淀粉不僅可以作為人類(lèi)主要的食物來(lái)源，用作生產(chǎn)各種方便食品、保健食品、精制食品;還廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如石油、紡織、醫(yī)藥制造等［3－5］。多年以來(lái)，我國(guó)對(duì)小麥的研究主要集中在小麥蛋白上，但小麥中最主要的成分是淀粉，因此，必須加強(qiáng)對(duì)小麥淀粉特性的研究。近年來(lái)，秦中慶等［6］研究了河南省22種小麥的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和小麥粉的糊化特性;秦中慶等［6］、姚大年［7］研究了淀粉理化特性、遺傳規(guī)律及小麥淀粉與小麥品質(zhì)的關(guān)系;張勇等［8］對(duì)我國(guó)春播小麥12個(gè)試點(diǎn)的淀粉糊化特性進(jìn)行了研究。F L Stoddard［9］對(duì)澳大利亞小麥及黑麥、大麥等相關(guān)品種的淀粉粒徑進(jìn)行了分析;Michael Wooton等［10］也對(duì)21種澳大利亞小麥的淀粉特性進(jìn)行了研究;綜合來(lái)看，小麥淀粉性質(zhì)的研究成為近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外食品加工業(yè)的重要課題。

發(fā)酵面制品是中國(guó)幾乎半數(shù)人口的主要營(yíng)養(yǎng)源，是中國(guó)旱作農(nóng)業(yè)、小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。發(fā)酵面制品是小麥文化的重要體現(xiàn)，融入中華民族的生活中，是國(guó)民餐桌不可或缺的主食。在我國(guó)發(fā)酵面食主要靠蒸煮熟化，包括饅頭、包子、烙餅等主食食品，其優(yōu)勢(shì)即內(nèi)涵豐富、營(yíng)養(yǎng)合理、親近習(xí)慣［11］。張磊等［12］對(duì)影響面團(tuán)發(fā)酵因素進(jìn)行了分析;張根和［13］研究了調(diào)制好發(fā)酵面團(tuán)的技術(shù)關(guān)鍵。但是，至今對(duì)面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的研究甚少。本試驗(yàn)以小麥粉為原料，采用水洗和離心相結(jié)合的工藝提取小麥淀粉，測(cè)定淀粉樣品中直鏈淀粉含量、溶脹度、溶解度、RVA、TPA等性質(zhì)，研究面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉理化性質(zhì)的變化。通過(guò)研究，深入了解小麥淀粉的特性，為小麥和小麥粉的開(kāi)發(fā)利用提供理論。

1 試驗(yàn)與方法

1．1 試驗(yàn)材料

高筋小麥粉、干酵母:市售。

1．2 主要試驗(yàn)儀器

Sartorius電子天平:北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;Anke TDL－40B型離心機(jī)、Anke LXJ－IIB型離心機(jī):上海安亭儀器廠(chǎng);標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩(100目):浙江省上虞市滬江儀器紗篩廠(chǎng);DHG－9070A型恒溫干燥箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;MA－45型紅外水分測(cè)定儀:北京賽多利斯有限公司;752型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):上海光譜儀器有限公司;Newport－4D快速黏度分析儀(RVA):澳大利亞新港公司;TA．XT plus物性?xún)x:英國(guó)Stable Micro Systems公司;冰箱:中國(guó)海爾集團(tuán);二列八孔型電熱恒溫水浴鍋:龍口市先科儀器有限公司。

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 小麥淀粉的制備

1．3．1．1 對(duì)照組

將200 g小麥粉、110 mL水放入攪拌機(jī)中，慢速攪拌3 min，中速攪拌5 min成面團(tuán)，將面團(tuán)用蒸餾水揉洗直至淀粉完全洗出，棄去濕面筋，洗滌后的淀粉溶液用紗布過(guò)濾，靜置12 h，棄去上層澄清液，沉淀3 000 r/min離心10 min，棄去上層清液，刮掉上層淡黃色雜質(zhì)，保留底層白色淀粉層，將其在平皿上鋪平，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱50℃干燥，用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)100目篩，即得淀粉。

1．3．1．2 一次發(fā)酵

將200 g小麥粉、110 mL水、4 g酵母放入攪拌機(jī)中，慢速攪拌3 min，中速攪拌5 min成面團(tuán)，將面團(tuán)在28℃，相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵4 h，將發(fā)酵好的面團(tuán)放在蒸餾水中揉洗，然后按照1．3．1．1的步驟制得一次發(fā)酵的淀粉樣品。

1．3．1．3 二次發(fā)酵

將150 g小麥粉、80 mL水、4 g酵母放入攪拌機(jī)中，慢速攪拌3 min，中速攪拌5 min成面團(tuán)，即種子面團(tuán)，將種子面團(tuán)在28℃，相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵4 h，再將50 g小麥粉、30 mL水?dāng)嚢杈鶆颍尤敕N子面團(tuán)，拌開(kāi)，將面團(tuán)在30℃，相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵1 h，將發(fā)酵好的面團(tuán)放在蒸餾水中揉洗，按照1．3．1．1的步驟制得二次發(fā)酵的淀粉樣品。

1．3．1．4 最后醒發(fā)

將150 g小麥粉、80 mL水、4 g酵母放入攪拌機(jī)中，慢速攪拌3 min，中速攪拌5 min成面團(tuán)，即種子面團(tuán)，將種子面團(tuán)在28℃，相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵4 h，再將50 g小麥粉、30 mL水?dāng)嚢杈鶆?，加入種子面團(tuán)，拌開(kāi)，將面團(tuán)在30℃，相對(duì)濕度80%條件下發(fā)酵2 h，將面團(tuán)在40℃，相對(duì)濕度80%條件下最后醒發(fā)1 h，將發(fā)酵好的面團(tuán)放在蒸餾水中揉洗，然后按照1．3．1．1的步驟制得最后醒發(fā)的淀粉樣品。

1．3．2 樣品中總直鏈淀粉含量的測(cè)定(碘顯色比色法)［14］

準(zhǔn)確稱(chēng)取淀粉樣品100 mg于50 mL三角瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇1 mL和9 mL 1 mol/L的NaOH溶液，沸水浴中加熱10 min，冷卻后，用蒸餾水轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中稀釋至刻度。準(zhǔn)確吸取5 mL上述試液(空白對(duì)照采用與測(cè)定樣品時(shí)相同的操作步驟及試劑，用5 mL 0．09 mol/L NaOH溶液替代樣品液)放入另一個(gè)100 mL容量瓶中，加入1 mL 1 mol/L乙酸和2 mL 0．2%的碘液，用蒸餾水定容，靜止10 min后，在620 nm下測(cè)定其吸光值，查標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，將吸光值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中求得試樣中直鏈淀粉的含量。每個(gè)樣品均做平行試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1．3．3 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉溶脹度與溶解度測(cè)定［15］

在55～95℃溫度范圍下，加熱搖勻100 mL 1%的淀粉乳30 min，取出冷卻至室溫，在3 000 r/min下離心20 min，將上清液置于蒸發(fā)器中蒸干，烘干稱(chēng)重，得干燥物質(zhì)量m1，計(jì)算其溶解度;由離心管中膨脹淀粉質(zhì)量m2計(jì)算其膨脹度。按下列公式計(jì)算溶解度和膨脹度，平行測(cè)定3次，取平均值。

可溶指數(shù)S=(m1/m)×100%

溶脹度 B=m2/［m ×(100－S)］×100%

式中:m為淀粉樣品質(zhì)量/g，干基計(jì);m1為干燥物質(zhì)量/g，干基計(jì);m2為膨脹淀粉質(zhì)量/g，干基計(jì)。

1．3．4 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉糊化特性的測(cè)定［16］

用澳大利亞科學(xué)儀器公司生產(chǎn)的快速黏度測(cè)定儀(RVA)測(cè)定淀粉的糊化特性，用 TCW(Thermal cline for windows)配套軟件記錄和分析數(shù)據(jù)。

先測(cè)定樣品的含水量，然后按公式計(jì)算每個(gè)樣品在進(jìn)行糊化特性測(cè)定時(shí)所需要的樣品和水的質(zhì)量。將稱(chēng)量樣品和水加入RVA專(zhuān)用鋁盒內(nèi)攪拌，將鋁盒放入RVA測(cè)定儀中，開(kāi)機(jī)根據(jù)提示進(jìn)行測(cè)量。采用升溫/降溫循環(huán):從室溫升高到50℃(0～1 min);從50℃升高到95℃(1～4．45 min);保持 95℃(4．45～7．15 min);從95 ℃冷卻到50 ℃(7．15～11 min);保持50℃(11～13 min)。測(cè)得糊化黏度曲線(xiàn)，黏滯值用RVU(RVA黏度單位)表示。分析峰值、谷值、衰減值、最終黏度、回生值、出峰時(shí)間及成糊溫度。

1．3．5 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定［17］

將一定濃度的淀粉乳加熱并保溫糊化一段時(shí)間，熱淀粉糊冷卻后會(huì)形成淀粉凝膠，淀粉凝膠特性是淀粉一個(gè)很重要的性質(zhì)，通過(guò)它可以反映出淀粉的食用品質(zhì)和加工品質(zhì)。淀粉凝膠特性通過(guò)質(zhì)構(gòu)剖面分析方法(Texture Profile Analysis，TPA)來(lái)分析。

淀粉凝膠特性通過(guò)質(zhì)構(gòu)剖面分析方法(Texture Profile Analysis，TPA)來(lái)分析。在RVA分析之后，糊液倒入鋁盒中，冷卻至室溫，并在室溫下放置24 h。使用TA－X2i物性測(cè)試儀測(cè)定凝膠結(jié)構(gòu)，在5 N力作用下以1．0 mm/s速度進(jìn)入凝膠3 mm，再回復(fù)至初位。TPA測(cè)試是通過(guò)兩次穿沖完成對(duì)樣品的測(cè)試，每次穿沖過(guò)程均包含下壓和收回兩個(gè)階段。比較重要的參數(shù)有:硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性。

2 結(jié)果與討論

2．1 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的直鏈淀粉含量

由表1可得:對(duì)照組小麥原淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為22．36%。經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理后直鏈淀粉含量增加。隨著發(fā)酵次數(shù)的增加，小麥淀粉受發(fā)酵過(guò)程酶處理的時(shí)間增加，直鏈淀粉含量逐漸增加。經(jīng)過(guò)醒發(fā)處理得到的樣品中直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為30．54%。比小麥原淀粉中直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了8．18%。

表1 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的直鏈淀粉含量

面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉可能發(fā)生了部分分解，其結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了改變。酵母發(fā)酵產(chǎn)生的淀粉酶可能促使支鏈淀粉脫支或側(cè)鏈部分水解，因此直鏈淀粉的含量增加。李里特等［18］研究發(fā)現(xiàn)在大米發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物對(duì)支鏈淀粉的側(cè)鏈進(jìn)行水解，增加了直鏈淀粉分子數(shù)量。這與Lu ZhanHui等［19］研究米粉在發(fā)酵過(guò)程中支鏈淀粉發(fā)生水解一致。

2．2 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉溶解度和溶脹度

2．2．1 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉溶解度的變化

由圖1可以得出:小麥淀粉的溶解度隨溫度升高，整體呈上升趨勢(shì)，前段變化比較平穩(wěn)，當(dāng)水浴溫度達(dá)到75℃時(shí)，溶解度急劇上升。經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理的小麥淀粉，溶解度與對(duì)照組相差不大。

圖1 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉溶解度的變化

淀粉懸浮液被加熱到一定的溫度時(shí)，淀粉開(kāi)始劇烈膨脹，變成黏稠狀，這種現(xiàn)象稱(chēng)為淀粉糊化。淀粉粒開(kāi)始急劇膨脹的溫度稱(chēng)為糊化溫度。在糊化過(guò)程中，支鏈淀粉斷裂，直鏈淀粉從淀粉顆粒中脫出分散溶解于水中，形成直鏈淀粉溶液［20］。從圖1可看出，小麥淀粉溶解度在75℃之前增加緩慢，是因?yàn)闆](méi)有達(dá)到小麥淀粉的糊化溫度，有很少的直鏈淀粉游離在水中，溶解度隨著溫度的上升而緩慢增加，一旦達(dá)到糊化溫度，淀粉粒急劇膨脹破裂，直鏈淀粉溶解速度加快，溶解量增加，大量直鏈淀粉從淀粉粒中分散出游離在水中，使得溶解度迅速上升。Abd Elmoneim O Elkhatifa等［21］研究高粱粉發(fā)酵發(fā)現(xiàn)發(fā)酵提高了淀粉的溶解度。

2．2．2 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉溶脹度的變化

溶脹度是反映淀粉吸水能力的一個(gè)指標(biāo)。如圖2所示，隨著溫度的上升，小麥淀粉的吸水能力逐漸上升。經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理的小麥淀粉的溶脹度與小麥原淀粉的溶脹度差別不大。閔偉紅等［22］采用早秈稻為原料，利用乳酸菌發(fā)酵，研究發(fā)酵對(duì)大米淀粉物理化學(xué)性質(zhì)的影響，對(duì)比發(fā)酵前后的大米粉發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后其保水力和溶解度以及凝膠體積膨脹率都有不同程度的增加。

圖2 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的溶脹度變化

2．3 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉糊化特性

圖3 面團(tuán)發(fā)酵對(duì)小麥淀粉糊化特性的影響

由圖3和表2可以看出糊化溫度隨著發(fā)酵次數(shù)的增加略有上升;經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)的小麥淀粉的峰值黏度和低谷黏度、最終黏度都比原淀粉高;衰減值都比原淀粉低;回生值都比原淀粉高。其中，醒發(fā)處理后糊化溫度最高，比原淀粉高1．40℃;一次發(fā)酵后峰值黏度和低谷黏度最高，分別比原淀粉高52．00 RVU和58．67 RVU;二次發(fā)酵后最終黏度、回生值最高，分別比原淀粉高87．46和15．54;醒發(fā)處理后衰減值最低，比原淀粉低9．63。Anida M M Gomes等［23］研究木薯淀粉發(fā)酵發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過(guò)程中淀粉糊化溫度升高，衰減值下降。

表2 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的糊化特性

在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，直鏈淀粉增加(表1)，導(dǎo)致糊化溫度，糊化黏度上升。淀粉糊化時(shí)游離出的直鏈淀粉含量決定淀粉液的黏度，在糊化溫度以上時(shí)，淀粉黏度直線(xiàn)上升，到95℃時(shí)達(dá)到峰值，當(dāng)溫度在95℃上持續(xù)時(shí)，淀粉分子間距離拉大，溶液由凝膠態(tài)變?yōu)槿苣z，出現(xiàn)稀懈現(xiàn)象，黏度急劇下降。當(dāng)溫度逐漸下降并重新保持50℃時(shí)，淀粉分子重新聚合，溶液又變?yōu)槟z態(tài)，黏度再次快速上升，出現(xiàn)大幅度反彈，達(dá)到一定值時(shí)便保持穩(wěn)定［24］。

2．4 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉凝膠特性

由表3可以看出，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理的小麥淀粉的凝膠特性明顯優(yōu)于對(duì)照組，其硬度、彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性均比對(duì)照組小麥淀粉有所提高。經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵處理的樣品的硬度提高57．81 g，彈性提高0．02%，內(nèi)聚性、回復(fù)性分別提高、0．02、0．13;經(jīng)過(guò)二次發(fā)酵處理的樣品的硬度提高49．83 g，彈性提高0．03%，內(nèi)聚性、回復(fù)性分別提高0．05、0．20;經(jīng)過(guò)醒發(fā)處理的樣品的硬度提高48．6 g，彈性提高0．03%，內(nèi)聚性、回復(fù)性分別提高0．05、0．15。說(shuō)明隨著發(fā)酵次數(shù)的增加，小麥淀粉凝膠特性逐漸改善。這可能與發(fā)酵過(guò)程中淀粉酶對(duì)小麥淀粉的修飾改性有關(guān)。Numfor F A等［25］研究木薯面粉發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的木薯面粉彈性增加。

表3 面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中小麥淀粉的凝膠特性

直鏈淀粉在淀粉的凝膠形成方面起著重要的作用，被認(rèn)為是淀粉形成凝膠的主要原因。從表1可以得出隨著發(fā)酵次數(shù)的增加，直鏈淀粉含量呈上升趨勢(shì)的結(jié)論，在發(fā)酵過(guò)程中，由于直鏈淀粉的含量增加和發(fā)酵產(chǎn)物乳酸的作用，在酸性條件下淀粉分子間易于聚合，有利于形成更好的凝膠網(wǎng)絡(luò)，使凝膠的剛度和抵抗形變的能力增強(qiáng)，凝膠形成速度也較快。

3 結(jié)論

3．1 面團(tuán)經(jīng)過(guò)發(fā)酵和醒發(fā)處理后小麥淀粉的直鏈淀粉含量均比原淀粉高，其中醒發(fā)處理后小麥淀粉的直鏈淀粉含量最高。面團(tuán)經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理后小麥淀粉的溶解度和溶脹度變化不大。

3．2 經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)的小麥淀粉的峰值黏度和低谷黏度、最終黏度都比原淀粉高;衰減值都比原淀粉低;回生值都比原淀粉高。淀粉糊化時(shí)游離出的直鏈淀粉含量決定淀粉液的黏度。

3．3 經(jīng)過(guò)發(fā)酵、醒發(fā)處理的小麥淀粉的凝膠特性明顯優(yōu)于原淀粉，其硬度、彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性均比原小麥淀粉高。

這一試驗(yàn)結(jié)果可以為小麥淀粉在發(fā)酵面制品工業(yè)的加工與利用中提供理論依據(jù)，擴(kuò)大小麥淀粉的應(yīng)用范圍。

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Changes of the Physical Chemical Properties of the Wheat Starch during Fermentation of the Dough

Xiong Liu Xing Yan Sun Qingjie
(Qingdao Agricultural University，Department of Food Science＆Engineering，Qingdao 266109)

In this paper，wheat starch was produced by water washing combined with centrifugal extraction，and the effect of dough fermentation process including fermented dough，continued fermentation and proof on the physical and chemical properties of the wheat starch such as amylose content，solubility，swelling power，pasting properties and gel texture properties were studied．The experimental results demonstrate that amylose content increased by 3．7%～8．18%after fermentation．Rapid Visco Analyzer(RVA)was used to investigate pasting properties of wheat starch．The pasting properties such as peak viscosity，trough viscosity and final viscosity were increased by 48．00 RVU，57．54 RVU，73．08 RVU after straight dough methods．Texture Profile Analysis(TPA)was used to measure the gel texture properties of wheat starch．The results showed that the gel texture properties of wheat starch were improved after proofing．The hardness and springiness of wheat starch were increased by 48．60 g and 0．03，and its cohesiveness and resilience were increased by 0．05，0．15．

dough fermentation，wheat starch，physicochemical properties

TS211．4

A

1003－0174(2012)06－0009－05

2011－08－17

熊柳，女，1975年出生，講師，糧食油脂與蛋白質(zhì)工程

孫慶杰，男，1970年出生，教授，糧食油脂與蛋白質(zhì)工程