内酯油条配料对面团流变学性质的影响

傅琼颍，李子廷，赵建新，*，张清苗，庞珂，范大明，陈卫，张灏

（1.江南大学食品学院食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122；2.福建安井食品股份有限公司，福建厦门 361022；3.无锡华顺民生食品有限公司，江苏无锡 214218）

面团的延展性、拉伸性、黏弹性、表面黏性等性质直接影响油炸食品的品质。油条作为油炸食品的代表之一，其传统膨松剂中明矾和碳酸盐类可以使面团具有很好的延展和拉伸性质，高温油炸过程中能够束缚产生的气体，形成疏松的组织结构[1]。但传统油条配方中存在铝潜在的安全问题，很多学者致力于利用葡萄糖酸-δ-内酯、磷酸二氢钙、柠檬酸、蔗糖脂肪酸酯等配料取代明矾开发新式无铝油条，但目前产品质量上依旧存在明显不足[2]，且尚无针对无铝膨松剂对面团流变学性质影响的研究，致使从膨松剂到油条品质的研究缺少中间环节。

面团是一种具有黏弹性的半流动体，面团流变学性质可以更为准确的反映面团品质。面团流变学性质包括了在面团特殊的负载曲线中，应力、应变与时间之间的关系所导致的弹性、塑性、韧性以及形变的各种特性[3]。若对面团流变学进行分类，可分为宏观的拉伸性质和微观的界面流变学性质，将此两者结合可对面团的质量得出更为全面的评价。油条面团中面筋强弱对面团持气性的影响尤为关键，而在面团的粉质性质中的面团的形成时间、稳定时间及弱化度，以及在面团的拉伸性质中的面团的最大拉伸阻力、拉伸面积、拉伸比例和延展度均是反映面团中面筋强弱的评价指标，故选取上述评价指标做了具体研究。另外，油条的硬度、脆度及耐咀嚼度均与面团的黏弹性关系密切，故选择了反映面团黏弹性的综合模量（|G*|）及蠕变恢复情况的相关评价指标进行研究。

在开发以葡萄糖酸-δ-内酯和碳酸氢钠为主要产气成分的膨松剂的前提下，研究了新型油条无铝膨松剂中月桂酸单甘酯、磷酸二氢钙、葡萄糖酸-δ-内酯、酵母、变性淀粉及碳酸氢钠对面团的流变学性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

面粉：烟台台华面粉厂；月桂酸单甘酯：郑州品力食品配料有限公司；磷酸二氢钙：国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖酸-δ-内酯：上海洛洛食品有限公司；酵母：番禺梅山-马利酵母有限公司；高直链玉米变性淀粉：国民淀粉（上海）公司。

1.2 仪器与设备

质构仪：英国Stable Micro System 公司；粉质拉伸仪：德国Brabender 公司；流变仪：AR-G2 Rheometer TA 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面粉性质的测定

水分：按照GB 5497-85《粮食、油料检验水分测定法》；蛋白质含量：按照GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；灰分：按照GB 5009.4-2010《食品安全国家标准食品中灰分的测定》。

1.3.2 面团流变学性质测定方法

粉质：按照GB/T14614-93《小麦粉吸水量和面团揉和性能的测定粉质仪法》；主要评价指标有面团形成时间、稳定时间和弱化度。

拉伸：按照GB/T14615-93《小麦粉面团的物理特性流变学特性的测定拉伸仪法》；主要评价指标有最大拉伸阻力、拉伸面积、拉伸比例和延展度。

流变学实验：按照粉质拉伸测定吸水率结果制备面团，30 ℃水浴20 min。测定探头为直径40 mm 的平板，间隙2 mm，温度30 ℃。首先确定线性黏弹区，应力从0～2 000 Pa；然后进行频率扫描，角频率1 rad/s～100 rad/s；最后蠕变恢复试验，在300 Pa 应力下，蠕变2 min，释放压力，恢复10 min[4-6]。其中J0为开始时面团的屈服应力；Jmax为蠕变结束时面团的最大屈服应力；Jv为面团自由恢复后的屈服应力，反应面团的黏性；|G*|起点表示扫描开始时面团的综合模量，|G*|截距为频率扫描前后面团综合模量的增加值。

2 结果与分析

2.1 面粉性质

测定结果如下：面粉中水分含量为12.8%，蛋白质含量为14%。

2.2 不同配料对面团粉质拉伸性质影响

不同配料对面团粉质拉伸性质影响，见图1。

由图1 可得，添加月桂酸单甘酯的面团形成时间和稳定时间均很短，最大值分别仅为5.2min 与20.2min。另外，面团弱化度受其影响较显著，随其添加量增加呈先增后减的变化趋势，且在添加量为0.6 g 时达到最大值。这是由于月桂酸单甘酯由属于中碳酸的月桂酸酯化而得，故其乳化性能相比其他酯类更优，更具亲水性，能与油相和水相同时发生作用，显著降低油/水界面张力，从而促进面筋的形成和稳定[7-8]。

图1 配料添加量对面团粉质性质的影响Fig.1 The influence of ingredients on fairnograph properties of dough

酵母对面团的形成及稳定时间的影响不明显。但随其添加量增加，弱化度的变化较明显，呈先降低后增加的趋势，且在添加量为0.6 g 时，取得最小值。究其原因在于酵母生长过程会产生多种代谢产物，其中的有机酸会降低面团的pH，不利于面筋蛋白的交联[9]；另外有些酵母在代谢中会产生对面筋蛋白有降解作用的谷胱甘肽，从而影响面团的稳定[10]。

磷酸二氢钙对面团的形成时间和稳定时间均有延长作用，在其添加量为1.4 g 时，达到最长形成时间和稳定时间，分别为12.3 min 和29.7 min，较最小值分别延长了9.6 min 和14.3 min。另外，磷酸二氢钙对面团弱化度的影响最为显著，随其添加量的增加，面团弱化度呈先增后减的趋势，并在添加量为0.8 g 时，达到最大值49 FU。这是由于磷酸二氢钙盐对蛋白质、胶朊有增溶作用，可增加食品的水合性和保水性，从而改进面筋性能[11]。

葡萄糖酸-δ-内酯有明显延长面团的形成时间和稳定时间并降低面团弱化度的作用。随其添加量的增加面团的最长形成时间可达22.4 min，较最小值延长19.1 min；最长稳定时间可达37.6 min，较最小值延长20.9 min；弱化度则由31 FU 降至14 FU。这是由于葡萄糖酸-δ-内酯作为酯类，具有乳化作用[12]，起促进面筋蛋白和各脂类的结合增加面筋强度的作用。

碳酸氢钠对面团粉质性质的影响均呈先升高后降低的趋势。其中，对面团的形成时间和稳定时间的影响最为显著。在其添加量为1.0 g 时达到面团的最长形成时间36.2 min 和最长稳定时间57.6 min。在其添加量为0.5 g 时，形成时间最短为3.2 min；在其添加量为3.5 g 时，稳定时间最短为35 min。面团的弱化度在其添加量为1.5 g 时达到最大值为42 FU，与最小值相差24 FU。这是由于碳酸氢钠为碱性物质，添加使面团呈碱性，面筋蛋白在碱性环境中溶解度很低[13]，使面团的形成时间和稳定时间得以延长。

高直链玉米变性淀粉对面团的粉质性质影响最不明显。

综上，对面团的粉质性质影响最显著的是碳酸氢钠、磷酸二氢钙及葡萄糖酸-δ-内酯。

配料添加量对面团拉伸性质的影响，见图2。

由图2 可得，月桂酸单甘酯对最大拉伸阻力的作用不明显。随其添加量的增加至1.0 g，拉伸比例逐渐上升，同时面团延展度由207 mm 降至185 mm。拉伸面积随其添加量的增加，先下降后有微小波动。

随酵母添加量的增加，面团的最大拉伸阻力、拉伸比例及拉伸面积均呈下降趋势，其中最大拉伸阻力由746 BU 降至662 BU；拉伸比例由4.07 降至3.47；拉伸面积由170 cm2降至153 cm2。延展度随其添加量增加变化情况较为复杂，在其添加量为1.0 g 时，达到最大值。

磷酸二氢钙对面团延展度和拉伸面积的影响最不明显。但添加能较显著的提高面团的拉伸比例同时增加面团的最大拉伸阻力。

图2 配料添加量对面团拉伸性质的影响Fig.2 The influence of ingredient o n extensograph peoperties of dough

葡萄糖酸-δ-内酯对面团的最大拉伸阻力和拉伸比例的影响非常相似，两者均随其添加量增加呈缓慢上升后迅速下降的变化趋势，且都在添加量达到1.2 g时达到最大值。其中，最大拉伸阻力由719 BU 增至811 BU；拉伸比例由3.77 增至4.43。在其添加量为0.8 g 时，能明显增大面团延展度至193 mm。随其添加量增至0.8 g，面团拉伸面积由172 cm2增至187 cm2，并在其添加量超过1.2 g 后迅速减小。这是由于在面团形成过程中，葡萄糖酸-δ-内酯作为酯类，起乳化作用，促进面筋形成；添加量达到一定量后，其亲水性作用更为显著，阻碍了面筋形成。

碳酸氢钠对面团的拉伸性质作用最为显著。面团的最大拉伸阻力、拉伸比例和拉伸面积受碳酸氢钠均随其添加量增加而增加，其中最大拉伸阻力由618 BU增至885 BU；拉伸比例由3.1 增至4.7；拉伸面积由157 cm2增至219 cm2。说明添加碳酸氢钠能增加面团筋力强度，并使面团富有弹性。相反的，延展度随其添加量增加而降低，并在其添加量超过3.0 g 时发生骤降，最终降至161 mm，与最大值相差41 mm。

高直链玉米变性淀粉对面团的最大拉伸阻力、拉伸比例和拉伸面积的作用相似，均随其添加量的增加呈先降低后升高的趋势，且在添加量为0.8 g 时，最大拉伸阻力及拉伸比例达到最小值，分别为661BU 和3.5；在添加量为1.8 g 时，拉伸面积最小，为151 cm2。此外，随其添加量的增加，延展度呈先增后减的趋势，并在添加量为0.4 g 时达到最大值195 mm。究其原因在于高直链玉米变性淀粉不含面筋蛋白，添加将降低面筋蛋白的百分含量。

综上可得，对面团拉伸性质影响较大的是碳酸氢钠、葡萄糖酸-δ-内酯和高直链玉米变性淀粉。

2.3 不同配料对面团界面流变学性质的影响

不同配料对面团界面流变学性质的影响，见图3。

图3 料添加量对面团综合模量|G*|的影响Fig.3 The influence of ingredients on the comprehensive modulus of dough

图3 是关于频率扫描过程中面团综合模量|G*|的变化情况。面团综合模量|G*|反应面团对形变产生的抵抗力。综合模量|G*|越高，则说明面团对发生形变时抵抗力越大；|G*|随着角频率增加说明面团具有黏弹性，而增加程度越大，相对应的黏弹性越大[14]。

由图3 可得，随着月桂酸单甘酯添加量的增加，|G*|起点和|G*|截距增加量均增加，且相比其他配料，增加量最为显著，其中|G*|起点由9.803×103Pa 增至200 50 Pa，|G*|截距由1.272 7×104Pa 增至2.543×104Pa。葡萄糖酸-δ-内酯和磷酸二氢钙对|G*|起点和|G*|截距的影响显著，且均呈先增后减的变化趋势。其中磷酸二氢钙较其他配料增加起|G*|起点和|G*|截距的作用显著，在其添加量为1.0 g 时，|G*|起点达到最大值，为2.328×104Pa；|G*|截距也达最大值，为3.228×104Pa。碳酸氢钠对面团综合模量|G*|的影响较显著，在添加量为1.5 g 时能显著增加|G*|起点和|G*|截距。酵母和高直链玉米变性淀粉对|G*|起点和|G*|截距的影响不明显。

综上可得，由于面团综合模量|G*|受月桂酸单甘酯和磷酸二氢钙影响较其他配料显著，说明添加月桂酸单甘酯和磷酸二氢钙对增加面团的黏弹性作用明显。

图4 配料添加量对面团蠕变恢复性质的影响Fig.4 The influence of ingredients on the result of creep-recovery test of dough

配料添加量对面团蠕变恢复性质的影响，见图4。

图4 中的a、b、c、d 是面团受力后蠕变和恢复的情况。蠕变恢复实验是反映面团在受到垂直方向的持续力作用时的形变情况以及撤去外力后的恢复情况。图a 是面团在300 Pa 应力下蠕变2 min 后的最大屈服力（Jmax）；图b 是面团在受力后自由恢复10 min 后的屈服力（Jv），反应面团的黏性；图c 是面团自由恢复后屈服力（Jv）与面团蠕变最大屈服力（Jmax）的比值；图d 反应面团蠕变过程中最大粘度值（μ0）的变化情况。

由图a 可以看出，添加高直链玉米变性淀粉、碳酸氢钠和酵母的Jmax明显高于月桂酸单甘酯、磷酸二氢钙和葡萄糖酸内酯。其中影响最显著的是高直链玉米变性淀粉，在其添加量增加至20 g 时，Jmax最大，为1×10-3Pa-1，继续添加高直链玉米变性淀粉，Jmax下降至最小值6.08×10-4Pa-1。酵母的添加量为0.6 g 时达到最大Jmax，为1×10-3Pa-1。

图b 中同样被分为明显的上下两部分，位于上半部分的仍是高直链玉米变性淀粉、碳酸氢钠和酵母。此时影响最显著的是酵母，在其添加量为0.6 g 时，Jv达到了5.65×10-4Pa-1，是所有配料中的最大值。

图c 反映的是由Jv/Jmax表征的面团黏性随各配料的不同添加量的变化情况。添加磷酸二氢钙能显著增加面团黏性，尤其在其添加量为0.8 g 时，Jv/Jmax达到最大值0.621。随葡萄糖酸-δ-内酯添加量的增加，Jv/Jmax先增加后减少，并在添加量为1.0 g 时达最大值0.506，与最小值相差0.149。另外，随月桂酸单甘酯、碳酸氢钠和高直链玉米变性淀粉添加量增加，面团黏性逐步下降。其中月桂酸单甘酯引起面团黏性下降的程度最明显，随其添加量增加，Jv/Jmax由0.59 降至0.451。酵母的添加量超过1.2 g 时，Jv/Jmax迅速下降至0.323，与最大值的差值达0.242。

图d 是面团表面黏度（μ0）的变化情况。碳酸氢钠、酵母和高直链玉米变性淀粉对μ0的影响不明显，但随碳酸氢钠和高直链玉米变性淀粉添加量的增加，μ0增大，随酵母添加量的增加，μ0减小。随磷酸二氢钙、葡萄糖酸-δ-内酯和月桂酸单甘酯添加量的增加，μ0呈先增后减的趋势，其中磷酸二氢钙的影响最为显著，在其添加量为0.8 g 时μ0取得最大值1.155×106Pa·s，之后迅速下降，最终达最小值3.98×105Pa·s。葡萄糖酸-δ-内酯的添加量达到1.0 g 时μ0由5.96×105Pa·s增至1.019×106Pa·s，之后保持在较高水平。月桂酸单甘酯在其添加量为0.4 g 时，达到最大值9.41×105Pa·s，之后下降至5.1×105Pa·s。

综上，高直链玉米变性淀粉、碳酸氢钠和酵母对Jmax、Jv影响最明显；葡萄糖酸-δ-内酯和月桂酸单甘酯主要影响面团的恢复比例；磷酸二氢钙、月桂酸单甘酯和葡萄糖酸-δ-内酯对面团表面黏性影响较显著。

3 结论

本实验研究了不同比例的月桂酸单甘酯、酵母、磷酸二氢钙、葡萄糖酸-δ-内酯、高直链玉米变性淀粉及碳酸氢钠内酯油条面团流变学性质的影响。

碳酸氢钠、磷酸二氢钙及葡萄糖酸-δ-内酯对面团粉质性质的影响最为显著，其中碳酸氢钠主要影响面团的形成时间及稳定时间；磷酸二氢钙和葡萄糖酸-δ-内酯主要影响面团的弱化度。碳酸氢钠对面团拉伸性质影响最显著，葡萄糖酸-δ-内酯和高直链玉米变性淀粉次之。通过对面团界面流变学性质的测定及结果分析可得，月桂酸单甘酯和磷酸二氢钙能显著提高面团综合模量|G*|，即对增加面团的黏弹性作用明显；另外，配料对面团蠕变恢复性质的影响需具体讨论，其中高直链玉米变性淀粉、碳酸氢钠和酵母对Jmax、Jv影响最明显，葡萄糖酸-δ-内酯和月桂酸单甘酯主要影响面团的恢复比例，磷酸二氢钙、月桂酸单甘酯和葡萄糖酸-δ-内酯对面团表面黏性影响显著。

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