高粱粉对小麦粉面团pH和体积品质的影响

李忍 ，姜鹏 ，王长远 ，李志江 *，阮长青 ，张东杰 *

1. 黑龙江八一农垦大学食品学院（大庆 163319）；2. 黑龙江省农产品加工与质量安全重点实验室（大庆 163319）；3. 国家杂粮工程技术研究中心（大庆 163319）

高粱是重要的食用和酿酒原料之一，其产量稳定、抗病性强[1]。高粱富含多种营养物质，经常食用高粱有利于机体健康，还能预防癌症与心血管等方面疾病[2]。虽然高粱有良好的加工利用率，但淀粉和蛋白等营养元素分子量较大，弹性较差，直接食用口感不良[3]。利用其丰富的营养物质，可以提升与主粮复配的营养，如添加在面粉中，可影响发酵面团的性质，并引起传统面制品面团感官和理化性质的变化，进而带来加工性能的变化[4]。高粱还可以用作饲料，美国等发达地区将全部的高粱籽粒都作为饲料生产加工，高粱籽粒中具有单宁成分，可以有效地抑制有害微生物的产生，同时可有效减少幼畜白痢病[5]。人们对饮食健康的搭配越来越关注，口感与营养并重，因此更希望在吃好的基础上追求营养多元化。五谷杂粮成为主食之外的首选，因此，将高粱与主粮复配可补充膳食结构，有助于机体健康[6]。

已有研究发现，高粱馒头口感粗糙，色泽较深，发酵时间长，但将高粱作为辅料添加到面粉中，讨论其对面团pH和体积影响的研究则较少[7-8]。目前，国内外对高粱馒头的研究多集中在加工工艺和流变特性等方面，关于高粱馒头品质的研究相对较少。石晓等[9]研究表明当高粱粉添加量为10%和20%时，馒头的比容、外观形状、结构及弹韧性评分差别不大。当高粱添加量为10%时，气味和色泽稍差，颜色较淡，有一定的高粱清香味。研究针对控制高粱粉添加量、酵母添加量、发酵温度、食盐添加量和糖添加量等条件，较好地改善了高粱馒头口感粗糙、色泽较深等问题，为高粱面制品产业化应用提供技术参照，丰富焙烤食品种类，开拓高粱应用新领域，有助于高粱等杂粮产品在主食化产品中的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中筋小麦粉，滨州中裕食品有限公司；白高粱，大庆市北京华联超市；马利即发高活性干酵母（高糖型），英联马利食品有限公司；海藻碘盐，营口盐业有限责任公司；白砂糖；起酥油，中粮东海粮油工业；高钙低脂奶粉，大庆乳品厂有限责任公司；抗坏血酸溶液。

1.2 仪器与设备

AB104-N型电子天平，上海第二天平仪器厂；DG-88B流水式粉碎机，广州市德工机械设备有限公司；DK-98-ⅡA电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；GHP-9160隔水式恒温培养箱，金坛市国旺试验仪器厂；DGG-9053A电热恒温鼓风干燥箱，苏州江东精密仪器有限公司；PHS-3C pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；EX324电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；TA-XT plus质构仪，北京微讯超技仪器技术有限公司；孔径0.150 mm筛子，烧杯，量筒，研钵，移液枪，保鲜盒等。

1.3 试验方法

1.3.1 高粱面团制作

脱壳碾磨白高粱，过孔径0.150 mm筛制得高粱粉。

基础配方：小麦粉和高粱粉混合粉共100 g，添加4 g低脂奶粉、3 g起酥油、1 mL抗坏血酸溶液、52 mL蒸馏水，发酵时间90 min。

操作要点：制作面团时按照配料比例准确称取高粱粉、小麦粉、温水活化后的酵母、脱脂奶粉、起酥油，将混匀的干物料放在盆中拌匀备用，取抗坏血酸溶液、盐、糖，放进盆中加入剩余水搅拌，使面筋充分拓展到面团表面光滑，可拉成均匀薄膜为止。和好的面团温度应在30±1 ℃。将和好的面团分成每个10 g的小面团，放入保鲜盒中其光面向上。在相对湿度88%的恒温培养箱中醒发90 min。

1.3.2 高粱面团指标测定及方法

面团体积测定方法：用小米填充法测定，取3次平行样品测定体积。

pH测定方法：取1 g样品，加10 mL蒸馏水，研磨后均质2 min，用pH酸度计进行3次平行样测定。

面团感官测定方法：分别在30和35 ℃条件下，测定6%高粱粉添加含量和9%糖添加量的感官特性，对比面团外观和内部切面情况。

面团质构参数测定：在混合粉100 g，即发高活性干酵母添加量1.6%，醒发温度30 ℃，食盐添加量1.5%，糖添加量6.0%的条件下与混合粉100 g，即发高活性干酵母添加量1.6%，醒发温度30 ℃，食盐添加量1.5%，糖添加量9.0%的条件的面团进行对比。用TA-XA plus质构仪进行试验。仪器参数为p/0.5探头，压缩变形量50%，测试速度1.0 mm/s。

1.3.3 高粱粉添加量对面团体积及pH的影响

在混合粉100 g，即发高活性干酵母添加量1.6%，醒发温度30 ℃，食盐添加量1.5%，糖添加量6.0%的条件下，高粱粉用量为0，5%，10%，15%，20%和100% 6个水平。根据试验方法测定高粱粉添加量对面团体积及pH的影响。

1.3.4 酵母添加量对面团体积及pH的影响

方法同1.3.2，高粱粉用量10%，酵母用量为0，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%和2.4% 6个水平，根据试验方法测定酵母添加量对面团体积及pH的影响。

1.3.5 醒发温度对面团体积及pH的影响

方法同1.3.2，酵母添加量1.6%，醒发温度为20，25，30，35和40 ℃ 5个水平，根据试验方法进行醒发温度对面团体积及pH的影响。

1.3.6 食盐添加量对面团体积及pH的影响

方法同1.3.2，酵母添加量1.6%，食盐添加量为0，0.5%，1.5%，2.0%和2.5% 5个水平，根据试验方法测定食盐添加量对面团体积及pH的影响。

1.3.7 糖的添加量对面团体积及pH的影响

方法同1.3.2，食盐添加量1.5%，糖添加量为0，3.0%，6.0%，9.0%和12.0% 5个水平，根据试验方法测定糖的添加量对面团体积及pH的影响。

1.4 数据处理

面团的体积、pH均采用平均值±标准差（x±SD）表示，利用Excel软件制图。

2 结果与分析

2.1 高粱粉添加量对面团体积及pH的影响结果

面团发酵的生化反应过程十分复杂，影响因素有很多，主要因素是酵母产气量和持气量2个方面[10]。面团之所以能够发酵膨胀，是面团内的面筋经发酵得到了拓展，整个面团内的面筋网络形成有一定韧性和延伸性的均匀细致的薄膜，气体能够保留在面团内，使面团变大[11]。

面筋的形成与蛋白质含量相关。由图1可知，随高粱粉添加量的增加，面团体积呈下降趋势，可能是高粱粉稀释了小麦粉中的面筋蛋白，使面筋二硫键结构形成率下降，造成面团体积减小[2]。pH呈先下降后上升的趋势，说明添加一定高粱粉后的混合面团比普通小麦粉面团pH更佳。pH先下降是因为高粱中缺乏面筋蛋白[12]，加入高粱粉使面团吸水率降低，面筋形成时间和面团稳定性时间缩短。但随高粱粉加入，混合粉面筋含量不断降低，面团品质下降，pH上升。其原因是高粱粉蛋白含量低，支链淀粉含量高，高粱粉多则面团黏度增加，弹性、韧性减小[2]。试验证明，当高粱粉用量达到100%时，高粱面团揉制时间长且成型困难，面团表面不平整、不光滑、有裂纹、黏弹性很差，因此，当高粱粉添加量为10%时，面团可以保持较好的网络结构。

2.2 酵母添加量对面团体积及pH的影响结果

即发高活性干酵母可以利用营养物产生CO2，使面团内部形成疏松多孔的海绵状结构[14]。从图2看出，面团在发酵时，随酵母用量增加，产酸增多，pH持续降低。早期体积增大是因为发酵后的面筋膨胀，使面团形成有韧性和延展性的均匀薄膜，面团内保留的气体扩大面团体积。体积在酵母添加量1.6%时达到最高。后期体积有所下降可能是由于酵母使用量过多、发酵速度过快、冲劲太大，导致面团内气体冲破包裹造成的。

图1 高粱粉添加量对面团品质的影响

图2 酵母添加量对面团品质的影响

2.3 醒发温度对面团体积及pH的影响结果

温度是酵母活动的重要因素，温度过高或过低均会影响面团发酵。产酸菌产酸过多会导致pH过低，就会反过来抑制酵母生长[14-15]。因此，随着温度升高，面团体积呈上升趋势（图3）。前期pH随酵母发酵酸度降低，后期pH有所升高可能是因为温度超过酵母作用最适温度，温度过高也可能会杀死酵母菌使酵母活性被抑制。当发酵温度达到40 ℃时，打开保鲜盒可以明显闻到令人不愉快的酸味。所以面团醒发温度控制在28～30 ℃为宜，最高不要超过35 ℃，超过35 ℃开始出现异味。

2.4 食盐添加量对面团体积及pH的影响结果

食盐用量少时，面团pH下降得较为快速（图4），可能由于添加少量食盐提高了面团稳定性，使面筋生成加快，稳定时间缩短。当食盐添加量增加到2.0%时，面团体积和pH基本不变。可能是盐会抑制酵母的生长和繁殖，盐过多也许会杀死酵母，导致发酵时间延长[16]。从图4看出，面团体积缓慢上升，可能是盐可提高面团的稳定性、面筋强度和产量[13]，使面团在发酵膨胀时不易断裂。因此，虽然添加食盐会降低发酵速度，但可使面筋强度增大。综上，当食盐添加量为1.5%时，面团稳定性更好。

图3 醒发温度对面团品质的影响

图4 食盐添加量对面团品质的影响

2.5 糖添加量对面团体积及pH的影响结果

通过比较发现，加糖面团酸度低于无糖面团，说明酵母在发酵过程中会利用糖分提供自身成长的有利环境。面团前期体积上升，糖添加量在6%时面团呈最大体积（图5）。说明添加一定量的糖能够使面团发酵速度加快[16]。试验中，当糖添加量达到12%时，面团体积开始减小、表面发黏，可能是因为糖有提高面团水性的作用，但添加量过多会破坏面团面筋网络，致使面团持气性降低。并且糖的渗透性强，糖在吸收面团中的游离水后还会渗透到吸水后的蛋白质分子中，影响面筋形成[16]。结果表明，虽然加糖会使发酵速度增加，但过多加糖量，面团的持气性和稳定性会下降，影响整个发酵面团的质量。当糖添加量为6%时，面团外观比较挺立。

2.6 不同发酵温度和糖添加量对面团质构参数测定

由表1可知，糖添加量9%、醒发温度35 ℃的面团，硬度和咀嚼度高而面团弹性小；糖添加量6%、醒发温度30 ℃时，面团的硬度和咀嚼度小，但弹性较大。可能是因为在35 ℃时发酵温度有些高，使酵母产气能力下降，面团持气性能降低，无法较好地保留酵母产生的CO2气体，面筋结构变差，回复性不如在30℃发酵的面团好，糖添加量在6%和9%时差异不显著。

2.7 2种处理方式下的面团感官测定结果

2种处理方式下的面团体积相差不大。由图6可知，糖添加量6%、醒发温度30 ℃的面团立挺、内部气孔小且排列均匀致密，纹理结构好；另一种面团随时间增长易塌陷、截面气孔大且疏松。综合感官评分及质构测定结果，面团发酵温度30 ℃、糖添加量6%的面团品质较好。

表1 面团质构测定参数表

图6 不同处理方式下的面团感官图

3 结论

在研究高粱粉面团的发酵过程中，影响面团发酵的因素有很多，高粱粉的用量、酵母添加量、发酵温度、食盐添加量和糖添加量等条件均会影响到最后的发酵质量。加入高粱粉会缩短面筋形成时间，酵母添加量过少或过多均不利于面团发酵，温度过高会抑制酵母活性从而影响面团品质，盐会提高面团持气能力，糖能促进面团发酵。因此，制备面团时，当发酵时间90 min，水用量52 mL，高粱粉添加量10%，酵母添加量1.6%，醒发温度30 ℃，食盐添加量1.5%，糖添加量6%时，既增大了面团体积，又使pH维持在适宜范围，此时形成的面团效果较好。此次试验优化了高粱面团的制作工艺，解决了高粱粉添加到面团中口感粗糙的问题，以期指导高粱在改善膳食结构和应用。