山梨酸微胶囊防腐剂在面包中的应用

何 松 何 贝 赖桂中 陈爱贤 洪文萧 肖志红

(1.广东广益科技实业有限公司，广东 东莞 523220；2.湖南省林业科学院，油脂分子构效湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004)

“食品安全国家标准审评委员会”秘书处2021年3月30日发布GB 2760《食品添加剂使用标准》征求意见稿，其中删除了脱氢乙酸及其钠盐在面包中使用的规定。脱氢乙酸及其钠盐是面包的常用防腐剂，对于面包的防霉比较有效，因此其替代品的寻找非常紧迫。

山梨酸是一种不饱和脂肪酸，与其他天然脂肪酸一样，可被人体的代谢系统吸收并迅速分解为二氧化碳和水，在体内无残留。从安全性方面来讲，山梨酸是一种国际公认安全(GRAS)的防腐剂，是国际粮农组织和卫生组织推荐的高效、安全的保鲜剂原料，可广泛应用于食品、饮料等行业[1]。山梨酸对霉菌和酵母菌以及好气细菌的生长发育均有抑制作用，因此山梨酸在具有良好防腐效果的同时，也易抑制酵母菌发酵[2]。由于山梨酸为分子链较长的有机物，疏水作用大，能形成较大的空间阻碍作用。在面团制作过程中直接添加山梨酸，因其较长的分子链从而容易阻碍面筋的形成和扩展，显著降低面团的筋度，导致面包急涨性差，组织粗糙。

微胶囊造粒技术是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，它能够保护被包裹的物料，避免其与外界环境接触，可最大限度地保持原有作用和特性[3]。

内部物料常称为芯材，外部壁膜被称为壁材。喷雾冷凝法通常是用热熔型材料作为壁材，与热不熔芯材混合，经冷喷壁材冷却包裹芯材形成固体颗粒[4]。利用喷雾冷凝技术对山梨酸进行微胶囊化，能阻隔山梨酸与面团的直接接触，显著降低其对面筋的弱化和对酵母发酵的抑制。通过对比山梨酸不同添加工序对面筋、发酵以及防腐效果的影响，确定山梨酸的正确使用方法，并采用喷雾冷凝技术使山梨酸微胶囊化，用于面包的防腐，具有非常现实的价值。

1 材料与方法

1.1 原料

山梨酸，南通醋酸化工；山梨酸微胶囊防腐剂，自制[5]；面包粉，白燕精制；糖粉，市售；高糖酵母，燕子牌；食用盐，市售；黄油，南侨油脂；水；马铃薯培养基；酵母菌液；氢氧化钠标准溶液。

1.2 主要仪器设备

高速离心喷雾干燥机(现代喷雾干燥设备厂)；超微粉碎机(江阴市灵灵机械制造有限公司，WF-20)；质构仪(岛津仪器，ZE-SX-500N)；和面机(恒威建亿贸易有限公司，HSE-15)；醒发箱(恒威建亿贸易有限公司，SEA-01)；电烤箱(广州浩胜食品机械，2204-HS)；电子秤(常熟市双杰测试仪器厂)；切片机(广州新麦机械设备有限公司，SM-302N)；封口机(温州市华侨包装机械厂，SF-150)；高效液相色谱(岛津仪器)；pH计(德图仪表，Testo205)。

1.3 实验方法

1.3.1 面包制作方法[6]

面包配方如表1所示。

表1 饼店甜吐司配方

制作工艺如下所示：

称料→和面→分块→称重(400 g/个和70 g/个)→静置15 min→成型→入模/装盘→醒发→烘烤→冷却→包装

1.3.2 不同防腐剂对面包防腐剂效果的对比

按照1.3.1，在面团制作过程中分别添加山梨酸、脱氢乙酸和丙酸钙，观察面包的霉变时间。

1.3.3 山梨酸对面团筋度和膨胀性的影响

按照1.3.1，在面团制作过程中(粉剂部分)添加山梨酸。通过与空白组做对比，观察面筋状态，测量面团pH值、圆包比容和高径比来分析山梨酸对面团筋度和发酵的影响。

1.3.4 山梨酸不同添加工序对面团发酵、面包挺立度以及防腐剂效果的影响

按照1.3.1，在面团不同搅拌阶段(搅拌前期、搅拌后期)添加山梨酸。通过与空白组做对比，观察圆面包高径比，记录400 g面团醒发至吐司盒齐平时间，同时观察面包的长霉时间，以此来分析山梨酸在不同添加工序对面团筋度、发酵以及防腐效果的影响。

1.3.5 微胶囊包埋山梨酸对改善面筋弱化程度、面团发酵、防腐剂残留以及防腐效果的影响

按照1.3.1，在面团制作过程中，在面团搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊包埋的山梨酸。通过观察测定面团醒发120 min内的粘性，记录400 g面团醒发至吐司盒齐平的时间，测量面包的高径比，以及防腐剂含量(液相法)[7]，观察面包样品的防腐时间。

1.3.6 样品存放

成品采用KOP袋包装，平行10份，存放于环境为温度25(±5)℃，湿度80(±5)%条件下持续进行观察，并记录面包出现霉变的时间[7]。

2 结果与分析

2.1 不同防腐剂对面包防腐剂效果的影响

依照1.3.1，在面团制作过程中分别添加山梨酸，脱氢乙酸和丙酸钙，面包霉变结果如表2所示。

表2 不同防腐剂对面包防腐剂效果的影响

由表2可知，在面团制作过程中分别添加山梨酸，脱氢乙酸和丙酸钙单体，其中丙酸钙最早开始霉变，而山梨酸和脱氢乙酸则在第5天开始发生霉变。因此可以得出，山梨酸防霉效果和脱氢乙酸相当，优于丙酸钙。

2.2 山梨酸对面团筋度和面包膨胀性的影响

依照1.3.1，在面团制作过程中添加山梨酸，测试结果如表3，面团状态如图1，烘烤过后面包组织如图2所示。

表3 山梨酸对面团发酵和pH值的影响

对比表3可知，在面包制作过程中直接添加山梨酸，对面团发酵90 min内的pH值无显著影响。但醒发至相同时间，山梨酸组的比容比空白组小30%，高径比空白组小17%。由图1和图2可知，直接使用山梨酸，面团筋度偏软，拉扯薄膜过程中容易破裂。烘烤过后，面包组织差，气孔多且粗糙。分析原因主要在于，山梨酸容易阻碍面筋的形成和扩展，导致面团筋度较弱，支撑性较差，面包体积偏小，组织粗糙。

图1 山梨酸对面团筋度的影响 空白(左) 山梨酸(右)

图2 山梨酸对面包组织的影响 空白(左) 山梨酸(右)

2.3 山梨酸不同添加工序对面团发酵、面包挺立度以及防腐剂效果的影响

依照1.3.1的制作方法，在面团不同制作过程中(粉剂部分和油脂部分)添加山梨酸。测试结果如表4，面团状态如图3所示。

表4 山梨酸不同添加工序对面包高径比、面团发酵时间以及防腐效果的影响

图3 山梨酸不同添加方式对面包挺立度的影响

对比表4和图3可知，山梨酸分别在面团搅拌前期、搅拌后期添加时，400 g面团的醒发至吐司盒齐平时间，搅拌后期添加的缩短56 min，圆面包高径比增大7%。面包样品相同时间放置，两种添加方式的防腐效果相同。分析原因，面团成型过程中，山梨酸弱化面筋影响较大。在面筋形成后期添加山梨酸，可以减弱山梨酸对面筋的弱化影响，提高面团的挺立度。

2.4 微胶囊包埋山梨酸对改善面筋弱化程度、面团发酵、防腐剂残留以及防腐效果的影响

2.4.1 对面团粘附性、筋度以及面包高径比的影响

按照1.3.1面包制作方法，面团制作过程中，搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸，制作面团。以空白组的面包发酵时间(90 min)作对照，进行面团粘附性和面包高径比的对比。测试数据如表5、表6、图4、图5、图6所示。质构仪参数为：实验速度50.0 mm/min，测试距离:10 mm，感应力:0.01 N，柱型探头(φ20)。

图4 山梨酸对面团不同醒发时间粘附性的趋势图

图5 面团筋度的影响 山梨酸(左)微胶囊化山梨酸(中)空白(右)

表5 山梨酸对面团粘附性的影响

由表5和图4可知，面团粘附性随着发酵时间的延长，逐渐减弱。对比空白组，发酵初期(30 min)山梨酸和微胶囊包埋山梨酸组无显著差别。发酵60 min，防腐剂组(山梨酸和包埋山梨酸组)的粘附性逐渐大于空白组。发酵120 min内，山梨酸组面团粘附性均高于微胶囊化山梨酸组。由此可见，微胶囊化山梨酸能减弱山梨酸对面团的粘附性影响，便于面团操作。

由图5可知，直接使用山梨酸组，面团操作性较差，偏软发粘。使用微胶囊包埋山梨酸组，则面团操作性与空白接近，操作性较好。对比表6和图5、图6可知，与单体山梨酸做对比，山梨酸微胶囊化可大大改善山梨酸对面筋弱化程度。圆面包在相同发酵时间内，其高径比可增加6%。

表6 山梨酸对面包高径比的影响

图6 面包高径比的影响 山梨酸(左)微胶囊化山梨酸(中)空白(右)

2.4.2 对面包发酵时间的影响

按照1.3.1面包制作方法，在面团制作过程中，搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸，制作面团。按照400 g面团的醒发至吐司盒齐平作为对照，对比发酵时间，结果如表7。

表7 山梨酸对面包发酵时间的影响

由表7可知，与山梨酸单体相比，山梨酸经过微胶囊化后，可显著缩短山梨酸对面团发酵产生的负面影响。400 g面团醒发至相同吐司盒齐平的程度，微胶囊处理过山梨酸组可缩短约25%(40 min)的醒发时间。

2.4.3 对面包中防腐剂残留含量和防腐效果的影响

采用表1中的配方和制作工艺，分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸，制作面团。按照空白组的面包发酵时间作对照，70 g/个面包，经上火190 ℃下火180 ℃，烘烤12 min后，成品冷却后采用KOP袋包装，部分样品送检，部分样品存放于温度25±5 ℃，湿度80±5%条件下进行观察，结果如表8。

表8 不同形式山梨酸应用于面包中山梨酸含量以及面包防霉效果的影响

由表8可知，微胶囊包埋山梨酸添加到面包中，检测山梨酸有效成分残留率明显高于单体山梨酸样品。由此可知，采用微胶囊包埋技术处理的山梨酸，经过烘烤后，其有效成分残留率明显提高15%～20%。对比空白山梨酸组，微胶囊化包埋山梨酸，能够将面包防霉期延长到7 d，比山梨酸组延长了2天。由此可知，微胶囊包埋山梨酸能够起到延长食品保质期的目的。

3 结论

经验证，在面包制品中山梨酸防霉效果和脱氢乙酸相当，优于丙酸钙，但山梨酸对面筋弱化影响显著，影响了其在面包中的应用：醒发相同时间，与空白相比山梨酸组比容比小30%，高径比小17%，面团筋度偏软，面包组织差。面团搅拌后期阶段添加山梨酸，可以改善对面筋的负面影响，即减弱山梨酸对面筋的弱化影响，提高面团的挺立度。微胶囊化山梨酸能减弱山梨酸对面团的粘性、面筋弱化的影响。与山梨酸组对比，相同发醒发条件，微胶囊化山梨酸组制得的圆面包高径比可增加6%；吐司面团醒发至同等程度，可缩短约25%时间(40 min)；面包烘烤后，山梨酸残留率提高15%～20%，能够将面包防霉期从5天延长到7天。