食品添加剂对冷藏发酵糙米面包品质的影响研究

蒋 雁，陈 艳，吴 跃

(1.贵州省粮油产品质量监督检验站，贵州 贵阳 550001； 2.中南林业科技大学食品科学与工程学院//稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410004)

随着饮食结构的变化，面包已成为全球消费性食品。目前，我国面包市场呈现稳定增长态势，面包零售额复合增长率约为11%，面包行业规模达到404.11亿元，跃居全球第二[1]，伴随着饮食选择的变化，面包在我国仍具有较大的发展空间。市售面包原料种类较为单一，人们偏向食用口感较好的精加工小麦粉，虽然精加工小麦粉具有较好的食用品质，但会造成小麦粉中最为关键的营养成分损失。因此，丰富面包原料种类，在面包中加入新原料，改善面包的营养及功能品质，开发一类营养全面的面包具有良好的发展前景。

目前，米粉制作面包的最大困难是米粉缺乏面包制作过程中能保持发酵产生气体的小麦面筋样的蛋白质[2]。食品添加剂是改善和提高糙米面包品质的最有效方法之一，主要是因为食品添加剂有延缓面包的老化，改变面团的筋力，提高面团的加工性能等作用。而糙米面包与常规法面包相比，还存在硬度大、弹性小以及面包气孔小等缺点。因此，期望通过食品添加剂进行改良，从提高面团制备阶段面筋的质量和数量及控制水分变化两个方面来改善面团及其烘烤面包的品质，达到降低面包硬度，提升面包弹性和柔软性，改善面包气孔结构的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

有机糙米,黑龙江省和粮农业有限公司；高筋小麦粉,克明面业股份有限公司；金龙鱼米糠油,益海嘉里食品有限公司；酵母菌(安琪),安琪酵母股份有限公司；糖粉,市售；羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、瓜尔胶,上海申光食用化学品有限公司；单双甘油脂肪酸酯,张家港市中鼎添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TA-XTPlus质构仪，英国(Stable Micro System)公司；DSC Q 2000差式热量扫描仪，美国(TA Instruments)公司；NMI 20核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司；UltraScan PRO色度仪，美国(Hunter-Lab)公司；HMJ-A 35 A1小熊和面机，小熊电器股份有限公司；ME 204/02电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；MIR-250 A面包发酵箱，上海精宏实验设备有限公司；BC/BD-100HER低温冰箱，青岛海尔特种电冰柜有限公司；电热鼓风干燥箱，上海恒一科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1添加剂与面包的制备

(1)添加剂的制备:将羧甲基纤维素钠、瓜尔胶和单双甘油脂肪酸酯加水溶解配制成质量分数1%的溶液，使用时按质量称取，1 g添加剂加入100 g粉中对应浓度为0.01%；0.06%复合添加剂由0.01%羧甲基纤维素钠2 g、0.01%瓜尔胶2 g和0.01%单双甘油脂肪酸酯2 g按1∶1∶1组成；0.12%复合添加剂由0.01%羧甲基纤维素钠4 g、0.01%瓜尔胶4 g和0.01%单双甘油脂肪酸酯4 g按1∶1∶1组成；0.18%复合添加剂由0.01%羧甲基纤维素钠6 g、0.01%瓜尔胶6 g和0.01%单双甘油脂肪酸酯6 g按1∶1∶1组成。

(2)面包的制备：面包配方为糙米粉55 g、小麦粉45 g、糖粉20 g、酵母粉1.5 g、水26 g、米糠油2 g。

首先将酵母菌粉加水活化10 min，然后将活化好的菌液与面包原料粉在和面机中混合搅拌，待面团成型后加入米糠油，直至形成光滑均匀的面团，结束搅拌。然后在28℃预发酵1 h，4℃冷藏条件下缓慢发酵7 d，发酵完成后再120℃烘烤12 min。

1.3.2面团质构特性的测定

将制作好的面团放在质构分析仪载样台中央，用P/36 R探头测定面团的质构特性(TPA模式)，冷藏面团测定前先将面团在室温静置30 min后进行测定。测定参数为：测试前速度2.0 mm/s，测试速度2.0 mm/s，测试后速度1.0 mm/s，面团样品的形变为50%，采用2次压缩，每个工艺下的样品平行测定6次，测试完后取平均值。

1.3.3面团水分状态的测定

利用NMI 20核磁共振成像分析仪测定面团的横向驰豫时间(T2)，分析水分分布情况。冷冻/冷藏面团测定前先将面团在室温静置30 min，取面团中心样品1 g，放置在核磁共振成像系统的射频线圈中，采用CPMG脉冲序列测定样品中自旋-自旋弛豫时间T2。样品采集参数如下：SW=200 kHz，SF=18，RFD=0.1，Q1=418 455，TW=1 000 ms，P1=14 ms，RG1=20，TD=1024，DRG1=3，DR=0，NS=8，NECH=4 000，DL1=0.2，P1=14，P2=27，TD=341 634。利用Niumag NMR分析软件通过SIRT算法将得到的信号反演得到T2弛豫时间曲线，设置迭代次数10万次。

1.3.4面团发酵力的测定

采用面团体积法[3]测定面团发酵力。称取30 g的面团，用玻璃棒将面团填充于100 ml的量筒底部并把面团的顶部压平，记录初始体积V1，发酵完成后记录体积V2。面团的发酵力为V2-V1。读取体积时，将玻璃棒伸入量筒内，使其低端轻触已发酵面团的最顶端，平视量筒读数，以减小误差。每个样品平行测定3次。

1.3.5面包质构特性的测定

参考段云龙[4]的研究方法，采用TA.XTPlus质构仪对面包进行TPA测试，得到物性测试曲线，通过计算得到相关质构参数，包括硬度、黏性、弹性、凝聚性、回弹性、胶黏性、咀嚼性。

面包测试样品制作：将制成的面包取出冷却10 min后，用面包刀进行切片，切出1 cm厚的面包作为质构测试样品。

质构仪测试参数为：探头P/36 R，触发力5g，测前速度3 mm/s，测试速度2 mm/s，测后速度2 mm/s，压缩程度为50%，2次压缩停留时间为5 s。每个工艺下的样品平行测定6次，测试完后取平均值。

1.3.6面包表皮色泽的测定

将面包切片置于UItraScan PRO色度仪载物台，然后进行测定，每个工艺下样品平行测定3次，取平均值。根据得到的L*、a*、b*平均值，计算ΔE、C*、h0，计算公式如下：

色相角(h0)=tan-1b*/a*

(1)

(1) CMC-Na对面团水分状态影响

(2)

(3)

1.3.7面包比容的测定

菜籽替代法(AACCI标准方法10-05)测定面包体积。面包比容为面包体积与面包质量之比，公式如下：

面包比容=面包体积/面包质量。

2 结果与分析

2.1 添加剂对面团质构特性的影响

添加剂对冷藏发酵面团质构特性的影响如表1所示。与未加添加剂组对比，随着CMC-Na添加量的增加，制作的面团硬度减小，胶黏性和咀嚼性显著减小(P<0.05)，弹性和回弹性显著增大(P<0.05)，其中，弹性从3.43增加到了6.33，说明CMC-Na对面团质构特性有提升作用。这与忻晨[5]研究结果一致，当样品中加入CMC-Na后，弹性明显增大，胶黏性和咀嚼性减小，说明CMC-Na不仅可以抑制淀粉老化，还能提高面团的冷藏稳定性，这是因为CMC-Na具有持水性，可以控制水分迁移，抑制冰的重结晶。

表1 添加剂对面团质构特性影响

与未加添加剂组对比，随着瓜尔胶添加量的增加，面团弹性和回弹性显著增大(P<0.05)，其胶黏性和咀嚼性显著减小(P<0.05)；当瓜尔胶添加量为0.06%时，面团硬度显著减小，说明此时面团质构特性最佳，其中，面团硬度从3 127.90 g减小至2 681.29 g，减小了14.3%。可能是瓜尔胶的加入使原料粉的吸水量增加，改善了面团的拉伸强度，增强面团的弹性，从而使面包的硬度和咀嚼性降低，回弹性提高[6]。

与未加添加剂组对比，随着单双甘油脂肪酸酯添加量的增加，面团硬度减小，胶黏性和咀嚼性显著减小(P<0.05)，弹性和回弹性显著增大(P<0.05)，说明单双甘油脂肪酸酯对面团质构特性有提升作用。主要是因为单双甘油脂肪酸酯可与面筋蛋白发生络合作用，强化面筋结构，使面团弹性、韧性和延展性升高[7]。

对比未加添加剂组与单个添加剂组，随着复配添加剂添加量的增加，面团的硬度、胶黏性以及咀嚼性显著降低(P<0.05)，弹性、回弹性显著升高(P<0.05)，说明添加复配添加剂可以显著改善面团的质构特性，且复配添加剂改善效果强于单个添加剂组。当复配添加剂添加量为0.12%和0.18%时，面团硬度可降低至2 165.99 g和2 069.81 g，与未加添加剂相比较，减小了30.8%和33.8%；弹性可升高至7.58和7.54，增大了54.7%和54.5%，且2种添加剂量之间硬度与弹性没有显著差异。

2.2 添加剂对面团水分状态的影响

添加剂对冷藏发酵面团水分状态影响结果如图1所示。从图1可知，根据横向弛豫时间的长短，面团中的T2可以分为T21(0.1～1 ms)，T22(1～10 ms)和T23(10～110 ms)三个区域。

与未加添加剂组对比，添加CMC-Na的面团中，T21峰呈现左移且峰面积增大，T22间的峰面积显著增大，说明添加CMC-Na会使面团水分向多层水转化，不可冻结状态的水不可逆地向可冻结水转化。当添加量在0.02%～0.06%时，随着添加量的增加，T21之间的峰面积增大，而T22与T23间的峰面积减小，说明面团中强结合水增加，自由水含量减少，面团中水分流动性减弱，这是因为CMC-Na通过氢键结合了水分子，减弱了冷藏过程中水的流动性的变化[5]。

与未加添加剂组对比，添加瓜尔胶的面团中，T21与T22曲线变化呈现CMC-Na相似的变化趋势，说明添加瓜尔胶后可以使冷藏面团更稳定；当添加量在0.02%～0.06%时，随着添加量的增加，T21之间的峰不断左移，T22与T23间的峰面积均减小，说明面团中水分结合程度升高，自由度降低。可能是亲水胶体与小麦粉中蛋白质产生的强烈相互作用稳固了冷藏面团的结构，增加面团体系中强结合水的含量[8]。当添加量为0.06%时，T22峰显著降低，可能是由于瓜尔胶添加过量，和面阶段竞争了原料粉的水分。

与未加添加剂组对比，添加单双甘油脂肪酸酯的面团中，当添加量为0.02%～0.06%时，T21之间的峰左移，T22之间的峰面积随着添加量的增大而减小，说明此时面团中强结合水含量增加，而弱结合水含量降低，其作用效果与CMC-Na、瓜尔胶一致。

与未加添加剂组对比，在添加复合添加剂的面团中，当添加量为0.06%～0.12%时，T21之间的峰左移，且T21与T22峰面积显著增大，说明此时面团中强结合水和弱结合水含量高，面团状态稳定，且添加量为0.12%时，效果最为明显；当添加量为0.18%时，T21与T22峰面积显著减小，可能是添加过量，添加剂竞争了原料粉的水分导致的。总的来说，单个添加剂和复合添加剂对面团影响的规律基本一致，但是复合添加剂添加量为0.12%时，效果最为明显。

2.3 添加剂对面团发酵力的影响

添加剂对冷藏发酵面团发酵力影响结果如图2所示。从图2(1)可知，与未加添加剂组相比较，添加剂组面团发酵力均显著大于对照样品，随着添加剂添加量的增加，面团发酵力均出现先增大后减小的趋势。在添加CMC-Na的面团中，添加量为0.04%时，面团发酵力达到最佳值，这是由于在冷冻面团制备过程中加入的CMC-Na，和面时与水结合形成亲水胶体而膨胀，与淀粉充填在面筋蛋白形成的网格中，减少了蛋白网格结构在冷藏过程中遭受破坏[9]，提高了面团的持气性，增加了面团内部气体量，使得面团发酵力增大。而当添加量增加到0.06%时，其发酵力减小，说明添加剂过量，而过量的CMC-Na会影响面筋蛋白的吸水量，减少面筋的生成，使面团持气性下降，导致发酵力下降。添加瓜尔胶的面团与CMC-Na呈现类似规律，可能是CMC-Na和瓜尔胶都属于亲水胶体。添加单双甘油脂肪酸酯的面团，当添加量为0.02%时，与未添加添加剂的空白样对比，其面团发酵力强度没有明显变化，但随着添加量的增加，发酵力也呈现先增大后减小的趋势，添加量为0.06%时，面团发酵力减弱，说明过量的单双甘油脂肪酸酯不利于面筋网络形成，也会减弱面团持气力[10]。

(1) (2)

(1)

从图2(2)可知，在复合添加剂面团中，添加量为0.06%～0.18%时，随着添加量的增加，面团发酵力也呈现先增大后减小的趋势，复合添加量为0.12%时发酵力达到最佳。与未添加添加剂的空白样相比较，复合添加量为0.12%时，发酵力从15.8 ml增大到27.6 ml，加了74.7%；与单个添加剂相比较，复合添加剂发酵力效果更好。

2.4 添加剂对面包质构特性的影响

添加剂对冷藏发酵面包质构影响结果如表2所示。与未加添加剂组对比，CMC-Na组面包硬度显著减小(P<0.05)；其弹性显著增大(P<0.05)；当CMC-Na添加量为0.04%时，与未加添加剂组对比，面包硬度从8 020.85 g减小到了6 520.73 g，硬度减小了18.7%，弹性从25.21增大到29.67，弹性增大了15.0%，说明0.04%为CMC-Na最佳添加量。

表2 添加剂对面包质构特性影响

随着瓜尔胶添加量的增加，面包硬度显著减小(P<0.05)，其弹性显著增大(P<0.05)，与未加添加剂组对比，当瓜尔胶添加量为0.06%时，面包硬度从8 020.85 g减小至6 423.59 g，硬度减小19.9%；弹性从25.21增大到30.16，弹性增大了16.40%，说明0.06%为瓜尔胶最佳添加量。

随着单双甘油脂肪酸酯添加量的增加，其面包质构特性与瓜尔胶面包呈现一致变化规律。当单双甘油脂肪酸酯添加量为0.06%时，与未加添加剂组对比，面包硬度从8 020.85 g减小至6 565.54 g，硬度减小了18.1%；弹性从25.21增大到29.46，弹性增大了14.40%，说明0.06%为单双甘油脂肪酸酯最佳添加量。这与贾洪信[7]研究结果基本一致，通过添加单双甘油脂肪酸酯可以明显改善米粉面包的感官品质，提高其弹性、凝聚性以及回弹性，主要是因为单双甘油脂肪酸酯能与面筋蛋白相互作用，在面筋与淀粉之间形成光滑薄膜层结构，使面筋蛋白质网络的延展性和保气性得到改善。

当复配添加剂添加量为0.06%～0.18%时，对比未加添加剂组与单个添加剂组，随着添加量的增大，面包的硬度、胶黏性以及咀嚼性显著降低(P<0.05)，弹性显著升高(P<0.05)，说明添加复配添加剂可以显著改善面包的质构特性，且复配添加剂改善效果强于单个添加剂组；其中，复配添加剂添加量为0.12%和0.18%时，与未加添加剂相比较，面团硬度可降低至4 353.25 g和4 585.70 g，硬度减小了45.7%和42.8%；弹性可升高至32.91和33.32，弹性增大了23.3%和24.3%，且两者之间硬度与弹性没有显著差异。

2.5 添加剂对面包表皮色泽的影响

添加剂对冷藏发酵面包表皮色泽影响结果如表3所示。由表3可知，与未加添加剂组对比，添加剂组面包L*均增大，且均存在显著性差异(P<0.05)，说明添加剂的加入使面包表皮颜色更亮白。在添加CMC-Na的面包中，当添加量为0.04%时，其L*、ΔE值平均值最大，但不同添加量的L*、a*、b*以及ΔE值之间没有显著性差异，说明不同添加量的CMC-Na对面包颜色影响很小。在添加瓜尔胶的面包中，面包颜色参数变化趋势与CMC-Na的面包基本一致，说明不同添加量的瓜尔胶没有对面包颜色造成影响。在添加单双甘油脂肪酸酯的面包中，随着添加量的增加，面包的L*、b*、C*、h0和ΔE平均值增大，但三者之间没有显著差异，说明不同添加量单双甘油脂肪酸酯也没有对面包颜色造成影响。在复合添加剂中，随着添加量的增加，面包的L*、ΔE值平均值呈现先增大后减小的趋势，但三者之间颜色参数没有显著差异；当添加量为0.12%时，L*和ΔE平均值最大，与未加添加剂相比，L*和ΔE平均值分别从52.74和68.85增大到67.87和82.73，L*和ΔE分别增大了22.2%和16.7%，说明面包亮度显著增加。

表3 添加剂对面包表皮色泽影响

2.6 添加剂对面包比容的影响

添加剂对冷藏发酵面包比容影响结果见图3。

由图3(1)和图3(2)可知，与未加添加剂组相比较，添加剂组面包比容均显著大于对照样品(P<0.05)。随着CMC-Na添加量的增加，面包比容呈现先增大后减小的趋势，比容增大是因为CMC-Na能抑制冰晶生长，减少了面团结构的破坏[11]；而比容出现减小主要是因为过量的CMC-Na会与面筋蛋白竞争水分，减少面筋的生成，导致面包比容减小；添加0.04%CMC-Na的面包比容达到最大，与未加添加剂组对比，增大了48.6%。添加瓜尔胶的作用效果与CMC-Na基本一致，添加0.04%瓜尔胶的面包比容最大，与未加添加剂组对比，增大了48.2%。Ribotta等[12]证实在冷冻和冷藏面团中添加瓜尔胶后烘烤出的面包有更大的体积、更高的气囊率和更好的团粒结构。添加单双甘油脂肪酸酯的面包变化趋势与加入前两种添加剂的面包比容基本一致，添加0.04%单双甘油脂肪酸酯的面包比容最大，与未加添加剂组对比，增大43.9%。对比四组添加剂制作面包的比容，复合添加剂组面包比容显著大于未加添加剂组面包比容，且0.12%和0.18%复合添加剂面包比容最大，与未加添加剂组对比，约增大了53.6%。

3 结论

通过添加添加剂对冷藏发酵面包的面团/面包品质进行分析，结果表明复配添加剂改善效果强于单个添加剂组，且当复配添加剂添加量为0.12%，面团和面包硬度减小了30.8%和45.7%，弹性增大了54.7%和23.3%，面包感官评分也得到显著提升，说明复配添加剂可以显著改善面团/面包的质构特性和面包感官评分；当复合添加剂添加量为0.12%时，面团强结合水显著增多，此时面团稳定状态最佳，面包颜色也是最浅最亮白；且与未添加添加剂面团相比较，面团发酵力增大了42.8%，其面包比容增加了53.6%。因而确定复合添加剂最适添加量为0.12%。