雙乙酰酒石酸單雙甘油酯對全麥面團特性及全麥饅頭品質影響

王佳玉 陳鳳蓮 吳 迪 湯曉智

(南京財經大學食品科學與工程學院;江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心；江蘇高校糧油質量安全控制及深加工重點實驗室1，南京 210023) (哈爾濱商業大學食品工程學院2，哈爾濱 150076)

全麥粉富含膳食纖維和各種微量元素，因其營養價值高且對健康有益處而受到了廣泛關注[1]。但與精制小麥面粉相比，全麥粉中存在的大量纖維，破壞了全麥面團面筋蛋白的連續性結構，從而對全麥食品品質產生了不利影響[2]。乳化劑可促進淀粉和面筋蛋白形成復合物，能有效增強面筋結構，從而提高面團強度，改善面團流變學性質和食品品質[3]。雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)是應用最廣泛的乳化劑之一[4]。祁斌等[5]研究發現，DATEM可有效改變面包質構特性，增加面包比容；楊聯芝等[6]將DATEM添加到小麥粉中發現，DATEM可以改變面團的流變特性，提高面條品質；Manuel等[7]研究發現DATEM改變了小麥面團的流變學性質，并賦予小麥面團更高的強度。任順成等[8]采用質構儀研究添加不同乳化劑對冷凍面團拉伸特性的影響，結果顯示適量添加DATEM可改良冷凍面團品質。

本實驗向全麥粉中添加DATEM，研究DATEM對全麥面團熱機械學及流變學特性、面團微觀結構以及對全麥饅頭比容、質構特性的影響，進而改變全麥食品品質，為全麥食品品質的改善提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

全麥粉；DATEM。

SCIENTZ-12N冷凍干燥機，Chopin Mixolab混合實驗儀，Anton Paar MCR 302動態流變儀，LEICA CM1900冷凍切片機，TM-3000掃描電鏡，Nikon Ti-E-AIR型激光共聚焦，TA-XT2i 型質構分析儀。

1.2 方法

1.2.1 原料制備

將DATEM添加到全麥粉中，添加的質量分數為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，混合均勻后備用。

1.2.2 面團熱機械學特性(Mixolab)測定

采用Mixolab混合實驗儀來研究不同DATEM添加量的全麥粉在攪拌成形、加熱糊化以及后期冷卻過程中的面團變化。測定程序為Chopin+。每個樣品重復3次。

1.2.3 拉伸特性測定

參考Liu等[9]的方法。樣品采用Mixolab混成的面團，在扭矩達1.1 Nm時取出面團，放入質構儀SMS/KIE拉伸測定的面團制備槽中，并用壓板壓制成2 mm× 60 mm的面團條。靜置20 min后，將面團條從面團制備槽中取出，放在質構儀面團的拉伸位置，探頭上升直到面團條斷裂，得到面團的抗拉伸力(g)及拉伸距離(mm)。

1.2.4 流變特性測定

參考Torbica等[10]的方法測定不同DATEM添加量對全麥面團樣品流變特性的影響。樣品取1.2.2中Mixolab(扭矩為1.1 Nm時取出)制備的面團，將樣品置于流變儀上，采用轉子PP25，設定平板間距為1 mm。樣品裝載完成后，靜置時間10 min，以消除應力，并用礦物油密封面團邊緣，以防止水分散失。測得樣品線性黏彈區為0.01%～1%，設定頻率變化范圍為0.1～20 Hz，樣品測試溫度為25 ℃，最終測定樣品的彈性模量(G′)、黏性模量(G″)和損耗角正切值(tanδ=G′/G″)的變化。

1.2.5 掃描電鏡(SEM)

參照湯曉智等[11]的方法稍作修改，取1.2.2混合面團，在扭矩達1.1 Nm時取出并置于-20 ℃冰箱過夜，取出后冷凍干燥(-80 ℃，72 h)，噴金后掃描電子顯微鏡下觀察面團內部結構。

1.2.6 激光共聚焦(CLSM)

參考Han等[12]的方法，制備的不同DATEM添加量的面團，于-20 ℃冰箱冷凍過夜后，使用冷凍切片機從面團內部切下10 μm薄片，切片后立即用羅丹明B(0.01%W/V)和異硫氰酸熒光素(0.01%W/V)染色，并于激光共聚焦顯微鏡100倍下觀察，設置通道發射波長為488.0 nm和543.5 nm，分辨率為1 024×1 024。

1.2.7 全麥饅頭制作

參照CB/T 35991—2018 的方法制作全麥饅頭。

1.2.8 全麥饅頭品質測定

質構儀中選用TPA 測試程序進行測試，在饅頭內部切取厚度為 20 mm×20 mm×20 mm的小方塊，選用探頭P/36R 進行測定。參數設定如下：測試前速率1.0 mm/s、 測試速率1.0 mm/s，測試后速率1.0 mm/s，壓縮率50.0%，觸發類型Auto 5.0 g。每個樣品測試8次，結果取平均值。

1.3 數據收集和統計

采用Origin 8.5和SPSS 16.0對數據進行分析處理，采用Duncan法進行顯著性分析(P<0.05) 。

2 結果與分析

2.1 DATEM對全麥面團混合特性的影響

DATEM對全麥面團混合特性的影響結果如表1所示。Mixolab結果顯示，隨著DATEM添加量的增加，全麥面團的吸水率與對照組相比變化不明顯，面團形成時間與穩定時間隨之增加，蛋白弱化度變化不顯著(P>0.05)，在加熱過程中，全麥面團的峰值黏度降低，回生值在添加量高于0.8%時與對照相比顯著升高。有報道表明，DATEM對吸水率變化的影響不大，但其可以通過與面團中的脂肪，蛋白質以及碳水化合物發生分子間相互作用，來穩定和增強面筋結構；同時DATEM中的陰離子殘基可以有效地中和面筋蛋白中的陽離子殘基，從而促進面筋凝聚，改善面筋的強度，使得面筋網絡結構增強，導致在混合過程中面團的形成時間和穩定時間的增加[13，14]。Gaupp等[15]報道DATEM可提高小麥淀粉的糊化溫度，且淀粉和乳化劑之間可以形成復合物，導致在加熱過程淀粉的糊化黏度降低。但隨著DATEM含量的升高(>0.6%)回生值隨之增加?？赡艿脑蚴?，DATEM含量過高時，其可能通過氫鍵相互作用誘導淀粉分子重排，導致回生值的增加。

表1 DATEM對全麥面團混合特性的影響

2.2 DATEM對全麥面團拉伸特性的影響

DATEM對全麥面團拉伸特性的影響結果如表2所示。從結果可知，隨著DATEM添加量的增加，拉伸阻力逐漸增加；但在質量分數大于0.6%時，拉伸阻力雖有增加但變化不顯著；拉伸距離與拉伸阻力呈負相關關系，隨著DATEM添加量的增加略有降低。DATEM中的陰離子殘基能夠中和面筋蛋白的正電荷，誘導面筋蛋白發生聚集，使得面筋結構增強[16]，從而表現出全麥面團拉伸強度增加，但延展性略有降低。

表2 DATEM對全麥面團拉伸特性的影響

2.3 DATEM對全麥面團流變特性的影響

圖1顯示了DATEM添加后全麥面團流變特性的變化。從流變結果可知，添加DATEM后，全麥面團的彈性模量(G′)和黏性模量(G″)隨著添加量的增加而升高，當添加量大于0.8%時，面團的彈性模量和黏性模量變化不再顯著；tanδ值反映了面團的綜合黏彈性變化，所有面團樣品的tanδ均小于1，表現出弱凝膠的動態流變學特性[17]。在頻率掃描范圍內，tanδ先降低后升高(圖1c)，表明在高頻率下混合體系的結構較不穩定，易被破壞。添加DATEM后，tanδ值相對于原全麥粉有所下降，即面團的綜合黏彈特性因DATEM的加入有所改善，這與Jafari等[18]的研究結果相類似。DATEM可能通過促進脂質，蛋白質和淀粉之間的相互作用，誘導面筋網絡結構增強，從而降低全麥中纖維等對面團結構的影響，改善其流變特性[19]。

圖1 DATEM對全麥面團流變特性的影響

2.4 掃描電子顯微鏡(SEM)

根據Mixolab結果，考慮穩定時間和回生值等變化選擇兩組添加量(0.4%、1.0%)來進行后續研究，其掃描電子顯微鏡(SEM)下全麥面團微觀結構如圖2所示。由于在全麥面團(圖2a)中存在大量粗纖維，導致全麥面團內部結構連續性被破壞，出現大量孔洞和不連續結構；而添加DATEM后，面筋結構得以增強，如圖2b所示，添加0.4%的DATEM后，孔洞及不連續結構與對照組相比(圖2a)明顯減少，證明了DATEM可能和脂質、淀粉、蛋白之間生成了復合物，增強面筋結構，促進各組分之間的相容性[19]，從而使被纖維破壞的面筋結構得到明顯改善；當添加為1.0%時，面團內部的微觀結構更加緊致細密，面筋網絡結構連續且均勻，斷裂處明顯減少，結構平滑，Ribotta 等[20]研究也發現添加DATEM可以增強小麥面團強度，明顯改善其面團微觀結構。

圖2 DATEM對全麥面團微觀結構(SEM)的影響

2.5 激光共聚焦(CLSM)

激光共聚焦可以通過染色觀察全麥面團中纖維和面筋蛋白網絡結構的分布情況，其結果如圖3所示。CLSM觀察到的結果與SEM觀察到的結果一致。從CLSM可以觀察到，全麥面團(圖3a)微觀結構中可以清晰地看到大量麩皮存在，且麩皮周圍出現大量斷面結構，導致面筋結構出現大的孔洞和縫隙，連續結構嚴重被破壞；添加0.4%DATEM(圖3b)后，這種破壞的情況得到改善，從圖3b中可以觀察到，麩皮周圍的孔洞和縫隙被少量連續結構連接，開始出現較為良好的面筋結構；當DATEM添加量為1.0%時，可以觀察到，良好的面筋網絡形成，麩皮周圍孔洞和縫隙明顯減少，麩皮與面筋結構的結合更加緊密連續，增加面團整體的連續性，從而利于后續產品的加工[21]。通過SEM和CLSM對面團微觀結構的觀察也映證了DATEM對全麥面團的熱機械學特性以及流變特性的改良作用。

圖3 DATEM對全麥面團微觀結構(CLSM)的影響

2.6 DATEM對全麥饅頭品質的影響

DATEM對全麥饅頭品質影響結果如表3所示。從結果可知，添加DATEM后，全麥饅頭的硬度顯著下降(P<0.05)且隨著添加量的增加逐漸減??；全麥饅頭的彈性有所增加；黏聚性和回復性變化不顯著；膠著度與咀嚼度與硬度一致，隨著添加量的增加而降低。添加了DATEM后的饅頭比容顯著增大(P<0.05)，其中，添加量為0.4%時比容最大，添加量為1.0%時次之，可能的原因是DATEM添加量過高時，面團強度大，饅頭內部氣孔小且細密，從而使得饅頭比容略有下降(見圖4)。

表3 DATEM對全麥饅頭品質的影響

DATEM對全麥饅頭表觀和內瓤結構的影響結果如圖4所示，大約同等質量全麥饅頭從外形來看，添加了0.4%DATEM的饅頭體積最大，其次為添加1.0%DATEM的全麥饅頭，不添加DATEM的全麥饅頭體積最小。從內瓤結構來看，不添加DATEM的全麥饅頭的內瓤氣孔分布不均，大氣孔較多，可能是因為面筋結構不連續，孔洞較多，面團持氣性差。添加了0.4%的DATEM后，全麥饅頭的內瓤中氣孔分布情況得到明顯的改善，氣孔分布狀態及大小變得更加均勻。添加1.0% DATEM后，全麥饅頭的內瓤結構變得均勻細密，氣孔分布均勻，大氣孔明顯減少， 這與Peter等[22]的研究結果一致。可見，DATEM可以通過有效增強面筋網絡結構，提高面團強度，最終改善全麥饅頭的品質，Aamodt等[23]研究也表明，DATEM可提升小麥面團的強度，增加面包比容。

注：a為全麥,b為DATEM0.4%,c為DATEM1.0%。圖4 DATEM對全麥饅頭表觀和內瓤結構的影響

3 結論

研究DATEM對全麥面團流變特性、微觀結構以及對全麥饅頭品質的影響。結果表明，隨著DATEM添加量的增加，全麥面團強度增加，而延展性降低；同時DATEM也使得面團在加熱及冷卻過程中峰值黏度降低，回生值在添加量較高時顯著增加；流變特性和微觀結構變化結果表明添加DATEM可以有效改善全麥面團的面筋結構，提升黏彈特性；添加0.4%DATEM可以顯著提升全麥饅頭的比容，降低全麥饅頭硬度，有效改善全麥食品品質，而添加1.0%DATEM時，面團比容略微減小但仍大于對照。綜上，適量添加DATEM可有效改善全麥面團特性以及全麥饅頭的品質，但添加量較高時，回生值增加，全麥饅頭比容下降。