小麥粉儲藏期面團(tuán)流變發(fā)酵特性的變化

魏益民，張 磊，趙 博，王旭琳，吳桂玲

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)綜合實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2. 河北金沙河集團(tuán)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院/河北省谷物食品加工技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 沙河 054100）

小麥籽粒磨制成面粉后，需要儲藏一段時間再使用，這一規(guī)范性要求已為小麥粉加工者和使用者所熟知。由于信息技術(shù)和物流業(yè)的快速發(fā)展，為減少庫存和資金流，小麥粉供應(yīng)商和用戶都在壓縮供貨和訂貨時間。饅頭等發(fā)酵面制品逐步向饅頭房、超市，以及適度規(guī)模化車間制作方向發(fā)展，機(jī)械初步替代了手工和面、揉制、成型、醒發(fā)、蒸制、包裝等過程。在此背景下，發(fā)酵面制品饅頭制作過程有時會產(chǎn)生產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或問題，例如，面團(tuán)發(fā)粘、不起個、回縮等，當(dāng)多次發(fā)生質(zhì)量缺陷時，常常造成客戶投訴，給小麥粉制造商和品牌信譽(yù)造成負(fù)面影響。另外，規(guī)模化生產(chǎn)還會放大質(zhì)量缺陷的影響程度。機(jī)械化饅頭生產(chǎn)工藝對小麥粉質(zhì)量的穩(wěn)定性、面團(tuán)流變發(fā)酵特性及易操作性提出了更高的要求。

谷物化學(xué)家和食品科學(xué)家對小麥粉儲藏期的化學(xué)、流變學(xué)、食品學(xué)或添加物特性的變化做過較多的研究[1-5]。小麥粉儲藏過程中，甘油三酯和甘油二酯的相對含量降低；甘油一酯和脂肪酸的相對含量增加。儲藏過程中，小麥粉的過氧化值和丙二醛含量均呈現(xiàn)上升趨勢；提取的粗脂肪中飽和、不飽和脂肪酸的組成沒有明顯的變化[6]。將小麥粉在不同溫度、濕度條件下儲藏，研究其溶劑保持力（碳酸鈉、乳酸和蔗糖SRC）的變化，結(jié)果認(rèn)為溶劑保持力隨著儲藏時間的延長都呈現(xiàn)下降趨勢[7]。研究不同類型的小麥粉在 38 ℃和70%相對濕度條件下儲藏過程部分質(zhì)量特性的變化，認(rèn)為儲藏兩個星期之后，樣品的淀粉酶活性急劇下降；面筋吸水量下降，粉質(zhì)儀吸水率增加；吹泡儀P值增大，L值減小，P/L值增大，即吹泡曲線的特征值變化最為明顯；快速粘度儀（RVA）特征黏度值增大[8]。認(rèn)為其結(jié)果與原料的質(zhì)量有關(guān)，而因儲藏造成質(zhì)量特性差異小于樣品（品種）的差異。用該小麥粉制作饅頭的質(zhì)量在劣變的同時，樣品間存在顯著差異。以上研究主要集中在分析小麥粉理化品質(zhì)特性的變化，未涉及面團(tuán)流變發(fā)酵特性。而工業(yè)化生產(chǎn)饅頭必須清楚小麥粉在特定條件下的發(fā)酵時間、發(fā)酵體積、耐發(fā)酵特性等參數(shù)，以便預(yù)知和精確地控制饅頭制作工藝過程，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

本文通過自制小麥粉的室內(nèi)常溫儲藏，測定儲藏過程面團(tuán)的流變學(xué)特性，特別是與面團(tuán)制作和發(fā)酵工藝有關(guān)的流變發(fā)酵特性，以及小麥粉儲藏期間流變特性、制作饅頭質(zhì)量特性的差異顯著性分析，進(jìn)一步揭示小麥粉儲藏過程面團(tuán)流變發(fā)酵特性的變化，解釋小麥粉后熟期對饅頭制作工藝的影響，以及產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的可能原因。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 樣品來源

在某企業(yè)制粉車間生產(chǎn)線上抽取入磨小麥籽粒10 kg裝入塑料自封袋。重復(fù)Ⅲ次。入磨小麥為2020年河北冀南地區(qū)收購的庫存小麥。

1.1.2 樣品準(zhǔn)備

測定籽粒含水率，用布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)（Buhler ALMC）制粉；出粉率控制在 70.0%，面粉混合攪勻后，裝入塑料自封袋。

1.1.3 樣品儲藏

在控溫條件下，室內(nèi)常溫（25 ℃）儲藏。每7d取一次分析樣本。實(shí)驗(yàn)從2020年9月8日開始，10月10日結(jié)束，共取樣分析5次。

1.1.4 饅頭制作原料

自制小麥粉，商業(yè)采購的干酵母，精鹽。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 小麥粉α淀粉酶活性

參照GB/T 10361—2008《小麥、黑麥及其面粉，杜倫麥及其粗粒粉降落數(shù)值的測定 Hagberg-Perten法》，使用瑞典Perten降落數(shù)值儀（Perten FN 1000）測定[9]。

1.2.2 小麥粉的粉質(zhì)參數(shù)

參照 GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 粉質(zhì)儀法》，使用德國Brabender粉質(zhì)儀（Farinograph-TS 816100）測定[10]。

1.2.3 面團(tuán)的流變發(fā)酵參數(shù)

參照法國Chopin F4流變發(fā)酵儀（Rheo F4）標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議測定，并進(jìn)行適當(dāng)修改[11]。使用粉質(zhì)儀準(zhǔn)備發(fā)酵面團(tuán)。在面缽中加入300 g面粉，2.4 g酵母，3.6 g食鹽，按粉質(zhì)儀吸水率加水和面。將和好的面團(tuán)放在發(fā)酵籃中，按照操作規(guī)程測定。設(shè)定條件為：315 g面團(tuán)，溫度30 ℃，時間3 h，砝碼2 000 g。測定結(jié)果生成面團(tuán)發(fā)酵曲線（圖1）和氣體生成曲線（圖2）。圖1中，Hm為面團(tuán)發(fā)酵最大高度（mm），h為面團(tuán)發(fā)酵終點(diǎn)高度（mm），T1為面團(tuán)達(dá)到最大高度時所需時間（min）。圖2中，H′m 為氣體釋放曲線最大高度（mm），Tx為氣體釋放曲線最大高度對應(yīng)的時間（min）。A1為面團(tuán)保持CO2氣體的體積（mL）；A2為面團(tuán)釋放CO2氣體的體積（mL）（圖2）[11-12]。

圖1 F4流變發(fā)酵儀面團(tuán)發(fā)酵曲線Fig.1 The dough fermentation curve by F4 rheofermentometer

1.2.4 饅頭制作和感官評價

參照 GB/T 35991—2018《糧油檢驗(yàn) 小麥粉饅頭加工品質(zhì)評價》，5名感官評價員參加饅頭的感官評價[13-14]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

分析數(shù)據(jù)通過Excel 2010整理，繪制圖表，并做儲藏時間之間樣品差異顯著性方差分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉理化特性

小麥籽粒磨制面粉的出粉率控制在 70%（表1）。小麥粉樣品的降落數(shù)值為464 s，面團(tuán)穩(wěn)定時間4.95 min，為中筋粉，其它指標(biāo)均符合商品小麥粉的質(zhì)量要求。

表1 小麥籽粒及其面粉樣品的理化特性Table 1 Physic-chemical properties of wheat kernel and its flour

小麥粉在儲藏期間降落數(shù)值有緩慢升高的趨勢，21 d達(dá)到最大值，28 d時又處于剛磨制時的降落數(shù)值水平（表2）。

表2 儲藏期間小麥面粉的降落數(shù)值Table 2 Falling number of wheat flour during storage

2.2 粉質(zhì)參數(shù)

粉質(zhì)儀測定的小麥粉和面參數(shù)顯示，隨著小麥粉儲藏時間的增加，面團(tuán)的穩(wěn)定時間增加，弱化度降低。小麥粉儲藏28 d時，和剛剛磨制的面粉（4.95 min）相比，穩(wěn)定時間增加了31.92%，差異顯著（P<0.05，圖3）；弱化度從36.33 BU降到28.00 BU，降低了22.93%，但差異不顯著（圖4）。說明隨著小麥粉儲藏期的延長，小麥粉和空氣接觸，繼續(xù)發(fā)生氧化，和面過程面團(tuán)的穩(wěn)定性提高，弱化度降低。表明儲藏一定時間的小麥粉加工過程耐揉性增強(qiáng)，面團(tuán)穩(wěn)定性和弱化度得到了明顯改善。

圖3 面粉儲藏期面團(tuán)穩(wěn)定時間Fig.3 Dough stability during flour storage

圖4 面粉儲藏期面團(tuán)弱化度Fig.4 Dough softening during flour storage

2.3 流變發(fā)酵參數(shù)

F4流變發(fā)酵儀測定的面團(tuán)流變發(fā)酵參數(shù)顯示，隨著小麥粉儲藏期的延長，面團(tuán)發(fā)酵最大高度（Hm）有降低的趨勢，這一下降比例只有5.06%（圖5）；同時，面團(tuán)發(fā)酵終點(diǎn)高度（h）也下降了4.07%，但都不到差異顯著水平（圖6）。而面團(tuán)釋放的CO2體積則有顯著的下降趨勢（圖7）。這說明，在同樣的發(fā)酵條件下，隨著小麥粉儲藏期的延長，面團(tuán)發(fā)酵體積有變小的趨勢。

圖5 面粉儲藏期面團(tuán)發(fā)酵最大高度Fig.5 Maximum development height reached by the dough (Hm) during flour storage.

圖6 面粉儲藏期面團(tuán)發(fā)酵終點(diǎn)高度Fig.6 Dough development height (h) at final fermentation time during flour storage

圖7 面粉儲藏期氣體釋放的最大高度Fig.7 Maximum height at gas releasing (H′m) during flour storage

在小麥粉儲藏期間，面團(tuán)達(dá)到最大發(fā)酵體積的時間（T1）在7 d和14 d時有所縮短，之后和儲藏 0 d相比沒有差異（圖8）。面團(tuán)保持 CO2體積在面粉儲藏期間無顯著差異，且重復(fù)間誤差較大（圖9）。面團(tuán)釋放CO2的體積重復(fù)間差異較小，不同儲藏期間差異顯著（圖10）。在相同的發(fā)酵條件下，面團(tuán)達(dá)到最大發(fā)酵高度的時間與發(fā)酵基質(zhì)（面粉酶活性和營養(yǎng)物質(zhì)）有關(guān)，即小麥粉理化特性發(fā)生了微小變化；同時，這里有可能還存在一定的互作效應(yīng)。

圖8 面粉儲藏期面團(tuán)達(dá)到最高度的發(fā)酵時間Fig.8 Time required for maximum development(T1) during flour storage

圖9 面粉儲藏期面團(tuán)總持CO2體積Fig.9 The dough holded CO2 volume by dough during flour storage

圖10 面粉儲藏期面團(tuán)釋放CO2體積Fig.10 The dough resesed CO2 volume by dough during flour storage

2.4 饅頭質(zhì)量特性

小麥粉在儲藏過程中，制作饅頭體積有變小的趨勢，且差異顯著（表3）。饅頭質(zhì)量感官評價結(jié)果及用雷達(dá)圖表示的結(jié)果顯示，饅頭的口感、氣味和韌性有隨儲藏期延長變優(yōu)的趨勢，其它特性變化差異不明顯（圖11）。

表3 饅頭體積與面粉儲藏期Table 3 Steam bread and flour storage

圖11 饅頭感官評價結(jié)果與面粉貯藏期Fig.11 Sensor evaluation of steam bread and flour storage

3 討論

3.1 小麥粉儲藏期對面團(tuán)特性及面團(tuán)制作工藝的影響

饅頭機(jī)械化制作工藝和手工制作相比，要求小麥粉在和面期間面團(tuán)軟硬度前后相對穩(wěn)定，壓面和成型時不易粘連機(jī)械、不變形，保證產(chǎn)品質(zhì)地均勻，外形感官評價良好，便于機(jī)械化操作。面團(tuán)穩(wěn)定時間反映的是面粉在和面期間保持一定稠度（500 BU）的能力（時長），與面團(tuán)在加工過程中的變形程度有關(guān)。弱化度是指面團(tuán)在和面攪拌過程中，隨著時間的推移，面團(tuán)變軟的程度；弱化度過高，饅頭在發(fā)酵期或蒸制前期易變形。由于機(jī)械化制作饅頭和面和揉面速度和強(qiáng)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手工制作，強(qiáng)度和速度均勻一致，饅頭制作過程是在流水線上完成的，在線移動距離和流程相對較長。由此可見，和手工制作饅頭相比，機(jī)械制作饅頭對面團(tuán)穩(wěn)定性的要求要高一些，對弱化度的要求小一些[15]。小麥制粉后，一定的面粉儲藏期可減少面團(tuán)粘性，有利于和面、切割和饅頭成型，增加饅頭的感官評分。

3.2 小麥粉儲藏期對發(fā)酵參數(shù)及發(fā)酵食品質(zhì)量特性的影響

小麥粉在儲藏期間，其理化特性發(fā)生了顯著的變化。小麥粉溶劑保持力（碳酸鈉、乳酸和蔗糖 SRC）隨著儲藏時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢[7]。小麥粉在高溫高濕條件下（38 ℃，RH70%）儲藏兩個星期之后，淀粉酶活性急劇下降；面筋吸水量下降，粉質(zhì)儀吸水率增加[8]。實(shí)驗(yàn)證明，人為地向小麥粉中添加酶制劑、營養(yǎng)素或添加劑，改變面粉理化特性，必然會影響到面團(tuán)的流變發(fā)酵特性[2,16]。反之，當(dāng)發(fā)酵條件不變時，小麥粉的發(fā)酵特性受面粉提供給酵母的營養(yǎng)，面團(tuán)保持酵母生長產(chǎn)生CO2氣體的能力，以及面團(tuán)的流變和質(zhì)構(gòu)特性影響。淀粉酶活性降低，必然會影響到淀粉的分解，進(jìn)而影響酵母的碳源代謝。另外，面粉儲藏過程因氧化原因，會影響面團(tuán)的流變特性，即穩(wěn)定時間增加（圖3），從而使達(dá)到相同發(fā)酵體積的時間增加（圖7）。初步認(rèn)為，這兩種原因使酵母的活力達(dá)到峰值時，發(fā)酵體積有變小的趨勢。然而，進(jìn)一步分析發(fā)酵過程CO2的保持體積（圖9）和釋放體積（圖10），前者在發(fā)酵過程的變化不顯著；總體積的變化和面團(tuán)體積的變化趨勢不完全一致。僅從CO2體積的變化很難完全解釋以上面團(tuán)體積有規(guī)律的降低現(xiàn)象。這可能與儀器設(shè)計(jì)的CO2測定方式及敏感度有關(guān)，還有待進(jìn)一步分析。面團(tuán)流變發(fā)酵儀可為工業(yè)化饅頭制作提供面團(tuán)的最佳發(fā)酵時間、發(fā)酵體積、耐發(fā)酵特性等參數(shù)，可用于精確地控制饅頭制作工藝參數(shù)。可見，流變發(fā)酵參數(shù)對饅頭的工業(yè)化制造具有重要的指導(dǎo)意義。

3.3 小麥粉流變發(fā)酵特性測試及饅頭質(zhì)量感官評價存在的問題

有研究指出，面粉儲藏期流變特性變化及饅頭質(zhì)量評價結(jié)果與原料的質(zhì)量有關(guān)，往往儲藏期造成質(zhì)量特性差異小于樣品（或品種）差異。這說明儲藏對面粉理化特性的影響有一個尺度范圍，或者說在有些情況下影響是有限度的[8]。本實(shí)驗(yàn)還存在同一包酵母儲藏使用，或每次使用新酵母發(fā)酵能力不同或有差異的問題，同樣存在酵母隨儲藏期延長活性弱化，或酵母活性存在批次之間的差異問題。另外，饅頭的實(shí)驗(yàn)室制作和感官評價能力，也是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度的主要問題。小麥粉流變學(xué)特性分析的儀器誤差，饅頭制作和評價的隨機(jī)誤差一直是本行業(yè)，特別是沒有專職實(shí)驗(yàn)人員實(shí)驗(yàn)室存在的主要問題。本實(shí)驗(yàn)為了減少隨機(jī)誤差，設(shè)計(jì)了樣品的三次重復(fù)，全部分析實(shí)驗(yàn)由一人操作，專門開設(shè)了感官評價課程培訓(xùn)專業(yè)評價人員，但某些感官特性的變化趨勢仍不夠清晰；或變化趨勢明顯，因偶然誤差較大，導(dǎo)致有些儲藏期某些特性差異不顯著。因此，有關(guān)食品制作實(shí)驗(yàn)的差異著性分析常取P<0.10作為差異顯著性判別標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

小麥粉在儲藏過程中，面團(tuán)穩(wěn)定時間增加，弱化度降低，流變學(xué)特性改善，適宜于機(jī)械化加工的能力增強(qiáng)；小麥粉在儲藏過程中，發(fā)酵體積和饅頭體積降低，饅頭感官評價僅顯示饅頭的口感、氣味和韌性有變優(yōu)的趨勢，其它指標(biāo)變化趨勢不明顯；F4流變發(fā)酵儀測試結(jié)果可以反映面團(tuán)的流變發(fā)酵特性，其面團(tuán)達(dá)到最大高度時所需時間（T1）、最大發(fā)酵高度（Hm）和發(fā)酵終點(diǎn)高度（h）等參數(shù)對饅頭制作具有指導(dǎo)意義；建議工業(yè)化制作饅頭專用小麥粉的儲藏期不低于7 d。

備注：本文的彩色圖表可從本刊官網(wǎng)（http:// lyspkj.ijournal.cn）、中國知網(wǎng)、萬方、維普、超星等數(shù)據(jù)庫下載獲取。