張 劍,艾志錄,李夢琴,李 治,孫紅敏

(河南農業(yè)大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002)

饅頭是中國北方的傳統(tǒng)主食，隨著傳統(tǒng)食品產業(yè)化進程的推進，市場上出現(xiàn)的商業(yè)化饅頭，其貨架期通常為1～2 d.和面包相似，老化現(xiàn)象也是饅頭產業(yè)化的一大障礙.多年來，國內外科研工作者對面包或饅頭老化做了很多研究，許多人通過分析饅頭硬度值或硬度增幅來說明饅頭老化快慢或老化是否被抑制[1～3].這類方法具有直觀易懂的優(yōu)點，適用于表達饅頭老化過程中質地變化規(guī)律，不足之處是不能解析貯存過程中硬度的變化速率.本研究采用Avrami方程，分析不同小麥粉饅頭老化過程中質地變化規(guī)律，試圖建立小麥粉品質特性指標與饅頭硬度變化動力學參數(shù)之間的關系.Avrami方程最初是從金屬結晶導出，用在聚合物結晶動力學上頗有成效并得到廣泛應用，近年來在淀粉制品、面制食品研究中也取得了一些進展[4～6].FEARN 等[7]利用Avrami方程研究了面包在貯存過程中質地變化特征及面包硬化和面包中支鏈淀粉結晶的關系；COLWELL等[8]采用Avrami方程，研究不同貯存溫度條件下淀粉膠的結晶速率以及面包的硬化速率；ARMEOR等[9]研究表明，面包硬化動力學與k值和n值均有關系，較高的k值或n值與較快的硬化動力學相關；朱帆[10]利用Avrami 方程考察了不同小麥淀粉與小麥粉糊化和回生特性，并探討了直鏈淀粉和蛋白含量對熱力學行為的影響；丁文平[11]利用Avrami方程研究了淀粉酶對大米淀粉回生的影響機理；譚洪卓[12]研究認為甘薯淀粉糊化后結晶是一個動態(tài)變化的過程，其動力學模型可用Avrami方程表達.近年來，研究人員對小麥粉品質與饅頭品質的相關性進行了廣泛的研究，為小麥育種、品質改良及專用粉生產提供了很多技術依據(jù)，但對小麥粉品質與饅頭老化過程中質地變化之間的關系研究較少.本研究利用8種不同的小麥粉，測定其面團特性指標，并測定饅頭儲存過程中的硬度變化，利用Avrami方程研究小麥粉品質指標對饅頭硬化(老化)的影響規(guī)律，為中國主食產業(yè)化與專用小麥粉的生產提供技術依據(jù).

1 材料與方法

1.1試驗材料

小麥粉 選用8種不同筋力的小麥粉；干酵母(安琪酵母股份有限公司).

1.2試驗儀器及設備

Brabender粉質儀、Brabender糊化度儀，德國Brabender公司； 2200型面筋數(shù)量和質量測定系統(tǒng)，瑞典波通公司； Infratec TM 1241近紅外谷物品質分析儀，丹麥FOSS公司； TA-XA PLUS物性測試儀，英國 Stable Micro System 公司；A6102型電子天平，上海精天電子儀器廠；722型分光光度計，上海精科實業(yè)有限公司；WZZ-2B自動旋光儀，上海精科實業(yè)有限公司；FX-15S面包發(fā)酵箱，廣州賽思達機械設備有限公司；B5A小型多功能攪拌機，廣州威萬事酒店設備有限公司；MT12.5型壓面機，廣東恒聯(lián)食品機械有限公司；面包切片機，北京盛世康龍食品設備制造廠.

1.3試驗方法

1.3.1 小麥粉指標的測定 小麥粉粉質參數(shù)：按GB/T14614—2006《小麥粉面團的物理特性吸水率和流變學特性的測定粉質儀法》，用Brabender粉質儀測定；小麥粉蛋白質含量：利用近紅外谷物品質分析儀測定；小麥粉糊化特性：采用德國Brabender粘度儀測定；小麥粉沉淀值：按GB/T15685—2011《糧油檢驗 小麥沉淀指數(shù)測定 SDS法》測定；小麥粉濕面筋含量：按GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉面筋含量第2部分:儀器法測定濕面筋》測定；小麥粉中總淀粉含量：按GB/T20378—2006《淀粉含量的測定旋光法》測定；小麥粉中直鏈淀粉含量：按GB7648—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測定法》測定.

1.3.2 饅頭的制作及評價方法[13]按小麥粉用量1.0%稱取干酵母，溶于一定量的溫水 (30±1) ℃中，活化4～5 min，形成酵母水溶液；將300 g小麥粉倒入攪拌機中，啟動攪拌機，緩慢加入酵母水溶液，低速攪拌至基本形成面團，再中速攪拌使面筋充分擴展，并形成光滑完整的面團，取出面團使用壓面機壓面8次，定量切割成100 g重量的面團，常溫保濕靜置15 min，手工搓圓整后置于溫度35 ℃、相對濕度85%的醒發(fā)箱中發(fā)酵90 min，隨后置于蒸鍋中蒸制20 min.和面時加水量按粉質儀吸水率的85%加入.

1.3.3 饅頭的貯存條件 將剛蒸好的饅頭在室溫下自然冷卻1 h，裝入袋中密封，在15～20 ℃條件下貯存，分別在1，3，6，9，12，24，48，72 h進行檢測.

1.3.4 饅頭質構測定 利用面包切片機將饅頭切片，片厚12.5 mm，將饅頭片平放于質構儀操作平臺上測定.采用P50柱型探頭，每個處理測定7次，取平均值.測試參數(shù)為：測前速度2 mm·s-1，測試速度1 mm·s-1，測后速度2 mm·s-1，壓縮率：50%.

1.3.5 Avrami 方程計算 Avrami 方程[14]最初用于研究金屬結晶，方程見公式(1).

1-X(τ)=exp[-Kτn]

(1)

式中：X(τ)表示相對結晶度，n為Avrami指數(shù)，k為老化速率動力學常數(shù).

在對饅頭老化過程研究時，某一時刻的相對結晶度X(τ)可由公式(2)表示：

(2)

公式 (1)也可表達為：

(3)

T0，Tt，T∞分別為饅頭儲存0、t和∞h的硬度值.Tt可以實測，而T0，T∞無法實測，參考其它文獻Avrami 方程計算方法，把饅頭蒸制出鍋20 min后的實測硬度值作為T0，把饅頭在15～20 ℃儲存的極限時間120 h的硬度值作為T∞[10,11]，但T∞不能實測，可由表4中的回歸方程預測.

公式(1)兩邊取對數(shù)計算[6]，可改寫為公式(4)：

lg[-ln(1-X(τ))]=lgK+nlgτ

(4)

以lg[-ln(1-X(τ))]對lgτ作圖，從直線的斜率和截距可分別求得n和k.

(5)

(6)

1.4數(shù)據(jù)處理

小麥粉品質指標為平行測試的平均值，試驗數(shù)據(jù)分析采用SPSS19.0數(shù)據(jù)處理軟件和Excel 2003處理.

2 結果與分析

2.1小麥粉的基本參數(shù)

表1為8種小麥粉的面團流變學指標，主要測定了面粉中蛋白質與濕面筋含量、沉降值及面團粉質指標；表2為8種小麥粉糊化特性與淀粉含量指標.

表1 小麥粉的面筋與粉質參數(shù)

表2 小麥粉的糊化特性與淀粉含量指標

續(xù)表2 Continuing table

2.2饅頭儲存過程中硬度的變化規(guī)律

表3為8種小麥粉饅頭在儲存過程中硬度變化情況.對每種小麥粉饅頭硬度變化進行回歸，選擇對數(shù)函數(shù)形式，得到回歸方程(表4).由于各回歸方程的R2值均在0.95以上，方程顯著，可以使用方程進行預測.由于Avrami方程計算需要使用T0和T∞，T0和T∞無法實測，T0使用饅頭儲存20 min的硬度值(實測值)，T∞使用饅頭儲存120 h的硬度值(預測值).

表3 饅頭在儲存過程中硬度變化情況

表4 饅頭硬度變化的回歸方程

表5 Avrami 方程中n、k及的求解

2.3小麥粉品質指標與饅頭老化動力學參數(shù)的相關性分析

為了研究小麥粉品質指標與饅頭老化動力學參數(shù)的關系，對其做了相關性分析.小麥淀粉相關指標與饅頭老化動力學參數(shù)的相關性見表6，小麥蛋白相關指標與饅頭老化動力學參數(shù)的相關性見表7.

表6 小麥淀粉相關指標與饅頭老化動力學參數(shù)的相關性

說明：*表示相關性顯著(P<0.05)；**表示相關性極顯著(P<0.01).下同.

Note:*means significant correlation ofP<0.05;**means extremely significant correlation ofP<0.01. The same as below.

表7 小麥蛋白相關指標與饅頭老化動力學參數(shù)的相關系數(shù)

圖1 直鏈淀粉含量與饅頭硬化速率的關系

圖2 蛋白質含量與饅頭硬化速率的關系

3 結論

2) 小麥粉的直鏈及支鏈淀粉的含量及比例是影響?zhàn)z頭老化動力學的重要因素，直鏈淀粉含量增加、支鏈淀粉含量降低，將會加速饅頭老化；小麥粉糊化的峰值粘度、衰減值與饅頭老化速率顯著負相關，這2 項指標增加亦會加速饅頭老化.

3) 小麥粉蛋白質含量、面團吸水率與穩(wěn)定時間的增加會在一定程度上加快饅頭的老化，饅頭生產最好選用中等筋力的小麥粉.

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