王佳玉 陳鳳蓮 吳 迪 湯曉智

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院;江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心；江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1，南京 210023) (哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)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(yǎng)價(jià)值高且對(duì)健康有益處而受到了廣泛關(guān)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(tuán)面筋蛋白的連續(xù)性結(jié)構(gòu)，從而對(duì)全麥?zhǔn)称菲焚|(zhì)產(chǎn)生了不利影響[2]。乳化劑可促進(jìn)淀粉和面筋蛋白形成復(fù)合物，能有效增強(qiáng)面筋結(jié)構(gòu)，從而提高面團(tuán)強(qiáng)度，改善面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)和食品品質(zhì)[3]。雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)是應(yīng)用最廣泛的乳化劑之一[4]。祁斌等[5]研究發(fā)現(xiàn)，DATEM可有效改變面包質(zhì)構(gòu)特性，增加面包比容；楊聯(lián)芝等[6]將DATEM添加到小麥粉中發(fā)現(xiàn)，DATEM可以改變面團(tuán)的流變特性，提高面條品質(zhì)；Manuel等[7]研究發(fā)現(xiàn)DATEM改變了小麥面團(tuán)的流變學(xué)性質(zhì)，并賦予小麥面團(tuán)更高的強(qiáng)度。任順成等[8]采用質(zhì)構(gòu)儀研究添加不同乳化劑對(duì)冷凍面團(tuán)拉伸特性的影響，結(jié)果顯示適量添加DATEM可改良冷凍面團(tuán)品質(zhì)。

本實(shí)驗(yàn)向全麥粉中添加DATEM，研究DATEM對(duì)全麥面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)及流變學(xué)特性、面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)以及對(duì)全麥饅頭比容、質(zhì)構(gòu)特性的影響，進(jìn)而改變?nèi)準(zhǔn)称菲焚|(zhì)，為全麥?zhǔn)称菲焚|(zhì)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(jī)，Chopin Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀，Anton Paar MCR 302動(dòng)態(tài)流變儀，LEICA CM1900冷凍切片機(jī)，TM-3000掃描電鏡，Nikon Ti-E-AIR型激光共聚焦，TA-XT2i 型質(zhì)構(gòu)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，混合均勻后備用。

1.2.2 面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性(Mixolab)測定

采用Mixolab混合實(shí)驗(yàn)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(tuán)變化。測定程序?yàn)镃hopin+。每個(gè)樣品重復(fù)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(tuán)，在扭矩達(dá)1.1 Nm時(shí)取出面團(tuán)，放入質(zhì)構(gòu)儀SMS/KIE拉伸測定的面團(tuán)制備槽中，并用壓板壓制成2 mm× 60 mm的面團(tuán)條。靜置20 min后，將面團(tuán)條從面團(tuán)制備槽中取出，放在質(zhì)構(gòu)儀面團(tuán)的拉伸位置，探頭上升直到面團(tuán)條斷裂，得到面團(tuán)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(duì)全麥面團(tuán)樣品流變特性的影響。樣品取1.2.2中Mixolab(扭矩為1.1 Nm時(shí)取出)制備的面團(tuán)，將樣品置于流變儀上，采用轉(zhuǎn)子PP25，設(shè)定平板間距為1 mm。樣品裝載完成后，靜置時(shí)間10 min，以消除應(yīng)力，并用礦物油密封面團(tuán)邊緣，以防止水分散失。測得樣品線性黏彈區(qū)為0.01%～1%，設(shè)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(tuán)，在扭矩達(dá)1.1 Nm時(shí)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(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

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(tuán)，于-20 ℃冰箱冷凍過夜后，使用冷凍切片機(jī)從面團(tuán)內(nèi)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(shè)置通道發(fā)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(zhì)測定

質(zhì)構(gòu)儀中選用TPA 測試程序進(jìn)行測試，在饅頭內(nèi)部切取厚度為 20 mm×20 mm×20 mm的小方塊，選用探頭P/36R 進(jìn)行測定。參數(shù)設(shè)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(fā)類型Auto 5.0 g。每個(gè)樣品測試8次，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計(jì)

采用Origin 8.5和SPSS 16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，采用Duncan法進(jìn)行顯著性分析(P<0.05) 。

2 結(jié)果與分析

2.1 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)混合特性的影響

DATEM對(duì)全麥面團(tuán)混合特性的影響結(jié)果如表1所示。Mixolab結(jié)果顯示，隨著DATEM添加量的增加，全麥面團(tuán)的吸水率與對(duì)照組相比變化不明顯，面團(tuán)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)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(tuán)的峰值黏度降低，回生值在添加量高于0.8%時(shí)與對(duì)照相比顯著升高。有報(bào)道表明，DATEM對(duì)吸水率變化的影響不大，但其可以通過與面團(tuán)中的脂肪，蛋白質(zhì)以及碳水化合物發(fā)生分子間相互作用，來穩(wěn)定和增強(qiáng)面筋結(jié)構(gòu)；同時(shí)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(jìn)面筋凝聚，改善面筋的強(qiáng)度，使得面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，導(dǎo)致在混合過程中面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的增加[13，14]。Gaupp等[15]報(bào)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(fù)合物，導(dǎo)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蚴牵珼ATEM含量過高時(shí)，其可能通過氫鍵相互作用誘導(dǎo)淀粉分子重排，導(dǎo)致回生值的增加。

表1 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)混合特性的影響

2.2 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)拉伸特性的影響

DATEM對(duì)全麥面團(tuán)拉伸特性的影響結(jié)果如表2所示。從結(jié)果可知，隨著DATEM添加量的增加，拉伸阻力逐漸增加；但在質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.6%時(shí)，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(fù)相關(guān)關(guān)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(dǎo)面筋蛋白發(fā)生聚集，使得面筋結(jié)構(gòu)增強(qiáng)[16]，從而表現(xiàn)出全麥面團(tuán)拉伸強(qiáng)度增加，但延展性略有降低。

表2 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)拉伸特性的影響

2.3 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)流變特性的影響

圖1顯示了DATEM添加后全麥面團(tuán)流變特性的變化。從流變結(jié)果可知，添加DATEM后，全麥面團(tuán)的彈性模量(G′)和黏性模量(G″)隨著添加量的增加而升高，當(dāng)添加量大于0.8%時(shí)，面團(tuán)的彈性模量和黏性模量變化不再顯著；tanδ值反映了面團(tuán)的綜合黏彈性變化，所有面團(tuán)樣品的tanδ均小于1，表現(xiàn)出弱凝膠的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性[17]。在頻率掃描范圍內(nèi)，tanδ先降低后升高(圖1c)，表明在高頻率下混合體系的結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，易被破壞。添加DATEM后，tanδ值相對(duì)于原全麥粉有所下降，即面團(tuán)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(jié)果相類似。DATEM可能通過促進(jìn)脂質(zhì)，蛋白質(zhì)和淀粉之間的相互作用，誘導(dǎo)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，從而降低全麥中纖維等對(duì)面團(tuán)結(jié)構(gòu)的影響，改善其流變特性[19]。

圖1 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)流變特性的影響

2.4 掃描電子顯微鏡(SEM)

根據(jù)Mixolab結(jié)果，考慮穩(wěn)定時(shí)間和回生值等變化選擇兩組添加量(0.4%、1.0%)來進(jìn)行后續(xù)研究，其掃描電子顯微鏡(SEM)下全麥面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于在全麥面團(tuán)(圖2a)中存在大量粗纖維，導(dǎo)致全麥面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)性被破壞，出現(xiàn)大量孔洞和不連續(xù)結(jié)構(gòu)；而添加DATEM后，面筋結(jié)構(gòu)得以增強(qiáng)，如圖2b所示，添加0.4%的DATEM后，孔洞及不連續(xù)結(jié)構(gòu)與對(duì)照組相比(圖2a)明顯減少，證明了DATEM可能和脂質(zhì)、淀粉、蛋白之間生成了復(fù)合物，增強(qiáng)面筋結(jié)構(gòu)，促進(jìn)各組分之間的相容性[19]，從而使被纖維破壞的面筋結(jié)構(gòu)得到明顯改善；當(dāng)添加為1.0%時(shí)，面團(tuán)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)更加緊致細(xì)密，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)且均勻，斷裂處明顯減少，結(jié)構(gòu)平滑，Ribotta 等[20]研究也發(fā)現(xiàn)添加DATEM可以增強(qiáng)小麥面團(tuán)強(qiáng)度，明顯改善其面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)。

圖2 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)(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(tuán)中纖維和面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布情況，其結(jié)果如圖3所示。CLSM觀察到的結(jié)果與SEM觀察到的結(jié)果一致。從CLSM可以觀察到，全麥面團(tuán)(圖3a)微觀結(jié)構(gòu)中可以清晰地看到大量麩皮存在，且麩皮周圍出現(xiàn)大量斷面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致面筋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大的孔洞和縫隙，連續(xù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)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(xù)結(jié)構(gòu)連接，開始出現(xiàn)較為良好的面筋結(jié)構(gòu)；當(dāng)DATEM添加量為1.0%時(shí)，可以觀察到，良好的面筋網(wǎng)絡(luò)形成，麩皮周圍孔洞和縫隙明顯減少，麩皮與面筋結(jié)構(gòu)的結(jié)合更加緊密連續(xù)，增加面團(tuán)整體的連續(xù)性，從而利于后續(xù)產(chǎn)品的加工[21]。通過SEM和CLSM對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的觀察也映證了DATEM對(duì)全麥面團(tuán)的熱機(jī)械學(xué)特性以及流變特性的改良作用。

圖3 DATEM對(duì)全麥面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)(CLSM)的影響

2.6 DATEM對(duì)全麥饅頭品質(zhì)的影響

DATEM對(duì)全麥饅頭品質(zhì)影響結(jié)果如表3所示。從結(jié)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(fù)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(shí)比容最大，添加量為1.0%時(shí)次之，可能的原因是DATEM添加量過高時(shí)，面團(tuán)強(qiáng)度大，饅頭內(nèi)部氣孔小且細(xì)密，從而使得饅頭比容略有下降(見圖4)。

表3 DATEM對(duì)全麥饅頭品質(zhì)的影響

DATEM對(duì)全麥饅頭表觀和內(nèi)瓤結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果如圖4所示，大約同等質(zhì)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(nèi)瓤結(jié)構(gòu)來看，不添加DATEM的全麥饅頭的內(nèi)瓤氣孔分布不均，大氣孔較多，可能是因?yàn)槊娼罱Y(jié)構(gòu)不連續(xù)，孔洞較多，面團(tuán)持氣性差。添加了0.4%的DATEM后，全麥饅頭的內(nèi)瓤中氣孔分布情況得到明顯的改善，氣孔分布狀態(tài)及大小變得更加均勻。添加1.0% DATEM后，全麥饅頭的內(nèi)瓤結(jié)構(gòu)變得均勻細(xì)密，氣孔分布均勻，大氣孔明顯減少， 這與Peter等[22]的研究結(jié)果一致?？梢?，DATEM可以通過有效增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高面團(tuán)強(qiáng)度，最終改善全麥饅頭的品質(zhì)，Aamodt等[23]研究也表明，DATEM可提升小麥面團(tuán)的強(qiáng)度，增加面包比容。

注：a為全麥,b為DATEM0.4%,c為DATEM1.0%。圖4 DATEM對(duì)全麥饅頭表觀和內(nèi)瓤結(jié)構(gòu)的影響

3 結(jié)論

研究DATEM對(duì)全麥面團(tuán)流變特性、微觀結(jié)構(gòu)以及對(duì)全麥饅頭品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著DATEM添加量的增加，全麥面團(tuán)強(qiáng)度增加，而延展性降低；同時(shí)DATEM也使得面團(tuán)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(shí)顯著增加；流變特性和微觀結(jié)構(gòu)變化結(jié)果表明添加DATEM可以有效改善全麥面團(tuán)的面筋結(jié)構(gòu)，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?zhǔn)称菲焚|(zhì)，而添加1.0%DATEM時(shí)，面團(tuán)比容略微減小但仍大于對(duì)照。綜上，適量添加DATEM可有效改善全麥面團(tuán)特性以及全麥饅頭的品質(zhì)，但添加量較高時(shí)，回生值增加，全麥饅頭比容下降。