乳化剂对冷冻面团流变学性质的影响研究

樊海涛，刘宝林，王 欣，吴酉芝

（上海理工大学低温与食品冷冻研究所，上海 200093）

乳化剂对冷冻面团流变学性质的影响研究

樊海涛，刘宝林，王 欣，吴酉芝

（上海理工大学低温与食品冷冻研究所，上海 200093）

面团的流变学性能直接影响面团的加工品质和最终产品的质量，乳化剂能显著改善面团的流变学性能。本实验通过加入不同种类和不同添加量的乳化剂来改善面团的流变学性能，并利用质构仪测量低温储存和添加剂对面团流变学性能的影响情况，结果表明:低温储存会使面团的流变学性能降低;不同添加量的DATEM、SSL、卵磷脂、单甘酯和SP60都能改善面团的流变学性能，其中0.15%的DATEM、0.2%的SSL、0.8%的卵磷脂、0.15%的SP60和0.5%的单甘酯等对面团的流变学性能的改善较明显，其改善程度的大小关系为:0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂＞0.15%SP60＞0.5%单甘酯。研究结果为面制品生产中正确选择适当的乳化剂及适当的添加量提供了基础数据。

乳化剂，面团，流变学

面团是一种具有粘弹性的材料，它既有粘性流体的粘性性质，也具有弹性固体的弹性特征，面团的流变学特性非常重要，直接影响面团的加工品质和最终产品的质量［1］。乳化剂是目前公认的能最大程度改善面团流变学性质的添加剂。在面团中，乳化剂可以促使面筋组织的形成，增强面筋的保气性。它与面筋蛋白相互作用时，其亲水键与麦醇溶蛋白分子相结合，疏水键与麦谷蛋白分子相结合，从而强化了面筋的网络结构，防止因油水分离所造成的硬化，使面团保气性得到改善，同时也可增加面团的耐揉合性并提高其机械加工性能［2］，从而改善面团的流变学性能。面团的流变学性能能够从流变学的角度反映面团的内部结构和质量状况。质构仪作为精确的量化测量仪器可以准确地量化食品的质构特性指标［3］，它可以通过对距离、时间和作用力这三者相互关系的处理和研究，获得实验对象的质构测试结果［4］。本研究利用质构仪研究了乳化剂和低温存储对面团流变学性能的影响，并与相同的条件下未添加乳化剂的面团的测试结果进行对照，为面制品生产过程中选择适当的乳化剂及适当的添加量提供了基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

面包专用粉 上海福星面粉有限公司;硬脂酰乳酸钠（SSL）、山梨醇酐单硬脂酸酯（SP60）、双乙酰酒石酸单（双）甘油酯（DATEM）、单硬脂酸甘油酯（单甘酯）、卵磷脂 均为国药集团化学试剂有限公司生产，食品级;水、糖、油、盐、酵母 均为市售。

超低温保存箱（DW－86L388） 青岛海尔特种电器有限公司;东菱面包机（PE8800） 广东新宝电器股份有限公司;质构仪（EZ Test） 岛津国际贸易（上海）有限公司:分析天平（AL204－IC） 上海精密仪器仪表有限公司;面皮制作模具 自制。

表2 DATEM对面团流变性能的影响Table 2 The characteristics of the dough with diacetyl tartaric acid glyceride（DATEM）as the food additive

表3 SSL对面团流变性能的影响Table 3 The characteristics of the dough with stearic acid lactic acid sodium（SSL）as the food additive

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计 根据国标对添加剂添加量的要求以及便于各乳化剂之间的比较，每种乳化剂都选择四个水平进行单因素实验（见表1）。将不同水平的乳化剂及面粉 100%、水 52.27%、糖 4.95%、油8.36%、盐2.31%、酵母1.0%混合搅拌制成面团;利用质构仪对冷冻前后的面团分别进行拉伸、剪切和穿刺实验。

表1 乳化剂的添加量（%）Table 1 Adding amount of emulsifiers（%）

1.2.2 面团制备 卵磷脂在加入样品前先溶解于油脂中，其余四种乳化剂在加入样品前先加入热水，搅拌使其尽量分散，然后将乳化剂和其他各原料按实验设计的添加量加入面包机中，搅拌45min，形成面团，取一部分面团进行质构实验。其余面团放入超低温保存箱中冷冻，7d后将面团常温解冻后再进行质构实验。

1.2.3 面皮面块的制作方法 利用自制模具将实验面团制作成特定的形状，利用质构仪不同的探头进行剪切、穿刺、拉伸实验。其中剪切面团为直径3.4cm、长10cm的圆条;穿刺面团为直径4.6cm、高5cm的圆柱;拉伸面团为长2cm、宽1cm、高2mm的面片。为了防止面团样品中水分挥发对实验造成影响，面团样品做好以后应立即进行质构实验。

1.2.4 质构仪实验条件设置 剪切实验使用SBS型号剪切探头，设置程序为:剪切速度60mm/m in，剪切方向向下，完全剪断样品时手动停止。穿刺实验使用 TG83型号穿刺探头，设置程序为:穿刺速度60mm/min，穿刺方向向下，完全穿透样品时手动停止。拉伸实验使用DEK型号拉伸探头，设置程序为:拉伸速度60mm/min，拉伸方向向上，完全拉断样品时手动停止。在系统界面上设定图的单位等参数:时间单位取s，距离单位取mm，载荷单位取gf，应力单位取gf/mm2。然后，将前处理好的面团固定在质构仪上，适当调整高度，将拉力和距离项在面板上清零。按开始键开始流变性测试，每个样品做三次平行实验，取平均值［5］。

1.2.5 数据分析处理 最大抗剪切力、最大抗拉伸力以及最大抗穿刺力是衡量面团质量的三个重要指标，最大抗剪切力、最大抗穿刺力以及最大抗拉伸力越大、拉伸时间越长、拉伸曲线越稳定，则面团的稳定性越好，内部结构也越细腻，质量也越佳［6］。通过质构仪附带的软件对结果进行分析，得到相关的数据，然后利用Excel2010进行数据处理及绘图。

2 结果与分析

2.1 DATEM对面团流变学性能的影响

由表2可知，加入DATEM的面团其流变学性能要明显优于没有添加DATEM的面团。随着添加量的增加，面团的流变学性能逐渐改善，当添加量为0.15%时，面团的流变性能达到最佳，超过0.15%后面团的流变学性能稍有下降。这是因为DATEM组分中含有大量的双乙酰基、羟基等亲水基团，能与蛋白质特别是谷蛋白发生强烈的相互作用，促进面筋－淀粉－脂肪网络结构的形成，从而提高弹性和韧性，改善了面团的流变性能［7］。

2.2 SSL对面团流变学性能的影响

由表3可知，加入SSL的面团其流变学性能要明显优于没有添加SSL的面团，当添加量为0.2%时，面团的流变性能达到最佳。这是因为面团在搅拌期间，SSL通过与小麦粉中的蛋白质及直链淀粉的络合作用，将面团中游离分散状态的面筋蛋白充分连接起来，更有利于形成致密的面筋网状结构，达到增强面团的筋力、弹性和韧性的作用［13］。另一方面，由于离子型乳化剂的添加，在蛋白质、脂类、水之间产生了很好的络合及乳化分散作用，形成了较牢固的网络结构。并且，由于SSL的添加，可能阻止蛋白质的去凝聚作用，使面团在搅拌时得以充分的扩展，增进了面团的筋性［14］，多方面改善了面团的流变学性能。

表4 卵磷脂对面团流变性能的影响Table 4 The characteristics of the dough with lecithin as the food additive

表5 SP60对面团流变性能的影响Table 5 The characteristics of the dough with sorbitol anhydride single stearic acid ester（SP60）as the food additive

表6 单甘脂对面团流变性能的影响Table 6 The characteristics of the dough with single stearic acid glyceride（DMG）as the food additive

2.3 卵磷脂对面团流变学性能的影响

由表4可知，加入卵磷脂的面团其流变学性能要明显优于没有添加卵磷脂的面团，当添加量为0.8%时，面团的流变性能达到最佳。这是因为添加大豆卵磷脂能对面筋及其面团产生了作用，赋予面团较好的流变学性能。其作用原理是卵磷脂的三维空间结构容易被包进直链淀粉的螺旋结构中，从而阻止直链淀粉发生重结晶，使面团的网络结构能够更稳定［8］。同时，卵磷脂对谷蛋白纤维能起到润滑作用［9］并促进面团中起酥油均匀分布，显著延缓油脂的结晶过程［10］，从而提高面团的流变学性能。

2.4 SP60对面团流变学性能的影响

由表5可知，加入SP60的面团其流变学性能要明显优于没有添加SP60的面团。随着添加量的增加，面团的流变学性能逐渐改善，当添加量为0.15%时，面团的流变性能达到最佳，而后随着添加量的增加，面团的流变学性能稍有下降。由于SP60能在油珠的表面形成一个结晶保护膜，提高了油在面团中的分散度，同时也防止油和面团中的溶解蛋白质接触，促进了面筋网络结构的形成，从而改善了面团的流变学性能［11］。

2.5 单甘酯对面团流变学性能的影响

由表6可知，单甘酯能明显改善面团的流变学性能。随着添加量的增加，面团的流变学性能逐渐改善，当添加量为0.5%时，面团的流变性能达到最佳，而后面团的流变学性能稍有下降。这是因为单甘酯能与面团中的脂类、各种蛋白质形成氢键或络合物，大大强化了面团的网络结构。面团加工过程中，小分子麦胶蛋白分散到大分子麦谷蛋白中，形成一种既有弹性，又有粘性的面筋网络结构。而加入单甘酯后，单甘酯能与面筋蛋白质相互作用，形成复合物，即单甘酯的亲水基与麦胶蛋白结合，亲油基与麦谷蛋白结合，使加工过程中因机械搅拌散落的面筋蛋白质分子相互连接起来，小分子变成大分子，进而形成牢固、紧密的面筋网络［12］，从而改善面团的流变学性能。

2.6 冷藏对面团流变学性能的影响

从表2～表6中可以看出，冷冻后的面团其流变学性能明显要比没有冷冻的面团的流变学性能差，这是因为面团在冻结过程中由于冻结速率和环境因素的影响，难免会形成大的冰晶破坏面团的内部机构，同时面团在低温储存和解冻的过程中会产生温度的波动，在温度波动的过程中，面团中的水会发生结晶与重结晶过程，从而对面筋的网络结构造成损害，使面团的流变学性能变差［15］。

2.7 五种添加剂最优添加量对面团流变学性能的影响

由图1可以看出，五种添加剂最优添加量对面团的流变学性能的影响程度各不相同，综合看来乳化剂对面团流变学性能的改善作用的大小依次为: 0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂 ＞0.15% SP60＞0.5%单甘酯，其中0.8%卵磷脂、0.15%SP60和0.5%单甘脂这三者之间的差距较小。这是因为乳化剂对面筋形成的作用与乳化剂的类型有一定的关系。SSL和DATEM属于阴离子型乳化剂，它们能吸附、交联在蛋白质分子上，作为交联剂对游离蛋白质起吸附、交联作用，因此加入这两种乳化剂的面筋更富有弹韧性，流变学性能也越好。而卵磷脂、SP60和单甘酯不属于阴离子型乳化剂，这种交联作用很小，不易同面团中的蛋白质电荷发生作用，而只能依靠氢键和范德华力与蛋白质相结合［13］，所以面筋的弹韧性稍差一些，流变学性能也差一些。

图1 五种添加剂最优添加量对面团流变学性能的影响Fig.1 Effect of each emulsifier’s optimal adding amount on the rheological properties of dough

3 结论

根据以上实验数据的分析可以得出以下结论:面团中分别加入不同水平的五种乳化剂后，面团的流变学性能都有一定程度的改善，各乳化剂的最优添加量均是0.15%DATEM、0.2%SSL、0.8%卵磷脂、0.15%SP60、0.5%单甘酯;面团经过低温冷藏后，由于面团中的水分发生结晶与重结晶过程，会致使面团的流变学性能有不同程度的变差;比较各乳化剂的最优添加量，发现不同乳化剂对面团流变学性能的改善程度不一样，其改善程度的大小顺序为: 0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%卵磷脂 ＞0.15% SP60＞0.5%单甘酯。

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Study on effect of emulsifier on the rheological poperties of dough

FAN Hai－tao，LIU Bao－lin，WANG Xin，WU You－zhi
（Institute of Cryomedicine and Food Freezing，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai200093，China）

The quality of dough p roduc ts was significantly influenced by the dough’s rheological p roperties which could be significantly im p roved by emulsifiers.The influences of the follow ing five emulsifiers，d iacetyl tartaric acid g lyceride（DATEM，0.05%～0.2%，w/w），stearic acid lactic acid sodium（SSL，0.05%～0.2%，w/w），lecithin（0.6%～0.9%，w/w），sing le stearic acid g lyceride（DMG0.3%～0.6%，w/w）and sorb itol anhyd ride sing le stearic acid ester （SP60，0.05%～0.2%，w/w），on the rheologicalp roperties of dough were stud ied by EZ－TESTTexture Analyzer.The results ind icated that low tem perature storage reduced the dough’s rheolog ical p roperties，each kind of emulsifier could im p rove the dough’s rheolog ical p roperties and the ability to im p rove the dough’s rheolog ical p roperties was:0.15%DATEM＞0.2%SSL＞0.8%lecithin＞0.15%SP60＞0.5%DMG.These results were useful to choose the right food add itives in the p roduction ofwheat dough food.

emulsifier;dough;rheological p roperty

TS201.7

A

1002－0306（2012）06－0149－04

2011－06－14

樊海涛（1982－），男，硕士研究生，研究方向:乳化剂在面团低温储存中的应用。

国家自然科学基金（50776060）;教育部新世纪优秀人才计划（07－0559）;上海市重点学科（S30503）。