面团发酵过程中小麦淀粉理化性质的变化

熊 柳 邢 燕 孙庆杰

面团发酵过程中小麦淀粉理化性质的变化

熊 柳 邢 燕 孙庆杰

(青岛农业大学食品科学与工程学院，青岛266109)

以小麦粉为原料，结合水洗和离心提取小麦淀粉，研究面团发酵过程中一次发酵、二次发酵和醒发工序对直链淀粉含量、溶解度、溶胀度、糊化特性和凝胶特性等理化性质的影响。试验结果表明:发酵后直链淀粉质量分数提高3．7%～8．18%;采用黏度速测仪(RVA，Rapid visco analyzer)分析醒发后小麦淀粉的峰值黏度、谷值黏度和最终黏度分别上升52 RVU、58．67 RVU和73．33 RVU;采用质构仪(TPA，Texture profile analysis)对发酵过程小麦淀粉凝胶特性进行研究，发现醒发后凝胶特性有所改善，硬度提高48．60 g，弹性提高0．03，内聚性、回复性分别提高 0．05、0．15。

面团发酵小麦淀粉理化性质

小麦(Triticum aestivum L．)属于禾本科小麦属，越年生(冬小麦)或一年生(春小麦)草本植物［1］。小麦中含有丰富的淀粉、较多的蛋白质、少量脂肪，还有多种矿物元素和B族维生素，其中，淀粉是最为主要的成分，主要以颗粒状存在于小麦胚乳细胞中，占小麦粒重的70%左右［2］。小麦淀粉不仅可以作为人类主要的食物来源，用作生产各种方便食品、保健食品、精制食品;还广泛应用于工业生产，如石油、纺织、医药制造等［3－5］。多年以来，我国对小麦的研究主要集中在小麦蛋白上，但小麦中最主要的成分是淀粉，因此，必须加强对小麦淀粉特性的研究。近年来，秦中庆等［6］研究了河南省22种小麦的蛋白质含量、直链淀粉含量和小麦粉的糊化特性;秦中庆等［6］、姚大年［7］研究了淀粉理化特性、遗传规律及小麦淀粉与小麦品质的关系;张勇等［8］对我国春播小麦12个试点的淀粉糊化特性进行了研究。F L Stoddard［9］对澳大利亚小麦及黑麦、大麦等相关品种的淀粉粒径进行了分析;Michael Wooton等［10］也对21种澳大利亚小麦的淀粉特性进行了研究;综合来看，小麦淀粉性质的研究成为近几年来国内外食品加工业的重要课题。

发酵面制品是中国几乎半数人口的主要营养源，是中国旱作农业、小麦产业发展的基础。发酵面制品是小麦文化的重要体现，融入中华民族的生活中，是国民餐桌不可或缺的主食。在我国发酵面食主要靠蒸煮熟化，包括馒头、包子、烙饼等主食食品，其优势即内涵丰富、营养合理、亲近习惯［11］。张磊等［12］对影响面团发酵因素进行了分析;张根和［13］研究了调制好发酵面团的技术关键。但是，至今对面团发酵过程中小麦淀粉的研究甚少。本试验以小麦粉为原料，采用水洗和离心相结合的工艺提取小麦淀粉，测定淀粉样品中直链淀粉含量、溶胀度、溶解度、RVA、TPA等性质，研究面团发酵过程中小麦淀粉理化性质的变化。通过研究，深入了解小麦淀粉的特性，为小麦和小麦粉的开发利用提供理论。

1 试验与方法

1．1 试验材料

高筋小麦粉、干酵母:市售。

1．2 主要试验仪器

Sartorius电子天平:北京赛多利斯仪器系统有限公司;Anke TDL－40B型离心机、Anke LXJ－IIB型离心机:上海安亭仪器厂;标准检验筛(100目):浙江省上虞市沪江仪器纱筛厂;DHG－9070A型恒温干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;MA－45型红外水分测定仪:北京赛多利斯有限公司;752型紫外可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司;Newport－4D快速黏度分析仪(RVA):澳大利亚新港公司;TA．XT plus物性仪:英国Stable Micro Systems公司;冰箱:中国海尔集团;二列八孔型电热恒温水浴锅:龙口市先科仪器有限公司。

1．3 试验方法

1．3．1 小麦淀粉的制备

1．3．1．1 对照组

将200 g小麦粉、110 mL水放入搅拌机中，慢速搅拌3 min，中速搅拌5 min成面团，将面团用蒸馏水揉洗直至淀粉完全洗出，弃去湿面筋，洗涤后的淀粉溶液用纱布过滤，静置12 h，弃去上层澄清液，沉淀3 000 r/min离心10 min，弃去上层清液，刮掉上层淡黄色杂质，保留底层白色淀粉层，将其在平皿上铺平，放入电热鼓风干燥箱50℃干燥，用粉碎机粉碎，过100目筛，即得淀粉。

1．3．1．2 一次发酵

将200 g小麦粉、110 mL水、4 g酵母放入搅拌机中，慢速搅拌3 min，中速搅拌5 min成面团，将面团在28℃，相对湿度80%条件下发酵4 h，将发酵好的面团放在蒸馏水中揉洗，然后按照1．3．1．1的步骤制得一次发酵的淀粉样品。

1．3．1．3 二次发酵

将150 g小麦粉、80 mL水、4 g酵母放入搅拌机中，慢速搅拌3 min，中速搅拌5 min成面团，即种子面团，将种子面团在28℃，相对湿度80%条件下发酵4 h，再将50 g小麦粉、30 mL水搅拌均匀，加入种子面团，拌开，将面团在30℃，相对湿度80%条件下发酵1 h，将发酵好的面团放在蒸馏水中揉洗，按照1．3．1．1的步骤制得二次发酵的淀粉样品。

1．3．1．4 最后醒发

将150 g小麦粉、80 mL水、4 g酵母放入搅拌机中，慢速搅拌3 min，中速搅拌5 min成面团，即种子面团，将种子面团在28℃，相对湿度80%条件下发酵4 h，再将50 g小麦粉、30 mL水搅拌均匀，加入种子面团，拌开，将面团在30℃，相对湿度80%条件下发酵2 h，将面团在40℃，相对湿度80%条件下最后醒发1 h，将发酵好的面团放在蒸馏水中揉洗，然后按照1．3．1．1的步骤制得最后醒发的淀粉样品。

1．3．2 样品中总直链淀粉含量的测定(碘显色比色法)［14］

准确称取淀粉样品100 mg于50 mL三角瓶中，加入体积分数为95%的乙醇1 mL和9 mL 1 mol/L的NaOH溶液，沸水浴中加热10 min，冷却后，用蒸馏水转移至100 mL容量瓶中稀释至刻度。准确吸取5 mL上述试液(空白对照采用与测定样品时相同的操作步骤及试剂，用5 mL 0．09 mol/L NaOH溶液替代样品液)放入另一个100 mL容量瓶中，加入1 mL 1 mol/L乙酸和2 mL 0．2%的碘液，用蒸馏水定容，静止10 min后，在620 nm下测定其吸光值，查标准曲线，将吸光值代入标准曲线中求得试样中直链淀粉的含量。每个样品均做平行试验，每个试验重复3次，结果取平均值。

1．3．3 面团发酵过程中小麦淀粉溶胀度与溶解度测定［15］

在55～95℃温度范围下，加热摇匀100 mL 1%的淀粉乳30 min，取出冷却至室温，在3 000 r/min下离心20 min，将上清液置于蒸发器中蒸干，烘干称重，得干燥物质量m1，计算其溶解度;由离心管中膨胀淀粉质量m2计算其膨胀度。按下列公式计算溶解度和膨胀度，平行测定3次，取平均值。

可溶指数S=(m1/m)×100%

溶胀度 B=m2/［m ×(100－S)］×100%

式中:m为淀粉样品质量/g，干基计;m1为干燥物质量/g，干基计;m2为膨胀淀粉质量/g，干基计。

1．3．4 面团发酵过程中小麦淀粉糊化特性的测定［16］

用澳大利亚科学仪器公司生产的快速黏度测定仪(RVA)测定淀粉的糊化特性，用 TCW(Thermal cline for windows)配套软件记录和分析数据。

先测定样品的含水量，然后按公式计算每个样品在进行糊化特性测定时所需要的样品和水的质量。将称量样品和水加入RVA专用铝盒内搅拌，将铝盒放入RVA测定仪中，开机根据提示进行测量。采用升温/降温循环:从室温升高到50℃(0～1 min);从50℃升高到95℃(1～4．45 min);保持 95℃(4．45～7．15 min);从95 ℃冷却到50 ℃(7．15～11 min);保持50℃(11～13 min)。测得糊化黏度曲线，黏滞值用RVU(RVA黏度单位)表示。分析峰值、谷值、衰减值、最终黏度、回生值、出峰时间及成糊温度。

1．3．5 面团发酵过程中小麦淀粉凝胶质构性质的测定［17］

将一定浓度的淀粉乳加热并保温糊化一段时间，热淀粉糊冷却后会形成淀粉凝胶，淀粉凝胶特性是淀粉一个很重要的性质，通过它可以反映出淀粉的食用品质和加工品质。淀粉凝胶特性通过质构剖面分析方法(Texture Profile Analysis，TPA)来分析。

淀粉凝胶特性通过质构剖面分析方法(Texture Profile Analysis，TPA)来分析。在RVA分析之后，糊液倒入铝盒中，冷却至室温，并在室温下放置24 h。使用TA－X2i物性测试仪测定凝胶结构，在5 N力作用下以1．0 mm/s速度进入凝胶3 mm，再回复至初位。TPA测试是通过两次穿冲完成对样品的测试，每次穿冲过程均包含下压和收回两个阶段。比较重要的参数有:硬度、弹性、内聚性、回复性。

2 结果与讨论

2．1 面团发酵过程中小麦淀粉的直链淀粉含量

由表1可得:对照组小麦原淀粉的直链淀粉质量分数最低，为22．36%。经过发酵、醒发处理后直链淀粉含量增加。随着发酵次数的增加，小麦淀粉受发酵过程酶处理的时间增加，直链淀粉含量逐渐增加。经过醒发处理得到的样品中直链淀粉质量分数最高，为30．54%。比小麦原淀粉中直链淀粉质量分数提高了8．18%。

表1 面团发酵过程中小麦淀粉的直链淀粉含量

面团发酵过程中小麦淀粉可能发生了部分分解，其结构和组成发生了改变。酵母发酵产生的淀粉酶可能促使支链淀粉脱支或侧链部分水解，因此直链淀粉的含量增加。李里特等［18］研究发现在大米发酵过程中，随着发酵时间的延长，微生物对支链淀粉的侧链进行水解，增加了直链淀粉分子数量。这与Lu ZhanHui等［19］研究米粉在发酵过程中支链淀粉发生水解一致。

2．2 面团发酵过程中小麦淀粉溶解度和溶胀度

2．2．1 面团发酵过程中小麦淀粉溶解度的变化

由图1可以得出:小麦淀粉的溶解度随温度升高，整体呈上升趋势，前段变化比较平稳，当水浴温度达到75℃时，溶解度急剧上升。经过发酵、醒发处理的小麦淀粉，溶解度与对照组相差不大。

图1 面团发酵过程中小麦淀粉溶解度的变化

淀粉悬浮液被加热到一定的温度时，淀粉开始剧烈膨胀，变成黏稠状，这种现象称为淀粉糊化。淀粉粒开始急剧膨胀的温度称为糊化温度。在糊化过程中，支链淀粉断裂，直链淀粉从淀粉颗粒中脱出分散溶解于水中，形成直链淀粉溶液［20］。从图1可看出，小麦淀粉溶解度在75℃之前增加缓慢，是因为没有达到小麦淀粉的糊化温度，有很少的直链淀粉游离在水中，溶解度随着温度的上升而缓慢增加，一旦达到糊化温度，淀粉粒急剧膨胀破裂，直链淀粉溶解速度加快，溶解量增加，大量直链淀粉从淀粉粒中分散出游离在水中，使得溶解度迅速上升。Abd Elmoneim O Elkhatifa等［21］研究高粱粉发酵发现发酵提高了淀粉的溶解度。

2．2．2 面团发酵过程中小麦淀粉溶胀度的变化

溶胀度是反映淀粉吸水能力的一个指标。如图2所示，随着温度的上升，小麦淀粉的吸水能力逐渐上升。经过发酵、醒发处理的小麦淀粉的溶胀度与小麦原淀粉的溶胀度差别不大。闵伟红等［22］采用早籼稻为原料，利用乳酸菌发酵，研究发酵对大米淀粉物理化学性质的影响，对比发酵前后的大米粉发现发酵后其保水力和溶解度以及凝胶体积膨胀率都有不同程度的增加。

图2 面团发酵过程中小麦淀粉的溶胀度变化

2．3 面团发酵过程中小麦淀粉糊化特性

图3 面团发酵对小麦淀粉糊化特性的影响

由图3和表2可以看出糊化温度随着发酵次数的增加略有上升;经过发酵、醒发的小麦淀粉的峰值黏度和低谷黏度、最终黏度都比原淀粉高;衰减值都比原淀粉低;回生值都比原淀粉高。其中，醒发处理后糊化温度最高，比原淀粉高1．40℃;一次发酵后峰值黏度和低谷黏度最高，分别比原淀粉高52．00 RVU和58．67 RVU;二次发酵后最终黏度、回生值最高，分别比原淀粉高87．46和15．54;醒发处理后衰减值最低，比原淀粉低9．63。Anida M M Gomes等［23］研究木薯淀粉发酵发现在发酵过程中淀粉糊化温度升高，衰减值下降。

表2 面团发酵过程中小麦淀粉的糊化特性

在面团发酵过程中，直链淀粉增加(表1)，导致糊化温度，糊化黏度上升。淀粉糊化时游离出的直链淀粉含量决定淀粉液的黏度，在糊化温度以上时，淀粉黏度直线上升，到95℃时达到峰值，当温度在95℃上持续时，淀粉分子间距离拉大，溶液由凝胶态变为溶胶，出现稀懈现象，黏度急剧下降。当温度逐渐下降并重新保持50℃时，淀粉分子重新聚合，溶液又变为凝胶态，黏度再次快速上升，出现大幅度反弹，达到一定值时便保持稳定［24］。

2．4 面团发酵过程中小麦淀粉凝胶特性

由表3可以看出，经过发酵、醒发处理的小麦淀粉的凝胶特性明显优于对照组，其硬度、弹性、内聚性和回复性均比对照组小麦淀粉有所提高。经过一次发酵处理的样品的硬度提高57．81 g，弹性提高0．02%，内聚性、回复性分别提高、0．02、0．13;经过二次发酵处理的样品的硬度提高49．83 g，弹性提高0．03%，内聚性、回复性分别提高0．05、0．20;经过醒发处理的样品的硬度提高48．6 g，弹性提高0．03%，内聚性、回复性分别提高0．05、0．15。说明随着发酵次数的增加，小麦淀粉凝胶特性逐渐改善。这可能与发酵过程中淀粉酶对小麦淀粉的修饰改性有关。Numfor F A等［25］研究木薯面粉发现发酵后的木薯面粉弹性增加。

表3 面团发酵过程中小麦淀粉的凝胶特性

直链淀粉在淀粉的凝胶形成方面起着重要的作用，被认为是淀粉形成凝胶的主要原因。从表1可以得出随着发酵次数的增加，直链淀粉含量呈上升趋势的结论，在发酵过程中，由于直链淀粉的含量增加和发酵产物乳酸的作用，在酸性条件下淀粉分子间易于聚合，有利于形成更好的凝胶网络，使凝胶的刚度和抵抗形变的能力增强，凝胶形成速度也较快。

3 结论

3．1 面团经过发酵和醒发处理后小麦淀粉的直链淀粉含量均比原淀粉高，其中醒发处理后小麦淀粉的直链淀粉含量最高。面团经过发酵、醒发处理后小麦淀粉的溶解度和溶胀度变化不大。

3．2 经过发酵、醒发的小麦淀粉的峰值黏度和低谷黏度、最终黏度都比原淀粉高;衰减值都比原淀粉低;回生值都比原淀粉高。淀粉糊化时游离出的直链淀粉含量决定淀粉液的黏度。

3．3 经过发酵、醒发处理的小麦淀粉的凝胶特性明显优于原淀粉，其硬度、弹性、内聚性和回复性均比原小麦淀粉高。

这一试验结果可以为小麦淀粉在发酵面制品工业的加工与利用中提供理论依据，扩大小麦淀粉的应用范围。

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Changes of the Physical Chemical Properties of the Wheat Starch during Fermentation of the Dough

Xiong Liu Xing Yan Sun Qingjie
(Qingdao Agricultural University，Department of Food Science＆Engineering，Qingdao 266109)

In this paper，wheat starch was produced by water washing combined with centrifugal extraction，and the effect of dough fermentation process including fermented dough，continued fermentation and proof on the physical and chemical properties of the wheat starch such as amylose content，solubility，swelling power，pasting properties and gel texture properties were studied．The experimental results demonstrate that amylose content increased by 3．7%～8．18%after fermentation．Rapid Visco Analyzer(RVA)was used to investigate pasting properties of wheat starch．The pasting properties such as peak viscosity，trough viscosity and final viscosity were increased by 48．00 RVU，57．54 RVU，73．08 RVU after straight dough methods．Texture Profile Analysis(TPA)was used to measure the gel texture properties of wheat starch．The results showed that the gel texture properties of wheat starch were improved after proofing．The hardness and springiness of wheat starch were increased by 48．60 g and 0．03，and its cohesiveness and resilience were increased by 0．05，0．15．

dough fermentation，wheat starch，physicochemical properties

TS211．4

A

1003－0174(2012)06－0009－05

2011－08－17

熊柳，女，1975年出生，讲师，粮食油脂与蛋白质工程

孙庆杰，男，1970年出生，教授，粮食油脂与蛋白质工程