水溶性胶体对无麸质面团流变学特性及面包品质的影响

韩薇薇 郭晓娜 朱科学 彭 伟 周惠明

（江南大学食品学院，无锡 214122）

水溶性胶体对无麸质面团流变学特性及面包品质的影响

韩薇薇 郭晓娜 朱科学 彭 伟 周惠明

（江南大学食品学院，无锡 214122）

主要研究了黄原胶、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、以及海藻酸钠对无麸质面包（糙米与荞麦粉比例为80∶20）流变学特性，比容、气孔，以及感官评分的影响。结果表明，添加胶体后，无麸质面糊的弹性模量和黏模量显著增加，并且无麸质面包的比容增大，感官评定分数也增大。通过各方面综合比较，0.5%黄原胶的添加使无麸质面包感官以及气孔分析各方面指标都有显著改善，无麸质面包无塌陷。经研究发现，与对照组面包相比，当黄原胶添加量为0.5%时，比容增加了9%，image分析中的count值增加了10.9%，硬度降低了13.1%，感官总体可接受度上升了17.4%。

无麸质面包 胶体 流变学 image分析

乳糜泄（CD）是一种慢性肠道疾病，是由从小麦等原料制成的产品中摄入面筋蛋白引起的。面筋蛋白的摄入会引起小肠黏膜发生变化，从而产生炎症反应。CD会导致肠道黏膜收缩以及吸收不良。普通人一旦被确诊患上此疾病，就必须要终生避免小麦、黑麦、大麦等的吸收［1］。Catassi等［2］调查发现，在美国和欧洲一些国家该病的发病率已经达到1%。目前治疗CD的唯一有效方法就是终生不摄入含面筋的食品。

小麦面筋蛋白赋予小麦食品弹性、可扩展性，抗拉伸性等。由于各种谷类蛋白性质不同，无麸质食品缺乏小麦蛋白面筋网络结构，既不能锁住水分，又不能嵌入淀粉颗粒，因此，在无麸质食品的开发中，通过改变原料配方，添加其他成分使无麸质食品具有网络结构特性，对于研究人员来说是一个非常有挑战性的课题。在烘焙方面，无麸质食品的基本缺陷是面团过软无法成型，通常需要在模具中烘烤，这种类面糊的性质使得面包整体更加容易塌陷，导致某些区域出现大的孔隙［3］。研究人员主要通过添加胶体、酶来改善无麸质食品的品质结构，使之具有良好的黏弹性。

现出售的无麸质食品另一缺陷是原料单一，并且常以淀粉为主原料，导致无麸质面包易老化，营养价值低，口感差［4］。大米粉由于其低致敏性及易消化性非常适合用来制作无麸质面包［5］。糙米与大米相比，营养价值更高，富含蛋白质、膳食纤维和维生素B。荞麦粉的添加可给无麸质面包带来更高质量的营养，它富含高生物价的蛋白质、维生素、矿质元素等［6］。相对于其他谷物来说，荞麦粉富含芦丁，具有较强的抗氧化活性［7］，可增加血管的通透性，并且对水肿和止血有保护作用［8］。

本试验以糙米粉和荞麦粉为主要原料制作无麸质面包，探讨了3种亲水胶体（羧丙基甲基纤维素（HPMC）、黄原胶和海藻酸钠）对无麸质面糊流变学特性的影响，并对无麸质面包的比容、感官特性和气孔性进行分析，确定制作无麸质面包的胶体种类以及胶体添加量。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

糙米：市售；荞麦粉：内蒙古赤峰乡野公司；羟丙基甲基纤维素：鑫源化工有限公司；黄原胶：河南兴源化工产品有限公司；海藻酸钠：青岛明月海藻公司；酵母：安琪酵母股份有限公司。

Kitchen Aid和面机：St Joseph Michigan USA；SM-40SP醒发箱、SK-621烤箱：新麦机械（无锡）有限公司；TA-XT2i型物性测试仪：英国Stable Microsystem公司；Pyris 1差示扫描量热仪：美国Perkin Elmer公司；AR-G2旋转流变仪：美国TA仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 无麸质面包配方

糙米粉200 g，荞麦粉50 g，糖15 g，盐5 g，酵母5 g，葵花籽油15 g，水，胶体。根据预试验结果、确定胶体的种类、添加量及最适加水量，如表1所示。

表1 胶体种类、添加量及最适加水量（基于原料干重／%）

1.2.2 无麸质面包制作工艺

所有原辅料混合（除了油）→低速搅拌2 min→加入油后中速搅拌6 min→入模具→醒发50 min→入烤箱上下火180℃烤40 min→取出冷却2 h测面包品质。

操作要点：糙米粉和荞麦粉均过80目筛，原辅料混合加水前要先搅拌混合均匀，面糊入模具（16 cm×8.5 cm×9 cm）后要上下震荡6次，使面糊表面平整均匀。醒发条件为38℃，85%湿度醒发50 min。烤好的面包在室温下冷却2 h切片，测各种指标以及进行感官评定。

1.2.3 无麸质面糊流变学性质测定

面糊制作中不含酵母，其余与面包相同。使用AR1000流变仪进行动态流变试验。试验条件为25℃，选择直径为20 mm的平板，扫描频率为0.1～100 Hz，应力为0.5%。程序设定为20 mm平板，2 mm间隙。试验至少重复3次。

1.2.4 无麸质面包比容检测

将烘焙后的面包于室温下冷却2 h，用油菜籽置换法测定面包体积，用电子天平称量面包质量。比容／mL／g＝体积／质量。

1.2.5 无麸质面包全质构检测

面包冷却2 h后，用面包切片机将面包切成厚度为10 mm薄片，将中间的两片进行叠加，使用质构仪进行测定，测定后取平均值。参数设定：选择TPA模式，探头型号为 P25，测试前速率2.0 mm／s，测试速率1.0 mm／s，测试后速率1.0 mm／s，压缩程度30%，感应力5 g，2次压缩间隔时间1 s。

1.2.6 无麸质面包感官分析

面包感官评定测定为新鲜面包，采用9分嗜好法分别对不同面包的外观、内部结构、风味、口感以及总体可接受度进行喜好评分。1～9分分别代表极度不喜欢到极度喜欢。整个评定过程采用20人制，将所得结果去掉最大值和最小值后取平均值［9］。

1.2.7 无麸质面包气孔分析

面包冷却2 h后切片，用平面扫描仪进行扫描，设定分辨率为600 dpi，取面包中心位置3 cm×3 cm的图像，用image J进行分析，阈值选择Otsu thresholding技术［10］，设定可分辨半径范围为50～50 000 μm，分析可以到以下参数：气孔个数（Count），气孔平均面积（AS），气孔表面分率AR以及气孔总表面积与分析图像面积的比值。重复3次取平均值。

1.3 数据分析处理

各项指标重复测定至少3次，取其平均值，采用SPSS16.0分析软件进行数据统计分析，运用方差分析法（ANOVA）进行显著性分析，显著差异水平取P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同胶体对无麸质面糊流变学特性的影响

黏弹性的网络结构在面团的机械加工和面包的质构特性等方面都起到了主导作用［11］。Lazaridou等［12］研究不同的胶体对无麸质面包的流变学特性，通过动态应变扫描，发现在几种胶体中，黄原胶的效果最佳。胶体对无麸质面糊流变学特性的影响如图1所示。由图1可以看出，面糊体现的是一种类似胶体的现象，在整体剪切频率中，G′永远是高于G″的。随着胶体的加入，面糊的流变学特性发生了显著的变化。不同的胶体对面糊的作用并不相同。黄原胶的加入使得面糊的弹性模量和黏性模量都显著增加，并且随着胶体添加量的增多而变大。而HPMC和海藻酸钠的添加则使得弹性和黏性模量都降低，并且随着添加量的增大而降低。

Pha-Thien等［13］发现不同加水量的米粉和玉米淀粉混合的面团，随着加水量的增多，弹性模量在降低。这种现象最早是在小麦面团体系中发现的。在高水分下，G′和G″都在减小，说明在面糊结构不变的前提下，水分是很重要的影响因素。在其他条件不变的情况下，高水分含量面糊的G′和G″都会下降。本试验水分含量均在该配比下最适水分含量条件下操作。而不同胶体的亲水作用还可能与淀粉及蛋白的连接产生影响，从而从不同程度上影响面团的储存模量。Molina等［14］研究了大豆蛋白以及胶体的凝胶性行为，发现蛋白和胶体间会产生特殊的相互影响从而使凝胶更具有黏弹性。

图1 胶体对无麸质面糊流变学特性的影响

tanδ（G′／G″）用来描述面团体系中高聚物含量和聚合度，其值越小说明高聚物含量越多，聚合度越大。从图2中可以看出，不同的胶体对无麸质面糊的影响不同，添加了1.0%的黄原胶后，面糊的tanδ比空白组显著减小，说明面糊中的高聚物含量增加，聚合度增大。其他2种胶体的作用则相反。

图2 亲水胶体对无麸质面糊tanδ的影响（频率为1 Hz）

2.2 不同胶体对无麸质面包比容的影响

分别添加0.5%和1.0%的HPMC、黄原胶和海藻酸钠制作无麸质面包，其比容测定结果如图3所示。随着胶体的加入，无麸质面包的比容都有明显增加。当添加量为1.0%时，加入海藻酸钠制作的无麸质面包比容最大，达到1.82 mL／g，其次是黄原胶1.7 mL／g、HPMC 1.69 mL／g。对于同一种胶体来说，随着添加量的减少，其比容有所降低。当添加量为0.5%时，加入海藻酸钠、黄原胶和HPMC制作的面包比容分别为 1.67、1.60、1.53 mL／g。

图3 亲水胶体对无麸质面包比容的影响

由图4看出，在添加量为1.0%时，加入HPMC和海藻酸钠制作的无麸质面包表面塌陷比较明显，添加黄原胶制作的面包表面无明显塌陷。综合比容和外观塌陷两者而言，黄原胶添加所制成的无麸质面包要比另外2种胶体好。

图4 不同亲水胶体制作的无麸质面包外观

2.3 不同胶体对无麸质面包质构的影响

质构是面包产品品质和可接受度的重要指标，添加不同胶体后无麸质面包质构结果如表2所示。对于一般面包而言，面包的硬度、胶黏性和咀嚼性与面包品质成负相关，值越大面包口感越差，内聚性和回复性则与面包品质成正相关，值越大面包口感越好。由表2可知，与对照组相比，随着胶体的添加，硬度、胶黏性和咀嚼性均下降，内聚性和回复性则均变大。说明胶体的加入对于面包的质构起到了较好的改善作用。

表2 不同胶体对无麸质面包全质构影响

对于同一胶体来说，随着胶体添加量增多，硬度也随之下降。这可能是由于亲水胶体的加入使得面糊吸水量增加，从而面包硬度下降。当添加量为1.0%时，添加黄原胶的面包硬度为815 g，添加HPMC和海藻酸钠的面包硬度下降非常明显。其中，0.5%添加量的黄原胶硬度并不是降低的最低，但是在下文的感官评定中各方面接受度分值最高，说明对于无麸质面包而言，并不是硬度越低越好，还要综合面包内部结构等方面进行评价。

2.4 亲水胶体对无麸质面包芯气孔成像的影响

采用image软件对添加不同亲水胶体制作的面包进行气孔分析，分析结果见表3。

表3 亲水胶体对无麸质面包芯气孔的影响

Count为图像中在范围50～50 000 um之间的气孔个数。AS为气孔平均面积；AF为气孔表面分率，即气孔总表面积与分析图像面积的比值。CD为气孔稠密度，为气孔个数与分析图像面积的比值。

面包中的气孔率和气泡分布对于面包的品质而言有着重要影响。添加胶体后，除了1.0%的海藻酸钠外，无麸质面包的AF和CD值均升高了，说明加入胶体后无麸质面包的持气和发酵能力加强了。而添加胶体后无麸质面包的count数值和AS值均增多，有可能是因为亲水胶体有利于促进形成更加厚的气泡外壁。对于同种胶体而言，当添加量增大时，气孔个数都略有下降，AS值均增加，有可能是由于无麸质面包的网络结构持气性下降。这与1.0%添加量的无麸质面包表面都略有塌陷相呼应。由表3可以看出，在黄原胶添加量为0.5%的时候，image图像中的count值和CD值最高，分别为548个和60.89 cells／cm2，AS和AF值都处于居中位置，分别为457 491.3 um2和26.3%，说明该无麸质面包气孔分布均匀，气孔的平均表面积适中，既不太大也不太小。因此，0.5%黄原胶添加所生产的无麸质面包内部纹理结构最佳。

2.5 亲水胶体对无麸质面包感官评定结果的影响

采用9分嗜好法对面包品质进行感官评定，结果如表4所示。加入胶体后除了1.0%的海藻酸钠外，其他的胶体添加后感官均有上升。这是因为1.0%的海藻酸钠需要吸收大量的水却不能支撑面包内部结构，从而导致了面包的塌陷严重。还可以发现添加0.5%胶体的总体可接受度都高于添加1.0%胶体的无麸质面包，这可能是因为添加1.0%的胶体的无麸质面糊网络结构的持气能力太差。从外观可以看出添加黄原胶的面包评分均略高于其他胶体，这与图4分析相符合，从内部结构和口感可以发现，0.5%黄原胶添加量感官评分分别为7.2和7.6，均高于其他胶体，这与图1中流变学分析结果以及表3中image分析相符合。

从感官评定总体可接受度可以看出，在黄原胶添加量为0.5%时，感官各项指标均为最好，总体可接受度由对照组的6.9上升到8.1，达到较喜欢的水平，也与前面的image分析以及流变学等特性一致。

表4 不同亲水胶体对无麸质面包感官评定影响

3 结论

经试验发现，添加胶体后，无麸质面包比容显著增大，硬度减小，添加黄原胶后面包内部纹理结构和感官综合品质变好。通过各方面综合比较，0.5%黄原胶的添加效果最佳，它使得无麸质面包感官以及气孔分析各方面指标都有显著改善，无麸质面包无塌陷。

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The Effect of Water-Soluble Colloidal on Rheological Properties of the Gluten-Free Dough and Bread Quality

Han Weiwei Guo Xiaona Zhu Kexue Peng Wei Zhou Huiming
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122）

The effect of xanthan gum，HPMC and sodium alginate on rheological properties of gluten-free bread（brown rice and buckwheat flours ratio was80∶20），specific volume，air hole and sensory evaluation was studied in this paper.The results showed that the addition of colloids could also improve the elasticity modulus and sticky modulus of gluten-free bread and the scores of sensory scores of gluten-free bread because of increasing the specific volume of gluten-free bread.Finally，through comprehensive comparison of various aspects，the addition of 0.5%xanthan gum was the most suitable for gluten-free bread.The research found that when xanthan gum were added to 0.5%，the specific volume of gluten-free bread increased by 9%，the count of image analysis increased by 10.9%，the hardness decreased by 13.1%and the scores of sensory increased by 17.4%compared to the control group of bread.

gluten-free bread，colloid，rheology，image analysis

TS213.3

A

1003-0174（2015）02-0015-05

国家自然科学基金（31371849），“十二五”国家科技支撑计划（2012BAD36B06）

2013-11-07

韩薇薇，女，1989年出生，硕士，粮食、油脂与植物蛋白工程

郭晓娜，女，1978年出生，副教授，粮食、油脂及植物蛋白工程