海藻酸钠对小麦淀粉性质及馒头品质的影响

赵 阳 王雨生，2 陈海华 赵 霞 秦福敏

（青岛农业大学食品科学与工程学院1，青岛 266109）（青岛农业大学学报编辑部2，青岛 266109）

海藻酸钠对小麦淀粉性质及馒头品质的影响

赵 阳1王雨生1，2陈海华1赵 霞1秦福敏1

（青岛农业大学食品科学与工程学院1，青岛 266109）（青岛农业大学学报编辑部2，青岛 266109）

采用快速黏度计、差示扫描量热仪、动态流变仪、粉质仪等，研究了海藻酸钠（AG）对小麦淀粉（WS）糊化性质及馒头品质的影响。结果表明，AG显著影响WS性质，明显改善馒头品质。AG增加WS糊化难度，表现为起始糊化温度、峰值糊化温度升高，降低溶解度。促进WS溶胀，表现为提高峰值黏度、膨胀力、终止糊化温度和糊化焓升高。提高淀粉糊的稳定性，表现为衰减值、回生值和老化率降低。AG提高糊化后的WS在外力作用下的稳定性，有利于WS黏弹性凝胶的形成，且形成的凝胶更趋向于固体。AG提高小麦粉的加工品质，使面团吸水率、形成时间、稳定时间增加，跌落值降低。一定质量分数的AG可增大馒头比容、高径比，AG在馒头中的建议用量为小麦粉质量的0.05%～0.15%。

海藻酸钠 小麦淀粉 馒头

我国是世界小麦生产和面制品消费第一大国。近年来，随着生活水平的提高，人们对小麦制品的品质要求日益提升。但我国幅员辽阔，小麦品种随其产地、生长条件等变化较大，因此导致小麦制品品质参差不齐。而小麦籽粒中最主要的成分是淀粉，其性质必然对面制品品质有不可忽略的影响［1］。前期研究表明，亲水胶体对淀粉理化性质的影响显著［2］。因此，亲水胶体的添加能够改善小麦粉及小麦制品品质。陈海华等［3］的研究表明，亚麻籽胶能明显改善小麦面团品质及面条感官特性。王雨生等［4］的研究表明，适量添加亲水胶体能改善面团的拉伸强度、增强面团弹性，增大面包比容。

海藻酸钠（AG）是从褐藻纲植物中提取的一类大分子亲水胶体，其价格低廉、性质稳定且有益人体健康，是一类绿色、环保、健康的天然食品添加剂，也常被用作面制品改良剂［5］。Sim等［6］研究了质量分数为2%的海藻酸钠对面团粉质特性、拉伸特性及馒头品质的影响，结果表明，海藻酸钠的添加能够增加面团网络结构的强度，降低馒头的比容，增加其柔软度和抗老化性。Lee等［7］研究了不同质量分数的海藻酸盐对小麦粉理化特性、面团特性和面条品质的影响，结果表明，海藻酸盐的添加能够提高小麦粉的溶解度、吸水率、膨胀力和冻融稳定性，延长面团的形成时间，增加生面条的抗拉伸性和耐剪切性，减少熟面条的蒸煮损失。上述研究主要针对面粉理化性质、面筋蛋白对小麦粉及面制品品质的影响，没有对其中的淀粉进行深入研究。同时，海藻酸钠也是一种生物相容性良好的膳食纤维，有益于肠道健康，并具有抗癌功效［5］。在面制品中添加海藻酸钠，不仅能改善面制品品质，更能提高其营养价值。

因此，本试验研究了海藻酸钠对小麦淀粉糊化性质、热性质、动态流变学性质的影响，以及海藻酸钠对小麦粉的流变学特性和馒头加工品质的影响，以期为小麦粉品质的改良和面制品的加工提供理论依据。

1 材料方法

1.1 试验材料

海藻酸钠（水分质量分数11.05%）：青岛明月海藻集团有限公司；小麦淀粉 （WS，水分质量分数13.03%）：南京甘汁园糖业有限公司；雪花粉（水分质量分数13.09%）：河北永生食品有限公司。

1.2 试验仪器

RVA Starchmaster型快速黏度计：澳大利亚New-port公司；TA-XT.Plus型物性测定仪：英国Stable Micro Systems公司；JFZD型粉质仪：北京东孚久恒仪器技术有限公司；DSC1型差示扫描量热分析仪：瑞士Mettler-Toledo集团；MCR102型动态流变仪：奥地利Anton Paar有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 淀粉性质的测定

1.3.1.1 淀粉样品的制备

WS悬浊液：称取适量的WS分散于蒸馏水中配制成一定质量分数的悬浊液，待用。

AG-WS复合体系的配制：称取适量的AG分散于蒸馏水中配成一定质量分数的溶液，用磁力搅拌器充分搅拌10 min，再将WS加入到AG溶液中，充分混匀，待用。

1.3.1.2 淀粉糊化黏度性质的测定

配制质量分数为11%的WS悬浊液，添加质量分数为0～0.5%的AG，用快速黏度计进行测定［2］，记录糊化过程中样品的糊化温度、峰值黏度、衰减值、回生值。结果取5次试验的平均值。

1.3.1.3 淀粉膨润性质的测定

配制质量分数为2%的WS悬浊液，添加质量分数为0～0.25%的AG，移取40 mL于95℃下按参考文献［2］测定其膨润特性。结果取5次试验的平均值。溶解度、膨胀力计算公式：

溶解度＝（溶出淀粉质量／淀粉总量）×100%膨胀力＝（沉淀湿重-沉淀干重）／沉淀干重

1.3.1.4 淀粉热特性的测定

糊化过程中的热性质测定：配制质量分数为33%的WS悬浊液，添加质量分数为0～1.5%的AG，称取30μg于40μL铝坩埚中，压盖后常温放置24 h以平衡水分。将差示扫描量热分析仪用铟标准品进行校正后，用于样品的测定。扫描温度范围30～100℃，升温速率为10℃／min，记录起始糊化温度（To）、峰值温度（Tp）、终止糊化温度（Te）和糊化焓（ΔH0）。

老化率（R）的测定：糊化后的样品及坩埚于4℃下储存7 d后再次进行扫描，温度范围25～90℃，升温速率为10℃／min，记录熔融焓（ΔH1），计算样品的老化率。计算公式如下：

1.3.1.5 淀粉流变学特性的测定

配制WS质量分数为4.5%，AG质量分数为0～0.25%的样品，沸水浴糊化10 min后于冰水浴中迅速冷却至室温。

采用动态流变仪、直径为50 mm的平行板系统、间隙为1mm，在25℃下测定淀粉糊的动态流变学性质。固定振荡频率1 Hz，在应变0.01%～100%范围内，对淀粉糊进行线性黏弹区扫描，结果如图1所示。

图1 WS的线性黏弹区

由图1可知，应变为0.05%～10%时，样品的储能模量（G′）、损耗模量（G″）基本不随应变发生改变。因此选择应变为0.5%进行小幅振荡试验，振荡频率为0.1～10 Hz，记录 G′、G″和损耗角正切值（tanδ＝G″／G′）。

1.3.2 小麦粉粉质特性的测定

小麦粉中分别添加0～0.25%（小麦粉干基计）的海藻酸钠，采用GB／T 14614—2006方法测定面团的粉质特性。

1.3.3 馒头品质的测定

1.3.3.1 馒头制作方法

工艺流程：小麦粉、AG、酵母、水→和面→成型→醒发→蒸制→成品

馒头配方：每100 g小麦粉中，添加酵母0.5 g、水4 g，AG的质量分数为0～0.25%（小麦粉干基计）。

1.3.3.2 馒头比容的测定

根据参考文献［4］采用菜籽置换法测定馒头体积，并称取馒头质量。取5个平行试验样品的算术平均值作为测定结果。馒头比容计算公式：

1.3.3.3 馒头高径比的测定

使用游标卡尺，测量馒头底部直径和高度。取5个平行试验样品的算术平均值作为测定结果。馒头高径比计算公式：

馒头高径比＝高（cm）／比径（cm）1.3.4 统计分析方法

采用SPSS 17.0统计分析软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 AG对WS性质的影响

2.1.1 AG对WS糊化性质的影响

由图2可知，随WS质量分数的增加，WS的糊化温度降低。这可能是因为淀粉的浓度增加，水分子与淀粉发生相互作用的机会增加，使糊化反应容易发生［8］。Takahiro等［8］在小麦淀粉性质的研究中得到了相似的结果，质量分数为5%的WS糊化温度高达92.5℃，而质量分数为13%的WS糊化温度仅为69.5℃。

图2 WS的糊化温度

由图3可知，AG的添加影响WS的糊化性质。与WS相比，添加AG显著降低WS的糊化温度。RVA试验中，样品黏度显著增加时的温度记作糊化温度。Shi等［9］认为，淀粉糊化的初始阶段，样品体系黏度变化不明显，当温度升高到一定程度时，样品体系黏度发生明显变化才可被RVA检测到。因此，对照组WS的糊化温度较高。由于AG增稠作用极强，在较低温度下即可使AG-WS复合体系产生较高的黏度，使之能够被RVA检测到，因此表现为AG-WS复合体系糊化温度降低。Xu等［10］的研究表明，魔芋胶、羧甲基纤维素均能提高玉米淀粉糊化初始阶段样品体系的黏度。Shi等［9］的研究表明，AG能够降低玉米淀粉的糊化温度。周子丹等［11］、罗志刚等［12］的研究表明，AG的添加能够降低木薯淀粉的糊化温度。Takahiro等［13］的研究表明，瓜尔胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、魔芋胶均能使WS糊化温度降低。这与本研究结果一致。

图3 AG-WS复合体系的糊化性质

随着AG的添加，WS的峰值黏度升高。这表明AG能够使AG-WS复合体系的稠度增加。这可能有两方面的原因，一是AG本身具有较高的黏度，二是AG与WS间的相互作用促进了AG-WS复合体系的吸水溶胀［13］。周子丹等［11］、罗志刚等［12］的研究均表明，AG的添加能够使木薯淀粉的峰值黏度升高。Takahiro等［13］的研究表明，瓜尔胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、魔芋胶均能使WS峰值黏度升高。这与研究结果一致。

与WS相比，AG显著降低WS的衰减值。这说明AG有利于提高WS的热稳定性。这可能是因为AG持水能力强，有利于AG-WS复合体系在热的作用下维持一定稠度。但随着AG的添加，AG-WS复合体系的衰减值略有升高。这说明质量分数过高的AG又对AG-WS复合体系的热稳定性不利。这可能是因为AG对热的耐受力有限，质量分数较高时，其剪切变稀性会导致AG-WS复合体系稠度降低［5］。

与WS相比，AG-WS复合体系的回生值明显降低。这说明AG能够抑制WS的老化结晶。这可能是由于AG使AG-WS复合体系的氢键更加稳定［5］。Brennan等［14］的研究表明，阿拉伯胶能够使小麦淀粉的回生值降低。Takahiro等［13］的研究表明，瓜尔胶使WS回生值降低。这与本研究结果一致。

2.1.2 AG对WS热性质的影响

由表1可知，AG的添加使WS的起始糊化温度略有升高，但差异未达到显著水平。这与RVA测试中AG使WS糊化温度降低的结果不同。这是因为DSC与RVA对糊化温度的测试原理不同，DSC试验中，反应开始放热的温度记为初始糊化温度。相比于RVA对样品黏度的感应，DSC对样品放热反应的感应更为灵敏，能够感知淀粉糊化初始阶段的放热。Zhou等［15］的研究表明，茶多糖、羧甲基纤维素均能使WS起始糊化温度升高。这可能是因为不同的亲水胶体对WS性质影响程度不同。

表1 AG-WS复合体系的热性质

峰值糊化温度是样品糊化过程中集中吸热时的温度，是糊化反应的特征温度。AG添加量为0.3%时，与对照相比，WS的峰值糊化温度略有升高但未达到显著水平。当AG添加量超过0.9%时，WS的峰值糊化温度显著升高。这说明AG使WS糊化进行的难度增大。Zhou等［15］的研究表明，羧甲基纤维素能使WS峰值糊化温度升高，这与本研究结果一致。

随AG质量分数的增加，WS的终止糊化温度、糊化焓显著升高。这说明AG的添加使WS糊化过程持久、吸热增多。这可能是因为体系中生成了更多的氢键［10］。Zhou等［15］的研究表明，羧甲基纤维素能使WS终止糊化温度、糊化焓增加。这与本研究结果一致。

与对照相比，AG-WS复合体系的老化率降低。这说明AG的添加能够抑制WS分子的老化结晶。这与RVA测试中AG的添加能够使WS回生值降低这一结果相吻合。由此可以推断，AG具有抑制面制品老化的潜在作用。

2.1.3 AG对WS膨润性质的影响

由图4可知，AG的添加影响WS的膨润性质。随着AG质量分数的升高，AG-WS复合体系的溶解度呈下降趋势。这可能是因为AG的添加减少了体系中的自由水量，阻碍了直链淀粉的溶出［16］。这与表1中AG使WS起始糊化温度升高相吻合。王颖等［16］的研究表明AG使木薯淀粉的溶解度降低，这与本研究结果一致。

图4 AG-WS复合体系的膨润性质

同时由图4可知，随AG质量分数的增加，AGWS复合体系的膨胀力升高。这可能是因为AG的添加促进了WS的吸水润胀，这与图2中AG使WS峰值黏度增加，表1中AG使WS糊化焓增加相吻合。王颖等［16］的研究表明，AG能够使木薯淀粉膨胀力提高，这与本研究结果一致。

2.1.4 AG对WS动态流变学性质的影响

黏弹性体的G′反映了其中弹性成分的大小，G″反映了其中黏性成分的大小。由图5可知，随着AG的添加，AG-WS复合体系的G′与G″均呈增加趋势。这说明AG的添加使AG-WS复合体系中弹性因素、黏性因素均增加［17］。同时由图5可知，AG-WS复合体系的G′远大于G″，这说明AG-WS复合体系能够形成黏弹性凝胶。由AG使G′、G″的增加可以推测，AG有利于促进 AG-WS复合凝胶的形成［18］。这可能是因为AG的添加使AG-WS复合体系中大分子间的缠绕更紧密［18］。

G″与G′的比值tanδ反映了黏弹性体中弹性成分和黏性成分的相对强弱，tanδ越小表明其中弹性成分所占的比例越大。由图5可知，AG使WS的损耗角正切值降低，这说明相比于G″，AG的添加对G′的提高作用较大。由此可以推测AG的添加使WS糊化后形成的凝胶更趋向于固体［17］。

此外，由图5可知，振荡频率接近10 Hz时，空白对照及AG质量分数较低的AG-WS复合体系的储能模量有明显下降，这是由于此时WS分子所受应变超过其线性范围而被破坏。当AG质量分数超过0.15%时，储能模量无下降现象。这说明AG的添加能够增强WS在外力作用下的稳定性。

AG对WS糊化的影响主要体现在三方面。一是加大糊化的难度，这可能是因为AG亲水性远大于WS，阻碍了WS与水分子的结合［10］。具体表现为表1中起始糊化温度、峰值糊化温度的升高和图4中溶解度的降低。二是促进WS的吸水溶胀，提高淀粉糊的稠度，这可能是因为糊化后的样品中，AG、WS与水发生了相互作用［19］。具体表现为图3中峰值黏度、表1中糊化焓、图4中膨胀力的升高。三是提高WS糊化后的稳定性，这可能是因为AG-WS复合体系与水之间形成的氢键比WS与水之间形成的氢键更加牢固［19］。具体表现为图3中衰减值、回生值的降低和表1中老化率的降低。

2.2 AG对小麦粉粉质特性的影响

由图6可知，随着AG质量分数的增加，与空白相比，面团吸水率略有上升。这说明AG能够增加面制品的出品率。这是AG较强的亲水作用所致。陈海华等［3］的研究表明，亚麻籽胶的添加能够增加面团的吸水率。这与本研究结果一致。

图6 AG对小麦粉粉质特性的影响

面团的形成时间随AG质量分数的增加呈上升趋势。这说明添加了AG的面团需要较长的加工时间。这是因为AG的亲水性大于面筋蛋白，在面团形成过程中先行吸水，使面筋蛋白吸水溶胀形成三维网络的时间延长［3］。这与 Lee等［7］的研究结果一致。

随着AG质量分数的增加，面团的稳定时间呈上升趋势，弱化度呈下降趋势。这说明AG能够减少过度搅拌后面筋的弱化，使面团不易发软发黏，这有利于改善小麦粉的加工品质。这可能是因为AG黏度较高，能够增加面筋蛋白网络结构的强度［3］。这与陈海华等［3］研究添加亚麻籽胶对面团强度影响的结果一致。

2.3 AG对馒头品质的影响

由图7可以看出，AG质量分数为0.05%～0.15%时，馒头比容较大。这是因为AG具有亲水性，一定质量分数的AG可以改善面团组织的均一性、持水作用及黏结性，增加面团的筋性和持气性，这有利于馒头体积的增大［20］。当AG质量分数超过0.15%时，馒头比容呈下降趋势。这是因为过量的AG会使面团的筋性过强，不利于馒头的胀发［6］。Sim等［6］的研究结果表明质量分数为2%以上的AG会降低馒头的比容，这与本研究结果一致。

图7 AG对馒头外观的影响

同时由图7可以看出，馒头高径比随AG质量分数的增加呈上升趋势，这可能是由于AG能够使面筋网络更加有序，面团稳定性提高［20］。当AG质量分数超过0.15%后，高径比上升趋缓。这可能是由于过量的AG阻碍了面筋蛋白与水分子的结合，进而影响面筋网络结构的扩展［20］。Sim等［6］的研究结果表明能够使馒头高径比增大，这与本研究结果一致。

综合考虑馒头的比容和高径比，AG的建议使用量为小麦粉质量的0.05%～0.15%。

3 结论

3.1 AG-WS复合体系的糊化性质、热性质、膨润性质测定结果表明，AG对WS糊化的影响主要体现在三方面。一是加大糊化 的难度，表现为起始糊化温度、峰值糊化温度的升高和溶解度的降低。二是促进WS的吸水溶胀，提高WS糊的稠度，表现为峰值黏度、糊化焓、膨胀力的升高。三是提高淀粉糊的稳定性，表现为衰减值、回生值和老化率的降低。

3.2 动态流变学测定结果表明，AG的添加有利于促进WS黏弹性凝胶的形成，且形成的凝胶更趋向于固体，并能够增强WS在外力作用下的稳定性。

3.3 粉质特性测定结果表明，AG使面团吸水率、形成时间、稳定时间增大，跌落值降低。这有利于提高小麦粉的加工品质。馒头品质测定结果表明，一定质量分数的AG可以增加馒头体积，进而增大馒头比容，并增大高径比。过量的AG会造成馒头比容的减小。AG在馒头中的建议用量为面粉质量的0.05%～0.15%。

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Effect of Sodium Alginate on the Properties of Wheat Starch and Qualities of Steamed Bread

Zhao Yang1Wang Yusheng1，2Chen Haihua1Zhao Xia1Qin Fumin1
（College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University1，Qingdao 266109）（Editorial Department of Journal of Qingdao Agricultural University2，Qingdao 266109）

The effect of sodium alginate on the properties of wheat starch and qualities of steamed bread were studied by rapid viscosity analyzier，differential scanning calorimeter，dynamic rheometer and farinograph etc.The results showed that properties ofwheat starch and qualities of steamed bread were significantly influenced by sodium alginate.With sodium alginate added，pasting of wheat starch was harder shown by higher onset temperature，higher peak temperature and lower solubility.Swelling of wheat starch was promoted with the addition of sodium alginate，which was reflected by higher peak viscosity，swelling power，endset temperature and enthalpy value.Stability of wheat starch paste was enhanced by sodium alginate with the decreased breakdown value，set back and retrogradation rate.With the addition of alginate added，resistance to external force and gel formation capacity ofwheat starch paste were enhanced，meanwhile the viscoelastic gel tended to bemore solid.Better processing qualitieswere shown in results of farinograph characteristics，which indicated thatwater absorption rate，development time and stability time of dough increased and weak value decreased with addition of sodium alginate.The aspect ratio and specific volume of steamed bread were increased by sodium alginate appropriately.The suitable amount of sodium alginate added in steamed bread was 0.05%～0.15%on the basis of the weight ofwheat flour.

sodium alginate，wheat starch，steamed bread

TS231

A

1003-0174（2015）01-0044-07

2012年度国家级大学生创新创业训练计划（2012 10435010），山东省高等学校优秀中青年骨干教师国际合作培养项目（SD2013-8-25），2011年度青岛农业大学第五届大学生创新教育（青农大201202）

2013-10-15

赵阳，女，1989年出生，硕士，食品化学

陈海华，女，1973年出生，教授，食品化学