豌豆全粉对小麦面团特性和面包品质的影响

李经伟 李玲伊 刘建福

(天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134)

豌豆含有丰富的优质植物蛋白(20%～25%)，但其含有的抗营养因子影响人体对豌豆蛋白质的消化与吸收。许多消费者不喜欢豌豆固有的豆腥味，这限制了豌豆在食品加工中的广泛应用[1]。豌豆在萌芽过程中产生内源淀粉酶、蛋白酶，催化豌豆的淀粉、蛋白质等大分子物质发生有限水解、分子质量降低，与此同时，豌豆萌芽过程中由于细胞的生长合成纤维素等新物质[2]。豌豆萌芽可导致其淀粉和蛋白质结构发生变化，从而使豌豆粉的发泡、乳化等功能特性得到改善[3,4]。因此，与未萌芽豌豆粉相比，萌芽豌豆粉的化学组成、面团等加工特性发生变化。此外，萌芽过程产生的内源蛋白酶还催化豌豆抗营养因子的水解，因而提高豌豆蛋白质的消化性[5]。豌豆萌芽还在一定程度上消除豌豆的豆腥味[6]。

面包是以小麦粉等为主要原料加工而成的食品。小麦粉中赖氨酸含量较低，而豌豆富含蛋白质、且蛋白质中赖氨酸含量高，因此，添加(萌芽)豌豆粉在可有效补偿小麦粉的赖氨酸的缺乏[7,8]，提升面包的营养价值。

目前，国内外在豆类萌芽前后的营养物质及功能特性变化方面进行了大量研究，但(萌芽)豌豆全粉对面团加工特性及面包品质的影响鲜有研究报道。

本实验研究添加萌芽程度不同的豌豆全粉(未萌芽、芽长1～2 cm、芽长4～5 cm，添加量5%)对小麦面团流变、发酵特性及面包品质的影响及其机理，以期为萌芽豌豆全粉在面包中应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

豌豆(PisumsativumL.)，加拿大进口；总淀粉试剂盒(K-TSTA)、总膳食纤维试剂盒(K-TDFR)、高筋小麦粉、花生油、奶粉、黄油、酵母、白砂糖、食盐、鸡蛋等在当地超市购买；石油醚、硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、氢氧化钠、无水乙醇、甲基红、溴甲酚绿、亚甲基红等化学试剂均为分析纯。

1.2 实验仪器与设备

ZF-06A型脂肪测定仪，SC-20型超级恒温槽，TA.XT plus型质构仪，MF10型粉碎机，SM-603T型电烤炉，HS30A型双动和面机，SM-40SP型醒发箱，SM-307Y型压片机，SM-302N型面包切片机，NMI20-025V-I型核磁共振分析仪，MCR301型流变仪，F4型发酵流变仪。

1.3 方法

1.3.1 萌芽豌豆全粉与豌豆-小麦混合粉的制备

1.3.1.1 萌芽豌豆全粉的制备

选取颗粒饱满的豌豆，用蒸馏水(1∶3，m/V)在室温下浸泡10 h，然后在25 ℃、无光照下进行萌芽。萌芽分别至芽长1～2 cm和芽长4～5 cm，并在40 ℃下烘干[9,10]，粉碎、过80目筛，得到萌芽豌豆全粉。未萌芽豌豆直接粉碎、过筛得到未萌芽豌豆全粉。于4 ℃冰箱内贮存备用。

1.3.1.2 萌芽豌豆全粉主要成分的测定

总淀粉含量：用Megazyme总淀粉试剂盒进行测定；总、可溶性膳食纤维含量：用Megazyme总膳食纤维试剂盒进行测定；粗脂肪、蛋白质含量：分别参照GB 5009.6—2016、GB 5009.5—2016进行测定。

1.3.1.3 添加萌芽豌豆全粉的面包粉的制备

将未萌芽豌豆全粉、芽长1～2 cm和芽长4～5 cm的萌芽豌豆全粉分别以5%的比例替代部分小麦粉，混匀后在4 ℃条件下保存，备用。

1.3.2 面团与面包的制备

1.3.2.1 面团与面包的配方

以混合粉的总量为基重(按100%计)，奶粉5%，酵母1.2%，糖20%，食盐1.2%，鸡蛋5%，黄油10%，水45%(8～10 ℃)。

1.3.2.2 面团制备

按配方将混合粉、奶粉、酵母、糖、食盐混合均匀后(测定流变发酵特性的面团加酵母，其余均不添加酵母)，放入和面机内并加水(8～10 ℃)和全蛋液搅拌6 min，搅拌完毕后加入黄油，继续搅拌至面团表面光滑。将面团用保鲜膜密封，放入4 ℃冰箱冷藏1 h后，进行面团特性的测定。WD为未添加豌豆全粉的小麦面团；G0MD为添加未萌芽豌豆全粉的混合面团；G2MD为添加芽长1～2 cm豌豆全粉的混合面团；G4MD为添加芽长4～5 cm豌豆全粉的混合面团。

1.3.2.3 面包制作步骤

按配方将混合粉、奶粉、酵母、糖、食盐混合均匀后，放入和面机内并加水(8～10 ℃)和全蛋液搅拌6 min，搅拌完毕后加入黄油，继续搅拌至面团表面光滑。将面团置于发酵箱(温度32 ℃、湿度82%)内发酵90 min后，将其分割成250 g的小面团，静置10 min并排气、整型后，放入面包模具，在醒发箱内(温度38 ℃、湿度82%)醒发90 min，于上火190 ℃、下火190 ℃下烘烤30 min后出炉、冷却、包装。

1.3.3 面团特性的检测

1.3.3.1 面团含水量及水分分布的测定

面团含水量测定方法参照GB 5009.3—2016。采用核磁共振分析仪(NMR)测定面团的水分分布状态，用脉冲序列测定面团的横向弛豫时间(T2)。从面团内部选取2 g样品放入测试管，进行CPMG脉冲序列测验。参数设置：采样点数TD=200 002，采样频率SW=100 kHz，采样间隔时间TW=1 500 ms，回波个数NECH=4 000，累加次数NS=4，回波时间TE=0.5 ms。每组样品平行测定3次。

1.3.3.2 面团黏性的测定

采用A/DSC质构仪探头。参数设定：测前速度0.5 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度10 mm/s，应变力40 g，返回距离4 mm，接触时间0.1 s，触发力5 g。将探头接触面团后上升过程中力的最大值定义为面团黏性(g)，每个样品平行测定6次。面团黏性测定特性曲线见图1。

注：图中阴影部分最高点的值定义为黏性。

1.3.3.3 面团发酵流变特性的测定

将1.3.2.3中制作好的面团，进行发酵流变特性的测定。参数设定：测定温度28.5 ℃，砝码质量2 000 g，面团重量315 g，测试时间3 h。测定参数：面团最大膨胀高度(Hm)，气体释放曲线最大高度(Hm′)，释放气体总体积(V)。

1.3.3.4 面团动态流变特性

用流变仪测定面团的动态流变特性，测定参数：50 mm圆形平板探头，2 mm平板间距，温度25 ℃，频率1 Hz。应变扫描范围为0.1%～100%。根据动态应变扫描确定线性黏弹区后，进行频率扫描实验。频率扫描测定参数：应变0.1%(线性黏弹区范围内)，温度25 ℃，频率范围为0.1～10 Hz。记录储能模量(G′)，损耗模量(G″)和损耗因子(tanδ=G″/G′)。

1.3.4 面包质量的评价

1.3.4.1 面包比容和面包芯质构特性的测定

面包烤好后，室温冷却1 h，测定其质量和体积，并计算比容(mL/g)。通过小米替代法测定面包体积。

用切片机将面包切成25 mm厚的均匀薄片，取面包芯置于P/50探头下进行全质构测定。测定条件：测前速度2 mm/s，测中速度1 mm/s，测后速度1 mm/s，压缩程度40%，触发力5 g，每个样品测定6次结果取平均值。

1.3.4.2 储藏期内面包硬度的变化

将室温冷却1 h后的面包密封包装，放入25 ℃恒温箱中储藏，分别在第0、1、3、5、7 d对面包的硬度变化进行测定。测定方法见1.3.4.1。

1.3.5 数据统计与分析

采用SPSS 17.0对所有数据进行单因素方差比较分析(One-way ANOVA)，P<0.05表示差异显著，采用Origin 9.0作图。除特殊标注外，所有实验结果以3次独立样品测定结果的平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 豌豆全粉的主要成分含量

未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉主要成分含量如表1所示。与未萌芽豌豆相比，萌芽豌豆全粉中淀粉和脂肪含量显著降低(P<0.05)。随着萌芽程度的增加，豌豆淀粉和脂肪的含量逐渐降低。豌豆萌芽过程中，淀粉酶被激活，将淀粉水解为可溶性淀粉和环状糊精，并进一步被水解为单糖为豌豆萌芽提供能量；脂肪被逐渐消耗，并产生脂肪酸，为豌豆芽的生长提供能量。

表1 豌豆全粉的主要成分质量分数/%(干基)

与未萌芽豌豆相比，萌芽豌豆全粉的总膳食纤维(TDF)、可溶性膳食纤维(SDF)的含量增加。萌芽过程中，伴随着豌豆芽的生长，形成了大量的新细胞，而膳食纤维是植物细胞壁的主要成分，所以含量增多[11]。然而，萌芽过程中又会产生纤维素分解酶，导致膳食纤维含量逐渐降低，可溶性膳食纤维含量增多。随着萌芽程度的增加，蛋白质的含量逐渐增加，可能是因为萌芽过程中，由于呼吸作用消耗了大量的碳水化合物和脂肪，导致蛋白质百分含量的相对增加。此外，在豌豆芽萌芽的过程中，也会有新蛋白质的合成。

2.2 豌豆全粉的添加对面团水分分布的影响

添加未萌芽豌豆全粉、萌芽程度不同的豌豆全粉显著影响面团的水分分布(图2、表2)。由图2不同面团的横向弛豫时间T2反演图可知，面团的水分由结合水(0.02～3.4 ms)、不易流动水(3.4～77.0 ms)、自由水(77～252 ms)组成，添加未萌芽豌豆全粉或萌芽程度不同的豌豆全粉均会影响面团中结合水、不易流动水、自由水这三种水分的相互转化。

注：WD为未添加豌豆全粉的小麦面团，G0MD为添加未萌芽豌豆全粉的混合面团，G2MD为添加芽长1～2 cm豌豆全粉的混合面团，G4MD为添加芽长4～5 cm豌豆全粉的混合面团，下同。

弛豫时间T2与水的流动性有关，T21在面团中占比20%左右，被认为是与蛋白质紧密结合的水；T22被认为是与淀粉、可溶性物质相结合的水[12]，在面团中占70%以上，是面团中水分的主要存在形式[13]；T23在面团中占比约6%左右，被认为是淀粉与蛋白质间相互交换的水分[14]。由表2可知，与未添加豌豆全粉(WD)相比，添加5%的未萌芽豌豆全粉(G0MD)形成的面团T22的弛豫时间显著升高(P<0.05)，T21、T23的弛豫时间变化不显著，其原因可能为添加未萌芽豌豆全粉降低了面团中水与淀粉、蛋白质等亲水性组分的结合能力[15]。

由表2可知，与WD相比，G0MD的结合水(A21)和自由水(A23)的峰比例降低，不易流动水(A22)的比例增加，说明与面筋蛋白深度结合的水减少，这不利于面筋网络的形成，表现为面团的黏性增大。与添加未萌芽豌豆全粉相比，添加萌芽豌豆全粉形成的面团A21的比例增加，A22的比例降低，表明添加萌芽豌豆全粉比未萌芽豌豆全粉更有利于水分与面筋蛋白之间的紧密结合，添加萌芽豌豆全粉显著改善了豌豆-小麦混合面团的水分分布状况。添加未萌芽和萌芽豌豆全粉对面团的含水量影响不大，说明添加豌豆全粉对面团的软硬程度影响不显著。

表2 面团水分弛豫时间T2及对应峰面积比例

2.3 豌豆全粉的添加对面团黏性的影响

添加未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉对面团黏性的影响如图3所示。与WD相比，G0MD的黏性显著升高。添加未萌芽豌豆全粉显著增加面团的黏性的主要原因是豌豆淀粉固有的黏性大于小麦粉，以及小麦面筋蛋白被稀释不利于面筋网络形成[16]。此外，豌豆全粉中膳食纤维含量显著高于小麦面，膳食纤维与面筋蛋白竞争吸水，也可以导致面团黏性增加[17]。

注：不同字母间表示存在显著差异(P<0.05)。

与添加未萌芽豌豆全粉相比，添加萌芽豌豆全粉形成的面团黏性显著降低，且萌芽程度对面团黏性也有显著影响。这可能与萌芽豌豆在萌芽过程中水溶性蛋白、可溶性膳食纤维含量的变化有关。面团保持适当的黏性，有助于面包体积和致密孔隙结构的保持。但是，面团黏性过高，不仅会难以脱模成型，还会抑制面团发酵过程中体积的膨大，影响面包产品的质量。

2.4 豌豆全粉的添加对面团发酵流变特性的影响

未萌芽、萌芽程度不同的豌豆全粉对面团发酵流变特性的影响，如表3所示。添加量相同的情况下(5%)，添加豌豆全粉的面团最大膨胀高度(Hm)显著低于WD，随着添加的豌豆全粉的萌芽程度增加，Hm显著降低。其主要原因为：豌豆全粉中基本不含面筋蛋白，小麦面粉中添加豌豆全粉导致混合粉的面筋蛋白含量降低，面团网络结构弱化，面团膨胀力减弱。随着豌豆萌芽程度的增加，豌豆中淀粉、蛋白质等大分子的水解程度增加，对面筋网络结构形成的促进作用减弱。

面团发酵过程中，添加萌芽豌豆全粉的面团气体释放曲线最大高度(Hm′)、释放气体总体积(V)随着添加的萌芽豌豆全粉的萌芽程度显著降低(表3)。Hm′和V反映了酵母的产气能力，萌芽豌豆全粉抑制酵母产气的机制尚不清楚。

表3 面团发酵流变特性

2.5 豌豆全粉的添加对面团动态流变特性的影响

储能模量(G′)和损耗模量(G″)分别反映了面团的弹性和黏性。图4、图5表明了未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉对面团的G′和G″的影响。结果表明，所有样品的G′始终比G″高，表明添加豌豆全粉对面团的类固体特性无影响。与WD相比，G0MD的G′、G″均显著下降，表明添加未萌芽豌豆全粉能够显著降低面团的黏弹性，这可能与豌豆全粉破坏面筋蛋白网络结构有关。与添加未萌芽豌豆全粉相比，添加萌芽豌豆全粉形成的面团的G′、G″增加，说明萌芽豌豆全粉比未萌芽豌豆全粉在面团中表现更好的黏弹性，这可能由于豌豆萌芽过程中淀粉有限水解的产物与面筋蛋白发生作用，引起面团的网络结构变化。

图4 添加豌豆全粉对混合面团储能模量(G′)的影响

损耗因子(tanδ)为G″与G′的比值，tanδ<1，面团偏弹性，反之则偏黏性。图6表明了添加未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉对面团tanδ的影响。结果表明，所有样品的tanδ值均小于1，说明所有面团均偏弹性。与WD相比，G0MD的tanδ值显著下降，表明添加未萌芽豌豆全粉降低了面团的流动性。与添加未萌芽豌豆全粉相比，添加萌芽豌豆全粉的面团的tanδ值增加，说明萌芽豌豆全粉比未萌芽豌豆全粉在面团中表现更好的流动性。tanδ值与样品组分中高聚物的含量和聚合度有关。tanδ值越小，聚合物含量越高或聚合度越大，面团的弹性比例大，流动性较差；tanδ值越大，低聚合度的分子占比高，面团的黏性比例大，流动性较强[18]。豌豆萌芽影响tanδ可能是豌豆萌芽过程产生的纤维素与豌豆萌芽过程中有限水解的淀粉、蛋白质共同作用的结果。

图6 添加豌豆全粉对混合面团损耗因子(tanδ)的影响

2.6 豌豆全粉的添加对面包品质和质构特性的影响

比容反映着面包品质的优劣，是评价面包品质的重要指标，与面团发酵产气、持气能力有关。添加未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉面包的比容如表4所示。添加豌豆全粉对面包比容的影响不显著，说明添加豌豆全粉不会对面包在烘焙过程中网络结构的形成和稳定性造成不利影响。添加萌芽豌豆全粉后面团的比容降低，可能是因为萌芽后淀粉损失，面团吸水率降低，导致乳化活性下降，从而降低比容[8]。添加豌豆全粉后面包的孔隙变得致密，且随着萌芽程度的增加，面包的孔隙越均匀、致密，这可能与添加豌豆全粉后抑制面团发酵产气能力有关。

表4 添加豌豆全粉面包的比容和质构分析

添加量相同情况下，添加未萌芽、萌芽程度不同的豌豆全粉对面包芯质构的影响，如表4所示。与添加未萌芽豌豆全粉相比，添加萌芽豌豆全粉的面包硬度和咀嚼度显著升高，这可能是由于豌豆萌芽后膳食纤维含量增加，豌豆萌芽后淀粉、蛋白质发生有限水解，因而影响面筋网络结构所致。添加豌豆全粉后，面包的弹性、内聚性和回复性变化不显著。硬度和咀嚼度是评价面包品质的重要质构指标，一般来讲，硬度和咀嚼性与面包的品质呈负相关[19]。但是适度的硬度和咀嚼度是面包适口的保证。

2.7 萌芽豌豆全粉的添加对面包储藏期间硬度的影响

面包在储藏过程中，由于内部水分不断散失，面包的硬度逐渐增大，是面包老化、食用品质降低的主要原因。添加未萌芽和萌芽程度不同的豌豆全粉的面包储藏期硬度的变化情况如图7所示。结果表明，在面包储藏期内(1～7 d)，随着储藏时间的增加，所有的面包硬度均增大，说明面包的品质随着储藏时间的增加逐渐变差。与WD相比，G0MD面包的硬度在储藏期内变化幅度降低，表明添加未萌芽豌豆全粉利于面包储藏期间品质的保持。与添加未萌芽豌豆全粉(G0MD)相比，添加萌芽豌豆全粉(G2MD、G4MD)烘烤的面包的硬度在储藏期内变化幅度小，表明添加萌芽豌豆全粉比未萌芽豌豆全粉更利于面包储藏期间品质的保持。

图7 面包储藏期间硬度的变化

3 结论

小麦粉中添加5%的未萌芽豌豆全粉，能够显著改变面团的自由水、不易流动水、结合水的水分分布状态，增加面团的黏性，引起G′、G″和tanδ均降低，面团的黏弹性下降，面团的产气持气能力增强。相对于未萌芽豌豆全粉，添加5%的萌芽豌豆全粉的面团中结合水(A21)的比例增加，不易流动水(A22)的比例下降，面团的黏性降低，面团产气持气能力下降，G′、G″、tanδ均增加，面团的黏弹性改善，面包老化速度慢，在储藏期1～7 d，硬度变化幅度小。