南方馒头专用小麦粉原料选择研究

刘黄鑫 金 鑫 吴卫国 廖卢艳

(湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128)

馒头是中国传统的小麦发酵食品，是以小麦粉、水、酵母等为主要原料，经过成型、醒发、汽蒸而成的产品，受南北地域文化、饮食习惯的影响，馒头一般分为南方馒头和北方馒头两大品系[1-2]。南方馒头和北方馒头的区别在于：南方馒头通常添加糖、泡打粉、起酥油等辅料，而北方馒头通常添加盐或碱等辅料；在风味特点方面，南方馒头强调松软、味甜、适口，而北方馒头结构紧实、咬劲大[3-4]。

小麦粉原料是影响馒头品质的关键因素。目前市面上小麦粉品种多，其特性差异导致馒头品质参差不齐，不利于馒头产业的发展。因此，建立馒头品质评价体系，确定适合加工馒头的小麦粉原料及其关键性指标和阈值区间，对于保证馒头品质稳定有重要意义。吴士钫等[5]结合工厂生产馒头的经验，明确了小麦粉的成分含量、降落数值、拉伸特性和粉质特性的范围，但文章数据都是经验所得，具有一定的主观性。张剑等[6]通过相关性分析和二次曲线拟合探究了小麦粉指标与馒头品质指标的关系，优选了优质的主食馒头专用小麦品种并确定了小麦粉品质指标范围，但研究是以北方馒头为试验对象。李卓等[7]分析了小麦粉原料特性与南方馒头感官品质的相关性，确定了湿面筋含量、灰分、白度、吸水率、稳定时间、延伸度和拉伸阻力等指标的建议值，但未筛选影响南方馒头品质的小麦粉核心指标。袁建等[8]探究了小麦粉主要理化指标、粉质特性指标与南方馒头品质的关系，并建立了南方馒头品质预测模型，但未对小麦粉的糊化及拉伸特性进行研究。国外相关研究表明[9]，影响韩国馒头的小麦粉原料关键指标有蛋白质含量、面粉的平均粒径和最终黏度等。

目前关于小麦粉原料特性对南方馒头品质影响的研究较少，尤其鲜见综合南方馒头的各项品质指标来确定小麦粉原料特性指标范围的研究。基于此，本研究以20种小麦粉为原料，对小麦原料和南方馒头的相关品质进行测定和分析。利用相关性分析法分析了小麦粉的理化特性、糊化特性、拉伸特性、粉质特性与南方馒头品质指标之间的相关性。利用南方馒头综合品质得分与小麦粉相关性显著指标进行逐步回归分析，筛选出影响南方馒头综合品质的关联性小麦粉原料特性指标，得到逐步回归方程，同时利用系统聚类方法得到适合加工南方馒头的小麦粉关联性指标的取值范围。通过测定小麦粉的关键指标即可预测南方馒头品质，以期提升南方馒头品质的稳定性，为工业化生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

20种不同来源的小麦原料粉见表1；无铝双效泡打粉，河南奥尼斯特食品有限公司；液态起酥油，广州市澳之风食品有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；白砂糖，太古糖业有限公司上海第一分公司。

1.2 仪器与设备

TA-XT2i Plus质构仪，英国Stable Micro Systems公司；HNR-82高精度分光测色仪，美国Hunterlab公司；SP-36D醒发箱，江苏三麦食品机械有限公司；RHH-60压面机，石家庄西美特炊事机械制造有限公司；HM740厨师机，青岛汉尚电器有限公司；TP-3000E电子天平，湘仪天平仪器设备有限公司；RAV-3D快速粘度分析仪，澳大利亚 Newport 科学仪器公司；K9840凯氏定氮仪，山东海能科学仪器有限公司；FN-Ⅱ降落数值测定仪，佐能科技有限公司；JFZD-300粉质仪，德国Brabender有限公司；JMLD150拉伸仪，德国Brabender有限公司；GW-03电热干燥箱，长沙仪器仪表厂。

表1 20种的小麦粉样品Table 1 20 kinds of wheat flour samples

1.3 试验方法

1.3.1 南方馒头制作工艺 配方：小麦粉400 g，酵母4 g，泡打粉4 g，起酥油4 g，白砂糖32 g，水200 g。

工艺流程：小麦粉+泡打粉+起酥油混合→酵母+白砂糖+水溶解→混合和面(成团即可)→压面(6次)→成型(长35 mm、宽30 mm、高30 mm的面团)→醒发(35℃, RH 80%,30 min)→汽蒸(25 min)

1.3.2 南方馒头感官评价方法 参考安渊[10]制定的南方馒头感官评价表进行感官评分。选择15名食品专业评价员根据表2对南方馒头进行感官评分，结果去掉最高分和最低分，取平均值。

表2 南方馒头评分表[10]Table 2 The sensory evaluation scale of southern-style steamed bread[10]

1.3.3 南方馒头物性指标分析方法 比容测定[11]：分别测定馒头质量m及体积V，计算比容，比容=V/m。测量3次，允许误差不超过0.1 mL·g-1。

色度值L测定：借助L*·a*·b*色度系统反映馒头色泽，其中色度L值表示黑-白(亮)度，L值越高表示馒头越白(亮)。

质构品质测定：实验室制备南方馒头，冷却1 h后，沿竖直方向将馒头切成厚度为15 mm的均匀薄片，每个馒头只取中间2片，用P36R探头进行质构测试[12]。测定模式为TPA模式，测定参数为：距离20 mm，测试前速率3.00 mm·s-1，测试速率1.00 mm·s-1，测试后速率1.00 mm·s-1，压缩比50.00%，测试力0.05 N，2次压缩时间间隔3.0 s。每个样品平行测定6次，剔除最大值和最小值，取平均值。

1.3.4 小麦粉理化特性测定 水分含量：快速水分测定；灰分含量：参照《GB 5009.4-2016食品安全国家标准食品中灰分的测定》[13]测定；白度：参照GB/T 22427.6-2008淀粉白度测定[14]测定；粗蛋白含量：参照《GB 5009.5-2016[15]食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定；湿面筋含量：参照《GB/T 5506.1-2008小麦和小麦粉 面筋含量第1部分：手洗法测定湿面筋》[16]测定；降落数值：《参照GB/T 10361-2008小麦、黑麦及其小麦粉，杜伦麦及其粗粒粉 降落数值的测定 Hagberg-Perten法》[17]测定；粉质特性：参照《GB/T 14614-2019粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》[18]测定；拉伸特性：参照《GB/T 14615-2019粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》[19]测定；糊化特性：使用RVA快速粘度分析仪，根据行业标准《LS/T 6101-2002谷物粘度测定快速粘度仪法》[20]测定。

1.4 数据处理

采用SPSS Statistics 21.0软件对数据进行描述性分析、相关性分析、逐步回归分析和系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 南方馒头品质描述性分析

由表3可知，20种小麦粉所制成的南方馒头感官评分变化范围为69.44～89.62分，评分不同的馒头间内部结构存在区别。物性指标中，20种样品比容的变化范围为2.79～4.27 mL·g-1，相对于闫博文等[21]试验得到的北方馒头比容范围2.24～2.62 mL·g-1，南方馒头比容更大。色度L值的变化范围为80.59～87.13，变异系数最小，仅为2.33%。质构品质中硬度、咀嚼性和胶着性的变异系数相似，变化范围在30.05～30.82%。粘着性是TPA测试时馒头与探头分离所需要的力，其变化范围为1.41～20.70 g·s，变异系数最大，为61.90%。从变异系数来看，南方馒头品质存在差异，说明试验选取的小麦粉具有一定代表性。

表3 南方馒头品质的描述性分析Table 3 Descriptive analysis of quality of southern-style steamed bread

2.2 小麦粉的原料特性描述性分析

由表4可知，20种小麦粉理化指标中，白度在73.40～78.90之间，变异系数最小，仅为2.26%，表明不同品种的小麦粉白度相差不大。水分含量变异系数也较小，为4.35%。面筋含量和蛋白质含量变化范围为14.00%～33.30%和6.70%～13.70%，变异系数分别为16.23%和15.52%，表明小麦粉的面筋含量及蛋白质含量跨度比较大，小麦粉品种具有一定代表性。降落数值的变异系数为14.59%，灰分的变化范围为0.39～0.86，变异系数最大，为18.29%。其中灰分是小麦燃烧后留下的矿物质和部分氧化物，会随着小麦粒度的减少而降低。糊化特性指标中，最低黏度和回生值的变异系数分别为26.47%和26.11%，其次是最终黏度，糊化时间和糊化温度变异系数比较小，分别为4.38%和1.74%。衰减值和峰值黏度变异系数较大，分别为21.53%和15.53%。粉质特性指标中，吸水量变化范围为52.70%～68.30%，变异系数最小，仅为4.88%，表明数据较为集中。弱化值的变化范围为39.00～169.00 FU，变异系数为25.84%。形成时间和稳定时间的变异系数分为47.09%和51.60%，说明小麦粉的形成时间和稳定时间受品种影响较大，可能与小麦粉筋力强度差异有关。拉伸特性指标中，拉伸面积变异系数最大，为32.89%。其次是最大拉伸比和最大拉伸阻力，而延伸度变异系数最小，仅8.42%。拉伸阻力和拉伸比变异系数均较大，分别为20.82%和22.08%。从变异系数来看，小麦粉的品质存在差异，受品种影响较大。

2.3 小麦粉原料特性与南方馒头品质的相关性分析

2.3.1 小麦粉理化特性与南方馒头品质的相关性 小麦粉灰分会影响馒头的色泽及内部结构[22]。由表5可知，小麦粉的灰分与南方馒头的硬度、咀嚼性和胶着性呈极显著(P<0.01)正相关，与粘着性、色度L值呈显著(P<0.05)负相关，与南方馒头的感官得分呈极显著(P<0.01)负相关。白度与南方馒头的硬度呈显著(P<0.05)负相关，与粘着性呈显著(P<0.05)正相关，与咀嚼性呈显著负相关(P<0.05)。降落数值与南方馒头的色度L值呈极显著(P<0.01)正相关，与南方馒头的感官评分呈显著(P<0.05)正相关。

表5 小麦粉理化特性与南方馒头品质的相关系数Table 5 Correlation between the physical and chemical properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.2 小麦粉糊化特性与南方馒头品质的相关性 由表6可知，小麦粉的糊化指标中峰值黏度与南方馒头的硬度、咀嚼性、胶着性呈极显著(P<0.01)负相关，与感官得分呈极显著(P<0.01)正相关，其他糊化指标最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、糊化时间、糊化温度均与南方馒头品质指标无显著相关性。说明小麦粉峰值黏度越大，小麦粉中的淀粉与水的结合能力越强，膨胀程度越大，其加工的南方馒头口感越软，感官品质越好。

表6 小麦粉糊化特性与南方馒头品质的相关系数Table 6 Correlation between the pasting properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.3 小麦粉粉质特性与南方馒头品质的相关性 如表7所示，小麦粉的粉质特性对南方馒头的硬度影响较大，其中形成时间、稳定时间均与南方馒头的硬度呈极显著(P<0.01)正相关，与感官得分呈极显著(P<0.01)负相关。小麦粉吸水量与馒头硬度、咀嚼性、胶着性都存在极显著(P<0.01)正相关，与粘聚性呈显著正相关(P<0.05)。弱化值与南方馒头的硬度、咀嚼性和胶着性呈极显著(P<0.01)负相关，与感官得分呈极显著(P<0.01)正相关。

表7 小麦粉粉质特性与南方馒头品质的相关系数Table 7 Correlation between the farinogrophic properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.3.4 小麦粉拉伸特性与南方馒头品质的相关性 由表8可知，小麦粉的拉伸指标中拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面积、拉伸比、最大拉伸比均与南方馒头的硬度呈极显著(P<0.01)正相关。拉伸面积和最大拉伸比与南方馒头感官得分呈显著(P<0.05)负相关。延伸度与南方馒头的色度L值和粘聚性呈显著(P<0.01)正相关。说明小麦粉的拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面积越小，延伸度越大，面团的可塑性越强，所制作的南方馒头品质越高。

表8 小麦粉拉伸特性与南方馒头品质的相关系数Table 8 Correlation between the tensile properties of wheat flour and the quality of southern-style steamed bread

2.4 适合南方馒头的小麦粉加工特性

本研究前期已经建立了南方馒头品质的综合评价体系[23]，即Y馒头综合感官评分=0.241X比容+0.378X色度L值-0.318X硬度+0.150X弹性+0.171X粘着性。根据上述小麦粉原料特性与南方馒头的相关性分析，选择小麦粉理化特性中灰分、降落数值、白度、面筋含量和蛋白质含量，糊化特性中峰值黏度，粉质特性中形成时间、稳定时间、吸水量和弱化值，拉伸特性中延伸度、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面积、拉伸比和最大拉伸比为自变量；南方馒头的综合感官评分为因变量进行逐步回归分析。结果显示，采用逐步回归模型分析，只有3个自变量，即延伸度、形成时间和峰值黏度引入模型方程自变量，即南方馒头综合评分有重要影响并引入方程，其余自变量对因变量的影响不显著，不计入最终方程。决定系数R2=0.930，见表9，即逐步回归方程中因变量与自变量之间呈线性关系，说明延伸度、形成时间和峰值粘度可反映综合感官评分93%的变化程度，由此看来，逐步回归方程拟合度良好，具有统计学意义。根据逐步回归方程方差分析结果，见表10。对逐步回归方程的显著性进行检验，其中其显著性均小于0.05，说明在显著水平为0.05的情况下，逐步回归方程的因变量和自变量之间具有显著性，具有统计学意义。3个自变量的方差膨胀系数(variance inflation factor, VIF)值均小于10，说明变量之间的共线性关系很小，具有独立性。由表10结果可知，经过逐步回归分析得到的最佳方程为：Y南方馒头综合感官评分=0.049X延伸度- 0.251X形成时间+ 0.001X峰值黏度- 6.921。

表9 逐步回归模型汇总Table 9 Summary of partial regression models

表10 逐步回归方程系数Table 10 Coefficient of stepwise regression model

将南方馒头综合感官评分作为变量，20个小麦样品进行系统聚类分析。由图1可知，系统聚类以南方馒头综合感官评分为因变量进行降序分析，可将南方馒头样品分为3类，即第一类小麦原料样品有1、3、4、5、6、7、15和20号样品；第二类小麦原料有2、9、10、11、12、13、16、17和18号样品；第三类小麦原料有8、14和19号样品。第一类小麦原料样品可视为优质南方馒头小麦原料，其主要特性指标范围由表11所示。结合小麦原料逐步回归模型与系统聚类分析的结果，可得到优质南方馒头的小麦原料指标范围：延伸度126.00～158.00 mm、形成时间1.70～5.00 min和峰值黏度1 027.00～1 326.00 Pa·s。

图1 20种小麦样品聚类树状图Fig.1 Dendrogram of 20 wheat samples

表11 优质南方馒头小麦原料主要品质范围Table 11 Main quality range of wheat raw materials for high quality southern-style steamed bread

3 讨论

小麦原料粉的品质特性直接影响南方馒头的生产加工。本研究对20种不同小麦原料粉加工特性与南方馒头品质特性分析发现，在小麦原料粉理化性质方面，面筋含量范围为14.00%～33.30%，面筋含量跨度大，说明20种小麦原料粉涵盖低筋小麦粉、中筋小麦粉及中强筋小麦粉，并且面筋含量与南方馒头的感官得分呈负相关，说明面筋含量的较大差异会影响甚至降低南方馒头的感官特性。小麦原料粉降落数值是反映小麦粉α-淀粉酶活性的品质指标，影响面团的发酵力以及南方馒头的口感和气味[24-25]。本研究中，20种小麦原料粉降落数值的变异系数为14.59%，且降落数值特性与南方馒头的感官得分呈显著正相关，说明在一定范围内，小麦原料粉降落数值升高，α-淀粉酶活性降低，面团粘度变大，可使所加工的南方馒头感官得分增加。灰分含量在一定程度上代表了小麦原料粉的加工精度和掺杂麸皮的程度，会显著影响南方馒头的品质[26-27]。本研究中，20种小麦原料粉灰分含量差异较大，变异系数为18.29%，灰分特性与南方馒头的硬度、咀嚼性和胶着性呈极显著正相关，与L值和感官得分呈极显著负相关。这可能是由于当小麦原料粉灰分含量减少时，麸皮含量和粒径也相应减少，在制作馒头时会使面团淀粉热凝胶稳定性和淀粉结晶度增加[28]，降低馒头的比容积，增大馒头的硬度，从而使南方馒头的感官得分增加。

关于通过调控小麦原料粉的品质特性来预测馒头的综合品质已有相关研究成果，但各有其局限性，如选择模型决定系数不高[6]、模型指标归纳不够全面[29-30]等。本研究在前人研究成果[31]上进行拓展，以逐步回归分析法建立了南方馒头综合感官评分线性预测模型，决定系数R2为0.93，模型拟合程度良好。前人基于逐步回归分析对小麦原料粉加工特性指标的筛选研究中得出峰值黏度是反映小麦粉糊化特性的重要指标之一，影响馒头等面制品品质[32]。本研究中小麦原料粉的峰值黏度变异系数为15.53%，与南方馒头的硬度、咀嚼性和胶着性呈极显著负相关，与感官得分呈极显著正相关，此结果与刘孟宜等[33]的研究结果一致。另有研究表明在面团发酵过程中，小麦原料粉峰值黏度的增加有利于小麦淀粉凝胶的形成[34]。由此推测，小麦原料粉峰值黏度指标可预测南方馒头的品质特性。而面团形成时间与南方馒头硬度、咀嚼性和胶着性指标呈极显著正相关，与感官得分呈极显著负相关，说明面团形成时间越长，馒头的硬度和粘弹性越大。而根据金鑫等[23]的研究成果可知，馒头的硬度、弹性和粘着性与综合评价得分呈负相关。结合本研究中小麦原料粉形成时间与南方馒头品质特性的相关性结果，可知小麦原料粉形成时间与南方馒头综合评价得分呈负相关性，与预测模型结果相符。结合以上分析，通过逐步回归分析法拟合南方馒头综合感官评分预测模型，得到预测南方馒头综合品质的小麦原料粉关联性指标为延伸度、形成时间和峰值黏度，且预测模型方程为Y南方馒头综合感官评分=0.049X延伸度-0.251X形成时间+0.001X峰值黏度-6.921。

4 结论

本研究结合逐步回归分析结果筛选出影响南方馒头综合得分的关键性指标为小麦粉的延伸度、形成时间和峰值黏度，得到南方馒头综合感官评分与小麦粉原料之间的方程为Y南方馒头综合感官评分=0.049X延伸度-0.251X形成时间+0.001X峰值黏度-6.921；结合系统聚类方法得到适宜加工南方馒头的小麦粉延伸度范围为126.00～158.00 mm、形成时间为1.70～5.00 min、峰值黏度为1 027.00～1 326.00 Pa·s。