以整粒小麦为原料,且小麦胚乳、胚芽与麸皮的相对比例与天然完整颖果基本一致,经制粉工艺制成的全麦粉为原料制作的面包,因为具有低血糖生成指数(glycemic index, GI)、高膳食纤维等优点而倍受人们喜爱[1]。市场上大部分全麦食品以25%、50%和75%全麦粉含量(质量分数,下同)为主,随着人们对健康和体重关注,促进100%全麦食品的需求,但因其口感差不被消费者接受。GAN等[2]通过全麦面包的扫描电镜图像发现麸皮纤维破坏了谷蛋白基质网络,降低了质构品质;BOUKID等[3]发现添加麦麸纤维的面团吸水率低,含有的谷胱甘肽打破谷蛋白中的二硫键,导致全麦面团的稳定性和强度降低。全麦粉中麸皮纤维导致全麦面包存在口感粗糙、质地干硬及贮藏稳定性差、保质期短等问题,降低了消费者接受度[4]。

目前,对全麦面包品质的改良包括预处理麸皮[5]、添加品质改良剂[6](如外源蛋白[7]和酶制剂[8]等)以及全麦面团发酵方法的改进[9]。朱璠等[5]对全麦麸皮进行预处理,降低还原型谷胱甘肽含量、提高二硫键含量和面团的稳定性。添加蛋清粉的全麦面团内部结构均匀,弥补麸皮对对面团的破坏,全麦面包的硬度下降,咀嚼度降低[7]。添加木聚糖酶与α-淀粉酶的全麦面包在感官和体积上有改善,延展性增加[8]。汤种面团在低水分短时间贮存时可显著降低面包的硬度及淀粉结晶度,中种和双种面团则在高水分长时间贮存时能更有效地延缓面包老化,从而对全麦面包的品质起改善作用[9]。

近年来对于低温发酵面团技术越来越受关注。面团中的酵母在高于冰晶形成温度(-4 ℃)时仍可产气,使面团缓慢醒发[10]。在6 ℃时发酵利于面团中形成麦芽风味物质[11]。在高于冰晶形成的温度条件下,低温发酵的温度越低,酵母持续产气的时间越长,面包风味物质含量增加,但面包的硬度和弹性增大[12]。对面团进行低温发酵不仅能延缓面包老化,还能改善品质,提高消费者接受程度。但通过低温发酵方法改善不同全麦比例面团品质方面未见相关研究,因此,本文针对水分活度(water activity, Aw)、持水率、pH值、总酸度(total acidity, TTA)、酵母菌活菌数量、发酵力、表皮色度、质构特性和感官指标的测定,分析了低温发酵12 h对不同全麦比例面团品质的影响,为开发100%全麦产品、改善全麦面团的品质及其低温发酵提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料

精制高筋小麦粉(蛋白质质量分数12.8%、湿面筋含量37.1%)、全麦粉[细粒](蛋白质质量分数13.0%、湿面筋含量23.8%)、鲜酵母,市售;马铃薯葡萄糖琼脂(PDA),北京陆桥技术股份有限公司。

1.2 仪器与设备

SM-20SP醒发箱、SM2-523电烤炉,新麦机械有限公司;TMS-Prol质构仪,美国FTC公司;SHM01和面机,苏泊尔公司;pHS-3C pH计、便携式分光测色计,深圳三恩驰科技有限公司;HD-4型水分活度测量仪,无锡华科仪器仪表有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 不同全麦比例面团的制备及发酵

制备100%、75%、50%、25%、0%的全麦面团,分别称取500、375、250、125、0 g全麦粉,0、125、250、375、500 g精制高筋小麦粉,鲜酵母18 g,300 g水,放入和面机中,揉面15 min,使面团成形。将面团分为100 g/个,整形后置于模具,于发酵箱中进行初次发酵。发酵温度35 ℃、湿度85%,时间为60 min。然后将面团进行低温(2 ℃)(C组)和常温(25 ℃)(NT组)发酵12 h。待低温发酵面团恢复室温后进行测定。

1.3.2 不同全麦比例面团pH值的测定

取10 g的面团于烧杯中,各加入90 mL的蒸馏水,均质成浆后,用pH计测定样品的pH值,重复测定3次。

1.3.3 不同全麦比例面团总酸度的测定

参考曹伟超等[13]的方法并稍作修改,取10 g面团于烧杯中,各加入90 mL的蒸馏水,均质成浆后,滴加0.1 mol/L NaOH,用pH计测定pH值至8.2,TTA含量以消耗的NaOH溶液体积(mL)表示,重复测定3次。

1.3.4 不同全麦比例面团水分活度Aw的测定

参考雷雅男等[14]的方法并稍作修改,用水分活度仪测定不同全麦比例面团的Aw,时间为15 min,每个样品均重复3次实验取平均值。

1.3.5 不同全麦比例面团持水率的测定

准确称取20.00 g制备好的面团,称量湿面团质量W湿。湿面团于烘箱中105 ℃烘至恒重,在干燥器中冷却至室温称重,得到干面团质量W干。计算面团持水率[15]。每个样品均重复3次实验取平均值。其计算如公式(1)所示:

面团持水率

(1)

式中:W湿,湿面团质量,g;W干,干面团质量,g。

1.3.6 不同全麦比例面团酵母菌活菌数量的测定

根据GB 4789.15—2016《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》对全麦面团中的酵母菌数量进行计数。

1.3.7 不同全麦比例面团发酵力的测定

每个样品取3个50 g面团,搓圆后放入带刻度的烧杯并将顶部压平,使面团贴合烧杯内壁,无空隙。记录初体积,再放入醒发箱(温度30 ℃、湿度85%)中发酵,分别在0、0.5、1.0、1.5 h记录面团体积[15]。

1.3.8 不同全麦比例面团表皮色度的测定[16]

将15 g面团置于测色计载物台,测定面团表皮的L*、a*、b*。每个面团样品测定6次,每组均测定3个平行样品。

1.3.9 不同全麦比例面团质构的测定[15]

将面团切成约25 mm×50 mm×50 mm大小的长方体进行测量。用质构仪进行TPA测试,使用P36R圆柱形平地探头,测试前后速度均设为5 mm/s,测试速度设为1 mm/s,压缩程度设为50%,测定面团硬度、内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性,重复测定3次。

1.3.10 不同全麦比例面团感官评价的测定

结合面团的特点,并参考GB/T 20981—2021《面包质量通则》,制定出面团感官品质评价评分表(表1)。对面团分别进行感官评价。本实验组织10名经过培训的品评人员进行感官评价,结果取平均值。

1.4 数据处理

所有实验结果表示为平均值±标准偏差,分别采用WPS excel和Origin 2021对实验数据进行整合归纳,SPSS 27对数据进行统计分析,再运用ANOVA法进行方差分析,显著性差异水平选取P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同发酵温度对全麦面团pH值和TTA的影响

在面团的发酵过程中,pH值和酸度的变化反映面团发酵程度,也与烘焙品质密切相关[17]。图1、图2为不同全麦比例面团pH值和TTA的变化。分析图1、图2可知,经过12 h发酵的不同全麦比例面团,pH值下降而TTA上升。相同全麦比例C组面团的pH值均显著高于同比例NT组、TTA均显著低于NT组(P<0.05)。其中,C组与NT组75%和100%全麦比例面团的pH和TTA呈极显著性差异(P<0.001)。由图2可知,C组0%～75%全麦比例的面团TTA值间无显著差异,说明提高全麦比例对面团TTA值无影响,低温发酵利于抑制面团酸度升高。研究中NT组12 h发酵过程中未排气,发酵消耗氧气形成CO2,促进形成碳酸从而使酵母菌进行无氧代谢产酸[18],导致酸度增加。

2.2 不同发酵温度对全麦面团持水率及水分活度的影响

不同发酵温度面团持水率和水分活度的变化见图3、图4。由图3可知,NT组100%全麦比例面团持水率最高且极显著性上升(P<0.001),C组50%～100%全麦比例面团持水率间无显著性差异(P>0.05)。C组25%全麦比例面团持水率极显著高于同比例NT组(P<0.001)。由图4可知,在相同温度条件下,C组、NT组25%～75%全麦比例面团Aw值无显著性差异(P>0.05),NT组100%全麦比例面团Aw值最低(0.936),与雷雅男等[14]实验结果一致。C组、NT组0%和25%全麦比例面团Aw值无显著性差异(P>0.05),C组50%全麦比例面团Aw值达到最高值(0.948)且极显著高于同比例NT组(P<0.001)。低温发酵较常温发酵面团的Aw值高,说明低温发酵利于维持面团中的Aw值,随着面团中全麦麸皮增加,Aw值呈下降趋势。全麦麸皮中膳食纤维具有的羟基结构和水结合形成氢键,并且麸皮的总保水能力是淀粉的3倍[19],利于面团的持水率增加[20]。

2.3 不同发酵温度对全麦面团酵母菌活菌数量的影响

酵母作为发酵面制品中最重要的微生物发酵剂和膨松剂,分解面粉中可发酵糖类产生CO2被保留在面筋网络结构中,使面团体积膨大[16]。不同发酵温度酵母菌活菌数量变化见图5。由图5可知,在相同发酵温度下,随着面团中全麦比例的增加,酵母菌活菌数量呈下降趋势,C组中酵母菌活菌数量均高于NT组,其中C组75%和100%全麦比例面团的酵母菌活菌数量均达到NT组的1.5倍以上。结合图1和图2,NT组面团酸度大于C组,从而抑制酵母菌生长。全麦面团的低pH、高酸度,对酵母菌的繁殖产生抑制作用,这与杨树芬等[21]结果一致。

2.4 不同发酵温度对全麦面团发酵力的影响

面团的发酵力是衡量酵母性能的重要指标之一,其与面包体积呈正比关系[15]。面团发酵力结果见图6。由图6可知,不同全麦比例面团的体积逐渐增加,且不同发酵时间C组面团发酵体积均大于NT组面团,C组50%、100%全麦比例面团发酵体积极显著高于NT组(P<0.001)。与图5结合比较,相同全麦比例C组中酵母菌活菌数量极显著高于NT组(P<0.001),也说明C组高浓度酵母菌发酵产气,增大面团体积,从而利于全麦面包体积的改善。分析图6-a可知,未添加全麦粉时,C组发酵体积也高于NT组,说明低温发酵利于精面粉面团的发酵力改善。这与邓家珞等[15]实验结果一致。随着发酵时间延长,面筋网络被破坏,面团中部分CO2逸出,导致面团体积增加速度逐渐变慢[15]。面筋蛋白中α-型螺旋和β-型结构对低温敏感,β-型结构在低温作用下部分展开,形成新的β-型结构以及向氢键结构转变,表明面筋蛋白的聚集,从而使得面团的持气性改善[22]。面团中麸皮纤维含量越高,与谷蛋白的相互作用就越强,降低面筋蛋白质量浓度,对面筋有稀释作用,导致保持气体的面筋网络网状结构萎缩,降低面团发酵体积[23]。

由图7可知,相同全麦比例C组面团1.5 h体积均极显著高于NT组(P<0.001),且NT组100%全麦面团发酵体积最小,为80.10 cm3。C组25%与50%比例全麦面团发酵体积无显著差异(P>0.05)。这与市场上50%全麦面包产品较多一致,可被消费者接受。

2.5 不同发酵温度对全麦面团表皮色差的影响

食物的颜色是决定消费者接受程度的关键因素[24]。不同发酵温度对全麦面团表皮色差的影响见表2。分析表2可知,随着添加全麦比例增加,面团L*值呈下降趋势,a*、b*值呈上升趋势,面团颜色加深呈棕黄色。C组25%和50%全麦比例面团L*值无显著性差异(P>0.05)。相同全麦比例C组的L*值均极显著性高于NT组(P<0.001),说明低温发酵对全麦面团表皮亮度起改善作用。C组25%～75%全麦比例面团a*值均显著低于NT组(P<0.05),NT组面团较C组面团偏棕黄色。受温度影响的氧化褐变是导致面团颜色变化的重要因素[25],YU等[26]和XING等[24]实验证明L*值和表皮氧化程度均与温度的变化有关,温度越高,褐变反应越剧烈,面团L*值随之降低。全麦麸皮中含有较多叶绿素、叶黄素、类胡萝卜素等色素,面团中麸皮含量越多,发酵后面团颜色就越暗[27]。

2.6 不同发酵温度对全麦面团质构的影响

不同实验组面团质构结果见表3。由表3可知,NT组和C组硬度、咀嚼性、胶黏性均呈显著性上升(P<0.05),内聚性间无显著性差异。C组的弹性显著高于NT组(P<0.05),与图3结合可知,C组酵母菌活菌数量较NT组更多,发酵后产生更多量的CO2,使面团弹性更大。C组50%～100%全麦比例面团在硬度、胶黏性和咀嚼性上极显著高于对应NT组(P<0.001)。NT组和C组25%～100%全麦比例面团内聚性间无显著性差异。肖志刚等[28]发现面团中全麦麸皮含量增加可阻碍肽的水合和延伸,造成面筋网络结构破坏,不能形成包裹淀粉的三维面筋网络结构,使面团硬度增加。

2.7 不同发酵温度对全麦面团感官评价的影响

不同比例全麦面团感官评价见表4。分析表4可见,C组各项感官指标及总分分值均高于NT组,低温发酵利于风味、颜色的改善。随着全麦比例的增加,NT组面团在色泽、气味香味、质地及总分上均呈显著性下降趋势,而C组面团各评分间无显著性差异。C组75%和100%全麦比例面团色泽评分均极显著性高于同比例NT组(P<0.001),面团内部与外部颜色无明显差异。不同全麦比例的C组气味浓郁、无异味,在气味香味评分均显著性高于NT组(P<0.05)。孝英达等[12]发现经低温发酵1 d后的面包相比普通面包风味物质总量增加28%、醛类总量增加80%,辛酸乙酯和丁位壬内酯含量较高,均提升了面包的气味和香味。结果表明低温发酵面团的色泽较浅并且利于一定酸味风味物质的形成。

3 结论

研究表明,C组25%全麦比例面团与同比例NT组在硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性上均无显著性差异(P>0.05)。添加25%全麦粉对面团质构品质无影响,但低温发酵使得50%～100%全麦比例面团在硬度、胶黏性和咀嚼性极显著性上升(P<0.001)。C组25%和50%全麦比例面团L*值、TTA值及1.5 h发酵力均无显著性差异(P>0.05),与市场上50%全麦比例面包产品较多一致,可被消费者接受。综合分析推测,低温发酵技术可以抑制面团中酵母菌的产酸能力,利于全麦面团发酵力以及表皮亮度的改善、促进酵母菌的生长繁殖。随着全麦比例的增加,面团pH值、水分活度、酵母菌活菌数量、表皮亮度、发酵力、最终感官评分均呈下降趋势。对低温发酵不同全麦比例面团品质影响的探究,为改善全麦面团品质及其制品提供参考。

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Effect of cold fermentation on dough properties with different proportions of whole wheat flour

GUO Qianqian, ZHENG Wenqi, HONG Huichen, LI Chen, LU Lixia*, XIONG Xiaohui

(College of Food Science and Light Industry, Nanjing Tech University, Nanjing 211880, China)

ABSTRACT The different whole wheat proportions doughs fermented for 12 hours under cold and normal temperature were studied.The effects of fermentation temperature on the quality of the dough for different whole wheat proportions could provide references for improving the quality of whole wheat dough and its cold fermentation.The pH, total acidity, water holding rate, water activity, number of viable yeast, fermentation volume, dough skin color, texture, and sensory evaluation of cold (C group) and normal temperature (NT group) fermented doughs with different whole wheat ratios were measured.Results showed that the pH, dough skin color, and fermentation volume of C group were significantly higher than those of NT group (P<0.05), while the acidity was significantly lower than NT group (P<0.05).The viable yeast number of 75% and 100% whole wheat ratio of C groups were more than 1.5 times than that of the same proportions of NT groups.The water activity of 50% whole wheat ratio of C group was extremely significant higher than that of the same proportion of NT groups (P<0.001).The water holding rate of 50% whole wheat ratio in C group and the hardness, cohesion, springiness, gumminess, and chewiness of 25% whole wheat ratio of C group had no difference with those of the same proportion in NT group (P>0.05).However, the hardness and chewiness of 50%-100% whole wheat ratio in C groups were extremely significant higher than that of NT groups (P<0.001).Results showed the number of viable yeast, fermentation volume, and water activity with different proportion of whole wheat doughs fermented at cold temperature had significant increased, which could improve the hardness, chewiness and sensory evaluation of whole wheat dough, providing reference for the quality of whole wheat dough and its products.

Key words cold fermentation; whole wheat flour; dough; quality

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037619

引用格式：郭蒨蒨,郑文琪,洪慧晨,等.低温发酵对不同全麦比例面团品质的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(20):129-135.GUO Qianqian,ZHENG Wenqi,HONG Huichen, et al.Effect of cold fermentation on dough properties with different proportions of whole wheat flour[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(20):129-135.

第一作者：硕士研究生(陆利霞教授为通信作者,E-mail:llxhn66@126.com)

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(21)3110]

收稿日期：2023-10-11,改回日期:2023-12-18