水溶性膠體對無麩質面團流變學特性及面包品質的影響

韓薇薇 郭曉娜 朱科學 彭 偉 周惠明

（江南大學食品學院，無錫 214122）

水溶性膠體對無麩質面團流變學特性及面包品質的影響

韓薇薇 郭曉娜 朱科學 彭 偉 周惠明

（江南大學食品學院，無錫 214122）

主要研究了黃原膠、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、以及海藻酸鈉對無麩質面包（糙米與蕎麥粉比例為80∶20）流變學特性，比容、氣孔，以及感官評分的影響。結果表明，添加膠體后，無麩質面糊的彈性模量和黏模量顯著增加，并且無麩質面包的比容增大，感官評定分數也增大。通過各方面綜合比較，0.5%黃原膠的添加使無麩質面包感官以及氣孔分析各方面指標都有顯著改善，無麩質面包無塌陷。經研究發現，與對照組面包相比，當黃原膠添加量為0.5%時，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%，感官總體可接受度上升了17.4%。

無麩質面包 膠體 流變學 image分析

乳糜泄（CD）是一種慢性腸道疾病，是由從小麥等原料制成的產品中攝入面筋蛋白引起的。面筋蛋白的攝入會引起小腸黏膜發生變化，從而產生炎癥反應。CD會導致腸道黏膜收縮以及吸收不良。普通人一旦被確診患上此疾病，就必須要終生避免小麥、黑麥、大麥等的吸收［1］。Catassi等［2］調查發現，在美國和歐洲一些國家該病的發病率已經達到1%。目前治療CD的唯一有效方法就是終生不攝入含面筋的食品。

小麥面筋蛋白賦予小麥食品彈性、可擴展性，抗拉伸性等。由于各種谷類蛋白性質不同，無麩質食品缺乏小麥蛋白面筋網絡結構，既不能鎖住水分，又不能嵌入淀粉顆粒，因此，在無麩質食品的開發中，通過改變原料配方，添加其他成分使無麩質食品具有網絡結構特性，對于研究人員來說是一個非常有挑戰性的課題。在烘焙方面，無麩質食品的基本缺陷是面團過軟無法成型，通常需要在模具中烘烤，這種類面糊的性質使得面包整體更加容易塌陷，導致某些區域出現大的孔隙［3］。研究人員主要通過添加膠體、酶來改善無麩質食品的品質結構，使之具有良好的黏彈性。

現出售的無麩質食品另一缺陷是原料單一，并且常以淀粉為主原料，導致無麩質面包易老化，營養價值低，口感差［4］。大米粉由于其低致敏性及易消化性非常適合用來制作無麩質面包［5］。糙米與大米相比，營養價值更高，富含蛋白質、膳食纖維和維生素B。蕎麥粉的添加可給無麩質面包帶來更高質量的營養，它富含高生物價的蛋白質、維生素、礦質元素等［6］。相對于其他谷物來說，蕎麥粉富含蘆丁，具有較強的抗氧化活性［7］，可增加血管的通透性，并且對水腫和止血有保護作用［8］。

本試驗以糙米粉和蕎麥粉為主要原料制作無麩質面包，探討了3種親水膠體（羧丙基甲基纖維素（HPMC）、黃原膠和海藻酸鈉）對無麩質面糊流變學特性的影響，并對無麩質面包的比容、感官特性和氣孔性進行分析，確定制作無麩質面包的膠體種類以及膠體添加量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糙米：市售；蕎麥粉：內蒙古赤峰鄉野公司；羥丙基甲基纖維素：鑫源化工有限公司；黃原膠：河南興源化工產品有限公司；海藻酸鈉：青島明月海藻公司；酵母：安琪酵母股份有限公司。

Kitchen Aid和面機：St Joseph Michigan USA；SM-40SP醒發箱、SK-621烤箱：新麥機械（無錫）有限公司；TA-XT2i型物性測試儀：英國Stable Microsystem公司；Pyris 1差示掃描量熱儀：美國Perkin Elmer公司；AR-G2旋轉流變儀：美國TA儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 無麩質面包配方

糙米粉200 g，蕎麥粉50 g，糖15 g，鹽5 g，酵母5 g，葵花籽油15 g，水，膠體。根據預試驗結果、確定膠體的種類、添加量及最適加水量，如表1所示。

表1 膠體種類、添加量及最適加水量（基于原料干重／%）

1.2.2 無麩質面包制作工藝

所有原輔料混合（除了油）→低速攪拌2 min→加入油后中速攪拌6 min→入模具→醒發50 min→入烤箱上下火180℃烤40 min→取出冷卻2 h測面包品質。

操作要點：糙米粉和蕎麥粉均過80目篩，原輔料混合加水前要先攪拌混合均勻，面糊入模具（16 cm×8.5 cm×9 cm）后要上下震蕩6次，使面糊表面平整均勻。醒發條件為38℃，85%濕度醒發50 min?？竞玫拿姘谑覝叵吕鋮s2 h切片，測各種指標以及進行感官評定。

1.2.3 無麩質面糊流變學性質測定

面糊制作中不含酵母，其余與面包相同。使用AR1000流變儀進行動態流變試驗。試驗條件為25℃，選擇直徑為20 mm的平板，掃描頻率為0.1～100 Hz，應力為0.5%。程序設定為20 mm平板，2 mm間隙。試驗至少重復3次。

1.2.4 無麩質面包比容檢測

將烘焙后的面包于室溫下冷卻2 h，用油菜籽置換法測定面包體積，用電子天平稱量面包質量。比容／mL／g＝體積／質量。

1.2.5 無麩質面包全質構檢測

面包冷卻2 h后，用面包切片機將面包切成厚度為10 mm薄片，將中間的兩片進行疊加，使用質構儀進行測定，測定后取平均值。參數設定：選擇TPA模式，探頭型號為 P25，測試前速率2.0 mm／s，測試速率1.0 mm／s，測試后速率1.0 mm／s，壓縮程度30%，感應力5 g，2次壓縮間隔時間1 s。

1.2.6 無麩質面包感官分析

面包感官評定測定為新鮮面包，采用9分嗜好法分別對不同面包的外觀、內部結構、風味、口感以及總體可接受度進行喜好評分。1～9分分別代表極度不喜歡到極度喜歡。整個評定過程采用20人制，將所得結果去掉最大值和最小值后取平均值［9］。

1.2.7 無麩質面包氣孔分析

面包冷卻2 h后切片，用平面掃描儀進行掃描，設定分辨率為600 dpi，取面包中心位置3 cm×3 cm的圖像，用image J進行分析，閾值選擇Otsu thresholding技術［10］，設定可分辨半徑范圍為50～50 000 μm，分析可以到以下參數：氣孔個數（Count），氣孔平均面積（AS），氣孔表面分率AR以及氣孔總表面積與分析圖像面積的比值。重復3次取平均值。

1.3 數據分析處理

各項指標重復測定至少3次，取其平均值，采用SPSS16.0分析軟件進行數據統計分析，運用方差分析法（ANOVA）進行顯著性分析，顯著差異水平取P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 不同膠體對無麩質面糊流變學特性的影響

黏彈性的網絡結構在面團的機械加工和面包的質構特性等方面都起到了主導作用［11］。Lazaridou等［12］研究不同的膠體對無麩質面包的流變學特性，通過動態應變掃描，發現在幾種膠體中，黃原膠的效果最佳。膠體對無麩質面糊流變學特性的影響如圖1所示。由圖1可以看出，面糊體現的是一種類似膠體的現象，在整體剪切頻率中，G′永遠是高于G″的。隨著膠體的加入，面糊的流變學特性發生了顯著的變化。不同的膠體對面糊的作用并不相同。黃原膠的加入使得面糊的彈性模量和黏性模量都顯著增加，并且隨著膠體添加量的增多而變大。而HPMC和海藻酸鈉的添加則使得彈性和黏性模量都降低，并且隨著添加量的增大而降低。

Pha-Thien等［13］發現不同加水量的米粉和玉米淀粉混合的面團，隨著加水量的增多，彈性模量在降低。這種現象最早是在小麥面團體系中發現的。在高水分下，G′和G″都在減小，說明在面糊結構不變的前提下，水分是很重要的影響因素。在其他條件不變的情況下，高水分含量面糊的G′和G″都會下降。本試驗水分含量均在該配比下最適水分含量條件下操作。而不同膠體的親水作用還可能與淀粉及蛋白的連接產生影響，從而從不同程度上影響面團的儲存模量。Molina等［14］研究了大豆蛋白以及膠體的凝膠性行為，發現蛋白和膠體間會產生特殊的相互影響從而使凝膠更具有黏彈性。

圖1 膠體對無麩質面糊流變學特性的影響

tanδ（G′／G″）用來描述面團體系中高聚物含量和聚合度，其值越小說明高聚物含量越多，聚合度越大。從圖2中可以看出，不同的膠體對無麩質面糊的影響不同，添加了1.0%的黃原膠后，面糊的tanδ比空白組顯著減小，說明面糊中的高聚物含量增加，聚合度增大。其他2種膠體的作用則相反。

圖2 親水膠體對無麩質面糊tanδ的影響（頻率為1 Hz）

2.2 不同膠體對無麩質面包比容的影響

分別添加0.5%和1.0%的HPMC、黃原膠和海藻酸鈉制作無麩質面包，其比容測定結果如圖3所示。隨著膠體的加入，無麩質面包的比容都有明顯增加。當添加量為1.0%時，加入海藻酸鈉制作的無麩質面包比容最大，達到1.82 mL／g，其次是黃原膠1.7 mL／g、HPMC 1.69 mL／g。對于同一種膠體來說，隨著添加量的減少，其比容有所降低。當添加量為0.5%時，加入海藻酸鈉、黃原膠和HPMC制作的面包比容分別為 1.67、1.60、1.53 mL／g。

圖3 親水膠體對無麩質面包比容的影響

由圖4看出，在添加量為1.0%時，加入HPMC和海藻酸鈉制作的無麩質面包表面塌陷比較明顯，添加黃原膠制作的面包表面無明顯塌陷。綜合比容和外觀塌陷兩者而言，黃原膠添加所制成的無麩質面包要比另外2種膠體好。

圖4 不同親水膠體制作的無麩質面包外觀

2.3 不同膠體對無麩質面包質構的影響

質構是面包產品品質和可接受度的重要指標，添加不同膠體后無麩質面包質構結果如表2所示。對于一般面包而言，面包的硬度、膠黏性和咀嚼性與面包品質成負相關，值越大面包口感越差，內聚性和回復性則與面包品質成正相關，值越大面包口感越好。由表2可知，與對照組相比，隨著膠體的添加，硬度、膠黏性和咀嚼性均下降，內聚性和回復性則均變大。說明膠體的加入對于面包的質構起到了較好的改善作用。

表2 不同膠體對無麩質面包全質構影響

對于同一膠體來說，隨著膠體添加量增多，硬度也隨之下降。這可能是由于親水膠體的加入使得面糊吸水量增加，從而面包硬度下降。當添加量為1.0%時，添加黃原膠的面包硬度為815 g，添加HPMC和海藻酸鈉的面包硬度下降非常明顯。其中，0.5%添加量的黃原膠硬度并不是降低的最低，但是在下文的感官評定中各方面接受度分值最高，說明對于無麩質面包而言，并不是硬度越低越好，還要綜合面包內部結構等方面進行評價。

2.4 親水膠體對無麩質面包芯氣孔成像的影響

采用image軟件對添加不同親水膠體制作的面包進行氣孔分析，分析結果見表3。

表3 親水膠體對無麩質面包芯氣孔的影響

Count為圖像中在范圍50～50 000 um之間的氣孔個數。AS為氣孔平均面積；AF為氣孔表面分率，即氣孔總表面積與分析圖像面積的比值。CD為氣孔稠密度，為氣孔個數與分析圖像面積的比值。

面包中的氣孔率和氣泡分布對于面包的品質而言有著重要影響。添加膠體后，除了1.0%的海藻酸鈉外，無麩質面包的AF和CD值均升高了，說明加入膠體后無麩質面包的持氣和發酵能力加強了。而添加膠體后無麩質面包的count數值和AS值均增多，有可能是因為親水膠體有利于促進形成更加厚的氣泡外壁。對于同種膠體而言，當添加量增大時，氣孔個數都略有下降，AS值均增加，有可能是由于無麩質面包的網絡結構持氣性下降。這與1.0%添加量的無麩質面包表面都略有塌陷相呼應。由表3可以看出，在黃原膠添加量為0.5%的時候，image圖像中的count值和CD值最高，分別為548個和60.89 cells／cm2，AS和AF值都處于居中位置，分別為457 491.3 um2和26.3%，說明該無麩質面包氣孔分布均勻，氣孔的平均表面積適中，既不太大也不太小。因此，0.5%黃原膠添加所生產的無麩質面包內部紋理結構最佳。

2.5 親水膠體對無麩質面包感官評定結果的影響

采用9分嗜好法對面包品質進行感官評定，結果如表4所示。加入膠體后除了1.0%的海藻酸鈉外，其他的膠體添加后感官均有上升。這是因為1.0%的海藻酸鈉需要吸收大量的水卻不能支撐面包內部結構，從而導致了面包的塌陷嚴重。還可以發現添加0.5%膠體的總體可接受度都高于添加1.0%膠體的無麩質面包，這可能是因為添加1.0%的膠體的無麩質面糊網絡結構的持氣能力太差。從外觀可以看出添加黃原膠的面包評分均略高于其他膠體，這與圖4分析相符合，從內部結構和口感可以發現，0.5%黃原膠添加量感官評分分別為7.2和7.6，均高于其他膠體，這與圖1中流變學分析結果以及表3中image分析相符合。

從感官評定總體可接受度可以看出，在黃原膠添加量為0.5%時，感官各項指標均為最好，總體可接受度由對照組的6.9上升到8.1，達到較喜歡的水平，也與前面的image分析以及流變學等特性一致。

表4 不同親水膠體對無麩質面包感官評定影響

3 結論

經試驗發現，添加膠體后，無麩質面包比容顯著增大，硬度減小，添加黃原膠后面包內部紋理結構和感官綜合品質變好。通過各方面綜合比較，0.5%黃原膠的添加效果最佳，它使得無麩質面包感官以及氣孔分析各方面指標都有顯著改善，無麩質面包無塌陷。

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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

國家自然科學基金（31371849），“十二五”國家科技支撐計劃（2012BAD36B06）

2013-11-07

韓薇薇，女，1989年出生，碩士，糧食、油脂與植物蛋白工程

郭曉娜，女，1978年出生，副教授，糧食、油脂及植物蛋白工程