柑橘纤维的水合性质对冷冻吐司面团及烘焙品质的影响

孙哲浩，李巧玲，吕广，房岩岩

1. 河北科技大学生物科学与工程学院（石家庄 050018）；2. 河北兄弟伊兰食品科技股份有限公司（石家庄 050800）

吐司面包是消费者喜爱的一种面包，是全世界最流行的面包之一。不管是中国，还是欧美，吐司看似是“家常便饭”的食物，却有着不可撼动的地位。冷冻吐司面团是吐司面包的一种生产方式，由于其方便的中央工厂到门店的模式，逐渐被面包店所采用。吐司面团制作过程从和面的水吸收开始，包括：冷冻与保藏过程中存在由面团芯部到表面的迁移、由表面挥发过程、烤制过程中水分迁移及气化过程、烤制完成后到面包售卖阶段的水分迁移过程。水分的迁移严重影响吐司面团的性质和后续的烘焙品质，如淀粉老化带来的感官品质的下降和对货架期的影响。有研究在探讨添加一些亲水物质从而改变水分的迁移速度，从而改善冷冻面团的制作、冷冻、保藏、烘焙等各个环节，从而最终改善冷冻面团品质[1-6]。

柑橘纤维，是一种从柑橘类水果榨汁的残渣中提取获得的膳食纤维，包含有纤维素、半纤维素、木质素和果胶等，其中的水溶性纤维具有超强的吸水能力，非水溶性纤维具有强大的持水功能。由于其良好水合特性，近些年来逐渐被研究和利用，作为一种功能性成分加入到食品中，改善食品品质[7-9]。因此，就柑橘纤维的水合性质及其对于冷冻吐司面团及其焙烤品质的影响开展研究与探讨。

1 材料和方法

1.1 材料

金象牌高筋粉（南顺（山东）食品有限公司）；安佳无盐黄油；白砂糖（韩国希杰）；燕子牌鲜酵母（广东丹宝利酵母有限公司）；恒天然全脂奶粉；老虎牌复配改良剂（乐斯福（明光）有限公司）；食盐、鸡蛋（市售）；柑橘纤维（广州乐檬生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

SM25搅拌机（新麦机械（无锡）有限公司）；SM302NS土司切片机（新麦机械（无锡）有限公司）；K-533AF速冷柜（上海金城烘焙设备有限公司）；MB622+10F电气层炉（烤炉+醒发箱，新麦机械（无锡）有限公司）；Farinograph-AT电子型粉质仪（Mod-No.8 101 30）、Extensograph-E电子型拉伸仪（Mod-No.860704）、水分活度仪（Aqua Lab 4TE.）、DHG-9240A鼓风干燥箱、物性测试仪（英国Stable Micro system，TA.XT Plus）。

1.3 方法

1.3.1 粉质和拉伸特性分析

利用布拉班德粉质仪和拉伸仪分析添加不同柑橘纤维的面粉的粉质和拉伸特性，采用GB/T 14614—2006《小麦粉 面团的物理特性 吸水量和流变学特性的测定 粉质仪法》及GB/T 14615—2006《小麦粉 面团的物理特性 流变学特性的测定 拉伸仪法》。

1.3.2 面包面团的制作

面粉1 kg、水610 g、白砂糖180 g、鸡蛋100 g、全脂奶粉60 g和溶解的酵母60 g、改良剂20 g，放入面团搅拌机中，慢搅4 min，加入黄油100 g和盐10 g，快搅4 min待形成面团后，分成60 g面团，放入风冷柜中-35 ℃冷冻30 min，转入冰箱中，-18 ℃贮藏待用。制作含柑橘纤维的面团，称取一定数量柑橘纤维添加，补充纤维质量10倍水分。

1.3.3 面包的发酵和焙烤

冷冻面团常温解冻后，转入醒发箱中，35 ℃、75%相对湿度下发酵2 h，在烤箱中上火200 ℃，下火200 ℃烘烤30 min。

1.3.4 水分及水分活度的测定

水分采用105 ℃烘箱法，水分活度采用水分活度仪进行测定。

1.3.5 冷冻面团面包质构特性的测定

面团分别冷冻14，30，90和180 d，解冻、发酵烘烤成面包后利用质构分析仪测定其质构。

1.3.6 感官分析

10人的经评选的小组进行感官的测定，参照Shyu等[10]的方法。

2 结果与分析

2.1 柑橘纤维的水合性质

柑橘纤维中的纤维素、半纤维素及果胶等生物高分子决定着其水合性质，分子量越大，分子链长的多糖，其水溶液的黏度也越大，同时可以束缚大量水分。除了化学组成外，柑橘纤维的空间结构决定其吸水特性，主链上的分支结构越少、取代基越少，分子越呈有序的线性结构，则水溶性越差，柑橘纤维本身分子链的带有孔洞的空间结构也能够锁住一定水分。

Marco等[11]通过电镜研究水合时间与纤维的结构的变化。研究柑橘纤维的吸水膨胀过程，柑橘纤维遇水5 s后，纤维开始膨胀，但仍保持原有的结构，7～9 s时，更多的纤维开始膨胀，纤维的结构开始松动，但仍保持有很多孔洞，此时，并没有完全吸收水分；13～19 s吸水饱和，结构中的孔洞开始不明显，结构变得松散，开始有可溶和部可溶的成分，逐渐形成一个可溶和不溶纤维内部交联的网络结构，呈现类似凝胶状态，说明水分并不只结合在纤维表面，而且也进入到纤维结构内部。柑橘纤维的吸水溶胀完成需要5 min。

柑橘纤维的水合作用最终表现在其吸水膨胀能力（SWC）、持水力（WHC）、结合水力（WBC）及溶解性等指标。WHC用来描述柑橘纤维在没有外在压力（只有重力）情况下保持水分的能力，而WBC用来描述柑橘纤维受强外力（如离心力）作用后保持水分的能力。WBC似乎更实用，因为食品在加工过程中经常要受到物理性的作用力，如挤压、搅动和均质等。由于柑橘纤维能吸收相当于自身质量数倍的水分，故它能表现出较高的SWC、WHC和WBC。柑橘纤维的持水能力视纤维的来源不同以及分析方法的不同而不同，变化范围大致在自身质量的1.5～25倍。柑橘纤维的SWC、WHC和WBC也受颗粒大小和环境温度的影响。柑橘纤维的WBC的大小也取决于分子的物化结构、pH和周围流体电解液的浓度。柑橘纤维的分子量、孔隙度，溶液的pH、离子强度，与其他一些水分束缚剂（蛋白质和淀粉等）之间的作用均能影响到柑橘纤维的WHC和WBC。可溶性纤维（SDF）的WHC和WBC值比难溶性纤维（IDF）的更易受溶液pH和离子强度的影响[12-13]。

2.2 柑橘纤维水合性质的改善方法[14-17]

提取的粗柑橘纤维水合性质经一系列的化学、物理及生物技术的方法处理后得到大幅改善。研究发现碱性过氧化氢处理后，持水力增长150%～200%。碱性过氧化氢及均质的处理能够断裂分子内部氢键，帮助柑橘纤维松散其结构，展现出更多亲水基团，得到些非亲水的木质素、纤维素、半纤维。30 MPa均质导致柑橘纤维的成分构成、内部结构及表面积的变化是导致其持水力改善的原因。

添加酶及引入微生物发酵对柑橘纤维的持水性改善明显，酶及微生物的作用主要破坏柑橘纤维的固有结构及分子组成，纤维素被酶解，结晶结构被打开，暴露出更多亲水基团，增强与水的结合能力。

一些物理改性方法由于产生的污染较小被应用到柑橘纤维的改性中。超微粉碎可用来改善柑橘纤维的水合性质，Denis[15]研究表明，柑橘纤维的持水性与其颗粒细度有关，颗粒尺寸大于0.25 mm，持水力6.44 g/g；颗粒尺寸0.177 mm，持水力5.08 g/g；颗粒尺寸小于0.177 mm，持水力5.08 g/g。颗粒减小后纤维的吸水能力增强，但颗粒也不能过细，因为颗粒过细有可能破坏纤维素固有的空间结构导致持水能力下降，因此合适的颗粒尺寸对于柑橘纤维的持水性最大化是必须的。高压处理引起广泛关注，Mateos等[16]通过高静压处理柑橘纤维，发现可改变其内部结构，从而改善柑橘纤维的持水性。Ghanem等[17]研究微波干燥过程对提取的3种柑橘纤维的持水力等特性的影响，发现微波干燥可使3种柑橘纤维的保水能力显著增加。Clara等[18]研究发现，与商业柑橘纤维相比，通过热空气与微波干燥结合处理制得的柑橘纤维的总膳食纤维含量，保水能力，黏度得到明显提升。此外，有研究发现冷冻干燥比常规的热风干燥更有益于柑橘纤维水合性质。

2.3 柑橘纤维对面粉粉质的影响

添加柑橘纤维的面粉特性可用布拉班德粉质仪和拉伸仪来测定。如表1所示，添加柑橘纤维后，面粉的吸水能力增强，且随着柑橘纤维添加量增加，吸水能力增强，这可能由于难溶的膳食纤维的表面张力，以及与水的氢键形成所致。面团的形成时间随着柑橘纤维量增加而减少，柑橘纤维高的吸水性缩短面团形成时间。随着柑橘纤维添加量增加，面团的稳定时间呈现出下降趋势。由表2可看出，添加0.5%纤维的面团表现出良好拉伸特性，最大拉伸阻力可达1 111 BU，最大拉伸比10.39，良好的拉伸特性有助于面包发酵。

表1 不同柑橘纤维添加量对面粉粉质的影响

表2 不同柑橘纤维添加量对面粉拉伸特性的影响

2.4 柑橘纤维对冷冻吐司面团的影响

添加柑橘纤维后，面包面团黏性降低，不会黏缸，面团易于成型，这种现象有利于面团的工业生产，同时按添加柑橘纤维量的10倍补加水分，面团仍旧保持良好特性，因此，有助于增加面团产量。

面团形成后，其中的水分以3种形式存在，即，不可冻结水、键接的可冻结水及自由水。研究表明，不可冻结水对于蛋白质的塑性必要，而可冻结水作为润滑剂影响着面团的流动性质和黏度。柑橘纤维添加后形成蛋白质-淀粉-柑橘纤维的结构，与蛋白质、淀粉竞争性吸收水分，改变水分在面团中的分布，柑橘纤维的添加，不可冻结的水分占比减少，水的状态的差异表明水分子和食品成分相互作用的差异，从而导致水的重新分配。对于面团的质构产生有利影响[19-21]。

表3表明，添加0.5%柑橘纤维并补足其自身质量10倍水的面团由于柑橘纤维添加，面包在不同贮藏期与对照相比水分增加，但水分活度变化不大，说明柑橘纤维添加到冷冻面团中能控制面团中的自由水的产生，因此在面团的冷冻过程不易成大的冰晶，最终改善产品质构，增加面包挺立度，对弹性的影响不大。水分增加且水分从面包芯到面包皮迁移速度得到延缓，缓解淀粉老化，从而可以增加面包货架期。

表3 不同的贮藏时间冷冻面团面包的水分、水分活度及质构的影响

感官分析的结果也表明仪器测定的结果，表4是面包的感官分析结果，在不同贮存期内，添加柑橘纤维的面包芯在柔软度，湿润度好于对照，而纹理结构、弹性和对照基本持平。

表4 贮藏期内冷冻面团面包的感官评判

3 结论

柑橘纤维的水合性质是其重要的物化特性之一，研究对于其在食品工业中的广泛应用具有积极意义。柑橘纤维对于冷冻面团的水分控制、质构及烘焙品质的影响有助于冷冻面团的生产及研发，改性后的柑橘纤维结构与水合性质的关系，以及其与面粉中蛋白质、淀粉等成分的交互作用机理有待深入研究。