汤种和食品添加剂对面包老化的影响

商亚芳， 蔡华珍 ， 徐 杰， 孙艳辉

(滁州学院博士后工作站1，滁州 239000) (滁州学院生物与食品工程学院2，滁州 239000)

面包在储藏过程中水分和香气散失较快，淀粉易回生，发生老化现象，导致面包质地粗糙，口感变硬[1]，且影响人体对面包的消化吸收。老化后的面包食用价值下降，无法正常食用[2]，严重制约了面包产业的发展。面包老化是一个十分复杂的现象，其老化机理主要包括3个方面：水分迁移作用、淀粉重结晶作用、面筋蛋白与淀粉之间相互作用[3]。天然的添加物或食品添加剂的添加是延缓面包老化常用的方法。糖类物质、乳化剂、酶制剂等抗老化剂不仅可以抑制面包的老化、延长保存期，还可以改善面团的网络结构，使面包比容增大，口感变好。海藻糖是一种天然多糖，具有吸湿性，在食品中可以起到保水的作用。在烘焙食品中，海藻糖可以抑制淀粉的回生，使面包比容变大，口感变好，延长保鲜期[4]，降低面包硬度[5]。乳化剂可以通过与淀粉颗粒内的直链淀粉结合，防止其游离，发挥抗老化作用。羟丙基甲基纤维素(HPMC)是亲水性较好的乳化剂，可以有效地保留食品中水分，提高面包比容，降低面包硬度的上升速率，增强面包的抗老化能力[6,7]。α-淀粉酶、β-淀粉酶等酶制剂可以有效抑制淀粉回生，延缓面包老化，α-淀粉酶可以增大面包的体积，改善面包的质构，提升面包的口感[8,9]，改善面包纹理，使组织变得细腻，提高面包的柔软度。

“汤种”是将小麦粉和水混合后加热，形成有一定黏度的糊状物而成的[10]。在面包的制作过程中，加入汤种与其他材料经搅拌、发酵、整形、烘烤而成的面包称为汤种面包。汤种制作过程中，小麦粉淀粉分子间的氢键断开，淀粉结晶结构遭到破坏，使淀粉发生糊化，吸收大量的水分。同时，小麦粉中的蛋白质在高温下会出现交联现象，因此，汤种的黏度和黏弹性都比较高。用汤种制作的面包由于能够有效增加小麦粉的含水量，延缓淀粉的老化，从而能够延缓面包的老化[11]。汤种法是新兴的用于改善面包品质和感官的面包制作方法，但有关汤种的研究报告甚少，该技术在工业中尚未得到广泛的应用。

利用汤种法制备面包是延缓面包老化的有效途径之一。在制备汤种的过程中，小麦粉和水的比例，水温的控制等条件会影响汤种的吸水性、汤种内部面筋蛋白聚合度、淀粉糊化程度等从而影响汤种延缓面包老化的效果。因此，本研究采用直接发酵法利用汤种制作面包，探索汤种制备条件对面包老化的影响，在汤种面包的基础上，以老化焓值为主要指标，添加添加剂对面包进行老化控制，并结合硬度、含水量、比容和感官对面包进行综合评价，并进行老化验证，研发新型抗老化面包。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋小麦粉、低糖高活性干酵母、全脂奶粉、白砂糖、鸡蛋、盐、酥油、真菌α-淀粉酶50U/mg、海藻糖、羟丙基甲基纤维素、吐司面包。

1.2 主要仪器设备

SM-101打蛋和面厨师机，YL-F16发酵箱，CKTF-32G长帝电烤箱，BD-306JH电冰箱，DSC-100L 差示扫描量热仪，TA-XT Plus食品质构-物性测试仪， DSH-50-10电子水分测定仪。

1.3 方法

1.3.1 面包制作方法

基础配方：高筋小麦粉150 g；糖23.5 g；奶粉3 g；盐2.4 g；鸡蛋15 g；水70 g；酵母1.2 g；酥油10 g。

基础工艺流程：原料称取→面团搅拌→分割搓圆→发酵→揉压和中间醒发→成型→最后醒发→烘烤→冷却→包装→成品。

1.3.2 高筋粉汤种对面包老化的影响

汤种制备过程中的的水温、面水比以及汤种在面包中的添加量会影响面包的老化，因此，选取水温、面水比和汤种添加量为变量，利用单因素法，探讨汤种的制备及添加的最佳条件。

以高筋粉作为汤种原料，高筋粉∶水按质量比例设为1∶0.4，1∶0.6，1∶0.8，1∶1，1∶1.2，制作汤种的水温分别为常温、60 ℃、80 ℃、100 ℃，将不同温度的水加入高筋粉中进行搅拌，直至高筋粉与水完全混合形成面团，将成型后的面团冷却至室温，于4 ℃下放置1 d，形成汤种待用[10]。汤种添加量分别为8%、11%、14%、17%、20%(以高筋粉的质量计)。按照1.3.1的配方及方法制作面包，在加入水的阶段加入不同水温制作的汤种，并进行搅拌，以添加常温水制成的汤种面团的面包作为对比。将制做冷却好的面包进行包装，置于4 ℃下进行储藏，3 d后测定面包的老化焓值、硬度、含水量、比容，并进行感官评分，综合评价汤种添加量对面包老化和感官的影响，确定汤种最佳处理条件。

1.3.3 抗老化剂对面包老化的影响

选用海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶作为变量分别进行单因素实验[12-14]。在1.3.2的基础上，按照1.3.1的配方及方法制作面包，将海藻糖、羟丙基甲基纤维素、真菌α-淀粉酶分别加入干粉类物料中混合均匀，并制作面包。海藻糖的添加量分别为：0.00%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%(以高筋粉的质量计)。HPMC的添加量为：0.0%、0.5%、1.0 %、1.5%、2.0%、2.5%(以高筋粉的质量计)。称取真菌α-淀粉酶0.003 g，与10 g小麦粉、6 g的水混合后进行搅拌，得到含真菌α-淀粉酶的面团，从中取出部分与汤种、水、鸡蛋一起放入和面机中进行搅拌。以高筋粉的质量计，含有真菌α-淀粉酶的面团添加量分别为：0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g，则真菌α-淀粉酶的实际添加量分别为：0.00、0.25×10-4%、0.50×10-4%、0.75×10-4%、1.00×10-4%、1.25×10-4%。将制作冷却好的面包进行包装，然后置于4 ℃下进行储藏，3 d后测定面包的老化焓值、硬度、含水量、比容，并进行感官评分，与添加最佳汤种制作的面包进行比较，综合评价真菌α-淀粉酶不同添加量对面包老化和感官的影响。

1.3.4 复配抗老化剂对面包老化的影响

在单因素实验的基础上，进行抗老化剂的复配实验。按照1.2.1的配方及方法制作面包，将海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶按照正交设计要求加入到物料中混合均匀，制作面包。将制作冷却好的面包进行包装，置于4 ℃下储藏3 d。选用老化焓值和感官评分两个指标对面包进行评价[15]。老化焓值越低、感官评分越高，面包的抗老化能力越强，口感越好，品质越佳。设定老化焓值最小为100分，其权重系数为0.5，其他各组的得分=最小老化焓值/本组老化焓值×100；设定感官评分最高分为100分，其他各组得分=本组感官评分/最高的感官评分×100。

综合评分=(Tmin/T1)×0.5+(T2/Tmax)×0.4

式中：Tmin为最小老化焓值；T1为每组老化焓值；T2为每组感官评分；Tmax为最高感官评分。

根据正交实验结果，制作出品质最优的面包，冷却后进行包装，然后置于4 ℃下储藏3 d。测定面包的老化焓值，并进行感官评价，与普通制备方法生产的面包进行对比，验证最佳抗老化面包的抗老化效果。

1.4 面包相关指标的检测

1.4.1 老化焓值的测定

取4 ℃下储藏3 d的面包，称取10 mg左右面包芯放入铝坩埚中，以空的铝坩埚为对照，一同放入差示扫描量热仪炉内进行加热，测定老化焓值，仪器程序升温速率为5 ℃/min，扫描温度范围为30～110 ℃。每组样品做3个平行，取平均值[16]。

1.4.2 硬度的测定

取4 ℃下储藏3 d的面包，去除表皮，切成2 cm3见方的样品备用。采用质构仪进行测定，采用探头为p/36R，测前、测中、测后速度均为2 mm/s，压缩比例为50%，接触应力为5 g，间隔时间为5 s。每个组分的面包测试3个平行，取平均值[17]。

1.4.3 含水量的测定

取4 ℃下储藏3 d的面包，去除表皮，采用电子水分测定仪测定4 ℃下储藏3 d的面包含水量。每个样品做3个平行，取平均值。

1.4.4 比容的测定

取4 ℃下储藏3 d的面包，面包比容采用GB/T 20981—2007《面包》[18]中的方法二进行测定，每个样品测定1次。

1.4.5 感官评价

对4 ℃下储藏3 d的面包进行感官评价，参照 GB/T 20981—2007《面包》[19]中感官要求，对各项指标进行等级细分，见表1。

表1 面包感官评定标准表

1.5 数据分析

运用SPSS19.0软件进行显著性分析，并采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。利用excel进行数据记录和处理，实验结果将以平均数±标准差表示，用Origin 9.1进行绘图。

2 结果与分析

2.1 最佳汤种处理条件的选择

2.1.1 汤种制备温度对面包老化的影响

由图1可知，汤种的添加提高了面包的抗老化能力。随着汤种制备水温的上升，面包的老化焓值逐渐下降。在4 ℃下储藏3 d后，添加制备水温为100 ℃汤种所制作的面包老化焓值最低，与添加制备水温为80 ℃、60 ℃汤种所制作的面包均有显著性差异(P<0.05)，比常温汤种的面包老化焓值急剧减少了90.751 9 J/g(P<0.01)，同时添加制备水温为80 ℃汤种所制作的面包与常温相比也显著性下降了45.9103 J/g(P<0.05)，虽然添加制备水温为60 ℃汤种所制作的面包与常温之间无显著性差异，但老化焓值也下降了36.641 0 J/g，说明添加汤种对面包老化回生具有一定的抑制作用。汤种在制作过程中淀粉会发生糊化，导致吸水量增多，添加汤种的面包组织会变得柔软，有弹性，不容易老化[19,20]。可能是由于糊化的淀粉和面筋蛋白的吸水率增强，具有良好的吸水性和保水性。添加汤种后，可以增加整个面团的水分，提高面包的软化度，降低面包硬度，增强面包持水性[21]，面包水分损失的慢，可以降低淀粉重结晶的速率，从而延缓面包的老化。随着汤种制备温度的上升，面包芯的纹理得到了改善，大气孔减少，海绵状结构变得清晰，感官得到提高。由图2～图4可知，面包的硬度在下降，含水量和感官评分在增加，与图1分析相一致。由图5可知,添加汤种后，面包的比容呈现先下降后上升的趋势，可能是由于部分高筋粉受热糊化膨胀、吸水性增强，弱化了淀粉的持气能力，导致面包的比容下降。同时随着制备温度的上升，比容又在逐渐变大，可能是由于小麦粉中的麦醇溶蛋白在73 ℃开始变性[22]，聚合度升高导致持气性增强，面包的比容增大。因此，汤种可以延缓面包的老化，并对面包感官的提高具有一定的促进作用，且当汤种制备水温为100 ℃时，效果最好。

图2 不同条件对面包硬度的影响

图3 不同条件对面包含水量的影响

图4 实验条件对面包感官评价的影响

图5 不同条件对面包比容的影响

2.1.2 汤种的面水比对面包老化的影响

由图1可知，面包老化焓值随着汤种面水比的增加逐渐下降，可能是随着汤种面水比例的增加，面团的含水量增加，导致面团的柔软度提高，烘烤后面包的含水量高，保水能力较强，水分散失较慢，淀粉被稀释，分子碰撞几率下降，从而使淀粉老化程度减轻[21]。汤种面水比在1∶(0.4～1)时，随着汤种面水比的增加老化焓值呈下降趋势，在1∶1之前下降幅度较大，大于1∶1时，老化焓值下降的较少。所以，向面包中添加面水比为1∶1的汤种比较合适。在汤种面水比上升的过程中，面包的含水量在增加，柔软性得到了提高，气孔变得均匀，面包的硬度也在逐渐地下降，口感变得细腻，当汤种面水比为1∶1时，感官最佳。面包的比容随着汤种面水比的增加先上升后下降，在1∶0.6时达到最大，但与1∶1无显著性差异。因此，汤种面水比对面包老化具有显著性影响，其中汤种面水比为1∶1的面包老化焓值和硬度也较低，含水量较高，感官评价较好，因此选择最佳汤种面水比为1∶1。

2.1.3 汤种添加量对面包老化的影响

由图1可知，随着汤种含量的增加，面包的老化焓值也在显著下降，当汤种添加量为20%时，面包的老化焓值达到最低，为508.232 7 J/g，与添加量为17%、14%的汤种之间有显著性差异(P<0.05)，与添加量为11%、8%之间具有极其显著性差异(P<0.01)。随着汤种含量的增加，面包变得柔软，气孔细密均匀，口感更有弹性和嚼劲，当汤种添加量为20%时，感官评分最高。可能是由于较高含量的汤种提高了整个面团的含水量和柔软性，使烘烤后的面包硬度降低、含水量增加，延缓了面包的回生老化[23]，提高了面包的品质。当汤种的添加量高于20%后，可能是由于汤种添加量过多，面团的吸水性过强，面团整形比较困难。因此，汤种的添加量对面包风味和老化具有显著性影响，当汤种添加量为20%时，面包的抗老化能力是最强的，风味最好。

2.2 抗老化剂对面包老化的影响

2.2.1 海藻糖对面包老化的影响

由图6可知，面包的老化焓值随着海藻糖的增加而不断下降，可能是由于海藻糖本身的保水能力较强，淀粉分子可以和更多的结合水接触，淀粉分子被稀释，同时淀粉分子链周围的黏度也得到了增强，从而抑制了淀粉分子的移动，最终导致淀粉的回生速度下降[12]。海藻糖的添加量在0%～0.75%范围内时，随着海藻糖含量的增加面包的老化焓值显著性减少(P<0.05)，且面包比容较大，形态饱满，色泽均匀一致，口感松软适口，组织细腻，弹性较好。当添加量超过0.75%，老化焓值下降趋于平缓，面包品质开始下降(图2～图5)，可能是过量的海藻糖抑制了酵母发酵所引起的。因此，当海藻糖的添加量为0.75%时，对面包的老化具有很好的抑制作用，同时面包感官较好。

图6 抗老化剂对面包老化焓值的影响

2.2.2 羟丙基甲基纤维素对面包老化的影响

由图6可知，加入HPMC后，面包的抗老化能力都要优于添加量为0%。实验结果表明，随着羟丙基甲基纤维素含量的增加，面包的老化焓值在逐渐降低。可能是因为高筋粉中的淀粉、面筋蛋白与HPMC反应形成了更强的面团网络结构，保留住了更多的CO2气体，导致面包的比容增大，硬度降低；同时HPMC具有与淀粉相似的链状结构，添加适量的HPMC可以有效地将淀粉分子聚集起来，降低淀粉分子的流动速率，从而延缓了面包的老化[13,24]。在HPMC增加的过程中，添加量小于2.0%时，老化焓值下降的幅度较大，添加量为2%与1.5%之间有显著性差异(P<0.05)，当添加量超过2%时，老化焓值的下降趋于平缓，与2.5%之间差异不显著。同时，添加HPMC后，面包硬度下降，水分、比容逐渐上升(图2～图5)，面包变得蓬松、富有弹性，气孔分布均匀且致密，口感松软细腻，当添加量为2.0%时，面包品质达到最佳。

2.2.3 真菌α-淀粉对面包老化影响

图6结果表明，添加真菌α-淀粉酶可以有效地抑制面包的老化。随着真菌α-淀粉酶添加量的不断增加，面包的老化焓值不断下降，且低于未添加真菌α-淀粉酶所制作的面包(P<0.05)。可能是由于真菌α-淀粉酶将淀粉分子转化为糊精，减少了淀粉的回生[25]。添加量在0-0.5×10-4%时，老化焓值之间存在显著性差异(P<0.05)，当添加量超过0.5×10-4%时，老化焓值仍在下降，但无显著性差异，同时面包的硬度也呈现出类似的趋势。随着真菌α-淀粉酶含量的上升，面包的水分虽在上升，但差异不显著。面包的比容和感官评分随着α-淀粉酶的增加先上升后下降，在0.5×10-4%时达到最大，然后开始下降。原因是淀粉酶分解得到的糊精和麦芽糖促进了酵母的发酵，使得烘烤后面包的体积增大，外观饱满。然而，当真菌α-淀粉酶的添加量较高时，淀粉水解过度，面团发黏且持气能力变差，面包体积小硬度大，口感变差[9]。由此可见，当真菌α-淀粉酶含量适中时，不仅可以增大面包的比容，降低面包的硬度，延缓面包的老化，还可以在一定程度上改善面包的口感。因此，当真菌α-淀粉酶的添加量为0.5×10-4%时，面包的抗老化能力较强，风味较好。

2.2.4 复配抗老化剂对面包老化的影响

根据单因素实验结果，设计L9(33)正交实验，实验因素水平及结果见表2。对面包抗老化和感官影响最大的是HPMC，各实验因素对面包抗老化和感官影响的大小次序为：HPMC>海藻糖>真菌α-淀粉酶，三因素中真菌α-淀粉酶的影响最小。面包抗老化和感官效果最佳的组合为：A3B2C1，与计算结果一致。当HPMC的添加量为2%，海藻糖添加量为0.85%，真菌α-淀粉酶添加量为0.4×10-4%时，面包的抗老化能力最强，口感较好。

表2 抗老化剂复配正交实验结果

2.3 验证实验

由表3、表4可知，在4 ℃下进行储藏，随着时间的不断增加，最佳抗老化面包(汤种制备水温为100 ℃、汤种制备面水比为1∶1、汤种添加量为20%，海藻糖、HPMC、真菌α-淀粉酶的添加量分别为0.85%、2%、0.4×10-4%)和市售吐司面包(复配加工剂：硫酸钙、单，双甘油脂肪酸酯、氯化铵、抗坏血酸、α-淀粉酶、磷酸三钙、食用玉米淀粉、复配乳化剂：单，双甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、磷酯、大豆油)的老化焓值都在逐渐上升，感官品质都在下降，但最佳抗老化面包的老化焓值始终低于市售面包，而品质也始终优于市售面包。储藏1 d后，2种面包的老化焓值并无显著性差异，但从第3 d后，最佳抗老化面包的老化焓值始终显著低于市售面包(P<0.05)，且从第3 d后，市售面包开始掉渣，面包香味变淡，而此时的最佳抗老化面包品质没有变化。在4 ℃下储藏23 d后，最佳抗老化面包的老化焓值575.445 1 J/g，比市售面包显著性低了103.547 2 J/g(P<0.05)，且最佳抗老化面包仍可食用，但市售面包弹性差、有异味、掉渣严重，基本丧失食用价值。由实验得到的最佳抗老化面包的品质明显优于市售吐司面包，且抵抗老化的能力较强。

表3 储藏过程中面包老化焓值的变化/J/g

表4 储藏过程中面包感官的变化

3 结论

研究汤种对面包老化的影响，得到了汤种最佳处理条件。当汤种制备水温为100 ℃、汤种制备面水比为1∶1、添加量为20%时，面包的老化程度最低，口感较好。在汤种面包的制作基础上，对HPMC、海藻糖、真菌α-淀粉酶进行单因素实验及正交设计，结果表明：海藻糖添加量为0.85%，当HPMC的添加量为2%，真菌α-淀粉酶添加量为0.4×10-4%时，面包的抗老化能力最强，老化焓值远小于普通工艺制备的面包，口感较好，能显著提升面包品质。在验证实验中，研究得出的最佳抗老化面包的老化焓值远小于市售吐司面包，其感官评价也优于市售面包。