双乙酰酒石酸单双甘油酯对全麦面团特性及全麦馒头品质影响

王佳玉 陈凤莲 吴 迪 汤晓智

(南京财经大学食品科学与工程学院;江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心；江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室1，南京 210023) (哈尔滨商业大学食品工程学院2，哈尔滨 150076)

全麦粉富含膳食纤维和各种微量元素，因其营养价值高且对健康有益处而受到了广泛关注[1]。但与精制小麦面粉相比，全麦粉中存在的大量纤维，破坏了全麦面团面筋蛋白的连续性结构，从而对全麦食品品质产生了不利影响[2]。乳化剂可促进淀粉和面筋蛋白形成复合物，能有效增强面筋结构，从而提高面团强度，改善面团流变学性质和食品品质[3]。双乙酰酒石酸单双甘油酯(DATEM)是应用最广泛的乳化剂之一[4]。祁斌等[5]研究发现，DATEM可有效改变面包质构特性，增加面包比容；杨联芝等[6]将DATEM添加到小麦粉中发现，DATEM可以改变面团的流变特性，提高面条品质；Manuel等[7]研究发现DATEM改变了小麦面团的流变学性质，并赋予小麦面团更高的强度。任顺成等[8]采用质构仪研究添加不同乳化剂对冷冻面团拉伸特性的影响，结果显示适量添加DATEM可改良冷冻面团品质。

本实验向全麦粉中添加DATEM，研究DATEM对全麦面团热机械学及流变学特性、面团微观结构以及对全麦馒头比容、质构特性的影响，进而改变全麦食品品质，为全麦食品品质的改善提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

全麦粉；DATEM。

SCIENTZ-12N冷冻干燥机，Chopin Mixolab混合实验仪，Anton Paar MCR 302动态流变仪，LEICA CM1900冷冻切片机，TM-3000扫描电镜，Nikon Ti-E-AIR型激光共聚焦，TA-XT2i 型质构分析仪。

1.2 方法

1.2.1 原料制备

将DATEM添加到全麦粉中，添加的质量分数为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，混合均匀后备用。

1.2.2 面团热机械学特性(Mixolab)测定

采用Mixolab混合实验仪来研究不同DATEM添加量的全麦粉在搅拌成形、加热糊化以及后期冷却过程中的面团变化。测定程序为Chopin+。每个样品重复3次。

1.2.3 拉伸特性测定

参考Liu等[9]的方法。样品采用Mixolab混成的面团，在扭矩达1.1 Nm时取出面团，放入质构仪SMS/KIE拉伸测定的面团制备槽中，并用压板压制成2 mm× 60 mm的面团条。静置20 min后，将面团条从面团制备槽中取出，放在质构仪面团的拉伸位置，探头上升直到面团条断裂，得到面团的抗拉伸力(g)及拉伸距离(mm)。

1.2.4 流变特性测定

参考Torbica等[10]的方法测定不同DATEM添加量对全麦面团样品流变特性的影响。样品取1.2.2中Mixolab(扭矩为1.1 Nm时取出)制备的面团，将样品置于流变仪上，采用转子PP25，设定平板间距为1 mm。样品装载完成后，静置时间10 min，以消除应力，并用矿物油密封面团边缘，以防止水分散失。测得样品线性黏弹区为0.01%～1%，设定频率变化范围为0.1～20 Hz，样品测试温度为25 ℃，最终测定样品的弹性模量(G′)、黏性模量(G″)和损耗角正切值(tanδ=G′/G″)的变化。

1.2.5 扫描电镜(SEM)

参照汤晓智等[11]的方法稍作修改，取1.2.2混合面团，在扭矩达1.1 Nm时取出并置于-20 ℃冰箱过夜，取出后冷冻干燥(-80 ℃，72 h)，喷金后扫描电子显微镜下观察面团内部结构。

1.2.6 激光共聚焦(CLSM)

参考Han等[12]的方法，制备的不同DATEM添加量的面团，于-20 ℃冰箱冷冻过夜后，使用冷冻切片机从面团内部切下10 μm薄片，切片后立即用罗丹明B(0.01%W/V)和异硫氰酸荧光素(0.01%W/V)染色，并于激光共聚焦显微镜100倍下观察，设置通道发射波长为488.0 nm和543.5 nm，分辨率为1 024×1 024。

1.2.7 全麦馒头制作

参照CB/T 35991—2018 的方法制作全麦馒头。

1.2.8 全麦馒头品质测定

质构仪中选用TPA 测试程序进行测试，在馒头内部切取厚度为 20 mm×20 mm×20 mm的小方块，选用探头P/36R 进行测定。参数设定如下：测试前速率1.0 mm/s、 测试速率1.0 mm/s，测试后速率1.0 mm/s，压缩率50.0%，触发类型Auto 5.0 g。每个样品测试8次，结果取平均值。

1.3 数据收集和统计

采用Origin 8.5和SPSS 16.0对数据进行分析处理，采用Duncan法进行显著性分析(P<0.05) 。

2 结果与分析

2.1 DATEM对全麦面团混合特性的影响

DATEM对全麦面团混合特性的影响结果如表1所示。Mixolab结果显示，随着DATEM添加量的增加，全麦面团的吸水率与对照组相比变化不明显，面团形成时间与稳定时间随之增加，蛋白弱化度变化不显著(P>0.05)，在加热过程中，全麦面团的峰值黏度降低，回生值在添加量高于0.8%时与对照相比显著升高。有报道表明，DATEM对吸水率变化的影响不大，但其可以通过与面团中的脂肪，蛋白质以及碳水化合物发生分子间相互作用，来稳定和增强面筋结构；同时DATEM中的阴离子残基可以有效地中和面筋蛋白中的阳离子残基，从而促进面筋凝聚，改善面筋的强度，使得面筋网络结构增强，导致在混合过程中面团的形成时间和稳定时间的增加[13，14]。Gaupp等[15]报道DATEM可提高小麦淀粉的糊化温度，且淀粉和乳化剂之间可以形成复合物，导致在加热过程淀粉的糊化黏度降低。但随着DATEM含量的升高(>0.6%)回生值随之增加。可能的原因是，DATEM含量过高时，其可能通过氢键相互作用诱导淀粉分子重排，导致回生值的增加。

表1 DATEM对全麦面团混合特性的影响

2.2 DATEM对全麦面团拉伸特性的影响

DATEM对全麦面团拉伸特性的影响结果如表2所示。从结果可知，随着DATEM添加量的增加，拉伸阻力逐渐增加；但在质量分数大于0.6%时，拉伸阻力虽有增加但变化不显著；拉伸距离与拉伸阻力呈负相关关系，随着DATEM添加量的增加略有降低。DATEM中的阴离子残基能够中和面筋蛋白的正电荷，诱导面筋蛋白发生聚集，使得面筋结构增强[16]，从而表现出全麦面团拉伸强度增加，但延展性略有降低。

表2 DATEM对全麦面团拉伸特性的影响

2.3 DATEM对全麦面团流变特性的影响

图1显示了DATEM添加后全麦面团流变特性的变化。从流变结果可知，添加DATEM后，全麦面团的弹性模量(G′)和黏性模量(G″)随着添加量的增加而升高，当添加量大于0.8%时，面团的弹性模量和黏性模量变化不再显著；tanδ值反映了面团的综合黏弹性变化，所有面团样品的tanδ均小于1，表现出弱凝胶的动态流变学特性[17]。在频率扫描范围内，tanδ先降低后升高(图1c)，表明在高频率下混合体系的结构较不稳定，易被破坏。添加DATEM后，tanδ值相对于原全麦粉有所下降，即面团的综合黏弹特性因DATEM的加入有所改善，这与Jafari等[18]的研究结果相类似。DATEM可能通过促进脂质，蛋白质和淀粉之间的相互作用，诱导面筋网络结构增强，从而降低全麦中纤维等对面团结构的影响，改善其流变特性[19]。

图1 DATEM对全麦面团流变特性的影响

2.4 扫描电子显微镜(SEM)

根据Mixolab结果，考虑稳定时间和回生值等变化选择两组添加量(0.4%、1.0%)来进行后续研究，其扫描电子显微镜(SEM)下全麦面团微观结构如图2所示。由于在全麦面团(图2a)中存在大量粗纤维，导致全麦面团内部结构连续性被破坏，出现大量孔洞和不连续结构；而添加DATEM后，面筋结构得以增强，如图2b所示，添加0.4%的DATEM后，孔洞及不连续结构与对照组相比(图2a)明显减少，证明了DATEM可能和脂质、淀粉、蛋白之间生成了复合物，增强面筋结构，促进各组分之间的相容性[19]，从而使被纤维破坏的面筋结构得到明显改善；当添加为1.0%时，面团内部的微观结构更加紧致细密，面筋网络结构连续且均匀，断裂处明显减少，结构平滑，Ribotta 等[20]研究也发现添加DATEM可以增强小麦面团强度，明显改善其面团微观结构。

图2 DATEM对全麦面团微观结构(SEM)的影响

2.5 激光共聚焦(CLSM)

激光共聚焦可以通过染色观察全麦面团中纤维和面筋蛋白网络结构的分布情况，其结果如图3所示。CLSM观察到的结果与SEM观察到的结果一致。从CLSM可以观察到，全麦面团(图3a)微观结构中可以清晰地看到大量麸皮存在，且麸皮周围出现大量断面结构，导致面筋结构出现大的孔洞和缝隙，连续结构严重被破坏；添加0.4%DATEM(图3b)后，这种破坏的情况得到改善，从图3b中可以观察到，麸皮周围的孔洞和缝隙被少量连续结构连接，开始出现较为良好的面筋结构；当DATEM添加量为1.0%时，可以观察到，良好的面筋网络形成，麸皮周围孔洞和缝隙明显减少，麸皮与面筋结构的结合更加紧密连续，增加面团整体的连续性，从而利于后续产品的加工[21]。通过SEM和CLSM对面团微观结构的观察也映证了DATEM对全麦面团的热机械学特性以及流变特性的改良作用。

图3 DATEM对全麦面团微观结构(CLSM)的影响

2.6 DATEM对全麦馒头品质的影响

DATEM对全麦馒头品质影响结果如表3所示。从结果可知，添加DATEM后，全麦馒头的硬度显著下降(P<0.05)且随着添加量的增加逐渐减小；全麦馒头的弹性有所增加；黏聚性和回复性变化不显著；胶着度与咀嚼度与硬度一致，随着添加量的增加而降低。添加了DATEM后的馒头比容显著增大(P<0.05)，其中，添加量为0.4%时比容最大，添加量为1.0%时次之，可能的原因是DATEM添加量过高时，面团强度大，馒头内部气孔小且细密，从而使得馒头比容略有下降(见图4)。

表3 DATEM对全麦馒头品质的影响

DATEM对全麦馒头表观和内瓤结构的影响结果如图4所示，大约同等质量全麦馒头从外形来看，添加了0.4%DATEM的馒头体积最大，其次为添加1.0%DATEM的全麦馒头，不添加DATEM的全麦馒头体积最小。从内瓤结构来看，不添加DATEM的全麦馒头的内瓤气孔分布不均，大气孔较多，可能是因为面筋结构不连续，孔洞较多，面团持气性差。添加了0.4%的DATEM后，全麦馒头的内瓤中气孔分布情况得到明显的改善，气孔分布状态及大小变得更加均匀。添加1.0% DATEM后，全麦馒头的内瓤结构变得均匀细密，气孔分布均匀，大气孔明显减少， 这与Peter等[22]的研究结果一致。可见，DATEM可以通过有效增强面筋网络结构，提高面团强度，最终改善全麦馒头的品质，Aamodt等[23]研究也表明，DATEM可提升小麦面团的强度，增加面包比容。

注：a为全麦,b为DATEM0.4%,c为DATEM1.0%。图4 DATEM对全麦馒头表观和内瓤结构的影响

3 结论

研究DATEM对全麦面团流变特性、微观结构以及对全麦馒头品质的影响。结果表明，随着DATEM添加量的增加，全麦面团强度增加，而延展性降低；同时DATEM也使得面团在加热及冷却过程中峰值黏度降低，回生值在添加量较高时显著增加；流变特性和微观结构变化结果表明添加DATEM可以有效改善全麦面团的面筋结构，提升黏弹特性；添加0.4%DATEM可以显著提升全麦馒头的比容，降低全麦馒头硬度，有效改善全麦食品品质，而添加1.0%DATEM时，面团比容略微减小但仍大于对照。综上，适量添加DATEM可有效改善全麦面团特性以及全麦馒头的品质，但添加量较高时，回生值增加，全麦馒头比容下降。