吳 堅(jiān),陳 灼,翁衛(wèi)兵,戴賢君

(1.浙江科技學(xué)院 機(jī)械與能源工程學(xué)院,杭州 310023;2.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,杭州 310018)

在低壓低氧的自然環(huán)境下,不利于微生物的生長(zhǎng),空氣中所含有的微生物較少。酵母是微生物中的一種真菌,也是一種對(duì)人體有益的生物膨松劑。低壓低氧條件不利于酵母菌的生長(zhǎng),從而影響面團(tuán)的發(fā)酵。在高原環(huán)境中,面包外界壓力與含氧量的變化,均會(huì)導(dǎo)致烤制的面包內(nèi)部氣泡小,外表塌陷、無光澤,且出現(xiàn)黏牙和酸味現(xiàn)象,這是由于高原環(huán)境下酵母無法正常發(fā)酵所導(dǎo)致。因此在低壓低氧條件下提高酵母的發(fā)酵力對(duì)高原地區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面包具有重要的意義。

食品工業(yè)中采用的面包酵母類型主要有鮮酵母、活性干酵母、即發(fā)干酵母3種。影響面團(tuán)發(fā)酵的因素主要有發(fā)酵前酵母活化的情況[1]、溫度[2]、含糖量[3]、發(fā)酵前的熱沖擊[4]和冷沖擊[5]、外源添加劑[6-8]。白雪等[9]總結(jié)了提高酵母耐凍性、改善面筋結(jié)構(gòu)和面團(tuán)特性的有效方法;陳麗君等[10]的研究結(jié)果表明,胞內(nèi)海藻糖含量與酵母的耐受性之間存在一定的相關(guān)性,海藻糖含量越高,酵母的耐性越好;Plourde等[11]的研究結(jié)果表明,生物分子在冷凍狀態(tài)下,海藻糖可以形成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu),使生物分子保持穩(wěn)定;宋振玉等[12]通過比較低糖適應(yīng)性耐凍酵母和普通酵母菌細(xì)胞構(gòu)成發(fā)現(xiàn),耐凍型酵母中海藻糖的含量是普通酵母的1.4倍;余利新等[13]指出,當(dāng)聚葡萄糖從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成彈性狀態(tài),其水分的有效擴(kuò)散急增,這有利于食品貯藏。

現(xiàn)有研究表明,目前市場(chǎng)上主要通過添加一定量的外源添加劑來提高酵母的發(fā)酵力,也有通過一些生物學(xué)方法[14]選擇抗性酵母來提高面團(tuán)的品質(zhì)。國(guó)內(nèi)外已有很多研究進(jìn)行了抗性酵母的篩選工作[15-16],但關(guān)于耐低壓低氧酵母的報(bào)道非常少。因此本研究對(duì)酵母抗低壓低氧劑的添加和優(yōu)選的探討,不僅可以避免生物學(xué)方法選育出的耐低壓低氧酵母帶來的問題,而且能彌補(bǔ)酵母自身抗低壓低氧性弱的缺陷。試驗(yàn)結(jié)果表明,針對(duì)高原環(huán)境的特殊性,在酵母中添加一定量的外源添加劑可以提高酵母在低壓低氧條件下的發(fā)酵力和改善在低壓低氧條件下面團(tuán)的品質(zhì),這對(duì)高原地區(qū)批量生產(chǎn)品質(zhì)較好的面包具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料、試劑和設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料與試劑

高筋小麥粉(廊坊風(fēng)箏面粉有限公司),即發(fā)干酵母(安琪酵母公司),NaCl(廣州潔瓏化工有限公司),聚葡萄糖(浙江一諾生物科技有限公司),山梨醇(浙江一諾生物科技有限公司),蔗糖(浙江一諾生物科技有限公司),海藻糖(浙江一諾生物科技有限公司),純凈水(農(nóng)夫山泉股份有限公司)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

ME204分析天平(梅特勒-托利多公司),自制低壓低氧鍋,GHP-9270恒溫培養(yǎng)箱(上海印溪公司),HH-M8304不銹鋼電熱恒溫水浴鍋(江蘇新春蘭科學(xué)儀器有限公司),高低壓試驗(yàn)艙(重慶哈丁科技有限公司)。

1.1.3 低壓低氧條件下發(fā)酵力測(cè)定

根據(jù)GB 31639—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品加工用酵母》[17]中測(cè)定酵母發(fā)酵力的方法,測(cè)定酵母發(fā)酵力的裝置如圖1所示。圖1中,A為容量1 000 mL的廣口玻璃瓶;B為容量2 000 mL的小口試劑瓶;C為容量100 mL的量筒;D為恒溫水浴鍋。將制備好的測(cè)試裝置放入低壓低氧環(huán)境中,A瓶中放入面團(tuán),在溫度恒定為35 ℃的水浴中進(jìn)行發(fā)酵,C瓶收集排出液,并進(jìn)行體積讀數(shù),以發(fā)酵1 h排出液的體積(mL)作為酵母發(fā)酵力。

圖1 測(cè)定酵母發(fā)酵力的裝置

1.2 試驗(yàn)方法

選擇聚葡萄糖、山梨醇、蔗糖、海藻糖4種添加劑(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)),在低壓低氧條件下預(yù)發(fā)酵1 h,然后測(cè)定酵母發(fā)酵力,進(jìn)行單因素試驗(yàn)。添加劑配方單因素試驗(yàn)見表1。

表1 添加劑配方單因素試驗(yàn)

1.2.1 聚葡萄糖對(duì)酵母發(fā)酵力影響的試驗(yàn)

面粉280 g,酵母2.8 g,加水量145 mL,氯化鈉4 g,將酵母、水、氯化鈉加入到燒杯中,聚葡萄糖按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%(8.4 g)、3.5%(9.8 g)、4.0%(11.2 g)、4.5%(12.6 g)、5.0%(14 g)分別加入燒杯中,攪拌混勻,將燒杯放入37 ℃水浴鍋中,活化30 min后取出,將活化后的酵母混合物加入面粉中,揉至面團(tuán)表面光滑無粉粒,用保鮮膜將面團(tuán)包裹住,放入提前標(biāo)記好的自封袋中,將面團(tuán)放入低壓低氧鍋中預(yù)發(fā)酵1 h,然后將面團(tuán)放入酵母發(fā)酵力測(cè)定裝置中(排水法)測(cè)定發(fā)酵力。每組測(cè)定3個(gè)面團(tuán),取平均值。

1.2.2 山梨醇對(duì)酵母發(fā)酵力影響的試驗(yàn)

面粉280 g,酵母2.8 g,加水量145 mL,氯化鈉4 g,將酵母、水、氯化鈉加入到燒杯中,山梨醇按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.9%(2.52 g)、1.2%(3.36 g)、1.5%(4.2 g)、1.8%(5.04 g)、2.1%(5.88 g)分別加入燒杯中,攪拌混勻,將燒杯放入37 ℃水浴鍋中,活化30 min后取出,將活化后的酵母混合物加入面粉中,揉至面團(tuán)表面光滑無粉粒,用保鮮膜將面團(tuán)包裹住,放入提前標(biāo)記好的自封袋中,將面團(tuán)放入低壓低氧鍋中預(yù)發(fā)酵1 h,然后將面團(tuán)放入酵母發(fā)酵力測(cè)定裝置中(排水法)測(cè)定發(fā)酵力。每組測(cè)定3個(gè)面團(tuán),取平均值。

1.2.3 蔗糖對(duì)酵母發(fā)酵力影響的試驗(yàn)

面粉280 g,酵母2.8 g,加水量145 mL,氯化鈉4 g,將酵母、水、氯化鈉加入到燒杯中,蔗糖按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%(4.2 g)、2.0%(5.6 g)、2.5%(7 g)、3.0%(8.4 g)、3.5%(9.8 g)分別加入燒杯中,攪拌混勻,將燒杯放入37 ℃水浴鍋中,活化30 min后取出,將活化后的酵母混合物加入面粉中,揉至面團(tuán)表面光滑無粉粒,用保鮮膜將面團(tuán)包裹住,放入提前標(biāo)記好的自封袋中,將面團(tuán)放入低壓低氧鍋中預(yù)發(fā)酵1 h,然后將面團(tuán)放入酵母發(fā)酵力測(cè)定裝置中(排水法)測(cè)定發(fā)酵力。每組測(cè)定3個(gè)面團(tuán),取平均值。

1.2.4 海藻糖對(duì)酵母發(fā)酵力影響的試驗(yàn)

面粉280 g,酵母2.8 g,加水量145 mL,氯化鈉4 g,將酵母、水、氯化鈉加入到燒杯中,海藻糖按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%(3.36 g)、1.7%(4.76 g)、2.2%(6.16 g)、2.7%(7.56 g)、3.2%(8.96 g)分別加入燒杯中,攪拌混勻,將燒杯放入37 ℃水浴鍋中,活化30 min后取出,將活化后的酵母混合物加入面粉中,揉至面團(tuán)表面光滑無粉粒,用保鮮膜將面團(tuán)包裹住,放入提前標(biāo)記好的自封袋中,將面團(tuán)放入低壓低氧鍋中預(yù)發(fā)酵1 h,然后將面團(tuán)放入酵母發(fā)酵力測(cè)定裝置中(排水法)測(cè)定發(fā)酵力。每組測(cè)定3個(gè)面團(tuán),取平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過單因素試驗(yàn)篩選出4種添加劑的最佳添加量,再進(jìn)行正交試驗(yàn)得到最優(yōu)工藝組合配方。

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 聚葡萄糖對(duì)酵母發(fā)酵力的影響

通過試驗(yàn)可得,不加添加劑的試驗(yàn)酵母發(fā)酵力在常態(tài)下面團(tuán)為448.67 mL,低壓低氧后發(fā)酵力變?yōu)?20.33 mL,這表明低壓低氧對(duì)酵母活性的抑制作用極大。由圖2可知,當(dāng)聚葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%時(shí),酵母發(fā)酵力最強(qiáng),排水體積為343.67 mL。

圖2 聚葡萄糖對(duì)低壓低氧條件下面團(tuán)酵母發(fā)酵力的影響

2.1.2 山梨醇對(duì)酵母發(fā)酵力的影響

由圖3可知,當(dāng)山梨醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí),酵母發(fā)酵力最強(qiáng),排水體積為273.33 mL。

圖3 山梨醇對(duì)低壓低氧條件下面團(tuán)酵母發(fā)酵力的影響

2.1.3 蔗糖對(duì)酵母發(fā)酵力的影響

由圖4可知,當(dāng)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí),酵母發(fā)酵力最強(qiáng),排水體積為151.67 mL。但相對(duì)其他添加劑而言,添加蔗糖對(duì)酵母性能的影響較小,然而添加蔗糖可以改善面包的口感,還可以為酵母發(fā)酵提供能量,因此雖然蔗糖對(duì)酵母活性的影響不大,但仍然作為添加劑來使用。

圖4 蔗糖對(duì)低壓低氧條件下面團(tuán)酵母發(fā)酵力的影響

2.1.4 海藻糖對(duì)酵母發(fā)酵力的影響

由圖5可知,當(dāng)海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí),酵母發(fā)酵力最強(qiáng),排水體積為216.67 mL。另外,酵母存活率與酵母胞內(nèi)的海藻糖含量相關(guān),當(dāng)浸泡不完全充分時(shí),添加海藻糖的酵母耐低壓低氧率隨浸泡時(shí)間的增加而增大,當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到30 h時(shí),耐低壓低氧率最高。一般情況下面包酵母的活化時(shí)間不可能太長(zhǎng),海藻糖并未能完全發(fā)揮作用,但海藻糖是一種經(jīng)濟(jì)的添加劑,能在一定程度上提高酵母的抗低壓低氧性,所以也被選用。

圖5 海藻糖對(duì)低壓低氧條件下面團(tuán)酵母發(fā)酵力的影響

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)4種添加劑在低壓低氧條件下對(duì)即發(fā)干酵母發(fā)酵力的影響效果,獲得4種添加劑的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:聚葡萄糖4.0%、山梨醇1.2%、蔗糖2.0%、海藻糖1.2%。再進(jìn)行正交試驗(yàn)可得到最優(yōu)組合配方,正交試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)表2中因素和水平進(jìn)行正交試驗(yàn),獲得了不同組合下的酵母發(fā)酵力值,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析。正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知,A的極差最大,其次分別是D、C、B。因此4個(gè)因素中對(duì)酵母發(fā)酵力的影響順序?yàn)锳>D>C>B,由極差分析結(jié)果得出優(yōu)化工藝組合為A1B3C2D2;9組試驗(yàn)中低壓低氧面團(tuán)發(fā)酵力最高的為第6組,工藝條件A2B3C1D2,發(fā)酵力為452.0 mL;進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)得出工藝條件A1B3C2D2的發(fā)酵力為414.7 mL。通過對(duì)2組工藝條件測(cè)得的酵母發(fā)酵力大小說明正交試驗(yàn)的最優(yōu)工藝組合為A2B3C1D2。

2.2.3 最優(yōu)工藝組合制作的面包感官評(píng)價(jià)

將最優(yōu)工藝組合的混合添加劑加入到面團(tuán)中,在面團(tuán)醒發(fā)120 min后,研究不同條件下發(fā)酵面包感官評(píng)定的結(jié)果,主要從面包的形態(tài)、表面色澤、組織結(jié)構(gòu)、口感、氣味等方面進(jìn)行評(píng)價(jià),每項(xiàng)各占20分,總分100分。不同條件下發(fā)酵面包的感官評(píng)定見表4。

表4 不同條件下發(fā)酵面包的感官評(píng)定

從表4中可以看出,低壓低氧條件下添加混合添加劑的發(fā)酵面包在形態(tài)、表面色澤、組織結(jié)構(gòu)、口感等項(xiàng)目上得分均好于沒有加混合添加劑的發(fā)酵面包,可以達(dá)到正常條件下制作面包的要求。圖6為低壓低氧條件下添加混合添加劑烤制的面包。

圖6 低壓低氧條件下添加混合添加劑烤制的面包

3 結(jié) 語(yǔ)

在低壓低氧條件下即發(fā)干酵母擁有較好的發(fā)酵活性,添加食品添加劑可以有效地提高酵母發(fā)酵力,通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)可以得出,對(duì)面團(tuán)酵母發(fā)酵力影響最大的最優(yōu)配方質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為聚葡萄糖4.0%、山梨醇1.5%、蔗糖1.5%、海藻糖1.2%,活化時(shí)間為30 min,此時(shí)發(fā)酵力為452.0 mL。在低壓低氧條件下,用即發(fā)干酵母和對(duì)發(fā)酵力影響最好的最優(yōu)配方生產(chǎn)出來的面包具有芳香濃郁的烘烤香味,利用最優(yōu)配方再加入雞蛋、牛奶、黃油所制成的低壓低氧面團(tuán)烤制成面包后外觀和口感與正常制作面包無較大差異,可以在生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。針對(duì)高原高寒地區(qū)環(huán)境的特殊性,通過提高即發(fā)干酵母發(fā)酵力的研究,有助于實(shí)現(xiàn)在高原高寒條件下快速批量生產(chǎn)主食面包,對(duì)滿足高原高寒地區(qū)環(huán)境下的主食保障需求有重要的意義。