面團(tuán)流變學(xué)特性的研究及應(yīng)用

1、面團(tuán)流變學(xué)特性的研究及應(yīng)用摘要：面團(tuán)是多種食品的加工原料，其流變學(xué)特性對食品的加工制作有極大的影響，甚至起決定性作用，不同的食品對面團(tuán)的流變學(xué)特性有不同的要求，本文研究了面團(tuán)的流變學(xué)特性，列舉了研究方法、儀器以及指標(biāo)，介紹了面團(tuán)流變學(xué)的研究意義，并對饅頭、面條、餃子、餅干以及面包五種食品對面團(tuán)的流變學(xué)特性進(jìn)行了介紹描述。關(guān)鍵詞：面團(tuán)；流變學(xué)特性；應(yīng)用1.食品流變學(xué)概述流變學(xué)是研究物質(zhì)形態(tài)和流動的學(xué)科。食品流變學(xué)主要研究作用于物體上的應(yīng)力和由此產(chǎn)生的應(yīng)變規(guī)律，是力、變形和時間的函數(shù)，主要研究的是食品受外力和形變作用的結(jié)構(gòu)。通過對食品流變特性的研究,可以了解食品的組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分子形態(tài)等,能為產(chǎn)

2、品配方、加工工藝、設(shè)備選型及質(zhì)量檢測等提供方便和依據(jù)。近年來由于食品的深加工性、工藝及設(shè)備設(shè)計的依據(jù)性等的需要,食品流變學(xué)的研究變得愈來愈廣泛【1】。食品流變特性在生活中隨處可見,如打蛋和攪蛋過程中蛋液的流動特性、和面時面團(tuán)的彈性和變形、花生醬的涂抹等【2】。通過對食品的流變性的研究，可將食品分為固體類食品、牛頓流體類食品、非牛頓流體類食品、粘彈性體類食品以及塑性液體類食品五大類。其中粘彈性體類食品是一類介于固態(tài)食品與液態(tài)食品之間的具有彈性特性又有粘性特性的粘彈性體。屬于這一類食品的有米面粉團(tuán)、淀粉團(tuán)、凍凝膠等【3】。本文主要研究面團(tuán)的流變性以及不同產(chǎn)品對面團(tuán)流變特性的要求。2.面團(tuán)流變學(xué)的研

3、究2.1面團(tuán)小麥粉是各種各樣面制品的基礎(chǔ)原料，與水混合后，由于面筋的形成從而形成了具有黏彈性且具有一定流動性的面團(tuán)，面團(tuán)的這種黏彈性和流動性稱為面團(tuán)的流變學(xué)特性【4】。水在面團(tuán)的黏彈性中有重要作用，若要形成很好的面團(tuán)加水量一定要適中，過多或不足均無法形成良好的面團(tuán)，面團(tuán)質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 當(dāng)加適當(dāng)水混勻時，蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成連續(xù)的黏彈性面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 此時淀粉與水合面筋的大分子網(wǎng)絡(luò)形成連續(xù)的顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這兩個獨立的網(wǎng)絡(luò)和他們的相互作用形成了面團(tuán)的流變學(xué)特性，在揉和過程中，脂類和其它成分均被揉和到面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)中。因此，面筋蛋白的含量和質(zhì)量是影響面團(tuán)及面制品品質(zhì)的重要因素【5】。面

4、筋蛋白根據(jù)是否溶于乙醇，可分為兩類：麥谷蛋白和麥醇溶蛋白。麥谷蛋白決定小麥粉面團(tuán)的彈性，而麥醇溶蛋白則影響面團(tuán)延伸性【6】。2.2面團(tuán)流變特性研究的意義在面食類食品加工中，面團(tuán)的品質(zhì)其決定性作用，面團(tuán)流變學(xué)特性是小麥品質(zhì)的指標(biāo)之一,受面粉蛋白質(zhì)含量、面筋含量等組成成分的影響, 它決定著小麥和其烘焙、蒸煮食品等最終產(chǎn)品的加工品質(zhì), 可以給小麥粉的分類和用途提供一個實際的、科學(xué)的依據(jù)。研究面團(tuán)的流變學(xué)特性有著重要的意義：(1)面團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)直接由其品種的品質(zhì)狀況決定, 蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量、淀粉的種類和組合、脂肪的結(jié)構(gòu)和組成以及礦物質(zhì)、維生素的多少都直接影響到面團(tuán)的粉質(zhì)、拉伸、揉混等特性；(2)面團(tuán)

5、的性質(zhì)又直接影響到面包等制成品的品質(zhì)，其流變學(xué)特性決定了面團(tuán)的行為,可以通過選擇配方和加工過程控制面團(tuán)特性以生產(chǎn)出能滿足特殊要求的面包、饅頭和面條等食品【7】；(3)通過面團(tuán)流變學(xué)特性的測定可以了解面粉和小麥品質(zhì),對于指導(dǎo)面粉品質(zhì)改良、制定各種專用粉標(biāo)準(zhǔn)、保證面粉質(zhì)量穩(wěn)定等,都有十分重要的意義【8】。2.3面團(tuán)流變學(xué)的研究方法為了研究面團(tuán)的流變學(xué)性質(zhì)，科學(xué)研究者們設(shè)計了不同的試驗方法與不同類型的儀器來測定其性質(zhì)。根據(jù)可根據(jù)施加在面團(tuán)上的形變的相對大小和應(yīng)變的種類對測定流變學(xué)方法進(jìn)行分類【9】，可分為動態(tài)振蕩試驗、 蠕變和應(yīng)力松弛試驗以及采用單軸、 雙軸拉伸試驗和氣泡膨脹系統(tǒng)測定面團(tuán)的拉伸黏度的

6、拉伸試驗【10】。在以往的研究中采用主觀的手工揉捏和拉伸的方法顯示面團(tuán)是否適合用于焙烤或用于其他方面制作，因此，面團(tuán)的拉伸阻力和拉伸回彈性能等彈性力學(xué)的流變性指標(biāo)被認(rèn)為是主觀評價的關(guān)鍵參數(shù)。然而，眾多采用彈性力學(xué)作為流變性指標(biāo)的方法已被證明不能完全反映面團(tuán)的焙烤性能【11】。隨著科技的進(jìn)步，人們已經(jīng)開始采用更加精確的儀器來測定面團(tuán)的流變學(xué)特性，目前常用的儀器有電子粉質(zhì)儀、拉伸儀、面粉揉混儀以及吹泡示功儀等，這些儀器在面團(tuán)流變學(xué)研究及小麥的選種中起到了重要的作用。王光瑞等【12】用粉質(zhì)儀研究了面團(tuán)形成時間和穩(wěn)定時間與焙烤品質(zhì)的相關(guān)性；李志西等【13】用拉伸儀研究了小麥蛋白組分與面團(tuán)特性和烘焙品質(zhì)

7、的關(guān)系【14】；王恕【15】應(yīng)用吹泡示功儀測定并繪制了12種小麥樣品或面粉的吹泡示功圖,分析了所測參數(shù)及其與烘烤品質(zhì)的關(guān)系,Edwards【16】用29微量揉混儀研究了硬粒黑麥的面團(tuán)流變學(xué)特性。2.4面團(tuán)流變學(xué)特性的指標(biāo) 利用粉質(zhì)儀測定面團(tuán)揉和性可得粉質(zhì)圖，圖中指標(biāo)如下：吸水率(Water Absorption,WA):是指使面團(tuán)最大阻力處于500士20FU時所需的加水量,以占14%濕基面粉重量的百分?jǐn)?shù)表示。形成時間(Development Time,DT):是指從開始加水直至面團(tuán)稠度(阻力)最大時所需揉混的時間。形成時間反映面團(tuán)的彈性,面筋含量多且質(zhì)量好的面粉形成時間較長。穩(wěn)定時間(Stab

8、ility Time,ST):指曲線首次穿過500FU(到達(dá)時間)線和離開500Fu(衰減時間)線之間的時間差。穩(wěn)定時間長短反映面團(tuán)的耐揉性,時間越長耐揉性越好，面筋強度越大，加工處理性能越好。弱化度(Softening of Dough,SD):指粉質(zhì)曲線最高點中心與達(dá)到最高點后12mni曲線中心兩者之差,用FU表示。弱化度表明面團(tuán)在攪拌過程中的破壞速率,弱化度測定值越大，面團(tuán)強度越小，面團(tuán)越易發(fā)生流變。評價值(Valorimetre Value,VV):是由面團(tuán)形成時間和耐攪拌性來綜合評價粉樣品質(zhì)的單一數(shù)值。利用拉伸儀測面團(tuán)流變學(xué)特性可得拉伸圖，圖中指標(biāo)如下：拉伸阻力(R):曲線開始后在橫

9、坐標(biāo)上到達(dá)50mm位置處,曲線的高度,以EU表示。延伸度(E):曲線在橫坐標(biāo)上的長度,以mm表示。最大拉伸阻力(Rm):曲線最高點高度,以EU表示。拉伸曲線面積(A):曲線所包圍的面積,以cm2表示，拉伸面積反映面團(tuán)強度。拉伸比(R/E):拉伸阻力與延伸度之比,反映面團(tuán)抗拉伸強度。3.不同產(chǎn)品對面團(tuán)流變學(xué)特性的要求面團(tuán)可以用來加工制作不同的面食類食物，制作的產(chǎn)品不同，所需要的面團(tuán)的流變學(xué)特性也不同，根究研究有以下的結(jié)論。3.1饅頭Sidi Huang等【17】對饅頭用粉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究得出結(jié)論,蛋白質(zhì)的含量和質(zhì)量以及淀粉質(zhì)量是影響?zhàn)z頭體積的重要決定因素，硬質(zhì)小麥面粉比軟質(zhì)小麥面粉更適于加工優(yōu)質(zhì)

10、饅頭。魏益民等【18】研究了小麥子粒品質(zhì)與饅頭品質(zhì)的關(guān)系,得出結(jié)論饅頭對小麥粉品質(zhì)的要求范圍較大,從中筋到弱筋品種小麥都可以制作饅頭；筋力愈高,面團(tuán)的發(fā)酵時間愈長,饅頭的彈性愈高。由研究得知面粉蛋白質(zhì)、沉降值、和面時間、形成時間、穩(wěn)定時間與饅頭體積和比容呈極顯著正相關(guān),與饅頭外觀呈極顯著負(fù)相關(guān),延伸度較其他幾個流變參數(shù)與饅頭品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)較大,但只與饅頭的粘性呈顯著相關(guān),適宜制作饅頭的小麥面粉蛋白質(zhì)含量中等偏高,面筋強度中等。3.2面條面條最主要的原料成分是小麥粉,國內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果表明,小麥粉中的各種化學(xué)成分與面條的品質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系,特別是蛋白質(zhì)和淀粉對面條的品質(zhì)影響最大【19】。胡

11、新中等【20】采用新的蛋白質(zhì)組分分離方法進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單體蛋白對于面條拉伸特性和彈性作用小于谷蛋白；谷蛋白含量、與其它蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)如沉淀值、谷蛋白溶漲指數(shù)和部分流變學(xué)指標(biāo)呈極顯著正相關(guān),與鮮面條制作特性及質(zhì)構(gòu)儀拉伸特性,如面條厚度、面帶長度、最大抗拉伸阻力、拉伸長度、拉伸能量等關(guān)系密切；可溶性谷蛋白含量高低是面條小麥的主要特性。Toyokawa等利用分餾法和重組法發(fā)現(xiàn),好的面條品質(zhì)應(yīng)該具有一個合適的直鏈淀粉與支鏈淀粉比例,直鏈淀粉含量偏低或中等的小麥粉制成的面條品質(zhì)好,有韌性、不粘【21】。形成時間、穩(wěn)定時間、評價值、拉伸面積、最大拉伸阻力、拉伸阻力對面條表觀狀態(tài)影響較大與面條的韌性呈

12、顯著正相關(guān),吸水率對面條色澤影響較大，面團(tuán)流變學(xué)特性對面條適口性、粘性和光滑性影響不顯著。3.3餃子 餃子作為傳統(tǒng)食物之一，餃子皮對面團(tuán)也有一定的要求。李桂玉等【22】分析了影響速凍水餃凍裂因素及改進(jìn)措施,指出面粉作為速凍水餃專用的面粉,應(yīng)該具備以下特點:(l)灰分低；(2)蛋白質(zhì)質(zhì)量好。張國權(quán)等【23】對餃子專用粉的淀粉品質(zhì)特性分析指出,優(yōu)質(zhì)餃子專用粉不但應(yīng)具有較好的蛋白質(zhì)品質(zhì),還應(yīng)具有合理的淀粉構(gòu)成以及較高的峰值粘度、較強的凝膠形成能力和較大的淀粉膨脹體積。面團(tuán)流變學(xué)特性對餃子品質(zhì)的影響較大。形成時間、穩(wěn)定時間、評價值和拉伸面積、最大拉伸阻力、拉伸阻力對餃子總分影響均表現(xiàn)為極顯著正相關(guān),延

13、伸度對餃子品質(zhì)總分影響表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān),餃子品質(zhì)中顏色、餃子湯特性、總分、細(xì)膩度、韌性等品質(zhì)指標(biāo)與面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)性強,所以,要提高餃子品質(zhì)就必須了解和控制加工用小麥分的面團(tuán)流變學(xué)特性參數(shù)。3.4餅干 面團(tuán)的流變學(xué)特性與餅干的質(zhì)量密切相關(guān)，根據(jù)餅干制作特點，餅干粉面團(tuán)需要較好的延伸性(即可塑性),對彈性和筋力要求較弱，因此餅干選用低筋粉制作。面團(tuán)的擠壓時間、彈性回復(fù)、拉伸黏度、稠度和硬度與餅干的延伸顯著相關(guān)，面團(tuán)的彈性回復(fù)和稠度主要影響餅干的厚度；面團(tuán)擠壓時間、彈性回復(fù)、表觀雙軸拉伸黏度、稠度和硬度與餅干密度正相關(guān)，餅干密度也與感官評價相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，在流變學(xué)指標(biāo)中，彈性回復(fù)是預(yù)測餅干質(zhì)構(gòu)的

14、最好指標(biāo)【24】。3.5面包 面團(tuán)流變學(xué)特性與面包烘焙品質(zhì)間存在著顯著的相關(guān)關(guān)系，面筋賦于面團(tuán)的黏彈性，對面包烘焙特性如面包體積、內(nèi)瓤結(jié)構(gòu)、質(zhì)均等均有很大影響。面團(tuán)凝聚力是預(yù)測面包質(zhì)量的一個較佳的指標(biāo)【25】。通常認(rèn)為，穩(wěn)定時間越長，面團(tuán)的韌性越好，面筋強度越大，面團(tuán)的處理性質(zhì)越好。 制作面包應(yīng)選用形成時間、穩(wěn)定時間都較長和形成時間長、穩(wěn)定時間稍短以及穩(wěn)定時間長、形成時間稍短的小麥面粉，或?qū)哂胁煌焚|(zhì)的面粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇钆?，這樣，就可生產(chǎn)出質(zhì)量較好的面包。除此之外，面團(tuán)還應(yīng)具有以下三個性質(zhì)在焙烤時面團(tuán)必須有充分大的黏度；必須保持足夠大的延伸性；保證氣孔間面團(tuán)膜的延伸性。4.展望面團(tuán)流變學(xué)的研究

15、是建立在流變學(xué)測量的基礎(chǔ)上,主要研究面團(tuán)所具有的流變學(xué)特性的規(guī)律性,尋求不同條件與流變學(xué)特性之間的關(guān)系,是一種評判面制品品質(zhì)的很有潛力的方法。面團(tuán)流變學(xué)特性是面制品質(zhì)量的重要保障。流變學(xué)參數(shù)已經(jīng)用于研究面團(tuán)的調(diào)制、加工過程的最佳工藝條件以及產(chǎn)品的質(zhì)量控制。然而許多面制品的加工是在大變形拉伸流動下操作，在面制品上進(jìn)行的大部分流變學(xué)試驗卻是小變形剪切振蕩試驗。因此在以后的研究工作中,要加強面團(tuán)理論流變學(xué)的研究，并注意實際加工過程中面團(tuán)經(jīng)歷的應(yīng)變與流變學(xué)試驗中的應(yīng)變條件，確定面制品實際生產(chǎn)的變形條件與進(jìn)行流變學(xué)試驗的條件保持一致或相似。另外，還要進(jìn)一步的對加工過程中面團(tuán)結(jié)構(gòu)變化與面團(tuán)流變學(xué)特性之間的

16、關(guān)系進(jìn)行研究，有針對性地應(yīng)用流變學(xué)方法解決工程問題。 參考文獻(xiàn)1 周宇英, 唐偉強.食品流變特性研究的進(jìn)展J.糧油加工與食品機械,2001,8:7.2 洪漫興,阮征. 食品流變特性研究進(jìn)展C.廣東省食品學(xué)會年會論文集,2014,190.3 余奇飛,鄭志勇.食品流變學(xué)的研究J.漳州職業(yè)大學(xué)學(xué)報,l999,2:78. 4 崔會娟，郭興鳳.面團(tuán)流變學(xué)特性與面制品品質(zhì)的關(guān)系J.糧食加工,2015,40(2): 28.5 Veraverbeke W S, Delcour J A. Wheat protein composition and properties of wheat glutenin in

17、relation to bread making functionalityJ. Critical reviews in food science and nutrition, 2002, 42(3):179-208.6 Don C, Lichtendonk W J, Plijter J J, et al. Understanding the link between GMP and dough: from glutenin particles in flour towards developed doughJ. Journal of Cereal Science,2003, 38(2):15

18、7-165.7 李寧波,王曉曦,于磊,曲藝,雷洪.面團(tuán)流變學(xué)特性及其在食品加工中的應(yīng)用J.食品科技, 2008, 08:35.8 顧堯臣.主食面制品加工技術(shù)的探討和建議(一)J.糧食與食品工業(yè),2003(3):8-12.9 Dobraszczyk B, Morgenstern M. Rheology and the bread-making processJ. Journal of Cereal Science, 2003, 38(3):229-245.10 Stojceska V, Butler F. Investigation of reported correlation coeffic

19、ients between rheological properties of the wheat bread doughs and baking performance of the corresponding wheat floursJ. Trends in Food Science & Technology,2012,24(1):13-18.11 Dobraszczyka B J, Salmanowiczb B P. Comparison of predictions of baking volume using large deformation rheological propert

20、iesJ. J Cereal Sci, 2008, 47:292-301.12 王光瑞,周桂英,王瑞.焙烤品質(zhì)與面團(tuán)形成和穩(wěn)定時間相關(guān)分析J.中國糧油學(xué)報,1997,12(3):1-6.13 李志西,魏益民,張建國,張國權(quán).小麥蛋白質(zhì)組分與面團(tuán)特性和烘焙品質(zhì)關(guān)系的研究J.中國糧油學(xué)報,1998,13(3):1-5.14 劉艷玲,田紀(jì)春等.面團(tuán)流變學(xué)特性分析方法比較及與烘烤品質(zhì)的通徑分析J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(1):45-51.15 王恕.吹泡示功儀測定小麥品質(zhì)淺析J.鄭州糧食學(xué)院學(xué)報,1998,19(4):80-84.16 Edwards N.M.,Mulvnaey S.J.,Seanlon M.G.and Dexter J.E.Role of gluten and its components in detemrining Duurm Semelina dough viseoelastic porpertiesJ.Ceeral Chemisty,2003,80(6):755-763.17 Sidi Huang等著,詹道潤譯.饅頭用粉品質(zhì)指標(biāo)的評價J.麥類作物,1997,17(5):54-57.18 魏益民,張國權(quán)等.小麥籽粒品質(zhì)與饅頭品質(zhì)關(guān)系的研究J.中國糧油學(xué)報,2003,18(6):