面包防腐剂对面粉流变学特性的影响研究
在国家食品添加剂使用卫生标准GB 2760—2011中规定，面包中允许添加的防腐剂只有丙酸钙、山梨酸钾和脱氢乙酸钠3种。防腐剂对面包的防腐保鲜起着举足轻重的作用，能够使工业生产的面包的货架期延长至半年[1]。但是面包防腐剂对面包的加工工艺也有一定副作用，例如脱氢乙酸钠能够抑制酵母菌发酵，从而影响面包面团的发酵[2]。
目前，面包防腐剂对面粉流变学特性的影响，还没有相关试验报道。面粉流变学特性主要反应了面粉与面团的品质特性，该特性决定了面团品质的好坏，而面团品质决定了它能否制作品质良好的面包。粉质仪和拉伸仪是小麦粉品质检测的专用仪器[3]，主要用于小麦的育种、经营收购、储存、面粉加工、食品生产等过程中对小麦和小麦粉的品质质量进行检测控制。试验应用粉质仪和拉伸仪研究面包防腐剂对小麦粉流变学特性的影响，为面包工业应用面包防腐剂提供科学依据。
1 ·材料与方法
1.1 材料
小麦粉（特一粉）：河南省雪健面业有限公司；水（蒸馏水）：河南省雪健面业有限公司；丙酸钙（食品级）：青岛大伟生物工程有限公司；脱氢乙酸钠（食品级）：哈尔滨康源食品原料有限公司。山梨酸钾（食品级）：青岛天新食品添加剂有限公司。
1.2 仪器设备
F Z D 粉质仪：北京东方孚德技术发展中心；
JMLD150 拉伸仪：北京东方孚德技术发展中心；
JA5003 N电子天平：上海精密科学仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 面粉粉质拉伸试验方法
粉质试验按照GB/T 14614—2006 进行[4]，拉伸试验按照GB/T 14615—2006 进行[5]。
1.3.2 面包防腐剂的添加
按照食品添加剂使用卫生标准GB 2760—2011中的规定[6]，在面包中，防腐剂单独使用范围为：丙酸钙添加范围为0~0.628%，山梨酸钾添加范围为0~0.134%，脱氢乙酸钠添加范围为0~0.05%。出于研究目的，单因素试验适当增大添加范围，丙酸钙添加范围为0~1%，山梨酸钾添加范围为0~0.3%，脱氢乙酸钠添加范围为0~0.1%。
复合添加剂在混合使用时，各自用量占其最大使用量的比例之和不应超过1。试验复合防腐剂剂添加量等于各自用量占其最大使用量的比例之和等于1进行添加。复合防腐剂试验组有：（1）空白；（2）丙酸钙0.21%，山梨酸钾0.04%，脱氢乙酸钠0.021%；（3）丙酸钙0.31%，山梨酸钾0.07%；（4）丙酸钙0.31%，脱氢乙酸钠0.031%；（5）山梨酸钾0.07%，脱氢乙酸钠0.031%（%表示防腐剂与面粉的百分比例）。
2· 试验结果与讨论
2.1 面包防腐剂对面粉粉质试验的影响
面粉粉质特性参数主要有面团吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、面团弱化度、粉质指数。面团吸水率是每100 g面粉在粉质仪中揉和，面团达到标准稠度（粉质曲线达到500 FU）时所需的加水量，吸水率与面粉的原始水分、蛋白质的量和质以及损伤淀粉量相关。面团形成时间是指从加水和面到曲线达到峰值（面团标准稠度）所需的时间。面团稳定时间是指粉质曲线达到500 FU（标准稠度）到离开500 FU的时间，代表了面团的耐搅拌性和面筋筋力强弱。弱化度表示曲线达到峰值后12 min时，谱带中心线自500 FU标线下降的距离，弱化度大，表示面团在过度搅揉后面筋变弱的程度大。粉质指数是指揉面开始到曲线达到最大稠度后再下降30 FU处的距离，其值是用到达该点所用的时间乘以10来表示，它是评价面粉质量的一种指标，弱力粉弱化迅速，质量指数低，强力粉反之。粉质曲线见图1所示。
面包防腐剂对面粉的流变性影响结果见表1所示。
从表1数据得知，添加丙酸钙后，面团吸水率变化不大；面团形成时间延长近50%；面团稳定时间减少，并随丙酸钙添加量的增加而逐渐小，添加0.63%时减少11.8%；面团弱化度增加约30%；粉质指数略有下降。这说明，丙酸钙对面粉的粉质有恶化作用。在面包用小麦粉标准中要求的面粉流变学特性指标只有稳定时间，其值大于7 min[7]。而在试验中，添加0.63%（最大添加量）时面团稳定时间为6.7 min，减少11.8%，接近于7，只要用筋力更高的面粉就能弥补这一不足。
从表2数据得知，添加山梨酸钾后，面团吸水率变化不大；面团形成时间略有延长；面团稳定时间减少，添加0.14%（最大添加量）时约减少42%；面团弱化度增加约77%；粉质指数下降32%。这说明，丙酸钙对面粉的粉质有明显的恶化作用。在面包用小麦粉标准中要求的面粉流变学特性指标稳定时间大于7min，而在试验中，添加0.14%（最大添加量）时面团稳定时间约减少42%，稳定时间为4.4 min。要克服这一不足，除了面粉的筋力要很高之外，还得添加改良剂，才能弥补这一不足。目前面包工业中，很多厂家已经不使用山梨酸钾作为防腐剂，除了其防腐效果差点之外，也和对面粉粉质恶化作用有关[8]。
从表3数据得知，添加山脱氢乙酸钠后，面团吸水率变化不大；面团形成时间（最大添加量）延长55%；面团稳定变化不大；面团弱化度略有下降；粉质指数变化不大。这说明，丙酸钙对面粉的粉质的影响很小，只对面团的形成时间明显延长，这可以通过延长面团搅拌时间来克服这一不足，这会降低面包生产效率，增加耗能成本[9]。
从表4数据得知，添加4组复合防腐剂剂后，面团吸水率变化不大；添加含有山梨酸钾的复合防腐剂后，面团形成时间、面团稳定时间、面团弱化度和面筋指数都有明显下降，添加含有丙酸钙而不含山梨酸钾的复合防腐剂后，面团形成时间、面团稳定时间、面团弱化度和面筋指数略有下降。这和单一防腐剂对面粉流变学特性的影响基本一致，复合防腐剂剂对面粉流变学特性的影响只是叠加效应，而没有出现其他协同效应。
2.2 面包防腐剂对面团拉伸试验的影响
面团拉伸曲线参数主要有面团拉伸能量（A，cm2）、延伸度（E，mm），拉伸阻力（R，EU）、拉伸比（R/E，EU/mm）。面团拉伸曲线图，拉伸曲线面积是拉伸曲线和横坐标围成的面积大小，它表示面粉筋力的大小。面团延伸度表示从面团开始拉到被拉断时，面团延伸的距离，它表示面团的延伸性的大小。最大拉伸阻力表示面团从开始拉到被拉断的过程中，面团阻力的最大峰值，它表示了面团的韧性和面筋筋力的大小。拉伸比是拉伸阻力和延伸度的比值。这4个参数中拉伸面积和拉伸比最重要，一般拉伸曲线面积大而拉伸比值适中的小麦粉，使用品质较好。
从表5数据得知，添加丙酸钙后，分别在45 min，90 min，135 min时间点测定拉伸指标，面团拉伸能量增大，延伸度变化不大，拉伸阻力增大、拉伸比增大。这4个参数中拉伸面积和拉伸比最重要，拉伸面积和拉伸阻力都反应了面团的强度，延伸度反应了面团的延展性。一般拉伸曲线面积大而拉伸比值适中的小麦粉，产品品质较好。在制作产品时，根据不同时间的拉伸指标来决定面团的醒发时间[10]。从这些指标变化得出，丙酸钙对面筋筋力有强化作用，这与丙酸钙对面粉粉质试验影响结果相反。面粉粉质试验是在面团揉制到面团崩解的过程中测定的，而面团拉伸试验是在面团的醒发过程中测定的[10]，因此在不同的阶段测试的结果不一致是正常的。对于做面包，面团拉伸试验参数更有参考意义[9]。因此，丙酸钙对面包面团有改良作用。
从表6数据得知，添加山梨酸钾后，分别在45min，90 min，135 min时间点测定拉伸指标，面团拉伸能量下降，延伸度增大，拉伸阻力下降、拉伸比下降。这说明，山梨酸钾对面团的筋力有恶化作用，和山梨酸钾对面粉粉质的影响一致。因此，山梨酸钾对面包的品质有副作用。
从表7数据得知，添加脱氢乙酸钠后，分别在45min，90 min，135 min时间点测定拉伸指标，面团拉伸能量增大，延伸度增大，拉伸阻力增大、拉伸比变化不大。这说明，脱氢乙酸钠不仅增强了面筋筋力，同时增加了面团的延伸性，使面团拉伸比基本保持不变。脱氢乙酸钠对面粉粉质和面团拉伸试验结果不一致，也是由于试验测试阶段不同造成的。因此，脱氢乙酸钠对面包面团有改良作用。
从表8数据得知，丙酸钙和脱氢乙酸钠复合防腐剂剂增大了面团拉伸能量、延伸度、拉伸阻力和拉伸比，其他3组都增加了延伸度，减小了面团拉伸能量、拉伸阻力和拉伸比，这3组中都含有山梨酸钾。因此，丙酸钙和脱氢乙酸钠复合防腐剂剂对面包面团有改良作用，其他3组对面包面团有恶化作用。
丙酸钙、山梨酸钾和脱氢乙酸钠都能溶于水，溶液pH都呈碱性，金属离子都能增加面筋筋力，这3种物质对面团的面筋筋力影响不同在于有机酸阴离子。综合比较丙酸、山梨酸和脱氢乙酸，发现这3种有机酸阴离子的长度不同，山梨酸的分子链较长，而丙酸和脱氢乙酸的分子链较短。有机物由于分子链长，疏水作用大，空间阻碍作用大，有碍于面筋的形成扩展，会降低面筋的筋力[11]。粉质仪和拉伸仪测试指标之间具有一定的相关性，这些指标和面包品质之间也有一定的相关性。但是不同仪器测出的结果并没有很高的相关性，因为这些仪器测定的是不同属性的混合物，而且测试面团的机械组织在不同仪器中是不同的。所以，粉质仪和拉伸仪在测定面粉与面团的流变学特性时，从不同方面提供了有用的关于面团品质的信息，不能互相代替使用。在制作面包时，还要与面包的品质指标相结合，以判断面包防腐剂对面包品质的影响[10]。
3· 结论
丙酸钙和山梨酸钾降低了粉质指标，而脱氢乙酸钠对粉质指标影响不大。丙酸钙和脱氢乙酸钠提高了拉伸指标，而山梨酸钾降低了拉伸指标。含有山梨酸钾的复合防腐剂对粉质指标和拉伸指标均具有副作用。丙酸钙和脱氢乙酸钠对面包面团具有改良作用，山梨酸钾对对面包面团具有恶化作用。
添加单一或复合防腐剂制作面包时，应根据复合防腐剂具体添加量来做粉质和拉伸试验，以确定防腐剂对面包面团的影响大小，决定其是否适合制作面包。