（食品科学专业论文）中国主食馒头老化及其抑制的研究.pdf

摘要 本文以我国的传统主食馒头为研究对象，测定了馒头贮存过程中感官、物理、化学特性的变 化，通过感官与理化指标之间的相关性分析确立了评价馒头老化的指标，重点对馒头硬化机理进 行了探讨，并应用添加剂进行了馒头抗老化研究，最后，考查了工艺条件对馒头老化的影响主 要研究内容和结论如下： 1 可溶性固形物、可溶性淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量、持水力及r v a 峰值粘度、硬度、 回复值、剪切力、剪切功均与感官评分显著相关( p ( o o l 或p 0 0 5 ) ，能够较好地表征馒头贮存 过程中的老化变化规律，可以作为评价馒头老化的测定指标，硬度，回复值与感官评分之间相关 性更高，推荐用于馒头老化过程的评价。 2 在贮存过程中，馒头中的淀粉分子重新发生了聚合，淀粉分子构型相应地由a 型转为b 型。直链淀粉- 脂质复合物在贮存过程中没有发生显著的变化，对硬化无显著影响，支链淀粉回生 是影响馒头硬化的重要因素，但并不是唯一因素温度是影响馒头硬化和回生的重要因素，低温 冷藏加速了馒头的硬化和回生，4 条件下馒头的硬化和回生速率最快，冷冻贮存是馒头保持新 鲜的最有效方法。馒头表皮层与中心层之间的水分迁移对馒头硬化影响不显著。 3 馒头贮存过程中，无定形区变化可能引发了d m t a 温谱图上高温区( * 6 6 ) 相态转变， 甘油的添加抑制了该转变的发生，其可能通过塑化无定形区起到延缓馒头硬化的作用。 4 添加单甘酯、d a t e m 、c m c 、h p m c 可以有效地降低馒头在贮存过程中的硬化速率常数 以硬度增幅，都具有延缓淀粉回生的作用。 5 采用一次发酵法制各馒头，单因素实验表明，搅拌时间、发酵温度、发酵时间、醒发时 间对馒头比容、硬度增幅均有显著影响( p 0 0 5 ) 比容是影响馒头硬化的重要物理因素，馒头 比容和硬度增幅之间存在显著负相关( ， 0 0 1 ) ，通过改变工艺条件来改善馒头的比容可以有效 延缓馒头的硬化。采用响应面实验优化降低馒头硬度增幅的工艺条件，最佳工艺条件为：搅拌时 间1 7r a i n ，发酵时间1 8 4r a i n ，发酵温度3 8 。c ，醒发时间2 5m i n 。 关键词：馒头，老化，淀粉回生，抗硬化 a b s t r a c t m a nt o ui sat r a d i t i o n a ls t a p l ef o o di nc h i n a i nt h i sp a p e r , t h ec h a n g e so f t h ep h y s i c a l c h e m i c a la n d s e n s o r yc h a r a c t e r i s t i c so f m a nt o ud u r i n gs t o r a g ew e r fm o n i t o r e d t h ei n d e xf o ra s s e s s i n gt h es t a l i n go f m a nt o uw a se s t a b l i s h e db yt h ec o r r e l a t i o nb e “v e c ns e n s o r ye v a l u a t i o na n dp h y s i c a l c h e m i c a li n d e x t h em e c h a n i s mf o rm a nt o us t a l i n gw a sd i s c u s s e da n da d d i t i v e sw c r eu s e dt os t u d yt h ee f f e c to f a n t i f i r m i n go fm a nt o u f i n a l l y , t h ei n f l u e n c eo fp r o c e s s i n gc o n d i t i o n so nm a nt o us t a l i n gw a sa l s o s t u d i e d t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w i n g ： 1 s i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n s ( p o 0 1o rp o 0 5 ) b e t w e e ns e n s o r ye v a l u a t i o na n dw a t e rr e t e n t i o n c a p a c i t y , t o t a lw a t e rs o l u b l e s ，s o l u b l es t a r c h , s o l u b l ea m y l a s e ，a m y l o p e c t i na n dr v ap e a kv i s c o s i t ya n d h a r d n e s s , r e s i l i e n c ew e r ef o u n d , w h i c hc o u l db eu s e da st h ei n d e x e sf o ra s s e s s i n gt h es t a l i n go f m a nt o u d u r i n gs t o r a g e h i g h e rc o r r e l a t i o n sw e r eo b s e r v e db e t w e e ns e n s o r ye v a l u a t i o na n dh a r d n e s s ，r e s i l i e n c e , w h i c hw e r er e c o m m e n df o r m a nt o us t a l i n g 2 s t a r c hm o l e c u l e sw e r er e a s s o e i a t a dd u r i n gs t o r a g e , w h i c hw a sc h a n g e df r o ma - t y p et o8 - t y p e n os i g n i f i c a n tc h a n g eo fa m y l a s e - l i p i dc o m p l e xw a sf o u n dd u r i n gs t o r a g e ，w h i c hh a sn os i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo nf i r m i n go f m a nt o u r e t r o g r a d a t i o no fa m y l o p e c t i nw a sa ni m p o r t a n tf a c t o rf o rf i r m i n go f m a nt o u t e m p e r a t u r eh a das i g n i f i c a n te f f e c to nf i r m i n ga n dr e t r o g r a d a t o i no fa m y l o p e e t i nd u r i n g s t o r a g e l o wt e m p e r a t u r ei n c r e a s e dt h er a t eo ff i r m i n ga n dr e t r o g r a d a t o i no fa m y l o p e e t i n t h eh i 曲e s t r a t ec o n s t a n t 七w a sf o u n d 越4 c i ti st h em o s te f f e c tw a yt oc o n t r o ls t a l i n go f m a nt o ub yf r e e z i n g m o i s t u r em i g r a t i o nb e 铆e e ns k i na n dc e n t r eo f m a nt o uh a dn os i g n i f i c a n te f f e c to nm a nt o uf i r m i n g 3 t h ec h a n g e so fa m o r p h o u sd o m a i n sm a yc a u s eap h a s et r a n s i t i o n si nt h ea r e ao fh i g i i t e m p e r a t u r e 6 ) i nd m t at h e r m o g r a m s , w h i c hw a sa nm i c r o c o s m i ci n d e xf o rs t a l i n go f m a nt o t l a d d i t i o no fg l y c e r o lr e s t r a i n e dp h a s et r a n s i t i o n s ，w h i c hm a yr e t a r dt h ef i r m i n go f m a nt o ub yk e e p i n g a m o r p h o u sp h a s ep l a s t i c i z e d 4 a d d i t i o no fm o n o g l y c e r i d e s , d a t e m ，c m c ，h p m ch a das i g n i f i c a n te f f e c to i ld e c r e a s i n g f i r m i n gr a t ec o n s t a n t 七a n de x t e n to ff i r m i n g , w h i c hc a nr e t a r dr e t r o g r a d a t o i no fa m y l o p e c t i nd u r i n g s t o r a g e 5 t h ee f f e c t so fp r o c e s sc o n d i t i o n so ns t a l i n go fm a nt o uw h i c hw a sp r o d u c e db yo n et i m e f e r m e n t a t i o nm e t h o dw g t ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tm i x i n gt i m e ，f e r m e n t a t i o n t e m p e r a t u r e ，f e r m e n t a t i o nt i m ea n dp r o v i n gt i m eh a ds i g n i f i c a n te f f e c t s o nt h es p e c i f i cv o l u m ea n d e x t e n ti l f f i r m i n gf p 0 0 5 ) t h es p e c i f i cv o l u m ew a sa ni m p o r t a n tp h y s i c a lf a c t o rw h i c hc o u l di n f l u e n c e t h ef i r m i n go fm a nt o u t h e r ew a sas i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h es p e c i f i cv o l u m ea n d e x t e n to ff i r m i n g 伊 0 0 1 ) a sar e s u l t , i ti sa ne f f e c tw a yt oc h a n g es p e c i f i cv o l u m eo fm a nt o uf o r r e t a r d i n gf i r m i n g r e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y ( r s m ) w a su s e dt oo p t i m i z ep r o c e s sc o n d i t i o n st o r e t a r dt h ee x t e n to ff i n n i n g t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w i n g ：m i x i n gt i m ea t1 7m i n , f e r m e n t a t i o nt i m ea t1 8 4m i n ，f e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r ea t3 8 0 c ，p r o v i n gt i m ea t2 5m i n k e y w o r d s ：m a nt o u , s t a l i n g , r e t r o g r a d a t i o no f s t a r c h , a n t i f i n n i n g 1 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 才寸 时阚： 0 面) 年1 6 只| 9 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 邗5 夸留晴 时间：确年多月日 时间： 年多月旷日 中国农业大学博十学位论文第一章绪论 第一章文献综述与立题分析 1 1 研究的目的和意义 馒头是一类由中国人发明、发展的发酵面团汽蒸食品，它的起源可以追溯到三国时期( 吕一 飞2 0 0 1 ) ，多年的传承、演化形成了今日丰富的品种样式通常情况下。馒头是指以小麦粉为主 要原料，将小麦粉加水、酵母或面肥、老面等和成面团，按一定的要求对面团进行发酵、揉制、 成型、醒发等处理，最后经气蒸熟化定型的一种小麦面制品( 苏东民2 0 0 5 ) 由于与西方的焙烤 面包在制作上有许多相似之处，所以馒头又被称为汽蒸面包，但两者并不属于同一类别范畴。 馒头是深受中国人民喜爱的传统主食之一，伴随在人们的一日三餐，在中国人民的饮食文化 和日常生活中占据重要的地位近年来，西方的面包、蛋糕等新型食品曾一度冲击中国的食品市 场，但仍没能动摇馒头的主食地位，据统计，我国北方小麦粉用量的7 0 用于了馒头的制作( y 沁 a n dr a y a s1 9 9 7 ) ，而近年来馒头在南方的消费量也不断增加饮食文化和饮食习惯铸就了中国人 对馒头的偏爱。 主食的消费量无疑是巨大的，主食加工业已经成为国际上发达国家食品加工业的支柱。尽管 我国也已经把加速主食的工业化作为重要发展战略，但目前的现代化、工业化水平仍然很低，馒 头的工业化生产还没有完全实现，在实际生产中还存在许多急需解决的问题( 李里特2 0 0 0 ) 。老 化便是制约馒头工业化生产的重要问题之一，馒头的老化主要指馒头在贮存过程中产品新鲜度 ( 质地和风味) 的损失，具体表现为硬度的增加，弹性和咬劲的下降，而非指微生物的变化( 钱 平2 0 0 5 ) 老化引起的馒头品质的下降势必缩短其货架期，将会给生产企业和消费者带来很大的 经济损失因此，本论文着眼于馒头老化，希望透过馒头老化现象来揭示其老化实质，从而寻找 延缓或抑制馒头老化的出发点，采取相应的解决措施。 系统、深入地开展馒头老化的研究无疑将具有重要的意义，第一，老化是一个被广泛研究的 课题，尽管西方国家对面包的老化研究已经开展了很长时间，也取得了很大的研究进展，但真正 的老化机制还没有弄清楚，馒头是相似又有别于面包的体系，对馒头老化的研究将有助于对整个 老化问题的深入理解：第二，只有民族的，才是世界的，致力于馒头老化的研究有利于弘扬民族 饮食文化，添补某些基础领域研究的空白；第三，馒头老化的研究立足于解决生产实践中的难题， 为抑制老化提供可行的理论依据，可以加快馒头工业化发展的进程。第四，抗老化、耐贮藏馒头 提供给军队等特殊消费群体，可提高军队的后勤保障力 1 2 国内外研究概况 1 2 1 小麦面制食品( w h e a t b a s e df o o dp r o d u c t s ) 老化机理研究进展 老化是一直受科研工作者和生产厂家关注的问题，研究最多的是西方的面包，对其老化的研 究已经持续了一个多世纪，但是由于其构成成分复杂，各个组成成分在面包制作中和贮存中均会 发生变化，而简单的模型体系又不能完全替代实际的面包体系，所以面包体系和面包老化机制至 l 中国农业大学博十学位论文第一章绪论 l e v i n e ( 1 9 9 1 ) 报道了面包在贮存过程中t g 从零度以下增加到了室温，在完全老化的面包中t 套 达到了6 0 ，所以他们认为聚合物分子的玻璃化转变( 在玻璃化转变t g 时发生，聚合物分子由有 序转变成无序) 导致了面包的硬化另外一些证据也支持了无定形区变化的观点，k i m - s h i l i 等 人( 1 9 9 1 ) 使用”on m r 技术研究了面包贮存过程中水分的移动性，研究通过监测质子弛豫时 间( t 2 ) 的变化发现水分的移动性显著的减少了。他们指出这并不是由于水分结合到了结晶的淀 粉中了，而是水分在淀粉的无定形区发生了重新分配。c h e n 等人( 1 9 9 7 ) 在使用1 h n m r 研究面 包老化过程中水分移动性时也发现了类似的水分迁移现象。水分含量对t g 是有显著影响的 ( v o d o v o t za n dc h i n a c h o t i1 9 9 6 ) ，在面包贮存过程中，由于水分迁移，面包心水分减少，玻璃态 温度升高，使面包心变得更干燥、更僵硬；而表皮水分升高，玻璃态温度下降，使面包皮失去脆 性( p e l e g1 9 9 5 ) h a l l b e r ga n dc h i n a c h o t i ( 1 9 9 2 ) 使用差式扫描量热分析( d s c ) 和动态机械 分析( d m a ) 两种方法研究了无定形区的作用，在耐贮存的军需面包( m r e 面包) 中，t g 并没 发生变化，表明甘油的添加对无定形区起到了很好的塑化作用。所以无定形区的变化更可能引起 面包的硬化( h a l l b e i ga n dc h i n a c h o t i2 0 0 2 ) 。 总之，老化是一个非常复杂的现象，没有一个单一的因素能够解释整个老化现象，多种机制 共同控制着老化现象的发生。面包是由淀粉、面筋、水分按一定比例组成的混合物，淀粉颗粒分 散在连续的面筋网络结构中，水分、淀粉和蛋白都有贡献于面包的老化。水分迁移增强了聚合物 的相态转变从而促进了面包的老化，而面筋蛋白通过与淀粉的相互作用来影响面包的老化。淀粉 回生是引起面包老化的重要因素，但并不是唯一因素。要想真正弄清面包老化的机制，必须借助 现代分析技术，进一步深入探求水、淀粉、蛋白质以及其它成分之间的相互作用，从而研究出延 缓面包老化的技术。 1 2 2 老化研究方法简介 老化是一个受多因素影响的复杂过程，因此任何一种单一的检测方法都不能既从宏观质构又 从微观分子水平来描述整个老化过程。两种或多种方法的交互检测有助于更好的描述老化现象。 下面列举了一些在淀粉和面包体系中常用的老化研究方法。 1 2 2 1 流变学方法( r h e o l o g i c a lm e t h o d s ) ( 1 ) 大变形测试 随着老化的发生，淀粉、面包等产品的质地要发生显著的变化，产品通常由软变硬，变脆。 因此，测定硬度的变化是最常用的面包老化的检测方法，它和消费者感知的老化度有很好的相关 性。单轴压缩实验是最常用的硬度测定方法，美国谷物化学协会( a a c c ) 推荐方法中规定面包 片厚度为2 5m m ，压缩率为4 0 ( a a c c2 0 0 0 ) 。常用的测试仪器是质构仪和流变仪。 ( 2 ) 小变形测试 在大变形测定中，由于变形超出了线性范围，对被测体结构会造成破坏，测定结果往往不能 反应受试体的实际的粘弹性变化，因此另一种小变形测定也用于老化研究。小变形测定主要是在 6 中国农业大学博十学位论文第一章绪论 对被测物体实施微小形变的前提下测定体系的粘弹性，k u l pa n dp o n t e ( 1 9 8 1 ) 引入杨氏模量来表 征面包贮存过程中弹性变化，该指标定义为单轴压缩实验中应力和应变的比值，随着贮存时间的 延长，杨氏模量要逐渐减小在动态流变测定中，储存模量e 可用来指示淀粉回生度的变化，在 贮存过程中，e ，要不断的增加，但和热分析法测得的支链淀粉的焓值变化还存在差异( v o d o v o t z a n dc h i n a c h o t i1 9 9 6 ) 1 2 2 2 热分析方法 ( 1 ) 差示扫描量热法( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y , d s c ) d s c 是一种热分析方法，通过测量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度或时间的 关系，可以监测聚合物的相态转变，包括结晶、熔融和玻璃化转变( 刘振海等2 0 0 4 ) 。在测定过 程中，样品和参比以相同的速率被加热，一旦存在相态转变的时候，样品和参数之间就会反应出 温度差，从而引起热流率的变化，通过绘制热流率与温度或时间曲线即可获得d s c 温谱图一 般在d s c 温谱图上，吸热效应用凸起的峰值来表征，放热效应用反向的峰值表征，峰面积跟吸 收或释放的热焓成比例，可用来定量焓值，而玻璃化转变表现为基线的偏移( 刘振海等2 0 0 4 ) 。 d s c 已经广泛地被用于淀粉和面包老化的研究( m c l v c te ta 1 1 9 6 8 ；f e a ma n dr u s s e l l1 9 8 2 ； h u a n ge t a l 1 9 9 4 ；j a g a l m a t h e t a 1 9 9 9 ；h a l l b e r g a n d c h i n a e h o t i2 0 0 2 ；c h u n g a n d l i m2 0 0 4 ) ，该方法 可以提供有用的淀粉回生、相态转换、以及分子构象变化的信息，由于面包的硬化和支链淀粉重 结晶量之间有很高的相关性，所以d s c 多用于面包硬化的定量分析。 ( 2 ) 热机械分析 很多报道引入动态机械热分析( t h e r m o m e c h a n i c a l a n a l y s i s , t m a ) 和动态机械分析( d y n a m i c m e c h a n i c a la n a l y s i s 。d m a ) 两种热分析方法来研究淀粉和面包的老化( z e l e z n a ka n dh o s e n e y 1 9 8 7 ；l e m e s t ee ta 1 9 9 2 ；h a l l b e l 苫a n dc h i n a c h o t i1 9 9 2 ；v o d o v o t ze ta 1 9 9 6 ；v o d o v o t za n d c h i n a c h o t i1 9 9 6 ；j a g a n n a t he t 以1 9 9 9 ；b a l ka n dc h i n a c h o t i2 0 0 0 ；k a y a c i e ra n ds i n g h2 0 0 2 ；v i t t a d i n i a n dv o d o v o t z2 0 0 3 ) 。 在t m a 实验中，通过对研究材料施以恒定的应力来考查应变随温度或时间的变化，主要用 来测定材料的玻璃化转变温度( t 曲。相比之下，d m a 可以提供更丰富的热机械特性信息，该法 应用一种正弦交变力作用到材料上，来记录和分析物体对该力的变形反应，得到三个主要的动态 机械特性参数：e 动态储存模量，e ”动态损失模量，损耗正切t a n 6 ( 定义为e 和e 的比例) 。 当在给定的频率下对材料施以温度扫描时，d m a 可以监测动态流变参数随温度的变化规律，t a n5 峰形的变化标志着材料的相态转变。在淀粉和面包的老化研究中，主要应用t m a 或d m a 测定e 和t a n5 的相态转变来反应其老化现象，随着贮存时间的延长，淀粉和面包的e 要增加，指示着 材料分子硬度的增加，而t a n6 曲线的形状和峰值也要发生变化，水分含量对测定结果有很大的 影响，但d m a 可以有效区分干燥和老化对面包热机特性的影响，相似水分含量下，老化面包的 t a n5 曲线要变得更宽。 1 2 2 3 光谱分析法 7 中国农业大学博士学位论文第一章绪论 ( 1 ) 核磁共振法( n u c l e a rm a g n e t i cr c s o n a , * w , n m r ) 核磁共振技术已经成功地引入到淀粉和面包的老化研究中，去测定体系老化过程中的分子移 动性( l c u n ge ta 1 9 8 3 ；t e oa n ds c o w1 9 9 2 ；b o t l a na n dd e s b o i s1 9 9 5 ；m c n d e se ta 1 9 9 6 ；s e o w a n d a n d t e 0 1 9 9 6 ；c h e ne t a l 1 9 9 7 ；b a i k e t a 2 0 0 3 ；w a n g e t a 2 0 0 4 ) 。 样品体系的氢原子( 质子) 在稳定的高强磁场中，受到一个短暂的射频脉冲时，其自旋状态 受激而进入较高能级脉冲结束后，质子能级将从激发状态回到初始平衡态( 弛豫) ，并发出 n m r 信号液体和固体在脉冲磁场下的n m r 信号是不同的，固体中的质子的弛豫时间要远低于 液体中的质子，脉冲核磁共振( p u l s e d n u c l e a r m a g n e t r e s o n a n c e ，p n m r ) 基于此可以测定体系 中相对固形物的含量，被用于淀粉糊化度及回生的测定，该方法具有快速，准确、重复性好的特 点。一些以淀粉为基质的小麦制品由于含有更复杂的成分，贮存过程中p n m r 反应出的变化则是 产品老化的综合表现。一些研究者使用1 hn m r 方法测定面包贮存过程中水分的物理状态，并跟 硬度变化进行相关分析，水分移动性的减少可能引起硬度的增加。 ”c 横向极化魔角旋转n i v i r ( 1 3 cc p m a sn m r ) 方法可监测到短链分子的移动性，被用于 研究面包老化过程中淀粉分子刚性的变化，随着老化的发展，1 3 cn m r 的特征峰强不断增加，其 变化和d s c 测得的支链淀粉融解焓有很很高的相关性。 ( 2 ) x 一射线衍射法( x - r a yd i f f r a c t i o n ) x 射线衍射是测定淀粉体系回生的经典方法，该法不仅可以测定体系中晶体的含量，而且还 可以根据衍射图谱的不同区分晶体的晶型( 高嘉安2 0 0 1 ) 。在新鲜的面包中，淀粉大多呈无序的 无定形状态，在贮存过程中，淀粉分子缓慢变得有序，在x ，衍射图谱上反映出重结晶现象，因此 被用于测定老化面包中淀粉的分子结构( d r a g s d o f f a n dv a r r i a n o - m a r s t o n1 9 8 0 ；s i d h ue ta 1 1 9 9 7 ) 。 x 一射线衍射法测得的淀粉的结晶度跟面包的硬度有很好的相关性( m a n z o c c o 盯a 2 0 0 2 ；r i b o t t a e t a 2 0 0 4 ) ，但由于该法对规则的重复双螺旋片断( 长程有序) 有较强的峰显示，所以跟另外的方 法比较敏感性要差。k i m 等人( 1 9 9 7 ) 采用d s c 、x - 射线和弘淀粉酶三种方法比较测定了大米 淀粉的回生度。当d s c 测得的晶体融化热焓高于o 4 卡，克、铲淀粉酶测得回生度高于3 5 时， 才能从x 一衍射图谱上观察到较明显的结晶峰。 ( 3 ) 红外光谱法( i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ) w i l s o n 等人( 1 9 9 1 ) 最先使用傅立叶红外光谱和近红外光谱研究了面包的老化，比较分析 表明红外光谱法分析面包老化是有潜在优势的。 1 ) 傅立叶红外光谱 淀粉的回生是一个分子有序化的过程，从而引起淀粉分子构象上的变化，从1 3 0 0c m 4 到8 0 0 c m “范围的傅立叶转换红外光谱图上可以监测到这种变化，1 0 4 7c m l 的光谱峰对应淀粉的结晶 区，1 0 2 2c n l 1 对应淀粉的无定形区( k a r i me t a 2 0 0 0 ) ，1 0 4 7e m 1 和1 0 2 2c m 1 两个峰强的比例 被用作表示淀粉的回生度( s m i t se t a l 1 9 9 8 ) 2 ) 近红外光谱 8 中国农业大学博十学位论文第一章绪论 近红外光谱对面包贮存过程中发生的物理，化学变化比较敏感，即淀粉结构的变化、水分的 损失、面包瓤的散射，w i l s o n ( 1 9 9 1 ) 和o s b o r n e ( 1 9 9 8 ) 等人的研究表明近红外测得的老化 速率跟d s c 测得的老化速率是一致的x i e ( 2 0 0 2 ) 使用近红外方法系统的研究了淀粉、蛋白 和温度对面包老化的影响，验证和发展了前人的研究成果，由于具有简单、快速、非破坏性特点， 加之可以综合反映老化过程中的物理、化学现象，近红外方法被认为是非常有潜力的老化检测方 法。， 1 2 3 国内馒头老化研究现状 自2 0 世纪中叶以来，国内一些学者就展开了对馒头的一系列基础、应用研究，主要集中在 馒头的起源和分类、馒头品质评价体系、馒头制作工艺、小麦品种和馒头品质之间的关系、工业 化机械生产设备开发等几个方面，虽然研究也取得了一定的成果，但较之西方国家对其主食面包 的研究，无论在深度、广度上都存在很大的差距，突出表现为缺少基础理论支撑。 对馒头品质的研究是整个馒头研究领域的重点，严格意义上的馒头品质评价应该包括馒头感 官品质、营养品质、安全卫生性能和贮藏性能等四个方面，而目前的研究主要集中在馒头的感官 品质影响评价上，对馒头的贮藏品质即老化现象的研究相对缺乏 大量的研究表明，小麦粉品质与馒头感官品质之间呈显著相关性，蛋白含量和质量是影响馒 头品质的重要因素，中等或较强面筋含量的面粉较适于馒头的加工生产( l u k o wa n dz h a n g1 9 9 0 ； a d d o e t a l 1 9 9 1 ；赵乃新等1 9 9 5 ；王瑞等1 9 9 5 ；h u a n g e t a l 1 9 9 6 ；z h ue t a l 2 0 0 1 ) 。那么小麦粉品 质与馒头贮藏品质这间的关系又是怎样呢。钱平( 2 0 0 5 ) 选取了2 1 个小麦品种，研究了小麦粉 品质和馒头质地变化的相关性，结果表明，小麦粉中直链淀粉含量越高制得的馒头回复值初值和 硬度初值越大，能有效延缓贮存后期回复值的下降，但会促进馒头的硬化速率；小麦粉中蛋白含 量越高馒头的硬度增幅越大，硬化速率也越大；具有良好蛋白质品质的小麦粉制得的馒头，在贮 存后期的回复值下降速率和应力松弛速率增加速率可被明显的抑制。 赵仁勇等人( 2 0 0 2 ) 研究了馒头在贮存过程中的物理，化学特性变化，随着贮藏时间的延长， 馒头心硬度增加，弹性下降，通过馒头瓤上清液中干物质和蛋白质含量以及馒头瓤上清液与碘络 合的吸光度值的变化规律与馒头的硬度、弹性变化相关性分析，他们初步确立了以硬度、弹性、 馒头瓤上清液中干物质和蛋白质含量以及馒头瓤上清液与碘络合的吸光度值作为馒头老化的指 标，但该研究明显缺少感官实验作基础，在老化指标的确定上还缺少系统的研究。 在有限的报道中，乳化剂和酶制剂是主要应用的馒头抗老化剂。王杭勇和秦礼谦( 1 9 8 6 ) 选 用了1 1 种乳化剂进行了抗老化的研究，筛选了3 种抗老化效果较好的乳化剂，确定了最适用量， 并研究了塘、油的抗老化作用，找出了3 种乳化剂和油、糖、水的抗老化最佳配方。李里特和成 晓愈( 1 9 9 9 ) 研究了猪油对酵母发酵性能、馒头品质及馒头老化的影响，实验结果表明，猪油能 增加面团的膨发体积，改善面团体积，色泽和组织结构，并在延缓馒头硬化上起到了一定的作用， 但未指明其确切的抗硬化机理。王金水等人( 2 0 0 4 ) 选用5 种酶制剂用于馒头的抗老化研究，并 对三种抗硬化效果较好的酶进行了复配实验得到了最佳用量。 总之，国内对馒头老化的研究是非常有限的，主要停留在照搬照用的应用研究上，缺少对馒 9 头老化的机理等的基础研究 1 4 研究内容和目标 本论文以馒头为研究对象，借鉴其它小麦面制品的老化研究成果，以现代食品科学技术理论、 方法和技术为手段，研究了馒头的老化问题，文章以观测老化现象，到探讨老化机理，再到延缓 或抑制老化发生为主线，作了如下工作： i 馒头老化指标的研究 2 馒头老化机理的探讨 3 添加剂在馒头抗老化中的应用研究 4 工艺条件对馒头老化的影响研究 本研究的目标是开展对馒头老化的基础研究，寻找延缓或抑制馒头老化的方法和措施，为主 食馒头的工业化生产实践提供一定的理论依据和实际指导。 l o 2 1 前言 第二章馒头老化指标的研究 小麦面制品在贮存过程中要发生一系列的物理、化学以及微生物的变化，从而引起产品品质 的劣化，老化被定义为产品新鲜度( 质地和风味) 的损失，而非指微生物的变化( b e c h t e le t a 1 9 5 3 ； f e a r n e t a l 1 9 8 2 ) 。面包老化后，风味变劣，品尝起来由软变硬、易掉渣，消化吸收率降低，研究 者通常采用包括持水力、可溶性淀粉、直链淀粉、支链淀粉的含量、硬度、回复值、弹性模量、 淀粉的结晶度等理化指标直接或间接地去评价面包的老化( a x f o r de ta l1 9 6 8 ；d r a g s d o f fe t0 1 1 9 8 0 ；f a d d ie t a l 1 9 8 4 ；b a i ke t a 2 0 0 0 ) ，因为在面包贮存过程中，这些指标的变化速度是不同的， 所以没有一个单一的参数能完全界定老化程度。馒头与面包同属小麦发酵面制品，有着相似的老 化现象，但由于配方、制作工艺上的差异表现为不同的老化变化规律( 赵仁勇等2 0 0 2 ) ，因此， 确立适合馒头老化评价的指标是研究馒头老化问题的前提和基础。本章研究主要测定了馒头贮存 过程中的感观特性、质地特性及主要成分的化学变化，并以感官评价为基础进行了理化指标与感 官指标的相关性分析，以期寻找到适合的评价馒头老化的指标。 2 2 材料与方法 2 2 1 材料与试剂 面粉：北京古船食品有限公司；面粉的水分含量1 3 7 ，灰分o 6 l ，蛋白质1 0 9 ，面团 的形成时间2 7 5m i n ，稳定时间3 7 5m i n ，吸水率5 8 7 ，稠度4 9 0 5 ； 高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司； 马铃薯直链淀粉；s i g m a 公司； 甲醇，碘、碘化钾，分析纯；北京化学试剂公司； 密保诺密实袋( 聚乙烯，1 7 8c m x 2 0 3e m ) ：上海庄臣有限公司。 2 2 2 仪器与设备 主要仪器设备见表2 - 1 。 中国农业大学博士学位论文第二章馒头老化指标的研究 裹2 - 1 主要仪器设备一览表 t a b l e 2 - is c h e d u l e o f t h e e x p e r i m e n t i n s t r u m e n t s n a m e s , t y p e s a n d p r o d u c e r s 2 2 1 3 试验方法 2 2 3 i 馒头样品的制备 馒头的制作方法参照中国原商业部发部的馒头专用粉产品标准s b t 1 0 1 3 9 - 9 3 附录a 提出的 方法( 1 9 9 3 ) ，并经过稍加改进，具体工艺如下：称量2 0 0 0 9 面粉于搅拌机中，称量2 0 9 活性干 酵母溶于9 6 0 9 3 8 温水中，活化5 m i n ，然后将酵母溶液缓慢倒入面粉，以中速( 6 0r p m m i n ) 搅 拌4m i n ，形成光滑的面团。然后将面团移入醒发箱中，在8 5 相对湿度、3 8 的温度条件下发 酵1h 。将发酵后的面团分割( 每个面团1 0 0g ) ，手工搓圆，再放入醒发箱中醒发2 5m i n 。最后 将面坯移入双层蒸饭车中汽蒸，每层摆放1 2 个馒头，蒸制时问为2 0m i n ，每次蒸制加水至蒸箱 的同一水位。 2 2 3 2 馒头的贮存条件 将蒸制好的馒头放在托盘上置于室温环境( 温度2 2 ：t ：2 c ，相对湿度3 2 士2 ) 中冷却lh ，然 后装于密实袋中密封，每袋装4 个，于室温条件下贮存，贮存时间设置为包装后的第0h ，6h ， 1 2 h 。2 4h ，4 8 h ，7 2 h 。 2 2 3 3 馒头的感官评价 馒头的感观评价由专家型评审小组完成，该小组由六位成员组成，三位男性，三位女性，均 来自食品科学专业的研究生和教师。在感官评价前，对评审小组成员进行了五次、为期二周的培 训，每次培训时间为1 个半小时，在前二次的培训中让评审员接触、了解有关馒头感官评价的指 标特性和具体评价程序，后三次培训中应用评审员已掌握的评价原理进行实际评价馒头感官质 地评价按照h u a n g 等人( 1 9 9 5 ) 提出的评价方法进行，具体评价方法和打分标准详见表2 - 2 和表 2 3 1 2 中国农业大学博+ 学位论文 第二章馒头老化指标的研究 表2 - 2 暮官质地参数定义及评价方法 t a b l e2 - 2d c f i n a t i o no f s e n s o r ye v a l u j r i o ns y s t e mf o rm a nt o l la n d e v a l u m i o nm e t h o d 质地参数 定义及评价方法 柔软度达到一定变形所需要的力；用拇指和食指轻压样品 弹性力作用时发生形变，去除该力后的恢复程度；用拇指和食指轻压样品 粘性 馒头与牙，舌，腭等粘在一起的力；咀嚼馒头二次 咬筋馒头被咬断前的变形程度；咀嚼馒头六次 表2 - 3 馒头感观评价打分表 t a b l e2 - 3s c o r e so f s e n s o r ye v a l u a t i o ns y s t e mf o rm a nt o l l 品质参数 打分标准 自度l o自，乳白、奶白8 i 一1 0 ；中等6 1 8 ；发灰、发暗l “ 亮度 1 0亮8 1 1 0 ：中等6 ，l 8 ；略1 - - 6 光滑度 l o表皮光滑8 1 1 0 1 中等6 1 q ：表皮粗糙l 巧 结构 柔软度 粘性 咬劲 弹性 风味 1 5纵剖面气孔小、均匀1 2 1 1 5 ；中等9 1 1 2 ；气孔大、不均匀1 9 l o 1 5 1 0 1 5 5 柔软8 1 1 0 ；较软6 i 坤；硬4 1 - - 6 ；非常硬2 i - 4 咀嚼爽口不粘牙1 2 1 1 5 ；中等9 1 一1 2 ；发粘l 9 咬劲强8 1 1 0 ；中等6 i q ；咬劲弱l “ 回弹快、能恢复1 2 1 1 5 ；手指按压回弹弱或不回弹9 1 - 1 2 压缩困难l 曲 具有麦香味、无异味4 1 5 1 中等3 1 - 4 1 有异味1 - 3 总分 1 0 0 注：，舯分为i l l , i t 7 ( k 8 0 分为好，7 0 6 0 分为较好，6 0 为不好 2 2 3 4 馒头的仪器质地测试 质地是谷物食品的一个很重要的感官性质，在测定食品的可接受性上具有很重要的作用，本 研究采用两种模式测试了馒头在贮存过程中的质地变化，测试使用t a - x t p l u s 型的质地测试仪完 成。质地测试前将馒头切片处理，用面包刀切去馒头的顶部和底部制得4 6 咖( 士o 1 ) 的馒头片， 再进一步细分成2 3c m ( 土o 1 ) 的薄片 ( 1 ) t e x t u r ep r o f i l e a n a l y s i s ( t p a ) 测试模式 1 3 中国农业大学博十学位论文第二章馒头老化指标的研究 t p a 是一种客观的感观分析方法，由两次压缩实验组成，模仿了人的咀嚼运动，s z c z e s n