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《江南大学》 2017年
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小麦淀粉在冻藏过程中品质劣变机理及其对面团品质影响的研究

陶晗  
【摘要】:冷冻面团是烘焙面食实现工业化生产的主要方式。目前,冷冻面团的品质劣变主要归因于冷冻浓缩导致的面筋网络破损和酵母失活两方面,而小麦淀粉作为面团中含量最高的组成成分,其在冷冻过程中自身品质的变化,以及对冷冻面团品质的影响等尚未报道。本课题围绕小麦淀粉在冻藏过程中品质劣变机理及其对面团品质影响进行研究,以重组面团的方法从本质上揭示了冻藏小麦淀粉与冷冻面团品质劣变的关系,并探讨了亲水胶体对冻藏小麦淀粉品质劣变的改善作用,从而提高了调控面团品质的有效性。主要结论如下:冷冻速率影响小麦淀粉的理化性质。以小麦淀粉与水1:1.5(w/v)比例的淀粉乳为研究对象,采用0.18、0.37和1.54℃/min不同冷冻速率将其冻至-20℃,并考察了在此温度下贮藏8周后小麦淀粉理化性质的变化。结果表明:冷冻速率越小,淀粉在冻藏过程中越容易破损,导致淀粉中的蛋白质、脂肪和直链淀粉的溶出也越多,淀粉相对结晶度增加,热力学参数和糊化参数上升幅度增大,并提高了面粉的吸水率,延长面团形成时间。缓慢冷冻(0.18℃/min)处理后,小麦淀粉的破损淀粉(DS)含量由1.36%增加至2.49%,淀粉中残余蛋白质、脂肪和直链淀粉分别由0.41%、0.55%和28.9%下降至0.20%、0.24%和26.2%;X-射线衍射(XRD)结果显示小麦淀粉在缓慢冷冻过程中保持A型晶体衍射峰,但相对结晶度(RC)由31.4%增加至34.6%。差示扫描量热仪(DSC)结果显示,缓慢冷冻淀粉的To(起始糊化温度)和ΔH(糊化焓)分别由56.55℃和9.54J/g增加至58.15℃和11.83 J/g。同时,淀粉的糊化黏度(PV)、崩解黏度(BV)和回生黏度(SV)分别由2352 cP、560 cP和1053 c P增加至2952 cP、771 cP和1356 cP。将不同小麦淀粉样品分别和谷朊粉按高筋粉比例(86/14,干基重)重组配粉,烘焙后,缓慢冷冻淀粉添加组的面包比容从3.26 cm3/g降低至1.96 cm3/g,面包芯硬度从1.18 N增加至2.71 N。冻融循环处理加剧小麦淀粉品质的劣变。以3、7和10次冻融循环处理为研究手段,考察了冻融循环次数对小麦淀粉理化性质的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,损伤淀粉含量逐渐增加,淀粉中的蛋白质、脂肪和直链淀粉含量呈递减趋势,导致淀粉相对结晶度值逐渐增加,提高了淀粉起始糊化温度和糊化焓,增大了淀粉糊体系黏度,面包比容呈下降趋势,面包芯的硬度逐渐增加。经过10次冻融循环后,淀粉颗粒表面粗糙,DS值增加至4.50%,蛋白质、脂肪和直链淀粉含量分别降低至0.10%、0.06%和24.5%,RC值增加至35.7%,To和ΔH值分别增加至59.32℃和13.62 J/g,表明淀粉分子结构趋于有序化。10次冻融循环处理后,淀粉乳在加热过程中膨胀,PV值增加至2645cP,然而在快速黏度仪(RVA)的剪切力作用下,淀粉糊易崩解,渗漏出更多的直链淀粉,BV值和SV值分别增加至620 cP和1238 cP。添加10次冻融循环淀粉后,面包比容降低至2.49 cm3/g,而面包芯硬度增加至6.78 N。淀粉颗粒越小,对冻藏条件变化的敏感性越强,品质变化越明显。以大颗粒A型淀粉和小颗粒B型淀粉为研究对象,比较了A、B型淀粉在冻藏过程中理化性质变化的差异。结果表明:经过3次冻融循环处理后,B型淀粉的损伤程度,微量成分的损失程度和结晶度的增长幅度均高于A型淀粉,导致B型冻融淀粉热力学参数和糊化参数大幅上升,B型冻融淀粉无法支撑面包的结构,进一步降低面包的品质。冻藏处理使B型冻融淀粉颗粒破损,DS值增加了1.71%,而A型冻融淀粉的DS值增加了0.95%。冻融处理后,B型淀粉的脂肪和结合蛋白的含量分别下降了0.31%和0.28%,且淀粉-脂肪复合物在2θ=20°的特征峰基本消失,淀粉的RC值增加了3.12%,而A型淀粉RC值基本保持不变。此外,冻融处理使B型淀粉的To和ΔH值分别上升了2.25℃和2.39 J/g,而A型淀粉的对应值分别上升了0.40℃和0.66 J/g。冻融处理提高了A、B型淀粉的糊化参数,B型淀粉的PV、BV和SV值分别增加了794 cP、766 cP和522 cP,而A型淀粉的PV、BV和SV值分别增加了373 cP、141 cP和177 cP,B型冻融淀粉增长幅度高于A型冻融淀粉组。添加B型淀粉样品至重组面粉后发现,面包比容降低至2.75 cm3/g,而添加B型冻融淀粉组后,面包比容进一步降低至1.29 cm3/g,且面包芯硬度由2.33 N增加至3.38 N。淀粉结合蛋白的损失加速淀粉在冻藏过程中品质的劣变。以1%(w/w)十二烷基磺酸钠溶液(SDS)处理后的脱蛋白淀粉为研究对象,探讨了淀粉结合蛋白的损失对小麦淀粉在冻融循环过程中理化性质变化的影响。结果表明:脱蛋白处理对小麦淀粉的颗粒形貌和晶体类型无明显影响,但提高了淀粉的吸水膨胀能力,经冻融处理后,脱蛋白淀粉的结构损伤加剧,造成大量可溶性蛋白质分子溶出,从而大幅度提高淀粉的热力学参数和糊化参数,降低面包的品质。扫描电子显微镜观察发现,3次冻融处理后的脱蛋白淀粉颗粒断裂,内部空腔结构暴露出来。与原淀粉相比,冻融处理后的脱蛋白淀粉的DS值增加至3.97%。此外,淀粉乳上清液中高分子量蛋白F1(60 kDaMw),低分子量蛋白F2(16 kDaMw60 kDa)和F3(Mw16 kDa)分别增加至0.77%,3.99%和1.83%,增长幅度均高于冻融小麦淀粉。此外,冻融处理使脱蛋白淀粉的To和ΔH值分别增加至59.3℃和10.70 J/g,并使其PV、BV和SV值分别增加至4775 cP、3969 cP和3828 cP。与原淀粉相比,添加脱蛋白淀粉和冻融处理后的脱蛋白淀粉至重组面包中,面包比容分别下降了31.13%和55.56%,而面包芯硬度分别增长了1.69倍和2.33倍。小麦淀粉结合蛋白的流失与损伤淀粉在一定程度上的增加将导致面团面包品质的下降。利用重组方法,以原小麦淀粉、冻融淀粉、脱蛋白淀粉和损伤淀粉为研究对象,分别与谷朊粉以86:14(w/w)比例形成对应的重组面粉,考察了重组面团及其焙烤面包的品质变化,结果表明:添加冻融淀粉、脱蛋白淀粉和损伤淀粉至重组面粉后,面粉的吸水率显著提高,面团形成时间增加;在相同水分含量下,面团无法形成稳定的面筋结构,面团的弹性模量(G′)和粘性模量(G″)上升,损耗角正切值(tanδ)降低,α-螺旋和β-折叠结构转换为无序的β-转角和无规则卷曲结构,面团中的淀粉颗粒不完全糊化,导致糊化温度升高,糊化焓降低;4℃环境下冷藏7 d后,重组面包的回生焓(ΔHr)和面包芯硬度逐渐增加,且冻融淀粉、脱蛋白淀粉和损伤淀粉添加组的ΔHr值和面包芯硬度均高于原淀粉添加组。Brabander粉质仪测试发现,与原淀粉添加组相比,添加冻融淀粉、脱蛋白淀粉和损伤淀粉后,面粉吸水率由52.73%分别增加至60.36%、67.50%和66.75%,面团形成时间由6.86 min分别增加至8.17 min、15.19 min和9.67 min。傅里叶红外光谱结果显示,在相同水分含量下,冻融淀粉无法与谷朊粉相互作用形成稳定的面团面筋蛋白结构,α-螺旋和β-折叠含量分别由36.5%和23.3%降低至24.6%和11.5%,β-转角和无规则卷曲的含量分别由22.3%和17.8%增加至33.5%和30.4%,而脱蛋白淀粉和损伤淀粉添加组也具有相似的变化。DSC测试发现,与原淀粉添加组相比,添加冻融、脱蛋白淀粉和损伤淀粉后,面团的To由53.67℃分别增加至55.08℃、54.48℃和55.57℃,糊化焓由1.67 J/g分别降低至0.65 J/g、0.57 J/g和0.89 J/g。与原淀粉添加组相比,冷藏7 d后,冻融淀粉、脱蛋白淀粉和损伤淀粉添加组的回生焓由1.86 J/g分别增加至2.17 J/g、3.96 J/g和3.84 J/g,重组面包的面包芯硬度由8.15 N分别增加至15.20 N、13.53 N和12.78N。添加适量的改良剂能有效改善小麦淀粉在冻藏过程中的品质劣变。以0.2%瓜尔豆胶、0.2%羧甲基纤维素钠和0.2%硬酯酸单甘酯为改良剂,考察了不同改良剂对冻融小麦淀粉理化性质的影响。结果表明:瓜尔豆胶能够降低小麦淀粉的冻融损伤和可溶性物质的流失,维持淀粉的理化性质,并有效提高面包体积,软化面包质地。添加0.2%瓜尔豆胶后,冻融小麦淀粉乳的上清液中的可溶物含量由0.71%降低至最低0.39%,冻融淀粉中的蛋白质含量、损伤淀粉含量和相对结晶度值基本保持不变,降低冻融小麦淀粉的热力学参数和糊化参数的增长幅度;添加瓜尔豆胶后,冻融小麦淀粉的面包比容由2.49 cm3/g增加至4.20 cm3/g,面包芯硬度由4.35 N降低至3.50 N。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS235.1;TS213.2

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【引证文献】
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5 王一见;退火处理对小麦淀粉性质的影响及其应用研究[D];安徽农业大学;2013年
6 郭东旭;小麦淀粉—脂肪酸复合物理化性质的研究[D];河南农业大学;2014年
7 亢潘潘;小麦淀粉制取淀粉糖工艺过程优化的研究[D];武汉工业学院;2012年
8 孙晓莎;荞麦黄酮对小麦淀粉特性影响及其相互作用研究[D];河南工业大学;2017年
9 熊建;三相卧螺法生产小麦淀粉的轻相液中主要成分理化及营养特性研究[D];江南大学;2011年
10 田兴;小麦淀粉废水处理及沼气利用工程设计应用研究[D];苏州科技学院;2014年
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