田金河，王艳婕，曾庆孝，何婉宜

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640;

2.河南科技学院食品学院，河南新乡 453003;

3.河南科技学院生命与科学学院，河南新乡 453003;

4.广东省贸易职业技术学校，广东广州 510507)

拉伸仪在半甜韧性饼干品质控制中的应用研究

田金河1，2，王艳婕3，曾庆孝1，*，何婉宜4

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640;

2.河南科技学院食品学院，河南新乡 453003;

3.河南科技学院生命与科学学院，河南新乡 453003;

4.广东省贸易职业技术学校，广东广州 510507)

利用改进的拉伸仪方法研究了不同减筋剂(蛋白酶和焦亚硫酸钠)对半甜韧性饼干面团流变性的影响规律，并对面团拉伸指数与成品饼干物理特性进行了相关性分析。结果表明，能量、最大拉伸阻力与减筋剂的加入量分别呈现线性(蛋白酶)或负指数相关性(焦亚硫酸钠);能量、最大拉伸阻力以及最大阻力延伸比与成品饼干的物理特性(重量、厚度、收缩率及变形率)均具有显著的(p＜0.0001)相关性(r＞0.8)。另外，1%的加水量变化对面团拉伸特性具有显著影响(p＜0.05)，表明这种改进的拉伸仪方法能够较为精确的反映面团流变学特性。双因素方差分析表明，1%加水量的变化和减筋剂会对面团拉伸指数以及饼干物理特性产生显著(p＜0.05)交互作用影响。

拉伸仪，半甜韧性饼干，蛋白酶，焦亚硫酸钠

半甜韧性饼干是中国市场上非常重要的一种饼干产品［1－2］。由于半甜韧性饼干面团在生产过程中，会形成良好的面筋网络［3］，导致成型切片后和入炉前产生一定程度的收缩，带来一系列后续问题。因此在半甜韧性饼干生产中常常使用减筋剂［4－5］。焦亚硫酸钠能够阻止面筋网络中面筋蛋白分子链之间双硫键(S－S)的形成，降低蛋白分子量分布(MD，Molecular Distribution)，减小面团的收缩率和饼干变形率，所以常常作为减筋剂在饼干生产中使用;蛋白酶则具有催化面筋蛋白分子链内部水解的作用，也可以降低面筋网络中蛋白质MD，表现为面团的弹性减小，因而也可以显著降低面团的韧性和弹性，起到降低饼干变形率的作用［6－7］。对于不同特性(批次)的面粉，添加同样剂量的减筋剂，面团的收缩度表现并不相同［8］，因此如何有效地测定面团的流变特性，控制稳定的生产，是饼干厂面临的难题之一。拉伸仪是测试面团流变学特性的一种常用仪器。这种仪器从上个世纪四十年代产生以来，在面粉品质的研究与检测方面得到了广泛地应用［9］。目前国内外的许多面团类食品的生产与研究均在使用该仪器［10］。由于半甜韧性饼干面团含水量相对较低，面团稠度较大，在正常条件下无法成型为测试样品形状，因此拉伸仪在这种面团中的应用尚未见报道。本文采用经过一定改进的拉伸仪测定方法，研究了拉伸仪对饼干面团流变特性测试以及拉伸特性与成品饼干特性的相关性。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

面粉 白燕特制低筋粉，广东白燕粮油实业有限公司;油脂 澳洲车轮白酥油，澳洲粮油国际有限公司;白砂糖 韩国杰当公司;奶粉 雀巢甜奶粉，黑龙江双城雀巢有限公司;烘焙用蛋白酶 BK5020，德国穆勒酶制剂有限公司;碳酸氢钠、碳酸氢铵、焦亚硫酸钠(简称焦亚)、氯化钠 天津启轮化学科技有限公司，分析纯。

双螺旋搅拌桨搅拌机HL200 美国霍巴特设备有限公司;压延开酥机SIM503 瑞士SeewRondo公司;醒发箱及烤炉PCCOLO－2BASIC 德国富照设备有限公司;拉伸仪8806018002 德国布拉班德公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验配方 面团基本配方为:面粉1000g;白砂糖200g;白酥油170g;盐8g;碳酸氢钠5g;奶粉25g;碳酸氢铵20g。为了获得较大范围拉伸指数的面团，得到更有代表性的数据，本文通过对减筋剂的种类，剂量以及加水量进行不同组合，共获得39个不同的面团配方，包括:5个蛋白酶剂量水平(0.4～2.0g)与3个加水量水平(240、250、260g)组合，形成15个面团配方;8个焦亚剂量水平(0.1～0.8g)与3个加水量水平(230、240、250g)组合，形成24个面团配方。

1.2.2 制作工艺 制作面团时，将蛋白酶(或焦亚)，奶粉，碳酸氢铵分别溶解后，加入搅拌桶，再将其他原材料全部加入，1档搅拌1min，刮净搅拌桶壁和桶底，然后2档继续搅拌至面团温度升至(45±0.5)℃，将面团取出放入(45±2)℃醒发箱松弛10min(对于焦亚面团)或60min(对于蛋白酶面团);松弛结束，取出3个150g的面团用于拉伸测试;剩余面团经过开酥压延叠为9层，并最后压延至1.5mm厚，压印切片成型，之后220℃烘烤，12～14min;出炉后冷却30min至温度降至26℃，装入样品袋并放入干燥器内备用。

1.2.3 面团拉伸指数测试方法 测试拉伸指数时，将拉伸仪水浴循环温度设置为(45±0.1)℃，面团的滚圆环节省去。先将松弛后的150g面团，手工轻握成圆球状，直接放入成型器内，成型为长条型后，放入拉伸仪面团夹具内。三个平行的样品处理后，选出两个长度最接近的面团测试其能量，延伸度，最大拉伸阻力以及最大阻力延伸比，并求出两组数据的平均值，用以分析讨论。

1.2.4 饼干物理特性测定与计算 饼干物理特性通过厚度(mm)，重量(g)，收缩率(%)，变形率和密度来评价。其中，饼干密度以饼干为椭圆形截面柱体的假设为前提来计算。测定时，从每一批次饼干中随机取10个饼干测量，并计算平均值作为结果进行分析讨论。

2 结果与讨论

2.1 拉伸指数对面团流变特性变化的影响

图1中显示了面团最大拉伸阻力随着减筋剂添加量递增时的变化。随着减筋剂用量递增，面团最大拉伸阻力不断减小，表明面团在饼干压延和切片过程中的收缩程度减小。Oliver等［3］以及Pedersen［7］在研究饼干面团流变特性时，也发现了类似的结果。回归分析表明，最大拉伸阻力与蛋白酶加入量呈现显著线性相关(R2=0.89、0.92、0.80)(p＜0.001)，但是与焦亚的加入量则呈现出显著的(R2=0.96、0.99、0.93)(p＜0.001)非线性(负指数y=a+bx－1)相关，即在加入较少量的焦亚后，面团的韧性得到大幅的减小，但是再增加更多的量，最大拉伸阻力也没有显著的减小。

图1 蛋白酶与焦亚半甜韧性饼干面团的最大拉伸阻力变化趋势Fig.1 Resistancemaxtrends of semi－sweet hard dough with increasing protease and sodium metabisulfite levels

图2是不同面团的能量值在不同减筋剂水平下的变化趋势。在增加两种减筋剂添加量的情况下，面团的能量值均有显著减小，减筋效果得到反映。Ravi［11］的研究也表明增加蛋白酶对面团的能量值有显著的削弱作用，而 Indrani［12］也发现，向帕若塔(Parrota，印度南部流行的一种面饼类食品)面团中添加0.002%蛋白酶或者0.02%焦亚硫酸钾可以使面团的能量值由 125.0cm2降低至 48.8cm2或者50.0cm2。两种不同作用机理的减筋剂在对面团能量参数的改变时，也表现出不同的作用效果，即能量值同蛋白酶的加入量呈现显著的(R2=0.96、0.98、0.98)线性相关性，而同焦亚的加入量则呈现出显著的(R2=0.97、0.95、0.91)非线性相关。这表明拉伸仪对面团的内聚力变化有良好的体现能力。

图2 蛋白酶与焦亚半甜韧性饼干面团的能量变化趋势Fig.2 Energy trends of semi－sweet hard dough with increasing protease and sodium metabisulfite levels

图3是不同面团的延伸度在不同减筋剂水平下的变化趋势。对于蛋白酶面团，面团的延伸度被显著改变(p＜0.05)，当加水量较少时，随着蛋白酶加入量的增加，延伸度不断显著增加;但是当加水量增加后，延伸度增加到一定程度后，进一步的面筋蛋白降解反而会导致延伸度减少。因此一定程度的蛋白酶对延伸度的表现为使之增加，但过度的降解反而会使分子间的纠缠无法保持面团的连续性，延伸度反而变小。而焦亚加入量的大小对延伸度的改变没有明显的效果。蛋白酶对延伸度的显著影响以及焦亚的非显著影响，同样被 Souppe［13］以及Ravi［11］发现。但是Angioloni［14］的研究表明，和焦亚具有同样作用机理［3］的半胱氨酸(Cysteine)对面团的延展性有显著增强作用，不过这一不同结果可能与其面团具有很高水分，而饼干面团中水分较低有关。延伸度在两种不同减筋剂体系中变化规律的显著区别，充分说明了拉伸仪能够很好地反映饼干面团延伸特性。

图4是不同面团的最大阻力延伸比变化趋势。最大阻力延伸比是最大拉伸阻力和延伸性的比值，是面团延展性的综合表现指标。图中数据变化趋势表明，随着减筋剂的增加，最大阻力延伸比不断减小，但是到一定程度后，缩小量不再明显。关于蛋白酶和焦亚对面团最大阻力延伸比的影响，相似的结果也曾有报道，Indrani［12］发现0.002%的蛋白酶或者0.02%的焦亚硫酸钾的加入量使面团的最大阻力延伸比由3.35降低至1.36和1.06。Ravi［11］则发现1%的蛋白酶可使面团的最大拉伸阻力降低50%。回归分析显示，两种减筋体系的延伸度与蛋白酶或焦亚的加入量均呈非线性(负指数)相关(R2＞0.9)，这表明拉伸仪对面团的综合粘弹性指数也有较好的反映能力。

图3 蛋白酶与焦亚半甜韧性饼干面团的延伸度变化趋势对比图Fig.3 Extensibility trends of semi－sweet hard dough with increasing protease and sodium metabisulfite levels

图4 蛋白酶与焦亚半甜韧性饼干面团的最大阻力延伸比变化趋势对比图Fig.4 Ratiomax trends of semi－sweet hard dough with increasing protease and sodium metabisulfite levels

综上，蛋白酶和焦亚对面团的流变特性影响，可以利用近年来广为接受的分子分支(Branch)以及纠缠(Entanglement)理论［15］来解释。由于面筋蛋白具有较好的形成双硫键的能力，在面团搅拌过程中，形成了广泛的分子分支，不同的麦谷蛋白之间则形成较为稳固的纠缠作用(Entanglement)，宏观表现出较高的最大拉伸阻力，能量值。在蛋白酶的作用下，麦谷蛋白分子链被降解，三维面筋网络被削弱，最大拉伸阻力相应减小，但是分支和纠缠作用仍然存在，所以延展性得到改善。而当焦亚加入面团时，切断了二硫键的形成，分子无法形成分支和分子的纠缠作用，因而最大拉伸阻力减小，延展性也没有改善。并且由于二硫键含量相对较低，只需0.03%的焦亚即可将最大拉伸阻力降低至300BU以下，意味着大部分二硫键被切断，此时，即使增加更多的焦亚，其表现作用并不会比0.03%显著增加。蛋白酶和焦亚对面团流变学特性的影响表明，蛋白酶的加入量(活力)增加，其效果会相应增加，因此添加过多的蛋白酶可能会对面团特性造成恶化影响，如最大拉伸阻力降至100BU以下，面团后续的压延和成型的操作变得比较困难;而在有效的焦亚添加量水平之上，增加更多的添加量，其对面团的改变没有显著增加，所以添加超出有效量的焦亚没有必要，但是对面团的流变学以及实际操作没有负面影响。

表1 面团拉伸指数与饼干物理特性相关性(r)分析Table 1 Correlation coefficients(r)between biscuit physical properties and dough Extensograph properties

表2 加水量变化(1%)和减筋剂对拉伸指数以及饼干物理特性影响的双因素方差分析结果Table 2 Effect of water addition variability(1%)on Extensograph properties and biscuit physical properties(two－way ANOVA)

2.2 面团拉伸指数与饼干物理特性相关性分析

表1是面团拉伸指数与饼干物理特性的相关性分析结果。结果显示，饼干的重量、厚度、收缩率和变形比均与拉伸指数(最大拉伸阻力，能量以及延伸比)存在极显著(p＜0.001)的相关性(r＞0.70)。其中厚度，收缩率及变形率均与最大拉伸阻力呈现最大相关性(r＞0.91、0.85、0.92)(p＜0.001);饼干重量则与最大阻力延伸比呈现出最高的相关性(r＞0.81);密度与最大拉伸阻力，能量以及阻力延伸比虽然也具有显著的(p＜0.01)相关性，但相关系数相对较低(r=0.52～0.88)，其中原因可能在于密度是厚度，直径以及重量等多个因素的综合影响。延伸度没有表现出与任何饼干物理特性具有相关性。面团拉伸指数与饼干物理特性的相关性表明，改进的拉伸测试指数对饼干成品的物理特性具有很好的预测能力，能够对饼干的实际生产起到良好的指导作用。

2.3 加水量改变(1%)和减筋剂对面团拉伸指数以及饼干物理特性的交互影响

表2列出了加水量变化和减筋剂对面团流变性及饼干物理特性的影响。对于蛋白酶作为减筋剂的面团，1%的加水量改变，对面团的能量、延伸度、最大拉伸阻力以及最大阻力延伸比都有显著(p＜0.05)影响，同时对饼干的重量、厚度、变形率也均有显著的影响(p＜0.05)。这表明，拉伸仪能够对蛋白酶面团中，配方加水量1%的变化有显著的反映;对于焦亚作为减筋剂的面团，1%的加水量改变，对最大拉伸阻力、最大阻力延伸比、饼干的重量、厚度和变形率均有显著(p＜0.05)影响，说明在焦亚作为减筋剂的面团中，拉伸仪也能够对面团加水量1%的变化有显著的反映;另外在焦亚作为减筋剂的面团中，加水量改变对能量和延伸度没有显著影响，说明拉伸参数的变化能够反映出两个不同减筋剂对面团具有不同的面筋弱化效果。

3 结论

能量、最大拉伸阻力以及最大阻力延伸比与减筋剂的增加量呈现显著的(R2＞0.8)线性或非线性相关，并且两种不同作用机理的减筋剂对面团所产生的显著不同效果也通过拉伸仪指数较好的反映出来。相关性分析表明，面团拉伸指数与半甜韧性饼干物理特性具有较好的相关性(r＞0.8)。另外，1%的加水量变化对面团流变特性的影响，可以被拉伸仪指数充分检测和表现。双因素方差分析表明，1%加水量的变化和减筋剂会对面团拉伸指数以及饼干物理特性产生显著(p＜0.05)交互作用影响。拉伸仪在半甜韧性饼干的生产中具有较好的应用效果，对饼干品质的控制具有重要意义。

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Application study of extensograph in semi－sweet hard biscuit production

TIAN Jin-he1，2，WANG Yan-jie3，ZENG Qing-xiao1，*，HE Wan-yi4
(1.College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology(SCUT)，Guangzhou 510640，China;
2.School of Food Science，Henan Institute of Science and Technology(HIST)，Xinxiang 453003，China;
3.School of Life Science and Technology，Henan Institute of Science and Technology(HIST)，Xinxiang 453003，China;
4.Guangdong Province Trade School，Guangzhou 510507，China)

Extensograph was used to study the effects of different gluten reducing agent(protease and sodium metabisulfite)on the semi－sweet hard dough rheological properties.The result indicated that the dough rheological properties were well reflected by the extensograph index.Energy，maximum resistance and maximum ratio were linearly or negative powerly correlated with increasing protease and sodium metabisulfite levels，and positive (r＞0.8)(p＜0.0001)correlation coefficients were observed between extensograph index and the physical properties.Additionally，the effect on dough rheological properties of 1%water addition variation was well detected by the modified extensograph index.Two－way ANOVA analysis showed that there was significant(p＜0.05) interaction effect on the extensograph index and biscuit physical properties between 1%water addition variation and gluten reducing agents.

extensograph;semi－sweet hard biscuit;protease;sodium metabisulfite

TS210.1

A

1002－0306(2012)21－0117－05

2012－03－05 *通讯联系人

田金河(1977－)，男，博士研究生，讲师，主要从事面团流变学烘焙类食品的研究。