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山梨酸微胶囊防腐剂在面包中的应用

2021-12-20赖桂中陈爱贤洪文萧肖志红

化工时刊 2021年11期
关键词:山梨酸微胶囊面筋

何 松 何 贝 赖桂中 陈爱贤 洪文萧 肖志红

(1.广东广益科技实业有限公司,广东 东莞 523220;2.湖南省林业科学院,油脂分子构效湖南省重点实验室,湖南 长沙 410004)

“食品安全国家标准审评委员会”秘书处2021年3月30日发布GB 2760《食品添加剂使用标准》征求意见稿,其中删除了脱氢乙酸及其钠盐在面包中使用的规定。脱氢乙酸及其钠盐是面包的常用防腐剂,对于面包的防霉比较有效,因此其替代品的寻找非常紧迫。

山梨酸是一种不饱和脂肪酸,与其他天然脂肪酸一样,可被人体的代谢系统吸收并迅速分解为二氧化碳和水,在体内无残留。从安全性方面来讲,山梨酸是一种国际公认安全(GRAS)的防腐剂,是国际粮农组织和卫生组织推荐的高效、安全的保鲜剂原料,可广泛应用于食品、饮料等行业[1]。山梨酸对霉菌和酵母菌以及好气细菌的生长发育均有抑制作用,因此山梨酸在具有良好防腐效果的同时,也易抑制酵母菌发酵[2]。由于山梨酸为分子链较长的有机物,疏水作用大,能形成较大的空间阻碍作用。在面团制作过程中直接添加山梨酸,因其较长的分子链从而容易阻碍面筋的形成和扩展,显著降低面团的筋度,导致面包急涨性差,组织粗糙。

微胶囊造粒技术是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术,它能够保护被包裹的物料,避免其与外界环境接触,可最大限度地保持原有作用和特性[3]。

内部物料常称为芯材,外部壁膜被称为壁材。喷雾冷凝法通常是用热熔型材料作为壁材,与热不熔芯材混合,经冷喷壁材冷却包裹芯材形成固体颗粒[4]。利用喷雾冷凝技术对山梨酸进行微胶囊化,能阻隔山梨酸与面团的直接接触,显著降低其对面筋的弱化和对酵母发酵的抑制。通过对比山梨酸不同添加工序对面筋、发酵以及防腐效果的影响,确定山梨酸的正确使用方法,并采用喷雾冷凝技术使山梨酸微胶囊化,用于面包的防腐,具有非常现实的价值。

1 材料与方法

1.1 原料

山梨酸,南通醋酸化工;山梨酸微胶囊防腐剂,自制[5];面包粉,白燕精制;糖粉,市售;高糖酵母,燕子牌;食用盐,市售;黄油,南侨油脂;水;马铃薯培养基;酵母菌液;氢氧化钠标准溶液。

1.2 主要仪器设备

高速离心喷雾干燥机(现代喷雾干燥设备厂);超微粉碎机(江阴市灵灵机械制造有限公司,WF-20);质构仪(岛津仪器,ZE-SX-500N);和面机(恒威建亿贸易有限公司,HSE-15);醒发箱(恒威建亿贸易有限公司,SEA-01);电烤箱(广州浩胜食品机械,2204-HS);电子秤(常熟市双杰测试仪器厂);切片机(广州新麦机械设备有限公司,SM-302N);封口机(温州市华侨包装机械厂,SF-150);高效液相色谱(岛津仪器);pH计(德图仪表,Testo205)。

1.3 实验方法

1.3.1 面包制作方法[6]

面包配方如表1所示。

表1 饼店甜吐司配方

制作工艺如下所示:

称料→和面→分块→称重(400 g/个和70 g/个)→静置15 min→成型→入模/装盘→醒发→烘烤→冷却→包装

1.3.2 不同防腐剂对面包防腐剂效果的对比

按照1.3.1,在面团制作过程中分别添加山梨酸、脱氢乙酸和丙酸钙,观察面包的霉变时间。

1.3.3 山梨酸对面团筋度和膨胀性的影响

按照1.3.1,在面团制作过程中(粉剂部分)添加山梨酸。通过与空白组做对比,观察面筋状态,测量面团pH值、圆包比容和高径比来分析山梨酸对面团筋度和发酵的影响。

1.3.4 山梨酸不同添加工序对面团发酵、面包挺立度以及防腐剂效果的影响

按照1.3.1,在面团不同搅拌阶段(搅拌前期、搅拌后期)添加山梨酸。通过与空白组做对比,观察圆面包高径比,记录400 g面团醒发至吐司盒齐平时间,同时观察面包的长霉时间,以此来分析山梨酸在不同添加工序对面团筋度、发酵以及防腐效果的影响。

1.3.5 微胶囊包埋山梨酸对改善面筋弱化程度、面团发酵、防腐剂残留以及防腐效果的影响

按照1.3.1,在面团制作过程中,在面团搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊包埋的山梨酸。通过观察测定面团醒发120 min内的粘性,记录400 g面团醒发至吐司盒齐平的时间,测量面包的高径比,以及防腐剂含量(液相法)[7],观察面包样品的防腐时间。

1.3.6 样品存放

成品采用KOP袋包装,平行10份,存放于环境为温度25(±5)℃,湿度80(±5)%条件下持续进行观察,并记录面包出现霉变的时间[7]。

2 结果与分析

2.1 不同防腐剂对面包防腐剂效果的影响

依照1.3.1,在面团制作过程中分别添加山梨酸,脱氢乙酸和丙酸钙,面包霉变结果如表2所示。

表2 不同防腐剂对面包防腐剂效果的影响

由表2可知,在面团制作过程中分别添加山梨酸,脱氢乙酸和丙酸钙单体,其中丙酸钙最早开始霉变,而山梨酸和脱氢乙酸则在第5天开始发生霉变。因此可以得出,山梨酸防霉效果和脱氢乙酸相当,优于丙酸钙。

2.2 山梨酸对面团筋度和面包膨胀性的影响

依照1.3.1,在面团制作过程中添加山梨酸,测试结果如表3,面团状态如图1,烘烤过后面包组织如图2所示。

表3 山梨酸对面团发酵和pH值的影响

对比表3可知,在面包制作过程中直接添加山梨酸,对面团发酵90 min内的pH值无显著影响。但醒发至相同时间,山梨酸组的比容比空白组小30%,高径比空白组小17%。由图1和图2可知,直接使用山梨酸,面团筋度偏软,拉扯薄膜过程中容易破裂。烘烤过后,面包组织差,气孔多且粗糙。分析原因主要在于,山梨酸容易阻碍面筋的形成和扩展,导致面团筋度较弱,支撑性较差,面包体积偏小,组织粗糙。

图1 山梨酸对面团筋度的影响 空白(左) 山梨酸(右)

图2 山梨酸对面包组织的影响 空白(左) 山梨酸(右)

2.3 山梨酸不同添加工序对面团发酵、面包挺立度以及防腐剂效果的影响

依照1.3.1的制作方法,在面团不同制作过程中(粉剂部分和油脂部分)添加山梨酸。测试结果如表4,面团状态如图3所示。

表4 山梨酸不同添加工序对面包高径比、面团发酵时间以及防腐效果的影响

图3 山梨酸不同添加方式对面包挺立度的影响

对比表4和图3可知,山梨酸分别在面团搅拌前期、搅拌后期添加时,400 g面团的醒发至吐司盒齐平时间,搅拌后期添加的缩短56 min,圆面包高径比增大7%。面包样品相同时间放置,两种添加方式的防腐效果相同。分析原因,面团成型过程中,山梨酸弱化面筋影响较大。在面筋形成后期添加山梨酸,可以减弱山梨酸对面筋的弱化影响,提高面团的挺立度。

2.4 微胶囊包埋山梨酸对改善面筋弱化程度、面团发酵、防腐剂残留以及防腐效果的影响

2.4.1 对面团粘附性、筋度以及面包高径比的影响

按照1.3.1面包制作方法,面团制作过程中,搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸,制作面团。以空白组的面包发酵时间(90 min)作对照,进行面团粘附性和面包高径比的对比。测试数据如表5、表6、图4、图5、图6所示。质构仪参数为:实验速度50.0 mm/min,测试距离:10 mm,感应力:0.01 N,柱型探头(φ20)。

图4 山梨酸对面团不同醒发时间粘附性的趋势图

图5 面团筋度的影响 山梨酸(左)微胶囊化山梨酸(中)空白(右)

表5 山梨酸对面团粘附性的影响

由表5和图4可知,面团粘附性随着发酵时间的延长,逐渐减弱。对比空白组,发酵初期(30 min)山梨酸和微胶囊包埋山梨酸组无显著差别。发酵60 min,防腐剂组(山梨酸和包埋山梨酸组)的粘附性逐渐大于空白组。发酵120 min内,山梨酸组面团粘附性均高于微胶囊化山梨酸组。由此可见,微胶囊化山梨酸能减弱山梨酸对面团的粘附性影响,便于面团操作。

由图5可知,直接使用山梨酸组,面团操作性较差,偏软发粘。使用微胶囊包埋山梨酸组,则面团操作性与空白接近,操作性较好。对比表6和图5、图6可知,与单体山梨酸做对比,山梨酸微胶囊化可大大改善山梨酸对面筋弱化程度。圆面包在相同发酵时间内,其高径比可增加6%。

表6 山梨酸对面包高径比的影响

图6 面包高径比的影响 山梨酸(左)微胶囊化山梨酸(中)空白(右)

2.4.2 对面包发酵时间的影响

按照1.3.1面包制作方法,在面团制作过程中,搅拌后期分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸,制作面团。按照400 g面团的醒发至吐司盒齐平作为对照,对比发酵时间,结果如表7。

表7 山梨酸对面包发酵时间的影响

由表7可知,与山梨酸单体相比,山梨酸经过微胶囊化后,可显著缩短山梨酸对面团发酵产生的负面影响。400 g面团醒发至相同吐司盒齐平的程度,微胶囊处理过山梨酸组可缩短约25%(40 min)的醒发时间。

2.4.3 对面包中防腐剂残留含量和防腐效果的影响

采用表1中的配方和制作工艺,分别添加山梨酸和微胶囊化山梨酸,制作面团。按照空白组的面包发酵时间作对照,70 g/个面包,经上火190 ℃下火180 ℃,烘烤12 min后,成品冷却后采用KOP袋包装,部分样品送检,部分样品存放于温度25±5 ℃,湿度80±5%条件下进行观察,结果如表8。

表8 不同形式山梨酸应用于面包中山梨酸含量以及面包防霉效果的影响

由表8可知,微胶囊包埋山梨酸添加到面包中,检测山梨酸有效成分残留率明显高于单体山梨酸样品。由此可知,采用微胶囊包埋技术处理的山梨酸,经过烘烤后,其有效成分残留率明显提高15%~20%。对比空白山梨酸组,微胶囊化包埋山梨酸,能够将面包防霉期延长到7 d,比山梨酸组延长了2天。由此可知,微胶囊包埋山梨酸能够起到延长食品保质期的目的。

3 结论

经验证,在面包制品中山梨酸防霉效果和脱氢乙酸相当,优于丙酸钙,但山梨酸对面筋弱化影响显著,影响了其在面包中的应用:醒发相同时间,与空白相比山梨酸组比容比小30%,高径比小17%,面团筋度偏软,面包组织差。面团搅拌后期阶段添加山梨酸,可以改善对面筋的负面影响,即减弱山梨酸对面筋的弱化影响,提高面团的挺立度。微胶囊化山梨酸能减弱山梨酸对面团的粘性、面筋弱化的影响。与山梨酸组对比,相同发醒发条件,微胶囊化山梨酸组制得的圆面包高径比可增加6%;吐司面团醒发至同等程度,可缩短约25%时间(40 min);面包烘烤后,山梨酸残留率提高15%~20%,能够将面包防霉期从5天延长到7天。

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