面包老化的影響因素及其控制途徑

趙甜甜，張國治*

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

面包也寫作麺包，它是一種經(jīng)過發(fā)酵的烘焙食品；它是以面粉、酵母、鹽、水為基礎(chǔ)原料，再添加其他輔助材料，如適量的糖、油脂、乳品、雞蛋、果料及添加劑等加水調(diào)制成面團(tuán)，再經(jīng)過酵母發(fā)酵、整形、成型、醒發(fā)、烘烤等工序完成的膨松、風(fēng)味優(yōu)良、營養(yǎng)豐富的一類焙烤食品[1]。由于面包的營養(yǎng)比較豐富、組織很蓬松、而且十分容易消化吸收、食用起來比較方便等各種特點(diǎn)，受到越來越多的消費(fèi)者喜愛。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)面包的喜愛，面包在人們飲食中將扮演越來越重要的角色。在儲(chǔ)藏的過程中,面包會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化和微生物的變化，這樣會(huì)對(duì)面包的質(zhì)量造成很大的影響。比如：面包的風(fēng)味會(huì)變差、芳香味消失；面包皮的光澤變暗以及面包皮失去脆性、面包心會(huì)變硬而且會(huì)變得比較粗糙；面包整體的消化吸收率會(huì)降低等。這些現(xiàn)象稱為面包的老化（硬化或陳化）。但是從流變學(xué)的角度看，面包老化的重要標(biāo)志則是面包硬度的增加[2]。而老化之后的面包只能作為別的原料或者飼料，甚至有的會(huì)被當(dāng)成垃圾直接處理掉，這樣會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)面包因?yàn)槔匣斐傻慕?jīng)濟(jì)損失為 3%～7%[3]，這就對(duì)面包的工業(yè)發(fā)展造成影響[4]。

因此，延緩面包的老化、延長面包的保鮮期就具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要從面包的老化機(jī)理、影響面包老化的因素及控制老化途徑這三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 面包老化機(jī)理

面包的老化是指面包在貯藏過程中質(zhì)量降低的現(xiàn)象。專家學(xué)者一直致力于研究面包老化的機(jī)理，但到目前為止，面包老化機(jī)理仍然存在爭議，學(xué)術(shù)界都有各自的見解和相應(yīng)的理論支持。目前主要有三種理論：①水分遷移作用；②淀粉重結(jié)晶作用；③面筋蛋白質(zhì)與淀粉之間的相互作用[5]。

1.1 水分遷移作用

面包老化十分容易受水分的影響。在面包瓤和面包皮之間以及在面包成分之間重新分配等變化中，水分都有參與上述變化[6]。最開始的時(shí)候，人們認(rèn)為面包的老化是由于貯存過程中水分的流失所造成的。但這個(gè)觀點(diǎn)被Wilhoft等[7]通過研究否認(rèn)了，研究表明在面包出爐后，由于面包里外溫度差和蒸氣壓的改變，面包瓤內(nèi)的水分不斷地向面包皮遷移，并且存在一定的水分梯度，從而使面包的硬度逐漸增加。Engelsen等[8]通過實(shí)驗(yàn)表明了面包老化的速率受水分的含量以及水分的分布狀態(tài)的影響比較顯著。而在面包老化過程中，水分如何重新分配學(xué)者們持有不同的意見。Lrene等[9]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)矸壑械乃钟?8%降到51%的時(shí)候，面筋的水分含量基本保持不變，表明水分是從淀粉轉(zhuǎn)移到面筋中。Peleg[10]實(shí)驗(yàn)表明由于玻璃態(tài)溫度的變化會(huì)導(dǎo)致面包老化；而水分的遷移作用導(dǎo)致面包瓤的水分不斷減少，從而導(dǎo)致了玻璃態(tài)溫度的升高，造成面包瓤的質(zhì)地從柔軟變成干硬的狀態(tài)；與此同時(shí)面包表皮水分會(huì)不斷升高，玻璃態(tài)溫度會(huì)降低，從而導(dǎo)致面包皮脆性降低。

實(shí)驗(yàn)研究表明：水分少（22%～26%）的時(shí)候，老化速率比較快；水分多（35%和37%）的時(shí)候，老化速率比較慢。當(dāng)面包的含水量保持在35%～40%這樣高的水平時(shí)，能夠使面包保持長時(shí)間的柔軟[11]。

1.2 淀粉重結(jié)晶作用

淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中支鏈淀粉占80%左右。直鏈淀粉和支鏈淀粉所形成的微小的結(jié)晶淀粉稱為β-淀粉。經(jīng)過加熱后面團(tuán)中的β-淀粉糊化為α-淀粉，也是就是面包中的淀粉。淀粉的回生也就是在常溫下，糊化的α-淀粉自動(dòng)排序形成高度結(jié)晶化的不溶性的淀粉分子的現(xiàn)象；因此淀粉的回生實(shí)際上就是一個(gè)重結(jié)晶的過程[12]。Singh N和Singh J[13]研究表明在冷卻期間，淀粉顆粒在水合與加熱膨脹的過程中，表面的孔洞不斷地?cái)U(kuò)大，大部分的直鏈淀粉分子開始加速滲出，分子鏈間通過氫鍵快速地締結(jié)在一起，加速淀粉老化。還有研究表明淀粉變化造成面包心變硬，引起面包老化[14]。Riva等[15]報(bào)道淀粉的再結(jié)晶速率和面包老化無關(guān)。Dinitrios Fessas等[16]研究認(rèn)為,面包老化中重結(jié)晶的淀粉占比較少，且其對(duì)面包老化作用的影響不清楚。Sanz等[17]研究表明支鏈淀粉重結(jié)晶可以引起面包的老化，但淀粉重結(jié)晶和面包的老化不一樣。

淀粉重結(jié)晶和淀粉老化是一個(gè)比較緩慢的過程，因此淀粉重結(jié)晶并不能完全解釋面包的老化。雖然有很多的證據(jù)證明兩者之間沒有因果關(guān)系，但大部分人仍然相信淀粉重結(jié)晶過程是面包老化的一部分。淀粉重結(jié)晶對(duì)面包老化來說有重要的作用，但它不是面包老化過程中唯一起作用的因素[18]。

1.3 面筋蛋白質(zhì)與淀粉之間的相互作用

在研究面包老化的過程中，面筋蛋白質(zhì)與淀粉顆粒之間的相互作用對(duì)面包老化也有一定的影響。王仲禮[19]實(shí)驗(yàn)研究表明，小麥蛋白質(zhì)與淀粉之間的相互作用對(duì)面包的老化產(chǎn)生一定的影響。面筋中蛋白質(zhì)含量的多少也會(huì)對(duì)面包老化產(chǎn)生一定的影響。面粉中蛋白質(zhì)含量高的情況下，淀粉的重結(jié)晶能力會(huì)變差，這樣就可以延緩面包的老化。一般情況下，面粉中蛋白質(zhì)的含量越高，所對(duì)應(yīng)的面包的體積也比較大，老化的速率也比較慢。并且由于低筋蛋白質(zhì)的面粉的親水性能比高筋面粉的親水性能差,所以高筋蛋白的面粉做成的面包的老化速率會(huì)慢一些。因此，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選用高筋蛋白質(zhì)的面粉來生產(chǎn)面包。Sidhu[20]根據(jù)淀粉的溶脹作用以及與蛋白質(zhì)之間的相互作用對(duì)面包老化的影響做出了解釋。

通過研究表明，面筋蛋白質(zhì)與淀粉之間的相互作用能力越弱，面包的老化程度就會(huì)相應(yīng)地減小[4]。

2 影響面包老化的因素

面包老化受許多因素的影響，比如：原輔料、加工工藝、包裝及貯藏條件等。

2.1 原輔料

（1）面粉。面粉是生產(chǎn)面包的主要原料；面粉中蛋白質(zhì)和多糖淀粉成分會(huì)對(duì)面包的老化產(chǎn)生一定的影響，因此面粉的質(zhì)量對(duì)面包老化來說具有重要意義。大量試驗(yàn)證明：高筋面粉中蛋白質(zhì)的吸水能力更強(qiáng)，所生產(chǎn)出來的面包老化速率比較慢[21]。因此可以調(diào)整面粉的成分使其有利于延緩面包的老化。

（2）水分含量。水分含量及水分的遷移對(duì)面包老化有一定的影響，并且水能夠促進(jìn)淀粉的重結(jié)晶作用[19]，從而對(duì)面包老化產(chǎn)生一定的影響。一般來說，含水量越低，面包越容易發(fā)生老化；因此增加面包含水對(duì)延長面包的保鮮期來說有著重要的作用[22]。

（3）淀粉酶。淀粉酶主要包括即α-淀粉酶、β-淀粉酶、脫支酶和葡萄糖淀粉酶等。其中α-淀粉酶能夠使支鏈淀粉在糊化過程中側(cè)鏈變短，這樣可以降低支鏈淀粉分枝的部分相互合并及重合的機(jī)會(huì)，從而可以達(dá)到延緩面包老化的目的。

（4）起酥油。起酥油作為食品加工的原料油脂，具有乳化性、可塑性、起酥性等。塑形好的起酥油在加工面團(tuán)時(shí)，面團(tuán)的延展性比較好，做出來的面包口感和質(zhì)地都比較理想。面粉中添加起酥油后，面包老化的速率會(huì)明顯下降，而且能軟化最終面包的質(zhì)構(gòu)。

（5）乳化劑。乳化劑是一種多功能的表面活性劑，它可以降低油和水之間的界面張力，能夠防止油相和水相分離，從而使油和水在面團(tuán)中分散比較均勻。此外，乳化劑還可以和淀粉顆粒中的直鏈淀粉相結(jié)合，這樣就可以阻止直鏈淀粉游離出去，從而在抗老化方面有顯著效果。

（6）糖和乳制品。糖類不僅可以提高面包的甜度、為酵母提供能量，還可以增加面包的色香味。糖類具有吸濕性，有一定的保水作用，能夠防止面包變干發(fā)硬問題。而單糖的保水能力比雙糖的要好，可以使用單糖來延緩面包的老化。

乳制品不僅可以給面包帶來乳香味、提高面包的營養(yǎng)價(jià)值，而且還對(duì)面包老化有一定的延緩作用。乳蛋白質(zhì)能夠增加面團(tuán)的吸水量，改善面筋性，使面包更加膨脹，可以減緩面包老化速率。

2.1 加工工藝

在烘焙過程中，烘焙的溫度也會(huì)影響面包的老化，在烘焙過程中，溫度過高會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性以及破壞淀粉顆粒。

在調(diào)粉的過程中添加適量多的水制成的軟面團(tuán)，其抗老化性比硬面團(tuán)的強(qiáng)；但是面團(tuán)太軟也會(huì)造成在烘焙過程中發(fā)生烤不熟的情況，影響面包質(zhì)量。

當(dāng)面包都用同樣的生面團(tuán)生產(chǎn)時(shí)，即使在相同的溫度下，但是加工過程不同，也會(huì)導(dǎo)致面包的體積不同而造成老化速率不同[1]。

不同速度攪拌的面團(tuán)所制成的面包也不同；高速攪拌的面團(tuán)所制成的面包相比低速攪拌的面團(tuán)烘焙出的面包不僅柔軟細(xì)膩，而且面包老化速率慢。

面團(tuán)的發(fā)酵時(shí)間不同也會(huì)影響面包老化。如果發(fā)酵的時(shí)間短，那么面團(tuán)發(fā)酵就會(huì)不足，因此會(huì)造成面包老化速率快；而如果發(fā)酵時(shí)間過長，那么面團(tuán)發(fā)酵就會(huì)過度，所制成的面包老化速率也會(huì)快。因此需要選擇適宜的發(fā)酵時(shí)間。

采用不同的酵母用量對(duì)面包老化也有一定的影響，用天然酵母代替普通酵母所產(chǎn)生的面包的保鮮期時(shí)間長[23]。

2.2 包裝

包裝對(duì)面包老化也有著比較重要的影響。包裝可以使面包更加衛(wèi)生，防止面包中的水分流失，也能夠保持面包的柔軟細(xì)膩和香味，防止微生物的污染，延緩面包的老化[21]，有利于延長面包的保鮮期，但是不能阻止淀粉的β-化。用于面包包裝的材料應(yīng)該具有一定的氣密性和機(jī)械強(qiáng)度，這樣才能保護(hù)面包免受機(jī)械損傷以及可以很好的防止面包水分的流失。目前主要采用的包裝材料有：聚乙烯、耐油紙、蠟紙、硝酸纖維素膜等。

包裝溫度也能影響面包的質(zhì)量。研究表明在45℃左右的條件下進(jìn)行包裝，面包的貯存效果好；而在30℃左右的溫度下進(jìn)行包裝,面包的香味保持得最佳[24]。

2.3 貯藏條件

貯藏環(huán)境的溫度對(duì)面包老化程度有著一定的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在-18°C的溫度下，面包不容易老化，-7～20°C時(shí)面包老化得比較快，升高溫度到43°C時(shí)，面包老化緩慢，但微生物生長使面包發(fā)霉變質(zhì)，影響面包質(zhì)量[22]。面包貯藏的理想溫度為-18～-20°C，但所消耗成本較高，操作復(fù)雜，所以目前只停留在實(shí)驗(yàn)階段。因此一般面包保存在溫度在30°C、濕度為80%（無包裝）的條件下。

3 控制面包老化的途徑

分析影響面包老化的各種因素，控制面包老化的方法如下：

3.1 原輔料

（1）配粉。向面粉中添加一定比例的糯玉米粉、黑麥粉、馬鈴薯全粉、變性淀粉等能夠有一定延緩面包老化的作用。文瑜等[25]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：向小麥粉中添加小于30%馬鈴薯全粉時(shí)，制成的面包比容較大、硬度較低，彈性較好，對(duì)面包的老化起一定的延緩作用。王華東等[26]研究表明：向小麥粉中添加黑麥粉比例增大時(shí)，面包的硬度增加，面包容易老化，當(dāng)黑麥粉添加量為50%～70%，制作的面包老化速率低。田海娟等[27]研究發(fā)現(xiàn)，添加10%高粱粉制得的面包的保水性高，老化度低。宋賢良等[28]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:添加不同量的變性淀粉對(duì)面包品質(zhì)的影響程度不同；當(dāng)向面粉中適量添加1%～3%的變性淀粉時(shí)，烘焙的面包比容增大、含水量提高、保水性增強(qiáng)、硬度降低，對(duì)延緩面包老化起到一定作用。將谷蛋白與醇溶蛋白按不同比例復(fù)配的蛋白粉，當(dāng)復(fù)配比例為3:1,添加量為1.1%時(shí)，能夠有效地提高面包的比容、降低面包硬度、能夠延緩面包老化[29]。

（2）水分。水分在面包里參與一系列的變化，研究表明水分含量越低，面包就越容易發(fā)生老化現(xiàn)象。因此，可以通過控制水分的含量來抑制面包老化。也可以通過添加添加劑來提高面包的保水能力，降低玻璃態(tài)溫度，達(dá)到延緩面包老化的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)水分含量在35%～40%之間，烘焙的面包最好。

（3）糖類物質(zhì)。在制作面團(tuán)時(shí)加入糖可以延緩面包老化。Sarinthorn等[30]研究表明添加適量的酵母β-d-葡聚糖可以提高面包品質(zhì)和延長面包的保質(zhì)期。Ammar Al-Farga等[31]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明。乙醇粉和CMC羧甲基纖維素均能降低面包的硬屑頻率，提高面包的新鮮度，延緩面包的老化。在面包配方中加入0.5%的CMC，可以延長面包的保質(zhì)期。外源添加右旋糖苷對(duì)面包的老化有延緩作用，并且添加0.1%的右旋糖苷T2000對(duì)面包老化的抑制作用要強(qiáng)于CMC和黃原膠[32]。此外，添加海藻糖對(duì)面包老化也有一定影響，海藻糖通過提高酵母的抗凍能力，來增大面包的比容，提高面包的持水能力，從而可以延緩面包老化[33]。

（4）乳制品。牛乳的抗老化作用效果比較好。李志成等[34]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明添加6.0%的牛乳或0.014%的牛乳活性肽能夠提高面包的營養(yǎng)價(jià)值和彈性，降低面包的硬度，增加面包的比容，延緩面包老化。

3.2 添加劑

研究表明許多不同的添加劑對(duì)面包老化能夠起到很好的延緩作用。

（1）乳化劑。添加乳化劑可以有效地延緩面包老化，常用的乳化劑有卵磷脂、硬脂酰乳酸鈉（SSL）、單硬脂酸甘油酯 （GMS）、二乙酰酒石酸單甘油脂（DATEM）等。唐海珊[35]實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明添加MFGM及其組分可以有效地改善面包的質(zhì)量，而且還可以延緩面包的老化。李紅等[36]研究表明當(dāng)添加0.8%的大豆粉末磷脂時(shí)，烘焙出來的面包品質(zhì)好，抗面包老化效果明顯。唐語軒等[37]研究結(jié)果表明當(dāng)添加0.20%的硬脂酰乳酸鈉（SSL）烘焙出來的面包品質(zhì)好，可以起到延緩面包老化的作用。鐘寶瑜等[38]實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明當(dāng)添加0.75%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的聚甘油脂肪酸酯，0.60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的單月桂酸甘油酯和0.15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的硬脂酰乳酸鈉復(fù)配的乳化劑時(shí)，所烘焙出來的面包比容增大，硬度降低，面包品質(zhì)較好，有效地延緩面包老化。

（2）酶制劑。添加酶制劑可以有效的延緩面包老化。Giannone V等[39]等研究表明現(xiàn)α-淀粉酶和脂肪酶在防止老化方面表現(xiàn)出協(xié)同作用，對(duì)延緩面包老化效果顯著。唐語軒[40]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加0～20 mg/kg的真菌α-淀粉酶在一定程度上可以改善冷凍儲(chǔ)藏帶來的面包品質(zhì)劣變。Lien R Gerits等[41]研究發(fā)現(xiàn)脂肪酶能夠使脂肪分解后產(chǎn)生酰基甘油，它能夠起到乳化作用，在面團(tuán)中生成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，這可以延緩面包老化，改善面包芯的組織結(jié)構(gòu)和白度。孟祥平等[42]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)添加60 mg/kg的木聚糖酶時(shí)，所制成的面包比容大，老化速率慢。趙俊芳等[43]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明向面包粉中添加40 ppm的葡萄糖氧化酶時(shí)，所制成的面包柔韌性好，對(duì)延緩面包老化方面表現(xiàn)突出。林娟娟等[44]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明把0.105 g/kg的 α-淀粉酶、0.103 g/kg的脂肪酶和0.607 g/kg的半纖維素酶這三種酶制劑復(fù)配后，在抗面包老化方面有明顯改善。

（3）藻酸鹽類。藻酸鹽類與面筋蛋白相互作用可以改善面包品質(zhì)，此外藻酸鹽類具有良好的持水性，對(duì)延緩面包老化具有明顯效果。張勇等[45]研究發(fā)現(xiàn)添加0.6%的海藻酸鈉時(shí)，烘焙出來的面包比容大、彈性好、硬度低，具有較好的抗面包老化效果。劉海燕等[46]研究發(fā)現(xiàn)添加0.3%的海藻酸鈣時(shí)，烘焙出來的面包硬度較低，水分遷移速度比較慢，具有良好的抗面包老化性能，從而能夠延長面包的貨架期。

（4）親水性膠體。因?yàn)橛H水性膠體分子中含有比較多的親水基團(tuán)，親水膠體物質(zhì)有很強(qiáng)的吸水性和交聯(lián)性等，添加進(jìn)面粉里可以改善面包的品質(zhì)，有效地延緩面包老化。林娟娟等[47]研究結(jié)果表明,當(dāng)添加0.23%的海藻酸鈉，0.30%的羧甲基纖維素鈉和0.10%的黃原膠時(shí)，所制成的麥麩面包品質(zhì)最優(yōu)，有一定的抗面包老化效果。

3.3 加工工藝

通過在調(diào)粉的時(shí)候嚴(yán)格控制加水量 （適量地多加水）以及攪拌的速度（適量地高速攪拌）能夠延緩面包的老化；通過控制面團(tuán)發(fā)酵的時(shí)間以及酵母的種類和酵母的添加量等方法，可以有效地抑制面包老化；也可以通過在面團(tuán)成型過程中適量地涂抹油脂、乳化劑等方法來提高面包品質(zhì)，延緩面包老化。

3.4 包裝

選擇氣密性比較好并且有一定機(jī)械強(qiáng)度的包裝材料來防止面包分水流失和隔離微生物以及防止面包產(chǎn)品受外力作用，對(duì)面包老化起到一定延緩作用。

3.5 貯藏條件

大量文獻(xiàn)結(jié)果表明：在面包沒有包裝的情況下，貯存溫度在30°C，相對(duì)濕度保持在80%的環(huán)境中（預(yù)防微生物的生長和繁殖的條件下）較好。張麗芬等[48]對(duì)比了4℃環(huán)境和在常溫條件下貯藏的面包結(jié)果表明在室溫條件下貯藏對(duì)面包品質(zhì)的影響較4℃條件下更小。國外常用冷凍法來貯存面包，就是把面包放在-29～-23°C的冷凍器里，在2 h內(nèi)將面包冷卻到-6.7°C以下，再將面包溫度逐漸降到-18°C保鮮一個(gè)月左右；此方法不僅實(shí)用而且有效。

4 總結(jié)及展望

面包老化的現(xiàn)象比較普遍，影響面包老化的因素很多，想要全面的掌握面包老化的影響因素，需要充分的利用各種先進(jìn)的分析儀器來分析，采用更優(yōu)質(zhì)的方法進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步探索蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、糖類物質(zhì)等內(nèi)部因素和水分、溫度、各種添加劑、酶制劑及加工工藝等外界因素的相互作用，進(jìn)行更加細(xì)微的研究并且找到延緩面包老化或者抑制面包老化的最佳途徑，這樣才能盡量地減少因面包老化而帶來的經(jīng)濟(jì)損失。