面团的发酵
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《焙烤工业实用手册》第278页（8009字）
(一)面团发酵的基本原理
面团的发酵就是利用酵母菌在其生命活动过程中所产生的二氧化碳和其他成分，使面团膨松而富有弹性，并赋予制品特殊的色、香、味及多孔性结构的过程。
酵母菌的生命活动是依靠面团中含氮物质与可溶性糖类作为氮源和碳源的。单糖是酵母生长繁殖的最好营养物质。在一般情况下，面粉中的单糖很少，不能满足酵母生长繁殖的需要。所以，有时需在发酵初期添加少量化学烯或饴糖以促进发酵。另一方面，面粉中含有淀粉和淀粉酶，淀粉酶在一定条件下可将淀粉分解为麦芽糖。在发酵时，酵母菌本身可以分泌麦芽糖酶和蔗糖酶，这两种酶可以将面团中的蔗糖及麦芽糖分解为酵母可以利用的单糖。其化学变化分为两步进行。
第一步是部分淀粉在β－淀粉酶作用下生成麦芽糖，其反应式如下：
第二步是芽糖在麦芽糖转化酶作用下生成葡萄糖和麦芽糖，其反应式如下：
此外，在面粉中含有少量蔗糖，部分蔗糖在蔗糖转化酶作用下生成葡萄糖，其反应式如下：
生产面包所用的酵母是一种典型的兼性厌气微生物，其特点是在有氧和无氧条件下都能生活。当酵母在养分供应充足及有足够空气的情况下，呼吸旺盛，细胞增长迅速，能迅速将糖分解成CO2与H2O，其总的反应式如下：
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2821．4kJ
剧烈的呼吸作用，使面团逐渐膨大，当面团中残存的氧消耗尽以后，酵母即转入无氧发酵，此时在乙醇酶的作用下将糖分解成乙醇及少量的二氧化碳，释放出的能量较少：
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+100．5kJ
在整个发酵过程中，酵母代谢是一个很复杂的反应过程，这个过程在多种酶的参与下，经过糖解(或称无氧氧化)作用由己糖生成丙酮酸，在这个过程中有氧呼吸与糖酵解的前一段作用完全相同，只是从丙酮开始在氧供给充分时，由丙酮酸以三羧酸循环的方式生成CO2与H2O，当无氧气供给时，酵母本身含有脱羧酶与脱羧辅酶，可将丙酮酸经过α－脱羧作用生成乙醛，乙醛接受磷酸甘油醛脱下的氢生成乙醇，酵母的有氧呼吸和无氧发酵的关系可用下面简式表示：
在实际生产中，上述两种作用是同时进行的，即氧气充足时则以有氧呼吸为主，当面团内氧气不足时则以发酵为主。在生产实践中，为了使面团充分发起，要有意识地创造条件使酵母进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，在发酵后期要进行多次揿粉，排除二氧化碳气体增加氧气。但是也要适当地创造缺氧发酵条件，以便生成一定量的乙醇及乳酸等，使面包的特有风味更加丰富。
(二)影响面团发酵的因素
1．温度的影响
温度是影响酵母发酵的重要因素。酵母在面团发酵过程中要求有一定的温度范围，一般控制在25～30℃。如果温度过低会影响发酵速度。温度过高，虽然可以缩短发酵时间，但会给杂菌生长创造有利条件，而影响产品质量。例如，醋酸菌最适温度是35℃，乳酸菌最适温度是37℃，这两种菌生长繁殖快了会提高面包酸度，降低产品质量。所以，面团发酵时温度最好控制在25～28℃，高于30℃或工艺条件掌握不好，都容易出质量事故。
2．酵母发酵力及用量的影响
(1)酵母的发酵力是酵母质量的重要指标。在面团发酵时，酵母发酵力的高低对面团发酵的质量有很大的影响。如果使用发酵力低的酵母发酵，将会引起面团发酵迟缓，容易造成面团涨润度不足，影响面团发酵的质量。所以要求一般酵母的发酵力在650mL以上，活性干酵母的发酵力在600mL以上。
(2)在面团发酵过程中，发酵力相等的酵母，用在同品种、同条件下进行面团发酵时，如果增加酵母的用量，可以促进面团发酵速度。反之，如果降低酵母的用量，面团发酵速度就会显着地减慢。所以在面团发酵时，可以用增加或减少酵母的用量来适应面团发酵工艺要求。在一般情况下用特制粉生产面包时，酵母的用量为面粉用量的0．6%～1%；用面包粉生产面包时，酵母的用量为面粉用量的1%～1．5%。
3．酸度的影响
面包的酸度是衡量面包成品质量优劣的一个重要指标。面包的酸度是面包在一系列发酵过程中由各种产酸菌的代谢作用而生成的，如乳酸发酵、醋酸发酵、丁酸发酵等。
乳酸发酵是面团中经常发生的过程，面团在发酵中受乳酸菌污染，在适宜条件下乳酸菌便生长繁殖，分解单糖而产生乳酸。面包中约60%的酸度来自于乳酸，其次是醋酸。乳酸虽然增加了面团酸度，但可以与乙醇发酵中产生的乙醇发生酯化反应，改善面包风味。
醋酸发酵是由醋酸菌将酵母发酵过程中产生的乙醇酸化成醋酸的过程，醋酸会给面包带来刺激性酸味，在面包生产中应尽量避免这类发酵作用。
丁酸发酵是丁酸菌将单糖分解成丁酸和二氧化碳，丁酸菌含有很多酶，这些酶能水解多糖成为可发酵糖，供发酵使用。
面团在发酵过程中酸度的升高是由于产酸菌引起的，而这些产酸菌主要是来自鲜酵母。所以严格检验酵母酸度和保持酵母纯洁性非常重要。另一方面，由于产酸菌大部分是嗜温性微生物，所以严格控制面团发酵温度、防止产酸菌的生长和繁殖是很重要的。
面团中加入酵母数量的多少，也是影响面团酸度的重要因素。面团酸度随酵母用量的增加而升高。另外，不同发酵方法对面团pH影响不一样，而面团pH与面团的持气性和面包体积大小有密切关系。pH在小麦蛋白等电点(5．5)附近时面包体积最大，偏离等电点越远，体积越小，这是因为在等电点时蛋白质充分显露出两性性质，蛋白质分子易于互相结合形成面筋网络，所以，在面团发酵管理上，一定要控制面团pH在4～6。
4．面粉质量的影响
面粉的质量影响主要是面粉中面筋和酶的影响。
(1)面筋的影响 面团发酵过程中产生的二氧化碳气体，需要由强力面筋形成的网络包住，使面团膨胀形成海绵状结构。如果面粉中含有弱力面筋时，面团发酵时所生成的大量气体不能保持而逸出，容易造成面包坯塌架。所以面包生产应选择强力粉。
(2)酶的影响 酵母在发酵过程中，需要淀粉酶将淀粉不断地分解成单糖供酵母利用，如果已变质或者经高温处理的面粉，其淀粉酶的活性受到抑制，降低了面粉的糖化能力，影响面团正常发酵。在生产中碰到这种情况时，常常可以在面团中加入麦芽粉来弥补上述不足。
(3)小麦粉成熟度的影响 小麦粉的成熟度不足或过度都使持气能力变劣。成熟不足应使用氧化剂，成熟过度应减少面团改良剂的用量。
5．面团中含水量的影响
酵母在繁殖过程中芽孢增长率随着面团的软硬不同而不同，在一定范围内，面团中含水量越高，酵母芽孢增长越快，反之，则越慢。
所以，面团调得软一些，有助于酵母芽孢增长，加快发酵速度，可以根据需要，第一次调面适当软一些，有利于加快发酵速度，缩短生产周期，提高生产效率。
面团中加水量要根据面粉的吸水能力和面粉中蛋白质含量多少而定。不同种类面粉的蛋白质含量及其吸水率如表2－2－3所示。
表2－2－3 不同种类的面粉的蛋白质含量及其吸水率
从表中可知：面粉中蛋白质含量高则吸水率高，反之，则吸水率低。所以在调粉时，一般要根据测得的面粉面筋含量来决定加水量。正常情况下，较软的面团容易被二氧化碳气体所膨胀，因而发酵速度加快，较硬的面团则对气体膨胀力的抵抗能力强，从而使面团的发酵速度受到抑制。所以适当地提高面团加水量对面团发酵是有利的。
6．原辅料的影响
(1)糖 糖的使用量为5%～7%时产气能力大，超过这个范围，糖量越多，发酵能力越受抑制，但产气的持续时间长，此时要注意添加氮源和无机盐。糖使用量在20%以下能增强持气能力，在20%以上则持气能力下降。
(2)食盐 食盐能抑制酶的活性。因此，食盐添加量越多，酵母的产气能力越受限制。但食盐可增强面筋筋力，使面团的稳定性增大。
(3)乳制品 乳制品有缓冲作用，能使面团的pH下降缓慢。但在多糖且含有乳酸菌的面团中，乳酸菌生成迅速，致使持气能力的稳定性下降。
(4)蛋 蛋的pH高，蛋白具有缓冲作用和乳化作用，可增强面团的稳定性。
(5)酶 糖化酶在一定时间后具有缓慢起作用的特性，在发酵的后期可增强产气能力。淀粉酶和蛋白酶的作用使面团软化或弱化，即对面团稳定性起负作用，大量使用可显着降低发酵耐力。
(6)酵母食料 酵母食料中的铵盐能在发酵中期以后增大产气能力，但不能过量使用。
(三)面团发酵的技术管理
面团发酵方法有传统发酵法和机械连续混合法，前者包括一次发酵法、二次发酵法、三次发酵法，后者包括多－美克法、埃姆弗罗法、柯莱伍德法。目前我国基本上采用传统发酵法，并且大部分厂家仍采用二次发酵法。
二次发酵法的管理着重于第一次发酵(又称酵头发酵)的管理。第二次调粉后的短暂发酵称为“静置”，因其时间甚短，变化较小，所以第一次发酵是决定成败的关键。第一次发酵发得过度或不足，虽说可以在第二次调粉时采取补救措施，然而要达到理想程度是不可能的。
1．第一次发酵的管理
第一次调粉完毕时温度的适宜范围为24～25℃。如面粉用量占总数的70%，则加水量为面粉量的57%左右。发酵室的理想条件是：温度27～28℃，相对湿度为75%～85%。发酵时间为4～4．5h。第一次发酵完毕时面团的温度宜在29～29．5℃，比起始温度上升4．5～5．5℃，达到每小时平均升温1℃。开始发酵时面团pH应在5．5～6，发酵完毕时应在4．8～5．3。
2．第二次调粉和发酵管理
第二次调粉时首先要判定第一次发酵的发酵程度，如发酵正常可按制定的标准工艺继续生产，如发酵不足或发酵过度，则应调节工艺参数来补救。表2－2－4所示为二次发酵法第二次调粉时可调节的措施。
表2－2－4 二次发酵法第二次调粉时可调节的措施
第二次发酵用面粉30%，加水量为20%～30%，面团温度为27～28℃，发酵完毕时面团温度为29～30℃，pH从开始时的5．5～5．8下降至5．2～5．3。发酵时间因制造方法和品种等的不同，可从20min到90min不等。
第二次发酵的面团从外观上来观察，经历了4个阶段的变化：
(1)开始阶段 调粉刚结束时，面团柔软而有较大的延伸性。从表面状态看，有些地方比较湿润，而有些地方则比较干燥，这是因搅拌和水化的不均匀引起的。
(2)前期阶段 静置进行到1／4程度时，面团表面可观察到包含气体的迹象，并逐渐显得有些干硬起来。面团外观稍有海绵状的结构，仍然湿润并具有光泽感，拉伸过长时易断裂。
(3)中期阶段 静置程度达到3／4时，面团已充满气体而进入加速膨胀期，表面已较干燥，有不均匀的斑点。用手拉伸面团弧顶部位时较易断裂，内部开始具有织物的丝状结构。
(4)最后阶段 静置完毕，将要进入分割工段之前，此时面团尚能被拉伸，但抗延伸性显然减弱，表面的弧顶部分仍然继续在膨胀。表面显得干燥无光泽，并略有干裂现象。
经过以上4个阶段的变化，可以认为发酵已经成熟。这是面包生产工艺中经历最长的一种面团，其他则可根据不同品种来控制。大多数产品只需到中后期就能进入下一工序生产。更有些品种进行到前期阶段就可以了。
第二次发酵过度时的现象，通常称为崩坏阶段。此时面团含有过量气体，结构破坏，支架崩塌，过于柔软而带黏性，失去延伸能力。如果到了这一阶段，只能将面团迅速送入低温冷藏库中保存，待以后逐步小批量地掺到其他面团中去。
(四)面团成熟度的判断
面包制作中所讲的“成熟”，表示面团发酵到产气速率和保气能力都达到最大限度。尚未达到这一时期的面团，叫做嫩面团；超过这一时期的面团，叫做老面团。
面团的成熟与面包的质量有密切关系。用成熟适度的面团制得的面包，皮薄有光泽，瓤内的蜂窝薄、半透明，具有酒香和酯香；用嫩面团制的面包，面包体积小，皮色深，瓤内蜂窝不均匀，香味淡薄；用老面团制的面包，皮色淡，灰白色，无光泽，蜂窝壁薄，气孔不匀，有大气泡，有酸味和不正常的气味。
因此，判断面团的适宜成熟度，是面团发酵技术管理中的重要一环。判别面团是否成熟有以下几种方法：
(1)用手指轻轻插入面团内部，待手指拿出后，如四周的面团不再向凹处塌陷，被压凹的面团也不立即复原，仅在凹处周围略微下落，这就是面团成熟的标志；如果被压凹的面团，很快恢复原状，这是面团嫩的表现；如果凹下的面团随手指离开而很快跌落，这是面团成熟过度的象征。
(2)用手将面团掰开，如内部呈丝瓜瓤状并有酒香，说明面团已经成熟。
(3)用手将面团握成团，如手感发硬或粘手是面团嫩；如手感柔软且不粘手就是成熟适度；如面团表面有裂纹或很多气孔，说明面团已经老了。
表2－2－5所示为各种工艺中最适发酵时间的物理性状。
表2－2－5 各种工艺中最适发酵时间的物理性状
在日常生产的质量管理中，仅仅依靠观察面团的物理性状是不够的，还必须结合成品的质量来判断，才能得出正确的结论。表2－2－6所示为根据成品质量情况判断发酵程度的方法。
表2－2－6 根据成品质量情况判断发酵程度的方法
(五)揿粉
揿粉是面团发酵后期不可缺少的工序。发酵成熟后的面团，应立即进行揿粉。
1．揿粉的作用
揿粉可使面团内的温度均匀，发酵均匀，增加气泡核数，增加面筋的延伸性和持气性。
2．揿粉的方法
将已起发的面团中部压下去，驱跑面团内的大部分二氧化碳气体，再把发酵槽的四周及上部的面团拉向中心，并翻压下去，把原来发酵槽底部的面团翻到槽的上面来。揿粉后的面团，要再继续发酵一定时间，使其恢复原来的发酵状态，然后再进行第二次或第三次揿粉。使用强力粉可增加揿粉次数，使用弱力粉则可少揿。也可采用搅拌机搅拌的方式来达到揿粉的目的。
3．揿粉的时间
面团揿粉时间掌握的合适与否，对面包质量有着重要的作用。现在大多数面包厂是凭经验来掌握的，即采用判断面团发酵成熟的程度来决定揿粉的时间。发酵成熟时是揿粉的最好时间；如发酵过度，则说明揿粉时间已晚，应该立即进行揿粉。
面团揿粉的时间，常因下列各因素而变化：
(1)面团中含酵母量的多少，糖分的高低。
(2)面团发酵时的温度和面团软硬程度。
(3)面筋的性质等。
在一般情况下，凡是添加酵母食料的面团，其发酵速度比未加酵母食料的要快。所以要注意揿粉的规律性，才能正确地进行揿粉，保证产品质量。
(六)发酵损失
发酵损失是指面团经过发酵后，由于酵母分解糖分为二氧化碳、乙醇、有机酸等挥发性成分而造成的面团重量损失。发酵损失与面包配方的不同、发酵时间的长短、面团温度的高低和操作、发酵条件等因素有关。
发酵损失一般为1%～2%。二次发酵法的损失要大些，可通过减少第一次发酵的时间、降低其面团温度、使用淀粉酶活性低的面粉等措施来减少发酵损失。
发酵损失的计算方法是：
