綠豆－小麥混合粉的流變學(xué)和熱力學(xué)特性研究

龐慧敏 陳 蕓 趙思明 李江濤 熊善柏

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070）

綠豆－小麥混合粉的流變學(xué)和熱力學(xué)特性研究

龐慧敏 陳 蕓 趙思明 李江濤 熊善柏

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070）

以小麥粉、綠豆粉為原料，研究綠豆－小麥混合粉面團(tuán)的形成特性、流變學(xué)特性、熱力學(xué)特性，為綠豆小麥粉復(fù)合食品的加工及品質(zhì)控制提供參考。結(jié)果表明，添加綠豆粉對(duì)綠豆－小麥混合粉的物性有顯著影響；隨著綠豆粉添加量的增加，混合粉面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、評(píng)價(jià)值降低、弱化值增加；最大拉伸阻力、延伸度降低；熱焓呈非線性降低，糊化溫度增加；儲(chǔ)能模量、損耗模量減小，黏彈性降低。

綠豆粉 小麥粉 流變學(xué)特性 熱力學(xué)特性

綠豆具有消熱解毒、調(diào)和五臟、安精神、補(bǔ)元?dú)獾人幚碜饔茫?］，是“醫(yī)食同源”的豆類，富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、B族維生素和膳食纖維［2］，蛋白質(zhì)功效比高，氨基酸種類齊全，尤其賴氨酸的含量豐富［3］，可與缺乏賴氨酸、B族維生素、礦物元素的小麥面粉混合起到營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)的作用，改善面制品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。但是，綠豆蛋白難以形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，賦予面團(tuán)良好的黏彈性和持氣性。小麥粉和綠豆粉按一定比例混合，可以發(fā)揮出新的優(yōu)勢(shì)，改善混合面團(tuán)的黏彈性等流變特性，提高面團(tuán)的形成能力。

本試驗(yàn)以小麥粉和綠豆粉為主要原料，研究綠豆粉、小麥粉混合對(duì)面團(tuán)形成能力和熱力學(xué)性質(zhì)等物性的影響，探討不同來源食品大分子的共混效應(yīng)及對(duì)其物性的影響，為綠豆－小麥?zhǔn)称返募庸ぬ峁﹨⒖肌?/p>

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

東北綠豆，千粒重為（79.427±0.629）g，萬能粉碎機(jī)粉碎后100目篩得綠豆粉：市售；高筋小麥粉（濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)31.5%）：湖南金健米業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JFZD粉質(zhì)儀、860001拉伸儀：德國(guó)布拉班德公司；AR－2000動(dòng)態(tài)流變儀：英國(guó)TA公司；204F1差示掃描量熱儀（DSC）：德國(guó)耐馳公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面團(tuán)的粉質(zhì)特性

采用AACC54－21中的方法，用粉質(zhì)儀測(cè)定面團(tuán)的粉質(zhì)特性。

1.3.2 面團(tuán)的拉伸特性

采用AACC54－10中的方法，用拉伸儀測(cè)定面團(tuán)的拉伸特性。

1.3.3 面團(tuán)熱特性的測(cè)定

面團(tuán)制備：樣品與水的比例為1∶0.9，攪拌4 min，取出面團(tuán)用保鮮膜包裹，松弛25 min后待用；樣品制備：稱取10 mg面團(tuán)加入樣品盒后密封，以空白盒為參照；測(cè)試條件：采用DSC進(jìn)行測(cè)定，溫度掃描范圍25～100℃，升溫速率10℃／min。

1.3.4 面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的測(cè)定

在Gujral等［4］的方法上進(jìn)行改動(dòng)。具體操作如下：將樣品與水按照1∶1.5混合，充分?jǐn)嚢?，用保鮮膜密封，室溫下靜置30 min，將面團(tuán)放在2塊平板間靜置5 min，以使殘留的壓力松弛，將平板周圍多余部分刮掉，然后立刻用涂有礦物油的蓋子蓋上，以防止水分蒸發(fā)。測(cè)定條件：采用振蕩模式下的溫度掃描，平板直徑40 mm，夾縫距離1 mm，應(yīng)變0.5%，頻率1 Hz，升溫過程為25～90℃，升溫速率5℃／min。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SAS9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠豆－小麥粉的粉質(zhì)特性

表1顯示了綠豆－小麥粉的粉質(zhì)特性。由表1可知，隨著綠豆粉添加量增加，面團(tuán)的吸水率，形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和評(píng)價(jià)值呈遞減趨勢(shì)，面團(tuán)的弱化度呈遞增趨勢(shì)。由于綠豆粉的加入，弱化了面筋蛋白，使得面團(tuán)吸水率降低，同時(shí)在定向剪切力的作用下，面筋蛋白多肽鏈間由于二硫鍵和次級(jí)鍵（氫鍵、疏水鍵、高子鍵）的斷裂和重組，形成有序的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力減弱［5］，使得面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間縮短，弱化度增加，粉質(zhì)指數(shù)降低，面團(tuán)筋力減弱。

表1 綠豆－小麥粉的粉質(zhì)特性

2.2 綠豆－小麥粉的拉伸特性

表2顯示了綠豆－小麥粉的拉伸特性。由表2可知，隨著醒面時(shí)間的增加，面團(tuán)的拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、彈延比呈上升趨勢(shì)，延伸度呈下降趨勢(shì)。隨著綠豆粉配比的增加，拉伸面積、延伸度、最大拉伸阻力呈降低的趨勢(shì)，彈延比呈增加趨勢(shì)，拉伸阻力呈先增加后減小趨勢(shì)。這主要是由于綠豆粉的添加相對(duì)降低了混合粉中面筋蛋白的量，使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)或分子間的作用力減小，綠豆膳食纖維可能與小麥面粉中蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用［6］，從而導(dǎo)致面團(tuán)的柔性下降，硬度增加，面團(tuán)易被拉斷。

表2 綠豆－小麥粉的拉伸特性（n＝2，±s）

表2 綠豆－小麥粉的拉伸特性（n＝2，±s）

注：相同醒面時(shí)間，同行字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。

拉伸參數(shù) 醒面時(shí)間／min 0% 10% 20% 30% 40%拉伸面積／cm2 45 51±0.50C 58±1.50B 71±1.50A 42±1.00D 33±2.00E 90 77±1.00A 63±4.00B 58±0.50B 46±1.00C 37±3.00C 135 79±1.50A 63±2.50B 65±3.50B 42±0.50C 35±0.50C延伸度／mm 45 160±0.00AB 165±2.00A 152±0.50B 120±4.50C 117±4.50C 90 157±1.00A 156±4.50A 133±0.00B 122±1.00C 109±3.50D 135 143±2.00B 157±1.00A 140±7.50B 105±1.00C 101±0.00C拉伸阻力／BU 45 171±0.50C 197±7.00C 272±8.50A 234±0.50B 190±17.50C 90 270±3.00A 234±10.50B 279±8.00A 266±1.00A 257±1.00AB 135 312±14.50A 232±0.00C 306±9.50A 289±0.00AB 258±8.00BC最大拉伸阻力／BU 45 233±1.00B 244±5.00B 311±5.50A 235±0.50B 190±17.50C 90 363±6.00A 286±7.50C 306±2.50B 266±0.00D 261±2.50D 135 414±15.00A 294±9.50C 333±8.00B 293±0.50C 249±8.50D彈延比／BU／mm 45 1.1±0.00B 1.2±0.00B 1.8±0.10A 2.0±0.05A 1.6±0.20A 90 1.7±0.05C 1.5±0.00D 2.1±0.10B 2.2±0.05B 2.4±0.00A 135 2.2±0.15B 1.5±0.00C 2.2±0.05B 2.8±0.10A 2.5±0.10AB

2.3 綠豆－小麥粉的熱特性

綠豆－小麥粉的熱力學(xué)參數(shù)見表3。從表3可以看出，在測(cè)定溫度范圍內(nèi)，只有1個(gè)吸熱峰出現(xiàn)。這可能是由于混合粉中蛋白的變性溫度與淀粉的糊化溫度接近，蛋白質(zhì)變性的吸熱峰被淀粉的糊化峰所掩蓋［7］。隨著綠豆粉添加量的增加，面團(tuán)熱變性的起始溫度、峰值溫度、終止溫度均增加，熱焓呈非線性減小。綠豆淀粉中含有45.3%的直鏈淀粉［8］，較小麥淀粉高，一般來說，直鏈淀粉含量高，晶體溶解所需熱量大［9］，從而導(dǎo)致糊化起點(diǎn)溫度、峰值溫度及終點(diǎn)溫度較高［10］。面團(tuán)熱焓是由各個(gè)組分相互作用的結(jié)果。Ahn等［7］在研究小麥、大麥和大豆混合粉時(shí)也發(fā)現(xiàn)了熱焓降低現(xiàn)象，這是由于混合粉中蛋白質(zhì)含量增加引起的。蛋白質(zhì)與淀粉競(jìng)爭(zhēng)性吸水，使供淀粉糊化的水分減少，淀粉的糊化度降低，從而造成了焓值降低［11］。

表3 綠豆－小麥粉的熱力學(xué)參數(shù)

2.4 綠豆－小麥粉的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性

綠豆－小麥粉的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性曲線見圖1，動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)見表4。儲(chǔ)能模量（G’）主要反映樣品的類固體性質(zhì)即彈性，其值升高主要表征樣品網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。損耗模量（G”）主要反映樣品的類液體性質(zhì)即黏性，表征樣品內(nèi)線性分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)［12］。

由圖1可知，升溫過程中，面團(tuán)的G’和G”變化趨勢(shì)相似，均為先增加至峰值以后下降。在25～60℃升溫階段，未達(dá)到淀粉糊化、蛋白變性溫度，G’和G”的值很小，此時(shí)綠豆粉添加量對(duì)G’和G”影響不大。當(dāng)溫度超過60℃時(shí)，G’和G”急劇上升，68℃左右出現(xiàn)最高峰，淀粉開始大量吸水，發(fā)生不可逆的膨脹，直鏈淀粉和小片段支鏈淀粉分子從淀粉顆粒中滲出，互相纏繞，與溶脹的淀粉顆粒形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使體系中分子的聚合度增大，更具有黏彈性［13］，表現(xiàn)出糊化淀粉的特性。68℃以后，隨著溫度的進(jìn)一步升高，膨潤(rùn)的淀粉顆粒開始破裂，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的部分氫鍵斷裂，體系黏度下降，G’和G”急劇降低。

圖1 綠豆－小麥粉的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性曲線

表4 綠豆－小麥粉的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性參數(shù)

由表4可以看出，隨著綠豆粉添加量的增加，樣品 Tq和 Tf值增大，Gf’和 Gf”值減小，且 Gf’值總是大于Gf”值。這是由于綠豆淀粉糊化的起始溫度較小麥粉高［14］，這與表3面團(tuán)熱特性反映的綠豆粉對(duì)糊化溫度影響的結(jié)果一致，但是DSC能較好地表征糊化溫度。綠豆粉本身不含面筋蛋白［15］，加入后稀釋了小麥粉中的面筋蛋白，使蛋白質(zhì)的交聯(lián)度降低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成能力下降，綠豆粉中含有的可溶性成分也可能參與到面筋蛋白和淀粉形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為松散［16］，從而導(dǎo)致G’值和G”值逐漸減小。

3 結(jié)論

添加綠豆粉對(duì)綠豆－小麥混合粉的物性有顯著影響。使面團(tuán)的形成能力和拉伸性能逐漸下降，糊化的起始溫度、峰值溫度、終止溫度增加，熱焓減小，動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性中峰值溫度增大，最大儲(chǔ)能模量及損耗模量降低。綠豆粉的添加使面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得松散，黏彈性降低。

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Investigations on the Rheological Properties and Thermal Properties of Wheat－Mung Bean Blend

Pang Huimin Chen Yun Zhao Siming Li Jiangtao Xiong Shanbai

（College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070）

The mung bean－wheat composite flours has been researched on properties of dough formation，rheological properties，thermodynamic properties by farinograph，extensograph，dynamic rheological and DSC，in order to support the processing and quality control of mung bean－wheat composite food.The results showed that the addition of mung bean flours had a significant effect on wheat－mung bean composite flours；along with the increasing of dosage of mung bean flours，water absorption，development time，stability time，evaluation values of dough decreased，while weakening slope increased；max resistance，elongation of dough decreased；enthalpy decreased nonlinearly，gelatinization point increased；G′，G″and viscoelasticity of dough decreased.

mung bean flour，wheat flour，rheological properties，thermal properties

TS213.2

A

1003－0174（2015）09－0036－04

2014－03－31

龐慧敏，女，1988年出生，碩士，食品科學(xué)

趙思明，女，1963年出生，教授，食品大分子結(jié)構(gòu)與特性