不同消化性能青稞全粉與中筋小麥粉復(fù)配體系的流變特性分析

鐘少文，鄭波，李曉璽，陳玲

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，華南理工大學(xué)淀粉與植物蛋白深加工教育部工程研究中心，廣東省天然產(chǎn)物綠色加工與產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640）

消化性能是影響主糧營(yíng)養(yǎng)功能的重要因素之一，會(huì)引起人體血糖和胰島素應(yīng)答的變化，與人類(lèi)慢性代謝性疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，對(duì)人類(lèi)的健康具有重要意義[1]。目前，根據(jù)主糧在人體消化道內(nèi)消化吸收的速度，可將其分為快消化組分（RDC），慢消化組分（SDC）和抗消化組分（RC）三類(lèi)。RDC可在胃中被降解為葡萄糖等可直接吸收利用的物質(zhì)，其含量很大程度上決定了餐后的血糖應(yīng)答，可快速為機(jī)體補(bǔ)充能量；SDC可在小腸中被緩慢降解成葡萄糖等物質(zhì)，一方面維持機(jī)體血糖的穩(wěn)定和能量的平衡，從而可預(yù)防或控制慢性代謝性疾?。ㄈ纰蛐吞悄虿〉龋┑陌l(fā)生和發(fā)展，另一方面也會(huì)提高機(jī)體對(duì)胰島素的敏感度，降低胰島素的分泌；而RC在人體上消化道中不被消化降解，在結(jié)腸中能被微生物發(fā)酵產(chǎn)生次級(jí)產(chǎn)物（如短鏈脂肪酸等），通過(guò)影響腸道菌群物種多樣性來(lái)調(diào)控生命活動(dòng)代謝通路[2]。研究表明，通過(guò)調(diào)控食物消化性能，可使機(jī)體在滿足日常生活能量所需的同時(shí)，有效控制血糖血脂、氧化應(yīng)激和腸道微生態(tài)等[3~5]，因而可從膳食干預(yù)的新視角來(lái)預(yù)防肥胖癥、糖尿病和心血管疾病等代謝性慢性疾病的發(fā)生[6~8]。

青稞作為我國(guó)高原特色作物，與其他谷類(lèi)作物相比，因其成分獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，成為目前營(yíng)養(yǎng)健康食品的加工原料之一。青稞具有高蛋白、高纖維、高維生素、低脂肪和低糖的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，尤其是所含的β-葡聚糖量是所有大麥品種中最高的，是小麥平均含量的50倍[9~12]。但青稞同時(shí)也存在著口感較差，面筋蛋白含量低的缺點(diǎn)，且目前對(duì)其深加工較少，導(dǎo)致其缺乏高附加值利用，因此高效發(fā)揮青稞營(yíng)養(yǎng)功能仍有很大的開(kāi)發(fā)空間。面制品作為日常主食之一，已被人們廣泛接受，如將青稞應(yīng)用于面制品，既能提高面制品的營(yíng)養(yǎng)特性，又能為青稞的加工產(chǎn)業(yè)提供新途徑。而要實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)青稞雜糧面制品的創(chuàng)制，開(kāi)展青稞粉與小麥粉復(fù)配體系的糊性質(zhì)、粉質(zhì)特性和面團(tuán)拉伸特性等流變特性的研究尤為重要，而這方面的研究目前甚少報(bào)道。

本研究將營(yíng)養(yǎng)理念與傳統(tǒng)制作相結(jié)合，以不同消化性能的青稞粉為研究對(duì)象，將其與中筋小麥粉復(fù)配，利用現(xiàn)代分析技術(shù)考察不同消化性能青稞粉的糊性質(zhì)、粉質(zhì)特性和面團(tuán)拉伸特性等流變性質(zhì)的差異，不同復(fù)配比例對(duì)青稞粉與中筋小麥面粉流變性質(zhì)的影響，探討中筋粉的加入對(duì)不同消化性能青稞粉加工適應(yīng)性的改良情況，為具有不同營(yíng)養(yǎng)功能的青稞粉在面制品行業(yè)的應(yīng)用提供依據(jù)，也為新型青稞營(yíng)養(yǎng)健康產(chǎn)品的研發(fā)和推動(dòng)青稞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新思路。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

表1 不同青稞粉消化性能Table 1 Digestibility of different Highland barley flour

中筋小麥粉（特一粉），河南金苑糧油食品有限公司；不同消化性能的青稞全粉(QK1、QK2、QK3)，實(shí)驗(yàn)室自制，其消化性能見(jiàn)表1。

1.2 主要儀器設(shè)備

萬(wàn)能高速粉碎機(jī)（FW177），天津市泰斯特儀器有限公司；恒溫水浴鍋（HH-4），江蘇省金壇市宏華儀器廠；快速水分測(cè)定儀（DHS20-1），德國(guó)Sartorius公司；恒溫干燥箱（DHG-9123A），上海一恒科學(xué)儀器公司；722型可見(jiàn)光分光光度計(jì)，上海第三分析儀器廠；微量粉質(zhì)儀，Micro-dough LAB，瑞典 perten公司；流變儀（Micro-Visco-Amylo-Graph），德國(guó)Brabender公司；質(zhì)構(gòu)分析儀（TA-XT Plus），英國(guó) Stable Micro Systems公司。

1.3 主要實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系糊性質(zhì)的研究

分別向不同消化性能的青稞粉中加入10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的中筋粉，混合均勻后獲得不同復(fù)配比例的復(fù)配粉。依次以“青稞粉-中筋粉比例”樣式分別命名為QK-10、QK-20、QK-30、K-40、QK-50、QK-60、QK-70。以同樣的方式命名QK2和QK3系列。設(shè)定測(cè)量轉(zhuǎn)子速度為250 r/min，升（降）溫速率為7.5 ℃/min。配制6%的淀粉20 mL，移入測(cè)量杯中，從30 ℃開(kāi)始升溫，以7.5 ℃/min的速率升溫到 95 ℃后保溫 30 min，再以相同的速率降溫到50 ℃后保溫30 min，得到粘度曲線。

1.3.2 青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系的粉質(zhì)特性研究

參考GB/T 14614-2006，采用全自動(dòng)微型粉質(zhì)儀對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)特性進(jìn)行測(cè)定，比較粉質(zhì)特性曲線的差異，可獲得不同消化性能青稞全粉在不同復(fù)配比例下面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和弱化度等參數(shù)的變化情況，由此探討不同消化性能青稞粉與中筋小麥粉復(fù)配體系的流變學(xué)特性。

1.3.3 青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系的面團(tuán)拉伸特性研究

稱取4.0 g樣品置于微量粉質(zhì)儀中，按粉質(zhì)儀測(cè)得給出的吸水率和面團(tuán)形成時(shí)間加水混制成面團(tuán)，取出面團(tuán)置于25 ℃，相對(duì)濕度（RH）95%的醒發(fā)箱中醒發(fā)20 min，然后再放入質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT Plus）拉伸測(cè)定探頭（Kieffer Dough & Gluten Extensibility Rig）的面團(tuán)制備槽中。面團(tuán)放置于非黏性聚四氟乙烯板中之前，先用適量植物油均勻涂抹凹槽。將壓制出的 2 mm×60 mm的面條快速挑出，放置于已安裝固定好的拉伸探頭中，測(cè)定面條的拉伸性能。測(cè)試參數(shù)為：Probe:A/KIE，Mode: tension，Test speed: 3.33 mm/s，Distanse:75.0 mm。通過(guò)記錄從測(cè)試開(kāi)始到面條斷裂的拉伸阻力-拉伸距離曲線，獲得最大拉伸阻力、拉斷距離和拉伸曲線積分面積等面團(tuán)拉伸特性參數(shù)。

1.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用OriginPro 8.5軟件作圖，通過(guò)SPSS Statistics 22統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，檢驗(yàn)水準(zhǔn)取p=0.05，所有數(shù)據(jù)均以平均值±SD表示。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，比較采用Duncan法。p<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同消化性能青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系的糊性質(zhì)研究配時(shí)，中筋粉的加入會(huì)改變體系的糊性質(zhì)，其中QK1的粘度、凝膠性和凝沉性均降低，而QK2和QK3的粘度、凝膠性和凝沉性卻得到提高，且隨中筋粉的添加量不同而影響程度不同?？梢?jiàn)，通過(guò)利用不同添加量的中筋粉可調(diào)控青稞粉的糊性質(zhì)，使其具有更好的加工適應(yīng)性。

圖1 不同消化性能青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配粉糊粘度曲線圖Fig.1 Viscosity of flour mixtures containing highland barley flour of different digestibility and medium strength flour

圖1為三種不同消化性能青稞粉及其與不同比例小麥中筋粉復(fù)配體系的糊粘度曲圖，表2為相應(yīng)的糊化曲線關(guān)鍵點(diǎn)及性質(zhì)參數(shù)。

由圖1和表2可知，青稞粉QK1與中筋粉相比，具有較高的粘度，較好的熱糊穩(wěn)定性和凝膠性能，起糊溫度稍低，冷粘穩(wěn)定性稍差，凝沉性較高；而調(diào)控消化性能后的青稞粉（QK2和QK3），其糊粘度較大幅度降低。

但起糊溫度增幅明顯，熱糊穩(wěn)定性和凝膠性能變差，冷糊穩(wěn)定性和抗凝沉性提高。這主要是由于在熱處理過(guò)程中，青稞粉中的主要成分如淀粉等的大分子鏈發(fā)生斷裂，且使小分子化合物更易進(jìn)入分子中，由此糊液中的大分子聚集、纏繞和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成受到抑制，故粘度、凝膠性和凝沉性降低，冷粘穩(wěn)定性提高；而另一方面，熱能作用促使大分子分子鏈發(fā)生運(yùn)動(dòng)和重排，形成一些局部有序化的結(jié)構(gòu)域，因此提高青稞粉抗消化性能的同時(shí)也使其不易發(fā)生糊化。

當(dāng)將三種不同消化性能的青稞粉與中筋粉進(jìn)行復(fù)

表2 不同消化性能青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配粉的糊性質(zhì)Table 2 Paste property of flour mixtures containing highland barley flour of different digestibility and medium strength flour

QK1-40 73.8 230 54 74 1 185 184 QK1-50 76.0 208 38 76 2 178 176 QK1-60 77.8 196 34 78 4 172 168 QK1-70 74.8 220 47 77 1 162 161 QK2 92.5 113 76 15 20 75 55 QK2-30 90.7 76 48 31 5 68 63 QK2-40 86.6 101 58 32 0 71 71 QK2-50 87.5 115 69 35 0 79 79 QK2-60 71.9 118 50 40 1 84 83 QK2-70 81.9 129 42 52 1 94 93 QK3 78.1 107 71 18 0 85 85 QK3-30 81.5 101 56 20 0 73 73 QK3-40 81.9 111 58 22 1 76 75 QK3-50 77.8 142 73 26 0 82 82 QK3-60 81.6 129 51 28 1 86 85 QK3-70 75.8 168 65 37 0 97 97

2.2 不同消化性能青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系的粉質(zhì)特性的研究

研究發(fā)現(xiàn)，青稞粉QK2和QK3的粉質(zhì)特性劣于QK1和中筋粉，且當(dāng)混合體系中中筋粉含量少于30%時(shí)，QK2和QK3均無(wú)法在粉質(zhì)儀中形成面團(tuán)。由表3可知，青稞粉QK1吸水率為67.50%，大于中筋粉的60.09%，而面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均低于中筋粉，表明青稞粉中面筋含量低、面團(tuán)耐攪性和面筋筋力較弱，不易成型，加工性能較差，因此難以獨(dú)立開(kāi)發(fā)成品質(zhì)優(yōu)良的面條等產(chǎn)品。隨著中筋粉復(fù)配比例的提高，QK1復(fù)配粉的吸水率和質(zhì)量指數(shù)呈現(xiàn)先增大后降低，弱化度先降低后升高，并且吸水率和弱化度在20%中筋粉添加時(shí)達(dá)到極值；面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間分別從1.0 min和0.6 min逐漸上升到1.27 min和1.97 min，逐漸趨近中筋粉的粉質(zhì)參數(shù)。

表明復(fù)配體系中面筋含量增多，筋力增大，加工性能逐漸得到改善。這主要是因?yàn)榍囡壑械鞍踪|(zhì)含量豐富，故吸水率較高，但因缺乏面筋蛋白，使得青稞粉面團(tuán)筋力和耐攪性不如中筋粉，隨著中筋粉的復(fù)配比例增大，體系中面筋蛋白含量升高，復(fù)配體系中面筋增多，面團(tuán)耐攪性、加工性增強(qiáng)；同時(shí)隨著復(fù)配比例的增加，體系中的組分復(fù)雜程度愈高，兩大組分青稞淀粉和小麥淀粉的性質(zhì)不盡相同，故引起質(zhì)量指數(shù)和弱化度等參數(shù)的波動(dòng)。

表3 青稞粉QK1的粉質(zhì)特性Table 3 Farinograph characteristics of highland barley flour QK1

由表4和表5可知，復(fù)配體系中隨著QK2、QK3配比從30%增大到70%，復(fù)配粉吸水率分別從79.23%和93.23%增加到107.00%和136.47%，說(shuō)明RC含量高的青稞粉具有更大的吸水率，且持水性更好；隨著中筋粉添加量的增加，復(fù)配粉中面筋蛋白含量增高，但QK2復(fù)配面團(tuán)的形成時(shí)間卻由8.80 min逐漸下降到3.23 min，弱化度也由96.67 FU逐漸增加到134.90 FU，而 QK3復(fù)配面團(tuán)表現(xiàn)為形成時(shí)間先增大后減小，在50%的中筋粉添加時(shí)達(dá)到最大值，穩(wěn)定時(shí)間和弱化度變化不隨中筋粉復(fù)配比例的增加呈規(guī)律性變化。這可能是由于隨著中筋粉配比增加，面筋蛋白作用被青稞粉中破損淀粉以及其他多糖等成分所掩蓋，從而面團(tuán)的筋力以及和面特性變差；同時(shí)由于小麥淀粉較青稞淀粉吸水性好，易吸水膨脹，所以中筋粉的比例增加使得水分更容易滲透面團(tuán)內(nèi)部形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

將三種不同消化性能的青稞粉與中筋粉進(jìn)行復(fù)配時(shí)，中筋粉的添加量會(huì)影響體系的粉質(zhì)特性。其中QK1復(fù)配面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間增加，加工性能得到改善；而因QK2和QK3復(fù)配體系中粉質(zhì)特性的改善作用受青稞粉QK2、QK3中其他大分子多糖組分的影響嚴(yán)重，所以可以通過(guò)面團(tuán)拉伸實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探討中筋粉添加對(duì)面團(tuán)品質(zhì)及加工性能的影響。

表4 青稞粉QK2的粉質(zhì)特性Table 4 Farinograph characteristics of highland barley flour QK2

表5 青稞粉QK3的粉質(zhì)特性Table 5 Farinograph characteristics of highland barley flour QK3

2.3 不同消化性能青稞粉及其與中筋小麥粉復(fù)配體系的面團(tuán)拉伸特性的研究

面團(tuán)的拉伸性能是評(píng)價(jià)面團(tuán)品質(zhì)的重要指標(biāo)，主要由拉斷距離和拉伸阻力體現(xiàn)。拉斷阻力指的是面團(tuán)拉斷時(shí)候拉鉤所使用的力，體現(xiàn)了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的堅(jiān)實(shí)程度，拉斷阻力越大，面團(tuán)筋力越強(qiáng)。拉斷距離指的是面團(tuán)從拉鉤接觸面團(tuán)至面團(tuán)拉斷拉鉤所升高的距離，代表了面團(tuán)的可塑性，拉伸性和收縮性。拉斷距離越大說(shuō)明面團(tuán)的延伸性越好、可塑性越強(qiáng)。由表 6可知，青稞粉QK1形成的面團(tuán)的拉伸特性在延伸度、拉伸阻力和拉伸做功分別為 10.79 mm、16.63 g和33.00 g·s，均遠(yuǎn)小于中筋粉面團(tuán)的21.43 mm、39.37 g、189.86 g·s，說(shuō)明青稞粉面團(tuán)的加工性能遠(yuǎn)低于中筋粉，這與粉質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

表6 青稞粉QK1面團(tuán)拉伸特性Table 6 Extensographical properties of highland barley flour QK1

結(jié)合表7和表8可知，隨著中筋粉配比由30%逐漸增加到70%，不同消化性能的青稞粉的面團(tuán)延伸度、最大拉伸阻力以及拉伸做功均逐漸增大，各拉伸試驗(yàn)參數(shù)差異減小。這說(shuō)明隨著中筋粉比例的增加，體系中面筋含量和面團(tuán)拉伸性能隨之增加，面團(tuán)的加工性質(zhì)得到有顯著改善作用。

表7 青稞粉QK2面團(tuán)拉伸特性Table 7 Extensographical properties of highland barley flour QK2

表8 青稞粉QK3面團(tuán)拉伸特性Table 8 Extensographical properties of highland barley flour QK3

3 結(jié)論

3.1 本研究選用三種不同消化性能的青稞粉與不同比例的中筋小麥粉進(jìn)行復(fù)配，分別對(duì)青稞粉、中筋粉和復(fù)配體系的糊性質(zhì)、粉質(zhì)特性和面團(tuán)拉伸特性進(jìn)行系統(tǒng)的探討，發(fā)現(xiàn)青稞粉QK1與中筋粉相比具有較高的粘度，而熱糊穩(wěn)定性、凝膠特性及起糊溫度均稍優(yōu)于中筋粉，冷粘穩(wěn)定性稍差，凝沉性較高。RC含量越高的青稞粉（QK2、QK3）糊粘度越低，但起糊溫度大，熱糊穩(wěn)定性和凝膠性能差，冷糊穩(wěn)定性和抗凝沉性較好；不同消化性能的青稞粉與中筋粉復(fù)配對(duì)其糊性質(zhì)及面團(tuán)的拉伸特性均有明顯的影響，能有效改善其加工適應(yīng)性。

3.2 本文通過(guò)研究不同消化性能青稞粉的糊性質(zhì)和流變學(xué)特性，揭示了青稞粉消化性能的改變與加工性能之間的關(guān)系，并獲得添加不同量的中筋小麥粉對(duì)不同消化性能青稞粉的糊性質(zhì)和流變學(xué)特性的影響規(guī)律，可為新型營(yíng)養(yǎng)健康青稞面條等制品的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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