干面條色澤影響因素的相關(guān)性分析

陳艷，周小玲，李娜，李向紅*，俞健，王發(fā)祥，劉永樂

1(長沙理工大學(xué) 化學(xué)與食品工程學(xué)院，湖南 長沙，410114)2(克明面業(yè)股份有限公司，湖南 長沙， 410114)

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一，為全球1/3以上的人口提供每日所需的蛋白質(zhì)和熱量[1]。近幾十年來，我國以小麥為原料的各種精致面食和方便食品生產(chǎn)增長很快，全國各地對優(yōu)質(zhì)小麥、小麥粉的需求不斷增長，并對制成品的品質(zhì)有了更高的要求[2]。色澤是評估小麥粉及其制品質(zhì)量的重要感官指標(biāo)，隨生活水平的改善，人們對面粉及制品的色澤提出了越來越高的要求，特別是面條、饅頭、面包、等傳統(tǒng)面制品對面粉色澤的要求更高，與此同時，面粉色澤也對感官品質(zhì)和市場歡迎程度產(chǎn)生重要影響。

面粉及制品在加工儲藏過程中顏色的形成可能有3條主要途徑[3]：(1) 小麥籽粒中的天然色素;(2) 通過酶促褐變、非酶褐變形成的有色物質(zhì);(3) 由加工設(shè)備或工藝流程引起的色澤變化，其中多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性及其相應(yīng)的底物(酚類物質(zhì))是引起面條褐變的主要原因[4-6]。PPO是一種以銅離子為輔基，以氧氣為受氫體的末端氧化酶，它可以催化酚類上的羥基或催化多酚類，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈孽惓跫壆a(chǎn)物，醌類物質(zhì)再通過自身聚合或與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)反應(yīng)形成褐色或黑色的色素類物質(zhì)，導(dǎo)致酶促褐變。FUERST等發(fā)現(xiàn)小麥籽粒的PPO活性與其制成的加堿面條的褐變情況呈顯著相關(guān)[7]。

目前，國內(nèi)外針對小麥粉中蛋白質(zhì)、淀粉特性及面團(tuán)流變學(xué)特性等與面粉及面條品質(zhì)間相關(guān)性的研究較多[8-9]，對于面條色澤來說，更多的是針對鮮濕面色澤的影響[10-11]；而對于干面條的實際生產(chǎn)來說，合適原料粉的選擇及生產(chǎn)過程中色澤的控制至關(guān)重要，因此，本研究以企業(yè)實際生產(chǎn)中采用的16種面條小麥粉為對象，分析了其灰分、蛋白質(zhì)、類胡蘿卜素、游離酚等含量及多酚氧化酶活性等因素對面粉及面條色澤的影響，以期為面條生產(chǎn)過程中的品種挑選、色澤控制及小麥品種改良育種提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：由克明面業(yè)股份有限公司提供,均為該公司目前市售面條產(chǎn)品的原料。其中AM產(chǎn)自河南中部，BM和IM均產(chǎn)自河南北部、CM產(chǎn)自河南東部，HM產(chǎn)自河南南部，JM屬于河南半冬性多穗型強(qiáng)筋小麥品種。FM為美國硬麥品種，DM、EM、GM均產(chǎn)自澳大利亞，其中GM和EM為澳大利亞軟麥品種，DM為澳大利亞硬麥品種。其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

CHROMA METER CR-400色差儀,日本柯尼卡美能達(dá)公司；UV 2600紫外-可見分光光度計,上海舜宇恒平有限公司；YTH-2.5-12馬弗爐,蘇州蘇泊崢嶸儀器公司；ICAP-Q ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,美國安捷倫Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品基本成分分析

灰分含量按GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》方法測定;蛋白質(zhì)含量按GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》方法測定；水分含量按GB 5009.3—2010 《食品中水分的測定》方法測定；微量元素含量按電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定。

1.3.2 類胡蘿卜素含量測定

參考AACC14-50方法，稱取2 g面粉，置于50 mL容量瓶中，加入10 mL水飽和正丁醇，均質(zhì)40 s，隨后靜置提取30 min，再振蕩，在4 500 r/min離心15 min，將上清液通過濾紙過濾，用分光光度計測定濾液在440 nm處的吸光值，類胡蘿卜素含量結(jié)果計算用吸光度乘以常數(shù)30.1。每個樣品做3個平行。

1.3.3 多酚氧化酶活性測定

參考周小玲等的方法[12]，稱取1.5 g面粉于50 mL離心管中，加入12 mL的0.2 mol/L磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液(pH 6.0)，迅速于振蕩器上振蕩5 min，然后置于4 ℃的冰箱內(nèi)，浸提4 h。浸提結(jié)束后于8 000 r/min，離心15 min，取上清液加入2 mL、0.1 mol/L的鄰苯二酚溶液，放入恒溫水浴鍋中，于70 ℃下反應(yīng)15 min，然后迅速放入冰浴中(0～4 ℃)冷卻5 min終止反應(yīng)，用蒸餾水將反應(yīng)液稀釋5倍后在410 nm下測定其吸光值A(chǔ)，同時以緩沖液替代酶液做相同處理，作為空白對照。其中每個樣品做3個平行。

1.3.4 游離酚含量測定

參考牛猛的方法[13]，取5 g面粉置于50 mL離心管內(nèi)，加入25 mL的80%甲醇溶液，均質(zhì)后，4 000 r/min離心10 min，收集上清液。向沉淀物中再加入25 mL 80%甲醇，重復(fù)上述步驟再提取1次，合并2次離心得到的上清液，在45 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除甲醇，殘余物用甲醇定容至25 mL，定容后的溶液在4 ℃、12 000×g轉(zhuǎn)速下，離心5 min，得到游離態(tài)酚類提取液。再按Folin-酚法進(jìn)行游離態(tài)酚類含量測定。實驗結(jié)果采用沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)，多酚含量以沒食子酸當(dāng)量表示。

1.3.5 面條的制作

主要流程：稱取粉質(zhì)原料→加水和面→壓片→切割成形→烘干。制作過程中，加水量為30%、加鹽量2%、和面時間3 min，利用小型自動制面機(jī)和面及手動壓面機(jī)壓片，切割成型，壓片時面片厚度依次降低至1 mm，然后疊合壓片5次，切割寬度選擇3 mm，切割好的面條置于65℃干燥8 h后，分類收集到自封袋中。

1.3.6 色澤分析

1.3.7 統(tǒng)計分析方法

每組試驗進(jìn)行3個重復(fù)，以其平均值±標(biāo)準(zhǔn)差報道，用SPSS Statistics 23統(tǒng)計軟件進(jìn)行顯著性差異分析、雙變量相關(guān)分析、逐步回歸方程分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種小麥粉基本成分指標(biāo)分析

16種小麥粉的基本成分指標(biāo)如表1所示，可見，灰分、蛋白含量的變異系數(shù)最低，分別只有11.27%和9.30%。已有大量文獻(xiàn)表明，灰分和蛋白質(zhì)含量對面粉及制品的顏色及光澤有著重要影響[15-18]。其中灰分含量越多，就表明混入其中的麩星含量越高，麩星可以使面粉及其制品失去光澤，且易于多酚酶類反應(yīng)，使其中的酪氨酸和多酚類物質(zhì)氧化成黑色素類物質(zhì)，即褐變現(xiàn)象；蛋白質(zhì)會影響面團(tuán)色澤的穩(wěn)定性，這是因為蛋白質(zhì)含有氮元素，而其參與了非酶棕色化反應(yīng)中黑色素的生成[19]。微量元素含量的變異系數(shù)較高，其中Zn元素的變異系數(shù)最高，為35.35%；類胡蘿卜素和游離態(tài)酚類物質(zhì)的變異系數(shù)均達(dá)到20%左右，變幅分別為1.51～3.75 mg/kg和17.96～39.15 mg/100 g。所以，小麥粉的基本理化性質(zhì)中，除蛋白質(zhì)含量以外，各項指標(biāo)的變異系數(shù)都較大，均在 10%以上，說明參試品種在基本理化性狀上表現(xiàn)出較大差異。不同品種小麥粉以及同一品種不同加工精度小麥粉，在基本理化性質(zhì)方面均存在顯著差異性，表明小麥籽粒的品種區(qū)別以及小麥粉的制粉工藝對其基本理化性質(zhì)都有重要影響(以下表格中用編號代表樣品種類，其中相同字母表示同一品種小麥粉，數(shù)字1、2、3表示不同加工精度，由1～3表示加工精度依次降低)。

表1 不同品種小麥粉基本成分指標(biāo)Table 1 Basic composition index of different varieties of wheat flour

注：數(shù)據(jù)后的不同小寫字母代表不同品種小麥粉之間的差異性顯著(P<0.05)(下同)

2.2 不同品種小麥粉及面條色差分析

由表2可知，小麥粉做成面條后，L*、w值均呈下降趨勢，a*、b*值基本呈上升趨勢，說明面粉做成面條后，顏色會向暗、紅、黃的方向發(fā)展。小麥粉中，L*值的變異系數(shù)最小，為0.68%，變幅為91.44～94.39；a*值的變異系數(shù)最大，為11.80%，變幅為-1.24～-0.77。小麥面條中，L*值的變異系數(shù)為0.90%，變幅為90.13～93.40；a*值的變異系數(shù)為23.23%，變幅為-1.23 ～-0.51?？梢钥闯觯鏃l色澤指標(biāo)的變異系數(shù)均大于小麥粉色澤指標(biāo)的變異系數(shù)，說明小麥粉做成面條后，會擴(kuò)大樣品之間色澤的差異。且由表2中的方差分析可以看出，不同品種的小麥粉做成面條后，其在色澤指標(biāo)上的差異更顯著。

以上表1、表2分析結(jié)果表明，參試的16種小麥粉，無論在小麥粉的基本成分指標(biāo)上，還是在面粉、面條的色澤表現(xiàn)上，都存在很大的差異，這說明所選的材料處于不同的品質(zhì)水平，具有良好的代表性。

表2 不同品種小麥粉及面條色差Table 2 Different varieties of wheat flour and noodles differ in color

2.3 不同品種小麥面條的褐變分析

為了進(jìn)一步說明小麥粉中游離酚含量及PPO活性對面條色澤的影響，本研究分析了小麥面條8 h內(nèi)的褐變情況，研究結(jié)果見圖1。由圖1不同品種小麥面條的褐變情況可以看出，對于同一品種不同加工精度的小麥面條，其加工精度越小，面條的褐變速度及褐變程度越大(如圖1-A、圖1-B、圖1-C所示)，AM1、AM2、AM3三種小麥粉中，AM3加工精度最小，而其褐變程度明顯高于其他2種小麥粉，在BM和CM小麥粉中也能得到同樣結(jié)論。這可能是由于加工精度導(dǎo)致面粉中游離酚含量及PPO活性的差異，從而引起PPO活性大、游離酚含量高的小麥粉在制成面條后發(fā)生褐變的程度也大。由圖1-D可明顯看出，HM小麥面條在8 h內(nèi)的褐變情況最低，在最終7.5 h時ΔL只達(dá)到4.27，而由表1結(jié)果可以看出，HM的游離酚含量在16種小麥粉中排列最低且PPO活性也較低，這也進(jìn)一步說明游離態(tài)酚類物質(zhì)及PPO酶活對面條的褐變有顯著影響，進(jìn)而會影響到干面條的色澤。且由此16種小麥粉在8 h內(nèi)的褐變情況可以看出，不同品種的小麥粉在8 h內(nèi)的褐變情況有明顯差異。所以，企業(yè)在生產(chǎn)面條，控制其醒發(fā)時間時可以根據(jù)不同品種區(qū)別對待。

A-AM類小麥粉；B-BM類小麥粉；C-CM類小麥粉；D-DM～JM類小麥粉圖1 不同品種小麥面條的褐變情況Fig.1 Browning of different varieties of wheat noodles

2.4 小麥面條色澤與品質(zhì)性狀的關(guān)系

對16種小麥粉基本成分指標(biāo)、面條色澤與小麥粉色澤進(jìn)行相關(guān)性分析，然后進(jìn)一步對小麥面條色澤與品質(zhì)性狀進(jìn)行逐步回歸分析。

2.4.1 小麥粉色澤與理化指標(biāo)相關(guān)性分析

16種小麥粉色澤與其基本理化指標(biāo)的相關(guān)性如表3所示。結(jié)果表明，PPO活性和灰分含量與小麥粉色澤L*值呈高度顯著負(fù)相關(guān)，其中PPO活性與L*值相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.850，類胡蘿卜素、游離態(tài)酚類物質(zhì)、Fe和Cu微量元素含量與面粉L*值呈顯著負(fù)相關(guān)；面粉a*值與蛋白含量呈顯著正相關(guān)，這與胡瑞波的結(jié)果一致[20]；與小麥粉b*值極顯著正相關(guān)的性狀為類胡蘿卜素和PPO活性，灰分含量和游離態(tài)酚類物質(zhì)與其呈顯著正相關(guān)；與面粉w值呈極顯著負(fù)相關(guān)的性狀依相關(guān)系數(shù)由大到小依次為PPO活性、類胡蘿卜素、灰分含量和游離酚含量。

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)；*表示在0.05水平上顯著相關(guān)

2.4.2 小麥粉色澤與面條色澤相關(guān)性分析

由表4可見，小麥面條L*、a*、w值均與面粉L*值呈極顯著相關(guān)性，其中，面條L*值還與面粉a*、w值分別呈高度顯著負(fù)、正相關(guān)，面條a*值還與小麥粉a*值呈高度顯著正相關(guān)，小麥面條w值還與面粉b*、w值分別呈顯著負(fù)相關(guān)和極顯著正相關(guān)；面條b*值僅與面粉b*、w值呈顯著相關(guān)性，與面粉其他色澤性狀的相關(guān)性均不顯著。綜上所述，面條的L*、a*、w值與小麥粉的L*、a*、w值完全對應(yīng)呈高度顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.865、0.834、0.701，面條b*值與小麥粉b*值呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.542。說明，小麥粉的色澤可以較好地預(yù)測小麥面條的色澤。

表4 小麥面條與面粉色澤的相關(guān)性Table 4 Correlation between wheat noodles and flour color

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)；*表示在0.05水平上顯著相關(guān)

2.4.3 小麥面條色澤與理化指標(biāo)相關(guān)性分析

16種小麥面條色澤與其基本理化指標(biāo)的相關(guān)性如表5所示。結(jié)果表明，與面條L*值呈極顯著負(fù)相關(guān)的性狀為灰分含量、PPO活性及Cu元素含量，與其顯著負(fù)相關(guān)的性狀為蛋白含量、類胡蘿卜素含量、游離態(tài)酚類物質(zhì)及Fe元素含量。JIANG等研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合態(tài)酚類與面條褐變程度的相關(guān)性不大，而游離態(tài)酚類能顯著影響面條褐變的程度[21]，可能的原因是結(jié)合態(tài)酚類由于受到鍵合作用或結(jié)構(gòu)屏蔽的限制，與PPO接觸的機(jī)會較少，而游離態(tài)酚類自由度較高，與PPO接觸的機(jī)會更多[22-23]。ZHANG等研究國內(nèi)不同品種小麥酚酸組成時發(fā)現(xiàn)，多數(shù)白麥中游離態(tài)主要酚酸為丁香酸、其次是咖啡酸和阿魏酸，而紅麥中含量較多的游離態(tài)酚類物質(zhì)為香草酸[24]，在本研究中DM與GM小麥原料均為白麥，即這兩類小麥粉中含有較多以丁香酸為主的游離態(tài)酚類物質(zhì)。

由表3可知，F(xiàn)e和Cu微量元素含量與面粉L*值呈顯著負(fù)相關(guān)，且由表4可知，小麥面條的L*值與面粉的L*值呈高度顯著正相關(guān)，而由SPSS分析得，F(xiàn)e元素含量與灰分、PPO活性呈顯著正相關(guān)(r=0.606，r=0.560)，Cu元素含量與灰分、PPO活性呈高度顯著正相關(guān)(r=0.770，r=0.662)，所以，推測Fe和Cu微量元素是通過影響灰分含量、PPO活性等其他指標(biāo)而間接影響面條色澤。面條a*值僅與灰分含量呈顯著正相關(guān)，與其他理化指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著。面條b*值、w值與灰分、類胡蘿卜素、游離酚、Cu元素含量及PPO活性分別呈高度顯著正相關(guān)及高度顯著負(fù)相關(guān)，其中類胡蘿卜素含量與小麥面條b*值的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.853，這與OLIVER等[25]發(fā)現(xiàn)黃色素含量與面粉及面團(tuán)黃度的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.8～0.9的結(jié)論基本一致。游離態(tài)酚類中阿魏酸和香草酸的含量與鮮濕面的褐變呈顯著正相關(guān)[13]，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于干面條來說，游離態(tài)酚類物質(zhì)也是影響面條色澤的重要指標(biāo)。

表5 與小麥面條色澤顯著相關(guān)的性狀Table 5 Traits significantly related to the color of wheat noodles

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)；*表示在0.05水平上顯著相關(guān)

2.4.4 小麥面條色澤與品質(zhì)性狀的逐步回歸分析

根據(jù)小麥粉及面條顏色與其品質(zhì)指標(biāo)的簡單相關(guān)性分析得知，小麥粉的許多品質(zhì)性狀均會影響面粉及面條的色澤。為了進(jìn)一步了解小麥粉理化指標(biāo)對面條顏色的相對重要性，在上述相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了逐步回歸分析，篩選出影響小麥面條色澤的主要因素。逐步回歸分析結(jié)果如表6所示。

由表6可見，影響面條色澤L*值(Y1)的主要性狀是面粉L*值(X1)、灰分含量(X2)、面粉a*值(X3)，它們能夠共同決定面條L*值85.8%的變異。面粉a*值可以很好地預(yù)測面條色澤a*值，其回歸方程的決定系數(shù)在0.1%的顯著水平上高達(dá)67.3%。對于面條色澤w值，入選的性狀主要有灰分含量(X2)和面粉w值(X6)，即面條色澤w值主要受這兩個因素影響，由它們組成的方程可以解釋面條色澤w值變異的85.5%。所以，由以上結(jié)果首先可以看出，通過回歸方程擬合又進(jìn)一步證實了小麥面條的色澤與面粉色澤具有高度一致性。因此，企業(yè)在實際生產(chǎn)面條，篩選面粉原料時，可以直接通過面粉色澤來判斷面條的呈色。其次，可以看出灰分是影響面條色澤的一項重要指標(biāo)。而對于面條色澤b*值，入選的小麥品質(zhì)性狀主要有類胡蘿卜素(X4)和游離態(tài)酚類物質(zhì)(X5)，說明這兩個性狀對面條色澤b*值的貢獻(xiàn)較大，由它們組成的方程可以解釋面條b*值變異的85%。JIANG等在研究麥麩中酚類物質(zhì)的存在狀態(tài)與鮮濕面顏色及褐變的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)以游離狀態(tài)存在的酚類物質(zhì)含量與面條的黃度值及褐變程度均呈顯著正相關(guān)的結(jié)論[21]，而本研究又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)以游離狀態(tài)存在的酚類物質(zhì)含量同時也對干面條的顏色有較大影響。

表6 小麥面條色澤與品質(zhì)性狀的逐步回歸分析Table 6 Stepwise regression analysis of color and quality of wheat noodle

注：*，P=0.05；**，P=0.01，***，P=0.001

3 結(jié)論

本文選取企業(yè)生產(chǎn)中采用的16種面條小麥粉進(jìn)行理化指標(biāo)及色澤測定，通過小麥粉及面條色澤與其品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析，可以得出如下結(jié)論：小麥粉的色澤與灰分、類胡蘿卜素、游離酚含量及PPO活性呈高度顯著相關(guān)；面條的L*、a*、w值與小麥粉的L*、a*、w值完全對應(yīng)呈高度顯著正相關(guān)(P<0.01)，小麥粉的色澤可以很好預(yù)測面條的色澤；與小麥面條色澤呈高度顯著相關(guān)的性狀為灰分、類胡蘿卜素、游離酚含量、PPO活性及面粉色澤性狀，其中類胡蘿卜素含量與小麥面條b*值的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.853，表明小麥粉類胡蘿卜素含量與面條色澤黃度關(guān)系密切，可以作為面條黃度的間接選擇指標(biāo)；面條L*值與灰分含量和PPO活性呈極顯著負(fù)相關(guān)。進(jìn)一步通過逐步回歸分析說明，面條色澤與小麥粉色澤呈完全對應(yīng)關(guān)系，且小麥面條色澤主要受面粉中灰分、類胡蘿卜素和游離態(tài)酚類物質(zhì)含量的綜合影響。