擠壓膨化玉米粉對小麥粉面團(tuán)特性及饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

石晶紅，朱效兵，郭淑文，李云玲

（河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000）

玉米是世界上公認(rèn)的黃金作物,作為雜糧因其營養(yǎng)豐富常被加入到傳統(tǒng)主食中。由于玉米不含面筋蛋白，加工過程中難以形成面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粘彈性欠佳，柔韌性差，造成玉米粉食用口感粗糙，品質(zhì)較差[1]，使得玉米粉在面制品中利用率偏低。要提高玉米的利用率就需要對玉米進(jìn)行改性，通常采用物理、化學(xué)和生物的方法來改變玉米粉的理化性質(zhì)。擠壓膨化技術(shù)是一種集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型于一體的高溫短時的加工方法，被稱為21世紀(jì)食品加工領(lǐng)域的高新技術(shù)之一[2]。已有研究表明，膨化后的玉米淀粉具有冷黏性[3]，可以使面團(tuán)性質(zhì)提高[4]。劉書航[5]研究了膨化玉米粉對小麥粉糊化特性、冷黏性及面團(tuán)黏性特征的影響，未研究其對小麥粉粉質(zhì)特性和成品品質(zhì)的影響。劉衛(wèi)光[6]研究了膨化玉米粉對油條面團(tuán)流變學(xué)特性、微觀結(jié)構(gòu)及油條品質(zhì)的影響，未與玉米粉進(jìn)行對比研究。劉婷婷[7]僅研究了膨化玉米粉對面包品質(zhì)的影響。以玉米粉和擠壓膨化玉米粉為原料，對比研究其對小麥粉粉質(zhì)特性、糊化特性以及對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響尚未見報道。擠壓膨化原料粉可顯著改善面團(tuán)及最終產(chǎn)品的品質(zhì)，不同原料粉的性質(zhì)不同，對面團(tuán)的影響也不同。即使是同一種原料，由于操作參數(shù)不同擠出物產(chǎn)品特性也有所不同。本試驗擬將玉米粉和擠壓膨化玉米粉分別添加到小麥粉中，分析其對小麥面團(tuán)粉質(zhì)特性、糊化特性以及對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響，不僅可以了解玉米粉擠壓膨化前后對小麥粉加工品質(zhì)的影響，還可為擠壓膨化玉米粉在傳統(tǒng)發(fā)酵面制品上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

河套雪多用途小麥粉（濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)29.3%），內(nèi)蒙古恒豐食品工業(yè)股份有限公司。玉米粉，山東省滕州市興龍食品有限公司。膨化玉米粉，由玉米粉擠壓膨化，經(jīng)烘干、粉碎，過80 目篩得到膨化玉米粉。擠壓膨化參數(shù)：三區(qū)溫度分別為Ⅰ區(qū)50 ℃，Ⅱ區(qū)120 ℃，Ⅲ區(qū)150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為180 r/min（24 Hz），喂料轉(zhuǎn)速112.5 r/min（15 Hz），旋切刀轉(zhuǎn)速67.5 r/min（9 Hz）。

1.2 儀器與設(shè)備

JP-300B 高速多功能食品粉碎機(jī)，永康市久品工貿(mào)有限公司；Mixolab 混合實驗儀，法國肖邦公司；Tecmaster 型快速粘度分析儀（RVA），澳大利亞NewportScientific 儀器公司；ALC-110.4 精密電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；BD（E2）型熱風(fēng)循環(huán)烘箱，Binder 儀器公司；DS32-IIA 雙螺桿擠壓機(jī)，中國濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司；TX-XT Plus 質(zhì)構(gòu)儀，Stable Micro Systems，Scarsdale，NY，USA；和面機(jī)，廣州市宏陽鑄造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 營養(yǎng)成分的測定

水分測定：參照GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》；灰分測定：參照GB/T 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》；蛋白質(zhì)測定：參照GB/T 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》；脂肪測定：參照GB/T 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》；淀粉測定：參照GB/T 5009.9-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測定》；膳食纖維的測定：參照GB 5009.88-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測定》。

1.3.2 小麥粉粉質(zhì)特性的測定

將玉米粉和小麥粉混合均勻，配成玉米粉添加量分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%的混合粉，采用Mixolab 混合實驗儀測定混合粉吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、蛋白質(zhì)弱化度等指標(biāo)[8,9]。

1.3.3 小麥粉糊化特性的測定

將玉米粉和小麥粉混合均勻，配成玉米粉添加量分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%的混合粉，采用快速黏度分析儀（RVA），依照AACC76-21 的方法測定[10]。

1.3.4 饅頭的制作工藝

將稱量好的原輔料攪拌均勻后，加30 ℃的溫水和面，用和面機(jī)和面15 min，然后將面團(tuán)放入溫度為30 ℃、濕度為70%的發(fā)酵箱中發(fā)酵。取出發(fā)酵好的面團(tuán)，反復(fù)揉面團(tuán)，揉制成型后靜置15 min。將經(jīng)過醒發(fā)的饅頭坯放入蒸煮鍋中，待水煮沸后，蒸25 min 即可。

1.3.5 饅頭質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀測定饅頭的各個指標(biāo)。試驗前將冷卻好的饅頭切成厚度20 mm 的均勻薄片，采用P32 壓盤式探頭。測試條件：測前速度為2.00 mm/s，測試速度為5.00 mm/s；測后速度為5.00 mm/s；壓縮程度為50%，觸發(fā)力5 g，壓縮間隔時間為5 s。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 13.0 對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 玉米粉的營養(yǎng)成分及含量

表1 玉米粉營養(yǎng)成分及含量（g/100 g）Table 1 Nutritional components and content of corn flour

表2 玉米粉對小麥粉粉質(zhì)特性的影響Table 2 The effect of corn flour on the farinograph characteristics of wheat flour

由表1 可知，玉米粉經(jīng)過擠壓膨化處理后，水分、蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量分別下降5.33、1.14、1.18、4.90 g，膳食纖維含量增加2.10 g，灰分含量基本保持不變。擠壓膨化后玉米粉水分含量下降，是因為擠壓膨化過程中的高溫使水分迅速蒸發(fā)導(dǎo)致的。在高溫、高壓、高剪切力作用下，蛋白質(zhì)變性且高級結(jié)構(gòu)被破壞，部分降解為低分子量的胨、肽及氨基酸，并與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)；淀粉發(fā)生不可逆的α化作用降解生成麥芽糊精和小分子寡糖[11]；脂肪部分水解而生成的甘油和游離脂肪酸會與淀粉和蛋白質(zhì)生成淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)復(fù)合物，還有部分脂肪作為潤滑劑隨水蒸氣的汽化而揮發(fā)，因此造成蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量的減少。膳食纖維含量增加與毋修遠(yuǎn)[12]等人的研究結(jié)果一致，有關(guān)膳食纖維含量的變化國內(nèi)外文獻(xiàn)報道存在一定的差異，但一致認(rèn)為擠壓膨化后產(chǎn)品可溶性膳食纖維含量增加，這主要是因為高溫、高壓、高剪切的作用使不溶性的纖維素大分子間的化學(xué)鍵斷裂，分子發(fā)生裂解及極性變化所致。

2.2 擠壓膨化玉米粉對小麥粉粉質(zhì)特性的影響

由表2 可知，膨化玉米粉添加量增加到25%時，面團(tuán)吸水率升高6.72%，穩(wěn)定時間下降82.64%，蛋白質(zhì)弱化度升高60.78%，形成時間下降88.37%。膨化玉米粉面團(tuán)的吸水率顯著增大（p<0.05），與玉米粉呈現(xiàn)出的逐漸減小的趨勢相反。這可能是擠壓膨化過程中破損淀粉含量增加，淀粉吸水糊化，導(dǎo)致面團(tuán)的吸水率變大；也可能是玉米經(jīng)過擠壓膨化加工后，質(zhì)地疏松、體積變大，使其具有很強(qiáng)的吸水力，從而使吸水率變大。與對照相比，添加玉米粉后面團(tuán)吸水率隨添加量的增加呈下降趨勢，可能是玉米粉中蛋白吸水能力比面筋蛋白差導(dǎo)致的，也可能是玉米粉的吸水率相對較低造成的。

穩(wěn)定時間越長面團(tuán)的韌性越好，面筋強(qiáng)度越大[13]。與對照相比，添加玉米粉使面團(tuán)的形成時間、穩(wěn)定時間減小，蛋白質(zhì)弱化度增大，這與張慶霞[14]、劉衛(wèi)光等人的研究結(jié)果一致。這是由于玉米粉不含有面筋蛋白，隨著玉米粉添加量的增大，面團(tuán)中面筋蛋白含量下降，破壞了面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅降低了面團(tuán)穩(wěn)定性，還可使混合粉能快速形成面團(tuán)，導(dǎo)致面團(tuán)形成時間和穩(wěn)定時間下降，蛋白質(zhì)弱化度增加。當(dāng)添加量相同時，擠壓膨化玉米粉對面團(tuán)的穩(wěn)定時間和蛋白弱化度的影響顯著的大于玉米粉，可能是玉米粉在高溫、高壓及強(qiáng)大的機(jī)械剪切力的作用下物料組分發(fā)生了變化，使其對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞作用較大[15]。當(dāng)玉米粉添加量為20%，膨化玉米粉為15%時，面團(tuán)干硬、粗糙，和面時較難成型，故玉米粉添加量不宜超過20%，膨化玉米粉不宜超過15%。

2.3 擠壓膨化玉米粉對小麥粉糊化特性的影響

由表3 可知，膨化玉米粉添加量增加到25%時，峰值黏度降低55.60%、低谷黏度降低60.91%、最終黏度降低58.41%；隨著玉米粉添加量的增加，峰值黏度降低8.43%、低谷黏度降低8.82%、最終黏度升高1.28%。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉可顯著的降低淀粉的黏度（p<0.05），這一結(jié)果與Martinez[16]、Patil[17]的研究一致。這是由于擠壓過程中的高壓高剪切作用使玉米粉糊化，并將淀粉顆粒由先前的大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，使得所得產(chǎn)品黏度變低[18]。也可能是在擠壓膨化過程中使玉米粉顆粒破碎呈片狀結(jié)構(gòu)，在糊化過程中，膨化玉米粉的加入減少了淀粉顆粒的穿插纏繞現(xiàn)象，致使糊化黏度降低[19]。

劉書航研究指出玉米粉高添加量（10%、15%）使玉米-小麥粉的回生值顯著增加（p<0.05），但混粉的衰減值無顯著性差異（p>0.05）。本研究結(jié)果顯示，隨著玉米粉添加量的增大，回生值和崩解值顯著增大（p>0.05）。可能是玉米淀粉糊化后與水結(jié)能力弱，使小麥粉淀粉糊的熱穩(wěn)定性變差。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉的加入使混合粉的崩解值、回生值顯著減?。╬<0.05），這與劉書航研究一致。隨著膨化玉米粉添加量的增加，崩解值降低34.07%、回生值降低50.43%。崩解值越小，表示淀粉糊的熱穩(wěn)定性越好，說明擠壓膨化玉米粉的加入使小分子顆粒間的結(jié)合更加緊密，在吸水膨脹過程中小分子顆粒不容易脹破[20]，改善了小麥粉的熱穩(wěn)定性，使其抗剪切力和耐攪拌力增強(qiáng)[21]?；厣蹬c淀粉的重新排列有關(guān)，回生值越高，淀粉越容易老化。擠壓膨化混合粉的回生值顯著降低，是由于玉米粉在擠壓膨化處理過程中淀粉鏈斷裂，導(dǎo)致其在糊化降溫過程中重新排列締合的能力減弱?？梢?，添加擠壓膨化玉米粉能抑制淀粉老化，延長產(chǎn)品的貨架期。

表3 玉米粉對小麥粉糊化特性的影響Table 3 The effect of corn flour on gelatinization characteristics of wheat flour

表4 玉米粉對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 The effect of corn flour on texture characteristics of steamed bread

表5 玉米-小麥粉面團(tuán)特性與饅頭質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性Table 5 Correlation between the dough characteristics of corn-wheat flour and the texture characteristics of steamed bread

表6 擠壓膨化玉米-小麥粉面團(tuán)特性與饅頭質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性Table 6 Correlation between the dough characteristics of extruded corn meal-wheat flour and the texture characteristics of steamed bread

2.4 擠壓膨化玉米粉對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

馮世德[22]的研究指出玉米粉添加量在15~20 g時，與對照組相比，饅頭硬度無顯著差異；彈性增加，且差異顯著；內(nèi)聚性、咀嚼性及黏附性變化不顯著。本研究結(jié)果顯示，隨著玉米粉添加量的增加，饅頭硬度增加58.41%、彈性下降 5.15%、內(nèi)聚性下降12.50%、回復(fù)性下降10.87%、咀嚼性增加39.58%。可見，添加玉米粉對饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響很大。饅頭的品質(zhì)逐漸下降，這可能是由于玉米粉中不含面筋蛋白，缺乏粘彈性，影響了面團(tuán)的彈性和延展性；也可能是玉米粉中的蛋白質(zhì)影響了面筋結(jié)構(gòu)中的二硫鍵的形成，破壞了面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)，使得饅頭的彈性減小，硬度增加[23]。

饅頭的彈性、內(nèi)聚性在膨化玉米粉添加量為10%時最大，且顯著的高于對照（p<0.05），之后隨添加量的增大彈性和內(nèi)聚性分別下降3.09%、3.41%。硬度、膠著性和咀嚼性在膨化玉米粉添加量為20%時與對照無顯著差異，而回復(fù)性在膨化玉米粉添加量為25%時，仍顯著的高于對照（p<0.05）。當(dāng)添加量相同時，擠壓膨化玉米粉饅頭的質(zhì)構(gòu)特性顯著的優(yōu)于玉米粉饅頭（p<0.05）。硬度數(shù)值越大，饅頭品質(zhì)越差，而彈性值與成品的品質(zhì)成正相關(guān)，在小麥粉中添加適量膨化玉米粉可以降低饅頭的硬度，與劉婷婷和劉衛(wèi)光的研究結(jié)果類似。這可能與膨化玉米粉的持水性增大有關(guān)，膨化玉米粉的持水性可延緩淀粉的老化，減小饅頭的硬度，同時增大了饅頭的彈性和回復(fù)性；過量的膨化玉米粉使面筋蛋白含量降低，不利于面筋結(jié)構(gòu)的形成，饅頭內(nèi)部氣孔大而粗糙，使其硬度增大，回復(fù)性降低，饅頭的質(zhì)構(gòu)特性變差。

當(dāng)添加量相同時，擠壓膨化玉米粉饅頭黃色較深，Marti 等[24]認(rèn)為高溫加熱是產(chǎn)品色澤變深的主要原因。這主要是由于玉米粉在擠壓膨化過程中，淀粉類物質(zhì)在高溫的作用下發(fā)生糊化和降解，與物料中的蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致玉米粉的顏色變深。此外，擠壓過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，不僅促進(jìn)淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)復(fù)合物生成，還可降低脂肪氧化的速度和程度，從而改善產(chǎn)品口感，延長食品貨架期[11]。

2.5 相關(guān)性分析

由表5 可知，與除最終黏度外，饅頭的質(zhì)構(gòu)特性與玉米-小麥混合粉面團(tuán)的其他參數(shù)存在顯著的相關(guān)性（p<0.05），其中內(nèi)聚性的相關(guān)性較差；玉米粉的添加量與硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著的正相關(guān)（p<0.01），與彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性呈極顯著的負(fù)相關(guān)（p<0.01）。

由表6 可知，除饅頭的彈性、內(nèi)聚性與吸水率、糊化溫度無相關(guān)性外，饅頭的質(zhì)構(gòu)特性與擠壓膨化玉米-小麥混合粉面團(tuán)的其他參數(shù)存在顯著的相關(guān)性（p<0.05），其中硬度的相關(guān)性最高，彈性的相關(guān)性較差；硬度、膠著性和咀嚼性與形成時間、穩(wěn)定時間及糊化特性呈顯著的負(fù)相關(guān)（p<0.05），而彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性與其呈顯著的正相關(guān)（p<0.05），所呈現(xiàn)的規(guī)律與玉米粉不一致。擠壓膨化玉米粉的添加量與硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著的正相關(guān)（p<0.01），與彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性呈極顯著的負(fù)相關(guān)（p<0.01），所呈現(xiàn)的規(guī)律與玉米粉一致。

3 結(jié)論

3.1 在小麥粉中加入玉米粉和擠壓膨化玉米粉，可對面團(tuán)的粉質(zhì)特性和糊化特性以及饅頭的質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生不同程度的影響。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉不僅能夠顯著提高面團(tuán)的吸水率，增加蛋白質(zhì)的弱化度，縮短穩(wěn)定時間，降低小麥粉糊化黏度、崩解值和回生值，還能夠顯著提高饅頭的彈性、回復(fù)性和內(nèi)聚性，降低饅頭的硬度、膠著性和咀嚼性。擠壓膨化玉米粉添加量為10%時，饅頭的彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性最大，硬度顯著的低于對照組，饅頭的口感柔軟、筋道，爽口不黏牙，品質(zhì)最好。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉不僅可以改善小麥粉的熱穩(wěn)定性，延緩面團(tuán)的老化，也可改善饅頭的品質(zhì)。

3.2 玉米粉添加量、混合粉的粉質(zhì)特性、糊化特性與饅頭的質(zhì)構(gòu)特性顯著相關(guān)。與玉米混合粉不同，擠壓膨化玉米混合粉的最終黏度與饅頭的質(zhì)構(gòu)特性存在顯著的相關(guān)性?？赏ㄟ^混合粉的粉質(zhì)特性、糊化特性對饅頭的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行預(yù)測。研究擠壓膨化玉米粉對小麥粉面團(tuán)特性及饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響，可為擠壓膨化玉米粉在發(fā)酵面制品中的應(yīng)用提供依據(jù)。此外，不同擠壓膨化工藝下的擠壓膨化玉米粉對小麥粉加工品質(zhì)的影響，還有待于進(jìn)一步研究。