擠壓膨化小扁豆粉對(duì)面團(tuán)特性及面條品質(zhì)的影響

崔彥利 喬雨雨 劉沁沁 張盛貴 陳金鳳

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，蘭州 730070)

隨著人民生活質(zhì)量的提高，單一的小麥面條已經(jīng)不能滿足人們的需求，雜糧雜豆因富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、膳食纖維等[1,2]越來(lái)越受到人們的關(guān)注。擠壓膨化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于雜糧雜豆的加工中，物料在擠壓膨化機(jī)內(nèi)被強(qiáng)烈地?cái)D壓、攪拌和剪切，使得物料細(xì)化、均勻。同時(shí)在高溫高壓作用下，物料發(fā)生了淀粉糊化與降解、蛋白質(zhì)變性與重組、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低[3]以及可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加[4]等變化。當(dāng)糊狀物料噴出的瞬間，在強(qiáng)壓差的作用下水分瞬間氣化，形成疏松、多孔的膨化產(chǎn)品。與其他熱處理相比，產(chǎn)品適口性得到改善，營(yíng)養(yǎng)損失少[3]，且消化吸收率高[5]。李素芬等[6]利用擠壓膨化小扁豆粉代替部分小麥粉開發(fā)蛋糕，發(fā)現(xiàn)擠壓膨化小扁豆粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，加工的蛋糕硬度和咀嚼性最小，彈性、黏聚性和回復(fù)性最大，比容最大，表明此添加量下蛋糕柔軟且富有彈性，內(nèi)部均勻，品質(zhì)最佳。高珊等[7]將擠壓膨化黑豆粉與小麥粉混合，發(fā)現(xiàn)隨著擠壓膨化黑豆粉添加量的增加，抗老化能力以及熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。Jeong等[8]研究發(fā)現(xiàn)添加擠壓膨化米粉可以改善面團(tuán)的粘結(jié)性、回復(fù)性、水分分布和米糕品質(zhì)。劉傳富等[9]研究膨化小米粉對(duì)面團(tuán)特性及掛面品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)小米粉經(jīng)擠壓膨化處理后，蛋白質(zhì)、粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，添加6%的擠壓膨化小米粉可有效改善面團(tuán)的粉質(zhì)、拉伸和糊化特性，同時(shí)縮短掛面的最佳蒸煮時(shí)間，增強(qiáng)了掛面的彈性。

目前鮮有關(guān)于擠壓膨化小扁豆粉對(duì)面團(tuán)及面條品質(zhì)影響的報(bào)道。研究擠壓膨化小扁豆粉添加量對(duì)混合粉粉質(zhì)特性、面團(tuán)流變學(xué)特性及面條品質(zhì)的影響，確定擠壓膨化小扁豆粉的最適添加量，并制備擠壓膨化小扁豆面條，為小扁豆產(chǎn)業(yè)化加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小扁豆、麥芯小麥粉、食鹽。

1.2 儀器與設(shè)備

FMHE36-24R雙螺桿擠壓膨化機(jī)，Mixolab2混合實(shí)驗(yàn)儀，DHR-1流變儀，TA.XT Plus型物性測(cè)試儀，SH220N石墨消解儀，K9840自動(dòng)凱氏定氮儀，SOX406脂肪測(cè)定儀，SX2-4-10箱式電阻爐，MJ-II型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定儀，800C多功能粉碎機(jī)，MT-5家用壓面機(jī)。

1.3 方法

1.3.1 混合粉制備

利用雙螺桿擠壓膨化機(jī)將小扁豆進(jìn)行膨化處理，然后將擠壓膨化小扁豆倒入多功能粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，并過(guò)100目篩得到擠壓膨化小扁豆粉。按照0%、5%、10%、15%、20%、25%和100%的添加比例添加到小麥粉中，混合均勻備用。

1.3.2 混合粉基本成分測(cè)定

粗蛋白：參考GB/T 5009.5—2016；濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和面筋指數(shù)：參考GB/T 5506.2—2008；粗脂肪：參考GB/T 5009.6—2016；水分：參考GB/T 5009.3—2016；灰分：參考GB/T 5009.4—2016。

1.3.3 面團(tuán)的熱機(jī)械學(xué)性能測(cè)定

參考GB/T 5009.3—2016測(cè)定5種混合粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。參考ROSELL等[10]方法測(cè)定面團(tuán)的熱機(jī)械學(xué)性能，預(yù)先設(shè)定每次測(cè)試中混合粉與水的總質(zhì)量為75 g，水分基數(shù)設(shè)定為濕基14%，輸入預(yù)估吸水率55%和水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測(cè)試開始后，儀器會(huì)根據(jù)目標(biāo)扭矩C1(最佳稠度1.10 Nm)自動(dòng)判斷加入混合粉和水的量，當(dāng)實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)C1值不在(1.10±0.05) Nm時(shí)，調(diào)整加入的混合粉和水的量直至符合目標(biāo)扭矩要求。測(cè)試程序?yàn)?初始溫度30 ℃保溫8 min，以4 ℃/min的速度升溫至90 ℃保溫7 min，之后以4 ℃/min的速度降溫至50 ℃保溫5 min，面團(tuán)的攪拌速度始終保持為80 r/min。

1.3.4 面團(tuán)流變學(xué)性能測(cè)定

參考陳金鳳等[11]方法，稱取在Mixolab2混合實(shí)驗(yàn)儀滾揉5 min、扭矩在(1.10±0.05) Nm的面團(tuán)5 g迅速搓圓并置于TA流變儀平板上，選用40 mm直徑的平板，設(shè)置間距2 mm，切除多余面團(tuán)，在邊緣涂抹硅油進(jìn)行密封。開始測(cè)試前平衡5 min消除應(yīng)力。首先通過(guò)應(yīng)變掃描確定面團(tuán)的線性黏彈區(qū)，測(cè)試參數(shù)為：溫度25 ℃，角頻率10 rad/s，應(yīng)變掃描范圍0.01%～10%。隨后采用頻率掃描確定面團(tuán)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性，測(cè)試參數(shù)：溫度25 ℃，應(yīng)力0.05%，頻率掃描范圍0.1～20 Hz。

1.3.5 面條加工

參照申麗援等[12]方法，稱取一定量的混合粉，加入0.75%的食鹽混合均勻，加入46%水手動(dòng)和面，形成表面光滑、色澤均勻的面團(tuán)，用保鮮膜密封，在25 ℃下熟化20 min，將熟化好的面團(tuán)壓成面餅放入壓面機(jī)中反復(fù)擠壓成型，壓成厚2 mm的面片，再用壓面機(jī)切成寬3 mm、長(zhǎng)20 cm的面條。

1.3.6 面條質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

參考孫耀軍[13]的方法，取40根面條，放入沸水中蒸煮至最佳蒸煮時(shí)間，取出面條置于蒸餾水中冷卻30 s，瀝干水分準(zhǔn)備測(cè)試。進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)，選用P50探頭，參數(shù)設(shè)定為：測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度0.8 mm/s，測(cè)后速度2.0 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，壓縮程度為面條厚度的75%，2次壓縮的時(shí)間間隔為3 s。

1.3.7 面條蒸煮特性測(cè)定

1.3.7.1 斷條率的測(cè)定

斷條率的測(cè)定參照LS/T 3212—2014進(jìn)行。取40根面條，放入1 L沸水中蒸煮，達(dá)到最佳蒸煮時(shí)間后，撈出面條，數(shù)出完整面條的根數(shù)，計(jì)算斷條率。最佳蒸煮時(shí)間為水沸后放入面條開始計(jì)時(shí)，直到面條的白硬心線消失時(shí)所記錄的時(shí)間。

(1)

式中：Q為斷條率；n為斷面條的根數(shù)。

1.3.7.2 蒸煮損失率的測(cè)定

取5 g生面條放入盛有250 mL沸水的小鍋中煮至最佳時(shí)間，撈出面條，先用蒸餾水沖淋面條10 s，將面條晾4 min后烘干至恒重并稱量，同時(shí)對(duì)5 g生面條烘干至恒重，計(jì)算蒸煮損失率。

(2)

式中：W為蒸煮損失率；S1和S2分別為生面條和熟面條干質(zhì)量/g。

1.3.7.3 吸水率的測(cè)定

參考陳煜等[14]的方法，取20根生面條稱質(zhì)量，將其放入500 mL沸水中，煮至最佳蒸煮時(shí)間后，立即用漏勺撈出，用50 mL冷水中沖淋30 s，并收集煮面及沖洗的水備用，之后將面條在濾紙上放置5 min，吸去面條表面多余水分并稱重，計(jì)算吸水率。

(3)

式中：A為吸水率；M0為生面條的質(zhì)量/g；M1為熟面條吸去表面水分后的質(zhì)量/g。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Origin 8.0作圖，運(yùn)用SPSS 25.0中Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行方差分析，P<0.05表示差異顯著。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合粉理化指標(biāo)分析

由表1可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉的含水量、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著減小，灰分和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增大。這是由于物料在擠壓膨化機(jī)中噴出的瞬間，水分會(huì)在強(qiáng)壓差的作用下氣化，使得物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降；同時(shí)，小扁豆原料屬于雜豆類，原料中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)比小麥原料低，而蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比小麥原料高，因此添加擠壓膨化小扁豆粉會(huì)使得混合粉中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少、蛋白質(zhì)和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。

由表1可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著減小的趨勢(shì)，這是由于小麥面筋是由醇溶蛋白和麥谷蛋白兩種蛋白質(zhì)共同形成的特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而小扁豆粉不含面筋蛋白[15]，無(wú)法形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此，擠壓膨化小扁豆粉的添加導(dǎo)致混合粉面筋蛋白被稀釋，濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。面筋指數(shù)是濕面筋在離心力作用下穿過(guò)一定孔徑篩板，保留在篩板上面筋質(zhì)量與全部面筋質(zhì)量百分比，反映的是蛋白質(zhì)質(zhì)量。

由表1可知，在擠壓膨化小扁豆粉添加量不超過(guò)10%時(shí)，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面筋指數(shù)呈顯著減小的趨勢(shì)，當(dāng)擠壓膨化小扁豆粉添加量超過(guò)10%后，面筋指數(shù)的測(cè)定意義不大，這是由于面筋網(wǎng)絡(luò)被嚴(yán)重破壞，面筋質(zhì)量變得很差，鹽水洗滌面團(tuán)只能得到面筋碎渣。這與王慧潔等[16]研究鮮食甜玉米粉對(duì)玉米-小麥混合粉的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)玉米粉添加量大于10%時(shí)，混合粉的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)及面筋指數(shù)顯著降低，混合粉的面筋品質(zhì)明顯降低的結(jié)論類似。

2.2 面團(tuán)的熱機(jī)械學(xué)性能分析

表2為面粉加水后恒溫揉混過(guò)程中蛋白質(zhì)的弱化特性。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉吸水率顯著增加，這是因?yàn)閿D壓膨化后小扁豆淀粉糊化和降解導(dǎo)致淀粉顆粒膨脹并遭到破壞，使淀粉鏈暴露出來(lái)，結(jié)合水分的能力增強(qiáng)[17]。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均呈現(xiàn)顯著減小的趨勢(shì)，這是由于擠壓膨化小扁豆粉不存在面筋蛋白，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量不斷增加，面團(tuán)中的面筋蛋白逐漸減少，面團(tuán)無(wú)法形成黏彈性良好的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，耐機(jī)械攪拌能力下降。

由表2可以看出，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，C1-C2呈增大趨勢(shì)，添加量25%組顯著高于其他組，15%～20%組之間差異不顯著，這是由擠壓膨化小扁豆粉不含面筋蛋白，與小麥粉蛋白成分區(qū)別較大，混合攪打過(guò)程中不能增加面團(tuán)的耐揉性及攪拌耐力，使弱化度增大[18]。α值表示面筋網(wǎng)絡(luò)的弱化速率，α值的絕對(duì)值越大，表示弱化速率越大[19]。由表2可知，擠壓膨化小扁豆粉的添加可以減慢面筋網(wǎng)絡(luò)的弱化速率，但不足以彌補(bǔ)面團(tuán)在機(jī)械和熱作用下的總?cè)趸?，由此表明擠壓膨化小扁豆粉的添加會(huì)使得混合粉面團(tuán)的加工性能變差。

表1 混合粉的理化成分

表2 擠壓膨化小扁豆粉添加量對(duì)面團(tuán)中蛋白質(zhì)熱機(jī)械學(xué)特性的影響

表3 擠壓膨化小扁豆粉添加量對(duì)面團(tuán)中淀粉熱機(jī)械學(xué)特性的影響

由表3可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，C3與C3-C2均呈顯著減小趨勢(shì)，這是由于小扁豆經(jīng)擠壓膨化處理后，一方面淀粉顆粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致吸水膨脹后相互間摩擦力變??；另一方面高剪切作用會(huì)使淀粉發(fā)生部分降解[20]。此外，小扁豆中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為60%，低于小麥粉的淀粉含量[21]。因此，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，體系中淀粉所占比例顯著下降，導(dǎo)致糊化作用減弱。β表示淀粉的糊化速度，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，β值呈減小的趨勢(shì)，其中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～25%組組間不存在顯著性差異，這是由于擠壓膨化小扁豆粉在制備過(guò)程中淀粉糊化，使得淀粉分子鏈斷裂，黏滯阻力減小[19]，面團(tuán)中糊化淀粉的占比逐漸增大，影響著面團(tuán)淀粉糊化特性。這與梁強(qiáng)等[19]在研究馬鈴薯全粉對(duì)中筋小麥面團(tuán)中淀粉熱機(jī)械學(xué)特性的影響時(shí)得出的結(jié)論類似。C3-C4和C4/C3分別反映淀粉糊化熱穩(wěn)定性和蒸煮穩(wěn)定性。擠壓膨化小扁豆粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%組淀粉糊化熱穩(wěn)定性和蒸煮穩(wěn)定性均優(yōu)于對(duì)照組，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時(shí)，淀粉糊化熱穩(wěn)定性和蒸煮穩(wěn)定性與對(duì)照組無(wú)顯著性差異。當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%后淀粉糊化熱穩(wěn)定性和蒸煮穩(wěn)定性均變差，可能是因?yàn)橐哑茡p淀粉顆粒在加熱時(shí)不穩(wěn)定所造成的[22]。由表3可知，添加擠壓膨化扁豆粉可以抑制淀粉的回生，這是因?yàn)閿D壓膨化處理能夠使得淀粉發(fā)生降解，降解的小分子能夠通過(guò)延緩水分的流動(dòng)性抑制淀粉的短期老化[23]。γ表示淀粉酶水解淀粉的速度，由表3可以看出添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時(shí)顯著高于5%～10%組，是因?yàn)榻?jīng)擠壓膨化處理小扁豆破損淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，酶解速率增大[13]。

2.3 面團(tuán)流變學(xué)性能分析

由圖1可知，所有面團(tuán)的儲(chǔ)能模量G′與損耗模量G″均隨頻率的增加而增大，在整個(gè)頻率掃描過(guò)程中，面團(tuán)的G′始終大于G″，表明體系中彈性所占比例大于黏性，面團(tuán)呈現(xiàn)彈性特性。在相同頻率下，當(dāng)擠壓膨化小扁豆粉的添加量低于25%時(shí)，面團(tuán)的G′和G″均始終低于對(duì)照組，這是由于擠壓膨化小扁豆粉的添加使得混合粉面團(tuán)中面筋蛋白被稀釋，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化。當(dāng)擠壓膨化小扁豆粉的添加量達(dá)到25%時(shí)，面團(tuán)的G′高于對(duì)照組，面團(tuán)的G″接近對(duì)照組。這與盧丹妮等[24]利用不同淀粉與谷朊粉按照89∶11模擬面團(tuán)，測(cè)定面團(tuán)流變學(xué)性能時(shí)得出豆類淀粉面團(tuán)比小麥淀粉面團(tuán)G′和G″均高的結(jié)果類似，這是由于不同的淀粉對(duì)面團(tuán)結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)不同，較高的G′和G″可能與面團(tuán)中高蛋白有關(guān)[25]。從圖1c可以看出，所有面團(tuán)的tanδ始終小于1，表明所有面團(tuán)的狀態(tài)是固態(tài)的。面團(tuán)的tanδ隨著頻率增大呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)，說(shuō)明在高頻率下面團(tuán)的穩(wěn)定性較差，相對(duì)更易被破壞。此外，在相同頻率下，面團(tuán)的tanδ隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%組最接近于對(duì)照組，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)15%后面團(tuán)的tanδ逐漸減小，這是擠壓膨化小扁豆粉的添加引起的面團(tuán)G′和G″的變化導(dǎo)致的。

圖1 不同擠壓膨化小扁豆粉添加量的小麥粉粉混合體系儲(chǔ)能模量、損耗模量以及損耗角正切隨角頻率變化關(guān)系

表4 擠壓膨化小扁豆粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.4 面條質(zhì)構(gòu)特性分析

面條產(chǎn)生硬度的主要原因是麥谷蛋白各亞基之間通過(guò)分子間二硫鍵和次生鍵聚集成較大的麥谷蛋白聚合物，進(jìn)而形成具有剛性和彈性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[26]。由表4可以看出，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面條的硬度呈現(xiàn)顯著增大的趨勢(shì)，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～25%組達(dá)到最大。一方面是由于擠壓膨化小扁豆粉的添加稀釋了面筋蛋白，使得面筋沒有充分結(jié)合，降低了面筋的延展性，使得面條硬度增加[27]，另一方面是因?yàn)閿D壓膨化處理使得破損淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加[3]，破損淀粉充分吸水，減少了面筋水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低了麥膠蛋白和麥谷蛋白之間二硫鍵的穩(wěn)定性，導(dǎo)致面條的硬度增加，適口性降低[28]。由表4可知，擠壓膨化小扁豆粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、25%和對(duì)照組面條的彈性不存在顯著性差異。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增大，面條咀嚼性顯著增大，添加量25%組達(dá)到最大值，表明擠壓膨化小扁豆粉添加量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致面條咀嚼費(fèi)力、品質(zhì)下降。面條的黏聚性和回復(fù)性變化趨勢(shì)類似。

2.5 面條蒸煮特性分析

由表5可知，添加5%～25%的擠壓膨化小扁豆粉不會(huì)影響面條的斷條率和吸水率；在擠壓膨化小扁豆粉添加量25%時(shí)面條的蒸煮損失率顯著高于其他組，這是因?yàn)閿D壓膨化破壞淀粉結(jié)構(gòu)增強(qiáng)淀粉溶出能力[29]，且擠壓膨化小扁豆粉的添加使面條中的豆類蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，蒸煮過(guò)程中蛋白變性，疏水基暴露，減弱對(duì)淀粉粒的束縛作用，使淀粉易于溶出[30]。

表5 擠壓膨化小扁豆粉添加量對(duì)面條蒸煮特性的影響

3 結(jié)論

不同添加量的擠壓膨化小扁豆粉對(duì)面條加工特性和食用品質(zhì)有顯著影響。面團(tuán)蛋白質(zhì)熱機(jī)械學(xué)特性表明擠壓膨化小扁豆粉的添加使得面團(tuán)的耐機(jī)械攪拌能力下降，弱化度增加；面團(tuán)淀粉熱機(jī)械學(xué)特性表明添加擠壓膨化小扁豆粉可以抑制淀粉的老化，但添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%后，面團(tuán)的糊化熱穩(wěn)定性和蒸煮穩(wěn)定性均變差。面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性表明，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～15%組面團(tuán)黏彈性與對(duì)照組最為接近。且在該范圍添加量下，面條硬度和咀嚼性大小適宜，彈性良好；面條的蒸煮特性表明添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%～15%時(shí)擠壓膨化扁豆粉的添加不影響面條的斷條率，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到25%時(shí)面條的蒸煮損失率顯著增大。因此，綜合考慮面條的加工特性和食用品質(zhì)，推薦面條加工中擠壓膨化扁豆粉的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，該添加量下面條硬度和咀嚼性大小適宜，斷條率低，面湯不渾湯，沒有豆腥味。