提升全谷物扁粉拉伸品質(zhì)的工藝研究

易翠平，羅 晨，徐 麗，劉 旸，董宏浩，祝 紅，王 起，張興全

（1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 化學(xué)與食品工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2. 廣州市健力食品機(jī)械有限公司，廣東 廣州 511430；3. 湖南金健米制食品有限公司，湖南 寧鄉(xiāng) 410600）

扁粉，又稱河粉、切粉、米面等，是南方傳統(tǒng)鮮濕米粉的一種，水分含量為60%～80%，一般用精米制備。近年來(lái)，隨著全谷物食品的興起，糙米作為大米的全谷物形式，因其膳食纖維、蛋白質(zhì)、脂肪、微量元素等成分含量豐富，具有良好的保健功效而備受青睞[1]；制備的全谷物食品也因此具有更豐富的營(yíng)養(yǎng)成分、功能因子和益生特性[2]。研究報(bào)道，彭國(guó)泰[3]參照精白米米線工藝制作糙米米線，但制作過(guò)程中存在難以擠壓成型的問(wèn)題，進(jìn)而提出采用扁粉工藝替代榨粉工藝開(kāi)展研究的設(shè)想。然而，目前糙米制備的全谷物扁粉存在破斷距離不夠、易斷條等品質(zhì)問(wèn)題[4]，因此尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)[5]。

磨漿是米粉制備的關(guān)鍵工藝，吳娜娜[6]等研究發(fā)現(xiàn)原料顆粒細(xì)度是影響糙米米線品質(zhì)的重要因素之一；亦有研究報(bào)道，適當(dāng)加入添加劑能改善米粉的加工性能、質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)特性[7]。但目前的研究多集中于不同淀粉及食用膠等添加成分方面[8]，有關(guān)不同來(lái)源的米糠及蛋白類的品質(zhì)改良劑的添加尚未見(jiàn)研究報(bào)道；蒸片是米粉生產(chǎn)工藝另一個(gè)關(guān)鍵步驟，直接影響到大米淀粉糊化形成凝膠，糊化過(guò)度易導(dǎo)致米粉外觀色澤暗淡且粉條黏著過(guò)稠、成型性差；糊化不足，則米粉蒸煮后口感夾生或軟爛、易斷條、蒸煮損失高[9]。

因此，本研究擬針對(duì)全谷物扁粉拉伸品質(zhì)不理想：斷條率高、破斷距離短的問(wèn)題，通過(guò)研究磨漿、配方和蒸片等關(guān)鍵工藝，以改善全谷物扁粉的拉伸品質(zhì)，為全谷物食品的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

星月牌早秈米糙米（含水率10.1%，米糠含量7%）：產(chǎn)地寧鄉(xiāng)，湖南金健米業(yè)股份有限公司；大豆分離蛋白（蛋白含量93%）：臨沂山松生物制品有限公司；木薯淀粉、谷朊粉：鄭州市豫香食品發(fā)展有限公司；瓜爾豆膠：北京瓜爾潤(rùn)科技股份有限公司；魔芋精粉：河南華悅化工產(chǎn)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

精米機(jī)，LTJM-2008 型：臺(tái)州市路橋京奧糧用器材廠；磨漿機(jī)，SY-12 型：浙江鯊魚食品機(jī)械有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，101-12A 型：天津市泰斯特儀器有限公司；掃描電子顯微鏡，Triple TOF 5600 型：FEG FEI 公司；激光粒度分析儀，S3500 型：美國(guó)Microtrac 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 扁粉制備—整米磨漿工藝（FBRN-W）

原料糙米（150 g）→揀選清洗→泡米（4 h）→磨漿→調(diào)整水分→蒸片（6 min）→水洗冷卻（30 s）→切條成型

1.3.2 扁粉制備—米糠回填工藝（FBRN-B）

1.3.3 扁粉制備—普通工藝（FRN）

精米（150 g）→揀選清洗→泡米（4 h）→磨漿→調(diào)整水分→蒸片（6 min）→水洗冷卻（30 s）→切條成型

1.3.4 扁粉破斷距離的測(cè)定

選取扁粉（寬5 mm，厚1 mm），截取15 cm長(zhǎng)度置于刻度尺上方，左手輕壓將粉條一端固定于刻度尺零點(diǎn)，右手用均勻的力度輕度拉扯粉條直至斷裂，記錄斷裂時(shí)粉條的長(zhǎng)度距離。樣品重復(fù)測(cè)試10 次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 磨漿工藝研究

1.3.5.1 電鏡觀察 將待測(cè)米漿樣品均勻分布于絕緣黑膠帶并固定在載物臺(tái)上，用氮?dú)鉀_擊樣品表面使樣品只留細(xì)薄一層，真空條件下鍍金化處理后，置于Quanta-250 掃描電子顯微鏡下觀察淀粉顆粒形貌的變化。

1.3.5.2 粒徑分析 將Microtrac S3500 激光粒度儀預(yù)熱完畢后，連通超純水進(jìn)行清洗同時(shí)進(jìn)行背景水平測(cè)量，流速設(shè)定為50%。米漿樣品在超聲條件下均質(zhì)30 min，加樣到紅色樣品條進(jìn)入合適測(cè)量的綠區(qū)后開(kāi)始測(cè)量。

1.3.5.3 回填米糠比較 分別用相同含量的外源新鮮米糠、外源脫脂米糠、同源新鮮米糠、同源脫脂米糠，回填制備扁粉，測(cè)定破斷距離。

1.3.6 原料配方優(yōu)化

以回填法為基礎(chǔ)，分別制備添加0%、3%、6%、9%、12%大豆分離蛋白；0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%瓜爾豆膠；0%、1%、2%、3%、4%、5%魔芋精粉；0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%木薯淀粉；0%、1%、2%、3%、4%、5%谷朊粉的全谷物扁粉樣品，測(cè)定破斷距離。

1.3.7 蒸片工藝優(yōu)化

蒸片時(shí)間為3、6、9、12 min，料液比為1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5（g/mL）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用軟件origin8.1、Excel 2007 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理及繪圖，采用軟件SPSS（Statistical Package for Social Science software）進(jìn)行方差分析，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種工藝制備扁粉的拉伸性能比較

扁粉的破斷距離表征其拉伸特性，破斷距離越大，米粉的延展性越好[10]，即拉伸性能越好。圖1 是整米磨漿工藝、米糠回填工藝制備全谷物扁粉與普通扁粉的破斷距離對(duì)比圖。結(jié)果表明，普通扁粉的破斷距離最大；兩種全谷物扁粉制備工藝中，米糠回填工藝產(chǎn)品在拉伸品質(zhì)上顯著優(yōu)于整米磨漿（P＜0.05），然而米糠回填工藝生產(chǎn)的全谷物扁粉的拉伸品質(zhì)仍顯著低于普通扁粉（P＜0.05）。

圖1 不同工藝制備扁粉的破斷距離對(duì)比圖（FBRN-W、FBRN-B、FRN 分別表示整米磨漿工藝、米糠回填工藝、普通工藝；a、b、c 表示破斷距離差異顯著（P<0.05））Fig.1 Comparison of breaking distance among flat noodles prepared by different processes (FBRN-W, FBRN-B and FRN respectively represent whole rice refining process, rice bran backfilling process, and ordinary process; a, b and c indicate the significant difference in breaking distance (P<0.05))

研究表明，米粉品質(zhì)與原料米漿結(jié)構(gòu)相關(guān)[11]。因此可進(jìn)一步通過(guò)對(duì)米漿結(jié)構(gòu)的分析和回填米糠的選擇研究較優(yōu)磨漿工藝。

2.2 磨漿工藝研究

2.2.1 電鏡觀察

整米磨漿與米糠回填工藝制備的米漿與普通米漿樣品的外觀和掃描電鏡結(jié)果如圖2 所示。外觀圖中，整米米漿粗糙不勻，存在肉眼可見(jiàn)的顆粒；而將糙米脫成精米后的回填米漿光滑細(xì)致，手感柔順，捏揉無(wú)顆粒感；回填米漿與普通米漿在粗細(xì)度上則無(wú)明顯區(qū)別。米漿電鏡圖也反映出同樣的結(jié)果，整米米漿在電鏡的觀察下看到淀粉顆粒分散不均勻且有大塊的淀粉凝聚物，而普通米漿與回填米漿中淀粉顆粒分散均勻且淀粉凝聚物較小。

圖2 米漿的外觀和掃描電鏡圖（-A、-S 分別代表米漿外觀圖、掃描電鏡圖）Fig.2 The appearance and scanning electron microscope of rice slurry(-A/-S represent appearance and scanning electron microscope of rice slurry)

2.2.2 粒徑分析

不同米漿的粒徑分布圖見(jiàn)圖3。結(jié)果表明，普通米漿與回填漿在粒徑分布上的曲線接近重疊，整米米漿則顯示出明顯的差異。10 μm 以下普通米漿和回填米漿粒徑占比分別為85.32%、83.91%，整米米漿僅為67.04%；且整米米漿粒徑大于100 μm 的占比高達(dá)3.75%。說(shuō)明粒徑分布是米糠回填工藝制備扁粉的拉伸品質(zhì)優(yōu)于整米磨漿的因素之一。Marshall[12]曾利用DSC（Differential Scanning Calorimeter）研究糙米粉不同粒徑的糊化溫度和糊化焓也發(fā)現(xiàn)糙米粉粒徑越小，糊化溫度和糊化焓越低，米粉的品質(zhì)越好。這可能是整米磨漿的過(guò)程中，米糠層和胚乳層吸水后的韌性和硬度等機(jī)械性能不同所致[13-14]。

圖3 米漿的粒徑分布Fig.3 Particle size distribution of rice slurry

2.2.3 回填米糠選擇

回填工藝中，不同米糠對(duì)全谷物扁粉拉伸品質(zhì)的影響見(jiàn)圖4。結(jié)果表明，回填同源米糠的扁粉拉伸性能顯著優(yōu)于添加外源米糠（P＜0.05），由于同源米糠在成分上更為貼合扁粉的制備，使得回填時(shí)契合度最佳?；靥蠲撝卓返谋夥劾煨阅軆?yōu)于新鮮米糠，可能是脫脂米糠的脂肪含量較少，扁粉中釋放了更多被結(jié)合的淀粉粒，使其糊化時(shí)溶脹性增加，更易形成氫鍵締合，增強(qiáng)了扁粉的組織結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu)，因而破斷距離更大，品質(zhì)更好[16]。

圖4 不同米糠對(duì)全谷物扁粉破斷距離的影響（a、b、c 表示破斷距離的差異顯著（P<0.05））Fig.4 Effects of different rice brans on the breaking distance of brown rice flat noodles (a, b and c indicate the significant difference in breaking distance (P<0.05))

鄧?yán)萚16]曾報(bào)道米糠粉的添加對(duì)面團(tuán)的拉伸特性有不利影響；周艷青等[17]也指出米糠膳食纖維的添加顯著降低掛面的破斷力和破斷距離，對(duì)面條韌性造成不良影響?？赡苁请S著米糠添加，熟化過(guò)程中米糠的纖維成分逐漸膨化，在吸附糊化態(tài)淀粉及其它大米組分的同時(shí)，阻礙糊化態(tài)淀粉分子互相交聯(lián)形成凝膠。

2.3 配方優(yōu)化

Pakkawat[18]等研究表明低比例添加大豆分離蛋白能增加米粉的硬度與拉伸強(qiáng)度；瓜爾豆膠屬于增稠劑，可以改善米粉的彈性，降低其粘度和斷條率，Tjahja 等[19]報(bào)道添加瓜爾膠增加了玉米濕面條的伸長(zhǎng)率；Seetapan[20]發(fā)現(xiàn)米粉與木薯淀粉混合改善了米粉凝膠的質(zhì)地，相同條件下混合凝膠在壓縮下不易破裂；Anni[21]等研究結(jié)果表明，魔芋粉與水的組合處理能顯著改善面條的蒸煮損失和拉伸強(qiáng)度等特征；吳娜娜等[22]報(bào)道谷朊粉能增強(qiáng)糙米面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉顆粒起到良好的包裹作用，從而改良面團(tuán)的彈性及其它粉質(zhì)特性。鑒于以上各品質(zhì)添加劑的功能特點(diǎn)，本研究選取了大豆分離蛋白、瓜爾豆膠、魔芋精粉、木薯淀粉、谷朊粉五種配料對(duì)全谷物扁粉拉伸品質(zhì)進(jìn)行提升。

不同配料對(duì)全谷物扁粉破斷距離的影響見(jiàn)圖5，結(jié)果表明除木薯淀粉改善效果較差外，大豆分離蛋白、瓜爾豆膠、魔芋精粉、谷朊粉均有一定改善效果，其中大豆分離蛋白的效果最佳，當(dāng)添加量為9%時(shí)的效果甚至優(yōu)于精米米粉。結(jié)合生產(chǎn)成本最終考慮采用添加 9%的大豆分離蛋白以改善全谷物扁粉品質(zhì)。

圖5 不同改良劑對(duì)全谷物扁粉破斷距離的影響Fig.5 Effects of different modifiers on the breaking distance of whole grain flat noodles

大豆分離蛋白能改善全谷物扁粉拉伸品質(zhì)的原因，可能是在食品基質(zhì)中加熱期間所形成的凝膠有助于形成食品的整體質(zhì)地和形狀，以及容納其它食品成分并保留產(chǎn)品中的水[23]，因此適量添加有利于改善米粉的延伸性。研究報(bào)道，大豆分離蛋白也可以增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[24]，推測(cè)大豆分離蛋白與淀粉之間存在較強(qiáng)的相互作用，使得米粉的筋力增強(qiáng)，破斷距離增大，全谷物扁粉的拉伸品質(zhì)提高。

2.4 蒸片工藝優(yōu)化

扁粉蒸片工藝的關(guān)鍵是米漿的水分含量及蒸片時(shí)間[25]。蒸片工藝對(duì)全谷物扁粉破斷距離的影響見(jiàn)圖6，結(jié)果所示，相同料液比條件下，破斷距離隨著蒸片時(shí)間的增加先增大后減??；同一蒸片時(shí)間下，當(dāng)蒸片3 min 時(shí)，扁粉的破斷距離隨著料液比的增加而增大，蒸片時(shí)間為6、9、12 min時(shí)，破斷距離的變化趨勢(shì)為先增大后減小。比較可得，蒸片9 min，料液比1∶1.4（g∶mL）時(shí)，扁粉的破斷距離最大，為最佳蒸片條件。加水量過(guò)低時(shí)扁粉吸水不充分，溶解度較低，糊化效果差[26-27]；蒸片時(shí)間過(guò)短，糊化不充分，不易形成良好的凝膠結(jié)構(gòu)；然而當(dāng)加水量過(guò)高、蒸粉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，淀粉糊化過(guò)度，扁粉粘黏嚴(yán)重不利于切條成型，且其結(jié)構(gòu)過(guò)于膨脹松軟導(dǎo)致全谷物扁粉拉伸品質(zhì)變差。由于大豆分離蛋白的強(qiáng)吸水持水能力[28]，過(guò)程中會(huì)與米漿中其它成分競(jìng)爭(zhēng)水分，因此該工藝中米漿的水分含量遠(yuǎn)高于普通扁粉。

圖6 蒸片工藝對(duì)全谷物扁粉破斷距離的影響Fig.6 Effects of steaming process on the breaking distance of whole grain flat noodles

3 結(jié)論

采用破斷距離表征扁粉的拉伸品質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化磨漿、配方和蒸片等工藝，得到提升全谷物扁粉拉伸品質(zhì)的關(guān)鍵工藝為：回填同源脫脂米糠、添加大豆分離蛋白、料液比1∶1.4（g∶mL）、蒸片9 min。本研究解決了全谷物扁粉破斷距離不足的問(wèn)題，拓寬了全谷物食品的應(yīng)用范圍，但表征扁粉拉伸性能的指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)原料的品種較為單一，關(guān)于大豆分離蛋白改善全谷物扁粉品質(zhì)的機(jī)理亦有待更為深入的研究。