黍子粉對(duì)小麥面團(tuán)流變特性和面條品質(zhì)的影響

辛 晶，黃一承，季香青，楊定寬，王玉超，張 健，李曉磊，李 丹

（長(zhǎng)春大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工吉林省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長(zhǎng)春 130022）

黍子（L.）屬于禾本科黍?qū)?，其脫殼后稱為黃米。黍子生長(zhǎng)期短，主要種植在我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)，如山西、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、寧夏、黑龍江等省。我國(guó)目前是世界上黍子栽培面積最大的國(guó)家，約為100 萬公頃。黍子中除含有淀粉、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分外還含有黃酮和多酚等功能成分。黍子蛋白質(zhì)含量為7.25%～17.99%，必需氨基酸種類齊全，且必需氨基酸指數(shù)（EAAI）比小麥高51%。通過黍子濃縮蛋白（PMP）飼養(yǎng)小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PMP 可顯著降低血糖和血漿胰島素水平，增加血漿高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）的水平顯著降低腫瘤壞死因子在脂肪組織中的表達(dá)。黍子蛋白還可有效抑制乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶的活性，起到預(yù)防肝損傷的作用。黍子淀粉含量在63.81%～76.94%之間，淀粉顆粒多為小球形和大多角形，這種淀粉不易消化，適于心血管疾病和糖尿病等患者的食用，脂肪平均含量在0.94%～5.49%之間，黍子中脂肪酸可與淀粉互相作用，降低淀粉水解速度，從而起到降血糖的作用。黍子膳食纖維含量在1.20%～6.50%之間，食用可加快胃腸蠕動(dòng)、有防止便秘的作用。黍子中總多酚含量為0.29～4.57 mg/g，自由酚可降低人類乳腺癌細(xì)胞（MDA）和人類肝癌細(xì)胞（HepG2）的增殖活性；而結(jié)合酚經(jīng)過胃腸不被消化，在結(jié)腸中通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生積極效應(yīng)，可預(yù)防結(jié)腸癌。黍子酚酸提取物可以預(yù)防由羥基自由基或過氧自由基引起的DNA 損傷。黍子主要有降血脂、降血壓、降血糖、抗癌抑瘤、護(hù)肝等保健功能，黍子粉由黍子粉碎過篩制得，黍子的營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少，黍子粉可用于加工生產(chǎn)各種具有健康功能的食品。

黍子的傳統(tǒng)加工產(chǎn)品主要有黃酒、油炸糕、粽子、黃饃饃、炒米等。在國(guó)外，黍子作為原料，加工成飲料、啤酒、嬰幼兒方便食品等；通過與玉米粉、小麥粉等混合，并添加改良劑，加工成面包、餅干等。黍子是一種乳糜瀉和麩質(zhì)過敏患者可食用的無麩質(zhì)谷物，因?yàn)椴缓娼畹鞍?，網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)少，淀粉顆粒無法嵌入，所以不能鎖住水分，面團(tuán)過軟難以成型。因?yàn)閱为?dú)用黍子制作面條、饅頭、面包等都非常困難，但可以與小麥粉及面粉改良劑混合后生產(chǎn)日常主食，不僅增加面筋蛋白含量，還可改善面團(tuán)及面制品品質(zhì)。面條作為我國(guó)的傳統(tǒng)主食，深受人們的喜歡，在飲食中有著重要的地位。本文通過添加不同比例的黍子粉與小麥粉混合制作面條，測(cè)定黍子小麥面團(tuán)流變學(xué)特性和面條的質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮特性，得出黍子不同添加量對(duì)混合面團(tuán)、面條的影響規(guī)律，從而為黍子小麥混合粉在主食中的應(yīng)用提供依據(jù)。用黍子粉與小麥粉混合制作的面條相比傳統(tǒng)純小麥面條不僅豐富面條種類也提高了面條的營(yíng)養(yǎng)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黍子粉 內(nèi)蒙古烏蘭察布市涼城縣世紀(jì)糧行有限公司；中筋小麥面粉 河北金沙河面業(yè)有限責(zé)任公司；蒸餾水 實(shí)驗(yàn)室自制。

Farinograhp-TF 粉質(zhì)儀 德國(guó)Brabender 公司；DHR-3 流變儀 美國(guó)TA 公司；俊媳婦電動(dòng)壓面機(jī)永康市富康電器有限公司；TA-XT.PLUS 物性測(cè)試儀 英國(guó)Stable Micro System 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黍子小麥面團(tuán)、面條的制備 黍子粉的添加比例為混合粉總質(zhì)量的0%、10%、20%、30%、40%。稱取不同比例的黍子小麥混合粉50 g 放入粉質(zhì)儀揉面缽中，加入適量蒸餾水開始攪拌揉面，至面團(tuán)達(dá)到最大稠度（480～520 FU）時(shí)停止攪拌，在保持30 ℃下面團(tuán)醒發(fā)30 min 后，輕輕刮下放入密封保鮮盒備用。醒發(fā)好的面團(tuán)放入孔徑為2 mm 的壓面桶中，壓出面條，500 mL 沸水煮5 min 撈出備用。

1.2.2 黍子小麥面團(tuán)粉質(zhì)特性的測(cè)定 參照GB/T 14614-2019《小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測(cè)試粉質(zhì)儀法》的方法進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定面團(tuán)弱化度、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率、粉質(zhì)指數(shù)五個(gè)參數(shù)值。

1.2.3 黍子小麥面團(tuán)粘彈特性的測(cè)定 選擇流變儀P35/Ti 型號(hào)探頭，取2 cm×2 cm×1 cm 的面團(tuán)放在測(cè)試臺(tái)中央，探頭壓下時(shí)，沿探頭邊刮掉被擠出的面團(tuán)，在夾具凹槽里加少許蒸餾水，防止面團(tuán)水分流失，減少實(shí)驗(yàn)誤差。測(cè)定方法條件參照季香青等的方法并稍加修改。面團(tuán)在25 ℃下靜置5 min，使用動(dòng)態(tài)粘彈性模式對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試條件為：平板直徑為40 mm，應(yīng)變量為0.1%，掃描頻率范圍為0.1～20 Hz，平板間隙2500 μm。

1.2.4 黍子小麥面條蒸煮特性的測(cè)定 面條斷條率：取20 根長(zhǎng)短一致的完整面條，放入500 mL 沸水中煮熟后撈出，記錄完整面條根數(shù)。干物質(zhì)吸水率：取20 根長(zhǎng)為20 cm 的完整面條稱重，在500 mL 沸水中煮熟后撈出，用濾紙吸水，瀝干5 min 并稱重。干物質(zhì)蒸煮損失率：剩余的面湯降至常溫，轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中混勻定容，量取50 mL 面湯倒入250 mL已經(jīng)烘至恒重的燒杯中，于105 ℃烘箱內(nèi)將面湯烘至恒重后稱重。

式中：n 表示未斷的熟面條根數(shù)；m表示面條煮前質(zhì)量，g；m表示面條煮后質(zhì)量，g；m表示面湯烘干后干物質(zhì)的質(zhì)量，g；w 表示面條的含水量，%；1 0表示面湯的稀釋倍數(shù)。

1.2.5 黍子小麥面條質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 參照Klinmalai等和陳書攀等的方法稍作修改。

1.2.5.1 全質(zhì)構(gòu)（TPA）特性的測(cè)定 面條煮熟后撈出，先放涼水中冷卻1 min，再放在濾紙上靜置5 min瀝干水分后，取3 根長(zhǎng)度相等的面條，間隔一定距離平行放在載物臺(tái)的中央。本試驗(yàn)選擇P50 探頭。測(cè)試條件為：測(cè)前、測(cè)試中、測(cè)后速度均為0.8 mm/s，接觸力5 g，兩次擠壓時(shí)間間隔1 s。重復(fù)測(cè)試12 次，取其中3 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2.5.2 拉伸特性的測(cè)定 取1 根瀝干水分的面條，將面條纏繞在上下兩個(gè)探頭上后，開始拉伸直至面條被拉斷，試驗(yàn)過程不可觸碰面條及探頭。測(cè)試探頭型號(hào)：Spaghett/Noodle tensile rig code A/SPR。測(cè)試條件：測(cè)前速度：1 mm/s；測(cè)中速度：3 mm/s；測(cè)后速度：10 mm/s；測(cè)試?yán)炀嚯x：100 mm。重復(fù)測(cè)試12 次，取其中3 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)中的所有數(shù)據(jù)均為3 次平行試驗(yàn)的平均值。采用SPSS 18.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，顯著性分析使用Duncan 法，顯著水平＜0.05。使用Excel 2016計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差后制圖，Origin 2021b 進(jìn)行相關(guān)性分析制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黍子小麥面團(tuán)的粉質(zhì)特性

由表1 可知，面團(tuán)的弱化度隨添加黍子粉比例的增加而逐漸增大；與純小麥面團(tuán)相比，當(dāng)黍子粉添加至40%時(shí)，面團(tuán)的弱化度從98.33 FU 增加至152.33 FU，面團(tuán)的弱化程度表示面團(tuán)的耐破壞程度，面團(tuán)弱化度越大說明面團(tuán)筋力越弱且更易發(fā)生流變。在實(shí)際生產(chǎn)中，面條類產(chǎn)品的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間大約為3～5 min。黍子小麥面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間隨黍子粉比例的增加先減小后增大，純小麥面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間為3.62 min，添加黍子粉的混合粉面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間均小于3 min，表明黍子粉的添加使面團(tuán)的筋性變?nèi)酢㈨g性變差，難以加工成型，制得的面條存在筋力弱、綿軟易斷、不耐煮、口感差等問題。這可能是由于黍子粉中沒有面筋蛋白，黍子粉添加量的增加稀釋了混合粉中的面筋蛋白導(dǎo)致的。此粉質(zhì)特性結(jié)果與張慶霞研究的玉米小麥混合粉的結(jié)果和孫耀軍研究的藜麥小麥混合粉的結(jié)果相一致。

表1 黍子小麥面團(tuán)的粉質(zhì)特性Table 1 Flour characteristics of millet wheat dough

2.2 黍子小麥面團(tuán)的黏彈特性

純小麥面團(tuán)和4 種不同黍子小麥混合粉面團(tuán)，經(jīng)流變儀頻率掃描后所得的結(jié)果如圖1 所示。在0.1～20 Hz 范圍內(nèi)隨著振蕩頻率的增加，彈性模量與黏性模量都在明顯增大，且彈性大于黏性，這是一種典型的類固態(tài)行為。在相同頻率下，混合粉面團(tuán)的彈性模量和黏性模量隨著黍子粉添加量的增加明顯增大，這可能是由于黍子粉的添加，一定程度上促進(jìn)了面團(tuán)中蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)作用，混合面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變強(qiáng)黏彈性增加。黍子粉添加量小于30%時(shí)面團(tuán)黏性模量與純小麥面團(tuán)相比差距較小，彈性和黏性模量都緩慢增加，而添加量為40%時(shí)達(dá)到最大值，即達(dá)到彈性和黏性模量最大的狀態(tài)。

圖1 黍子小麥粉面團(tuán)的黏彈特性Fig.1 Viscoelastic properties of millet wheat flour dough

損耗角正切（tan=G″/G'）值隨頻率的遞增先減小后增大，即在0.01～1 Hz 的低頻范圍內(nèi)降低，振蕩頻率大于1 Hz 后，tan值隨頻率的增大而增大。當(dāng)頻率處于較低狀態(tài)時(shí)，面筋蛋白之間能形成良好的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，促使彈性比例增大；但隨著頻率的繼續(xù)增大，分子間的交聯(lián)程度被削弱，則黏性比例增加，所以當(dāng)頻率高于一定值時(shí)，混合面團(tuán)凝膠體系流動(dòng)性增強(qiáng)，出現(xiàn)了類似于剪切稀化的現(xiàn)象。在相同頻率下比較，隨黍子粉添加量的增大tan值整體減小，代表黍子粉與小麥混合粉面團(tuán)的彈性比純小麥面團(tuán)大，而黏性比純小麥面團(tuán)小。純小麥面團(tuán)的tan值均大于添加黍子粉的面團(tuán)，且都小于1，說明混合面團(tuán)呈現(xiàn)出弱凝膠的性質(zhì)，添加10%的黍子粉面團(tuán)的tan值與純小麥面團(tuán)相比差距最小。該結(jié)果與張夢(mèng)瀟等的研究結(jié)果一致。

使用Power-law 模型對(duì)樣品的動(dòng)態(tài)流變學(xué)曲線進(jìn)行冪律模型方程擬合，如表2 所示系數(shù)變化。其中，稠度系數(shù)K 值可以表示樣品的黏度大小，G'和G''的K 值隨黍子粉添加量增大而增大，分別從10070到19835，從5603.4 到9504.5，表明粘彈性升高。當(dāng)n＝1 時(shí)，樣品屬于牛頓流體，當(dāng)n＜1 時(shí)，樣品為假塑性流體，n 的大小可以表示樣品在剪切過程中黏度變化速率的大小，即假塑性的強(qiáng)弱。利用稠度系數(shù)分析面團(tuán)的粘彈特性與面條品質(zhì)的相關(guān)性。

表2 黍子小麥面團(tuán)體系Power-law 方程擬合參數(shù)Table 2 Power-law parameters for millet wheat flour dough

2.3 黍子小麥面條蒸煮特性

由圖2 可知，面條的斷條率、蒸煮損失率隨著黍子粉添加量的增加顯著升高（＜0.05），而干物質(zhì)吸水率先降低后升高。在添加至40%時(shí)斷條率為73.3%、蒸煮損失率為21.13%，純小麥面條干物質(zhì)吸水量為138.71%，黍子小麥面條從135.46%降至123.26%后增加至138.26%，面條干物質(zhì)吸水率變化沒有顯著的規(guī)律性，這可能是由于本研究各比例混合粉制作面條的加水量不同造成的。添加了黍子粉的面條蒸煮損失率上升，可能是由于面粉筋力下降導(dǎo)致面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減弱了對(duì)淀粉粒的束縛作用，使蒸煮過程中淀粉容易溶出。說明斷條率高的面條筋力弱、不耐煮、發(fā)粘咀嚼性差。蒸煮損失率越大，則面條中的淀粉、蛋白會(huì)流失越多，面湯越混濁，面條的品質(zhì)就越差，相反面條品質(zhì)也越好。與添加黍子粉的面條相比，純小麥面條的斷條率和蒸煮損失率最小，當(dāng)添加超過30%的黍子粉時(shí)，對(duì)黍子小麥面條的品質(zhì)影響較大。

圖2 黍子小麥面條的蒸煮特性Fig.2 Cooking characteristics of millet wheat noodles

2.4 黍子小麥面條質(zhì)構(gòu)特性

由圖3 可知，面條的硬度、膠著度、咀嚼性隨著黍子粉添加量的增加先增大后減小，面條的回復(fù)性、粘聚性隨添加量逐漸減小，而對(duì)面條的彈性影響不顯著（＞0.05）。在黍子粉添加至20%時(shí)，面條的硬度、膠著度、咀嚼性最好。面條的拉伸力和拉伸距離隨著黍子粉的添加量增大而減小，面條的拉伸力可反映面條的強(qiáng)度和筋力，拉伸距離則反映面條是否容易斷裂，隨著黍子粉添加量的增大，面條筋力越弱且越容易拉斷。與純小麥面條相比，添加20%時(shí)的黍子小麥面條拉力從0.23 N 降至0.15 N，拉伸距離從58.7 mm 降至48.2 mm，添加至40%時(shí)，黍子小麥面條綿軟易斷不可拉伸。

圖3 黍子小麥粉面條的質(zhì)構(gòu)特性Fig.3 Texture characteristics of millet wheat flour noodles

2.5 黍子小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性與面條質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮品質(zhì)的相關(guān)性

由圖4 可知，面團(tuán)的弱化度與面條的粘聚性呈極顯著負(fù)相關(guān)（＜0.001），面團(tuán)的彈性模量（G'）與面條回復(fù)性、拉伸力呈極顯著負(fù)相關(guān)（＜0.001），面團(tuán)的黏性模量（G″）與面條拉伸力、拉伸距離呈極顯著負(fù)相關(guān)（＜0.001），就黍子小麥混合粉面團(tuán)而言，面團(tuán)黏彈性、弱化度與面條質(zhì)構(gòu)之間呈負(fù)相關(guān)，黏彈性、弱化度大的面團(tuán)筋力差、不耐揉，制成的面條綿軟不易拉伸，咀嚼性差。

圖4 不同配比黍子小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性與面條品質(zhì)相關(guān)性分析Fig.4 Correlation analysis between dough rheological properties and noodle quality of millet wheat flour with different proportions

面條斷條率與拉伸力、拉伸距離呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.01），與面團(tuán)黏性模量呈顯著正相關(guān)（＜0.01），拉伸力與拉伸距離越大的面條斷條率越小，面團(tuán)彈性模量越大制作的面條斷條率越大，面條干物質(zhì)吸水率與面條質(zhì)構(gòu)與面團(tuán)流變特性不相關(guān)。面條的硬度與膠著度、咀嚼性呈顯著正相關(guān)（＜0.01）。面條的拉伸力與拉伸距離呈顯著正相關(guān)（＜0.01）。面條質(zhì)構(gòu)之間呈正相關(guān)，黍子小麥面條拉伸力、拉伸距離越大，則面條的咀嚼性越好，硬度越大。經(jīng)過黍子小麥面團(tuán)流變學(xué)特性、粉質(zhì)特性與面條質(zhì)構(gòu)的相關(guān)性分析，黍子小麥面團(tuán)的弱化度、黏彈性小說明黍子小麥面條質(zhì)構(gòu)特性好，其中面團(tuán)粉質(zhì)特性與面條質(zhì)構(gòu)特性呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果與張慶霞的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

不同黍子粉添加量對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性影響顯著。添加30%黍子粉的面團(tuán)弱化度與純小麥面團(tuán)弱化度相差51.67 FU，添加20%黍子粉的面團(tuán)弱化度與純小麥面團(tuán)弱化度相差19.34 FU，且添加20%黍子粉面團(tuán)在0.01～10 Hz 范圍內(nèi)的損耗角正切值最小，面團(tuán)綜合彈性最大。不同黍子粉添加量的面條品質(zhì)相差較大，當(dāng)黍子粉添加至20%時(shí)，面條斷條率為16.67%、蒸煮損失率為18.31%，黍子小麥面條硬度為777.8 g、咀嚼性為588.06 和膠著度為637.7。黍子小麥面團(tuán)與面條之間相關(guān)性較高，面團(tuán)的弱化度、彈性模量和黏性模量與面條的品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。黍子粉的添加量會(huì)降低混合面團(tuán)的加工性能和面條品質(zhì)，與純小麥面條相比少量加入黍子粉對(duì)面條品質(zhì)影響較小，還可以增加面條的營(yíng)養(yǎng)及種類，在不添加任何改良劑的情況下，添加20%的黍子粉適合制作黍子小麥面條且面條品質(zhì)較好。由于黍子粉中沒有面筋蛋白，不易加工成全黍子粉面條，與小麥粉混合能更好地利用其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；可以添加面粉改良劑增加黍子粉的添加量制作面條，也可以加工成餅干、曲奇等食品。