擠壓和超微粉碎對綠豆面條特性的影響

陳博睿，付永霞，侯殿志，沈 群

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院 植物蛋白與谷物加工北京市重點實驗室國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心 北京 100083）

掛面是以小麥粉為主要原料的中國傳統(tǒng)面食，其加工制作簡單，食用方便。綠豆是雜豆中產(chǎn)量較大的豆類，富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)素，較多研究表明食用綠豆可改善高血糖癥，高脂血癥和高血壓，預(yù)防癌癥和黑色素生成，保肝和免疫調(diào)節(jié)活性的生理活性功能[1]。近年來，隨著糖尿病、肥胖等營養(yǎng)過剩疾病的不斷增多，人們對健康需求越來越大。添加綠豆粉的掛面因營養(yǎng)豐富和具有保健功能而逐漸受到消費者的青睞。然而，綠豆中面筋蛋白含量較低，市場上的綠豆掛面普遍存在添加量低，口感粗糙，延展性差等品質(zhì)問題[2]。

擠壓膨化和超微粉碎是兩種新興的食品加工技術(shù)，通常用于食品物料的改性。擠壓膨化通過對綠豆中淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，改善綠豆面條的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性，從而提高綠豆粉的最大添加量[3]。超微粉碎能夠顯著改變綠豆粉的微觀結(jié)構(gòu)，改變其理化性質(zhì)和功能特性[4]。本研究通過比較在小麥粉中加入綠豆生粉、綠豆熟粉、綠豆微粉的掛面品質(zhì)，拓展綠豆的食用方法，以滿足消費者的健康需求，為工業(yè)化綠豆掛面的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 綠豆、師欒面粉（農(nóng)科院加工所提供）。

1.1.2 儀器與設(shè)備 Mixolab 混合試驗儀，法國肖邦公司；TX-XT2i 質(zhì)構(gòu)儀，美國穩(wěn)定微系統(tǒng)公司；AR5120 電子精密天平，奧豪斯公司；Tecmaster 型快速黏度分析儀 （Rapidly viscosity analyzer，RVA），澳大利亞新港科技儀器公司；LS-230 激光粒度分析儀，美國貝克曼庫爾特有限公司；SLG30-IV 雙螺桿擠壓機(jī)，濟(jì)南賽百諾科技開發(fā)有限公司；LHC 型正遠(yuǎn)粉體工程設(shè)備，濰坊正遠(yuǎn)粉體工程設(shè)備有限公司；JS14S 振動篩，浙江正泰電器股份有限公司；HL-2021 多功能食品粉碎機(jī)，上海浮菱電器有限公司；BD（E2）型熱風(fēng)循環(huán)烘箱，Binder 儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 綠豆物理品質(zhì)的測定

1.2.1.1 籽粒規(guī)格 參照 《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》 測定綠豆粒長和粒寬，隨機(jī)抽取10～20 顆成熟正常的豆粒，測每顆豆的長度，求其平均值，精確到0.01 cm。

1.2.1.2 千粒質(zhì)量 參照 《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》測定綠豆自然水分百粒重方法。從種子中隨機(jī)取樣，每個100 粒種子，用萬分之一電子天平秤稱其質(zhì)量。重復(fù)測定2 次，精確到0.01 g。

1.2.1.3 硬實率測定 采用國家標(biāo)準(zhǔn)《綠豆》GB 10462-89。在綠豆種子中隨機(jī)取樣，揀去不完善顆粒，取出100 粒種子，放置于35 ℃的溫水中浸泡1 h，去除瀝干表面水分，再用濾紙吸去表面吸附的水分，與未浸泡的樣品對比，種皮未發(fā)皺或體積不膨脹的顆粒，即為硬實粒。

1.2.2 綠豆化學(xué)成分測定 采用AACC Method中的方法分別測定粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、灰分、水分、碳水化合物的含量利用差減法得到。

1.2.3 綠豆粉的處理

1.2.3.1 綠豆生粉 將綠豆用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，并用振動篩過80 目篩。

1.2.3.2 綠豆熟粉 螺桿轉(zhuǎn)速為280 r/min，前三區(qū)溫度為60，90，120 ℃，入機(jī)含水量為17%，用電動攪拌機(jī)混合10～15 min，擠壓完后粉碎并過80目篩。

1.2.3.3 綠豆微粉 用正遠(yuǎn)粉體工程設(shè)備對綠豆粉進(jìn)行分級粉碎，所用級數(shù)為50 級。

1.2.4 綠豆粉的淀粉糊化特性測定 稱取3.0 g綠豆粉與面粉混合樣品（水分含量14%為基準(zhǔn)）加入25.0 mL 蒸餾水配成淀粉懸濁液放入鋁盒中，利用快速黏度分析儀進(jìn)行測定。先在50 ℃平衡1 min，然后以12 ℃/min 的速率升溫至95 ℃，并在95 ℃保持2.5 min，再以相同的速率降溫至50 ℃，并在此溫度下保持2 min，攪拌槳的攪拌速率在前10 s 為960 r/min，其余時間均為160 r/min，從而得到各個階段的黏度數(shù)值。

1.2.5 面團(tuán)流變學(xué)特性測定 儀器設(shè)定及操作：測試方案Chopin+；吸水率：60%；吸水率基準(zhǔn)為14%（b14）；輸入面粉的水分含量，并加入所需的面粉和蒸餾水。當(dāng)參數(shù)達(dá)到預(yù)定值時，儀器自動復(fù)位扭矩并記錄數(shù)據(jù)。

1.2.6 掛面蒸煮品質(zhì)測定

1.2.6.1 最佳蒸煮時間 將10 g 10 cm 長的掛面放入500 mL 微沸水中，每隔30 s 取樣1 次，迅速將樣品置入0 ℃冰水中快速冷卻，然后用透明直尺在玻璃片上壓扁，觀察面條內(nèi)部的硬芯，當(dāng)硬芯消失時樣品所對應(yīng)的煮面時間即為最佳蒸煮時間。

1.2.6.2 透光率 稱取10 g 掛面置于500 mL 微沸水中，在最佳蒸煮時間下蒸煮。以蒸餾水為參照，用1 cm 比色皿在620 nm 波長處測定面湯的透光率。

1.2.7 掛面質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測定 取3 根大約10 cm 長的面條并排放置于測試平臺，利用質(zhì)構(gòu)儀測定堅實度、黏著性和拉伸性。

1.3 數(shù)據(jù)的處理

每個試驗均重復(fù)3 次，利用IBM SPSS Statistics 26 和Origin 2021 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 綠豆的基本組分

由表1可知，綠豆的營養(yǎng)成分含量為碳水化合物（59.21±0.09）%，蛋白質(zhì)（24.86±0.04）%，脂肪（1.16±0.02）%，水分（10.78±0.08）%，灰分（2.98±0.02）%，粗纖維（3.59±0.09）%。該品種與黃夢迪測量的22 個品種相比，碳水化合物的含量偏低，而蛋白質(zhì)和脂肪含量較高[5]。

表1 綠豆的基本營養(yǎng)成分Table 1 The basic nutrients of mung bean

2.2 綠豆的物理品質(zhì)

綠豆的平均長度和平均寬度為 （0.486±0.09）cm 和（0.405±0.02）cm，百粒重為（6.439±0.01）g，硬實率為（24.34±0.03）%，這些指標(biāo)與黃夢迪測量的22 個綠豆品種的結(jié)果相差不大[5]。經(jīng)粒徑儀的測定顯示，3 種綠豆粉的粒徑分別為綠豆生粉10～250 μm，綠豆微粉5～60 μm，綠豆熟粉50～600 μm。相對于普通粉碎，超微粉碎能夠顯著降低綠豆粉的粒徑和粒徑分布范圍；而擠壓的結(jié)果則相反，這可能是因為形成的淀粉凝膠使顆粒彼此交聯(lián)，導(dǎo)致粒徑增加，而粒徑的大小對面團(tuán)的形成、面制品的蒸煮、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)有顯著影響[6]。

2.3 綠豆的淀粉糊化特性

由表2可以看出，峰值黏度、崩解值、回生值和糊化溫度皆隨著綠豆粉的增加而降低。淀粉充分吸水膨脹后，顆粒之間相互摩擦使黏度增大，峰值黏度能夠反映淀粉的膨脹能力。淀粉膨脹得越充分，其糊化程度越高[7]。綠豆生粉糊化溫度越高代表淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)越完整，淀粉顆粒越不易被破壞[8]。圖1顯示，面條中綠豆生粉和綠豆超微粉的增加會使糊化溫度降低。而綠豆擠壓粉的增加對糊化溫度沒有影響，這可能是擠壓使淀粉的圓形結(jié)構(gòu)消失而變得結(jié)構(gòu)疏松，不易糊化[3]。

圖1 添加5%～40%綠豆的面粉淀粉糊化特性曲線Fig.1 Starch gelatinization curves of flour with 5%-40% mung bean

回生值是指最終黏度與低谷黏度之間的差值，主要反映淀粉老化能力和糊化的熱穩(wěn)定性，與淀粉糊化的凝膠強(qiáng)度呈正相關(guān)，回生值越大，在一定程度上表明淀粉越易老化[9]。由表2可知，綠豆熟粉含量的增加能夠顯著降低淀粉的回生值，使面粉不易老化。崩解值是峰值黏度和低谷黏度之間的差值，可以衡量膨脹之后的淀粉顆粒被破壞的難易程度，反映淀粉在加熱攪拌過程中抵抗機(jī)械剪切的能力。崩解值越大，抗剪切力越強(qiáng)[9]。淀粉崩解值隨綠豆粉含量的增加而降低，說明綠豆粉的增加可以增強(qiáng)混合面粉中淀粉的抗剪切力，這可能是因為綠豆淀粉分子形成凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更為牢固。綠豆熟粉的加入會使抗剪切力增強(qiáng)，這可能是因為擠壓膨化處理使淀粉結(jié)構(gòu)由橢圓狀變?yōu)槠瑺?，顆粒之間結(jié)合更為緊密。

2.4 綠豆面團(tuán)流變特性

面團(tuán)形成過程中的流變性能對于食品加工及其產(chǎn)品品質(zhì)至關(guān)重要，利用Mixolab 混合實驗儀能夠模擬面粉加水混合形成面團(tuán)、面團(tuán)加熱糊化以及冷卻過程面團(tuán)流變特性變化，預(yù)測面團(tuán)質(zhì)量[10]。由圖2可以看出，隨著綠豆粉含量的添加，3種綠豆粉的曲線趨勢越來越偏離小麥粉曲線，添加綠豆熟粉和綠豆微粉的面團(tuán)流變特性曲線較為相似，與小麥粉偏離的較少，而添加綠豆熟粉偏離的較多。

混合實驗儀力矩曲線的C1、C2 主要反映面粉中蛋白組分的特性[11]。第一階段主要反映面粉與水混合過程中的力矩，由圖2可以看出隨著面團(tuán)與水的混合，力矩不斷增加，直到C1 點達(dá)到最高值，C1 點代表面團(tuán)的吸水率，面團(tuán)中綠豆粉含量的增加對吸水率影響不大。穩(wěn)定時間是指達(dá)到C1時所需的時間，能夠表示面團(tuán)的耐揉性和筋力。穩(wěn)定時間越長，面團(tuán)筋力越高，耐揉性越好。由表3可以看出，隨著3 種處理的綠豆粉含量的升高，穩(wěn)定時間都有不同程度的下降，其中綠豆熟粉在添加到30%時，出現(xiàn)了顯著下降，而綠豆微粉取代小麥粉的混合面團(tuán)的穩(wěn)定時間下降幅度不大。

圖2 添加5%～40%綠豆的面團(tuán)混合實驗儀曲線Fig.2 Mixolab system curve of dough with 5%-40%mung bean

在第二階段，隨著機(jī)械攪拌力和溫度的雙重增加，面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化，力矩不斷降低，在C2 點達(dá)到最低值，C2 能夠反映面團(tuán)蛋白的弱化度，下降的斜率代表弱化的速率[11]。類似地，由表3可以看出，3 種處理的綠豆粉含量降低了面團(tuán)蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的弱化度，這可能是由于綠豆粉中的粗纖維和非面筋蛋白取代了部分小麥粉中的面筋蛋白所致[1]。然而，在相同的添加量下，相比于綠豆熟粉，綠豆微粉減少了C2 降低的幅度，這可能是因為超微粉碎技術(shù)增加了面粉的孔隙，導(dǎo)致了吸水能力的增加，通過氫鍵增加了與蛋白質(zhì)之間的相互作用[12]。有研究者認(rèn)為，當(dāng)C2 小于0.4 Nm 時，蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足會導(dǎo)致面團(tuán)的質(zhì)量較差，甚至難以成形[11]。因此，從這個角度來講，15%綠豆熟粉和20%綠豆微粉是最佳的取代量。

糊化參數(shù)C3、C4、C5 反映面團(tuán)中淀粉組分的特性，分別代表淀粉糊化特性、淀粉糊化熱穩(wěn)定性、冷卻過程淀粉糊化凝膠的回生性[11]。從表3可知，相比于小麥粉中，綠豆粉的蛋白和粗纖維含量更高，所以綠豆粉的添加會降低面粉中的淀粉含量?；厣当硎久娣酆饾u冷卻時，淀粉之間重聚合的黏度增加值，反映淀粉的老化程度?；厣翟酱?，淀粉凝膠性越強(qiáng)，越易回生[13]。由表3可知，綠豆粉的增加導(dǎo)致了綠豆面團(tuán)中淀粉回生值的下降，使淀粉不易回生，降低淀粉的降解速率能夠延長面條的保質(zhì)期，這與表2的RVA 結(jié)果一致。

表2 添加5%～40%綠豆的面粉淀粉糊化特性Table 2 Starch gelatinization of flour with 5%～40% mung bean

表3 添加5%～40%綠豆的面團(tuán)混合實驗儀特征值Table 3 Mixolab system parameter of the dough with 5%～40% mung bean

總體來說，相比于師欒面條，綠豆粉的加入會減弱面團(tuán)的蛋白質(zhì)弱化度、淀粉糊化特性、淀粉熱穩(wěn)定性、穩(wěn)定時間等流變特性。超微粉碎通過減少綠豆粉的粒徑，使其更容易分散到小麥粉中[4]。因此，加入綠豆微粉的面團(tuán)其面團(tuán)流變特性相比于綠豆生粉有明顯的改善，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更強(qiáng)。擠壓對綠豆粉的淀粉影響較大。高溫高壓使綠豆淀粉和非淀粉成分聚合度增加，阻礙了淀粉之間的重聚集，使面團(tuán)不易老化[14]。

2.5 綠豆掛面的蒸煮品質(zhì)

了解綠豆粉的加入對面團(tuán)的影響之后，進(jìn)一步對綠豆掛面的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行評價。最佳蒸煮時間能夠反映面條吸水速度的快慢以及面條內(nèi)部淀粉糊化的難易程度[15]。總體來說，綠豆粉的加入會使面條的最佳蒸煮時間減少，這可能是因為面筋蛋白的減少使面條更易熟化。擠壓后的綠豆粉效果更為明顯，這可能是因為擠壓膨化時的高溫高壓使淀粉分子發(fā)生劇烈振動，產(chǎn)生糊化，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更加松散[16]。

掛面面湯透光率和蒸煮損失率呈正相關(guān)，面條的蒸煮損失主要是因為面條表面結(jié)合疏松的糊化淀粉溶解造成的。綠豆微粉含量增加，能夠顯著提高掛面的透光率，說明超微粉碎能夠很好的降低綠豆掛面的蒸煮損失率，這可能是因為超微粉碎使淀粉顆粒破碎，增加了親水基團(tuán)的暴露，從而使糊化顆粒更緊密，不易溶出。

2.6 綠豆掛面的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)

掛面的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)可以通過拉伸性、黏著性和堅實度表示[14]。拉伸性跟面條的品質(zhì)呈正相關(guān)，面條的拉伸性能是面條抗斷強(qiáng)度的衡量指標(biāo)，反映了面條凝膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度[15]。由圖4可以看出，綠豆生粉和綠豆微粉的加入增加了面條的拉伸性，綠豆熟粉的加入使面條的黏著性和堅實度顯著上升。這可能是由于綠豆中蛋白含量較高，且含一定的多糖，從而與面粉蛋白之間形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了面條的延展性。眾多研究表明，谷物蛋白在擠壓的過程中受到了熱效應(yīng)和剪切效應(yīng)，會使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的二級、三級和四級結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，導(dǎo)致面條拉伸性下降，這與本研究的結(jié)果一致[16]。堅實度是面條抗形變能力的衡量指標(biāo)。擠壓使堅實度增加可能是因為淀粉凝膠的增加，使面條硬度增大。

圖4 添加5%～40%綠豆粉的面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)Fig.4 Texture quality of noodles with 5%-40% mung bean flour

3 結(jié)論

綠豆中含有豐富的活性物質(zhì)[1]，但由于綠豆缺乏面筋蛋白且含有較多的粗纖維會使面條的感官品質(zhì)下降，淀粉和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在面條的形成過程中起著決定性作用。本試驗利用擠壓膨化和超微粉碎兩種技術(shù)對綠豆粉進(jìn)行處理，與小麥粉混合制成雜糧面條。采用快速黏度分析儀、混合實驗儀、質(zhì)構(gòu)儀對其進(jìn)行分析，超微粉碎和擠壓都能改善綠豆面條的淀粉糊化特性、蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性。超微粉碎主要降低綠豆粉的粒徑和粒徑范圍，間接影響了蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而改善面條的蛋白弱化度和拉伸性[4]。擠壓膨化通過高溫高壓影響淀粉糊化特性、淀粉穩(wěn)定性，改善面條的回生值、蒸煮損失率、黏著性和堅實度。該試驗結(jié)果說明擠壓膨化和超微粉碎能夠提高掛面中綠豆粉的添加量，這擴(kuò)展了綠豆的食用方法，也為其它雜糧、雜豆的開發(fā)利用提供了一定的參考，為多谷物混合粉掛面的工業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

圖3 添加5%～40%綠豆粉的面條蒸煮品質(zhì)Fig.3 Cooking quality of noodles with 5%-40% mung bean flour