喬艷秋,徐 穎,王 展,*,劉零怡,沈汪洋,2,黨長(zhǎng)英,王小玉,孫云杰

(1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢 430023; 2.湖北省小麥加工工程技術(shù)研究中心,湖北棗陽(yáng) 441200; 3.湖北豐慶源糧油集團(tuán)有限公司,湖北襄陽(yáng) 441100; 4.中糧(鄭州)糧油工業(yè)有限公司武漢分公司,湖北武漢 430100; 5.湖北三杰糧油食品集團(tuán)有限公司,湖北棗陽(yáng) 441200)

小麥作為世界上最早種植的糧食作物之一,種植區(qū)域廣、面積大,并且在全球有較大需求量,為人類提供了豐富的食品種類，并含有淀粉、蛋白質(zhì)、少量脂肪及礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但小麥在成熟或收獲季節(jié),遇到陰雨天氣或收獲之后未能及時(shí)干燥時(shí),就會(huì)由于水分過(guò)高而導(dǎo)致發(fā)芽。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:芽或幼根雖未突破種皮但胚部種皮已破裂或明顯隆起且與胚分離的顆粒,或芽或幼根突破種皮不超過(guò)本顆粒長(zhǎng)度的顆粒被稱為芽麥[1]。根據(jù)報(bào)道,加拿大每年小麥產(chǎn)量約2500萬(wàn)噸,發(fā)芽小麥達(dá)到年產(chǎn)量的15%,澳大利亞和歐洲也有比較高的芽麥率[2]。其實(shí)在我國(guó)這種現(xiàn)象也相當(dāng)嚴(yán)重,2009年,河南省發(fā)芽小麥約有百億斤,芽麥?zhǔn)召?gòu)價(jià)格比市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)格低,并且芽麥只能用來(lái)生產(chǎn)飼料,不能加工成口糧進(jìn)行銷售[3]。發(fā)芽率較高的小麥進(jìn)行加工時(shí),出粉率較低、面粉顏色變暗、小麥粉的品質(zhì)和制作工藝變差,蛋白質(zhì)降解、面團(tuán)發(fā)黏、面筋劣變、粉質(zhì)黏性降低、沒(méi)有彈性,制作出來(lái)的饅頭稀軟,面條容易斷裂,烘焙的面包粗糙,不容易切塊等現(xiàn)象[4-6]。因此,人們一直在研究改善發(fā)芽小麥粉品質(zhì)的方法,提高芽麥粉的利用。

田建珍[7]在發(fā)芽小麥粉研究進(jìn)展中指出，小麥發(fā)芽后可以使有毒、有害、抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)含量減少或解除,提高營(yíng)養(yǎng)含量,所以發(fā)芽小麥也是一種營(yíng)養(yǎng)、健康的天然食材。趙艷麗等[8]在發(fā)芽小麥粉面包的配方工藝研究中表明，發(fā)芽小麥粉比未發(fā)芽小麥粉脂肪、維生素、礦物質(zhì)、賴氨酸等含量更高。發(fā)芽小麥的葉酸含量也非常豐富。Hefni等[9]研究了萌發(fā)對(duì)不同小麥和黑麥中葉酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)發(fā)芽可以讓小麥的葉酸含量增加4～6倍,而且在50 ℃下烘干后,磨粉也并不會(huì)對(duì)葉酸含量有影響。近年來(lái),研究者發(fā)現(xiàn)通過(guò)發(fā)芽可以增加其中γ-氨基丁酸(GABA)的含量,Hung等[10]和 Donkor等[11]均得出芽麥中的GABA含量比正常的小麥中要高。而且,芽麥粉的淀粉酶活性,麥芽糖、葡萄糖含量均比未發(fā)芽的小麥粉高。

關(guān)于芽麥粉對(duì)面團(tuán)及其制品影響的研究也一直在進(jìn)行中。趙艷麗等[12]對(duì)強(qiáng)筋小麥進(jìn)行控制性發(fā)芽,使用不同發(fā)芽程度的小麥粉制作的面包,結(jié)果表明，發(fā)芽小麥的容重以及發(fā)芽小麥粉的面筋指數(shù)和拉伸能量對(duì)面包烘焙品質(zhì)影響較大。劉汝國(guó)等[13]不同發(fā)芽時(shí)間的芽麥粉對(duì)面團(tuán)及饅頭品質(zhì)的影響,結(jié)果表明，添加麥芽粉對(duì)面粉的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回生值和峰值時(shí)間均有顯著影響。Alessandra Marti等[14]先是將芽麥粉作為改良劑和添加到傳統(tǒng)面粉中制作面包,發(fā)現(xiàn)添加1.5%芽麥粉可有效提高面粉品質(zhì),后又將芽麥粉作為面包制作的一種新的成分進(jìn)行研究[15]。這些研究偏重于對(duì)小麥發(fā)芽程度或芽麥粉對(duì)制作面包用的高筋粉的影響,而我國(guó)傳統(tǒng)面食饅頭、面條、餃子等都使用中筋粉,因此研究芽麥粉對(duì)中筋粉的影響很有必要。

本文研究了芽麥粉添加到中筋粉后面團(tuán)的糊化、粉質(zhì)和拉伸特性,為研制富含芽麥粉的面制品提供基礎(chǔ)和依據(jù),也為芽麥粉的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)辟了新的途徑。

1 材料與儀器

1.1 材料與方法

小麥、中筋粉 益康面粉有限公司提供。

多功能超微粉碎機(jī) 許昌市豫邦機(jī)械制造有限公司;100目分樣篩 浙江上虞市龍翔精密儀器廠;V型混料機(jī) 無(wú)錫市新標(biāo)粉體機(jī)械制造有限公司;JFZD-粉質(zhì)儀 北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心;JMLD-150面團(tuán)拉伸儀 北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心;RVA-super4粘度儀(RVA) 澳大利亞Newport scientific有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料組分測(cè)定 小麥發(fā)芽前后組分的測(cè)定方法如下:水分含量測(cè)定參考GB 5009.3-2016;粗脂肪的測(cè)定參考GB 5009.6-2016;灰分的測(cè)定參考GB 5009. 4-2016;淀粉的測(cè)定參考GB 5009.9-2016;粗蛋白的測(cè)定參考GB 5009. 5-2016,γ-氨基丁酸測(cè)定參考比色法[16]。

1.2.2 芽麥粉和混合粉的制備 芽麥粉的制備:先把500 g左右的小麥放入清水中,在20～24 ℃的條件下浸泡12 h后瀝干,在人工氣候箱下恒定溫度25 ℃、濕度85%發(fā)芽35 h(芽長(zhǎng)1.5～2 cm);停止發(fā)芽后用自來(lái)水沖洗數(shù)次,以除去表面的雜質(zhì);在50 ℃條件下烘干粉碎,過(guò)100目篩即得發(fā)芽小麥全粉(芽麥粉)。

混合粉的制備:芽麥粉按照一定比例(5%、10%、15%、20%、25%)添加到中筋粉中,在V型混料機(jī)中均勻混合,以100%中筋粉，0添加芽麥粉(CK)為對(duì)照。

1.2.3 混合粉糊化特性測(cè)定 按照 GB/T 24853-2010 的方法,利用快速黏度分析儀(RVA)測(cè)定混合粉的糊化特性[17]。

1.2.4 面團(tuán)粉質(zhì)特性測(cè)定方法 參考國(guó)標(biāo)(GB/T 14614-2006/ISO5530-1:1997《小麥粉面團(tuán)的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定粉質(zhì)儀法》)對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性進(jìn)行測(cè)定。主要測(cè)定面粉的吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、弱化度和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)[17]。

1.2.5 面團(tuán)拉伸特性測(cè)定方法 參考國(guó)標(biāo)(GB/T 14615-2006/ISO 5530-2:1997 《小麥粉面團(tuán)的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定拉伸儀法》)對(duì)面團(tuán)拉伸特性進(jìn)行測(cè)定。主要測(cè)面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間為45、90、135 min時(shí)的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)試結(jié)果用3次平行實(shí)驗(yàn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差表示;用Orgin 8進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表制作;用SPSS 16.0對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)。p<0.05,顯著;p<0.01,極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料組分測(cè)定

對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行T檢驗(yàn)的結(jié)果表明,小麥發(fā)芽后粗脂肪、灰分和淀粉含量顯著降低(p<0.05),蛋白質(zhì)、水分和γ-氨基丁酸顯著增大(p<0.05),其中γ-氨基丁酸含量增加了約3倍。

表1 小麥發(fā)芽前后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量Table 1 Nutrient content before and after wheat

2.2 芽麥粉添加量對(duì)中筋粉糊化特性的影響

快速黏度分析儀(RVA)主要用來(lái)測(cè)樣品的糊化特性,特征值主要用峰值黏度、最終黏度和回生值等表示(見(jiàn)表2)。

表2 RVA測(cè)定參數(shù)表Table 2 RVA measurement parameter

淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo),與面團(tuán)品質(zhì)之間存在著相關(guān)性,對(duì)面團(tuán)的食用品質(zhì)起重要作用[19]。由表2可以看出,添加芽麥粉會(huì)降低峰值黏度、保持黏度、衰減值、最終黏度、回生值和糊化溫度,但隨著芽麥粉添加量的增加,降低趨勢(shì)逐漸變緩。峰值黏度與最低黏度的差為衰減值,它主要反映高溫的條件下淀粉顆粒對(duì)抗剪切的能力,衰減值越小表明淀粉顆粒就越穩(wěn)定,當(dāng)芽麥粉添加量為25%時(shí),衰減值降為282 cp,表明芽麥粉的添加降低了混合粉的熱穩(wěn)定性?；厣当硎咀罱K黏度和最低黏度的差,它表示淀粉溶液在冷卻過(guò)程中的回生黏度,能夠反映糊化后淀粉回生的程度即淀粉分子重結(jié)晶的程度,回生值越小表明老化程度越低,即抗老化能力強(qiáng)[20]。實(shí)驗(yàn)表明適量添加芽麥粉可以使面粉更容易糊化,且能夠延緩面粉糊的回生現(xiàn)象。

2.3 芽麥粉添加量對(duì)中筋粉粉質(zhì)特性的影響

2.3.1 芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)吸水率的影響 粉質(zhì)測(cè)定中,吸水率是指面團(tuán)最大稠密度(粉質(zhì)曲線峰值)處于500 BU時(shí)所需的加水量。隨著芽麥粉的添加,混合粉的吸水率呈下降趨勢(shì)。由圖1可以看出,芽麥粉的添加會(huì)降低吸水率,中筋粉的吸水率為58.2%;添加5%芽麥粉時(shí),吸水率僅降低了0.1%;芽麥粉添加量為5%～20%時(shí),吸水率下降趨勢(shì)比較平緩,當(dāng)添加量超過(guò)20%時(shí),吸水率急劇下降。影響面團(tuán)吸水率的主要是蛋白質(zhì)含量、淀粉破損程度等,蛋白質(zhì)含量和淀粉破損程度越高,吸水量越高[17,21]。芽麥粉的少量添加雖會(huì)降低蛋白質(zhì)含量,但同時(shí)會(huì)提高破損淀粉含量,對(duì)面團(tuán)的吸水率影響不大;但添加量過(guò)高會(huì)使蛋白質(zhì)含量越低,面筋品質(zhì)降低,導(dǎo)致面筋蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力降低,抵消了淀粉含量破損增加本應(yīng)該帶來(lái)的吸水率增加,使得吸水率降低[21]。

圖1 芽麥粉添加量對(duì)吸水率的影響Fig.1 Effect of SWF addition amount on the water absorption注:圖中不同大寫(xiě)字母表示不同芽麥粉添加量之間差異達(dá) 顯著水平(p<0.01),不同小寫(xiě)字母表示不同芽麥粉 添加量之間差異達(dá)顯著水平(p<0.05)。圖2～圖5同。

2.3.2 芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)形成時(shí)間的影響 形成時(shí)間是從開(kāi)始加水到面團(tuán)稠度達(dá)到最大值時(shí)所需揉混的時(shí)間,一般形成時(shí)間越長(zhǎng),表示面粉筋力越強(qiáng)。由圖2可知,中筋粉的形成時(shí)間為5.2 min;隨著芽麥粉的加入,形成時(shí)間的下降趨勢(shì)很明顯,芽麥粉添加量為5%時(shí),混合粉的形成時(shí)間為4.5 min,當(dāng)芽麥粉添加量為15%時(shí)，混合粉的形成時(shí)間為3.8 min,相比中筋粉降低了50%左右;當(dāng)添加量達(dá)到15%時(shí),降低趨勢(shì)趨于平緩。綜上可知隨著芽麥粉添加量的增加,面團(tuán)的整個(gè)筋力變差,形成時(shí)間變短,對(duì)加工工藝不利[22]。

圖2 芽麥粉添加量對(duì)形成時(shí)間的影響Fig.2 Effect of SWF addition amount on the development time

2.3.3 芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響 穩(wěn)定時(shí)間是指面團(tuán)能夠維持的時(shí)間和面團(tuán)耐受機(jī)械攪拌的能力,反映面團(tuán)的耐揉性,穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)就表示面筋筋力強(qiáng)、耐攪拌能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)牢固,穩(wěn)定時(shí)間短表示面團(tuán)耐攪拌性差,面筋網(wǎng)絡(luò)容易被破壞[23]。不過(guò)面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間并不是越長(zhǎng)越好,如果穩(wěn)定時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)使和面時(shí)間延長(zhǎng)、發(fā)酵和醒發(fā)的時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng),實(shí)際效果并不會(huì)得到提高[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)芽麥粉添加量小于20%時(shí),面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間在3 min以上,筋力和中筋面粉差不多;當(dāng)添加量達(dá)到25%時(shí),穩(wěn)定時(shí)間低于3 min,面團(tuán)的筋力較低。穩(wěn)定時(shí)間是小麥面粉的一個(gè)重要指標(biāo),我國(guó)《小麥品種品質(zhì)分類》(GB/T 17320-2013)中規(guī)定，中筋粉的穩(wěn)定時(shí)間一般是3～7 min。說(shuō)明在中筋面粉中適當(dāng)添加芽麥粉,穩(wěn)定時(shí)間雖然有所下降,但仍能滿足中筋粉的質(zhì)量要求。

圖3 芽麥粉添加量對(duì)穩(wěn)定時(shí)間的影響Fig.3 Effect of SWF addition amount on the stability time

2.3.4 芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)弱化度的影響 弱化度反映的是面團(tuán)強(qiáng)度,主要指面團(tuán)在攪拌的時(shí)候?qū)C(jī)械攪拌的一種承受能力,測(cè)定值大就表示面團(tuán)強(qiáng)度小,加工性比較差[25]。由圖4可知,芽麥粉添加量10%時(shí),弱化度是80.5 FU,相比小麥粉的弱化度增加了54.5 FU,當(dāng)添加量超過(guò)15%時(shí),弱化度達(dá)到100 FU以上。弱化度過(guò)大,就表示面團(tuán)容易流變,彈性和抗醒發(fā)性較差、操作性不好,面團(tuán)長(zhǎng)時(shí)間放置容易粘手[26]。說(shuō)明芽麥粉添加對(duì)弱化度的影響顯著(p<0.05),但適量的添加還是可以接受。

圖4 芽麥粉添加量對(duì)弱化度的影響Fig.4 Effect of SWF addition amount on the softening degree

2.3.5 芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)的影響 粉質(zhì)指數(shù)是全面評(píng)價(jià)面粉品質(zhì)的一項(xiàng)指標(biāo),它將普通小麥粉分為:強(qiáng)筋小麥(180以上)、中筋小麥(50～180)和弱筋小麥(15～49)[27]。由圖5可以看出芽麥粉添加量為5%和10%時(shí),粉質(zhì)指數(shù)分別為68.5和54,說(shuō)明當(dāng)芽麥粉添加量小于10%時(shí),混合粉屬于中筋粉;當(dāng)添加量大于10%時(shí),面粉屬于弱筋粉。一般認(rèn)為粉質(zhì)指數(shù)在50以上,面粉品質(zhì)屬于良好[22]。所以從粉質(zhì)指數(shù)來(lái)看,芽麥粉的添加量在10%以內(nèi)是可以接受的。

圖5 芽麥粉添加量對(duì)粉質(zhì)指數(shù)的影響Fig.5 Effect of SWF addition amount on the farinograph quality number

2.4 芽麥粉添加量對(duì)中筋粉拉伸特性的影響

拉伸儀是測(cè)定醒發(fā)面團(tuán)流變學(xué)特性的儀器,它主要測(cè)定面團(tuán)試樣在載荷情況下的延伸性和韌性,主要測(cè)定指標(biāo)有面團(tuán)拉伸能量、面團(tuán)延伸性、最大拉伸阻力和拉伸比值。由圖6～圖9可知,隨著芽麥粉含量的增加,面團(tuán)的拉伸參數(shù)均有一定的變化。

圖6 芽麥粉添加量對(duì)拉伸能量的影響Fig.6 Effect of SWF addition amount on the tensile energy

圖7 芽麥粉添加量對(duì)延伸度的影響Fig.7 Effect of SWF addition amount on the extensibility

圖8 芽麥粉添加量對(duì)最大阻力的影響Fig.8 Effect of SWF addition amount on the max resistance

圖9 芽麥粉添加量對(duì)最大拉伸比(R/E)的影響Fig.9 Effect of SWF addition amount on the R/E

圖6顯示的是芽麥粉添加量對(duì)面團(tuán)拉伸能量的影響,拉伸能量越大,表示面粉筋力越強(qiáng),面粉品質(zhì)越好[20]。從圖6中可以看出,隨著芽麥粉含量的增加,面團(tuán)在醒發(fā)時(shí)間45、90、135 min時(shí)拉伸能量都逐漸下降,說(shuō)明芽麥粉會(huì)使面團(tuán)筋力減弱,這與前面的結(jié)果一致。但是在芽麥粉添加量為5%時(shí),45 min時(shí)面團(tuán)拉伸能量下降明顯,隨著面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),拉伸能量逐漸增加,135 min時(shí)與未添加芽麥粉之前相當(dāng),這說(shuō)明經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的醒發(fā),少量添加芽麥粉對(duì)面團(tuán)筋力的影響很小。造成這種變化的機(jī)理尚不明確,初步分析可能是因?yàn)殡S著醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),芽麥粉中水溶性戊聚糖與面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分結(jié)合,使得面團(tuán)筋力逐漸增強(qiáng)[28-29],在后期工作中,我們將對(duì)該機(jī)理進(jìn)行深入研究。

延伸度代表面團(tuán)的可塑性和膨脹能力,延伸度大說(shuō)明面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中面筋網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài)好,延伸度小則說(shuō)明面團(tuán)加工性能差[30]。圖7結(jié)果表明,延伸度隨著芽麥粉的增加而逐漸降低,但5%的芽麥粉添加量對(duì)延伸度影響不大,尤其是在醒發(fā)時(shí)間為135 min時(shí),延伸度反而有略微上升,說(shuō)明添加5%的芽麥粉對(duì)面團(tuán)的加工性能影響甚微。

最大阻力是延伸性的重要指標(biāo),面團(tuán)的拉伸阻力值越大,說(shuō)明面團(tuán)的彈性越好、筋力越強(qiáng)、韌性越大。如圖8所示,芽麥粉添加量在15%以內(nèi)時(shí)對(duì)面團(tuán)延伸性影響不大,尤其是對(duì)醒發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)的面團(tuán);添加量超過(guò)15%超過(guò)最大阻力會(huì)有明顯的下降。

最大拉伸比代表延伸性和抗拉阻力兩個(gè)指標(biāo)的比值,比值小代表彈性小,黏性大;比值大代表彈性較大,黏性較小,不過(guò)面團(tuán)的拉伸比值也有合適的范圍,太大或太小都對(duì)面制品品質(zhì)有影響[17]。從圖9可以看出,添加5%的芽麥粉時(shí),最大拉伸比與未添加之前變化不明顯;當(dāng)添加量超過(guò)10%,最大拉伸比有明顯的提高。這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步表明5%的芽麥粉對(duì)面團(tuán)的加工品質(zhì)影響很小。

綜上所述,芽麥粉添加量為5%時(shí),對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響會(huì)隨著面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱,面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間越長(zhǎng),筋力、可塑性、彈性越好。

3 結(jié)論

芽麥粉的添加會(huì)降低峰值黏度、保持黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時(shí)間和糊化溫度等糊化特性參數(shù),但隨著芽麥粉添加量的增加,下降趨勢(shì)逐漸變緩;說(shuō)明芽麥粉的添加使面粉更容易糊化,且能夠延緩面粉糊的回生現(xiàn)象。

對(duì)于面粉的粉質(zhì)特性,形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)指數(shù)等參數(shù)均呈下降趨勢(shì),但面粉的吸水率在芽麥粉添加量超過(guò)20%時(shí)才會(huì)有明顯的下降;當(dāng)芽麥粉添加量小于20%時(shí),面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間在3 min以上,仍處于中筋粉的要求范圍內(nèi)。

芽麥粉添加量的增加會(huì)降低面團(tuán)的拉伸特性,但是醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)減緩這種變化,在添加量為5%時(shí),拉伸能量和最大阻力等參數(shù)還會(huì)略有增加?？傮w來(lái)說(shuō),當(dāng)添加5%芽麥粉時(shí),糊化特性會(huì)大幅度降低,面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間在中筋粉范圍內(nèi),延長(zhǎng)面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間可以增加面團(tuán)的筋力、可塑性和彈性。

綜上所述,芽麥粉可以適當(dāng)?shù)奶砑釉谥薪钚←湻壑?但不同的面制品中的適宜添加量會(huì)有不同。本實(shí)驗(yàn)為后期進(jìn)一步研究不同面制品中的芽麥粉適宜添加量提供了參考依據(jù)。