吳 迪 高 利 祝日倩 湯曉智

(南京財經(jīng)大學食品科學與工程學院;江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心;江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點實驗室，南京 210023)

蕎麥是我國一種重要的雜糧作物，是蓼科蕎麥屬的雙子葉植物，種植面積超70萬公頃，每年產(chǎn)量超75萬t[1]。蕎麥的主要成分是淀粉，同時富含20種氨基酸，組成平衡。此外，蕎麥中還含有豐富的膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)及大量的植物化學素。蕎麥具有降低血糖、血脂、膽固醇和血壓,防治心腦血管和其他慢性疾病及抗癌抗腫瘤等功能特性[2]。面條作為我國傳統(tǒng)的主食食品，深受消費者青睞，但目前市場上鮮見無添加的全蕎麥面條[3]。這是由于蕎麥粉中膳食纖維含量高，不含面筋蛋白[4]，難以形成面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蕎麥面條難以成型、適口性差、斷條率高、韌性差、渾湯嚴重，極大制約了蕎麥面條相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

超微粉碎是一種新型的食品加工技術(shù)，可明顯降低高膳食纖維谷物的粒徑，賦予其粉體良好的理化性質(zhì)[5]，有效改善食品的口感[6,7]，使人體更好地吸收食品中的營養(yǎng)物質(zhì)[8,9]。利用超微粉碎對蕎麥進行預(yù)處理可有效改善蕎麥粉體的色澤、吸濕性、溶脹度和溶解性，使其更適于雜糧食品的開發(fā)[10]。汪麗萍等[11]將經(jīng)超微粉碎處理的苦蕎粉與小麥粉混合并制成掛面，產(chǎn)品的口感良好。利用超微粉碎技術(shù)對蕎麥進行前處理可以改善蕎麥面條的品質(zhì)。

同樣地，擠壓改性技術(shù)也是一種安全、簡便、綠色的加工方式，包含混合、蒸煮、捏合、剪切、成型等過程[12]。它主要通過水分、熱量和機械作用改變粉體中淀粉、蛋白及其脂質(zhì)復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)和理化特性，以此改善食品的流變、質(zhì)構(gòu)特性[13]。利用擠壓改性蕎麥粉，可以使蕎麥的糊化度、膨脹勢和水合度大幅上升，同時促進蛋白分子之間交聯(lián)[14]。Wang等[15]報道擠壓改性之后的蕎麥粉具有類似水或者膠水的動態(tài)黏性行為，當其和小麥粉共同制備蕎麥鮮面時，添加了50%蕎麥的鮮面條依然具有良好的蒸煮、質(zhì)構(gòu)特性和感官評定結(jié)果。

相比傳統(tǒng)的擠壓技術(shù)，改良擠壓技術(shù)(IECT)作為一種新出現(xiàn)的物理改性手段，具有較長的螺桿、較低的轉(zhuǎn)速以及加工溫度，可賦予改性材料更好的理化特性(質(zhì)構(gòu)、凝膠和凍融穩(wěn)定等[16])和品質(zhì)特性(蒸煮、營養(yǎng)和消化特性等[17,18])。前期研究發(fā)現(xiàn)，在較低的擠出溫度(70 ℃)、含水量(30%)和螺桿轉(zhuǎn)速(60 r/min)條件下，制得的物理改性蕎麥粉可以起到親水膠體的作用，賦予蕎麥面條良好的品質(zhì)，展現(xiàn)了其作為新型食品添加劑的潛力[19]。但不同比例的物理改性粉添加對面團特性及面條品質(zhì)的影響尚不清晰。

本研究旨在聯(lián)合超微粉碎技術(shù)和改良擠壓改性技術(shù)對蕎麥粉進行物理改性，制成面團并最終制得無添加的全蕎麥面條。通過在超微蕎麥粉中添加不同比例的物理改性蕎麥粉(簡稱改性粉)，研究添加量對面團特性和面條品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

蕎麥(干基)：蛋白質(zhì)13.59%，總淀粉68.13%，脂質(zhì)2.55%，粗纖維1.44%，灰分1.76%，直鏈淀粉28.70%。

J-50氣流粉碎機，超速離心粉碎儀，K-360凱氏定氮分析儀，B-811索氏抽提儀，F(xiàn)ibertec1023纖維測試儀，SINMAG攪拌機，DSE-20型雙螺桿擠壓實驗室工作站，SCIENTZ-12N冷凍干燥機，S3500激光粒度分析儀，臺式TM-3000掃描電鏡，Anton Paar MCR 302動態(tài)流變儀，TA-XT2i 型質(zhì)構(gòu)分析儀。

1.2 方法

1.2.1 改性蕎麥粉的制備

1.2.1.1 粗制蕎麥粉的制備

將蕎麥經(jīng)超速離心粉碎儀磨(篩網(wǎng)直徑 0.5 mm)，制備粗制蕎麥粉。

1.2.1.3 改性蕎麥粉的制備

利用雙螺桿擠壓機在六個溫區(qū)溫度分別為40、60、60、70、70、70 ℃，含水量(濕基)為30%，螺桿轉(zhuǎn)速為60 r/min條件下對粗制蕎麥粉進行擠壓改性[19]。

1.2.1.2 超微蕎麥粉的制備

利用氣流式超微粉碎機對粗蕎麥粉(0%的對照樣品)和擠壓改性蕎麥粉進行超微處理。超微處理條件：粉碎壓力為12 MPa，進料壓力為10 MPa，進料速度為145 r/min。

1.2.2 超微粉粒度分析

樣品在濕法模式下測試，濕法測試前，樣品與蒸餾水 1∶50 混合均勻，測試時以超純水作為背景。采用 S3500 激光粒度分析儀測試樣品粒度分布，借助系統(tǒng)自帶軟件分析。超微后，蕎麥粉D50由82.27 μm下降到20.57 μm。

1.2.3 混粉

將超微后的改性粉和超微蕎麥粉按0∶100、5∶95、10∶90、15∶85、20∶80的比例充分混合均勻。

1.2.4 蕎麥面團熱機械學特性的測試

利用混合實驗儀研究蕎麥面團的熱機械學特性。檢測時，設(shè)定面團的總質(zhì)量為90 g。將蕎麥粉放入攪拌缽中進行攪拌，然后按照達到最佳稠度最大扭矩(C1)為1.1 Nm的要求加入一定量的水。測試的初始溫度為30 ℃，保溫 8 min，然后以 4 ℃/min的速度升溫至90 ℃，保溫 8 min后，再以 4 ℃/min 的速度降溫至50 ℃。攪拌速度始終為80 r/min，由實驗曲線可得到面團吸水率、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間、峰值扭矩、回生值等參數(shù)。每個樣品重復(fù)3次操作。

1.2.5 蕎麥面團拉伸特性的測試

將1.2.3制備的蕎麥面團取出，用搟面杖將面團壓平，置于帶槽的底座上，然后將上部的平板置于面團樣品的頂部，并通過擰緊夾子將其牢固地向下推，直到底槽里形成面團條，壓模靜置45 min后，逐個取出面團條，面條的拉伸阻力采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀進行測試，測試模式選擇拉伸測試，測試參數(shù)：速度3.3 mm/sec，測試距離20.00 mm，觸發(fā)力5.0 g。

1.2.6 蕎麥面團流變性能的測試

將1.2.3制備的蕎麥面團取出，用保鮮膜包裹，在室溫下松弛15 min，然后切取一小塊面團放于流變儀平臺正中央，降下平板，刮去樣品邊緣多余的部分，用礦物質(zhì)油密封防止水分蒸發(fā)，并在平臺上平衡5 min，使殘余的應(yīng)力松弛。測試采用直徑25 mm 的平板(轉(zhuǎn)子：PP25)，平板直徑為25 mm，平板間距2 mm。測試溫度為25 ℃，應(yīng)變?yōu)?.5%，頻率變化范圍為0.1～20 Hz，測試樣品G′、G″以及tanδ的變化。

1.2.7 蕎麥面團掃描電鏡的測試

將1.2.5得到的松弛面團樣品，倒入塑料模具中，用 3%戊二醛固定，0.1 mol/L的磷酸緩沖液沖洗后，再用30%、50%、70%、90%和100%的乙醇梯度洗脫，經(jīng)冷凍干燥后，離子濺射噴金，置于掃描電子顯微鏡下觀察，取200/500倍圖片保存。

1.2.8 全蕎麥面條的制作

參考張健等[20]的方法，面條制作過程中不添加其他添加劑。作為對照的小麥面條使用市售中筋小麥粉按照與蕎麥面條相同方法制成。

1.2.9 全蕎麥面條的蒸煮特性分析

最佳蒸煮時間的測定：取約15 cm長的全蕎麥面條(1.2.8制備)，放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，保持水的微沸狀態(tài)，觀察全蕎麥面條。每隔一段時間取一段在兩塊透明玻璃板中間輕輕按壓，若硬芯消失則認為已煮好，記錄時間。

蒸煮損失和吸水率的測定：稱取 5 g(長度約為 15 cm)全蕎麥面條(干質(zhì)量為m0)放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，煮至最佳蒸煮時間后挑出全蕎麥面條，置于濾網(wǎng)上用 50 mL 蒸餾水淋洗 30 s，瀝水 5 min，稱量全蕎麥面條的質(zhì)量(m1)后將其置于 105 ℃ 干燥箱中干燥至恒定質(zhì)量(m2)，按公式計算蒸煮損失和吸水率。

蒸煮損失=[(m0-m2)/m0]×100%

式中：m0為105 ℃下恒重法測得全蕎麥面條的干質(zhì)量/g；m2為105 ℃下恒重法測得全蕎麥面條經(jīng)蒸煮后的干質(zhì)量/g。

吸水率=[(m1-5)/5]×100%

式中：m1為5 g全蕎麥面條煮后的濕質(zhì)量。

斷條率的測定：取 30 根直徑均勻，長度約15 cm的全蕎麥面條煮至最佳蒸煮時間后，淋洗、瀝水并記錄斷條數(shù)(n)。

斷條率=[n/30]×100%

式中：n為30根全蕎麥面條經(jīng)蒸煮后的斷條數(shù)。

1.2.10 全蕎麥面條的質(zhì)構(gòu)特性分析

采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定全蕎麥面條的質(zhì)構(gòu)特性。取3根長10 cm左右煮熟的面條平鋪于測試臺上，保持面條的間距一致，然后進行TPA測定。具體參數(shù)為，測試探頭：P/36R，測試前速度：5.00 mm/s，測試速度：1.00 mm/s，測試后速度：5.00 mm/s，形變量：75%，觸發(fā)力：5.0 g，間隔時間：5 s，數(shù)據(jù)采集：400 pp/s。每個樣品做6次平行實驗，結(jié)果取平均值。

1.2.11 全蕎麥面條感官評價的測試

選取10位經(jīng)過培訓(xùn)的參試者，評價結(jié)果根據(jù)格拉布斯準則剔除異常值，其余數(shù)據(jù)平均值即為面條樣品最終得分，滿分100分[21]。對蕎麥面條的色澤、表觀狀態(tài)、適口性等進行綜合評分，評分采用百分制，評價標準見表1。以同樣制備方法得到的小麥面條作為對照。

表1 蕎麥面條的評分標準

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個樣品平行測3次，取平均值，利用SPSS 18.0 數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行分析，并用Duncan法進行顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 改性粉添加量對面團熱機械學特性和拉伸特性的影響

改性粉添加量對面團熱機械特性和拉伸特性的影響見表2。隨改性粉添加量的增加，面團的吸水率呈遞增的趨勢，這主要是由于改性粉中較高比例的糊化淀粉使吸水性能增強[22]。形成時間呈先遞減后遞增的趨勢，穩(wěn)定時間趨勢相反，在添加量為5%時的最短形成時間和最長穩(wěn)定時間說明在5%添加量時可以快速形成面團且具有最高的穩(wěn)定性，而隨添加量繼續(xù)增加，面團的穩(wěn)定性下降，這是因為適量的改性粉可起到黏結(jié)劑的作用，且類似于親水性膠體，吸水后形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，誘導(dǎo)全蕎麥面團形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[15]；但當添加量過高時(>15%)，由于蕎麥擠壓改性過程中淀粉降解產(chǎn)生的分子量較小物質(zhì)(如糊精等)的含量較高，不利于面團結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定[23]。加熱和冷卻過程中，面團的峰值扭矩和回生值均呈現(xiàn)遞減的趨勢，峰值扭矩降低是因為改性粉添加量的增加導(dǎo)致面團體系中未糊化淀粉含量下降，回生值降低可能是因為短鏈小分子的存在[24]，類似于非淀粉多糖，一定程度上阻止淀粉分子的重新結(jié)合，抑制回生[25]。

表2 添加不同比例改性粉面團的熱機械學特性和拉伸特性數(shù)據(jù)

面團的拉伸阻力隨改性粉添加量的增加，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，說明過多改性粉的添加反而會使面團的強度降低。添加量5%時，面團的拉伸阻力最大，其趨勢與Mixolab中面團穩(wěn)定時間趨勢相一致[26]。

2.2 改性粉添加量對面團微觀結(jié)構(gòu)的影響

改性粉添加量對面團微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖1。由圖1a可知，超微蕎麥粉(添加量0%)面團結(jié)構(gòu)中有明顯較大空洞和裂縫結(jié)構(gòu)，面團結(jié)構(gòu)松散，不緊密。當添加量為5%和10%時，面團結(jié)構(gòu)緊實且連續(xù)均勻，空洞較小，說明此時改性粉在面團體系中起到黏結(jié)作用，使面團結(jié)構(gòu)比較均勻穩(wěn)定；在添加量為15%和20%時，整體上看面團結(jié)構(gòu)分布不均勻，既有緊密區(qū)，又有松散區(qū)，面團網(wǎng)絡(luò)中開始出現(xiàn)較大的孔洞和裂縫，這可能由于過量的改性粉添加會導(dǎo)致面團中的小分子糊精等物質(zhì)的增加，不利于面團中淀粉、蛋白質(zhì)和其他組分更好地黏結(jié)在一起，導(dǎo)致面團的結(jié)構(gòu)不連續(xù)且不穩(wěn)定。

圖1 不同物理改性粉添加量面團的掃描電鏡圖

2.3 改性粉添加量對面團流變特性的影響

改性粉添加量對面團的流變特性的影響見圖2。不同添加量面團的G′和G″值均隨頻率的增加而增大，且G′>G″，表明面團呈現(xiàn)彈性流體特性[27]。隨添加量的增加，面團的G′和G″均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在添加量為5%時達到最高，說明此時擠壓改性蕎麥粉的黏結(jié)性及其凝膠性使面團比較均勻致密，增強了面團的黏彈性。此時面團的損耗角正切值最低，證明了其具有最佳的黏彈特性[28]。當擠壓蕎麥粉增至20%時，面團中的短鏈小分子過多，總淀粉含量減少，導(dǎo)致面團結(jié)構(gòu)的整體松散(圖1a)，使G′和G″降低，tanδ升高。

圖2 不同改性粉添加量面團的動態(tài)流變曲線

2.4 改性粉添加量對面條蒸煮特性的影響

由表3可以看出，與小麥面條相比，蕎麥面條的吸水率較低，這是由于小麥面條中含有較多的面筋蛋白，面筋蛋白易于吸水形成面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時，小麥面條的蒸煮損失和斷條率也相對較低。隨添加量的增加，蕎麥面條的吸水率、蒸煮損失和斷條率均呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，蒸煮時間呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。這主要與面條體系中的淀粉和改性粉比例相關(guān)，少量的改性粉(5%)可以起到黏結(jié)作用，其凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成使面團更穩(wěn)定(如圖1b)，從而蒸煮損失和斷條率顯著降低；而過多的改性粉添加，面團結(jié)構(gòu)變得松散，蒸煮過程中淀粉容易溢出，從而導(dǎo)致面條蒸煮損失和斷條率的升高。值得注意的是，當添加量為5%時，蕎麥面條的蒸煮損失和斷條率與同樣制備方法的小麥面條接近，蒸煮時間較之更低。

表3 添加不同比例改性粉所制面條的蒸煮特性

2.5 改性粉添加量對面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

蕎麥面條和小麥面條的質(zhì)構(gòu)特性見表4。與小麥面條相比，蕎麥面條的硬度明顯較高，主要是因為其含有較多的膳食纖維。隨改性粉添加量的增加，蕎麥面條的硬度、彈性和咀嚼度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當添加量為5%時，蕎麥面條的彈性和咀嚼度分別為0.78和1 092.43 g，高于小麥面條的彈性0.77和咀嚼度703.87 g，說明此時蕎麥面條具有較好的彈性和口感。這主要是因為面團形成了比較連續(xù)均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖1b)，增加了面團的強度，也使面團的彈性和咀嚼度增加[29]。

表4 添加不同比例改性粉所制面條的質(zhì)構(gòu)特性

2.6 改性粉添加量對面條感官評價的影響

通過比較超微和擠壓改性技術(shù)聯(lián)合改性制得蕎麥面條與小麥面條感官品質(zhì)的差異可知(表5)，小麥粉的感官評定總分最高，超微蕎麥粉和添加5%改性粉的蕎麥面條感官評定總分分別為75.2和88.4。小麥粉中富含面筋蛋白，在制作過程中易于形成面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此小麥面條的韌性較高，咀嚼的過程中也更有彈性。僅利用超微技術(shù)也可以改善蕎麥面條的效果，但與小麥面條的品質(zhì)仍有較大的差距。而添加5%的改性粉制作的蕎麥面條，其感官評定總分已接近小麥面條，在咀嚼的過程中彈性較好，適口性的評定值也較高，同時其光滑性和食味評定值已高于小麥面條。此外，與小麥粉相比，蕎麥粉具有獨特的風味，使其食味評分略高。

表5 蕎麥面條感官評定值

3 結(jié)論

不同改性粉回添量對于蕎麥面團的加工特性和全蕎麥面條的食用品質(zhì)影響顯著。改性粉中的糊化淀粉可以有效增強面團的吸水性能，類似親水膠體，誘導(dǎo)面團形成穩(wěn)定、連續(xù)、均勻和致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這有利于面條蒸煮、質(zhì)構(gòu)特性和感官評定的改善；但添加量過高時，小分子量糊精等的存在一定程度上會阻止淀粉、蛋白質(zhì)和其它組分的黏結(jié)，造成面團結(jié)構(gòu)的松散不連續(xù)和面團強度的降低，導(dǎo)致面條品質(zhì)不佳。其中，當添加量為5%時，全蕎麥面條具有最好的蒸煮、質(zhì)構(gòu)特性和感官評分。品質(zhì)數(shù)據(jù)整體上接近甚至超過對照小麥面條的數(shù)據(jù)。本研究表明將擠壓改性和超微粉碎后的物理改性蕎麥粉進行適量回添可以顯著改善面團的加工特性和面條的食用品質(zhì)。