李 操，程 科，黃文雄

(國糧武漢科學研究設計院有限公司，湖北 武漢 430079)

掛面是我國最常見的主食之一，其歷史悠久，具有制作簡單、美味可口等優(yōu)點。掛面中主要含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)等，能夠提供人體所需營養(yǎng)物質(zhì)，深受消費者的喜愛。隨著人們生活水平的提高，消費者越來越看重掛面以及面制品的品質(zhì)和口感，如軟硬適中、彈性較好、有嚼勁等[1]。小麥粉生產(chǎn)掛面的原料，所以其品質(zhì)是掛面質(zhì)量的基礎。我國小麥粉中蛋白質(zhì)含量普遍較低，面筋質(zhì)量較差，導致面條品質(zhì)差，易出現(xiàn)不耐煮、易斷條、易糊湯、口感較差等問題[2-4]。

隨著食品行業(yè)的快速發(fā)展，食品添加劑已成為現(xiàn)代食品工業(yè)中不可缺少的輔料，廣泛應用在各種食品的生產(chǎn)加工中[5]。目前，在我國被允許使用的食品添加劑共有20多種類型，有2 000多個品種[6]。面制品常見的面團改良劑包括六大類，分別為營養(yǎng)強化劑類、淀粉類、凝膠多糖類、乳化劑類、無機鹽類、酶制劑類。它們能夠不同程度的改善面條的營養(yǎng)品質(zhì)、烹煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、保鮮防腐等性能指標，因此其在生產(chǎn)高品質(zhì)掛面中被廣泛使用[7]。改良劑的添加方式可根據(jù)不同的需要自行搭配，有時單一改良劑的作用有限，就會將幾種不同作用的改良劑復配使用，進而提高其改良效果[8]。通過測定改良劑對小麥粉及面團的熱機械學特性、粉質(zhì)特性和糊化特性等方面的影響，深入探究其對掛面的改良效果及作用機理，為食品改良劑在面條工業(yè)中的合理添加使用，提供進一步的指導，從而推動面條行業(yè)發(fā)展[9]。

我們主要探究大豆蛋白粉、木薯變性淀粉及瓜爾豆膠這3種改良劑在不同添加量的條件下對掛面生產(chǎn)中面團的吸水率、穩(wěn)定時間、蛋白質(zhì)弱化度、蒸煮穩(wěn)定性及淀粉回生特性的影響，得出改良效果最佳的添加量，進行正交實驗，從而獲得最優(yōu)的改良復配方案。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

香滿園優(yōu)質(zhì)特一小麥粉，益海嘉里(鄭州)食品有限公司；大豆蛋白粉、木薯變性淀粉、瓜爾豆膠，河南萬邦化工科技有限公司。

1.2 實驗儀器

Mixolab混合試驗儀，法國肖邦公司；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；YP2001N電子天平，上海菁海儀器有限公司；MB23水分測定儀，奧豪斯儀器(常州)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1面團熱機械學特性的測定

先將3種改良劑(大豆蛋白粉、木薯變性淀粉、瓜爾豆膠)以不同的添加量分別與小麥粉混合均勻后測定其水分含量，然后使用Mixolab混合試驗儀測定混合面團，并測定其熱機械學特性的各項指標。

實驗參數(shù)采用混合試驗儀自帶Chopin+協(xié)議，基數(shù)14%(b14)，面團質(zhì)量默認為45 g，面團的扭矩以(1.0±0.05)N·m為標準。然后按照扭矩1.0 N·m的要求加入一定量的水，測試條件：測試的初始溫度為30℃，攪拌8 min；再以4 ℃/min的速度升溫到90℃，保持7 min；再以4 ℃/min的速度降溫到50℃，保持5 min，整個過程中的揉混速度始終為80 r/min，總時間為45 min。表1為混合試驗儀所測定的指標及其含義。

表1 Mixolab 混合試驗儀

1.3.2單因素實驗設計

以蛋白質(zhì)弱化度、蒸煮穩(wěn)定性及淀粉回生特性為指標，依次考察3種改良劑對面團熱機械學特性的影響。其添加水平分別為：大豆蛋白粉(0、2%、4%、6%、8%、10%)、木薯變性淀粉(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)、瓜爾豆膠(0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)。

1.3.3改良劑復配實驗設計

根據(jù)3種改良劑對面團熱機械學特性影響的結(jié)果分析，篩選出大豆蛋白粉、木薯變性淀粉和瓜爾豆膠的最優(yōu)添加量，設計正交實驗，由此獲得改良劑的最佳復配比。

1.3.4數(shù)據(jù)處理與分析

實驗均重復3次，取平均值，使用SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)的方差分析及顯著性檢驗。使用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果與分析

2.1.1大豆蛋白粉添加量對面團熱機械學特性的影響

吸水率反映小麥粉各組成成分的吸水性，也是衡量小麥粉生產(chǎn)和加工質(zhì)量的重要指標之一。

由表2可以看出，大豆蛋白粉的添加會對面團的吸水率產(chǎn)生顯著影響。面團吸水率隨大豆蛋白粉添加量的增加而顯著增大(P<0.05)，可能是因為蛋白質(zhì)有良好的吸水性，加入了大豆蛋白粉后，混合粉中蛋白質(zhì)含量增大，故混合粉的吸水率上升。

表2 大豆蛋白粉對面團熱機械學特性的影響

面團穩(wěn)定時間反映了面團揉制阻力，是衡量小麥粉粉質(zhì)特性的重要指標，一般來說，粉質(zhì)指數(shù)與穩(wěn)定時間呈正相關(guān)關(guān)系。在實際加工過程中，面團的穩(wěn)定時間并不是越長越好，如果穩(wěn)定時間太長易導致面團筋力過強，在掛面壓片切條時，容易收縮變厚，烹飪后外觀顏色較差，質(zhì)地過硬；反之，穩(wěn)定時間太短時，掛面易拉長變薄、不耐煮和咀嚼性較差。一般掛面類產(chǎn)品的面團穩(wěn)定時間為3～5 min，不同的掛面產(chǎn)品對穩(wěn)定時間有不同的要求[10]。添加大豆蛋白粉對面團穩(wěn)定時間產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)，面團的穩(wěn)定時間隨著大豆蛋白粉的添加量而逐漸增大，當添加量為8%時，穩(wěn)定時間已達到7.54 min，適當添加大豆蛋白粉能夠顯著增加面團的筋力，從而提高掛面的品質(zhì)；但過長，則會產(chǎn)生負面影響。

面團的弱化度反映了面團在攪拌過程中能夠承受機械攪拌的程度，弱化度值越大，面團越黏，彈性越差，添加大豆蛋白粉對蛋白質(zhì)弱化度無顯著影響，但當添加量為6%時，蛋白質(zhì)弱化度最低為0.62 N·m，當添加量超過6%后，弱化度呈增加趨勢，可能是因為大豆蛋白粉與面筋蛋白的混合物互相作用形成一個整體，從而提高了面團的耐揉性和耐攪拌力[11]。

C3是面團在糊化過程中的最大扭矩，隨著大豆蛋白粉添加量的增加，C3呈先降低后升高的趨勢。蒸煮穩(wěn)定性指在90℃保溫過程中，C4與C3的比值，值越大，則說明面團的蒸煮穩(wěn)定性越強，隨著添加量的增加，面團的蒸煮穩(wěn)定性呈先增大后減小趨勢，在添加量為6%時，蒸煮穩(wěn)定性達到最大值。C5-C4值表示淀粉回生特性，淀粉回生是指糊化淀粉在逐漸冷卻過程中，分子動能降低，相鄰分子間致密而高度晶化的淀粉分子微束失去了溶解性，C5-C4值越小，說明淀粉回生的可能性越小。淀粉的回生特性通常用來描述直鏈淀粉的重結(jié)晶性。可以看出，添加了大豆蛋白粉后，淀粉回生特性逐漸降低，說明添加大豆蛋白粉能夠抑制淀粉老化，Marcoa等[12]也得到了相同的結(jié)果。

在大豆蛋白粉添加量為6%時，蛋白質(zhì)弱化度最小，說明面團彈性較好；蒸煮穩(wěn)定性在此添加量下達到最大為1.04；與空白組相比，淀粉回生特性也顯著降低。綜合來說，6%的大豆蛋白粉的加入能夠較好的改善面團品質(zhì)。

2.1.2木薯變性淀粉添加量對面團熱機械學特性的影響

木薯變性淀粉對面團熱機械學特性的影響見表3。

表3 木薯變性淀粉對面團熱機械學特性的影響

由表3可以看出，隨著木薯變性淀粉添加量的增加，面團吸水率和穩(wěn)定時間均先增大后減小，在添加量為1.2%時分別達到最大值59.5%和5.40 min，說明木薯變性淀粉的適當加入可以提高面團的加工性能，改善面團的品質(zhì)。這是因為木薯變性淀粉具有良好的吸水性，適當添加易與蛋白質(zhì)結(jié)合形成良好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得面團韌性變好。加入木薯變性淀粉對C1-C2蛋白質(zhì)的弱化度和α值沒有顯著影響(P>0.05)。

隨著添加量的增加，C4∶C3蒸煮穩(wěn)定性呈先增大后減小的趨勢，說明木薯變性淀粉的適量加入能夠增加面團的蒸煮穩(wěn)定性。C5-C4淀粉熱回生特性無顯著規(guī)律性，但是和空白組相比，回生特性都稍有增高，且試驗組的淀粉熱回生特性之間無顯著性差異(P>0.05)。目前，人們普遍認為，淀粉中支鏈淀粉結(jié)晶是影響淀粉糊化和老化的主要原因，支鏈淀粉晶體融熔溫度是55～65℃，當溫度升高時，可消除淀粉的回生老化現(xiàn)象。因此，解決淀粉老化回生的問題可以通過抑制或消除支鏈淀粉結(jié)晶。在淀粉老化過程中，可能支鏈淀粉結(jié)晶速率受直鏈淀粉分子含量的影響較大，即高含量的直鏈淀粉分子可能顯著促進支鏈淀粉的結(jié)晶速率，但這一結(jié)論尚未得到證實[13]。隨著木薯變性淀粉添加量的增加，直鏈淀粉的含量也會逐漸增加，可能這會促進支鏈淀粉的結(jié)晶速率，從而使得淀粉回生特性稍有偏高。

在木薯變性淀粉添加量為1.2%時，蒸煮穩(wěn)定性達到最大；與空白組相比，淀粉回生特性稍有升高。綜合來看，添加量為1.2%時，面團品質(zhì)相對較好。

2.1.3瓜爾豆膠添加量對面團熱機械學特性的影響

瓜爾豆膠對面團熱機械學特性的影響見表4。

表4 瓜爾豆膠對面團熱機械學特性的影響

由表4可以看出，隨著瓜爾豆膠添加量的增加，面團的吸水率呈逐漸下降趨勢。與空白試驗組相比，穩(wěn)定時間呈不同程度的增加，說明面筋強度均比空白組要強。由于瓜爾豆膠是一種中性親水膠體，吸水后多糖分子不僅分子間交聯(lián)形成網(wǎng)絡，還能與面筋蛋白間相互作用，從而提升了面團的耐攪拌性。

加入瓜爾豆膠后，蛋白質(zhì)弱化度呈顯著下降趨勢(P<0.05)，說明加入瓜爾豆膠后使得面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，各個組分結(jié)合更加緊密，面筋的強度增大，從而使得面團中蛋白質(zhì)不易被弱化。但是面筋強度并不是越強越好，過強反而會影響掛面的適口性。蒸煮穩(wěn)定性隨著添加量的增加呈顯著增加趨勢(P<0.05)。添加量對淀粉回生特性無顯著影響(P>0.05)，在添加量為0.6%時，回生特性由0%時的1.70增至1.75，隨后，逐漸呈下降趨勢。

與空白組相比，在瓜爾豆膠添加量為0.9%時，蛋白質(zhì)弱化度和蒸煮穩(wěn)定性均有所改善。綜合來看，添加0.9%瓜爾豆膠能較好的改善面團品質(zhì)，同時用量也相對較少，節(jié)約成本。

2.2 改良劑復配實驗結(jié)果與分析

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，分別選取大豆蛋白粉添加量4%、6%、8%；木薯變性淀粉添加量0.8%、1.2%、1.6%；瓜爾豆膠添加量0.6%、0.9%、1.2%做正交實驗，以蛋白質(zhì)弱化度、蒸煮穩(wěn)定性及淀粉熱回生特性性作為評價指標，設計L9(34)的正交試驗(見表5)，確定改良劑復配的最佳配方。

表5 正交因素設計因素水平表

2.2.1正交實驗結(jié)果與分析

正交實驗設計方案及結(jié)果見表6。

由表6可知，對于面團的蛋白質(zhì)弱化度和蒸煮穩(wěn)定性結(jié)果可得最佳試驗條件為第5號試驗，即A2B2C3，即大豆蛋白粉為6%、木薯變性淀粉為1.2%，瓜爾豆膠為1.2%；對于淀粉熱回生特性結(jié)果可得最佳試驗條件為第8號試驗，即A3B2C1，即大豆蛋白粉為8%、木薯變性淀粉為1.2%，瓜爾豆膠為0.6%。

表6 正交設計方案及結(jié)果

2.2.2正交實驗極差分析

根據(jù)極差分析結(jié)果可知，各因素對面團熱機械學特性影響程度有所不同，影響蛋白質(zhì)弱化度主次順序為：瓜爾豆膠>大豆蛋白粉>木薯變性淀粉，最佳因素水平為A2B2C3；影響蒸煮穩(wěn)定性主次順序為：大豆蛋白粉>瓜爾豆膠>木薯變性淀粉，最佳因素水平為A2B2C2或A2B3C2，考慮到添加成本等問題，選擇A2B2C2作為最佳因素水平；影響淀粉回生特性主次順序為大豆蛋白粉>瓜爾豆膠>木薯變性淀粉，最佳因素水平為A3B2C1。

綜合來看，得到的最佳因素水平為A2B2C2，即大豆蛋白粉添加量為6%，木薯變性淀粉添加量為1.2%，瓜爾豆膠添加量為0.9%。因為該組合不在正交實驗中，所以選擇此組合方案進行多次驗證試驗，驗證結(jié)果為蛋白質(zhì)弱化度0.52 N·m、蒸煮穩(wěn)定性1.09，淀粉回生特性1.30 N·m，其綜合水平較優(yōu)于其他試驗組，故最優(yōu)方案為A2B2C2。

3 結(jié)論

本研究以大豆蛋白粉、木薯變性淀粉及瓜爾豆膠作為掛面改良劑，借助Mixolab混合試驗儀測定并討論了不同改良劑對小麥粉的面團熱機械學特性的影響；隨著大豆蛋白粉添加量的增加，面團的吸水率、穩(wěn)定時間逐漸增大，蒸煮穩(wěn)定性呈先增大后減小趨勢，淀粉回生特性顯著減?。浑S著木薯變性淀粉添加量的增加，吸水率在添加量為1.2%時達到最大，面團筋力和蒸煮穩(wěn)定性均先增大后減小，淀粉回生特性增強；隨著瓜爾豆膠添加量的增加，吸水率減小，穩(wěn)定時間有不同程度的增大，面團筋力增加，耐攪拌性增強，回生特性先增大后減小，面團品質(zhì)有一定程度的改善。在單因素的基礎上，經(jīng)過正交試驗優(yōu)化后，綜合蛋白質(zhì)弱化度、蒸煮穩(wěn)定性及淀粉回生特性3個指標，得到改良劑最佳添加量為：大豆蛋白粉6%、木薯變性淀粉1.2%、瓜爾豆膠0.9%。