韓 聰， 邢俊杰， 郭曉娜， 朱科學

(江南大學食品學院，無錫 214222)

蕎麥根據(jù)種植品種的不同可以分為甜蕎(Fagopyrum esculentum)和苦蕎(Fagopyrum tataricum)。我國是世界苦蕎的主要產(chǎn)區(qū)，種植面積及產(chǎn)量均居世界第一位?？嗍w中的營養(yǎng)成分豐富，氨基酸組成更為均衡[1,2]，苦蕎中的生物活性成分黃酮類物質(zhì)及許多微量元素都要高于其他作物[3]。研究表明，苦蕎中的各種生物活性成分具有抗氧化、降血脂、降血壓，以及防止心腦血管疾病等重要作用[4，5]。因此，苦蕎常作為食品原料被廣泛應用在各種功能性食品中，如苦蕎面包[6]、苦蕎餅干[7]、苦蕎面[8]、苦蕎酒[9]等。

苦蕎掛面在雜糧掛面市場中所占的比重最大[10]，為使苦蕎掛面具有足夠的生理功效和營養(yǎng)特性，需盡可能提高苦蕎掛面中苦蕎粉的含量。然而目前市售的苦蕎掛面中苦蕎粉的添加量多集中在30%以下，有極少部分苦蕎粉的添加量在30%～50%，由于苦蕎的無麩質(zhì)特性，苦蕎粉含量過高會稀釋小麥粉中面筋蛋白的含量，阻礙面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成，降低面絮之間的黏合性，導致面帶在壓延過程中易斷裂，加工困難。因此在高含量苦蕎掛面的生產(chǎn)中，常通過添加谷朊粉、親水膠體或變性淀粉等改良劑來提高苦蕎掛面的加工適應性和面條品質(zhì)，但此類改良劑的引入通常會引起消費者的誤解。制作100%無添加的苦蕎掛面不僅能推進主食工業(yè)化，還能更大程度地發(fā)揮苦蕎的營養(yǎng)和功能特性。苦蕎中淀粉含量較高，由于不含面筋蛋白，所以淀粉的特性對高含量苦蕎掛面品質(zhì)的影響較大。擠壓預糊化技術(shù)作為一種高效預糊化方法可以增加淀粉的黏合性，將預糊化苦蕎粉添加到面團中可以促進面團成型[11]，目前已有較多關(guān)于擠壓苦蕎粉的研究。但是這些研究多集中于擠壓工藝對苦蕎粉理化特性或面團的影響[9, 11-13]，關(guān)于擠壓苦蕎粉在全苦蕎掛面中的應用及擠壓苦蕎粉理化特性的變化與全苦蕎掛面加工性能及面條品質(zhì)內(nèi)在關(guān)系的研究還較少。本研究探究了擠壓處理對苦蕎粉理化特性的影響，通過添加擠壓處理苦蕎粉到生苦蕎粉中制作壓延型全苦蕎掛面，同時通過質(zhì)構(gòu)分析儀測定擠壓苦蕎粉的冷糊黏度及凝膠強度對面帶質(zhì)構(gòu)品質(zhì)及面條食用品質(zhì)的影響，以期為高含量苦蕎掛面的制作提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

苦蕎粉為脫殼后帶有麩皮的苦蕎籽粒粉碎后過110目篩后得到的苦蕎全粉 (水分14.11%，蛋白質(zhì)7.93%、淀粉74.06%、灰分2.21%)；胃蛋白酶(250 U/mg)，二甲基亞砜(DMSO)為色譜純，其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FMHE36-24擠壓機，F(xiàn)SJ-A05N6粉碎機，RVA4500快速黏度分析儀，DAWN HELEOS Ⅱ多角度激光光散射凝膠色譜系統(tǒng)，TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)分析儀，JHMZ-200針式和面機，JMTD-168/140實驗面條機，SYT-030智能掛面干燥實驗臺。

1.3 方法

1.3.1 擠壓苦蕎粉的制備

苦蕎粉在不同的加水量(14%、18%、22%)和溫度(120、150、180 ℃)下進行擠壓膨化，螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min，擠出物置于40 ℃烘箱中烘干5 h后使用高速粉碎機粉碎過80目篩備用。擠壓參數(shù)設置見表1。

表1 擠壓機的參數(shù)設置

1.3.2 苦蕎粉中淀粉分子質(zhì)量的測定

苦蕎粉中淀粉的提取參照Gao等[14]方法稍加修改，苦蕎粉以0.01 g/mL的濃度溶于40 mL去離子水中，加入100 U/g的蛋白酶，37 ℃酶解30 min，4 000 r/min離心10 min，收集沉淀，沉淀物按1∶10的固液比加入0.3%的氫氧化鈉溶液，浸泡16 h后過200目篩，4 000 r/min離心15 min，沉淀物按料液比1∶20加入80%的乙醇浸泡4 h，4 000 r/min離心10 min，重復3次，沉淀物凍干后收集備用；苦蕎淀粉分子質(zhì)量大小的測定參照劉飛雁等[15]方法，準確稱取20 mg淀粉樣品于樣品瓶中，加入4 mL含0.5% LiBr的DMSO溶液，將樣品瓶密封置于磁力攪拌器上沸水浴24 h使淀粉完全溶解，測定前將淀粉溶液過0.45 μm有機濾膜，測試所用色譜柱為TSKgel G3000SWXL，進樣量0.4 mL，流速0.5 mL/min，柱溫60 ℃。

1.3.3 吸水性指數(shù)及水溶指數(shù)的測定

參照Anderson等[16]的方法略有修改。準確稱取1.0 g樣品于已知質(zhì)量的離心管中，加入20 mL去離子水，振蕩至樣品被完全分散，將離心管置于30 ℃水浴鍋中保溫30 min，在此期間每隔5 min手搖10 s，然后將離心管在4 500 r/min下離心20 min，將上清液傾倒在恒重后的鋁盒中，稱量離心管及沉淀物的質(zhì)量，鋁盒置于105 ℃烘箱中烘至恒重。吸水性指數(shù)(WAI)及水溶性指數(shù)(WSI)的計算方法為：

1.3.4 冷糊黏度的測定

參照Majzoobi等[17]的方法進行測試。準確稱取3.0 g樣品(按照14%含水量校正)加入到25.0 mL去離子水中，用攪拌槳上下攪動10 s使樣品分散均勻，立即用快速黏度分析儀進行測試，溫度25 ℃，前10 s轉(zhuǎn)速為960 r/min，之后轉(zhuǎn)速保持在160 r/min，將180～600 s內(nèi)的黏度的平均值記為冷糊黏度。

1.3.5 凝膠強度的測定

參照Huang等[18]方法將苦蕎粉配成質(zhì)量分數(shù)為12%的溶液，攪拌均勻后倒入凍力瓶中，于4 ℃冰箱中放置24 h，采用質(zhì)構(gòu)分析儀使用P/0.5探頭進行凝膠強度測試。測試模式Return to Start，測試速度1.0 mm/s，觸發(fā)力5 g，穿刺距離10 mm，結(jié)果以4 mm處的力值表示凝膠強度的大小。

1.3.6 全苦蕎掛面的制備

根據(jù)預實驗結(jié)果，擠壓苦蕎粉的含量低于30%時面帶無法壓延成型，因此在制作全苦蕎掛面時，按照3∶7的比例將擠壓苦蕎粉與苦蕎生粉混合均勻，加入34%的水，使用和面機和面5 min后將面絮置于25 ℃，75%相對濕度的恒溫恒濕箱熟化25 min, 使用面條機在2.2、1.8、1.4、1.0、0.6 mm處各壓5次，面帶一部分用于加工品質(zhì)的測定，另一部分將加工成掛面，其中，添加E1～E5苦蕎粉制成的全苦蕎掛面分別命名為N1～N5，使用切刀將面帶切成2.2 mm寬的長條，置于智能掛面干燥實驗臺中干燥，干燥程序共分為四個階段，第一階段：溫度30 ℃，濕度80%，時間30 min；第二階段：溫度35 ℃，濕度90%，時間60 min；第三階段：溫度45 ℃，濕度80%，時間120 min；第四階段：溫度30 ℃，濕度60%，時間30 min。將干燥后的掛面切成20 cm長的面條保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.7 面帶質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的測定

參照Li等[19]方法稍作修改。當苦蕎面帶壓至1.4 mm厚時，一部分面帶被裁成直徑為55 mm的小圓片，采用質(zhì)構(gòu)分析儀進行表面黏附力測試，探頭P/50，觸發(fā)力10 g，測試速度1.0 mm/s，下壓力5 000 g；將另一部分苦蕎面帶切成2.2 mm寬的長條，使用A/SPR探頭進行抗拉伸力測試，觸發(fā)力5 g，測試前速度1 mm/s，測試中速度3 mm/s，測試后速度10 mm/s，拉伸距離30 mm。

1.3.8 全苦蕎掛面蒸煮品質(zhì)的測定

根據(jù)LS/T 3212—2014[20]測定全苦蕎掛面的最佳蒸煮時間及蒸煮損失。稱取約10 g面條，放到500 mL沸水中，2 min后開始取樣，每隔15 s撈出1根，用兩塊玻璃板擠壓，觀察面條中間的硬黃芯，記錄黃芯消失的時間為最佳蒸煮時間。蒸煮損失率的測定：稱取約10 g面條，放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮時間后撈出，將面湯轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中冷卻至室溫后定容，量取100 mL面湯于恒重后的燒杯中，將盛有面湯的燒杯置于紅外爐上蒸發(fā)至面湯近干后在105 ℃下恒重。蒸煮損失率的測定：

式中：W1為面湯中的干物質(zhì)質(zhì)量/g；W2為稱取的全苦蕎掛面的質(zhì)量/g；W3為全苦蕎掛面的含水量/%。

斷條率的測定：取30根面條放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮時間后撈出，計算全苦蕎掛面的斷條率，重復3次。吸水率的測定：稱取10 g苦蕎掛面放入500 mL沸水中，達到最佳蒸煮時間后立刻撈出，用去離子水淋洗10 s后用濾紙吸干表面水分，稱重，計算全苦蕎掛面的吸水率。斷條率的測定：取30根面條，放入500 mL沸水中，煮制最佳蒸煮時間后撈出，計算斷條率。

1.3.9 全苦蕎掛面質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的測定

面條的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測試參照Han等[21]方法稍作修改。將苦蕎掛面煮至最佳蒸煮時間后撈出并用自來水淋洗10 s，將3根面條平行放置在測試平臺上并用P/36R探頭進行TPA測試，測試前速度1.0mm/s，測試中速度0.2 mm/s，測試后速度1.0 mm/s，觸發(fā)力5 g，壓縮形變75%，兩次壓縮間隔時間3 s；采用A/SPR探頭進行抗拉伸力測試，測試前速度1 mm/s，測試中速度3 mm/s，測試后速度10 mm/s，觸發(fā)力5 g，拉伸距離30 mm。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

實驗所得數(shù)據(jù)均為3次以上獨立實驗的平均值。采用SPSS 22.0處理數(shù)據(jù)并用Duncan分析，P<0.05表示有顯著性差異，采用Origin 2019進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓膨化對苦蕎粉理化特性的影響

經(jīng)過擠壓后苦蕎粉理化特性的變化見表2。經(jīng)過擠壓處理后苦蕎粉中淀粉的重均分子質(zhì)量顯著降低(P<0.05)，這是因為擠壓過程中的高溫高壓和高剪切力使淀粉分子降解產(chǎn)生了其他小分子物質(zhì)[22]，苦蕎粉的重均分子質(zhì)量越小，表明經(jīng)過擠壓處理后其淀粉降解更多的小分子物質(zhì)，淀粉降解程度越大。

表2 擠壓參數(shù)設置及苦蕎粉理化特性分析

擠壓后苦蕎粉的WAI從2.23顯著增加至4.52～7.12(P<0.05)，WSI從0.08顯著增加至0.15～0.45(P<0.05)。擠壓導致苦蕎粉中的淀粉顆粒破損，暴露的羥基與大量水分子結(jié)合形成氫鍵[23]，導致WAI增加，此外，淀粉分子降解產(chǎn)生了更易溶于水的小分子，增加了苦蕎粉的WSI，WSI的大小可以表示在擠壓過程中淀粉的降解程度[24]。隨著擠壓溫度的升高，苦蕎粉的WSI從0.20顯著增加至0.31(P<0.05)，這是由于更高的溫度導致淀粉降解程度增大產(chǎn)生了更多的水溶性小分子物質(zhì)[25]。當擠壓溫度相同時，隨著擠壓過程中加水量的增加，水分子對機筒中的苦蕎粉起到了一定的保護作用，減弱了淀粉分子所受的剪切力，降低了淀粉分子的降解程度[23]，隨著加水量的增加，苦蕎粉的WAI顯著增加，WSI顯著降低(P<0.05)。WSI可以用來預測面帶表面黏附性的大小[26]，使用WSI過高的擠壓苦蕎粉制作掛面在壓延過程中可能會出現(xiàn)黏輥的現(xiàn)象。

經(jīng)過擠壓后苦蕎粉的冷糊黏度由11.68 cP顯著增加至501.43～654.77 cP(P<0.05)。擠壓使淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，淀粉分子內(nèi)羥基暴露[23]，當苦蕎粉再次溶于水中，淀粉分子大量吸水溶脹，在較低的溫度下即可形成具有一定黏度的均一糊狀液[27]。當未被擠壓的苦蕎粉分散在水中，在沒有加熱的情況下，苦蕎粉中的淀粉分子只有輕微的溶脹，淀粉顆粒仍保持較高的完整性，因此未擠壓的苦蕎粉冷糊黏度較低[17]。較高的冷糊黏度雖然為苦蕎面帶提供了更強的黏聚力，但冷糊黏度過高則可能會導致面帶黏輥。

擠壓使苦蕎粉中淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)破損，直鏈淀粉和支鏈淀粉析出，當擠壓后的苦蕎粉再次溶于水中時，直鏈淀粉相互纏繞結(jié)合形成連續(xù)相，支鏈淀粉作為分散相填充于其中，因此直鏈淀粉和支鏈淀粉形成了一個三維凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[28]。隨著擠壓過程中加水量的增加擠壓苦蕎粉的凝膠強度從6.80 g顯著增加至12.61 g(P<0.05)，這是因為更高的加水量降低了淀粉分子的降解程度，保持直鏈淀粉和支鏈淀粉的完整性，更有利于淀粉凝膠網(wǎng)絡的形成，而隨著擠壓溫度的升高，淀粉分子的降解程度增大產(chǎn)生了更多的小分子物質(zhì)，對凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成產(chǎn)生了不利影響，從而導致苦蕎粉的凝膠強度降低[8]。

2.2 添加擠壓苦蕎粉對全苦蕎掛面面帶質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

由于苦蕎粉中面筋蛋白的缺失，使用未經(jīng)處理的全苦蕎粉壓延后的形成面帶極易斷裂，無法加工。擠壓后的苦蕎具有較高的冷糊黏度且能在冷水中形成凝膠，添加擠壓苦蕎粉后壓延形成的面帶表面光滑平整無裂紋，可進一步切條加工成面條。由于苦蕎粉中無面筋蛋白，經(jīng)過擠壓后苦蕎粉所形成的淀粉凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)起到了類似于面筋蛋白網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的作用[29]，可以將苦蕎粉中未糊化的淀粉顆粒及其他非淀粉組分束縛在淀粉凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，此外，擠壓后苦蕎粉冷糊黏度更高，可以將松散的面絮黏聚在一起，促進面帶壓延成型。面帶的表面黏附力及抗拉伸力測定結(jié)果見圖1。使用冷糊黏度最低、凝膠強度最高的苦蕎粉E3制成的面帶表面黏附力最低，抗拉伸力最高。從表2及圖1中可以發(fā)現(xiàn)，面帶的表面黏附力隨著擠壓苦蕎粉冷糊黏度的增加而顯著增加(P<0.05)，此外，苦蕎面帶的抗拉伸力隨擠壓苦蕎粉凝膠強度的增加而顯著增加(P<0.05)。表面黏附力的大小可以表示將面帶與壓輥表面剝離所需要的力的大小[30]，當面帶的表面黏附力過高，可能產(chǎn)生黏輥的現(xiàn)象，對面條的加工產(chǎn)生不利影響；面帶的抗拉伸力較高可以防止面帶在壓延過程中斷裂。當面帶的抗拉伸力較高而表面黏附力較低時，面帶的加工品質(zhì)較好。

2.3 全苦蕎掛面的食用品質(zhì)

2.3.1 全苦蕎掛面的蒸煮品質(zhì)

蒸煮損失率、斷條率及吸水率的大小可以最直觀的反映面條的品質(zhì)，蒸煮損失小的面條不易糊湯，吸水率高的面條品質(zhì)較好[31]。由于雜糧中面筋蛋白含量較低或不含面筋蛋白，較難形成面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所以雜糧掛面的蒸煮損失率普遍較高，且雜糧粉的含量越高，其蒸煮損失率越大。從圖2和表3中可以看出，隨著擠壓苦蕎粉的凝膠強度增加，全苦蕎掛面的蒸煮損失率和斷條率顯著下降(P<0.05)，隨著苦蕎粉吸水性指數(shù)的增加，掛面的吸水率顯著增加(P<0.05)。當擠壓苦蕎粉的凝膠強度從6.80 g增加至12.61 g，全苦蕎掛面的蒸煮損失率下降了24.2%，斷條率下降52.93%。擠壓苦蕎粉的凝膠強度越高，所形成的淀粉凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)越好，不僅可以更好的束縛住因淀粉降解所產(chǎn)生的小分子物質(zhì)，降低全苦蕎掛面的蒸煮損失，也使掛面在蒸煮過程中不易斷條。由直支鏈淀粉相互纏繞所形成的淀粉凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對沸水具有一定的抵抗性[32]，但其強度仍不及面筋蛋白網(wǎng)絡，隨著蒸煮過程的進行，淀粉凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)被破壞，小分子物質(zhì)溶出，使全苦蕎掛面的蒸煮損失率略高。

2.3.2 全苦蕎掛面的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)

TPA測試用以評價面條的食用品質(zhì)，其中硬度表征牙齒咬斷面條時所需要的力，其大小可以被用來作為評價面條總體品質(zhì)的指標[33]，黏附性則可以表示面條入口和咀嚼時的爽滑性，黏附性大的面條在咀嚼時會有黏牙的口感，咀嚼性的大小可以用來評價面條的彈性，抗拉伸力可以反映面條的筋道感[34]。全苦蕎掛面的質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果見表2，添加凝膠強度最高的苦蕎粉E3制成的全苦蕎掛面N3硬度、咀嚼性和抗拉伸力最大，黏附性最低，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)最好。從測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著擠壓苦蕎粉凝膠強度的增加，全苦蕎掛面的硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復性和抗拉伸力均顯著增加(P<0.05)，黏附性顯著降低(P<0.05)。面條的硬度等質(zhì)構(gòu)品質(zhì)與面筋蛋白的含量有關(guān)[35]，而苦蕎粉中不含面筋蛋白，因此全苦蕎掛面的品質(zhì)的好壞主要取決于苦蕎粉中淀粉的性質(zhì)，如凝膠強度。凝膠強度更高的苦蕎粉可以提供更強的凝膠作用，不僅提升了全苦蕎掛面的硬度和抗拉伸力，而且可以防止面條內(nèi)部的小分子物質(zhì)溶出后吸附在面條表面，降低掛面的黏附性。

表3 全苦蕎掛面的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測試

3 結(jié)論

添加擠壓處理苦蕎粉制成全苦蕎掛面，發(fā)現(xiàn)擠壓苦蕎粉的冷糊黏度及凝膠強度可以用來預測全苦蕎掛面的加工品質(zhì)及食用品質(zhì)，擠壓后苦蕎粉的重均分子量顯著下降(P<0.05)，吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)顯著增加(P<0.05)，冷糊黏度增大(P<0.05)，且在冷水中可以形成凝膠，擠壓苦蕎粉的添加可以促進面帶成形，使面帶可以順利加工成壓延型全苦蕎掛面。隨著苦蕎粉凝膠強度的增加，面帶的抗拉伸力顯著增加(P<0.05)，全苦蕎掛面的硬度和咀嚼性顯著增大(P<0.05)，蒸煮損失率和斷條率顯著下降(P<0.05)。后續(xù)將繼續(xù)探究擠壓參數(shù)設置對苦蕎粉凝膠強度的影響，并探究擠壓對苦蕎掛面營養(yǎng)品質(zhì)的影響。