段夢杰, 王振華, 托合提薩伊普圖爾蓀托合提, 鄭妍妍, 張 敏, 梁 杉

(北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心/北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心, 北京 100048)

小米,是我國北方地區(qū)人民喜愛的雜糧。 小米營養(yǎng)素比例適宜,小米蛋白是一種低過敏性蛋白,小米中的膳食纖維和多酚具有多種健康益處。 多酚類化合物有助于降低膽固醇代謝失調(diào)、2 型糖尿病等慢性病發(fā)病風(fēng)險,是小米中非常重要的功能成分之一。 我國學(xué)者對小米制品中功能成分抗氧化活性的研究相對較少,很多研究是關(guān)于小米籽粒與其他雜糧抗氧化活性的比較研究[1-4]。 中國是小米的主產(chǎn)區(qū),小米產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的80%,但我國小米的消費形式主要是小米粥、米飯等,深加工水平低、品種少,針對小米深加工產(chǎn)品品質(zhì)的研究文獻也較少[5-6]。 因此,豐富小米深加工產(chǎn)品種類,提高產(chǎn)品品質(zhì),對于促進我國小米制品消費和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

將小米磨制成粉可以部分替代主糧,實現(xiàn)小米在意面、中式面條和饅頭等主食中的多樣化應(yīng)用[7],但小米在加工過程中淀粉不易糊化,又缺乏面筋蛋白,面團可塑性差,限制了其在面制品中的應(yīng)用。 研究表明,通過擠壓處理工藝,使小米中的淀粉發(fā)生糊化和降解,蛋白質(zhì)聚集,導(dǎo)致溶解性降低,產(chǎn)生類似面筋蛋白的特性,有利于小米掛面成型[8]；而且擠壓處理可以降低谷物中抗?fàn)I養(yǎng)因子水平,提高營養(yǎng)物質(zhì)利用度[9],較好地保留小米的多酚含量[10]。 田曉紅等[11]將擠壓小米粉和未擠壓小米粉混合后,添加到小麥粉中制作了小米粉占比60%的掛面,品質(zhì)尚佳。 生鮮面條具有含水量高、新鮮、易煮、風(fēng)味獨特等優(yōu)點,深受人們喜愛,但目前對小米干制品(掛面)的研究較多,關(guān)于小米鮮濕制品的文獻較少,針對小米粉添加量對生鮮面條品質(zhì)、多酚含量及抗氧化活性的研究更少。 為了豐富人們的主食種類,又最大程度保證小米生鮮面條的品質(zhì)和營養(yǎng)價值,本研究將在前人研究基礎(chǔ)上,分析小米粉(未擠壓與擠壓小米粉質(zhì)量比為1∶1)添加量對小米-小麥混合粉生鮮面團流變學(xué)特性、淀粉糊化特性和生鮮面條蒸煮特性、品質(zhì)特性的影響,以及總酚、總黃酮含量與抗氧化活性之間的相關(guān)性,以期為高品質(zhì)、高小米粉比例的小米-小麥粉生鮮面條的制作提供理論基礎(chǔ),也為小米粉部分替代主糧,小米深加工制品的開發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

高筋小麥粉,河北金沙河面業(yè)集團有限責(zé)任公司；小米(品種為東方亮),山西東方亮生命科技有限公司；食鹽,中國鹽業(yè)總公司；乙醇、甲醇、正己烷、乙酸乙酯,北京化工廠；福林酚,北京索萊寶科技有限公司；蘆丁、沒食子酸,上海源葉生物科技有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無水碳酸鈉,國藥集團化學(xué)試劑有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS),美國Sigma-Aldrich 公司；總抗氧化能力試劑盒,蘇州格銳思生物科技有限公司；實驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器及設(shè)備

WF-20B 型高效粉碎機,南京科益機械設(shè)備有限公司；SLG30 型雙螺桿擠壓機,濟南賽百諾科技開發(fā)有限公司；JHMZ200 型和面機、JMTD168/140 型試驗面條機,北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；Mixolab2 型混合實驗儀,法國肖邦公司；TMS-Pilot 型質(zhì)構(gòu)儀,美國FTC 公司；CR-400/410 型色差儀,柯尼卡美能達公司；NIUSTEL-2 型核磁共振成像分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；SHZ-Ⅲ型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,上海亞榮生化儀器廠；Spark 多功能酶標儀,瑞士Tecan Austria GmbH 公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 小米-小麥混合粉的制作

采用高效粉碎機粉碎小米,過80 目篩網(wǎng),再磨粉經(jīng)120 目篩網(wǎng),得到未擠壓小米粉。 采用雙螺桿擠壓機對未擠壓小米粉進行擠壓處理,其中原料水分調(diào)至17%,螺桿轉(zhuǎn)速為260 r/min,一區(qū)至四區(qū)溫度分別為60、90、130、160 ℃,模口直徑為3.9 mm。再經(jīng)冷卻、粉碎(過120 目篩網(wǎng)),得擠壓小米粉。

按照未擠壓與擠壓小米粉質(zhì)量比為1∶1進行充分混合,得到小米粉,再將小米粉按質(zhì)量分數(shù)為30%、40%、50%、60%的比例添加到小麥粉中,制成小米-小麥混合粉,簡稱混合粉。

1.3.2 混合粉面團流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的測定

參照曾凡逵等[12]的方法,采用混合試驗儀測定混合粉面團流變學(xué)特性和淀粉糊化特性。 吸水率指面團達到特定稠度值的加水量,穩(wěn)定時間反映面團耐揉性,形成時間反映粉團加水成團的快慢,穩(wěn)定時間和形成時間越長,面團筋力越強。 C1值表示揉混面團時扭矩最大值,C2 值表示面團蛋白質(zhì)弱化的最小扭矩,弱化度C1 -C2 反映蛋白弱化特性,C3 峰值黏度是面團在糊化過程中的最大扭矩,反映淀粉顆粒的膨脹程度,C4 最低黏度反映淀粉在高溫條件下耐剪切的能力,C5 指面團冷卻階段糊化淀粉的回生特性,C5 - C4 表示回生值,反映淀粉抗老化的能力。

1.3.3 小米-小麥混合粉面條的制作

參照Tuersuntuoheti 等[13]的方法制作面條。 將各比例小米-小麥混合粉混合均勻,其中加水量(質(zhì)量分數(shù))為32%,食鹽添加量(質(zhì)量分數(shù))為1%,最終制得厚度為1 mm,寬度為1.5 mm 的小米-小麥粉面條,簡稱小米面條。

1.3.4 小米面條蒸煮特性的測定

參照中華人民共和國糧食行業(yè)標準LS/T 3212—2014《掛面》測定面條烹調(diào)損失率、熟斷條率。 按式(1)計算熟斷條率,按式(2)計算烹調(diào)損失率。

式(1)中:S為熟斷條率,以數(shù)量比計,%；N為完整面條根數(shù)；20 為試樣面條根數(shù)。

式(2)中:P為烹調(diào)損失率,以數(shù)量比計,%；M為100 mL 面湯中干物質(zhì)的質(zhì)量,g；W為掛面水分含量,%；G為樣品質(zhì)量,g。

1.3.5 小米面條色澤的測定

采用色差儀測定10 cm×10 cm 的面片色澤,記錄亮度L*、紅度a*、黃度b*值。

1.3.6 小米面條質(zhì)構(gòu)特性的測定

參照朱永等[14]的方法測定面條質(zhì)構(gòu)特性。 儀器設(shè)定參數(shù):探頭為TMS/432-010,直徑為75 mm,厚度為3 mm,檢測速度為1.0 mm/s,壓縮比為70%,時間間隔為1 s,觸發(fā)力為5 g,重復(fù)6 次。

1.3.7 小米面條水分狀態(tài)的測定

參照李曼[15]的方法,采用低場核磁共振儀的CPMG 脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間。 參數(shù)設(shè)置如下:測試溫度為(32.00 ±0.01)℃,采樣點數(shù)TD 為25172,回波個數(shù)NECH 為1000,重復(fù)掃描次數(shù)NS 為32,重復(fù)采樣的時間間隔TW 為1500 ms。

1.3.8 小米面條總酚和總黃酮提取及含量的測定

參照張玲艷等[16]的方法進行游離酚、結(jié)合酚的提取,提取液備用。 參照Folin-Ciocalteu 法[10]測定試樣的酚含量,以沒食子酸為標樣制作標準曲線,樣品多酚含量以100 g 干基中所含沒食子酸質(zhì)量(mg)表示,單位為mg/100 g。 參照NaNO2-Al(NO3)3法[10]測定試樣的黃酮含量,以蘆丁為標樣制作標準曲線,樣品黃酮含量以100 g 干基中所含蘆丁質(zhì)量(mg)表示,單位為mg/100 g。

1.3.9 小米面條中多酚抗氧化能力的測定

按照總抗氧化能力檢測試劑盒的要求測定總抗氧化能力；參照蔡婷等[10]的方法在517 nm 波長處測定DPPH 自由基清除率；參照林耀盛等[17]的方法在734 nm 波長處測定ABTS 自由基清除率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實驗重復(fù)3 次,數(shù)據(jù)是3 次實驗的平均值。采用Microsoft Excel 進行數(shù)據(jù)處理和繪圖,采用SPSS 18.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小米粉添加量對混合粉流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的影響

表1 為不同小米粉添加量混合粉面團的流變學(xué)特性和淀粉糊化特性分析結(jié)果。 由表1 可見,與小麥粉面團相比,混合粉面團的吸水率、弱化度顯著升高,穩(wěn)定時間、形成時間、C2、C3、C4、C5、回生值顯著降低,說明添加小米粉弱化了面團面筋強度和糊化特性,面粉品質(zhì)變差。 隨著小米粉添加量增加,吸水率升高,形成時間和穩(wěn)定時間減少,說明面團的筋力減弱,當(dāng)小米粉添加量質(zhì)量比為50%、60%時,吸水率高達63.90%、64.50%,可能是小米粉經(jīng)擠壓改性后,淀粉發(fā)生糊化和降解,導(dǎo)致面團的吸水率升高；且在相同含水量條件下,小米粉與小麥粉的面筋蛋白競爭吸水,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成受到限制,降低了面團強度。 小米粉添加量增加,破損淀粉顆粒越多,導(dǎo)致C3 峰值黏度呈現(xiàn)顯著性下降趨勢；C5 表示最終黏度,黏度越低,說明面團易于凝沉；C5 -C4 回生值也逐漸降低,說明小米粉的添加延緩了面團淀粉的回生。

表1 不同小米粉添加量混合粉的流變學(xué)特性和淀粉糊化特性Tab.1 Rheological properties and starch gelatinization characteristics of mixed powder with different additions of millet flour

2.2 小米粉添加量對面條蒸煮特性的影響

小米粉添加量對面條蒸煮特性影響的測定結(jié)果見圖1。 由圖1 可見,與小麥粉面條相比,小米面條烹調(diào)損失率、熟斷條率顯著增大。 當(dāng)小米粉添加量低于50%時,蒸煮特性變化不顯著；50%添加量時,烹調(diào)損失率、熟斷條率分別為5.56%、3.87%；但當(dāng)添加量為60%時,烹調(diào)損失率、熟斷條率顯著增加,分別增加至6.03%、7.22%,相對于50%添加量分別增加了8.5%和87%。 這可能是由于小米粉缺乏面筋蛋白,且小米粉競爭吸水,導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)不能充分形成,其中包裹的淀粉及其他可溶性組分滲漏,使烹調(diào)損失率、熟斷條率增加。 本研究表明,50%小米粉添加量面條的蒸煮品質(zhì)顯著優(yōu)于60%面條。

圖1 不同小米粉添加量面條蒸煮特性變化Fig.1 Cooking properties changes of noodles with different additions of millet flour

2.3 小米粉添加量對面條色澤的影響

小米粉添加量對面條色澤影響的測定結(jié)果見表2。由表2 可見,與小麥粉面條相比,小米面條的L*值從89.23 降至69.84。 添加小米粉顯著降低了面條的亮度,可能是由于面筋蛋白含量少,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,導(dǎo)致光反射比的下降及L*值的降低[18]。 隨著小米粉添加量的增加,a*值、b*值顯著增加,這可能是由于小米粉中類胡蘿卜素含量較高,添加小米粉增加了面條中類胡蘿卜素含量,引起a*值、b*值增加。 根據(jù)胡瑞波[18]對面條色澤的研究結(jié)果,亮度高、偏黃而紅度值低的小麥粉,色澤感官評分較高,所以,小米粉添加量增加,L*值顯著降低,a*值顯著增大,不利于感官品質(zhì),而b*值顯著增大,即黃度值增加,有利于感官品質(zhì)。 當(dāng)小米粉添加量為60%時,a*值顯著高于50%面條,而L*值、b*值與50%的面條差異不顯著,說明小米粉添加量為50%面條的色澤品質(zhì)較好,優(yōu)于60%面條。

表2 不同小米粉添加量面條的色澤Tab.2 Color of noodles with different additions of millet flour

2.4 小米粉添加量對面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

小米粉添加量對面條質(zhì)構(gòu)特性影響的測定結(jié)果見表3。 與小麥粉面條對比,添加小米粉弱化了小米面條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),各比例小米面條硬度、彈性顯著下降。 隨著小米粉添加量增加,小米面條的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性等先減小后增大,但質(zhì)構(gòu)特性差異較小。 硬度增大的原因可能是小米粉吸水率增大,淀粉吸水形成凝膠,產(chǎn)生類似于面筋蛋白的特性[19],造成硬度增加。 結(jié)合蒸煮特性和色澤特性,建議選擇50%為最適小米粉添加量。

表3 不同小米粉添加量面條的質(zhì)構(gòu)特性Tab.3 Texture characteristics of noodles with different additions of millet flour

2.5 小米粉添加量對面條水分分布特性的影響

小米粉添加量對面條水分分布特性影響的測定結(jié)果見表4。 與小麥粉面條相比,小米面條的強結(jié)合水峰比例A21減小,弱結(jié)合水和自由水的峰比例A22、A23均增大,說明水分與小米面條組分結(jié)合變?nèi)?面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不緊密。 隨著小米粉添加量增大,強結(jié)合水T21和自由水T23變化不顯著,而占比最大的弱結(jié)合水T22顯著增大,即水分與小米面條組分的結(jié)合能力變?nèi)?易造成腐敗微生物生長,且水分容易散失,引起面條失水,降低食用品質(zhì),所以高比例小米面條品質(zhì)較差,這與熟斷條率和烹調(diào)損失率增加,硬度下降的結(jié)果一致。 當(dāng)小米粉添加量較高時,面筋蛋白含量較低,面筋網(wǎng)絡(luò)不致密,對水分的束縛能力弱,所以小米面條中水分自由度增加,也說明了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差,面條品質(zhì)較差。

表4 不同小米粉添加量面條的水分分布Tab.4 Water state and distribution of noodles with different additions of millet flour

2.6 小米粉添加量對面條生物活性物質(zhì)含量及抗氧化性的影響

小米粉添加量對面條生物活性物質(zhì)含量影響的測定結(jié)果見圖2。 由圖2 可見,與小麥粉面條相比,小米面條中游離酚、結(jié)合酚、總酚、游離黃酮、結(jié)合黃酮和總黃酮含量均顯著增加,總酚、總黃酮含量分別從23.71、22.60 mg/100 g 增長為44.75、43.54 mg/100 g,分別提高了88.7% 和92.7%。小米面條中游離酚含量顯著高于結(jié)合酚含量,而游離黃酮含量略高于結(jié)合黃酮含量。 通過對圖2中數(shù)據(jù)進行擬合發(fā)現(xiàn),小米粉添加量越高,總酚和總黃酮含量越高,小米粉添加量與總酚、總黃酮含量呈二次多項式關(guān)系,擬合方程及相關(guān)系數(shù)如下:Y總酚=0.0042x2+0.0897x+23.7730,R2=0.9910；Y總黃酮=0.0029x2+0.0709x+22.8600,R2=0.9373。根據(jù)Xiang 等[20]的研究,小米中總酚、總黃酮含量與抗氧化能力呈顯著正相關(guān),所以小米粉添加量越高,面條中多酚含量越高、抗氧化活性增強,即隨著小米粉添加量增加,小米面條的營養(yǎng)功能價值越高。

圖2 不同小米粉添加量面條的生物活性物質(zhì)含量變化Fig.2 Contents changes of bioactive substances of noodles with different additions of millet flour

小米粉添加量對面條中活性物質(zhì)抗氧化性影響的測定結(jié)果見表5。 表5 中,隨著小米粉添加量的增加,游離酚、結(jié)合酚、總酚的抗氧化活性指標均顯著增加,當(dāng)小米粉添加量增加至50%時,小米面條中總酚的DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率、總抗氧化能力分別從33.49%、19.97%和0.50 μmol/g增長為94.89%、69.50%和1.79 μmol/g,相對于小麥粉面條,分別增長了1.83、2.48 和2.58 倍,營養(yǎng)價值得到極大地提高。 結(jié)合圖2 和表5 可知,抗氧化活性與多酚含量的變化一致,這與Wu等[21-22]添加糙米粉、蕎麥粉提高面條抗氧化活性的研究結(jié)果一致。 因此,小米面條由于含有豐富的酚酸和黃酮等生物活性成分,其營養(yǎng)價值顯著提高。 雖然小米粉添加量為60%時,小米面條的總酚、總黃酮含量以及抗氧化活性均顯著高于50%,但其蒸煮品質(zhì)較差。 為提高小米粉添加量,并綜合考慮蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性,可選擇50%作為最適小米粉添加量。

表5 不同小米粉添加量面條中活性物質(zhì)的抗氧化性Tab.5 Antioxidant properties of active substances in noodles with different millet additions

2.7 小米生鮮面條品質(zhì)及營養(yǎng)價值討論

通過對比各比例小米面條品質(zhì)及多酚抗氧化活性發(fā)現(xiàn),隨著小米粉添加量增加,小米面條中多酚含量及抗氧化活性顯著提高,營養(yǎng)價值顯著高于小麥粉面條。 與小麥粉面條相比,60%小米粉添加量面條的亮度、蒸煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性顯著下降,色澤較差、烹調(diào)損失率大、口感不好,食用品質(zhì)較差。 有研究表明,通過谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理含谷朊粉或蛋清粉的小米面條時,其烹調(diào)損失率降低,彈性提高,且可減緩貯藏過程中的水分遷移和面條結(jié)構(gòu)的劣變[23]。本實驗中,小米面條中強結(jié)合水峰比例A21顯著下降、自由水峰比例A23顯著增加,水分自由度增加,面筋網(wǎng)絡(luò)形成不緊密,且其水分易散失,不利于面條品質(zhì)提高,所以選擇降低面條水分自由度的加工工藝,可以提高面條品質(zhì),如強筋小麥粉制作的面團水分自由度較低,面條品質(zhì)較好[24]。 小米面條品質(zhì)雖不如小麥粉面條,但其營養(yǎng)價值較高,可以通過選用合適的改良劑或加工方法提高小米面條品質(zhì)。

3 結(jié)論

在小麥粉中添加小米粉可顯著提高小米面條的多酚含量及抗氧化活性,但也會影響小米面條的蒸煮品質(zhì)、色澤、質(zhì)構(gòu)特性。 隨著小米粉添加量的增加,小米面條的亮度、彈性降低,烹調(diào)損失率、熟斷條率增大,影響面條的外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性,但多酚含量和抗氧化活性均顯著增加。 當(dāng)小米粉添加量為50%時,小米面條中總酚的DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率、總抗氧化能力分別比小麥面條增長了1.83、2.48、2.58 倍,顯著提高了小米面條的營養(yǎng)價值。 在保證面條品質(zhì)和營養(yǎng)價值的情況下,綜合考慮蒸煮特性、品質(zhì)特性及多酚含量和抗氧化活性,小米粉的最適添加量以50%為宜。 該小米面條的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性較好,且生物活性物質(zhì)含量更高,其抗氧化活性增強,營養(yǎng)價值較高。