蔡夢(mèng)迪,李玉輝,沈春霞,熊雙麗,李鳳,張從容,熊得全,唐丹

1(西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院,四川 綿陽(yáng),621010)2(四川旅游學(xué)院 食品學(xué)院,四川 成都,610100) 3(四川省馮老漢科技有限公司,四川 綿陽(yáng),621000)4(成都市武侯實(shí)驗(yàn)中學(xué),四川 成都,610043)

長(zhǎng)期單一攝入精白谷物,引起的營(yíng)養(yǎng)缺乏和營(yíng)養(yǎng)失衡等健康問(wèn)題日趨嚴(yán)重,全谷物食品開(kāi)發(fā)關(guān)注度逐漸提高。與僅由胚乳制成的精制面粉相比,石磨全麥粉由整粒小麥經(jīng)轉(zhuǎn)速低、升溫小的石磨逐次研磨、過(guò)篩制得,保留了麩皮和胚芽,富含膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、阿魏?；途厶?、谷胱甘肽、二十八烷醇及植物甾醇等成分[1],具有緩解輕度便秘,改善結(jié)腸代謝,降低肥胖及代謝綜合征、某些類(lèi)型的癌癥、二型糖尿病或心腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用[2],已廣泛應(yīng)用于掛面、面包、早餐粉等食品加工中。然而,目前大多數(shù)商業(yè)全麥粉由輥磨機(jī)生產(chǎn),少數(shù)使用石磨。CAPPELLI等[3]發(fā)現(xiàn)因石磨與輥磨的制粉系統(tǒng)不同,石磨技術(shù)能夠減小面粉中玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素含量,并保留更多的活性物質(zhì)如總纖維、類(lèi)胡蘿卜素和花青素。

全麥掛面因營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特及食用方便的特點(diǎn)受到消費(fèi)者的關(guān)注。然而,麩皮會(huì)干擾面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成,造成面條易斷裂、質(zhì)地硬、色澤差,口感粗糙、適口性差[4]。其次,全麥掛面的貯藏穩(wěn)定性易受不飽和脂肪酸、脂肪酶、脂肪氧化酶及多酚氧化酶的影響,脂肪酸敗及酶促褐變嚴(yán)重影響其感官品質(zhì)和功能特性[5]。為此優(yōu)化全麥掛面工藝配方,提升其感官、加工和儲(chǔ)藏性能,成為了當(dāng)前研究的方向和重點(diǎn)。本文探究了石磨全麥粉粒度、食鹽添加量、熟化時(shí)間和加水量對(duì)全麥掛面蒸煮、質(zhì)構(gòu)特性及感官品質(zhì)的影響,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過(guò)響應(yīng)面-熵權(quán)法優(yōu)化全麥掛面配方,旨在提升全麥掛面加工、品質(zhì)特性,為其產(chǎn)業(yè)化加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉、石磨全麥粉(小麥經(jīng)清理除雜、洗麥、再篩選和潤(rùn)麥后,采用石磨進(jìn)行整粒磨碎,將磨碎后的全麥粉分別通過(guò)5種不同的篩網(wǎng),篩上物重新磨碎,直至僅含少量種皮,收集篩下物備用),四川省馮老漢科技有限公司;食鹽,市購(gòu);其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT plus物性測(cè)試儀,英國(guó)Stable Micro System公司;PH-030(A)干燥/培養(yǎng)二用箱,上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;DMT-5電動(dòng)面條機(jī),龍口市復(fù)興機(jī)械有限公司;THZ-82A數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器,常州普天儀器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 全麥掛面的制備

以120目石磨全麥粉200 g為基準(zhǔn),1.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))食鹽,35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))水為基礎(chǔ)配方,充分?jǐn)嚢?和面5 min。面團(tuán)放入自封袋密封,25 ℃熟化30 min,面條機(jī)壓至光滑。切成厚度為1 mm,寬度為2 mm的面條。25 ℃懸掛干燥24 h,切成長(zhǎng)度22 cm。

1.3.2 全麥掛面蒸煮特性測(cè)定

干物質(zhì)吸水率、烹調(diào)損失率測(cè)定參照蔡夢(mèng)迪等[6]方法。取10 g水分含量為W的掛面稱(chēng)重m1,將不銹鋼鍋盛放的500 mL水加熱至沸騰,待掛面煮至烹調(diào)時(shí)間后撈出,平鋪于兩張濾紙上瀝水5 min后稱(chēng)重m2,再將其放入135 ℃烘箱烘至恒重m3。計(jì)算如公式(1)、公式(2)所示:

(1)

(2)

1.3.3 全麥掛面質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

掛面煮至烹調(diào)時(shí)間,涼水冷卻15 s,濾水30 s。3根面條并排置于載物臺(tái),取探頭P36 R,測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度為0.2 mm/s,壓縮比40%,兩次壓縮間隔2 s。

1.3.4 全麥掛面感官評(píng)價(jià)

評(píng)分細(xì)則參照LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》,由10名評(píng)定員分別品嘗煮至烹調(diào)時(shí)間的全麥掛面,根據(jù)表1進(jìn)行評(píng)分。

表1 全麥掛面感官評(píng)分細(xì)則Table 1 Sensory scoring rules of whole wheat noodles

1.3.5 單因素試驗(yàn)

固定工藝配方中其他條件,對(duì)全麥粉粒度(80、100、120、140、160目),食鹽添加量(0%,0.5%,1%,1.5%,2%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)),熟化時(shí)間(0、15、30、45、60 min),加水量(33%、35%、37%、39%、41%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))進(jìn)行單因素試驗(yàn),考察各因素對(duì)掛面蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性及感官品質(zhì)的影響。

1.3.6 響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,以烹調(diào)損失率和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn),如表2所示。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of the Box-Behnken test

1.3.7 熵權(quán)法綜合評(píng)分計(jì)算

參考文獻(xiàn)[7]分別按公式(3)和公式(4)計(jì)算正向指標(biāo)(感官評(píng)分)和負(fù)向指標(biāo)(烹調(diào)損失率)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)Yij,Xi={X1,X2,…,Xn},i為各組的編號(hào),j為各指標(biāo)的編號(hào)。再根據(jù)卜智斌等[8]的方法計(jì)算信息熵Ej、權(quán)重Wj和綜合評(píng)分Zi,如公式(5)～公式(7)所示:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

1.3.8 掛面理化指標(biāo)測(cè)定

膳食纖維含量測(cè)定參照GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》;總淀粉含量測(cè)定參照AOAC 996.11;酸度測(cè)定參照GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》。

1.3.9 掛面血糖生成指數(shù)測(cè)定

參考張燦等[9]方法,并稍作修改。稱(chēng)取0.5 g冷凍干燥后的熟掛面,加入10 mL乙酸鈉緩沖溶液,充分混合后加入10 mL α-淀粉酶(300 U/mL)和40 μL (100 000 U/mL)糖化酶。37 ℃恒溫?fù)u床150 r/min振蕩,分別于0、20、30、60、90、120、150、180 min取2 mL消化液,沸水浴滅酶,4 000 r/min離心5 min。取上清液,采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定葡萄糖含量[10]。淀粉水解率計(jì)算如公式(8)所示:

(8)

(9)

eGI(以白面包為參比)=0.862HI+8.198

(10)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Excel統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),Origin 9.0制圖,SPSS 26.0進(jìn)行顯著性分析,Design-Expert 8.0.6設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)方案。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 全麥粉粒度對(duì)全麥掛面品質(zhì)的影響

由圖1可知,隨全麥粉粒度減小,掛面干物質(zhì)吸水率不斷升高?？赡苁且?yàn)槿湻哿６仍叫?損傷淀粉含量增加。同時(shí)石磨研磨強(qiáng)度越大,膳食纖維親水基團(tuán)暴露使干物質(zhì)吸水率上升[12]。全麥粉粒度在80～160目范圍內(nèi)減小,掛面烹調(diào)損失率逐漸增加。160目全麥粉掛面烹調(diào)損失率顯著高于其他組(P<0.05),可能是因?yàn)榱６鹊臏p小使蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包裹的淀粉含量下降,溶解于面湯中的干物質(zhì)含量增多[13]。

a-蒸煮特性;b-感官評(píng)分

120目全麥粉掛面光滑透亮且軟硬適中,感官評(píng)分最高,而粒度過(guò)大或過(guò)小掛面色澤變暗,同時(shí)影響掛面的軟硬度和黏性,感官評(píng)分降低。

由表3可知,隨全麥粉粒度減小,全麥掛面硬度、膠黏性及咀嚼性呈增大趨勢(shì),這與全麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān),粒度減小使麩皮持水力下降,水分能夠更好地與淀粉、蛋白質(zhì)結(jié)合,在很大程度上利于網(wǎng)狀面筋的形成,使熟制面條變得堅(jiān)實(shí)[4]。此外,破損淀粉隨研磨強(qiáng)度的提高而增加,纖維、蛋白質(zhì)、淀粉等結(jié)合作用增強(qiáng),面筋結(jié)構(gòu)更均勻,全麥面團(tuán)穩(wěn)定性更好,因此面條硬度增大[14]。

表3 全麥粉粒度對(duì)全麥掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of particle size of whole wheat flour on texture properties of whole wheat noodles

2.1.2 食鹽添加量對(duì)全麥掛面品質(zhì)的影響

由圖2可知,未添加食鹽組全麥掛面干物質(zhì)吸水率為136.95%,顯著高于添加食鹽組(P<0.05)。主要由于加入食鹽后麥谷蛋白和麥醇溶蛋白吸水膨脹受阻,吸水率降低。食鹽添加量為2%時(shí)全麥掛面干物質(zhì)吸水率最低,僅為120.58%。這可能是因?yàn)镹aCl是一種親水性中性鹽,過(guò)量的食鹽與面條中蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸水,使蛋白質(zhì)結(jié)合的水分子減少[15]。全麥掛面烹調(diào)損失率隨食鹽添加量的增加而呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這可能是因?yàn)槭雏}的添加會(huì)影響淀粉與水的相互作用,淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松使淀粉顆粒溶出[16]。隨食鹽添加量增大,面條表面細(xì)密、透亮程度不斷上升且越來(lái)越勁道。而2%食鹽添加量的掛面出現(xiàn)膨脹變形,硬度偏軟且咸味增加使評(píng)分顯著下降(P<0.05)。

a-蒸煮特性;b-感官評(píng)分

由表4可知,不同食鹽添加量全麥掛面的硬度、膠著性及咀嚼性差異顯著(P<0.05)。食鹽添加量為0時(shí),全麥掛面硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠黏性、咀嚼性及回復(fù)性為最大值。這可能與全麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān),細(xì)小的麩皮填充在網(wǎng)狀面筋中,使熟制面條變得堅(jiān)實(shí)[17]。隨食鹽添加量增加,全麥掛面硬度、膠黏性及咀嚼性逐漸降低,可能是由于食鹽在水中水解為Na+和Cl-,減少蛋白表面的電荷、降低靜電排斥,形成了較為完善的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)食鹽過(guò)量會(huì)爭(zhēng)奪部分水分,面筋水化不足使面條結(jié)構(gòu)松散[18]。

表4 食鹽添加量對(duì)全麥掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Effect of addition of salt on texture properties of whole wheat noodles

2.1.3 熟化時(shí)間對(duì)全麥掛面品質(zhì)的影響

由圖3可知,未熟化組全麥掛面干物質(zhì)吸水率最低,為112.49%。隨熟化時(shí)間在15～60 min范圍內(nèi)增加,全麥掛面干物質(zhì)吸水率降低、烹調(diào)損失率升高。未經(jīng)熟化的面團(tuán)在和面時(shí)加入的水分大部分仍停留在面團(tuán)的表面,未充分地滲透到蛋白質(zhì)分子中,因此不能形成良好的面筋結(jié)構(gòu),壓延得到的面帶較為干硬、不均勻且可塑性差[19]。增加熟化時(shí)間使掛面的蒸煮損失減小,可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子中的巰基氧化形成二硫鍵,面筋網(wǎng)絡(luò)得以完善[20]。然而熟化時(shí)間過(guò)長(zhǎng),面筋結(jié)構(gòu)軟化,蒸煮損失增大。熟化時(shí)間為30 min時(shí),掛面的表面結(jié)構(gòu)細(xì)密、光滑透亮且軟硬適中,富有韌勁。熟化時(shí)間繼續(xù)增加后面條表面出現(xiàn)膨脹,且口感軟綿。

a-蒸煮特性;b-感官評(píng)分

由表5可知,隨熟化時(shí)間增加,全麥掛面硬度、膠黏性、咀嚼性均呈逐漸減小的趨勢(shì)。熟化時(shí)間對(duì)全麥掛面硬度影響顯著(P<0.05),可能是因?yàn)槲唇?jīng)熟化的面團(tuán)面筋結(jié)構(gòu)尚未完善,而麩皮中的不溶性膳食纖維對(duì)面條質(zhì)地影響較大,使面條變得堅(jiān)實(shí)[21];面團(tuán)經(jīng)熟化后,形成良好的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但熟化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使淀粉鏈斷裂,面團(tuán)流散性增強(qiáng),面筋品質(zhì)下降,熟制全麥掛面內(nèi)部應(yīng)力降低,導(dǎo)致硬度和咀嚼性減小[22]。

表5 熟化時(shí)間對(duì)全麥掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 5 Effect of curing time on texture properties of whole wheat noodles

2.1.4 加水量對(duì)全麥掛面品質(zhì)的影響

由圖4可知,全麥掛面干物質(zhì)吸水率隨加水量增加而增加,烹調(diào)損失率則先減小再增大。在制作面團(tuán)時(shí),33%的加水量難以形成緊密的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),持水性差,導(dǎo)致面條粗糙且干燥較脆,淀粉易溶于湯中。提高水的添加量,淀粉的溶脹度增加,面筋結(jié)構(gòu)充分形成[23]。而過(guò)多加水量使面筋結(jié)構(gòu)弱化,掛面煮后較軟且烹調(diào)損失變大。加水量不足時(shí),面團(tuán)偏干,掛面表面粗糙且色澤不均勻,爽滑性差。加水量充足,面條表面結(jié)構(gòu)細(xì)密,口感光滑。加水量過(guò)多,面條色澤變暗且彈性降低。

a-蒸煮特性;b-感官評(píng)分

由表6可知,隨加水量增加,全麥掛面硬度、膠黏性和咀嚼性先增加后減小。加水量為37%時(shí),面條硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性最大。分析原因主要是由于水添加量較低時(shí)面筋蛋白水化不足,面條內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散,繼續(xù)提高水添加量使面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的連接增強(qiáng)[24]。加水量過(guò)多面筋水化作用增強(qiáng),面團(tuán)之間的結(jié)合力變?nèi)?導(dǎo)致面條品質(zhì)下降[25]。加水量對(duì)全麥掛面彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性的影響不顯著(P>0.05)。

表6 加水量對(duì)全麥掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of addition of water on texture properties of whole wheat noodles

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 綜合評(píng)分計(jì)算

利用熵權(quán)法對(duì)2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)值,計(jì)算得到烹調(diào)損失率和感官評(píng)分的權(quán)重分別為0.533 6和0.466 4,計(jì)算出綜合評(píng)分(Z)見(jiàn)表7。

2.2.2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

研究全麥粉粒度(A)、食鹽添加量(B)、熟化時(shí)間(C)、加水量(D)對(duì)烹調(diào)損失率(Y1)、感官評(píng)分(Y2)和綜合評(píng)分(Z)的影響。根據(jù)Box-Benhnken原理設(shè)計(jì)4因素3水平試驗(yàn)方案,優(yōu)化石磨全麥掛面工藝配方。試驗(yàn)方案與結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 7 Scheme and results of response surface test

2.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

以綜合評(píng)分為響應(yīng)值,回歸方程為:綜合評(píng)分(Z)=-52.094 92+0.132 36A+1.177B+0.010 706C+2.412 75D+0.000 75AB-0.000 15AC-0.000 25AD+0.002 333BC-0.015BD+0.000 25CD-0.000 54A2-0.434 33B2-0.000 26C2-0.031 83D2。

表8 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果方差分析表Table 8 Analysis of variance of response surface test results

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

由響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化出石磨全麥掛面配方:全麥粉粒度111.71目,食鹽添加量0.85%,熟化時(shí)間15 min,加水量37.32%,該條件下掛面綜合評(píng)分可達(dá)到0.88。將參數(shù)修正后的最佳配方為石磨全麥粉粒度120目,食鹽添加量0.85%,熟化時(shí)間15 min,加水量37.32%。在該條件進(jìn)行試驗(yàn),全麥掛面烹調(diào)損失率為 (6.31±0.11)%,感官評(píng)分為(92.33±2.52)分,與預(yù)測(cè)理論值接近,表明此模型準(zhǔn)確度較高。

2.2.5 掛面理化指標(biāo)及血糖生成指數(shù)

如表9所示,石磨全麥掛面總膳食纖維含量顯著高于小麥掛面(P<0.05)。小麥掛面淀粉含量、HI、eGI顯著高于石磨全麥掛面(P<0.05),主要是因?yàn)辂熎ず胸S富的膳食纖維。全麥掛面中含量最高的多不飽和脂肪酸亞油酸氧化反應(yīng)速率較快,易產(chǎn)生乙酸、己酸及壬酸等物質(zhì)[26],因此酸度較高。小麥掛面eGI值79.23,為高GI食品,石磨全麥掛面eGI值69.37,屬于中GI食品,原因可能是,一方面全麥掛面含有的可溶性膳食纖維與淀粉交叉錯(cuò)雜,在一定程度上阻礙糖化酶、α-淀粉酶與淀粉相互作用[27];另一方面全麥粉抗性淀粉含量較高,不易被酶解。此外,多酚不僅能與淀粉形成多酚-淀粉復(fù)合物,還能與消化酶結(jié)合,從而降低糖化酶、α-淀粉酶活性[28]。

表9 掛面理化指標(biāo)及血糖生成指數(shù)Table 9 Physical and chemical indexes and glycemic index of dried noodles

3 結(jié)論

以石磨全麥掛面蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性及感官評(píng)分為考察指標(biāo),在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,由響應(yīng)面結(jié)合熵權(quán)法優(yōu)化出全麥掛面最佳配方:全麥粉粒度120目,食鹽添加量0.85%,熟化時(shí)間15 min,加水量37.32%。此條件下制備的全麥掛面烹調(diào)損失率為(6.31±0.11)%,感官評(píng)分為(92.33±2.52)分,麥香濃郁,軟硬適中,口感光滑,富有彈性。與小麥掛面相比,該石磨全麥掛面膳食纖維含量增加5.38%,血糖生成指數(shù)降低9.86。通過(guò)對(duì)全麥掛面加工影響因素的研究,可進(jìn)一步改善其綜合品質(zhì),以期為患有肥胖、糖尿病和癌癥等慢性疾病人群提供飲食依據(jù),為石磨全麥粉的加工與應(yīng)用提供參考。