黄米-小麦混合粉流变学特性的研究

杜文娟，马玉玲，姜龙波，张喜文，*，申瑞玲，董吉林（.山西省农业科学院谷子研究所，山西长治0460；.郑州轻工业学院，河南郑州450000）

黄米-小麦混合粉流变学特性的研究

杜文娟1，马玉玲2，姜龙波1，张喜文1，*，申瑞玲2，董吉林2
（1.山西省农业科学院谷子研究所，山西长治046011；2.郑州轻工业学院，河南郑州450000）

研究了8种不同品种黄米粉（粳性和糯性各4种）的主要成分及黄米粉对面团流变学性质的影响。结果表明：随着黄米粉添加量的增加，面团的吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数、拉伸面积、拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈减小趋势，延伸度先减小后基本稳定不变，拉伸比例基本不变，弱化度均呈增加趋势，但不同品种黄米粉、不同黄米粉添加量对粉质、拉伸指标的影响程度不同。此外，除拉伸比例外，黄米粉添加量与各粉质指标、拉伸指标相关性均达到极显著水平（p＜0.01）。建议制作黄米-小麦混合粉面制品时，应根据产品需求及混粉流变学特性选择合适的黄米粉添加量。

黄米粉，小麦粉，粉质特性，拉伸特性

糜子（Panicum miliaceum L.）属禾本科黍属，起源于我国黄河流域，耐旱、耐贫瘠、生育期短，至今已有10000年的栽培历史，是我国干旱、半干旱地区的主要粮食作物之一［1-2］，主要分布在陕北、晋西北、宁夏、甘肃、内蒙古等地。糜子籽粒脱皮后称黄米（proso millet），黄米营养丰富，富含蛋白质、淀粉、膳食纤维和微量元素，必需氨基酸指数（EAAI）比小麦高51%［3］，粗纤维含量明显高于小麦、大米等日常主食。

“2015年中国居民营养与慢性病情况报告”显示我国居民超重肥胖问题凸现，高血压、糖尿病等发病率呈上升趋势。研究发现，糜子富含抗性淀粉，适用于糖尿病和心血管病患者食用；糜子蛋白质有助于防止肝损伤，适合2型糖尿病患者食用［4-6］。日本曾将黄米和大米混合加工成食品，供给过敏症者食用［7］，印度曾将黄米加工成食品，供婴幼儿食用［8］。因此，研究和开发黄米全谷物食品，对于改善人类膳食结构，预防肥胖、慢性代谢性疾病，避免长期食用单一主粮导致膳食营养“过剩”或“不足”现象的发生，推动糜子资源的开发利用有着极其重要的意义。

然而，目前我国对黄米与小麦粉搭配面制品的研究很少，多年来一直以黄米蒸糕、黄米油炸糕、黄馍馍［1］等家庭加工产品形式呈现，缺乏工业化主打产品。因此本实验将黄米粉与面粉搭配，研究黄米-小麦混合粉面团的流变学特性，旨在为黄米粉在面制食品中的开发利用和产品工业化提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄米粉 粳性黄米粉J-1、J-3（9404-36122）、J-7、J-9，糯性黄米粉N-2、N-4、N-8、N-LH（大同-LH），N-LH由山西省农业科学院谷子研究所提供，其他品种均由甘肃省农科院提供；小麦粉 中粮神象香雪特一粉，郑州中粮粮油工业有限公司；浓硫酸、硫酸铜等试剂 均为分析纯；总膳食纤维测定试剂盒（K-TDFR） 爱尔兰Megazyme公司。

Farinograph-AT粉质仪、Extensograph-E拉伸仪 德国Brabender公司；K9840型自动凯氏定氮仪济南海能仪器股份有限公司；SZF-06A型脂肪测定仪 上海昕瑞仪器仪表有限公司；F3042010型膳食纤维测定仪 欧洲VELP SCIENTIFICA；SX-4-10型箱式电阻炉（马弗炉） 北京科伟永兴仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 基本成分的测定 水分：GB/T 5009.3-2003；蛋白质：GB/T 55l1-2008；脂肪：GB/T 14772-2008；膳食纤维：AOAC 985.29；淀粉：GB/T 5009.9-2008；灰分：GB/T 5009.4-2003。

1.2.2 混粉的制备 预实验发现，当黄米-小麦混合粉中黄米粉的质量分数超过35%时，面团弹性太差，不能进行拉伸实验，故分别按质量分数0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%的比例添加到面粉中，用验粉筛混合均匀，再进行粉质特性、拉伸特性的测定。

1.2.3 粉质实验 根据混粉水分含量，称取混粉300 g左右，参照GB/T 14616-2006方法，用布拉班德粉质仪测定，可得到吸水率、面团形成时间、稳定时间、弱化度、粉质质量指数的参数。同一品种、同一水平重复3次，取平均值。

1.2.4 拉伸实验 称取混粉质量2%的食盐溶于实验用水中，用粉质仪和面5 min并将面团分成150 g面团2份，依次醒发45 min和90 min，参照GB/T 14615-2006方法，用布拉班德拉伸仪测定，可得到面团的拉伸曲线面积、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例的参数。同一品种、同一水平重复3次，取同一水平8个品种重复24次的平均值。

1.2.5 统计分析 采用Origin 7.5、SPSS 13.0统计软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 黄米粉和小麦粉的基本成分测定结果

从表1可以看出，黄米粉营养丰富，其中淀粉含量最高，其次是蛋白质，膳食纤维含量也较高，适当食用可以改善膳食结构，增加植物蛋白和膳食纤维的摄入。因此，加强黄米粉在食品中的利用对人类健康具有重要的意义。

2.2 黄米粉对面团粉质特性的影响

2.2.1 黄米粉添加量对黄米-小麦混合粉面团吸水率的影响 面团吸水率是指面团最大稠度达到480～520FE时所添加的水的百分比，与混粉中面筋含量呈正相关。从图1可见，随着黄米粉添加量的增加，N-2品种面团吸水率先下降后升高然后又下降，其他品种面团吸水率呈下降趋势，但不同品种黄米粉的变化幅度有较大差异。这主要是因为黄米粉吸水率低，且吸水后不能形成有弹性的面团，即不含面筋蛋白［9］，因此黄米粉的加入稀释了混粉中的面筋蛋白，从而降低了混粉面团的吸水率。总体来看糯性品种黄米粉吸水率变化幅度较小，这可能与混粉中的淀粉［10］、膳食纤维［11-13］含量不同有关。

表1 黄米粉和小麦粉的基本成分表Table1 The main component of proso millet flour and wheat flour

图1 黄米粉添加量对混合粉面团吸水率的影响Fig.1 The effect of proso millet additive amount on water absorption of mixed flour dough

图2 黄米粉添加量对混合粉面团形成时间的影响Fig.2 The effect of proso millet additive amount on development time of mixed flour dough

2.2.2 黄米粉添加量对黄米-小麦混合粉面团形成时间的影响 面团形成时间是指从混粉加水开始到粉质曲线达到最大稠度所需的时间，与面筋的含量和强度有关，形成时间越长表示粉的筋力越强。从图2可以看出，随黄米粉添加量的增加，面团形成时间减小。当黄米粉添加量小于10%时，N-4、N-LH和J-9品种面团形成时间基本不变；当添加量从10%增加到20%时，面团形成时间大幅度减小，之后趋于平缓。这说明黄米粉的添加量超过10%时，混粉的筋力大幅度减弱。因此，建议制作对筋力要求较高的黄米面制品时，如生产方便面专用粉形成时间要求≥4.5 min，黄米粉添加量应控制在10%以内。

2.2.3 黄米粉添加量对黄米-小麦混合粉面团稳定时间的影响 面团稳定时间是指和面过程中，粉质曲线两次与500FE线相交点对应时间的差值，反映了面团耐受机械的能力，稳定时间越长，混粉的筋力越强，面团发酵过程中保持CO2气体的能力也越强。图3显示，当黄米粉添加量从10%增加到30%时，J-7品种的稳定时间持续升高，但总体看来，随着黄米粉添加量的增加，面团稳定时间均呈下降趋势，且不同品种间下降幅度差异较大。当黄米粉含量达到25%时，J-1、J-7、N-LH和J-3的稳定时间在5 min左右，符合馒头用粉的稳定时间（4～5.5 min）的要求［14］，建议黄米-小麦混合粉制作馒头时添加量控制在25%以内。

图3 黄米粉添加量对混合粉面团稳定时间的影响Fig.3 The effect of proso millet additive amount on stability time of mixed flour dough

2.2.4 黄米粉添加量对黄米-小麦混合粉面团弱化度的影响 弱化度是指曲线峰值中心与峰值过后12 min的曲线中心对应的面团稠度应力之差，单位是FE，反映了面团在搅拌过程中被破坏的速度和对机械搅拌的耐受能力，弱化度越大，面团越黏，稳定时间也越短，面团品质越差。图4显示，当黄米粉添加量在15%～30%时，J-7品种的弱化度随黄米粉添加量的增加而下降，但总体看来，弱化度都随着黄米粉添加量的增加而增大，且添加量超过20%时，N-2、N-8、J-1、J-3品种弱化度增加的幅度较其他品种大。

图4 黄米粉添加量对混合粉面团弱化度的影响Fig.4 The effect of proso millet additive amount on softening degree of mixed flour

2.2.5 黄米粉添加量对黄米-小麦混合粉面团粉质质量指数的影响 粉质质量指数是对面粉品质、粉质曲线的综合评价，能很好地反映出面粉的品质特性。图5显示，当黄米粉添加量在15%～20%时，J-1品种粉质质量指数略有升高；在添加量为20%～30%时，J-7品种粉质质量指数增加。除此之外，都随着黄米粉添加量的增加，粉质质量指数下降。这更近一步说明了黄米粉的添加恶化了面粉的品质，且随添加量的增加，恶化程度越大，因此以黄米-小麦粉混粉生产各种面制食品时需要控制黄米粉添加量，或者添加改良剂来提高混粉品质。

图5 黄米粉添加量对混合粉面团粉质质量指数的影响Fig.5 The effect of proso millet additive amount on mixed tolerance index of mixed flour

分析黄米粉添加量对各粉质指标的影响可以看出，这些变化的主要原因是黄米粉的添加稀释了面筋蛋白同时增加了混粉中的膳食纤维含量，从而使得面团无法形成或者只能形成劣质的面筋网络，这种面筋网络不耐揉，更不耐机械搅拌，所以形成时间和稳定时间减小，弱化度增大。此外，面筋蛋白与膳食纤维、淀粉、多糖间的相互作用对粉质特性也可能有一定的影响，具体机理还需要进一步深入研究。

2.3 黄米粉添加量及黄米-小麦混粉粉质特性指标间的相关性分析

从表2中可以看出，吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数均与黄米粉添加量呈极显著负相关，而与弱化度成极显著正相关。黄米-小麦混合粉面团各粉质指标间的相关性分析表明：弱化度与吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数呈极显著相关，而吸水率、形成时间、稳定时间和粉质质量指数这四个指标间均呈极显著正相关。

2.4 黄米粉对面团拉伸特性的影响

拉伸曲线面积是面团在拉伸过程中延伸度与阻力的乘积，代表了面团从拉伸到拉断所需的总能量；延伸度指拉伸曲线横坐标的长度，代表了面团的可塑性；拉伸阻力指曲线开始5 mm的地方量取的曲线高度，代表了面团的强度和筋力；拉伸比例指面团最大拉伸阻力与延伸度的比值，反映了面团的机械性能。总的来说，拉伸能量越大，延伸度越小，拉伸阻力越大，拉伸比例越大，表明面团筋力越强。从表3中可以看出，当发酵时间相同，随着黄米粉添加量从0%增加到35%，面团的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力均减小，拉伸比例先增大后维持不变然后再减小，且变化幅度很小；当黄米粉添加量相同，对比45 min和90 min发酵时间下的拉伸指标可以发现，面团的拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例均增加。当黄米粉添加量小于10%的时候，随发酵时间延长延伸度下降；当黄米粉添加量在5%～35%时，随发酵时间的延长延伸度逐渐减小，这说明混合粉中黄米粉所占比例越大，面团的拉伸特性越差。小麦面筋蛋白吸水形成面筋网络，赋予了面团一定的强度、抗拉阻力以及优良的粘弹性、延伸性［15］。与粉质指标相比，拉伸指标可以直接反映面筋蛋白的质量和数量，更能真实地反映出黄米粉与小麦混粉形成的面团的加工品质特性［16］。因此随着黄米粉添加量的增加，拉伸特性变差，直接说明混粉中面筋蛋白含量稀释，造成了面筋筋力变弱，面团加工性能变差。当添加量超过35%时，面团几乎没有弹性，无法进行拉伸实验。

2.5 黄米粉添加量及黄米-小麦混粉拉伸特性指标间的相关性分析

表4、表5显示，黄米粉与小麦粉混拉面团伸质指标之间有不同程度的相关性。黄米粉添加量与拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度均呈极显著负相关。拉伸比例与黄米粉添加量、拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度无相关性；拉伸面积与拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度间均呈极显著正相关。

3 结论

混合粉面团的粉质特性随黄米粉添加量的增加而变差，不利于加工利用，但不同品种黄米粉、不同黄米粉添加量对面团粉质特性的影响程度不同；随黄米粉添加量的增加，混合粉面团的拉伸性能降低，随发酵时间的延长，混合粉的拉伸性能稍有提高，但当黄米粉添加量达到35%以上，拉伸特性很差，无法进行拉伸实验。相关性分析表明，黄米粉添加量与各粉质指标间均达到极显著相关水平；除拉伸比例外，黄米粉添加量及各拉伸指标也均达到极显著相关水平。因此，在使用黄米-小麦混合粉制作面制食品时，可根据产品需求及混粉流变学特性选择合适的黄米粉品种、添加量及发酵时间。

表2 黄米粉添加量及黄米-小麦混粉粉质指标相关性分析（平均值）Table2 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour farinograph indicators（mean value）

表3 黄米粉对面团拉伸特性的影响Table3 The effect of proso millet on mixed flour extensograph characteirstics

表4 黄米粉添加量及黄米-小麦混合粉拉伸指标相关性分析（醒发45 min）Table4 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 45 min）

表5 黄米粉添加量及黄米-小麦混合粉拉伸指标相关性分析（醒发90 min）Table5 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 90 min）

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Study on the rheological properties of mixed proso millet-wheat flour

DU Wen-juan1，MA Yu-ling2，JANG Long-bo1，ZHANG Xi-wen1，*，SHEN Rui-ling2，DONG Ji-lin2
（1.Millet Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Changzhi 046011，China；2.Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000，China）

The main component of eight kinds of proso millet flour（four kinds of japonica and four kinds of glutinous proso millet）and the rheological properties of the mixed proso millet-wheat flour were studied.The results showed that with the increasing of the content of proso millet flour，the water absorption，development time，stability time，mixed tolerance index（MTI），stretching area（Energy），resistance to extension and the maximum resistance to extension of dough were all in the trend of decline.Extensibility were decreased at first and then stabilized，stretching ratio basically unchanged，while the softening degree were all in the trend of rise.However the variety and content of proso millet flour influence the rheological properties differently.In addition，the correlation of the content of proso millet with opaque index and tensile index all reached extremely significant level（p＜0.01）except stretching ratio.This suggested that the addition of proso millet flour should be chosen based on the demand of product and rheological characteristics when the product of mixed flour were produced.

proso millet flour；wheat flour；farinograph characteirstics；extensograph characteirstics

TS201.1

A

1002-0306（2016）06-0114-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.06.014

2015－07－17

杜文娟（1982-），女，硕士，助理研究员，主要从事谷子加工方面的研究，E-mail：dudu8217@163.com。

张喜文（1954-），男，大学本科，研究员，主要从事谷物加工与栽培方面的研究，E-mail：gzszxw1@163.com。

国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目（nycytx-13）。