不同品种小麦粉的粉质特性对速冻熟制面条品质的影响

潘治利，田萍萍，黄忠民,4，王 娜,4，索 标,4，艾志录,3



不同品种小麦粉的粉质特性对速冻熟制面条品质的影响

潘治利1,2，田萍萍1，黄忠民1,4，王 娜1,4，索 标1,4，艾志录1,3※

（1. 河南农业大学食品科学技术学院，郑州450002；2. 东北农业大学食品学院，哈尔滨150030；3. 河南粮食作物协同创新中心，郑州450002；4. 河南省冷链食品工程技术研究中心，郑州450002）

为研究不同品种小麦粉与速冻熟制面条质构特性之间的关系，选取30种小麦制粉，用FOSS定氮仪、快速黏度仪、粉质仪和拉伸仪等测定面粉品质指标，制作速冻熟制面条，用质构仪测定质构特性。采用描述性统计、主成分和聚类分析方法对30种小麦面粉和速冻熟制面条的质构关系进行了分析。结果表明：不同品种小麦粉的湿面筋、糊化温度、弱化度、粉质质量指数与硬度呈极显著相关（＜0.01）；蛋白质、湿面筋、总淀粉含量、最终黏度、回生值、糊化温度、粉质吸水率、粉质曲线稳定时间、面团形成时间、弱化度、粉质质量指数、拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力与剪切力呈极显著相关（＜0.01）；小麦粉的粉质特性，除衰减值、峰值时间和延伸度外，均与拉伸力呈极显著相关（＜0.01）。根据方差贡献率提取出可以反映原变量84.023%信息的5个因子，因子1主要反映面粉的粉质拉伸特性，因子2反映小麦粉糊化特性，因子3反映蛋白质特性，因子4和因子5共同反映小麦粉的淀粉特性。这些性状在小麦粉的评价方面起着重要作用，在加工中要注重对它们的选择。聚类分析将30种小麦粉分为4类，结果表明，不能仅凭小麦粉的指标数据和质构数据来选择制作速冻熟制面条的原料，还需考虑到感官评价的影响。该结论可为小麦粉在速冻熟制面条加工应用方面提供一定的理论参考。

主成分分析；聚类分析；品质控制；小麦品种；粉质特性；速冻熟制面条

0 引 言

速冻熟制面条是冷冻面条的一种，最早出现于日本。速冻熟制面条以小麦粉为主要原料，采用先进的面条加工技术和速冻技术制成，解冻复热后经过简单调理即可食用。由于速冻熟制面条口感滑爽、柔韧，兼有品质高和方便两大特点，且不含任何防腐剂，更健康，深受人们欢迎。

国内外学者对冷冻面条的制备工艺和添加剂等方面研究较多。王明明等[1]研究发现，和面时间2 min、静置时间15 min、加水量34%、加盐量1%制作的冷冻面条品质较好。潘治利等[2]研究发现，速冻熟制面条制作过程中，增加保温加热工序和减少速冻时间可以达到节能的目的。钱晶晶等[3]研究发现，不同的食用胶可以不同程度提高冷冻面条的质构品质。张小妮等[4]研究发现，添加改良剂可以明显提高微波冷冻面条的综合品质。Lv等[5]研究发现，添加合适配比的添加剂会降低冷冻面条的蒸煮损失率。李晶等[6-7]发现蒸面预处理可以提高面条的蒸煮特性和质构特性，改善冷冻荞麦熟面的品质特性。姜海燕等[8]研究了谷氨酰胺转氨酶对燕麦熟面条质构及蒸煮特性的影响。곽연주等[9]发现添加2%韭菜能抑制冷冻面条的回生。

中国约40%的小麦用于制作各类面条。但是不同小麦由于产地与品种等原因，制成面条品质差异极大[10]。小麦粉作为制作面条的主要原料，专家学者利用基因变异、酶制剂、葡聚糖、谷朊粉等添加剂对其品质性状也进行了众多研究及改良[11-14]。小麦粉对面条品质的影响主要体现在蛋白质、淀粉等组分含量的不同。近年来，国内外学者对小麦粉品质与面条品质的关系展开了大量的研究。姚大年等[15]首次利用中国小麦品种，探讨了黏度参数等面粉品质性状与面条品质的关系，为具备黏度测定条件的单位在小麦杂交育种早期对面条品质的筛选提供理论依据。穆培源等[16]研究表明，面条质量与面团流变学特性和淀粉糊化特性的关系最为密切。张智勇等[17]研究得出，小麦粉的淀粉性状特征指标和面筋含量均对面条评分有显著贡献。Sheweta等[18]研究表明，面粉面筋蛋白的组成以及面粉流变学特性对面条质构品质影响很大。关于不同品种的小麦粉品质对速冻熟制面条的影响还未见报道。

本研究选取在河南地区广泛种植的30个小麦品种，制粉后，测定其理化指标以及粉质、拉伸特性指标；制成面条，煮熟之后进行速冻、复煮，测定面条质构特性。通过对数据进行统计，提取主成分，进行聚类分析，得出小麦粉品质对速冻熟制面条质构品质的影响规律，从而为小麦粉在速冻熟制面条加工应用方面提供一些理论参考。

1 材料与方法

试验设计：小麦原料→制粉→测定蛋白质、湿面筋、淀粉含量等指标→测定小麦粉流变特性→制作速冻熟制面条→测定质构指标和感官评分→相关性分析→主成分分析→聚类分析。

1.1 材料

本研究原料选用河南地区广泛种植的30种小麦。近红外分析仪测定小麦硬度指数范围在55~71，根据硬度测定值（软质麦单籽粒硬度测定值＜40、混合麦单籽粒硬度测定值为40～60，硬质麦单籽粒硬度测定值＞60[19]），润麦使含水率分别达到15.5%和16.5%，静置24 h。用肖邦CD-1实验磨粉机（法国雷诺公司）制粉，装入密封袋备用。

1.2 主要仪器与设备

肖邦CD-1实验磨粉机，法国雷诺公司；近红外分析仪，DA7200，瑞典波通仪器公司；DMT-5型电动面条机，山东龙口复兴机械有限公司；医用低温箱，日本三洋株式会社；TA-XA PLUS质构仪，英国Stable Micro System公司；RVA4500快速黏度测试仪，瑞典波通仪器公司；布拉班德粉质仪、布拉班德拉伸仪，德国布拉班德公司；JJJM54S面筋仪，上海嘉定粮油仪器有限公司；FOSS KJELTEC 2300全自动凯氏定氮仪，丹麦福斯公司。

1.3 速冻熟制面条的制备

参考SB/T10137-1993方法，称取100 g面粉，加入 34 mL蒸馏水，在和面机内搅拌5 min，使料胚手握成团，轻轻搓揉仍能成为松散的颗粒状。将搅拌均匀的面絮覆盖保鲜膜，在室温环境25 ℃下静置熟化20 min。进行压片、切条。共压片5次，轧距依次为4、3、2、1 mm，每轧距均对折合片两次。最终面条厚1 mm，宽2.5 mm，长20 cm[2]。

在锅中倒入500 mL蒸馏水，取20根面条（质量约（20±1）g）在电磁炉上煮至面条白芯消失，立即用漏勺捞出，5 ℃左右蒸馏水冲淋30 s，然后滤水1 min。将滤水后的面条平铺于盘子中，在-40 ℃速冻30 min。

1.4 测定方法

1.4.1 面粉品质指标测定

水分含量：GB/T 5009.3-2003 食品中水分含量的测定；粗蛋白含量：GB/T 5009.5-2010食品中蛋白质含量的测定；湿面筋含量：GB/T 5506.2-2008 小麦和小麦粉仪器法测定湿面筋；粗淀粉含量：GB/T 5009.9-2008食品中淀粉的测定；直链淀粉含量：GB/T 15683-2008大米直链淀粉含量的测定；快速黏度测试仪（RVA, rapid viscosity analyzer）测定小麦粉糊化特性：GB/T 24853-2010 小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定，快速黏度仪法；粉质特性：GB/T 14614-2006 小麦粉面团的物理特性，吸水量和流变学特性的测定，粉质仪法；拉伸特性：GB/T 14615-2006 小麦粉，面团的物理特性，流变学特性的测定，拉伸仪法。

1.4.2 速冻熟制面条质构测定

取速冻后的面条，在微沸的蒸馏水中复热1 min后捞出，5 ℃左右蒸馏水冲淋30 s，滤水1 min。沥干后立即使用质构仪测定面条的TPA、剪切和拉伸特性[2,20]。TPA试验参数：探头P50，测前速度2.0 mm/s，测试速度 0.8 mm/s，测后速度0.8 mm/s，压缩比70%，触发力0.05 N。剪切试验参数：探头A/SFR，测前速度2.0 mm/s，测试速度0.8 mm/s，测后速度0.8 mm/s，压缩比90%，触发力0.05 N。拉伸试验参数：探头A/SPR，测前速度2.0 mm/s，测试速度2.0 mm/s，测后速度10.0 mm/s，触发距离100 mm，触发力0.05 N。

1.4.3 速冻熟制面条感官评价

量取500 mL自来水于锅中，在2 000W电磁炉上煮沸，称取20 g冷冻熟面样品放入1 000 mL微沸的水（90～100 ℃）中煮1 min后捞出，以流动的自来水冲淋。约10 s，分放在碗中待品尝[21]。品尝小组由10位经过训练的人员组成，参照SB/T10137-1993及相关文献[2]，感官评价见表1。

表1 速冻熟制面条感官评价表

1.5 数据处理

用SPSS13.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 小麦粉指标统计分析

测得小麦粉各项品质指标见表2。小麦粉指标的变异系数越大，波动性越大。这可能与小麦品种之间的遗传因素有关，也可能与小麦在成长、收获及保存期间的环境因素有关[15]。蛋白质质量分数变化范围分别为11.30%～16.20%，湿面筋为18.90%～38.80%，基本涵盖了弱筋、中筋和强筋小麦的范围。粉质和拉伸指标决定面粉的流变学性质，除了粉质吸水率和延伸度，其他指标的变异系数均超过了20%，可以推断所选择的不同品种小麦粉的加工品质会有差异[17,22]，试验样品代表性较好。

表2 小麦粉品质参数指标统计

2.2 相关性分析

面条的质构数据主要包括硬度、剪切力和拉伸力等参数，统计分析结果见表3。由表3中可以看出，不同的小麦粉制作的冷冻熟制面条质构数据相差较大，可能与小麦粉主要成分的含量有关。使用SPSS软件对小麦粉的品质指标与质构指标进行了Spearman相关性分析，由表4的结果可以看出各指标之间具有不同程度的相关性。

表3 速冻熟制面条质构参数和感官评分

注：表中数据为M±SD。

Note: The data in table are for M±SD.

2.2.1 小麦粉理化指标与速冻熟面质构特性相关性分析

小麦粉理化指标与速冻熟面质构特性的相关分析结果见表4。速冻熟面硬度与小麦粉的湿面筋含量极显著正相关（＜0.01），剪切力与蛋白质、湿面筋含量极显著正相关（＜0.01），与总淀粉含量极显著负相关（＜0.01），这与章哨兵[23]和张智勇等[17]研究结果一致。速冻熟制面条拉伸力与蛋白质含量、湿面筋含量、直链淀粉含量极显著正相关（＜0.01），与总淀粉含量极显著负相关（＜0.01）。

2.2.2 小麦粉糊化指标与速冻熟面质构特性相关性分析

小麦粉糊化指标与速冻熟面质构特性的相关分析结果见表4。速冻熟面硬度与糊化温度极显著负相关（＜0.01），与峰值黏度、最低黏度、最终黏度显著负相关（＜0.05）；剪切力与最终黏度、回生值、糊化温度极显著负相关（＜0.01），与峰值黏度、最低黏度显著负相关（＜0.05）；拉伸力与峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值、糊化温度极显著负相关（＜0.01）。硬度和剪切力与糊化指标的关系同宋亚珍等[24]和李卓瓦[25]研究结果一致。

表4 小麦粉品质特性与速冻熟面质构特性相关性分析

注：*表示在0.05水平（双侧）显著相关；**表示在0.01水平（双侧）显著相关

Note: *. Correlation is significant at the 0.05 level, **. Correlation is significant at the 0.01 level.

2.2.3 小麦粉粉质和拉伸指标与速冻熟面质构特性相关性分析

小麦粉粉质和拉伸指标对速冻熟面质构特性相关性分析结果见表4。速冻熟面硬度与面粉粉质质量指数极显著正相关（＜0.01），与粉质吸水率、粉质曲线稳定时间、面团形成时间、拉伸阻力显著正相关（＜0.05），与弱化度极显著负相关（＜0.01）；剪切力与面粉粉质吸水率、粉质曲线稳定时间、面团形成时间、粉质质量指数、拉伸曲线面积、拉伸阻力和最大拉伸阻力极显著正相关（0.01），与最大拉伸比例显著正相关（＜0.05），与弱化度极显著负相关（＜0.01）；拉伸力与粉质吸水率、粉质曲线稳定时间、面团形成时间、粉质质量指数、拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例极显著正相关（＜0.01），与弱化度极显著负相关（0.01）。

2.3 小麦粉品质指标主成分提取

主成分分析的基本思想是通过降维过程，将多个互相关联的指标转化为少数几个互不相关的综合指标的统计方法。本试验评价指标较多，采用主成分分析方法，将多个指标问题转换为较少的新指标问题[21,26]，从而对速冻熟制面条的质构特性进行研究。

由表5可知，前5个主成分特征值均大于1，占总方差的比例分别是35.204%、20.050%、12.719%、11.007%和5.044%，累积方差贡献率是84.023%，即84.023%的总方差可以由5个潜在因子解释，综合了小麦粉品质指标中的主要信息，故能很好地解释变量中的变异，因此可以确定提取5个主成分比较合适，既可以概括原始变量，也起到了降维的效果，故确定保留因子的数量为5个。

表5 主成分信息统计表

表6为因子载荷矩阵。表6中原始变量在各主成分上的载荷矩阵，揭示了主成分与原始变量间的线性组合关系。根据0.5原则，因子1（PC1）支配的指标有粉质曲线稳定时间、面团形成时间、弱化度、粉质质量指数、拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例；因子2（PC2）支配的指标有总淀粉含量、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值、峰值时间；因子3（PC3）支配的指标有蛋白质、湿面筋、延伸度；因子4（PC4）支配的指标有总淀粉、衰减值、峰值时间和粉质吸水率；因子5（PC5）支配的指标有直链淀粉、糊化温度。即PC1主要反映面粉的粉质拉伸特性，PC2反映小麦粉RVA黏度特性，PC3反映蛋白质特性，PC4和PC5共同反映小麦粉的淀粉特性。

2.4 聚类分析

主成分分析确定了影响分类的主要因素，可以根据主成分提取因子对样品进行分类。基于主成分分析提取的5个因子，以其得分矩阵为解释变量，使用离差平方和法（Ward法）对30种小麦粉进行个案（Q型）系统聚类分析。

由聚类分析群集图（图1）可知，在类间距离=15时，30个品种样品可分为4类：第一类聚集了7个样品，即3，8，17，18，20，21，30（丰德存麦1号，轮选988，郑麦0943，郑麦101，郑麦379，郑麦7698，周麦32），。第二类聚集了5个样品，即4，6，22，23，28（河科大9612，开麦18，郑麦9023，郑麦9694，周麦22）。第三类聚集了7个样品，即1，2，7，10，16，26和27（矮抗58，百农207，开麦21，秋乐2122，豫麦015，周麦16，周麦20）。第四类聚集了11个样品，即5，9，11，12，13，14，15，19，24，25，29（花培8号，平安8号，汝麦076，太空6号，同舟麦916，温麦19，豫保1号，郑麦103，中麦895，中育10号，周麦27）。

表6 主成分载荷矩阵

图1 聚类分析群集图

各分类中所有小麦粉的品质指标平均值见表7。由表7可知，小麦粉的蛋白质、湿面筋、总淀粉含量差异显著（＜0.05），面条的剪切力、拉伸力差异显著（＜0.05）。相对来说，第一类和第二类小麦粉的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值、延伸度较大，粉质曲线稳定时间、面团形成时间、拉伸曲线面积、拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸阻力数值较小，制作的速冻熟制面条硬度、剪切力、拉伸力和感官评分比第三类、第四类高。第三类小麦粉的峰值黏度、最低黏度和最终黏度低、衰减值大、粉质曲线稳定时间短且弱化度大，拉伸曲线面积大，制作的速冻熟制面条质构、感官数据都不出众。而第四类小麦粉蛋白质含量较少，粉质曲线稳定时间、面团形成时间、粉质质量指数、拉伸阻力和拉伸比例较大，而弱化度、延伸度较小，制作的速冻熟制面条感官评分稍好，可能是由于小麦粉基础成分含量比例合适，形成的综合特性较好，具体原因还需进一步研究。

表7 聚类分析小麦粉和冷冻熟制面条品质指标统计值

注：表中数据为M±SD：同一行小写英文字母上标不同表示均值之间存在显著性差异(()；

Note: The data in table are for M±SD. The superscripts of lowercase English letters in the same line are different means there is a significant difference in means (0.05)

3 结 论

本试验对30个小麦粉的品质指标进行了统计分析。小麦粉的指标极差和变异系数相差较大，样品代表性较好。相关性分析结果表明，不同品种小麦粉的湿面筋、糊化温度、弱化度、粉质质量指数与硬度呈极显著相关（＜0.01）；蛋白质、湿面筋、总淀粉含量、最终黏度、回生值、糊化温度、粉质吸水率、粉质曲线稳定时间、面团形成时间、弱化度、粉质质量指数、拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力与剪切力呈极显著相关（＜0.01）；小麦粉的粉质特性，除衰减值、峰值时间和延伸度外，均与拉伸力呈极显著相关（＜0.01）。

通过对小麦粉品质指标进行主成分分析。根据方差贡献率提取出了可以反应原变量84.023%的5个因子。因子1主要反映面粉的粉质拉伸特性，因子2反映小麦粉RVA特性，因子3反映蛋白质特性，因子4和因子5共同反映小麦粉的淀粉特性。这些性状在小麦粉的评价方面起着重要作用，在加工中要注重对它们的选择。

根据主成分分析结果对小麦粉进行聚类，可分为4类。单因素方差分析结果表明，蛋白质、湿面筋、总淀粉含量差异性显著（＜0.05），面条的剪切力、拉伸力差异性显著（＜0.05）。第一类和第二类小麦粉峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值、延伸度较大，粉质曲线稳定时间、面团形成时间、拉伸曲线面积、拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸阻力数值较小，制作的速冻熟制面条质构数值稍大，感官评分较高。但是由第四类小麦粉品质数据和速冻熟制面条的感官数据来看，在选用速冻面条小麦粉的时候，仍需考虑到小麦粉各组分的适宜比例，不能只凭小麦粉的指标和面条质构来选择原料。该结论可为小麦粉在速冻熟制面条加工应用方面提供一定的理论参考。

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Effects of flour characteristics of different wheat cultivars on quality of frozen cooked noodles

Pan Zhili1,2, Tian Pingping1, Huang Zhongmin1,4, Wang Na1,4, Suo Biao1,4, Ai Zhilu1,3※

(1.450002,; 2.150030,;3.450002,; 4450002,)

The purpose of this study was to investigate the relationship between wheat flour quality and texture characteristics of frozen cooked noodles for different wheat cultivars. Thirty kinds of winter wheat flours in Henan Province were collected as the experimental material. The content of protein was studied with the FOSS 2300 automatic Kjeldahl apparatus and the rheology properties and RVA indices were also determined. The texture indices were measured after the flour was made into frozen cooked noodles. Relationships between the wheat flour variety and the texture properties of frozen cooked noodles were investigated by descriptive statistics, principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA).The results showed that hardness was very significantly associated with wet gluten, pasting temperature, degree of softening and farinograph quality number (＜0.01). Firmness was very significantly associate with protein, wet gluten, starch, final viscosity, setback, pasting temperature, water absorption, dough stability, dough development, degree of softening, farinograph quality number, area of drawing curve, extensible resistance and maximum resistance (＜0.01). Breaking strength was significantly associated with all the qualities of flour except breakdown, peak time and extensibility (＜0.01). Based on the scree plot and the contribution rate of variance, 5 principal components were extracted by the principal component analysis, which could reflect 84.023% of the information of original variables. According to the principle of 0.5, the first factor dominated farinogram stability time, development time, degree of softening, farinogram quality index, tensile curve area, the maximum tensile resistance, tensile resistance, tensile ratio and the maximum tensile ratio, which showed a strong positive correlation. The second factor dominated starch, peak viscosity, final viscosity, low viscosity, setback value and peak time. The third index included protein content, wet gluten and extensibility. The forth factor dominated starch, breakdown, peak time and water absorption. The fifth factor dominated amylose content and pasting temperature. HCA classified 30 varieties into 4 main groups on the basis of the measured parameters, which was consistent with the result of PCA score plots. Among the wheat flours of the first and second groups, the starch content, tensile resistance, the maximum tensile resistance, tensile ratio, the maximum tensile ratio and dough formation time were smaller, while the peak viscosity, low viscosity, final viscosity and setback, protein, wet gluten content, amylose and elongation of frozen cooked noodles were slightly larger. The texture indices were larger and the sensory score was higher in the frozen cooked noodles. Seen from the quality index of wheat flour, texture index and sensory score of frozen cooked noodle, we can find that the flour raw material for making frozen cooked noodles cannot be selected only by the index data of wheat flour and texture data of noodles, and the effect of sensory evaluation should also be considered. The result can provide some theoretical basis for the selection and processing of wheat varieties.

principal component analysis; cluster analysis; quality control; wheat variety; flour quality; quick frozen cooked noodle;

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.042

TS213.2

A

1002-6819(2017)-03-0307-08

2016-08-01

2016-11-27

河南省重大科技专项（151100110100）；郑州市科技重大专项（152PZDZX026）；新乡市科技重大专项（ZD16005）；河南省高等学校重点科研项目（15A550019）

潘治利，男，副教授，博士，研究方向为速冻米面食品。郑州河南农业大学食品科学技术学院，450002。Email：zl_pan@126.com

艾志录，男（汉族），河南辉县人，教授，博士，博士生导师，研究方向：农产品加工与贮藏工程、速冻食品、主食工业化等。郑州河南农业大学食品科学技术学院，450002。Email：zhilafood@sina.com

潘治利，田萍萍，黄忠民，王 娜，索 标，艾志录.不同品种小麦粉的粉质特性对速冻熟制面条品质的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(3)：307－314. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.042 http://www.tcsae.org

Pan Zhili, Tian Pingping, Huang Zhongmin, Wang Na, Suo Biao, Ai Zhilu. Effects of flour characteristics of different wheat cultivars on quality of frozen cooked noodles[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(3): 307－314. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.042 http://www.tcsae.org