芽麦粉添加量对中筋粉面团特性的影响

乔艳秋,徐 颖,王 展,*,刘零怡,沈汪洋,2,党长英,王小玉,孙云杰

(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院,湖北武汉 430023; 2.湖北省小麦加工工程技术研究中心,湖北枣阳 441200; 3.湖北丰庆源粮油集团有限公司,湖北襄阳 441100; 4.中粮(郑州)粮油工业有限公司武汉分公司,湖北武汉 430100; 5.湖北三杰粮油食品集团有限公司,湖北枣阳 441200)

小麦作为世界上最早种植的粮食作物之一,种植区域广、面积大,并且在全球有较大需求量,为人类提供了丰富的食品种类，并含有淀粉、蛋白质、少量脂肪及矿物质等营养物质。但小麦在成熟或收获季节,遇到阴雨天气或收获之后未能及时干燥时,就会由于水分过高而导致发芽。国家标准规定:芽或幼根虽未突破种皮但胚部种皮已破裂或明显隆起且与胚分离的颗粒,或芽或幼根突破种皮不超过本颗粒长度的颗粒被称为芽麦[1]。根据报道,加拿大每年小麦产量约2500万吨,发芽小麦达到年产量的15%,澳大利亚和欧洲也有比较高的芽麦率[2]。其实在我国这种现象也相当严重,2009年,河南省发芽小麦约有百亿斤,芽麦收购价格比市场收购价格低,并且芽麦只能用来生产饲料,不能加工成口粮进行销售[3]。发芽率较高的小麦进行加工时,出粉率较低、面粉颜色变暗、小麦粉的品质和制作工艺变差,蛋白质降解、面团发黏、面筋劣变、粉质黏性降低、没有弹性,制作出来的馒头稀软,面条容易断裂,烘焙的面包粗糙,不容易切块等现象[4-6]。因此,人们一直在研究改善发芽小麦粉品质的方法,提高芽麦粉的利用。

田建珍[7]在发芽小麦粉研究进展中指出，小麦发芽后可以使有毒、有害、抗营养物质含量减少或解除,提高营养含量,所以发芽小麦也是一种营养、健康的天然食材。赵艳丽等[8]在发芽小麦粉面包的配方工艺研究中表明，发芽小麦粉比未发芽小麦粉脂肪、维生素、矿物质、赖氨酸等含量更高。发芽小麦的叶酸含量也非常丰富。Hefni等[9]研究了萌发对不同小麦和黑麦中叶酸含量的影响,发现发芽可以让小麦的叶酸含量增加4～6倍,而且在50 ℃下烘干后,磨粉也并不会对叶酸含量有影响。近年来,研究者发现通过发芽可以增加其中γ-氨基丁酸(GABA)的含量,Hung等[10]和 Donkor等[11]均得出芽麦中的GABA含量比正常的小麦中要高。而且,芽麦粉的淀粉酶活性,麦芽糖、葡萄糖含量均比未发芽的小麦粉高。

关于芽麦粉对面团及其制品影响的研究也一直在进行中。赵艳丽等[12]对强筋小麦进行控制性发芽,使用不同发芽程度的小麦粉制作的面包,结果表明，发芽小麦的容重以及发芽小麦粉的面筋指数和拉伸能量对面包烘焙品质影响较大。刘汝国等[13]不同发芽时间的芽麦粉对面团及馒头品质的影响,结果表明，添加麦芽粉对面粉的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值和峰值时间均有显著影响。Alessandra Marti等[14]先是将芽麦粉作为改良剂和添加到传统面粉中制作面包,发现添加1.5%芽麦粉可有效提高面粉品质,后又将芽麦粉作为面包制作的一种新的成分进行研究[15]。这些研究偏重于对小麦发芽程度或芽麦粉对制作面包用的高筋粉的影响,而我国传统面食馒头、面条、饺子等都使用中筋粉,因此研究芽麦粉对中筋粉的影响很有必要。

本文研究了芽麦粉添加到中筋粉后面团的糊化、粉质和拉伸特性,为研制富含芽麦粉的面制品提供基础和依据,也为芽麦粉的开发利用开辟了新的途径。

1 材料与仪器

1.1 材料与方法

小麦、中筋粉 益康面粉有限公司提供。

多功能超微粉碎机 许昌市豫邦机械制造有限公司;100目分样筛 浙江上虞市龙翔精密仪器厂;V型混料机 无锡市新标粉体机械制造有限公司;JFZD-粉质仪 北京东方孚德技术发展中心;JMLD-150面团拉伸仪 北京东方孚德技术发展中心;RVA-super4粘度仪(RVA) 澳大利亚Newport scientific有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料组分测定 小麦发芽前后组分的测定方法如下:水分含量测定参考GB 5009.3-2016;粗脂肪的测定参考GB 5009.6-2016;灰分的测定参考GB 5009. 4-2016;淀粉的测定参考GB 5009.9-2016;粗蛋白的测定参考GB 5009. 5-2016,γ-氨基丁酸测定参考比色法[16]。

1.2.2 芽麦粉和混合粉的制备 芽麦粉的制备:先把500 g左右的小麦放入清水中,在20～24 ℃的条件下浸泡12 h后沥干,在人工气候箱下恒定温度25 ℃、湿度85%发芽35 h(芽长1.5～2 cm);停止发芽后用自来水冲洗数次,以除去表面的杂质;在50 ℃条件下烘干粉碎,过100目筛即得发芽小麦全粉(芽麦粉)。

混合粉的制备:芽麦粉按照一定比例(5%、10%、15%、20%、25%)添加到中筋粉中,在V型混料机中均匀混合,以100%中筋粉，0添加芽麦粉(CK)为对照。

1.2.3 混合粉糊化特性测定 按照 GB/T 24853-2010 的方法,利用快速黏度分析仪(RVA)测定混合粉的糊化特性[17]。

1.2.4 面团粉质特性测定方法 参考国标(GB/T 14614-2006/ISO5530-1:1997《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》)对小麦粉粉质特性进行测定。主要测定面粉的吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、弱化度和粉质质量指数[17]。

1.2.5 面团拉伸特性测定方法 参考国标(GB/T 14615-2006/ISO 5530-2:1997 《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定拉伸仪法》)对面团拉伸特性进行测定。主要测面团醒发时间为45、90、135 min时的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例[18]。

1.3 数据处理

测试结果用3次平行实验的平均值和标准偏差表示;用Orgin 8进行数据整理和图表制作;用SPSS 16.0对得到的数据进行方差分析及显著性检验。p<0.05,显著;p<0.01,极显著。

2 结果与分析

2.1 原料组分测定

对表1的数据进行T检验的结果表明,小麦发芽后粗脂肪、灰分和淀粉含量显著降低(p<0.05),蛋白质、水分和γ-氨基丁酸显著增大(p<0.05),其中γ-氨基丁酸含量增加了约3倍。

表1 小麦发芽前后营养物质的含量Table 1 Nutrient content before and after wheat

2.2 芽麦粉添加量对中筋粉糊化特性的影响

快速黏度分析仪(RVA)主要用来测样品的糊化特性,特征值主要用峰值黏度、最终黏度和回生值等表示(见表2)。

表2 RVA测定参数表Table 2 RVA measurement parameter

淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,与面团品质之间存在着相关性,对面团的食用品质起重要作用[19]。由表2可以看出,添加芽麦粉会降低峰值黏度、保持黏度、衰减值、最终黏度、回生值和糊化温度,但随着芽麦粉添加量的增加,降低趋势逐渐变缓。峰值黏度与最低黏度的差为衰减值,它主要反映高温的条件下淀粉颗粒对抗剪切的能力,衰减值越小表明淀粉颗粒就越稳定,当芽麦粉添加量为25%时,衰减值降为282 cp,表明芽麦粉的添加降低了混合粉的热稳定性。回生值表示最终黏度和最低黏度的差,它表示淀粉溶液在冷却过程中的回生黏度,能够反映糊化后淀粉回生的程度即淀粉分子重结晶的程度,回生值越小表明老化程度越低,即抗老化能力强[20]。实验表明适量添加芽麦粉可以使面粉更容易糊化,且能够延缓面粉糊的回生现象。

2.3 芽麦粉添加量对中筋粉粉质特性的影响

2.3.1 芽麦粉添加量对面团吸水率的影响 粉质测定中,吸水率是指面团最大稠密度(粉质曲线峰值)处于500 BU时所需的加水量。随着芽麦粉的添加,混合粉的吸水率呈下降趋势。由图1可以看出,芽麦粉的添加会降低吸水率,中筋粉的吸水率为58.2%;添加5%芽麦粉时,吸水率仅降低了0.1%;芽麦粉添加量为5%～20%时,吸水率下降趋势比较平缓,当添加量超过20%时,吸水率急剧下降。影响面团吸水率的主要是蛋白质含量、淀粉破损程度等,蛋白质含量和淀粉破损程度越高,吸水量越高[17,21]。芽麦粉的少量添加虽会降低蛋白质含量,但同时会提高破损淀粉含量,对面团的吸水率影响不大;但添加量过高会使蛋白质含量越低,面筋品质降低,导致面筋蛋白质结合水的能力降低,抵消了淀粉含量破损增加本应该带来的吸水率增加,使得吸水率降低[21]。

图1 芽麦粉添加量对吸水率的影响Fig.1 Effect of SWF addition amount on the water absorption注:图中不同大写字母表示不同芽麦粉添加量之间差异达 显著水平(p<0.01),不同小写字母表示不同芽麦粉 添加量之间差异达显著水平(p<0.05)。图2～图5同。

2.3.2 芽麦粉添加量对面团形成时间的影响 形成时间是从开始加水到面团稠度达到最大值时所需揉混的时间,一般形成时间越长,表示面粉筋力越强。由图2可知,中筋粉的形成时间为5.2 min;随着芽麦粉的加入,形成时间的下降趋势很明显,芽麦粉添加量为5%时,混合粉的形成时间为4.5 min,当芽麦粉添加量为15%时，混合粉的形成时间为3.8 min,相比中筋粉降低了50%左右;当添加量达到15%时,降低趋势趋于平缓。综上可知随着芽麦粉添加量的增加,面团的整个筋力变差,形成时间变短,对加工工艺不利[22]。

图2 芽麦粉添加量对形成时间的影响Fig.2 Effect of SWF addition amount on the development time

2.3.3 芽麦粉添加量对面团稳定时间的影响 稳定时间是指面团能够维持的时间和面团耐受机械搅拌的能力,反映面团的耐揉性,稳定时间长就表示面筋筋力强、耐搅拌能力强、网络牢固,稳定时间短表示面团耐搅拌性差,面筋网络容易被破坏[23]。不过面团的稳定时间并不是越长越好,如果稳定时间过长,会使和面时间延长、发酵和醒发的时间也会延长,实际效果并不会得到提高[24]。实验结果表明,当芽麦粉添加量小于20%时,面团的稳定时间在3 min以上,筋力和中筋面粉差不多;当添加量达到25%时,稳定时间低于3 min,面团的筋力较低。稳定时间是小麦面粉的一个重要指标,我国《小麦品种品质分类》(GB/T 17320-2013)中规定，中筋粉的稳定时间一般是3～7 min。说明在中筋面粉中适当添加芽麦粉,稳定时间虽然有所下降,但仍能满足中筋粉的质量要求。

图3 芽麦粉添加量对稳定时间的影响Fig.3 Effect of SWF addition amount on the stability time

2.3.4 芽麦粉添加量对面团弱化度的影响 弱化度反映的是面团强度,主要指面团在搅拌的时候对机械搅拌的一种承受能力,测定值大就表示面团强度小,加工性比较差[25]。由图4可知,芽麦粉添加量10%时,弱化度是80.5 FU,相比小麦粉的弱化度增加了54.5 FU,当添加量超过15%时,弱化度达到100 FU以上。弱化度过大,就表示面团容易流变,弹性和抗醒发性较差、操作性不好,面团长时间放置容易粘手[26]。说明芽麦粉添加对弱化度的影响显著(p<0.05),但适量的添加还是可以接受。

图4 芽麦粉添加量对弱化度的影响Fig.4 Effect of SWF addition amount on the softening degree

2.3.5 芽麦粉添加量对面团粉质指数的影响 粉质指数是全面评价面粉品质的一项指标,它将普通小麦粉分为:强筋小麦(180以上)、中筋小麦(50～180)和弱筋小麦(15～49)[27]。由图5可以看出芽麦粉添加量为5%和10%时,粉质指数分别为68.5和54,说明当芽麦粉添加量小于10%时,混合粉属于中筋粉;当添加量大于10%时,面粉属于弱筋粉。一般认为粉质指数在50以上,面粉品质属于良好[22]。所以从粉质指数来看,芽麦粉的添加量在10%以内是可以接受的。

图5 芽麦粉添加量对粉质指数的影响Fig.5 Effect of SWF addition amount on the farinograph quality number

2.4 芽麦粉添加量对中筋粉拉伸特性的影响

拉伸仪是测定醒发面团流变学特性的仪器,它主要测定面团试样在载荷情况下的延伸性和韧性,主要测定指标有面团拉伸能量、面团延伸性、最大拉伸阻力和拉伸比值。由图6～图9可知,随着芽麦粉含量的增加,面团的拉伸参数均有一定的变化。

图6 芽麦粉添加量对拉伸能量的影响Fig.6 Effect of SWF addition amount on the tensile energy

图7 芽麦粉添加量对延伸度的影响Fig.7 Effect of SWF addition amount on the extensibility

图8 芽麦粉添加量对最大阻力的影响Fig.8 Effect of SWF addition amount on the max resistance

图9 芽麦粉添加量对最大拉伸比(R/E)的影响Fig.9 Effect of SWF addition amount on the R/E

图6显示的是芽麦粉添加量对面团拉伸能量的影响,拉伸能量越大,表示面粉筋力越强,面粉品质越好[20]。从图6中可以看出,随着芽麦粉含量的增加,面团在醒发时间45、90、135 min时拉伸能量都逐渐下降,说明芽麦粉会使面团筋力减弱,这与前面的结果一致。但是在芽麦粉添加量为5%时,45 min时面团拉伸能量下降明显,随着面团醒发时间的延长,拉伸能量逐渐增加,135 min时与未添加芽麦粉之前相当,这说明经过较长时间的醒发,少量添加芽麦粉对面团筋力的影响很小。造成这种变化的机理尚不明确,初步分析可能是因为随着醒发时间的延长,芽麦粉中水溶性戊聚糖与面筋网络结构充分结合,使得面团筋力逐渐增强[28-29],在后期工作中,我们将对该机理进行深入研究。

延伸度代表面团的可塑性和膨胀能力,延伸度大说明面团在发酵过程中面筋网络形成状态好,延伸度小则说明面团加工性能差[30]。图7结果表明,延伸度随着芽麦粉的增加而逐渐降低,但5%的芽麦粉添加量对延伸度影响不大,尤其是在醒发时间为135 min时,延伸度反而有略微上升,说明添加5%的芽麦粉对面团的加工性能影响甚微。

最大阻力是延伸性的重要指标,面团的拉伸阻力值越大,说明面团的弹性越好、筋力越强、韧性越大。如图8所示,芽麦粉添加量在15%以内时对面团延伸性影响不大,尤其是对醒发时间较长的面团;添加量超过15%超过最大阻力会有明显的下降。

最大拉伸比代表延伸性和抗拉阻力两个指标的比值,比值小代表弹性小,黏性大;比值大代表弹性较大,黏性较小,不过面团的拉伸比值也有合适的范围,太大或太小都对面制品品质有影响[17]。从图9可以看出,添加5%的芽麦粉时,最大拉伸比与未添加之前变化不明显;当添加量超过10%,最大拉伸比有明显的提高。这个结果进一步表明5%的芽麦粉对面团的加工品质影响很小。

综上所述,芽麦粉添加量为5%时,对面团拉伸特性的影响会随着面团醒发时间的延长而减弱,面团醒发时间越长,筋力、可塑性、弹性越好。

3 结论

芽麦粉的添加会降低峰值黏度、保持黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间和糊化温度等糊化特性参数,但随着芽麦粉添加量的增加,下降趋势逐渐变缓;说明芽麦粉的添加使面粉更容易糊化,且能够延缓面粉糊的回生现象。

对于面粉的粉质特性,形成时间、稳定时间和粉质指数等参数均呈下降趋势,但面粉的吸水率在芽麦粉添加量超过20%时才会有明显的下降;当芽麦粉添加量小于20%时,面团的稳定时间在3 min以上,仍处于中筋粉的要求范围内。

芽麦粉添加量的增加会降低面团的拉伸特性,但是醒发时间的延长会减缓这种变化,在添加量为5%时,拉伸能量和最大阻力等参数还会略有增加。总体来说,当添加5%芽麦粉时,糊化特性会大幅度降低,面团的稳定时间在中筋粉范围内,延长面团醒发时间可以增加面团的筋力、可塑性和弹性。

综上所述,芽麦粉可以适当的添加在中筋小麦粉中,但不同的面制品中的适宜添加量会有不同。本实验为后期进一步研究不同面制品中的芽麦粉适宜添加量提供了参考依据。