河套地区不同小麦粉品质特性对其面条品质的影响

雍雅萍，王吉力特，李云玲，高翠霞，王艳茹，苏靖*

1(河套学院 农学系，内蒙古 巴彦淖尔，015000)2(内蒙古兆丰河套面业有限公司，内蒙古 巴彦淖尔，015000)

面条是河套地区城乡居民传统主食之一。面条品质很大程度上取决于小麦粉理化特性、糊化特性、粉质特性和拉伸特性，使用不同产地和品种的小麦粉，所制作的面条品质差异较大[1]。

研究表明[2-3]，随着蛋白质含量增加，面条硬度、黏聚性显著增加。MISKELLY等[4]指出拉伸阻力较大的面团，制作的面条硬度更大。国内很多学者对小麦粉糊化特性与面条品质的关系开展研究，但结果不尽相同。郑学玲等[5]、赵登登等[6]和张剑等[7]研究表明，峰值黏度越高，面条感官评分越好。宋亚珍等[8]研究结果表明，小麦粉糊化指标中最终黏度、回升值和崩解值对面条硬度、韧性和剪切性影响更大。由于小麦在研磨过程中受到机械力的作用，淀粉颗粒会受到不同程度损伤，且小麦粉粒度越细，破损淀粉的量越高[9-11]。破损淀粉不仅影响小麦粉的糊化特性也显著影响面条质构特性，王崇崇[12]和LIU等[13]研究发现破损淀粉含量增加，淀粉崩解值降低。刘锐等[14]研究表明，磨粉过程中淀粉的大量损伤导致面条硬度下降。

由于评价小麦粉品质特性的理化指标、糊化指标、粉质指标和拉伸指标较多，且各指标间量纲和数量级具有较大差异和相关性，所反映的信息具有重叠性，因此采用主成分分析可以消除人为选择指标的主观性，可以减少预测变量个数[15-16]。邓雁方等[17]和潘治利等[18]利用主成分分析和聚类分析方法综合分析了不同类别挂面力学品质特性和不同品种小麦粉粉质特性对速冻熟面条品质的影响，为面制品专用粉品质评价提供了参考方法。

河套地区是北方优质春小麦生产基地，以永良4号为主生产的小麦粉蛋白质含量较高，制作的面条因爽口、有嚼劲而深受消费者的欢迎，但目前有关该地区所生产的小麦粉对面条品质影响的研究鲜见报道。本研究选取河套地区14种特色小麦粉为试验材料，测定小麦粉理化指标、糊化指标、粉质指标，面团拉伸指标和面条质构指标，采用主成分和聚类统计分析方法，分析不同河套小麦粉品质特性对面条品质的影响，客观归纳总结河套小麦粉品质与面条品质之间的关系，为该地区小麦粉加工提供一定理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鸡鹿塞兆丰十年粉系列(N17-1、N17-2、N17-3)，内蒙古兆丰河套面业有限公司；鸡鹿塞兆丰有机粉系列(Y-1、Y-2、Y-3)，内蒙古兆丰河套面业有限公司；鸡鹿塞兆丰富硒小麦粉系列(FX-1、FX-2)，内蒙古兆丰河套面业有限公司；乌拉特中旗石哈河大小红麦粉系列(DH-1、DH-2、DH-3、DH-4)，河套学院小麦育种中心；农大3753(Z2)，河套学院小麦育种中心；乌拉特中旗黑小麦高筋粉(Z1)，乌拉特中旗好联丰有机农牧业专业合作社。共计14种小麦粉。

1.2 仪器与设备

9500近红外分析仪，瑞典波通仪器公司；布拉班德粉质仪、布拉班德拉伸仪、布拉本德黏度仪，德国布拉班德公司；Sdmatic损伤试验仪，法国肖邦公司；WSF-Ⅲ 型小麦粉加工精度测定仪，无锡穗邦科技有限公司；TPA质构仪，英国SMS公司；面筋仪，上海嘉定粮油仪器公司；电子分析天平，上海精科天平制造有限公司；JHMZ-200 针式和面机、JMTD-168/140面条机，北京东孚久恒仪器技术有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦粉品质指标测定

面团粉质指标参照GB/T 14614—2006《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》；面团拉伸指标参照GB/T 14615—2006《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》；湿面筋含量参照GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第2部分：仪器法测定湿面筋》；蛋白质含量采用9500近红外谷物分析仪测定。小麦粉糊化指标参照 GB/T 14490—2008《粮油检验 谷物及淀粉糊化特性测定 黏度仪法》；损伤淀粉参照范玲等[19]的方法；小麦粉L值、麩星含量参照GB/T 27628—2011《粮油检验小麦粉粉色麸星的测定》的方法。

1.3.2 面条的制备

参照GB/T 35875—2018小麦粉面条制作方法。

1.3.3 面条质构、拉伸指标测定

参照孙彩玲等[20]的方法。

1.4 数据处理

采用SAS 9.3对试验数据进行分析与处理。

2 结果与分析

2.1 小麦粉品质指标和面条质构指标统计分析

小麦粉品质指标和反映面条品质的质构指标汇总见表1。由表1可知，小麦粉理化指标中麸星含量变异系数较大(74.168%)，而蛋白质和湿面筋含量变异系数较小(6.089%和5.183%)，说明品种之间蛋白质和湿面筋含量差异小。糊化指标中最低黏度、最终黏度、崩解值、回升值变异系数较大，分别为23.729%、21.371%、37.561%、35.298%；形成时间最长9.9 min，最短3.2 min；稳定时间最长16.8 min，最短3.7 min，变异系数分别达到33.634%和50.411%。弱化度、拉伸能量、最大拉伸阻力、拉伸比和最大拉伸比变异系数均达20%以上，波动较大，说明小麦粉品种之间糊化特性、粉质特性、拉伸特性差异较大。面条质构指标中硬度、黏着性、胶着性和咀嚼性的变异系数较大，具有差异性。

表1 小麦粉品质指标和面条质构指标统计值Table 1 Statistical values of wheat flour quality index and noodle texture index

2.2 小麦粉品质指标相关性分析

研究测定了小麦粉理化指标、糊化指标、粉质指标及拉伸指标，得到小麦粉21个品质指标间相关系数矩阵，结果见表2。

由表2可知，小麦粉色泽亮度L值与小麦粉麸星数具有极显著负相关(P<0.01)，而与面团弱化度呈显著负相关(P<0.05)；蛋白质与湿面筋呈显著负相关；湿面筋与最低黏度、最终黏度、回升值呈极显著负相关(P<0.01)，而与糊化温度、峰值黏度呈显著负相关(P<0.05)；蛋白质与最低黏度呈显著正相关(P<0.05)。综合以上结果，说明小麦粉中蛋白质和湿面筋含量与淀粉糊化特性具有显著相关性。BYUNG等[21]研究表明，小麦粉中蛋白质含量对淀粉性质有显著影响。高杨等[22]认为小麦粉糊化特性与淀粉含量及组分显著相关，破损淀粉与小麦籽粒硬度、小麦粉颗粒和淀粉含量等有关，所以损伤淀粉与糊化特性之间相关性不显著。本试验中破损淀粉与糊化温度、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回升值均没有显著相关性，而与崩解值呈显著负相关(P<0.05)。岳凤玲等[23]和闵照永等[24]指出，小麦粉中破损淀粉含量增加时崩解值会降低，从而增加小麦粉糊在加热、冷却过程中的热稳定性，使得耐剪切性增强。糊化指标中峰值黏度与最低黏度、最终黏度具有极显著的相关性(P<0.01)，该结果与王美芳等[25]研究结果一致。峰值黏度与崩解值、回升值呈显著正相关(P<0.05)；崩解值与形成时间、稳定时间呈显著正相关(P<0.05)；湿面筋与面团延伸度具有显著正相关(P<0.05)；弱化度与形成时间、稳定时间呈极显著负相关(P<0.01)；拉伸能量与形成时间、稳定时间、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比呈正相关(P<0.05)；弱化度与拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最大拉伸比呈显著负相关(P<0.05)。

表2 小麦粉品质指标相关系数矩阵Table 2 Correlation coefficient matrix of wheat flour quality index

2.3 小麦粉品质指标与面条质构指标相关性分析

小麦粉品质指标与面条质构指标间进行相关性分析,结果如表3所示。由表3可知，蛋白质与面条黏着性呈显著正相关(P<0.05)；湿面筋含量与面条质构指标并无显著相关性，与BARAK等[26]研究结果相同。崩解值与面条硬度呈极显著正相关(P<0.01)，与胶着性、咀嚼性呈显著正相关，而与黏聚性呈显著负相关(P<0.05)；形成时间、稳定时间与面条硬度、胶着性和咀嚼性呈极显著正相关(P<0.01)；吸水率与面条回复性呈显著正相关。吸水率与硬度、胶着性和咀嚼性呈显著负相关(P<0.05)，而弱化度与胶着性、咀嚼性呈极显著负相关(P<0.01)。HEO等[27]的研究表明，因小麦粉中蛋白质含量较高，所以小麦粉吸水率较大，面条硬度也增大。破损淀粉与面条硬度、胶着性和咀嚼性呈显著负相关(P<0.05)。刘强等[28]研究发现，在淀粉酶的作用下，增加小麦粉中破损淀粉含量，面条蒸煮损失率增加，面条表面强度降低，使面条变软发黏，咀嚼性变差。岳凤玲[29]和付奎等[30]通过观察面筋网络微观结构发现破损淀粉吸水膨胀，对面筋网络结构具有一定挤压破坏作用,使得湿面筋网络结构变得松散不连续，进而影响面条的蒸煮品质。

表3 小麦粉品质指标与面条质构指标之间的相关性Table 3 Correlation between wheat flour quality index and noodle texture index

由表4可知，面条硬度与胶着性和咀嚼性之间呈极显著正相关(P<0.01)，而与黏聚性和回复性呈极显著负相关(P<0.01)；面条黏着性与回复性呈极显著正相关(P<0.01)；咀嚼性与弹性呈显著正相关(P<0.05)；黏聚性与胶着性和咀嚼性呈显著负相关(P<0.05)，与回复性呈极显著正相关；胶着性与咀嚼性呈极显著正相关(P<0.01)，而与回复性呈显著负相关(P<0.05)。赵清宇[31]通过分析面条感官指标与质构指标之间的关系，发现质构指标中的硬度、胶着性、咀嚼性与表观状态、适口度、黏性、光滑性具有较好的相关性，而与弹性并没有显著相关性。

表4 面条质构指标之间的相关性Table 4 Correlation between texture indexes of noodles

2.4 小麦粉品质指标与面条质构指标相关性分析

通过计算指标间相关系数可以看出，小麦粉品质指标间具有密切相关性，而相关系数如何反映每个数据指标对总体指标贡献度仍需进一步分析，采用21个品质指标相关系数矩阵进行主成分分析，结果见表5和表6。

表5 相关系数矩阵特征值Table 5 Eigenvalues of correlation coefficient matrix

表6 主成分载荷阵Table 6 Component matrix of principal component analysis

由表5可知，前6个主成分特征值均大于1，主成分方差贡献率分别为35.94%、22.81%、11.61%、8.94%、6.08%、5.01%且累计贡献率达90.39%，故90.39%的总方差可以由前6个主成分解释， 因此提取前6个主成分对小麦粉品质进行概括。

由表6主成分载荷阵可以看出，PC1中系数较大的是形成时间、稳定时间、拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比；PC2中系数较大的是湿面筋、蛋白质、糊化温度、峰值黏度、回升值；PC3中系数较大的是麸星数、崩解值、吸水率；PC4中系数较大的是L值、麸星数、吸水率；PC5中系数最大的是延伸度；PC6中破损淀粉、糊化温度、吸水率系数最大。综合以上结果可认为PC1和PC5主要反映小麦粉粉质和拉伸特性，PC2反映小麦粉糊化特性，PC3和PC6反映小麦粉机械承受能力，PC4反映小麦粉加工精度。

2.5 不同品种小麦粉聚类分析

综合主成分分析结果，对试验材料采用Ward法进行系统聚类分析，由聚类分析树状图(图1)可知，当类间距离=20时，可将样品聚为四类，第一类有5个样品(DH-2、DH-3、FX-1、FX-2、Y-3)，第二类聚集2个样品(Z1、Z2),第三类聚集4个样品(DH-4、DH-1、Y-2、Y-1)，第四类聚集3个样品(N17-1、N17-2、N17-3)。

图1 聚类分析树状图Fig.1 Clustering diagram of wheat wheat flour quality

由小麦粉品质指标和面条质构指标平均值(表7)可知，第二类湿面筋含量与其他三类之间具有显著差异；第二、三类间蛋白质与第一、四类间具有显著差异；第二类的糊化温度、最低黏度、峰值黏度、最终黏度与其他三类之间具有显著差异；第四类的崩解值与其他三类之间具有显著差异；第二类回升值与其他三类之间具有显著差异；第四类面团的形成时间、稳定时间与其他三类之间具有显著差异；第一类面团弱化度与其他三类之间具有显著差异；第三、四类的最大拉伸阻力与第一、二类间具有显著差异。对比面条质构指标间差异可以看出，第四类面条硬度、胶着性、咀嚼性与前三类具有显著差异。整体看第二类与第四类小麦粉品质指标具有显著差异，与第二类小麦粉相比，第四类小麦粉破损淀粉、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回升值较小，崩解值、最大拉伸阻力较大，形成时间、稳定时间较长，弱化度较小，所制作的面条硬度、胶着性较大,咀嚼性较好。

表7 小麦粉聚类分析和面条质构指标统计值Table 7 Cluster analysis of wheat wheat flour and statistical values of noodle texture indexes

表7中，通过对比第二类与第四类小麦粉蛋白质和湿面筋含量，可以发现第二类小麦粉蛋白质含量较高而湿面筋含量较低，第四类小麦粉蛋白质含量较低，而湿面筋含量较高。赵清宇[31]研究发现，蛋白质4种组分中，麦谷蛋白对小麦粉品质具有较大影响，其与湿面筋、形成时间和最大拉伸阻力呈正相关；谷蛋白与面条的硬度、咀嚼性具有显著相关性。同样，BARAK等[26]和KAUR等[32]指出，麦谷蛋白对面团具有强化作用，谷蛋白含量高的小麦粉，面团形成时间和稳定时间较长，弱化度较低，而面条的咀嚼性随蛋白质含量、面团形成时间、稳定时间和谷蛋白含量的增加而增加。HOU等[33]研究表明，低分子质量谷蛋白和醇溶蛋白组分与面条的硬度、胶着性和咀嚼性呈正相关。β-醇溶蛋白在总醇溶蛋白中的比例与面条的硬度、胶着性和咀嚼性呈负相关，而γ-醇溶蛋白的比例与面条的黏聚力呈正相关。所以，不同品种间的醇溶蛋白与谷蛋白之间的比例会最终导致面制品食用品质间的差异[34-36]。综上所述，第二类小麦粉与第四类小麦粉蛋白质组分可能存在较大的差异，所以，不能仅依据蛋白质和湿面筋含量评价小麦粉和面条品质的好坏，应考虑小麦粉中蛋白质组分比例对小麦粉及面条品质的影响。今后应分析河套小麦粉的蛋白质组分，进一步进行相关研究。

3 结论

对河套地区生产的14种特色小麦粉品质指标进行统计分析，小麦粉品质指标和面条质构指标变异系数较大，具有较好的代表性。相关性分析结果表明，蛋白质和湿面筋含量与淀粉糊化特性具有显著相关性；破损淀粉与崩解值呈显著负相关，而与其他糊化指标没有显著相关性；崩解值与形成时间和稳定时间呈显著正相关。蛋白质对面条黏着性具有正向作用，而湿面筋与面条质构指标无显著相关性；崩解值对面条硬度、胶着性、咀嚼性呈极显著正相关，而对黏聚性呈显著负相关；形成时间、稳定时间对面条硬度、胶着性、咀嚼性呈极显著正相关，而破损淀粉、吸水率和弱化度对面条硬度、胶着性和咀嚼性呈显著负相关。面条硬度与胶着性、咀嚼性、黏聚性和回复性具有显著相关性。

通过对小麦粉品质指标进行主成分分析，结果表明可以提取6个主成分能反映原变量90.39%的信息。PC1和PC5主要反映小麦粉粉质和拉伸特性，PC2反映小麦粉糊化特性，PC3和PC6反映小麦粉机械承受能力，PC4反映小麦粉加工精度。依据主成分分析结果对小麦粉进行聚类分析，将小麦粉样品分为四类，方差分析结果表明，第二类小麦粉与第四类小麦粉之间具有显著差异(P<0.05), 与第二类小麦粉相比第四类小麦粉破损淀粉、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回升值较小，崩解值、最大拉伸阻力较大，形成时间、稳定时间较长，弱化度较小，所制作的面条硬度、胶着性、咀嚼性较大。总体看四类小麦粉品质数据和面条质构数据，仍需考虑小麦粉中蛋白质组分比例，不能只依据蛋白质含量和湿面筋含量来选择小麦粉原料，该结论可为河套地区面条加工提供一定的理论参考。