挤压膨化小扁豆粉对面团特性及面条品质的影响

崔彦利 乔雨雨 刘沁沁 张盛贵 陈金凤

(甘肃农业大学食品科学与工程学院，兰州 730070)

随着人民生活质量的提高，单一的小麦面条已经不能满足人们的需求，杂粮杂豆因富含蛋白质、不饱和脂肪酸、膳食纤维等[1,2]越来越受到人们的关注。挤压膨化技术被广泛应用于杂粮杂豆的加工中，物料在挤压膨化机内被强烈地挤压、搅拌和剪切，使得物料细化、均匀。同时在高温高压作用下，物料发生了淀粉糊化与降解、蛋白质变性与重组、脂肪质量分数降低[3]以及可溶性膳食纤维质量分数增加[4]等变化。当糊状物料喷出的瞬间，在强压差的作用下水分瞬间气化，形成疏松、多孔的膨化产品。与其他热处理相比，产品适口性得到改善，营养损失少[3]，且消化吸收率高[5]。李素芬等[6]利用挤压膨化小扁豆粉代替部分小麦粉开发蛋糕，发现挤压膨化小扁豆粉添加质量分数为40%时，加工的蛋糕硬度和咀嚼性最小，弹性、黏聚性和回复性最大，比容最大，表明此添加量下蛋糕柔软且富有弹性，内部均匀，品质最佳。高珊等[7]将挤压膨化黑豆粉与小麦粉混合，发现随着挤压膨化黑豆粉添加量的增加，抗老化能力以及热稳定性增强。Jeong等[8]研究发现添加挤压膨化米粉可以改善面团的粘结性、回复性、水分分布和米糕品质。刘传富等[9]研究膨化小米粉对面团特性及挂面品质的影响，发现小米粉经挤压膨化处理后，蛋白质、粗脂肪质量分数降低，可溶性膳食纤维质量分数提高，添加6%的挤压膨化小米粉可有效改善面团的粉质、拉伸和糊化特性，同时缩短挂面的最佳蒸煮时间，增强了挂面的弹性。

目前鲜有关于挤压膨化小扁豆粉对面团及面条品质影响的报道。研究挤压膨化小扁豆粉添加量对混合粉粉质特性、面团流变学特性及面条品质的影响，确定挤压膨化小扁豆粉的最适添加量，并制备挤压膨化小扁豆面条，为小扁豆产业化加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小扁豆、麦芯小麦粉、食盐。

1.2 仪器与设备

FMHE36-24R双螺杆挤压膨化机，Mixolab2混合实验仪，DHR-1流变仪，TA.XT Plus型物性测试仪，SH220N石墨消解仪，K9840自动凯氏定氮仪，SOX406脂肪测定仪，SX2-4-10箱式电阻炉，MJ-II型面筋数量和质量测定仪，800C多功能粉碎机，MT-5家用压面机。

1.3 方法

1.3.1 混合粉制备

利用双螺杆挤压膨化机将小扁豆进行膨化处理，然后将挤压膨化小扁豆倒入多功能粉碎机中进行粉碎，并过100目筛得到挤压膨化小扁豆粉。按照0%、5%、10%、15%、20%、25%和100%的添加比例添加到小麦粉中，混合均匀备用。

1.3.2 混合粉基本成分测定

粗蛋白：参考GB/T 5009.5—2016；湿面筋质量分数和面筋指数：参考GB/T 5506.2—2008；粗脂肪：参考GB/T 5009.6—2016；水分：参考GB/T 5009.3—2016；灰分：参考GB/T 5009.4—2016。

1.3.3 面团的热机械学性能测定

参考GB/T 5009.3—2016测定5种混合粉水分质量分数。参考ROSELL等[10]方法测定面团的热机械学性能，预先设定每次测试中混合粉与水的总质量为75 g，水分基数设定为湿基14%，输入预估吸水率55%和水分质量分数，测试开始后，仪器会根据目标扭矩C1(最佳稠度1.10 Nm)自动判断加入混合粉和水的量，当实验实测C1值不在(1.10±0.05) Nm时，调整加入的混合粉和水的量直至符合目标扭矩要求。测试程序为:初始温度30 ℃保温8 min，以4 ℃/min的速度升温至90 ℃保温7 min，之后以4 ℃/min的速度降温至50 ℃保温5 min，面团的搅拌速度始终保持为80 r/min。

1.3.4 面团流变学性能测定

参考陈金凤等[11]方法，称取在Mixolab2混合实验仪滚揉5 min、扭矩在(1.10±0.05) Nm的面团5 g迅速搓圆并置于TA流变仪平板上，选用40 mm直径的平板，设置间距2 mm，切除多余面团，在边缘涂抹硅油进行密封。开始测试前平衡5 min消除应力。首先通过应变扫描确定面团的线性黏弹区，测试参数为：温度25 ℃，角频率10 rad/s，应变扫描范围0.01%～10%。随后采用频率扫描确定面团的动态流变学特性，测试参数：温度25 ℃，应力0.05%，频率扫描范围0.1～20 Hz。

1.3.5 面条加工

参照申丽援等[12]方法，称取一定量的混合粉，加入0.75%的食盐混合均匀，加入46%水手动和面，形成表面光滑、色泽均匀的面团，用保鲜膜密封，在25 ℃下熟化20 min，将熟化好的面团压成面饼放入压面机中反复挤压成型，压成厚2 mm的面片，再用压面机切成宽3 mm、长20 cm的面条。

1.3.6 面条质构特性测定

参考孙耀军[13]的方法，取40根面条，放入沸水中蒸煮至最佳蒸煮时间，取出面条置于蒸馏水中冷却30 s，沥干水分准备测试。进行全质构分析(TPA)，选用P50探头，参数设定为：测前速度1.0 mm/s，测试速度0.8 mm/s，测后速度2.0 mm/s，触发力5.0 g，压缩程度为面条厚度的75%，2次压缩的时间间隔为3 s。

1.3.7 面条蒸煮特性测定

1.3.7.1 断条率的测定

断条率的测定参照LS/T 3212—2014进行。取40根面条，放入1 L沸水中蒸煮，达到最佳蒸煮时间后，捞出面条，数出完整面条的根数，计算断条率。最佳蒸煮时间为水沸后放入面条开始计时，直到面条的白硬心线消失时所记录的时间。

(1)

式中：Q为断条率；n为断面条的根数。

1.3.7.2 蒸煮损失率的测定

取5 g生面条放入盛有250 mL沸水的小锅中煮至最佳时间，捞出面条，先用蒸馏水冲淋面条10 s，将面条晾4 min后烘干至恒重并称量，同时对5 g生面条烘干至恒重，计算蒸煮损失率。

(2)

式中：W为蒸煮损失率；S1和S2分别为生面条和熟面条干质量/g。

1.3.7.3 吸水率的测定

参考陈煜等[14]的方法，取20根生面条称质量，将其放入500 mL沸水中，煮至最佳蒸煮时间后，立即用漏勺捞出，用50 mL冷水中冲淋30 s，并收集煮面及冲洗的水备用，之后将面条在滤纸上放置5 min，吸去面条表面多余水分并称重，计算吸水率。

(3)

式中：A为吸水率；M0为生面条的质量/g；M1为熟面条吸去表面水分后的质量/g。

1.4 数据分析

运用Origin 8.0作图，运用SPSS 25.0中Duncan检验进行方差分析，P<0.05表示差异显著。数据以平均值±标准差表示，每个实验重复3次。

2 结果与分析

2.1 混合粉理化指标分析

由表1可知，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉的含水量、脂肪质量分数显著减小，灰分和蛋白质质量分数显著增大。这是由于物料在挤压膨化机中喷出的瞬间，水分会在强压差的作用下气化，使得物料水分质量分数下降；同时，小扁豆原料属于杂豆类，原料中脂肪质量分数比小麦原料低，而蛋白质和矿物质质量分数比小麦原料高，因此添加挤压膨化小扁豆粉会使得混合粉中脂肪质量分数减少、蛋白质和灰分质量分数增加。

由表1可知，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，湿面筋质量分数呈显著减小的趋势，这是由于小麦面筋是由醇溶蛋白和麦谷蛋白两种蛋白质共同形成的特殊网络结构，而小扁豆粉不含面筋蛋白[15]，无法形成面筋网络结构，因此，挤压膨化小扁豆粉的添加导致混合粉面筋蛋白被稀释，湿面筋质量分数下降。面筋指数是湿面筋在离心力作用下穿过一定孔径筛板，保留在筛板上面筋质量与全部面筋质量百分比，反映的是蛋白质质量。

由表1可知，在挤压膨化小扁豆粉添加量不超过10%时，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，面筋指数呈显著减小的趋势，当挤压膨化小扁豆粉添加量超过10%后，面筋指数的测定意义不大，这是由于面筋网络被严重破坏，面筋质量变得很差，盐水洗涤面团只能得到面筋碎渣。这与王慧洁等[16]研究鲜食甜玉米粉对玉米-小麦混合粉的湿面筋质量分数影响时，发现当玉米粉添加量大于10%时，混合粉的湿面筋质量分数及面筋指数显著降低，混合粉的面筋品质明显降低的结论类似。

2.2 面团的热机械学性能分析

表2为面粉加水后恒温揉混过程中蛋白质的弱化特性。随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉吸水率显著增加，这是因为挤压膨化后小扁豆淀粉糊化和降解导致淀粉颗粒膨胀并遭到破坏，使淀粉链暴露出来，结合水分的能力增强[17]。随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，面团的形成时间和稳定时间均呈现显著减小的趋势，这是由于挤压膨化小扁豆粉不存在面筋蛋白，随着挤压膨化小扁豆粉添加量不断增加，面团中的面筋蛋白逐渐减少，面团无法形成黏弹性良好的三维网络结构，耐机械搅拌能力下降。

由表2可以看出，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，C1-C2呈增大趋势，添加量25%组显著高于其他组，15%～20%组之间差异不显著，这是由挤压膨化小扁豆粉不含面筋蛋白，与小麦粉蛋白成分区别较大，混合搅打过程中不能增加面团的耐揉性及搅拌耐力，使弱化度增大[18]。α值表示面筋网络的弱化速率，α值的绝对值越大，表示弱化速率越大[19]。由表2可知，挤压膨化小扁豆粉的添加可以减慢面筋网络的弱化速率，但不足以弥补面团在机械和热作用下的总弱化，由此表明挤压膨化小扁豆粉的添加会使得混合粉面团的加工性能变差。

表1 混合粉的理化成分

表2 挤压膨化小扁豆粉添加量对面团中蛋白质热机械学特性的影响

表3 挤压膨化小扁豆粉添加量对面团中淀粉热机械学特性的影响

由表3可知，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，C3与C3-C2均呈显著减小趋势，这是由于小扁豆经挤压膨化处理后，一方面淀粉颗粒结构遭到破坏，导致吸水膨胀后相互间摩擦力变小；另一方面高剪切作用会使淀粉发生部分降解[20]。此外，小扁豆中淀粉质量分数约为60%，低于小麦粉的淀粉含量[21]。因此，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，体系中淀粉所占比例显著下降，导致糊化作用减弱。β表示淀粉的糊化速度，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，β值呈减小的趋势，其中添加质量分数15%～25%组组间不存在显著性差异，这是由于挤压膨化小扁豆粉在制备过程中淀粉糊化，使得淀粉分子链断裂，黏滞阻力减小[19]，面团中糊化淀粉的占比逐渐增大，影响着面团淀粉糊化特性。这与梁强等[19]在研究马铃薯全粉对中筋小麦面团中淀粉热机械学特性的影响时得出的结论类似。C3-C4和C4/C3分别反映淀粉糊化热稳定性和蒸煮稳定性。挤压膨化小扁豆粉添加质量分数5%组淀粉糊化热稳定性和蒸煮稳定性均优于对照组，当添加质量分数达到10%时，淀粉糊化热稳定性和蒸煮稳定性与对照组无显著性差异。当添加质量分数超过10%后淀粉糊化热稳定性和蒸煮稳定性均变差，可能是因为已破损淀粉颗粒在加热时不稳定所造成的[22]。由表3可知，添加挤压膨化扁豆粉可以抑制淀粉的回生，这是因为挤压膨化处理能够使得淀粉发生降解，降解的小分子能够通过延缓水分的流动性抑制淀粉的短期老化[23]。γ表示淀粉酶水解淀粉的速度，由表3可以看出添加质量分数为25%时显著高于5%～10%组，是因为经挤压膨化处理小扁豆破损淀粉质量分数增加，酶解速率增大[13]。

2.3 面团流变学性能分析

由图1可知，所有面团的储能模量G′与损耗模量G″均随频率的增加而增大，在整个频率扫描过程中，面团的G′始终大于G″，表明体系中弹性所占比例大于黏性，面团呈现弹性特性。在相同频率下，当挤压膨化小扁豆粉的添加量低于25%时，面团的G′和G″均始终低于对照组，这是由于挤压膨化小扁豆粉的添加使得混合粉面团中面筋蛋白被稀释，面筋网络结构弱化。当挤压膨化小扁豆粉的添加量达到25%时，面团的G′高于对照组，面团的G″接近对照组。这与卢丹妮等[24]利用不同淀粉与谷朊粉按照89∶11模拟面团，测定面团流变学性能时得出豆类淀粉面团比小麦淀粉面团G′和G″均高的结果类似，这是由于不同的淀粉对面团结构贡献不同，较高的G′和G″可能与面团中高蛋白有关[25]。从图1c可以看出，所有面团的tanδ始终小于1，表明所有面团的状态是固态的。面团的tanδ随着频率增大呈现出增大趋势，说明在高频率下面团的稳定性较差，相对更易被破坏。此外，在相同频率下，面团的tanδ随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增大呈先增大后减小的趋势，添加质量分数15%组最接近于对照组，当添加质量分数超过15%后面团的tanδ逐渐减小，这是挤压膨化小扁豆粉的添加引起的面团G′和G″的变化导致的。

图1 不同挤压膨化小扁豆粉添加量的小麦粉粉混合体系储能模量、损耗模量以及损耗角正切随角频率变化关系

表4 挤压膨化小扁豆粉添加量对面条质构特性的影响

2.4 面条质构特性分析

面条产生硬度的主要原因是麦谷蛋白各亚基之间通过分子间二硫键和次生键聚集成较大的麦谷蛋白聚合物，进而形成具有刚性和弹性的网络结构[26]。由表4可以看出，随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增加，面条的硬度呈现显著增大的趋势，添加质量分数20%～25%组达到最大。一方面是由于挤压膨化小扁豆粉的添加稀释了面筋蛋白，使得面筋没有充分结合，降低了面筋的延展性，使得面条硬度增加[27]，另一方面是因为挤压膨化处理使得破损淀粉质量分数增加[3]，破损淀粉充分吸水，减少了面筋水分质量分数，降低了麦胶蛋白和麦谷蛋白之间二硫键的稳定性，导致面条的硬度增加，适口性降低[28]。由表4可知，挤压膨化小扁豆粉添加质量分数5%、25%和对照组面条的弹性不存在显著性差异。随着挤压膨化小扁豆粉添加量的增大，面条咀嚼性显著增大，添加量25%组达到最大值，表明挤压膨化小扁豆粉添加量过高会导致面条咀嚼费力、品质下降。面条的黏聚性和回复性变化趋势类似。

2.5 面条蒸煮特性分析

由表5可知，添加5%～25%的挤压膨化小扁豆粉不会影响面条的断条率和吸水率；在挤压膨化小扁豆粉添加量25%时面条的蒸煮损失率显著高于其他组，这是因为挤压膨化破坏淀粉结构增强淀粉溶出能力[29]，且挤压膨化小扁豆粉的添加使面条中的豆类蛋白质量分数升高，蒸煮过程中蛋白变性，疏水基暴露，减弱对淀粉粒的束缚作用，使淀粉易于溶出[30]。

表5 挤压膨化小扁豆粉添加量对面条蒸煮特性的影响

3 结论

不同添加量的挤压膨化小扁豆粉对面条加工特性和食用品质有显著影响。面团蛋白质热机械学特性表明挤压膨化小扁豆粉的添加使得面团的耐机械搅拌能力下降，弱化度增加；面团淀粉热机械学特性表明添加挤压膨化小扁豆粉可以抑制淀粉的老化，但添加质量分数超过10%后，面团的糊化热稳定性和蒸煮稳定性均变差。面团动态流变学特性表明，添加质量分数10%～15%组面团黏弹性与对照组最为接近。且在该范围添加量下，面条硬度和咀嚼性大小适宜，弹性良好；面条的蒸煮特性表明添加质量分数0%～15%时挤压膨化扁豆粉的添加不影响面条的断条率，在添加质量分数达到25%时面条的蒸煮损失率显著增大。因此，综合考虑面条的加工特性和食用品质，推荐面条加工中挤压膨化扁豆粉的添加质量分数为10%，该添加量下面条硬度和咀嚼性大小适宜，断条率低，面汤不浑汤，没有豆腥味。