添加挤压苦荞粉对纯苦荞挂面加工及面条品质的影响

韩聪,邢俊杰,郭晓娜,朱科学

(江南大学 食品学院,江苏 无锡,214122)

荞麦(FagopyrumesculentumMoench.),是蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)植物,是我国传统的小宗粮食类作物,在我国共有苦荞和甜荞2种主要栽培作物。荞麦中含有丰富的膳食纤维、维生素及各种微量元素,以及其他粮食作物中所没有的芦丁[1]。黄酮类化合物和多酚等生物活性物质具有降血脂、降血糖、降血压和抗肿瘤等独特的生理功效[2-3]。荞麦中的淀粉可以和黄酮类物质紧密结合形成具有低消化性的抗性淀粉,具有降低胆固醇的功效。研究表明黄酮类物质和酚类物质在苦荞中的含量可达甜荞的十几倍[4]。此外由于苦荞的无麸质特性,其更适合乳糜泻病人食用。

随着生活水平的提高,人们对营养健康主食的要求越来越高,杂粮挂面在市场中也越来越受到欢迎,其中,苦荞挂面由于其独特的口味和营养功能特性逐渐占据了杂粮挂面市场中的主流地位[5-6]。为使苦荞挂面具有足够的生理功效,需尽可能地提高苦荞粉在苦荞挂面中的添加量,然而由于苦荞的无麸质特性,无法形成与小麦面筋类似的面筋网络,导致苦荞面团的黏弹性和可加工性与小麦面团相差甚远。经过挤压处理的苦荞粉具有较高的黏结性,将其添加到生苦荞粉中可以将松散的淀粉颗粒黏结在一起,促进面团成型[7],增强了苦荞面团的黏弹性和可塑性,因此可以通过添加挤压苦荞粉制作高含量苦荞挂面。挤压苦荞粉的添加量及和面加水量是纯苦荞挂面加工中极其重要的2个参数,挤压苦荞粉的含量较少时所起到的黏结作用不足,面团结构松散[8],挤压苦荞粉的含量过多会导致面团发黏,硬度增加[9],不利于压延,关于挤压苦荞粉的含量对纯苦荞挂面加工及面条品质的影响目前尚不清晰。此外,加水量也影响了加工过程中面团的压延和面条的品质,当加水量较低时形成的面团较硬,不易压延,当加水量较高时,面团软塌且表面湿黏,容易粘辊。叶一力等[10]研究表明加水量显著影响了面条的品质,李韦谨等[11]认为机制面条的最适加水量为33%～37%,目前对加水量的研究多集中于小麦粉或小麦面条上,并不适用于苦荞粉和苦荞挂面的生产加工,对于高含量的苦荞挂面加水量的研究报道还较少。

本研究以苦荞粉为原料,将挤压处理的苦荞粉按一定的比例添加到生苦荞粉中,制作无添加的纯苦荞挂面,将挤压苦荞粉的添加量及和面加水量2种因素结合,探究其对纯苦荞挂面加工品质及面条品质的影响,以期为高含量苦荞挂面的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦荞籽粒(水分含量14.11%,蛋白含量7.93%、淀粉含量74.06%、灰分2.21%),购自西昌市邛池茶业有限责任公司。

1.2 仪器与设备

FMHE36-24挤压机,湖南富马科食品工程技术有限公司；FSJ-A05 N6粉碎机,佛山小熊电器股份有限公司；RVA4500快速黏度分析仪,澳大利亚波通公司；MesoMR23-060V-I低场核磁共振呈像分析仪,上海纽迈电子科技有限公司；TA-XT Plus质构分析仪,英国Stable Microsystem公司；JHMZ-200针式和面机、JMTD-168/140实验面条机,北京东孚久恒仪器技术有限公司；SYT-030智能挂面干燥试验台,中国食品和包装机械有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 挤压预处理

将苦荞籽粒使用高速粉碎机粉碎后过80目筛,使用双螺杆挤压机对苦荞粉进行挤压预处理,温度：120、120、180、120、120 ℃,加水量22%,螺杆转速200 r/min,苦荞粉挤出物在40 ℃烘箱中干燥4 h后使用高速粉碎机粉碎过80目筛,储存备用。

1.3.2 纯苦荞挂面的制备

将挤压苦荞粉与未处理的生苦荞粉按照表1中的配方混合均匀后加入一定质量的水,然后使用针式和面机和面5 min,然后将和好的面絮置于25 ℃,75%相对湿度的恒温恒湿箱熟化25 min,使用面条机在2.2、1.8、1.4、1.0、0.6 mm处各压5次,使用切刀将面带切成2.2 mm宽的长条,置于智能挂面干燥试验台中干燥,将干燥后的挂面切成20 cm长的面条保存备用。

表1 纯苦荞挂面的配方Table 1 The formula of the whole tartary buckwheat noodles

1.3.3 面带质构品质的测定[12]

面带表面黏附力大小的测定：当苦荞面带压至1.4 mm厚时,一部分面带被裁成直径为55 mm的小圆片,采用质构分析仪测定面带表面黏附力的大小,探头选择P/50,触发力10 g,测试速度1.0 mm/s,下压力5 000 g。面带抗拉伸力大小的测定：将压至1.4 mm厚的苦荞面带切成2.2 mm宽的长条,使用A/SPR探头进行抗拉伸力测试,触发力5 g,测试前速度1 mm/s,测试中速度3 mm/s,测试后速度10 mm/s,拉伸距离40 mm。

1.3.4 面带水分结合状态的测定

参照刘锐等[13]的方法进行,按照表1中配方制作纯苦荞挂面,取部分压至0.6 mm处的苦荞面带剪碎后均匀地铺在样品瓶底,拧紧瓶盖防止水分散失,然后迅速放入核磁管中,将核磁管置于低场核磁共振磁场中心位置进行测试,利用多层-回波(carr-purcell-meiboom-gill,CPMG)序列进行扫描,主频21 MHz,采样频率SF=100 kHz,采样点数TD=27 992,采样间隔时间TW=800 ms,回波时间Echo Time=0.3 ms,回波个数Echo Count=1 000,累加次数NS=6,利用反演程序得到全苦荞面带的T2弛豫时间。

1.3.5 面带蒸煮品质的测定

最佳蒸煮时间及蒸煮损失率的测定参照LS/T 3212—2021《挂面》,称取约10 g面条,放入500 mL沸水中,2 min后开始取样,每隔15 s捞出一根,用2块玻璃板挤压,观察面条中间的硬黄芯,记录黄芯消失的时间为最佳蒸煮时间。蒸煮损失率的测定：称取约10 g面条,放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮时间后捞出,用去离子水冲洗10 s,将面汤转移至500 mL容量瓶中冷却至室温后定容,量取100 mL面汤于恒重后的烧杯中,将盛有面汤的烧杯置于红外炉上蒸发至面汤近干后在105 ℃下恒重。蒸煮损失率的计算如公式(1)所示：

(1)

式中：m1,面汤中的干物质质量,g；m2,称取的纯苦荞挂面的质量,g；ω,纯苦荞挂面的水分含量,%。

断条率的测定：取30根面条放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮时间后捞出,计算纯苦荞挂面的断条率,重复3次。吸水率的测定：称取10 g苦荞挂面放入500 mL沸水中,达到最佳蒸煮时间后立刻捞出,用去离子水淋洗10 s后用滤纸吸干表面水分,称重,计算纯苦荞挂面的吸水率。

1.3.6 纯苦荞挂面质构品质的测定[14]

将纯苦荞挂面煮至最佳蒸煮时间后迅速捞出,在冷水中浸泡10 s后捞出用保鲜膜覆盖,取3根面条平行地铺在测试平台上,使用P36/R探头进行TPA测试,测试前速度1.0 mm/s,测试中速度0.2 mm/s,测试后速度为1.0 mm/s,触发力5 g,压缩形变75%,2次压缩间隔时间3 s；使用A/SPR探头进行熟面条抗拉伸力测试,测试前速度1.0 mm/s,测试中速度3.0 mm/s,测试后速度10 mm/s,触发力5 g,拉伸距离35 mm。

2 结果与讨论

2.1 面带质构品质分析

经过挤压后苦荞粉中的淀粉颗粒破损,直链淀粉和支链淀粉析出,其中直链淀粉相互缠绕形成连续相,支链淀粉作为分散相填充于其中形成凝胶网络[15],高强度的凝胶结构可以促进面带成型[12]。苦荞粉中不含面筋蛋白,当苦荞粉的添加量为100%时,无法形成面团,由于挤压苦荞粉的胶黏作用和凝胶特性,将挤压苦荞粉添加到生苦荞粉中可以提高面团的加工性能。此外,在加水和面和压延过程中,面团中各种成分与水分子之间都发生了复杂的相互作用[16-17],水分含量的大小也对面制品的品质产生重要影响。采用质构分析仪对面带的表面黏附力和抗拉伸力进行分析,表面黏附力是将面带与压辊剥离所需要的力[18],表面黏附力越大,面带表面越黏。抗拉伸力用来表示面带内部黏聚力的大小,较高的抗拉伸力可以降低面带在压延过程中出现裂纹的可能性[19]。通过测定面带表面黏附力和抗拉伸能力的大小可以反映面带加工品质的好坏。

如图1-a所示,随着加水量的增加,苦荞面带的表面黏附力逐渐增大,当加水量由34%逐渐增加至37%,N30、N35和N403组苦荞面带表面黏附力分别增加了111.01%、74.48%、71.04%,当配方为N35-4、N40-3和N40-4时,苦荞面带在压延过程中有粘辊现象。这可能是因为水分含量的增加影响了面带内部的淀粉凝胶网络结构的稳定性,使淀粉-淀粉之间的分子间作用力下降,减弱了对挤压所产生的糊精等黏性小分子物质的束缚作用[20],导致其更多地分布在面带表面,使表面黏附力增大。此外,当加水量较高时,面团不能完全吸收水分导致水分子残留在面带表面增加了面带的表面黏附力[16]。在相同的水分含量下,挤压苦荞粉的添加量越高,面带内部所含的破损淀粉和糊精等小分子物质越多,吸水后导致面带的表面黏附力越强。当挤压苦荞粉的含量较少,其所提供的黏聚力和凝胶作用较弱,不易形成面团,当挤压苦荞粉的含量过多,面团在压延过程中则容易粘辊。

如图1-b所示,在相同的挤压苦荞粉添加量下,随着加水量的增加面带的抗拉伸力逐渐减小,N30、N35和N403组面带的抗拉伸力分别从47.75、50.27、61.28 g下降至36.84、41.17、54.26 g。根据前期实验,当面带的抗拉伸力大于30 g时,面带在压延过程中延展性较好,面带不易断裂。加水量的增加导致面带的抗拉伸力逐渐减小,这可能是因为加水量的增加减弱了淀粉的凝胶作用,降低了分子之间的摩擦力,增强了分子之间的相互移动性,面团的可塑性增强[21]。而在相同的加水量下,挤压苦荞粉添加量越高,其为面带提供的黏聚力更强,使面带的抗拉伸力逐渐增加。

a-表面黏附力；b-抗拉伸力图1 挤压苦荞粉添加量及加水量对面带质构品质的影响Fig.1 The effect of the amount of extruded tartary buckwheat flour and water content on the textural property of dough sheet注：同一系列不同小写字母表示在P<0.05水平具有显著性差异(下同)

2.2 面带水分结合状态分析

挤压苦荞粉及和面加水量对纯苦荞挂面面带水分结合状态变化的影响如表2所示。其中,T21表征存在于淀粉颗粒内部或与面筋网络紧密结合的水,T22表征存在于淀粉颗粒外部或存在于面筋网络内部的水,T23表征存在于淀粉颗粒外部或毛细管中的水[22]。横向弛豫时间(relaxation time,T2)越短,表明面带中的水分的自由度越小,与非水组分的结合更加紧密,横向弛豫时间越长,则表明面带中的水分的自由度越大[23]。挤压苦荞粉的含量不同时,加水量的变化对面带水分结合状态变化的影响基本一致。当挤压苦荞粉的含量分别为30%,35%,40%时,随着加水量的增加,苦荞面带的T21、T22和T23均增加,这表明加水量的增加导致苦荞面带束缚强结合水、弱结合水和自由水的能力减弱,水分子在苦荞面带中的移动性增强,当加水量过高时,会影响面团内部网络结构的稳定性,导致面团的加工性能降低[24]；而在相同的加水量下,随着挤压苦荞粉添加量的增加,苦荞面带的T21、T22、T23均有所缩短,苦荞粉经过挤压后其中的淀粉分子破损,亲水基团暴露,随着挤压苦荞粉含量的增加,苦荞面带束缚强结合水、弱结合水和自由水的能力有所增强[25],水分子在苦荞面带中的移动性减弱。有研究表明,面带中水分的可移动性越低,越有利于面带的加工[13]。

2.3 纯苦荞挂面的糊化特性分析

随着挤压苦荞粉添加量的增加,纯苦荞挂面的峰值黏度、谷值黏度、终值黏度和回生值均呈显著下降(P<0.05)的趋势,而崩解值呈显著增加(P<0.05)的趋势,表明挤压苦荞粉含量的增加降低了淀粉糊的热糊稳定性[26]。挤压导致淀粉颗粒破损,淀粉分子被降解产生大量小分子物质,挤压苦荞粉的含量越高,体系中存在完整的淀粉颗粒越少,导致淀粉糊自由溶胀的能力降低,因此峰值黏度降低,此外,淀粉分子降解产生的短链小分子物质阻碍了淀粉的回生,导致淀粉糊的终值黏度和回生值降低[27-28]。随着加水量的增加,苦荞挂面的峰值黏度、谷值黏度、终值黏度和回生值均显著下降(P<0.05),崩解值显著增加(P<0.05),这表明加水量的增加降低了纯苦荞挂面的热糊稳定性,有研究表明,谷值黏度较高的面条通常具有更低的蒸煮损失[29]。

表2 挤压苦荞粉添加量及加水量对面带的横向 弛豫时间的影响 单位：ms

表3 挤压苦荞粉添加量及和面加水量对纯苦荞挂面糊化特性的影响 单位：mPa·s

2.4 纯苦荞挂面的蒸煮品质分析

挤压苦荞粉添加量及加水量对纯苦荞挂面蒸煮特性的影响如表4所示。由于苦荞粉中无面筋蛋白,在蒸煮过程中纯苦荞挂面内部的网络结构的完整性主要依靠淀粉形成的凝胶网络结构维持[30-31]。在小麦面条中,加水量较高可以使面筋网络形成更充分,而对于纯苦荞挂面,加水量过多则稀释了苦荞粉凝胶,使面条内部结构不够致密[32],在蒸煮过程中淀粉颗粒更易吸水溶胀,使吸水率逐渐增加。此外,由于加水量影响了凝胶结构的稳定性,面条中的小分子物质在蒸煮过程中更易溶出[33],随着加水量的增加,N30、N35、N403组纯苦荞挂面的蒸煮损失率分别增加了12.56%、20.20%、21.00%。挤压苦荞粉含量的增加为纯苦荞挂面提供了更好的凝胶作用,限制了蒸煮过程中淀粉分子吸水溶胀[34],导致挂面的吸水率降低。

当加水量分别为34%、35%、36%和37%时,随着挤压苦荞粉的含量由30%增加到35%、40%,纯苦荞挂面的蒸煮损失率的增长幅度均超过了20%,淀粉的凝胶网络结构强度不及面筋蛋白网络,在蒸煮过程中由于沸水的作用更易被破坏[15],挤压苦荞粉的含量增加,在蒸煮过程中溶出的小分子物质也越多,导致蒸煮损失率增加。

表4 挤压苦荞粉添加量及加水量对纯苦荞挂面 蒸煮特性的影响 单位：%

2.5 纯苦荞挂面的质构品质分析

纯苦荞挂面熟面的TPA测试结果见图2。硬度表征牙齿咬断面条时所需要的力,其大小可以用来评价面条的总体品质[35],黏附性则可以表示面条入口和咀嚼时的爽滑性,黏附力大的面条在咀嚼时会有粘牙的口感,咀嚼性的大小可以用来评价面条的弹性,抗拉伸力可以反映面条的筋道感[36]。

当挤压苦荞粉的含量分别为30%,35%,40%时,随着加水量的增加,N30、N35、N403组纯苦荞挂面的硬度分别下降了10.98%、15.24%、18.61%,咀嚼性和抗拉伸力的下降幅度均超过了20%。随着加水量的增加,面条内部分子之间的相互移动性增强,分子之间的相互作用力减弱[24],影响了淀粉凝胶网络结构的形成,且在蒸煮过程中淀粉凝胶网络结构遭到进一步的破坏,使面条的硬度、咀嚼性和抗拉伸力不断下降。随着加水量的增加,挂面的吸水率增加,吸水率越高面条的硬度越低。当纯苦荞挂面中挤压苦荞粉的含量越多,随加水量的增加,硬度和抗拉伸力的下降幅度也越大,此外,被破坏的淀粉凝胶网络结构不能很好地束缚住由挤压产生的小分子物质[37],导致其吸附在面条表面,增加了面条的黏附性。当挤压苦荞粉的添加量越高,其所提供的凝胶作用越强,且挤压所产生的破损淀粉和黏性小分子物质可以提供更好的黏结作用以进一步增强面条内部网络结构,因此随着挤压苦荞粉添加量的增加,面条的硬度和咀

a-硬度；b-黏附性；c-咀嚼性；d-抗拉伸力图2 挤压苦荞粉添加量及加水量对纯苦荞挂面质构特性的影响Fig.2 Effect of the amount of extruded tartary buckwheat flour and water content on the textural property of the whole tartary buckwheat noodles

嚼性不断增大。

3 结论

本实验针对纯苦荞挂面在加工过程中难以压延成型的问题,通过添加挤压苦荞粉促进面带在压延过程中更好地成型,使面带可以顺利加工成苦荞挂面,挤压苦荞粉的添加量及加水量对纯苦荞挂面的加工品质及面条品质均产生了较大影响。

随着挤压苦荞粉的添加量增加,面带的表面黏附力和抗拉伸力显著增加(P<0.05),蒸煮后面条的硬度和咀嚼性均有所增加,但同时面条的蒸煮损失率也有所增加；随着和面加水量的增加,面带的表面黏附力显著增加(P<0.05),抗拉伸力显著下降(P<0.05),蒸煮后面条的硬度和咀嚼性下降,蒸煮损失率显著增加(P<0.05),总的看来,当挤压苦荞粉的添加量为30%,加水量34%时,面带的表面黏附力最低,抗拉伸力适中,蒸煮损失率最小,质构品质较好。本文通过添加挤压苦荞粉加工成纯苦荞挂面,为高含量苦荞挂面或其他杂粮挂面的生产提供一定的数据参考。