椰子粉对小麦粉热机械流变特性的影响

李 铭 盛 政 李则均 张海华

(1. 三亚中瑞酒店管理职业学院，海南 三亚 572000；2. 浙江农林大学食品与健康学院，浙江 杭州 311300)

椰子风味独特、营养丰富，所含的蛋白质中具有人体所需的18种氨基酸，且必需氨基酸配比合理[1]，尤其是所含的椰油热量低、代谢速度快[2]、易于消化吸收[3]，还含有大量的膳食纤维。将椰子去壳后取椰果果肉和椰汁经冷冻干燥制成椰子全粉，保留了椰子的全部营养成分，再将椰子全粉与小麦粉混合可用于开发具有椰香风味、营养独特的面食品。开发含有椰子全粉的面食品需先了解椰子全粉对小麦粉的流变特性的影响，然而当前尚未见相关研究报道。

流变特性是小麦粉最重要的加工特性，也是决定面制品品质的最关键特性。良好的流变特性，可赋予面团良好的加工性能，如面条不断条、不黏结、易成型等，以及面制品良好的质地品质，如面条弹性、硬度更佳等。小麦面团独特的流变特性是由小麦面筋蛋白分子间通过氢键、范德华力、二硫键和疏水作用等形成面筋网络骨架，其中包裹/镶嵌小麦淀粉分子，进而形成的大分子聚合体所决定的[4]。然而，面制品的面团流变特性除与小麦粉有关外，还受到配方中其他组分的影响，如盐、糖、脂、蛋白、纤维素等。研究[5-7]表明，大量脂肪、纤维素、非面筋类蛋白的存在会影响面筋蛋白的水合形成面筋网络，降低吸水率，面团稳定时间降低，进而影响面团质构和黏弹性。少量添加纤维素，可以形成纤维素—蛋白—淀粉之间的弱作用和纤维素自身形成刚性的凝胶结构有利于面团的形成[8-10]。

研究拟采用Mixolab混合实验仪考察不同配比椰子全粉对小麦粉热机械流变特性的影响，以期为开发含椰子全粉的面食品提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金龙鱼多用途麦芯中筋小麦粉：益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；

椰子粉：实验室自制(将海南市售椰果的果肉和椰汁经打浆后冷冻干燥即得，其中含粗脂肪69%、蛋白质8%、纤维素18%)。

1.2 仪器与设备

混合实验仪：Mixolab2型，法国肖邦技术公司；

电子分析天平：HZ2002A型，慈溪红钻衡器设备有限公司；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9053A型，上海精宏实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水分含量测定 按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法执行。

1.3.2 复配粉制备 以小麦粉为基础，按质量分数分别添加0%，1%，3%，5%的椰子粉，充分混合即为椰子粉—小麦粉复配粉，分别标记为y0、y1、y3和y5，密封待用。

1.3.3 热机械流变特性测定 依据GB/T 37511—2019，采用Mixolab 混合实验仪研究复配粉在搅拌和加热及冷却过程中面团的热机械流变特性。仪器参数设置：选择Chopin+协议，揉面刀转速80 r/min，测试面团重量为75.0 g，面团的稠度以(1.10±0.05) N·m为标准，水箱温度恒定30 ℃。试验温度程序设置：先30 ℃恒温8 min；以4 ℃/min 的速度升温到90 ℃，保持7 min；再以4 ℃/min的速度降温到50 ℃，保持5 min；整个测定过程共45 min。

1.4 数据处理

每个样品重复试验3次，取平均值作为最终分析的指标数据。采用Origin 2021进行作图，使用SPSS 25.0统计软件在P<0.05水平下进行数据间显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 复配粉的热机械流变曲线

将各复合粉按设定程序进行热机械流变特性测定，结果见图1。通过图1可以获得面团形成时间、稳定时间、面筋蛋白弱化时间和弱化温度、淀粉糊化温度和凝胶化温度、峰值黏度、降落值等，表征面团在热和机械搅拌共同作用下的流变特征指标。从曲线图上可以直观观察到，椰子粉对面筋蛋白主导的面团形成与弱化阶段的影响，和淀粉主导的糊化凝胶化阶段的影响。

图1 复合粉的热机械流变曲线Figure 1 Thermomechanical rheology of wheat flour mixing coconut flour

2.2 椰子粉对面筋蛋白特性的影响

2.2.1 吸水率 根据GB/T 37511—2019，吸水率(ABS)是指面团在机械搅拌下稠度首次到达1.100 N·m(C1)时的加水量，以占14%湿基小麦粉的质量分数表示。吸水率是小麦粉的重要物理特性，对于特定的小麦粉和标准测试条件下，主要受体系中添加剂的影响，其与面团的硬度、回复性等质构和黏弹性等流变特性紧密相关[5]。

对于纯粹的小麦面团体系而言，吸水率越高，表明小麦粉中面筋蛋白的水合能力越强。但当体系添加其他物质时，面筋蛋白的水合能力会受到影响。如图2(a)所示，随着椰子粉添加量的增加，吸水率显著降低，说明小麦面筋蛋白的水合能力受到了椰子粉的影响。已知椰子粉主要化学组成为粗脂肪69%、蛋白质8%、纤维素18%，按添加量1%，3%，5%计算，相应样品中分别增加粗脂肪6.9，20.7，34.5 mg/g，蛋白质0.8，2.4，4 mg/g，纤维素1.8，5.4，9.0 mg/g。增加的粗脂肪和纤维素比对照中筋小麦粉中原有含量多，会影响小麦粉中面筋蛋白的水合。纤维素会吸水、锁水，面团的柔软度相应的增加[6]；脂质会伸展形成片状油膜[7]，并附着在蛋白质和淀粉等其他成分上，阻碍了蛋白与水的接触，进而影响了蛋白分子水化层的形成，降低了吸水率。纤维素和脂肪两方面拮抗作用中明显脂肪占了优势，所以吸水率表现出降低趋势。

2.2.2 面团的形成时间 面团的形成时间(DT)是水和面粉在机械力的不断作用下，形成面筋网络结构的时间，其形成时间与面粉中面筋蛋白质量呈正比。在Mixolab中表征为面团扭矩达到1.1 N·m(固定值C1)时所用时间。如图2(b)所示，复配面团的形成时间随椰子粉添加量增加出现先增后降的趋势。与对照相比，添加1%和5%椰子粉时面团的形成时间明显降低，而3%的椰子粉显著增加了面团的形成时间。研究表明，少量添加纤维素，可以形成纤维素—蛋白—淀粉之间的弱作用和纤维素自身形成刚性的凝胶结构有利于面团的形成[8,10]，而大量添加纤维，则物理空间位阻和稀释效应或改变了面筋蛋白的二级结构，而不利于面团的形成[9]。中性脂的存在，极不利于面团结构，同时球蛋白也不利于面筋网络形成。综合上述几方面因素推断：添加1%椰子粉时，椰子中的脂质和球蛋白对面团形成的破坏作用明显高于纤维素的正向作用，因而导致形成时间降低；添加5%时，无论是纤维素还是脂质和蛋白，都不利于面筋蛋白交联形成网络结构，因而形成时间也降低；对于3%添加量，纤维素的正向作用很可能强于脂质和蛋白的破坏作用，使得面团形成时间明显增加。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)图2 椰子粉对小麦粉混合特征指标的影响Figure 2 Effects of coconut powder on flour properties of wheat flour

2.2.3 面团的稳定时间 面团的稳定时间(ST)反映了在30 ℃时面团的耐揉性，稳定时间越长，面团耐揉性越好，面筋强度越大。如图2(b)所示，添加椰子粉后的面团稳定时间显著低于对照组(P<0.05)。说明添加椰子粉，降低了面团的抗机械性，这可能由于椰子粉的存在，稀释了原有小麦粉中面筋蛋白组分占比[11]，以及椰子脂肪的润滑作用和纤维素的空间位阻效应[12]共同起作用，导致难以形成稳定的网络结构，所以耐揉性降低。这一结果与形成时间相对应。

2.2.4 面团中面筋蛋白网络的弱化 如图3(a)所示，添加椰子粉后C2(和面阶段稠度最小值)均增大，说明随着温度升高，面团的耐机械搅拌性增强。这可能是因为：① 随着温度升高，面筋蛋白从开始变性到变性程度越来越大，导致面筋蛋白分子链舒展，网络结构内部基团暴露，尤其是高度重复的疏水氨基酸脯氨酸残基，与椰子粉中的脂质和蛋白作用增强面团结构；② 椰子粉中纤维素受热吸水，从面筋蛋白网络中夺取水分造成面筋蛋白之间作用增强，同时纤维素还会产生空间位阻，造成面团对机械搅拌的抵抗；③ 椰子脂质可能在体系中起润滑剂的作用[13]，对面团起软化作用[14]，降低耐搅拌性。将C2与稳定时间结合来看，椰子面团内部结构受热后可能是纤维素起了更大作用，引起了C2的升高。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)图3 椰子粉对面团热稳定指标的影响Figure 3 Effects of coconut powder on gelatinization characteristics of wheat flour

2.2.5 面筋蛋白的弱化速率 如图3(c)所示，添加椰子粉后α(C1和C2之间曲线切线的斜率，表征面筋蛋白的弱化速率)表现不一(图3)，y1>y5>y0>y3，说明添加3%时弱化速度最慢，与其较强的面筋网络结构相对应且与C2一致。椰子粉中脂质有润滑作用[13]，在混合过程中，椰子脂质和淀粉颗粒相互作用，阻止面筋链的粘合[15]，加速了面筋弱化。

2.3 椰子粉对淀粉特性的影响

2.3.1 糊化特性 椰子粉的加入显著影响了面团中淀粉的糊化特性，C3(糊化峰值黏度)、C3—C2值(表征淀粉糊化特性)随着椰子粉添加量的增加而降低，β(C2和C3之间曲线切线的斜率，表征淀粉糊化速率)随着椰子粉添加量增大而升高(见图3)，说明添加椰子粉后面团中淀粉更易糊化、糊化速度快且易形成凝胶、峰值黏度低。淀粉糊化共经历3个重要阶段：可逆吸水、不可逆吸水和淀粉粒解体。椰子面团体系中存在的脂质、纤维素及蔗糖、葡萄糖等小分子糖的存在，在可逆吸水阶段会阻碍水与淀粉的接触进而减缓可逆吸水，但随着温度的升高，纤维素强烈吸水，增加脂质与直链淀粉接触并形成复合物，这又进一步加速了直链淀粉的溶出，同时纤维素等组分的空间位阻效应阻碍了溶出的直链淀粉的分子重排，进而淀粉颗粒更快崩解[16]，淀粉的峰值黏度降低[17]。

2.3.2 面团凝胶的热稳定性 随着椰子粉添加量的增加，C4(糊化最低黏度，表征淀粉凝胶的稳定性)显著降低(P<0.05)、C4—C3值(表征淀粉糊化热稳定性)显著增大，γ(C3和C4之间曲线切线的斜率，表征淀粉酶解率)表现为y1

2.3.3 淀粉的回生 C5(降温阶段最大黏度)表征了淀粉的回生，数值越大回生度越高。C5—C4值(表征淀粉老化性质)对应于快速黏度仪(RVA)中降落值指标，表征随着温度的降低淀粉回生特性，数值越小，降落值越小。如图3(a)和图3(b)所示，随着椰子粉添加量的增加，C5和C5—C4值都显著降低(P<0.05)，当椰子粉添加量分别为3%和5%时，与对照相比C5值分别降低了44.17%和60.25%。这可能由于椰子粉脂肪可与淀粉形成复合物[19]，与纤维素的空间位阻等共同作用，从而延缓了淀粉的回生[20]。

2.4 椰子面团的指数剖面图

Mixolab混合实验仪内置软件设计了吸水率、混合、面筋+、黏度、淀粉酶和回生6个指数，每个指数有10个等级刻度，可直观量化反映面粉品质。如图4所示，添加不同量的椰子粉都明显改变了中筋小麦粉品质特性：小麦粉的吸水指数随椰子粉添加量增加而降低；混合指数表征了面团面筋网络的热稳定性，添加3%椰子粉可增加面团的混合指数；椰子粉的面筋+指数不变；黏度、淀粉酶和回生指数变化较为明显，随椰子粉添加量增大大幅下降。

图4 椰子粉对小麦粉指数剖面图的影响Figure 4 Effect of coconut powder on profile of wheat flour

3 结论

采用Mixolab混合实验仪对添加不同量椰子粉的小麦复配粉的面团热机械流变特性进行了研究，发现椰子粉对小麦粉中面筋蛋白和淀粉特性影响明显，随着椰子粉添加量的增大，复配粉的吸水率、稳定时间、峰值黏度、回生值下降，糊化速率增大，而面团形成时间、面筋蛋白弱化速率、淀粉酶解速率则表现不一。从指数剖面图看，添加1%椰子粉的复配粉与对照小麦粉的品质最为接近，而3%和5%的椰子粉显著影响了复配粉的品质，尤其对淀粉糊化、凝胶和老化特性的影响。体系中脂质、纤维素、蛋白、淀粉之间作用相当复杂，椰子粉中哪种组分起了主导作用及作用机制如何，还需后续研究。