酵母液态预发酵对高纤维挂面品质特性的影响

王杰，郑学玲，王婷

(河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州，450001)

随着经济水平的提升，人们的生活水平大幅度提高，饮食日趋精细，但同时，由于营养过剩或营养失调导致的文明病，如糖尿病、心脑血管疾病、肥胖症、肠道癌、便秘也接踵而来[1]。人们逐渐将饮食需求从美味可口转向营养健康方面，膳食纤维被称为人类第七营养素，膳食纤维摄入与许多健康益处相关，对维持人体健康具有很重要的作用[2]，研究表明，膳食纤维不仅有助于避免人体小肠内营养物质的水解、消化和吸收，并且可以刺激结肠发酵、降低餐后血糖以及餐前胆固醇水平[3]。营养专家认为，纤维食品将是21世纪的主流食品之一[4]。挂面在我国工业化生产规模较大，容易保存，货架期较长，是我国居民家庭的常备食品[5]。一般用于挂面制作的精制面粉膳食纤维含量较低，通常为3%左右，高纤维挂面(膳食纤维含量5%以上)由于丰富的营养价值越来越受到食品工业和消费者的重视。目前市场上常见的高纤维挂面的制作有2种类型，一是在精制小麦粉中添加菊粉[6]、魔芋粉[7]、麦麸[8]等外源物来增加挂面的膳食纤维含量；二是直接利用膳食纤维含量高的杂粮粉、全麦粉来制作挂面，通常使用的杂粮粉为荞麦粉。但由于荞麦粉中面筋蛋白含量极少，和面过程中不能形成有效的面筋网络结构[9]，因此制作荞麦高膳食纤维挂面时通常添加小麦粉使其形成良好的面筋网络结构。低精度小麦粉中糊粉层含量高，含有部分麦麸成分，膳食纤维以及粗蛋白含量丰富[10]，也可以满足制作高纤维挂面原料粉的要求。

高纤维挂面丰富的营养价值已经为大众熟知，但在其食用品质方面还有一定的不足，主要表现为口感粗糙发硬。实际应用中，热处理和挤压膨化法常被用于改善高纤维挂面的品质。目前，还未见将酵母液态预发酵技术应用于制作高纤维挂面的报道，其在高纤维挂面生产中的应用前景有待进一步评估。基于此，本研究采用酵母液态预发酵技术，通过分析对比酵母预发酵与未发酵处理对3种不同原料粉制备的高膳食纤维挂面的营养成分、力学特性、蒸煮品质、质构特性等影响，为膳食纤维挂面品质提升提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

面粉，市售；苦荞粉、甜荞粉，和顺县新马杂粮开发有限公司；低精度小麦粉，山东鲁花(延津)面粉食品有限公司；安琪高活性干酵母，市售；实验用水均为蒸馏水。

1.2 仪器与设备

5KPM5型搅拌机，美国KitchenAid公司；JHMZ-200针式和面机，北京东孚久恒仪器技术有限公司；SP-18S醒发箱，江苏三麦食品机械有限公司；JMTD-168/140实验压片机，北京东孚久恒仪器技术有限公司；SYT-030智能挂面干燥实验台，中国包装和食品机械有限公司；TA-XT型质构仪，英国Stable Micro Systems公司；膳食纤维测定仪，河南一诺佳盛仪器设备有限公司；Kjeltec8400自动定氮仪，福斯华(北京)科贸有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 未发酵挂面的制备

分别将苦荞粉或甜荞粉与面粉按照3∶7的质量比混合，作为未发酵苦荞挂面与甜荞挂面的原料粉。3种原料粉分别命名为苦荞面粉、甜荞面粉及低精度小麦粉。分别称取200 g原料粉和68 g水(面粉质量的34%)混合和面，时间设定为7 min，混合结束呈面絮状态，随即放进25 ℃醒发箱内醒发20 min。醒发后的面絮直接压延，在轧距为3.0 mm处复合压延4道，之后依次通过2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0、0.8 mm的轧距，面片厚度达1 mm左右时，选择2 mm切刀进行切条，随后挂在挂面杆上。将挂面杆上面的鲜面条放入智能挂面干燥平台进行干燥，干燥结束后挂面水分保持在11%左右。在上述制面过程中，取3种原料粉及最终挂面样品于烧杯中用于后续试验指标的测定。

1.3.2 酵母液态预发酵挂面的制备

混粉：分别将苦荞粉或甜荞粉与面粉按照3∶7的质量比混合作为制备发酵苦荞挂面与甜荞挂面的原料粉。称取180 g原料粉和44 g水备用。制面过程参考熊小青等[11]的方法并适当修改。

制备酵母预发酵面糊：苦荞面粉、甜荞面粉与低精度小麦粉分别称取20 g(总面粉质量的10%)，加入24 g水(粉水比为1∶1.2)，2 g高活性干酵母搅拌均匀。放入35 ℃的恒温箱中发酵1 h，发酵结束即得到酵母预发酵面糊。

二次和面：将预发酵面糊，提前称取的180 g原料粉和44 g水一并放入和面机中，进行2次和面，时间设定为7 min。后续过程均按照未发酵挂面制备条件进行。

1.3.3 原料粉及挂面样品基本指标的测定

按照GB 5009.3—2016测定水分含量；按照GB/T 24872—2010测定灰分；按照GB 5009.88—2014测定可溶性和不溶性膳食纤维含量；按照GB 5009.5—2016测定蛋白质含量。

1.3.4 挂面力学特性的测定

参考刘书航等[12]的方法并稍作修改：选择A/SFR型探头，随机选取10根挂面并截至15 cm，测前、中、后的速度都为1 mm/s，下压距离30 mm，触发力Auto-1.0 g。每种原料制作的挂面做7个平行，去掉1个最大值和1个最小值后求平均值。

1.3.5 挂面蒸煮品质的测定

参考熊小青等[11]的方法并稍作修改：称取10 g左右的挂面样品并记录挂面质量，将其放入500 mL沸水中煮，从60 s开始，每隔5 s捞出1根面条，用两片玻璃板按压，面条白芯消失时即为最佳蒸煮时间。将煮至最佳蒸煮时间的面条迅速捞出并在冷水中浸泡30 s后放在双层滤纸上静置5 min，称质量，记录面条质量。将煮面水倒入500 mL的容量瓶中，加入蒸馏水定容，用移液管取25 mL于质量恒定的铝盒中放在105 ℃烘箱烘干至质量恒定。干物质吸水率和挂面的蒸煮损失按公式(1)、公式(2)计算：

(1)

(2)

式中：m，干物质质量，g；m1，煮前面条质量，g；m2，煮后面条质量，g；w，煮前面条水分质量分数，%。

1.3.6 挂面质构特性的测定

煮后挂面质构特性参照韩锐等[13]的方法并稍作修改，取20根面条，放入500 mL的沸水中煮至最佳蒸煮时间，捞出放入冷水中静置30 s，沥干水分后进行面条质构试验。

选择HDP/PFS探头，测前速度：2.0 mm/s，测中速度：0.8 mm/s，测后速度：0.8 mm/s，压缩程度：75%，负载类型：Auto-10 g，两次压缩之间的时间间隔为5 s。每个试验做7次平行，去掉1个最大值和1个最小值后求平均值。

1.4 数据分析

采用SPSS 25.0软件对试验数据进行差异性和相关性分析，用Origin 8.1软件作图，以P<0.05为显著性标准。

2 结果与分析

2.1 不同原料粉及挂面样品组分分析

本研究使用的3种原料粉基本组分如表1所示，3种原料粉膳食纤维含量都较高，但是与2种荞麦原料粉相比，低精度小麦粉含有更高的膳食纤维与蛋白质，其中不溶性膳食纤维含量比例高。此外，低精度小麦粉灰分含量较高，为荞麦面粉的2倍左右。

表1 原料粉的基本组成 单位：%(湿基)

发酵与未发酵2种方式制作的挂面样品基本组成如表2所示，挂面样品中膳食纤维总量与原料粉相比均有降低。其中，可溶性膳食纤维含量显著升高，不溶性膳食纤维含量显著降低。这是因为原料粉制作的过程中经过数道压延，压力和剪切作用使得纤维物质分子间和分子内空间结构扩展变形，极易引起纤维发生断裂，从而使纤维素和半纤维素降解，造成不溶性膳食纤维向可溶性膳食纤维转化[14]。

表2 挂面样品的基本组成 单位：%(湿基)

3种原料粉经酵母预发酵制得的挂面与未发酵挂面相比，含水量高，蛋白质以及灰分含量并无明显变化。总膳食纤维含量相差不大，但是不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤维比值增大。可能是因为发酵过程中产生的CO2在压延过程中削弱了压力和剪切力的作用，对不溶性膳食纤维向可溶性膳食纤维的转化产生影响。

2.2 液态预发酵处理对高纤维挂面力学特性的影响

3种原料粉通过发酵与未发酵处理制得的6种高纤维挂面的力学特性如图1所示，与未发酵挂面相比，发酵挂面的抗弯折强度大，但是柔韧性较小。这主要与挂面内部的结构有关，酵母发酵过程中会产生大量的CO2和其他气体，能够形成充分的面筋网络组织[15]，在挂面干燥之后导致其结构疏松多孔，体积大而膨松，即面条厚度增加。因此发酵挂面弯折所需要的力增大，柔韧性减小。此外，与2种荞麦面粉发酵挂面相比，低精度小麦粉发酵挂面抗弯折强度较大，可能是低精度小麦粉中较高的膳食纤维和蛋白质含量所导致的。

a-抗弯折强度；b-柔韧性图1 发酵处理对高纤维挂面力学特性的影响Fig.1 Effect of fermentation treatment on mechanical properties of high-fiber dried noodles 注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.3 液态预发酵处理对高纤维挂面蒸煮品质的影响

蒸煮品质是评价面条质量好坏的重要指标之一，面条吸水率越大，面条品质相对较好，出品率高。干物质蒸煮损失小，表明淀粉流失少，挂面成品质量也相对较好[16]。由表3可见，3种原料粉经发酵处理后制得的挂面与未发酵挂面相比，最佳蒸煮时间缩短，干物质吸水率增大，蒸煮损失率减小。

酵母发酵使得挂面内部产生小孔洞，在煮制过程中水分通过小孔洞进入到挂面内部，导致其最佳蒸煮时间缩短，蒸煮损失率减小。干物质吸水率增大的原因可能是酵母发酵过程中产生乙醇，可以部分溶解麦醇溶蛋白，而氧化、醇和酸作用也减弱麦谷蛋白分子间的作用[17]。而原本与蛋白质结合的淀粉被释放出来，使其糊化时溶胀性增强，故吸水率增大[18]。

表3 发酵处理对高纤维挂面蒸煮品质的影响Table 3 Effect of fermentation treatment on cooking quality of high-fiber dried noodles

此外，观察3种原料粉制得的未发酵挂面可知，2种荞麦挂面最佳蒸煮时间、干物质吸水率以及干物质损失率相差较小。而低精度小麦粉挂面与2种荞麦挂面相比，最佳蒸煮时间较长，挂面吸水率较低，干物质损失率较大；原因可能是低精度小麦粉中膳食纤维含量较高。面条的吸水率主要是由于淀粉的糊化吸水，而膳食纤维亲水性较高，少量时会导致吸水率增加，但膳食纤维的继续升高会破坏面筋网络结构，使蛋白质的吸水能力和持水能力下降[19-20]。此外，淀粉颗粒的溶出会使得蛋白质和淀粉的损失率上升，挂面干物质损失率也逐渐升高[21]。

2.4 液态预发酵处理对高纤维挂面质构特性的影响

煮至最佳蒸煮时间的挂面质构特性结果如表4所示，发酵挂面与未发酵挂面相比，硬度、黏附性和咀嚼性均显著降低，硬度降低可能是与可溶性及不溶性膳食纤维含量的变化有关，挂面硬度随着膳食纤维含量的增加而升高，但是可溶性膳食纤维对挂面硬度的影响较不溶性膳食纤维大[22]。发酵挂面中可溶性膳食纤维含量低，硬度小。黏附性降低的原因可能是酵母发酵产生乙醇使麦醇溶蛋白降解，分子间结合力减小，而麦醇溶蛋白与挂面黏附性成正相关[23]，因此导致挂面黏附性降低。发酵挂面咀嚼性降低原因有2点：一是其硬度的降低导致[24]；二是酵母发酵过程产生的短链淀粉和CO2，增加面条的柔软度，从而降低面条的咀嚼性[18]。

表4 发酵处理对高纤维挂面质构特性的影响Table 4 Effect of fermentation treatment on texture characteristics of high-fiber dried noodles

此外，观察3种原料粉制得的未发酵挂面可知，与2种荞麦挂面相比，低精度小麦粉挂面硬度和咀嚼性较大，黏附性较小。原因可能是荞麦挂面的面筋网络结构比较疏松，均匀性较差，淀粉颗粒与面筋网络之间的空隙较多。而低精度小麦粉由于膳食纤维含量的增加，面团的均匀性趋于良好，面筋蛋白与淀粉颗粒之间空隙减少，面筋网络结构也更加紧密[24]。

3 结论

发酵高纤维挂面与未发酵高纤维挂面相比，最佳蒸煮时间缩短，干物质吸水率增大，蒸煮损失率减小，即发酵处理可以很好地改善高纤维挂面的蒸煮品质，酵母发酵后挂面硬度和咀嚼性显著降低，可以解决高纤维挂面目前存在的硬度大、难咀嚼的问题。但是经发酵处理后，挂面不耐弯曲，储运过程中会发生断条等情况，后续研究可考虑加入谷朊粉和其他亲水胶体等进一步改善发酵挂面的品质。