黃米-小麥混合粉流變學(xué)特性的研究

杜文娟，馬玉玲，姜龍波，張喜文，*，申瑞玲，董吉林（.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長(zhǎng)治0460；.鄭州輕工業(yè)學(xué)院，河南鄭州450000）

黃米-小麥混合粉流變學(xué)特性的研究

杜文娟1，馬玉玲2，姜龍波1，張喜文1，*，申瑞玲2，董吉林2
（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長(zhǎng)治046011；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院，河南鄭州450000）

研究了8種不同品種黃米粉（粳性和糯性各4種）的主要成分及黃米粉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：隨著黃米粉添加量的增加，面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、拉伸面積、拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈減小趨勢(shì)，延伸度先減小后基本穩(wěn)定不變，拉伸比例基本不變，弱化度均呈增加趨勢(shì)，但不同品種黃米粉、不同黃米粉添加量對(duì)粉質(zhì)、拉伸指標(biāo)的影響程度不同。此外，除拉伸比例外，黃米粉添加量與各粉質(zhì)指標(biāo)、拉伸指標(biāo)相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。建議制作黃米-小麥混合粉面制品時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品需求及混粉流變學(xué)特性選擇合適的黃米粉添加量。

黃米粉，小麥粉，粉質(zhì)特性，拉伸特性

糜子（Panicum miliaceum L.）屬禾本科黍?qū)?，起源于我?guó)黃河流域，耐旱、耐貧瘠、生育期短，至今已有10000年的栽培歷史，是我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)的主要糧食作物之一［1-2］，主要分布在陜北、晉西北、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古等地。糜子籽粒脫皮后稱黃米（proso millet），黃米營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維和微量元素，必需氨基酸指數(shù)（EAAI）比小麥高51%［3］，粗纖維含量明顯高于小麥、大米等日常主食。

“2015年中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病情況報(bào)告”顯示我國(guó)居民超重肥胖問(wèn)題凸現(xiàn)，高血壓、糖尿病等發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，糜子富含抗性淀粉，適用于糖尿病和心血管病患者食用；糜子蛋白質(zhì)有助于防止肝損傷，適合2型糖尿病患者食用［4-6］。日本曾將黃米和大米混合加工成食品，供給過(guò)敏癥者食用［7］，印度曾將黃米加工成食品，供嬰幼兒食用［8］。因此，研究和開(kāi)發(fā)黃米全谷物食品，對(duì)于改善人類膳食結(jié)構(gòu)，預(yù)防肥胖、慢性代謝性疾病，避免長(zhǎng)期食用單一主糧導(dǎo)致膳食營(yíng)養(yǎng)“過(guò)?！被颉安蛔恪爆F(xiàn)象的發(fā)生，推動(dòng)糜子資源的開(kāi)發(fā)利用有著極其重要的意義。

然而，目前我國(guó)對(duì)黃米與小麥粉搭配面制品的研究很少，多年來(lái)一直以黃米蒸糕、黃米油炸糕、黃饃饃［1］等家庭加工產(chǎn)品形式呈現(xiàn)，缺乏工業(yè)化主打產(chǎn)品。因此本實(shí)驗(yàn)將黃米粉與面粉搭配，研究黃米-小麥混合粉面團(tuán)的流變學(xué)特性，旨在為黃米粉在面制食品中的開(kāi)發(fā)利用和產(chǎn)品工業(yè)化提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃米粉 粳性黃米粉J-1、J-3（9404-36122）、J-7、J-9，糯性黃米粉N-2、N-4、N-8、N-LH（大同-LH），N-LH由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所提供，其他品種均由甘肅省農(nóng)科院提供；小麥粉 中糧神象香雪特一粉，鄭州中糧糧油工業(yè)有限公司；濃硫酸、硫酸銅等試劑 均為分析純；總膳食纖維測(cè)定試劑盒（K-TDFR） 愛(ài)爾蘭Megazyme公司。

Farinograph-AT粉質(zhì)儀、Extensograph-E拉伸儀 德國(guó)Brabender公司；K9840型自動(dòng)凱氏定氮儀濟(jì)南海能儀器股份有限公司；SZF-06A型脂肪測(cè)定儀 上海昕瑞儀器儀表有限公司；F3042010型膳食纖維測(cè)定儀 歐洲VELP SCIENTIFICA；SX-4-10型箱式電阻爐（馬弗爐） 北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 基本成分的測(cè)定 水分：GB/T 5009.3-2003；蛋白質(zhì)：GB/T 55l1-2008；脂肪：GB/T 14772-2008；膳食纖維：AOAC 985.29；淀粉：GB/T 5009.9-2008；灰分：GB/T 5009.4-2003。

1.2.2 混粉的制備 預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黃米-小麥混合粉中黃米粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)35%時(shí)，面團(tuán)彈性太差，不能進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，故分別按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%的比例添加到面粉中，用驗(yàn)粉篩混合均勻，再進(jìn)行粉質(zhì)特性、拉伸特性的測(cè)定。

1.2.3 粉質(zhì)實(shí)驗(yàn) 根據(jù)混粉水分含量，稱取混粉300 g左右，參照GB/T 14616-2006方法，用布拉班德粉質(zhì)儀測(cè)定，可得到吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)的參數(shù)。同一品種、同一水平重復(fù)3次，取平均值。

1.2.4 拉伸實(shí)驗(yàn) 稱取混粉質(zhì)量2%的食鹽溶于實(shí)驗(yàn)用水中，用粉質(zhì)儀和面5 min并將面團(tuán)分成150 g面團(tuán)2份，依次醒發(fā)45 min和90 min，參照GB/T 14615-2006方法，用布拉班德拉伸儀測(cè)定，可得到面團(tuán)的拉伸曲線面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例的參數(shù)。同一品種、同一水平重復(fù)3次，取同一水平8個(gè)品種重復(fù)24次的平均值。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)分析 采用Origin 7.5、SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃米粉和小麥粉的基本成分測(cè)定結(jié)果

從表1可以看出，黃米粉營(yíng)養(yǎng)豐富，其中淀粉含量最高，其次是蛋白質(zhì)，膳食纖維含量也較高，適當(dāng)食用可以改善膳食結(jié)構(gòu)，增加植物蛋白和膳食纖維的攝入。因此，加強(qiáng)黃米粉在食品中的利用對(duì)人類健康具有重要的意義。

2.2 黃米粉對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

2.2.1 黃米粉添加量對(duì)黃米-小麥混合粉面團(tuán)吸水率的影響 面團(tuán)吸水率是指面團(tuán)最大稠度達(dá)到480～520FE時(shí)所添加的水的百分比，與混粉中面筋含量呈正相關(guān)。從圖1可見(jiàn)，隨著黃米粉添加量的增加，N-2品種面團(tuán)吸水率先下降后升高然后又下降，其他品種面團(tuán)吸水率呈下降趨勢(shì)，但不同品種黃米粉的變化幅度有較大差異。這主要是因?yàn)辄S米粉吸水率低，且吸水后不能形成有彈性的面團(tuán)，即不含面筋蛋白［9］，因此黃米粉的加入稀釋了混粉中的面筋蛋白，從而降低了混粉面團(tuán)的吸水率。總體來(lái)看糯性品種黃米粉吸水率變化幅度較小，這可能與混粉中的淀粉［10］、膳食纖維［11-13］含量不同有關(guān)。

表1 黃米粉和小麥粉的基本成分表Table1 The main component of proso millet flour and wheat flour

圖1 黃米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)吸水率的影響Fig.1 The effect of proso millet additive amount on water absorption of mixed flour dough

圖2 黃米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)形成時(shí)間的影響Fig.2 The effect of proso millet additive amount on development time of mixed flour dough

2.2.2 黃米粉添加量對(duì)黃米-小麥混合粉面團(tuán)形成時(shí)間的影響 面團(tuán)形成時(shí)間是指從混粉加水開(kāi)始到粉質(zhì)曲線達(dá)到最大稠度所需的時(shí)間，與面筋的含量和強(qiáng)度有關(guān)，形成時(shí)間越長(zhǎng)表示粉的筋力越強(qiáng)。從圖2可以看出，隨黃米粉添加量的增加，面團(tuán)形成時(shí)間減小。當(dāng)黃米粉添加量小于10%時(shí)，N-4、N-LH和J-9品種面團(tuán)形成時(shí)間基本不變；當(dāng)添加量從10%增加到20%時(shí)，面團(tuán)形成時(shí)間大幅度減小，之后趨于平緩。這說(shuō)明黃米粉的添加量超過(guò)10%時(shí)，混粉的筋力大幅度減弱。因此，建議制作對(duì)筋力要求較高的黃米面制品時(shí)，如生產(chǎn)方便面專用粉形成時(shí)間要求≥4.5 min，黃米粉添加量應(yīng)控制在10%以內(nèi)。

2.2.3 黃米粉添加量對(duì)黃米-小麥混合粉面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響 面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間是指和面過(guò)程中，粉質(zhì)曲線兩次與500FE線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間的差值，反映了面團(tuán)耐受機(jī)械的能力，穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，混粉的筋力越強(qiáng)，面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中保持CO2氣體的能力也越強(qiáng)。圖3顯示，當(dāng)黃米粉添加量從10%增加到30%時(shí)，J-7品種的穩(wěn)定時(shí)間持續(xù)升高，但總體看來(lái)，隨著黃米粉添加量的增加，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間均呈下降趨勢(shì)，且不同品種間下降幅度差異較大。當(dāng)黃米粉含量達(dá)到25%時(shí)，J-1、J-7、N-LH和J-3的穩(wěn)定時(shí)間在5 min左右，符合饅頭用粉的穩(wěn)定時(shí)間（4～5.5 min）的要求［14］，建議黃米-小麥混合粉制作饅頭時(shí)添加量控制在25%以內(nèi)。

圖3 黃米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響Fig.3 The effect of proso millet additive amount on stability time of mixed flour dough

2.2.4 黃米粉添加量對(duì)黃米-小麥混合粉面團(tuán)弱化度的影響 弱化度是指曲線峰值中心與峰值過(guò)后12 min的曲線中心對(duì)應(yīng)的面團(tuán)稠度應(yīng)力之差，單位是FE，反映了面團(tuán)在攪拌過(guò)程中被破壞的速度和對(duì)機(jī)械攪拌的耐受能力，弱化度越大，面團(tuán)越黏，穩(wěn)定時(shí)間也越短，面團(tuán)品質(zhì)越差。圖4顯示，當(dāng)黃米粉添加量在15%～30%時(shí)，J-7品種的弱化度隨黃米粉添加量的增加而下降，但總體看來(lái)，弱化度都隨著黃米粉添加量的增加而增大，且添加量超過(guò)20%時(shí)，N-2、N-8、J-1、J-3品種弱化度增加的幅度較其他品種大。

圖4 黃米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)弱化度的影響Fig.4 The effect of proso millet additive amount on softening degree of mixed flour

2.2.5 黃米粉添加量對(duì)黃米-小麥混合粉面團(tuán)粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)的影響 粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)是對(duì)面粉品質(zhì)、粉質(zhì)曲線的綜合評(píng)價(jià)，能很好地反映出面粉的品質(zhì)特性。圖5顯示，當(dāng)黃米粉添加量在15%～20%時(shí)，J-1品種粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)略有升高；在添加量為20%～30%時(shí)，J-7品種粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)增加。除此之外，都隨著黃米粉添加量的增加，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)下降。這更近一步說(shuō)明了黃米粉的添加惡化了面粉的品質(zhì)，且隨添加量的增加，惡化程度越大，因此以黃米-小麥粉混粉生產(chǎn)各種面制食品時(shí)需要控制黃米粉添加量，或者添加改良劑來(lái)提高混粉品質(zhì)。

圖5 黃米粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)的影響Fig.5 The effect of proso millet additive amount on mixed tolerance index of mixed flour

分析黃米粉添加量對(duì)各粉質(zhì)指標(biāo)的影響可以看出，這些變化的主要原因是黃米粉的添加稀釋了面筋蛋白同時(shí)增加了混粉中的膳食纖維含量，從而使得面團(tuán)無(wú)法形成或者只能形成劣質(zhì)的面筋網(wǎng)絡(luò)，這種面筋網(wǎng)絡(luò)不耐揉，更不耐機(jī)械攪拌，所以形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間減小，弱化度增大。此外，面筋蛋白與膳食纖維、淀粉、多糖間的相互作用對(duì)粉質(zhì)特性也可能有一定的影響，具體機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究。

2.3 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉粉質(zhì)特性指標(biāo)間的相關(guān)性分析

從表2中可以看出，吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均與黃米粉添加量呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與弱化度成極顯著正相關(guān)。黃米-小麥混合粉面團(tuán)各粉質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析表明：弱化度與吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈極顯著相關(guān)，而吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)這四個(gè)指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)。

2.4 黃米粉對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響

拉伸曲線面積是面團(tuán)在拉伸過(guò)程中延伸度與阻力的乘積，代表了面團(tuán)從拉伸到拉斷所需的總能量；延伸度指拉伸曲線橫坐標(biāo)的長(zhǎng)度，代表了面團(tuán)的可塑性；拉伸阻力指曲線開(kāi)始5 mm的地方量取的曲線高度，代表了面團(tuán)的強(qiáng)度和筋力；拉伸比例指面團(tuán)最大拉伸阻力與延伸度的比值，反映了面團(tuán)的機(jī)械性能?？偟膩?lái)說(shuō)，拉伸能量越大，延伸度越小，拉伸阻力越大，拉伸比例越大，表明面團(tuán)筋力越強(qiáng)。從表3中可以看出，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間相同，隨著黃米粉添加量從0%增加到35%，面團(tuán)的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力均減小，拉伸比例先增大后維持不變?nèi)缓笤贉p小，且變化幅度很?。划?dāng)黃米粉添加量相同，對(duì)比45 min和90 min發(fā)酵時(shí)間下的拉伸指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，面團(tuán)的拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例均增加。當(dāng)黃米粉添加量小于10%的時(shí)候，隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)延伸度下降；當(dāng)黃米粉添加量在5%～35%時(shí)，隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)延伸度逐漸減小，這說(shuō)明混合粉中黃米粉所占比例越大，面團(tuán)的拉伸特性越差。小麥面筋蛋白吸水形成面筋網(wǎng)絡(luò)，賦予了面團(tuán)一定的強(qiáng)度、抗拉阻力以及優(yōu)良的粘彈性、延伸性［15］。與粉質(zhì)指標(biāo)相比，拉伸指標(biāo)可以直接反映面筋蛋白的質(zhì)量和數(shù)量，更能真實(shí)地反映出黃米粉與小麥混粉形成的面團(tuán)的加工品質(zhì)特性［16］。因此隨著黃米粉添加量的增加，拉伸特性變差，直接說(shuō)明混粉中面筋蛋白含量稀釋，造成了面筋筋力變?nèi)酰鎴F(tuán)加工性能變差。當(dāng)添加量超過(guò)35%時(shí)，面團(tuán)幾乎沒(méi)有彈性，無(wú)法進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。

2.5 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉拉伸特性指標(biāo)間的相關(guān)性分析

表4、表5顯示，黃米粉與小麥粉混拉面團(tuán)伸質(zhì)指標(biāo)之間有不同程度的相關(guān)性。黃米粉添加量與拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度均呈極顯著負(fù)相關(guān)。拉伸比例與黃米粉添加量、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度無(wú)相關(guān)性；拉伸面積與拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度間均呈極顯著正相關(guān)。

3 結(jié)論

混合粉面團(tuán)的粉質(zhì)特性隨黃米粉添加量的增加而變差，不利于加工利用，但不同品種黃米粉、不同黃米粉添加量對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響程度不同；隨黃米粉添加量的增加，混合粉面團(tuán)的拉伸性能降低，隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，混合粉的拉伸性能稍有提高，但當(dāng)黃米粉添加量達(dá)到35%以上，拉伸特性很差，無(wú)法進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。相關(guān)性分析表明，黃米粉添加量與各粉質(zhì)指標(biāo)間均達(dá)到極顯著相關(guān)水平；除拉伸比例外，黃米粉添加量及各拉伸指標(biāo)也均達(dá)到極顯著相關(guān)水平。因此，在使用黃米-小麥混合粉制作面制食品時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)品需求及混粉流變學(xué)特性選擇合適的黃米粉品種、添加量及發(fā)酵時(shí)間。

表2 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉粉質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析（平均值）Table2 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour farinograph indicators（mean value）

表3 黃米粉對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響Table3 The effect of proso millet on mixed flour extensograph characteirstics

表4 黃米粉添加量及黃米-小麥混合粉拉伸指標(biāo)相關(guān)性分析（醒發(fā)45 min）Table4 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 45 min）

表5 黃米粉添加量及黃米-小麥混合粉拉伸指標(biāo)相關(guān)性分析（醒發(fā)90 min）Table5 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 90 min）

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Study on the rheological properties of mixed proso millet-wheat flour

DU Wen-juan1，MA Yu-ling2，JANG Long-bo1，ZHANG Xi-wen1，*，SHEN Rui-ling2，DONG Ji-lin2
（1.Millet Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Changzhi 046011，China；2.Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000，China）

The main component of eight kinds of proso millet flour（four kinds of japonica and four kinds of glutinous proso millet）and the rheological properties of the mixed proso millet-wheat flour were studied.The results showed that with the increasing of the content of proso millet flour，the water absorption，development time，stability time，mixed tolerance index（MTI），stretching area（Energy），resistance to extension and the maximum resistance to extension of dough were all in the trend of decline.Extensibility were decreased at first and then stabilized，stretching ratio basically unchanged，while the softening degree were all in the trend of rise.However the variety and content of proso millet flour influence the rheological properties differently.In addition，the correlation of the content of proso millet with opaque index and tensile index all reached extremely significant level（p＜0.01）except stretching ratio.This suggested that the addition of proso millet flour should be chosen based on the demand of product and rheological characteristics when the product of mixed flour were produced.

proso millet flour；wheat flour；farinograph characteirstics；extensograph characteirstics

TS201.1

A

1002-0306（2016）06-0114-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.06.014

2015－07－17

杜文娟（1982-），女，碩士，助理研究員，主要從事谷子加工方面的研究，E-mail：dudu8217@163.com。

張喜文（1954-），男，大學(xué)本科，研究員，主要從事谷物加工與栽培方面的研究，E-mail：gzszxw1@163.com。

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（nycytx-13）。