真空擠壓對雜糧面條品質(zhì)與功能的影響

閆美姣 李云龍 李紅梅儀 鑫 孫元琳 趙 琳

(1. 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，山西 太原 030031；2. 特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點實驗室， 山西 太原 030031；3. 山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030006； 4. 運城學(xué)院生命科學(xué)系，山西 運城 044000)

真空擠壓是一種新型制面方式，能夠在真空負壓狀態(tài)下對面粉和水進行混合攪拌，促進水分的遷移，使水分和面粉顆?？焖俳Y(jié)合，改善面團的延展性和彈性，使面條具有緊密、均勻的結(jié)構(gòu)，提高面條質(zhì)量[1-2]。研究[3]表明，真空和面可以改善面條光澤；劉銳等[4]研究真空技術(shù)對面條質(zhì)量的影響，同樣表明生鮮面的色澤和彈性主要受真空度的影響；此外對面團理性特征研究的比較深入，真空和面可促進水分與面筋蛋白相互作用，降低水分子的流動性，利于面團結(jié)構(gòu)形成[5]；適宜的真空度和面會使面團中的谷蛋白大聚合體更多的游離巰基參與二硫鍵交聯(lián)，提高面團蛋白質(zhì)聚合度[6]；蛋白質(zhì)水合后二級結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，β-折疊和α-螺旋減少，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲增多[7]。

目前，有關(guān)小麥粉真空和面的面團以及面條的研究較多，對真空技術(shù)在無麩質(zhì)雜糧中應(yīng)用及深入研究較少。楊健等[8]通過對真空工藝研究，制備出復(fù)水性較好的青稞雜糧方便面；孫伊琳[9]通過研究真空工藝對七成燕麥全粉面帶質(zhì)地的影響，將真空和面技術(shù)應(yīng)用于高添加燕麥掛面工藝中；單珊[10]研究發(fā)現(xiàn)，真空環(huán)境可以使淀粉顆粒更好的包裹在面筋蛋白中，改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高紫薯面條的感官品質(zhì)。研究擬在前期高含量雜糧面條工藝制作的基礎(chǔ)上，對真空擠壓雜糧面條、常壓擠壓雜糧面條以及小麥粉面條的基本成分進行測定，并進行感官評價、蒸煮品質(zhì)分析、質(zhì)構(gòu)分析以及淀粉消化率和抗氧化試驗，分析3種面條的品質(zhì)和功能特性，研究真空擠壓雜糧面條與常壓擠壓雜糧面條和小麥粉面條品質(zhì)和功能特性上的差別，為后續(xù)雜糧面條的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎(晉蕎麥5號)、燕麥(白燕2號)、青稞(藏青2000)：山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；

富強高筋小麥粉：五得利面粉集團；

面條改良劑：安琪酵母股份有限公司；

蘆丁、槲皮素：純度92.5%，中國藥品生物制品檢定所；

DPPH、TPTZ：分析純，美國Sigma公司；

α-胰淀粉酶：13 U/mg，美國Sigma公司；

胃蛋白酶：400 U/mg，美國Sigma公司；

沒食子酸：分析純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

五谷雜糧磨粉機：HK-860型，廣州市旭朗機械設(shè)備有限公司；

混料機：定制，揚州雙鷹精密機械有限公司；

真空擠壓面條試驗機：TFSY-9.41型，揚州雙鷹精密機械有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TA-XT2i SMS型，英國Stable Micro Systems公司；

液相色譜儀：1100型，安捷倫科技有限公司；

紫外分光光度計：A380型，翱藝儀器(上海)有限公司；

數(shù)顯恒溫振蕩器：SHA-CA型，常州朗越制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面條樣品制備

(1) 真空擠壓雜糧面條：小麥∶燕麥∶青稞∶苦蕎比例為2.00∶3.75∶1.25∶3.00，加入0.5%面條改良劑，加水量45%、水溫58 ℃，醒發(fā)10.5 min后真空擠壓制作。

(2) 常壓擠壓雜糧面條：小麥∶燕麥∶青稞∶苦蕎比例為2.00∶3.75∶1.25∶3.00，加入0.5%面條改良劑，加水量45%、水溫58 ℃，醒發(fā)10.5 min后常壓擠壓制作。

(3) 小麥粉面條：參考GB/T 35875—2018，加入0.5% 面條改良劑，加水量31%、水溫30 ℃，醒發(fā)10.5 min 后常壓擠壓制作。

將制作好的面條干燥后粉碎，過40目篩，于-4 ℃密封保存。

1.3.2 基本營養(yǎng)成分測定

(1) 水分：按GB 5009.3—2016執(zhí)行。

(2) 總灰分：按GB 5009.4—2016執(zhí)行。

(3) 蛋白質(zhì)：按GB 5009.5—2016執(zhí)行。

(4) 脂肪：按GB 5009.6—2016執(zhí)行。

(5) 淀粉：按GB 5009.9—2016執(zhí)行。

(6) 總膳食纖維：按GB 5009.88—2014執(zhí)行。

(7) 破損淀粉：按GB/T 9826.88—2008執(zhí)行。

(8) 直鏈淀粉：按GB/T 15683—2008執(zhí)行。

1.3.3 總黃酮含量測定 稱取0.5 g面條粉末，加入50 mL 70%甲醇，在70 ℃下水浴提取3 h。過濾，取濾液1 mL，加入0.1 mol/L三氯化鋁溶液2 mL和1.0 mol/L醋酸鉀溶液3 mL，定容后搖勻，靜置30 min，在420 nm處測吸光度，分別吸取0.0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 mL濃度為0.05 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液(70%甲醇為溶劑)置于10 mL具塞試管中，按上述方法測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[11]，經(jīng)試驗測得標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.162 8X+0.000 2，R2=0.999 7。按式(1)計算總黃酮含量。

(1)

式中：

F——總黃酮或總酚含量，mg/g；

m——測試樣品中蘆丁或沒食子酸的質(zhì)量，mg；

V——測定液體積，mL；

50——樣液總體積，mL；

M——樣品質(zhì)量，g。

1.3.4 總酚含量測定 取1.3.2中樣品濾液0.5 mL于25 mL 具塞試管中，加70%甲醇3 mL，十二烷基硫酸鈉溶液(0.3%)2 mL、混合溶液(0.6%三氯化鐵和0.9%的鐵氰化鉀以1∶0.9比例混合)1 mL，搖勻，避光放置5 min，用0.1 mol/L鹽酸定容，避光放置30 min，在720 nm下測定吸光值，將0.05 mg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(70%甲醇為溶劑)稀釋為不同濃度的沒食子酸工作液(0.002～0.016 mg/mL)，分別吸取2 mL不同濃度的沒食子酸工作液，按上述方法測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[12-13]，經(jīng)試驗測得標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=9.086 3X-0.005 7，R2=0.999 6。按式(1)計算總酚含量。

1.3.5 蘆丁槲皮素含量測定 采用高效液相色譜法，0.05 mg/mL 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液和0.05 mg/mL槲皮素標(biāo)準(zhǔn)液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，分別進樣0.5，1.0，3.0，5.0，10.0 μL 和1，5，10，15，20，30 μL，以進樣體積和峰面積作圖，得到蘆丁和槲皮素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=71.72X-7.106 4，R2=0.999 9，槲皮素標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=106.74X-26.703，R2=0.999 9。

稱取1.0 g面條粉末樣品，用70%甲醇70 ℃浸提3 h后取上清液，定容至50 mL容量瓶中，0.45 μm濾膜過濾后，進樣20 μL。色譜柱C18，柱溫30 ℃，波長360 nm，流動相如表1所示[14]。

表1 高效液相色譜流動相

1.3.6 蒸煮品質(zhì)測定

(1) 最佳煮制時間：取20根面條，于250 mL沸水中煮制，3 min時取出一根，玻璃片擠壓觀察硬心是否存在，如果存在，則每隔30 s檢測一次，直至無硬心，此時間為最佳煮制時間[15]。

(2) 最佳煮制時間：另取10根面條，將面條煮至最佳煮制時間后馬上撈出，用蒸餾水沖洗面條表面，與面湯一并在電爐上蒸去大部分水分后，置于鋁盒中烘至恒重。按式(2)計算蒸煮損失率。

(2)

式中：

CLR——蒸煮損失率，%；

W——培養(yǎng)皿增重，g；

M——面條重量，g；

C——面條中的水分含量。

面條水分含量測定方法按濕面條自然干燥散失的水分和干面條粉碎后按直接干燥法測定出的水分之和計算。

(3) 吸水率：另取10根面條，稱重后，于沸水中煮至最佳蒸煮時間，立即將面條撈出，瀝干水分，稱量[15]。按式(3)計算吸水率。

(3)

式中：

WA——吸水率，%；

M——煮后的面條重量，g；

m——煮前面條的重量，g。

1.3.7 感官評價 采用模糊數(shù)學(xué)法[16]對面條進行感官評價，因素集U={色澤U1，表現(xiàn)狀態(tài)U2，適口性U3，韌性U4，爽口性U5，潤滑度U6，品味U7}；評語集V={好，中，差}，其中好為90分、中為70分、差為50分；

參考標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10137—1993確定各因素權(quán)重為：色澤(0.10)、表現(xiàn)狀態(tài)(0.10)、適口性(0.20)、韌性(0.25)、爽口性(0.25)、潤滑度(0.05)、品味(0.05)，即X={0.10，0.10，0.20，0.25，0.25，0.05，0.05}。

由10名感官評定員按色澤、表現(xiàn)狀態(tài)、適口性、韌性、爽口性、潤滑度、品味對3種面條進行逐一評價，數(shù)據(jù)除以品評總?cè)藬?shù)，即得到3個模糊矩陣R。模糊關(guān)系綜合評判集Y=X·R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣。

1.3.8 質(zhì)構(gòu)測定 將煮熟的面條瀝干水分，取5根平行放于載物臺上，間距近似，試驗5次。參數(shù)設(shè)定：

(1) TPA測試：選用SMSP/36R探頭，測前速度2 mm/s、測定速度1 mm/s、測后速度1 mm/s；表面上高度10 mm；起始力5.0 g；形變量75%。

(2) 硬度測試：選用A/LKB-F探頭，測前速度1 mm/s、測定速度1 mm/s、測后速度1 mm/s、表面上高度5 mm；起始力5.0 g；形變量75%。

1.3.9 DPPH自由基消除能力測定 用無水乙醇配置濃度為2×10-4mol/L的DPPH溶液。稱取1.0 g樣品用50 mL 70%甲醇70 ℃浸提3 h后，離心，取上清液。取2 mL DPPH溶液，加2 mL不同濃度的樣品提取液(1～5 mg/mL)，在515 nm處測吸光度D1，2 mL樣品提取液，加2 mL 70%甲醇，吸光度為D2，2 mL DPPH溶液，加2 mL 70%甲醇，吸光度為D3，按式(4)計算DPPH自由基的清除率[17]。

(4)

式中：

K——DPPH自由基的清除率，%；

D1——樣液在515 nm處的吸光度；

D2——樣液與70%甲醇的混合液在515 nm處的吸光度；

D3——加入DPPH溶液后樣液與60%甲醇的混合液在515 nm處的吸光度。

1.3.10 總抗氧化能力測定 采用FRAP法，將0.2 mL樣品提取液置于10 mL具塞試管中，加入0.6 mL水和6 mL 預(yù)熱至37 ℃的FRAP工作液(10 mmol/L TPTZ溶液、20 mmol/L三氯化鐵溶液、0.3 mmol/L醋酸鈉緩沖溶液1∶1∶10比例混合)，搖勻后放置4 min，于593 nm 處測吸光值，另以0.1～1.0 mmol/L FeSO4的標(biāo)準(zhǔn)溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品的總抗氧化能力以FeSO4(mmol/g)表示[18]。

1.3.11 淀粉消化率測定 稱取含有50 mg碳水化合物的樣品粉末于具塞錐形瓶中(碳水化合物含量以樣品重量減去水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維含量計算)，加5 mL蒸餾水于沸水中糊化5 min，冷卻后，加入10 mL HCl—KCl緩沖液(pH 1.5)及0.2 mL胃蛋白酶液(0.1 g/mL)，在40 ℃下振蕩60 min，取出冷卻，加9.8 mL 0.5 mol/L乙酸鈉(pH 6.9)，加入5 mLα-淀粉酶液(2.6 U)啟動反應(yīng)，在37 ℃下勻速振蕩，在0，20，30，60，90，120，180 min各取1 mL消化樣液，沸水浴中滅酶5 min，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，按DNS法測定葡萄糖含量[19]，各時間點測得消化液中的葡萄糖含量記為Sx，總淀粉含量(按GB 5009.9—2016執(zhí)行)為TS，按式(5)計算淀粉消化率。

(5)

式中：

SD——淀粉消化率，%；

Sx——各時間點消化液中的葡萄糖當(dāng)量，mg；

TS——測試樣品中總淀粉含量，mg。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分分析

由表2可知，小麥粉面條的蛋白質(zhì)和淀粉含量高于雜糧面條，但膳食纖維以及總酚、總黃酮等功能性成分顯著低于雜糧面條含量(P<0.05)，且小麥粉面條中不含有蘆丁和槲皮素。真空擠壓制作的雜糧面條與常壓下制作的雜糧面條的營養(yǎng)成分和功能性成分含量間差異并不顯著(P>0.05)，說明真空擠壓對雜糧面條的營養(yǎng)價值無不良影響。

表2 3種面條的基本成分(干基重)?

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

研究表明，苦蕎中含有豐富的黃酮類物質(zhì)[20]，其主要成分是蘆丁[21]，燕麥、青稞中含有較高含量的膳食纖維，主要為葡聚糖[22-23]。因而試驗采用苦蕎、燕麥、青稞以及小麥粉為原料制備的雜糧面條，其酚類、黃酮類物質(zhì)及膳食纖維含量比小麥粉面條高。

2.2 雜糧面條品質(zhì)分析

2.2.1 蒸煮品質(zhì)測定 3種面條的蒸煮品質(zhì)見表3，真空擠壓雜糧面條與常壓擠壓雜糧面條的最佳煮制時間、吸水率之間并無顯著差異(P>0.05)，且均低于小麥粉面條。

表3 3種面條的蒸煮品質(zhì)?

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

但兩種面條的蒸煮損失率差異明顯(P<0.05)，真空擠壓雜糧面條的蒸煮損失率小于常壓擠壓制作的雜糧面條，這是因為真空狀態(tài)下擠壓的面條外表較光滑，結(jié)構(gòu)更加緊實，煮制時損失的固形物較少。由于小麥粉面條中含有大量面筋蛋白，在制面過程中能夠與淀粉有效結(jié)合，強化面條結(jié)構(gòu)，降低蒸煮損失，故小麥粉面條的蒸煮損失率明顯低于雜糧面條，僅為6.71%。

2.2.2 面條的感官評價 由表4計算得出3種面條的綜合評分為：小麥粉面條88.20分、真空擠壓雜糧面條85.05分、常壓擠壓雜糧面條81.20分。小麥粉面條的各項指標(biāo)均最佳，大眾接受度高，綜合評分最高；真空擠壓雜糧面條色彩飽滿、表面光滑、結(jié)構(gòu)較緊實且入口潤滑，不粘牙，但由于含有雜糧，口感稍有粗糙，品味不如小麥粉面條；常壓擠壓制作的雜糧面條口感順滑，但顏色發(fā)白，面條發(fā)軟、比較粘牙，感官評分最低。

2.2.3 面條的質(zhì)構(gòu)評價 如表5所示，真空擠壓雜糧面條與小麥粉面條相比，回復(fù)性和膠著度無明顯差異(P>0.05)，硬度小于小麥粉面條，說明真空擠壓雜糧面條對咬

表4 3種面條的感官評價結(jié)果

表5 3種面條的質(zhì)構(gòu)分析?

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

力的抵抗能力低于小麥粉面條，但壓縮變形后的恢復(fù)能力較強，有著較好的彈性和咀嚼度。真空擠壓雜糧面條與常壓擠壓雜糧面條的質(zhì)構(gòu)差異顯著(P<0.05)，真空擠壓制作的面條各項質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均好于常壓擠壓雜糧面條，說明真空條件能夠改善雜糧面條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使面條更加緊實，富有彈性和嚼勁，真空擠壓面條的黏附性絕對值顯著低于常壓擠壓雜糧面條(P<0.05)，說明真空擠壓能夠使面條表面光滑，降低面條對舌頭和牙齒的黏附性，提高面條的感官質(zhì)量。

有學(xué)者[24-25]認為真空和面可以使水分與面粉充分融合，促進蛋白質(zhì)與水分相互作用，使面筋網(wǎng)絡(luò)在和面和擠壓中充分形成。Li等[1,25]及駱麗君等[26]研究表明，真空可以使面團具有更緊密連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低蒸煮損失率，提高煮制后面條的硬度。這與試驗中真空擠壓雜糧面條的硬度顯著高于常壓擠壓雜糧面條硬度，蒸煮損失率低于常壓擠壓面條的結(jié)果一致，也驗證了學(xué)者們的相關(guān)研究。因此真空擠壓可應(yīng)用于雜糧面條加工，以改善其品質(zhì)特性。

2.3 雜糧面條功能特性評價

2.3.1 抗氧化水平測定 如圖1所示，3種面條對DPPH自由基的清除能力均隨提取液濃度的增加而增加，達到一定濃度后呈現(xiàn)平緩狀態(tài)，雜糧面條的清除能力明顯高于小麥粉面條，與面條中總酚和總黃酮含量有關(guān)。在樣品濃度為1～4 mg/mL時，真空擠壓雜糧面條的DPPH自由基清除率高于常壓擠壓雜糧面條，但>4 mg/mL時，二者對DPPH自由基的清除能力相近，這是因為兩種雜糧面條的原料相同，所包含的活性成分含量相近的原因，也進一步說明真空擠壓操作對雜糧面條的DPPH自由基清除能力無明顯影響。

圖1 3種面條的DPPH自由基清除率

總抗氧化試驗中FeSO4標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.707 5x+0.024 7，R2=0.997 0，可計算得出3種面條的總抗氧化能力。如圖2所示，雜糧面條的總抗氧化能力明顯強于小麥粉面條，且真空擠壓與否對雜糧面條的總抗氧化能力無顯著影響。

雜糧面條的抗氧化能力高于小麥粉面條，與薛朕鈺等[27]的研究結(jié)果一致，添加苦蕎黃酮提取物可以提高裸燕麥產(chǎn)品的抗氧化能力。

2.3.2 淀粉消化率測定 淀粉消化率試驗中，葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.685 9x-0.008 8，R2=0.999 5。由圖3 可以看出，3種面條的淀粉消化率在前20 min均增長較快，這是因為前20 min內(nèi)被消化的淀粉為快速消化淀粉，快速消化淀粉能被人體消化系統(tǒng)快速消化，升高血糖。在20～120 min時，雜糧面條的淀粉消化率開始緩慢增加，說明雜糧面條此時消化緩慢，逐漸釋放出葡萄糖，緩慢升高人體血糖，而小麥粉面條的淀粉消化率增加較快，在60 min時超過雜糧面條，說明小麥粉面條與雜糧面條相比，消化速率較快，能快速升高人體血糖。120 min之后3種面條淀粉消化率曲線逐漸趨于平穩(wěn)，這是因為消化后期主要為不能被消化的抗性淀粉，使淀粉消化率曲線變化不明顯，從消化終點來看，雜糧面條的淀粉消化率明顯低于小麥粉面條。

圖2 3種面條的總抗氧化能力

Peng等[28]發(fā)現(xiàn)槲皮素和蘆丁具有較高的抗氧化活性，及抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性，從而影響淀粉的消化；且何財安等[29]研究發(fā)現(xiàn)苦蕎多酚的存在可提高淀粉中抗性淀粉含量，促進淀粉顆粒的交聯(lián)和聚合。試驗中真空擠壓雜糧面條蘆丁含量達8.7 mg/100 g，常壓擠壓雜糧面條蘆丁含量為9.4 mg/100 g，且均含有少量槲皮素，而在小麥粉面條中未檢測到蘆丁、槲皮素，且黃酮類物質(zhì)含量也顯著低于雜糧面條，且雜糧中含有較多的慢速消化淀粉及抗性淀粉，因而試驗中雜糧面條的淀粉消化率低于小麥粉面條。說明食用雜糧面條能夠控制餐后人體血糖快速升高，降低高血糖風(fēng)險。

圖3 3種面條的總淀粉消化率

3 結(jié)論

通過對真空擠壓雜糧面條、常壓擠壓雜糧面條以及小麥粉面條進行品質(zhì)分析和功能特性評價進行了分析，真空擠壓對雜糧面條的營養(yǎng)成分與功能特性影響較小，可以提高雜糧面條的硬度、彈性，改善面條的回復(fù)性、膠著度和咀嚼度，優(yōu)化面條的結(jié)構(gòu)形態(tài)，并且能夠降低雜糧面條的黏附性，提高感官評分。此外，真空擠壓技術(shù)對雜糧面條內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響等機理還需進一步研究。