河套地區(qū)不同小麥粉品質(zhì)特性對其面條品質(zhì)的影響

雍雅萍，王吉力特，李云玲，高翠霞，王艷茹，蘇靖*

1(河套學(xué)院 農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾，015000)2(內(nèi)蒙古兆豐河套面業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾，015000)

面條是河套地區(qū)城鄉(xiāng)居民傳統(tǒng)主食之一。面條品質(zhì)很大程度上取決于小麥粉理化特性、糊化特性、粉質(zhì)特性和拉伸特性，使用不同產(chǎn)地和品種的小麥粉，所制作的面條品質(zhì)差異較大[1]。

研究表明[2-3]，隨著蛋白質(zhì)含量增加，面條硬度、黏聚性顯著增加。MISKELLY等[4]指出拉伸阻力較大的面團(tuán)，制作的面條硬度更大。國內(nèi)很多學(xué)者對小麥粉糊化特性與面條品質(zhì)的關(guān)系開展研究，但結(jié)果不盡相同。鄭學(xué)玲等[5]、趙登登等[6]和張劍等[7]研究表明，峰值黏度越高，面條感官評分越好。宋亞珍等[8]研究結(jié)果表明，小麥粉糊化指標(biāo)中最終黏度、回升值和崩解值對面條硬度、韌性和剪切性影響更大。由于小麥在研磨過程中受到機械力的作用，淀粉顆粒會受到不同程度損傷，且小麥粉粒度越細(xì)，破損淀粉的量越高[9-11]。破損淀粉不僅影響小麥粉的糊化特性也顯著影響面條質(zhì)構(gòu)特性，王崇崇[12]和LIU等[13]研究發(fā)現(xiàn)破損淀粉含量增加，淀粉崩解值降低。劉銳等[14]研究表明，磨粉過程中淀粉的大量損傷導(dǎo)致面條硬度下降。

由于評價小麥粉品質(zhì)特性的理化指標(biāo)、糊化指標(biāo)、粉質(zhì)指標(biāo)和拉伸指標(biāo)較多，且各指標(biāo)間量綱和數(shù)量級具有較大差異和相關(guān)性，所反映的信息具有重疊性，因此采用主成分分析可以消除人為選擇指標(biāo)的主觀性，可以減少預(yù)測變量個數(shù)[15-16]。鄧雁方等[17]和潘治利等[18]利用主成分分析和聚類分析方法綜合分析了不同類別掛面力學(xué)品質(zhì)特性和不同品種小麥粉粉質(zhì)特性對速凍熟面條品質(zhì)的影響，為面制品專用粉品質(zhì)評價提供了參考方法。

河套地區(qū)是北方優(yōu)質(zhì)春小麥生產(chǎn)基地，以永良4號為主生產(chǎn)的小麥粉蛋白質(zhì)含量較高，制作的面條因爽口、有嚼勁而深受消費者的歡迎，但目前有關(guān)該地區(qū)所生產(chǎn)的小麥粉對面條品質(zhì)影響的研究鮮見報道。本研究選取河套地區(qū)14種特色小麥粉為試驗材料，測定小麥粉理化指標(biāo)、糊化指標(biāo)、粉質(zhì)指標(biāo)，面團(tuán)拉伸指標(biāo)和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，采用主成分和聚類統(tǒng)計分析方法，分析不同河套小麥粉品質(zhì)特性對面條品質(zhì)的影響，客觀歸納總結(jié)河套小麥粉品質(zhì)與面條品質(zhì)之間的關(guān)系，為該地區(qū)小麥粉加工提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

雞鹿塞兆豐十年粉系列(N17-1、N17-2、N17-3)，內(nèi)蒙古兆豐河套面業(yè)有限公司；雞鹿塞兆豐有機粉系列(Y-1、Y-2、Y-3)，內(nèi)蒙古兆豐河套面業(yè)有限公司；雞鹿塞兆豐富硒小麥粉系列(FX-1、FX-2)，內(nèi)蒙古兆豐河套面業(yè)有限公司；烏拉特中旗石哈河大小紅麥粉系列(DH-1、DH-2、DH-3、DH-4)，河套學(xué)院小麥育種中心；農(nóng)大3753(Z2)，河套學(xué)院小麥育種中心；烏拉特中旗黑小麥高筋粉(Z1)，烏拉特中旗好聯(lián)豐有機農(nóng)牧業(yè)專業(yè)合作社。共計14種小麥粉。

1.2 儀器與設(shè)備

9500近紅外分析儀，瑞典波通儀器公司；布拉班德粉質(zhì)儀、布拉班德拉伸儀、布拉本德黏度儀，德國布拉班德公司；Sdmatic損傷試驗儀，法國肖邦公司；WSF-Ⅲ 型小麥粉加工精度測定儀，無錫穗邦科技有限公司；TPA質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司；面筋儀，上海嘉定糧油儀器公司；電子分析天平，上海精科天平制造有限公司；JHMZ-200 針式和面機、JMTD-168/140面條機，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)測定

面團(tuán)粉質(zhì)指標(biāo)參照GB/T 14614—2006《糧油檢驗 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 粉質(zhì)儀法》；面團(tuán)拉伸指標(biāo)參照GB/T 14615—2006《糧油檢驗 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 拉伸儀法》；濕面筋含量參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測定濕面筋》；蛋白質(zhì)含量采用9500近紅外谷物分析儀測定。小麥粉糊化指標(biāo)參照 GB/T 14490—2008《糧油檢驗 谷物及淀粉糊化特性測定 黏度儀法》；損傷淀粉參照范玲等[19]的方法；小麥粉L值、麩星含量參照GB/T 27628—2011《糧油檢驗小麥粉粉色麩星的測定》的方法。

1.3.2 面條的制備

參照GB/T 35875—2018小麥粉面條制作方法。

1.3.3 面條質(zhì)構(gòu)、拉伸指標(biāo)測定

參照孫彩玲等[20]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.3對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)統(tǒng)計分析

小麥粉品質(zhì)指標(biāo)和反映面條品質(zhì)的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)匯總見表1。由表1可知，小麥粉理化指標(biāo)中麩星含量變異系數(shù)較大(74.168%)，而蛋白質(zhì)和濕面筋含量變異系數(shù)較小(6.089%和5.183%)，說明品種之間蛋白質(zhì)和濕面筋含量差異小。糊化指標(biāo)中最低黏度、最終黏度、崩解值、回升值變異系數(shù)較大，分別為23.729%、21.371%、37.561%、35.298%；形成時間最長9.9 min，最短3.2 min；穩(wěn)定時間最長16.8 min，最短3.7 min，變異系數(shù)分別達(dá)到33.634%和50.411%。弱化度、拉伸能量、最大拉伸阻力、拉伸比和最大拉伸比變異系數(shù)均達(dá)20%以上，波動較大，說明小麥粉品種之間糊化特性、粉質(zhì)特性、拉伸特性差異較大。面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中硬度、黏著性、膠著性和咀嚼性的變異系數(shù)較大，具有差異性。

表1 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)統(tǒng)計值Table 1 Statistical values of wheat flour quality index and noodle texture index

2.2 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

研究測定了小麥粉理化指標(biāo)、糊化指標(biāo)、粉質(zhì)指標(biāo)及拉伸指標(biāo)，得到小麥粉21個品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)矩陣，結(jié)果見表2。

由表2可知，小麥粉色澤亮度L值與小麥粉麩星數(shù)具有極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，而與面團(tuán)弱化度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；蛋白質(zhì)與濕面筋呈顯著負(fù)相關(guān)；濕面筋與最低黏度、最終黏度、回升值呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，而與糊化溫度、峰值黏度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；蛋白質(zhì)與最低黏度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。綜合以上結(jié)果，說明小麥粉中蛋白質(zhì)和濕面筋含量與淀粉糊化特性具有顯著相關(guān)性。BYUNG等[21]研究表明，小麥粉中蛋白質(zhì)含量對淀粉性質(zhì)有顯著影響。高楊等[22]認(rèn)為小麥粉糊化特性與淀粉含量及組分顯著相關(guān)，破損淀粉與小麥籽粒硬度、小麥粉顆粒和淀粉含量等有關(guān)，所以損傷淀粉與糊化特性之間相關(guān)性不顯著。本試驗中破損淀粉與糊化溫度、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值均沒有顯著相關(guān)性，而與崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。岳鳳玲等[23]和閔照永等[24]指出，小麥粉中破損淀粉含量增加時崩解值會降低，從而增加小麥粉糊在加熱、冷卻過程中的熱穩(wěn)定性，使得耐剪切性增強。糊化指標(biāo)中峰值黏度與最低黏度、最終黏度具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01)，該結(jié)果與王美芳等[25]研究結(jié)果一致。峰值黏度與崩解值、回升值呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；崩解值與形成時間、穩(wěn)定時間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；濕面筋與面團(tuán)延伸度具有顯著正相關(guān)(P<0.05)；弱化度與形成時間、穩(wěn)定時間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；拉伸能量與形成時間、穩(wěn)定時間、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比呈正相關(guān)(P<0.05)；弱化度與拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最大拉伸比呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表2 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Correlation coefficient matrix of wheat flour quality index

2.3 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性分析

小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果如表3所示。由表3可知，蛋白質(zhì)與面條黏著性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；濕面筋含量與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)并無顯著相關(guān)性，與BARAK等[26]研究結(jié)果相同。崩解值與面條硬度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與膠著性、咀嚼性呈顯著正相關(guān)，而與黏聚性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；形成時間、穩(wěn)定時間與面條硬度、膠著性和咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；吸水率與面條回復(fù)性呈顯著正相關(guān)。吸水率與硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，而弱化度與膠著性、咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。HEO等[27]的研究表明，因小麥粉中蛋白質(zhì)含量較高，所以小麥粉吸水率較大，面條硬度也增大。破損淀粉與面條硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。劉強等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在淀粉酶的作用下，增加小麥粉中破損淀粉含量，面條蒸煮損失率增加，面條表面強度降低，使面條變軟發(fā)黏，咀嚼性變差。岳鳳玲[29]和付奎等[30]通過觀察面筋網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)破損淀粉吸水膨脹，對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有一定擠壓破壞作用,使得濕面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得松散不連續(xù)，進(jìn)而影響面條的蒸煮品質(zhì)。

表3 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 3 Correlation between wheat flour quality index and noodle texture index

由表4可知，面條硬度與膠著性和咀嚼性之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，而與黏聚性和回復(fù)性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；面條黏著性與回復(fù)性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；咀嚼性與彈性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；黏聚性與膠著性和咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與回復(fù)性呈極顯著正相關(guān)；膠著性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，而與回復(fù)性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。趙清宇[31]通過分析面條感官指標(biāo)與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中的硬度、膠著性、咀嚼性與表觀狀態(tài)、適口度、黏性、光滑性具有較好的相關(guān)性，而與彈性并沒有顯著相關(guān)性。

表4 面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 4 Correlation between texture indexes of noodles

2.4 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性分析

通過計算指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)可以看出，小麥粉品質(zhì)指標(biāo)間具有密切相關(guān)性，而相關(guān)系數(shù)如何反映每個數(shù)據(jù)指標(biāo)對總體指標(biāo)貢獻(xiàn)度仍需進(jìn)一步分析，采用21個品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表5和表6。

表5 相關(guān)系數(shù)矩陣特征值Table 5 Eigenvalues of correlation coefficient matrix

表6 主成分載荷陣Table 6 Component matrix of principal component analysis

由表5可知，前6個主成分特征值均大于1，主成分方差貢獻(xiàn)率分別為35.94%、22.81%、11.61%、8.94%、6.08%、5.01%且累計貢獻(xiàn)率達(dá)90.39%，故90.39%的總方差可以由前6個主成分解釋， 因此提取前6個主成分對小麥粉品質(zhì)進(jìn)行概括。

由表6主成分載荷陣可以看出，PC1中系數(shù)較大的是形成時間、穩(wěn)定時間、拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比；PC2中系數(shù)較大的是濕面筋、蛋白質(zhì)、糊化溫度、峰值黏度、回升值；PC3中系數(shù)較大的是麩星數(shù)、崩解值、吸水率；PC4中系數(shù)較大的是L值、麩星數(shù)、吸水率；PC5中系數(shù)最大的是延伸度；PC6中破損淀粉、糊化溫度、吸水率系數(shù)最大。綜合以上結(jié)果可認(rèn)為PC1和PC5主要反映小麥粉粉質(zhì)和拉伸特性，PC2反映小麥粉糊化特性，PC3和PC6反映小麥粉機械承受能力，PC4反映小麥粉加工精度。

2.5 不同品種小麥粉聚類分析

綜合主成分分析結(jié)果，對試驗材料采用Ward法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，由聚類分析樹狀圖(圖1)可知，當(dāng)類間距離=20時，可將樣品聚為四類，第一類有5個樣品(DH-2、DH-3、FX-1、FX-2、Y-3)，第二類聚集2個樣品(Z1、Z2),第三類聚集4個樣品(DH-4、DH-1、Y-2、Y-1)，第四類聚集3個樣品(N17-1、N17-2、N17-3)。

圖1 聚類分析樹狀圖Fig.1 Clustering diagram of wheat wheat flour quality

由小麥粉品質(zhì)指標(biāo)和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)平均值(表7)可知，第二類濕面筋含量與其他三類之間具有顯著差異；第二、三類間蛋白質(zhì)與第一、四類間具有顯著差異；第二類的糊化溫度、最低黏度、峰值黏度、最終黏度與其他三類之間具有顯著差異；第四類的崩解值與其他三類之間具有顯著差異；第二類回升值與其他三類之間具有顯著差異；第四類面團(tuán)的形成時間、穩(wěn)定時間與其他三類之間具有顯著差異；第一類面團(tuán)弱化度與其他三類之間具有顯著差異；第三、四類的最大拉伸阻力與第一、二類間具有顯著差異。對比面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間差異可以看出，第四類面條硬度、膠著性、咀嚼性與前三類具有顯著差異。整體看第二類與第四類小麥粉品質(zhì)指標(biāo)具有顯著差異，與第二類小麥粉相比，第四類小麥粉破損淀粉、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值較小，崩解值、最大拉伸阻力較大，形成時間、穩(wěn)定時間較長，弱化度較小，所制作的面條硬度、膠著性較大,咀嚼性較好。

表7 小麥粉聚類分析和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)統(tǒng)計值Table 7 Cluster analysis of wheat wheat flour and statistical values of noodle texture indexes

表7中，通過對比第二類與第四類小麥粉蛋白質(zhì)和濕面筋含量，可以發(fā)現(xiàn)第二類小麥粉蛋白質(zhì)含量較高而濕面筋含量較低，第四類小麥粉蛋白質(zhì)含量較低，而濕面筋含量較高。趙清宇[31]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)4種組分中，麥谷蛋白對小麥粉品質(zhì)具有較大影響，其與濕面筋、形成時間和最大拉伸阻力呈正相關(guān)；谷蛋白與面條的硬度、咀嚼性具有顯著相關(guān)性。同樣，BARAK等[26]和KAUR等[32]指出，麥谷蛋白對面團(tuán)具有強化作用，谷蛋白含量高的小麥粉，面團(tuán)形成時間和穩(wěn)定時間較長，弱化度較低，而面條的咀嚼性隨蛋白質(zhì)含量、面團(tuán)形成時間、穩(wěn)定時間和谷蛋白含量的增加而增加。HOU等[33]研究表明，低分子質(zhì)量谷蛋白和醇溶蛋白組分與面條的硬度、膠著性和咀嚼性呈正相關(guān)。β-醇溶蛋白在總醇溶蛋白中的比例與面條的硬度、膠著性和咀嚼性呈負(fù)相關(guān)，而γ-醇溶蛋白的比例與面條的黏聚力呈正相關(guān)。所以，不同品種間的醇溶蛋白與谷蛋白之間的比例會最終導(dǎo)致面制品食用品質(zhì)間的差異[34-36]。綜上所述，第二類小麥粉與第四類小麥粉蛋白質(zhì)組分可能存在較大的差異，所以，不能僅依據(jù)蛋白質(zhì)和濕面筋含量評價小麥粉和面條品質(zhì)的好壞，應(yīng)考慮小麥粉中蛋白質(zhì)組分比例對小麥粉及面條品質(zhì)的影響。今后應(yīng)分析河套小麥粉的蛋白質(zhì)組分，進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)研究。

3 結(jié)論

對河套地區(qū)生產(chǎn)的14種特色小麥粉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析，小麥粉品質(zhì)指標(biāo)和面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變異系數(shù)較大，具有較好的代表性。相關(guān)性分析結(jié)果表明，蛋白質(zhì)和濕面筋含量與淀粉糊化特性具有顯著相關(guān)性；破損淀粉與崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)，而與其他糊化指標(biāo)沒有顯著相關(guān)性；崩解值與形成時間和穩(wěn)定時間呈顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)對面條黏著性具有正向作用，而濕面筋與面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)無顯著相關(guān)性；崩解值對面條硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)，而對黏聚性呈顯著負(fù)相關(guān)；形成時間、穩(wěn)定時間對面條硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)，而破損淀粉、吸水率和弱化度對面條硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)。面條硬度與膠著性、咀嚼性、黏聚性和回復(fù)性具有顯著相關(guān)性。

通過對小麥粉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明可以提取6個主成分能反映原變量90.39%的信息。PC1和PC5主要反映小麥粉粉質(zhì)和拉伸特性，PC2反映小麥粉糊化特性，PC3和PC6反映小麥粉機械承受能力，PC4反映小麥粉加工精度。依據(jù)主成分分析結(jié)果對小麥粉進(jìn)行聚類分析，將小麥粉樣品分為四類，方差分析結(jié)果表明，第二類小麥粉與第四類小麥粉之間具有顯著差異(P<0.05), 與第二類小麥粉相比第四類小麥粉破損淀粉、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值較小，崩解值、最大拉伸阻力較大，形成時間、穩(wěn)定時間較長，弱化度較小，所制作的面條硬度、膠著性、咀嚼性較大。總體看四類小麥粉品質(zhì)數(shù)據(jù)和面條質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)，仍需考慮小麥粉中蛋白質(zhì)組分比例，不能只依據(jù)蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量來選擇小麥粉原料，該結(jié)論可為河套地區(qū)面條加工提供一定的理論參考。