王杰,王曉建,鄭學(xué)玲*
1(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州,450001)2(山東魯花(延津)面粉食品有限公司,河南 新鄉(xiāng),453200)
小麥制粉過程中,按照處理物料種類和方法的不同,將制粉系統(tǒng)分為皮磨系統(tǒng)、渣磨系統(tǒng)、清粉系統(tǒng)、心磨系統(tǒng)和尾磨系統(tǒng)。在常規(guī)的制粉工藝中一般將不同的小麥粉流(即不同的系統(tǒng)粉)按照同質(zhì)合并的原則,組合成3種基礎(chǔ)粉,即F1、F2和F3, 通常也被稱為前路粉、中路粉和后路粉,其中,前路粉F1主要來源于前路皮磨和前路心磨,中路粉F2主要來源于中路心磨,后路粉F3則來源于后路皮磨、后路心磨、打麩粉以及吸風(fēng)粉等。前、中路粉加工精度較高,灰分含量較低,白度高。后路粉加工精度低,灰分含量高,麩星含量高,白度低。由于市場對于面制品要求白和亮的特點(diǎn),小麥加工企業(yè)一般將前、中路粉單獨(dú)作為市場粉或者進(jìn)行不同的搭配后作為市場粉出售,而出率10%左右的后路粉由于其灰分含量高,面筋蛋白質(zhì)量差,制得的制品顏色發(fā)暗、口感粗糙等原因,一般將其作為工業(yè)原料(如淀粉加工、工業(yè)黏合劑生產(chǎn)等)或者飼料出售[1]。
前、中路粉由于加工精度較高,營養(yǎng)成分流失嚴(yán)重,無法滿足目前營養(yǎng)健康食品市場的要求。近年來,麥麩由于其高膳食纖維的特點(diǎn),通常被添加到精制面粉中以提高制品的營養(yǎng)價(jià)值[2-3],但是,由于麩皮顆粒粗糙、顏色深、溶解性差,將其添加到精制面粉中會(huì)導(dǎo)致制品外觀形態(tài)及感官風(fēng)味變差[4]。糊粉層是胚乳的最外層,在碾磨過程中與麩皮一起被除去,隨著加工精度的升高,面粉中糊粉層以及麩皮含量逐漸降低。研究表明,糊粉層富含對人體健康有益的微量營養(yǎng)素,含有小麥籽粒中的大部分礦物質(zhì)、維生素、酚類抗氧化劑和木質(zhì)素[3]。后路粉中糊粉層含量高,可以起到營養(yǎng)自強(qiáng)化的作用,因此后路粉的食品化應(yīng)用能夠提高食品的營養(yǎng)價(jià)值。
為此,本文選取工廠加工生產(chǎn)用量較多且具有代表性的2種國內(nèi)小麥原料制粉過程的前、中、后路粉,系統(tǒng)比較研究不同原料及同一原料不同粉路面粉關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)、面團(tuán)及掛面制作品質(zhì)的差異性,為后續(xù)后粉路的開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。
A原料F1、F2、F3(AF1、AF2、AF3);B原料F1、F2、F3(BF1、BF2、BF3)。(F1、F2、F3分別為前、中、后路粉,其中,F1出率在55%~60%,為正常出品小麥粉,后續(xù)可直接作為市場粉出售。F2、F3出率均在10%~12%。食鹽,市售;實(shí)驗(yàn)用水均為蒸餾水。
面粉加工精度測定儀,珠海市博恩科技有限公司;MJ-Ⅲ型雙頭面筋測定儀,杭州大成光電儀器有限公司;膳食纖維測定儀、Kjeltec8400自動(dòng)定氮儀,福斯華(北京)科貿(mào)有限公司;黏度儀,德國布拉班德公司;JFZD粉質(zhì)儀、JMLD150拉伸儀、JHMZ-200 針式和面機(jī)、JMTD-168/140實(shí)驗(yàn)壓片機(jī),北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司;SP-18S醒發(fā)箱,江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司;SYT-030智能掛面干燥實(shí)驗(yàn)臺(tái),中國包裝和食品機(jī)械有限公司;TA-XT型質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro Systems公司;Haake RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀,德國賽默飛世爾科技有限公司;Satake mini color grader便攜式測色儀,日本佐竹公司。
1.3.1 前、中、后路小麥粉基本理化指標(biāo)的測定
按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》測定水分含量;按照GB/T 24872—2010《糧油檢驗(yàn) 小麥粉灰分含量測定 近紅外法》測定灰分含量;按照GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測定》測定可溶性和不溶性膳食纖維含量;按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》測定蛋白質(zhì)含量。按照GB/T 27628—2011《糧油檢驗(yàn) 小麥粉粉色、麩星的測定》測定麩星面積;按照GB/T 22427.6—2008《淀粉白度測定》測定白度;按照GB/T 5506—2008測定濕面筋含量;按照GB/T 21924—2008《谷朊粉》測定面筋吸水率。
1.3.2 前、中、后路小麥粉糊化特性的測定
按照GB/T 14490—2008《糧油檢驗(yàn) 谷物及淀粉糊化特性測定 粘度儀法》測定糊化特性。
1.3.3 前、中、后路小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的測定
按照GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 粉質(zhì)儀法》測定粉質(zhì)特性;按照GB/T 14615—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 拉伸儀法》測定面團(tuán)拉伸特性。
1.3.4 前、中、后路小麥粉掛面的制備
分別稱取200 g基礎(chǔ)粉和66 g水(面粉質(zhì)量的33%),混合和面7 min,混合結(jié)束呈面絮狀態(tài),隨即放進(jìn)25 ℃醒發(fā)箱內(nèi)醒發(fā)20 min。醒發(fā)后的面絮在軋距為3.0 mm處復(fù)合壓延6道成面片狀態(tài),隨即再放進(jìn)25 ℃醒發(fā)箱內(nèi)醒發(fā)20 min。醒發(fā)結(jié)束之后面片依次通過2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0 mm的軋距,面片厚度達(dá)1 mm左右時(shí),取出6個(gè)直徑5 cm的面片用于面片色澤及動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性測定,剩余面片選擇2 mm切刀進(jìn)行切條,隨后掛在掛面桿上。將掛面桿上面的鮮面條放入智能掛面干燥平臺(tái)至水分含量12%左右。
1.3.5 前、中、后路小麥粉面片色澤的測定
參考NIU等[5]的方法,使用配備D50光源的色度儀分別測定生面片的L*、a*、b*值以及放置12、24 h后的L*變化值。
1.3.6 前、中、后路小麥粉面片動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的測定
將面片放置在流變儀上,降下平板,平板間距1 mm,切去多余部分,用油密封,啟動(dòng)頻率掃描及蠕變恢復(fù)。頻率掃描參數(shù)設(shè)置:剪切速率(0.10±0.01) s-1,頻率0.1~10 Hz,溫度25 ℃。蠕變恢復(fù)參數(shù)設(shè)置:應(yīng)力100 Pa,頻率1 Hz,溫度25 ℃,應(yīng)力施加時(shí)間120 s,樣品松弛時(shí)間240 s。
1.3.7 前、中、后路小麥粉掛面力學(xué)及蒸煮特性的測定
掛面力學(xué)特性的測定參考劉書航等[6]的方法并稍作修改:選擇A/SFR型探頭,隨機(jī)選取10根掛面并截至15 cm,測前、中、后的速度都為1 mm/s,下壓距離40 mm,觸發(fā)力Auto-1.0 g。每種掛面樣品做7個(gè)平行,去掉1個(gè)最大值和1個(gè)最小值后求平均值。
稱取10 g左右的掛面樣品并記錄掛面質(zhì)量,將其放入500 mL沸水中煮,煮后面條用2片透明玻璃板按壓,面條白芯消失時(shí)即為最佳蒸煮時(shí)間(s)。將煮至最佳蒸煮時(shí)間的面條迅速撈出并在冷水中浸泡30 s后放在雙層濾紙上靜置5 min,稱重,記錄面條質(zhì)量。將煮面水倒入500 mL的容量瓶中,加入蒸餾水定容,用移液管取25 mL于恒重的鋁盒中放在105 ℃烘箱烘干至恒重。干物質(zhì)吸水率和掛面的蒸煮損失率的計(jì)算如公式(1)、公式(2)所示:
干物質(zhì)吸水率/%=(m2-m1)/[m1×(1-w)]×100
(1)
蒸煮損失率/%=m×20/[m1×(1-w)]×100
(2)
式中:m,干物質(zhì)的質(zhì)量,g;m1,煮前面條的質(zhì)量,g;m2,煮后面條的質(zhì)量,g;w,煮前面條的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。
1.3.8 前、中、后路小麥粉掛面質(zhì)構(gòu)特性的測定
煮后掛面質(zhì)構(gòu)及拉伸特性的測定參考熊小青等[7]的方法并稍加修改,取20根面條,放入500 mL的沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間,撈出放入冷水中靜置30 s,瀝干水分后進(jìn)行面條全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA)試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)。
掛面TPA試驗(yàn):選擇HDP/PFS探頭,測前速度2.0 mm/s;測中速度0.8 mm/s;測后速度2.0 mm/s;壓縮程度75%;負(fù)載類型Auto-10.0 g,2次壓縮之間的時(shí)間間隔為5 s。每個(gè)試驗(yàn)做7次平行,去掉1個(gè)最大值和1個(gè)最小值后求平均值。
掛面拉伸試驗(yàn):選擇A/SPR探頭;測前速度2.0 mm/s;測中速度2.0 mm/s;測后速度10.0 mm/s;最大拉伸距離120 mm,起始距離20 mm,觸發(fā)力5.0 g,每個(gè)試驗(yàn)做7次平行,去掉1個(gè)最大值和1個(gè)最小值后求平均值。
采用SPSS 25.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性和相關(guān)性分析,用Origin 8.1軟件作圖,以P< 0.05為顯著性標(biāo)準(zhǔn)。
A、B兩種原料通過小麥加工生產(chǎn)線所得的前、中、后路粉的基本理化指標(biāo)如表1所示,對比A、B兩種原料來說,由于同一條生產(chǎn)線加工工藝相同,與不同粉路面粉相比相同粉路面粉灰分含量相差不大,但是其總淀粉、蛋白質(zhì)及膳食纖維含量有所差異。同一原料小麥粉中,與前、中路粉相比,后路粉加工精度低,麩星面積大,白度值低,在面粉各組分對比中,后路小麥粉灰分、蛋白質(zhì)、可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維、總膳食纖維、濕面筋、干面筋含量均顯著升高,總淀粉含量、面筋指數(shù)、面筋吸水率顯著降低。其中,后路粉灰分含量顯著高于前、中路粉(P<0.05),而這與實(shí)驗(yàn)得出的后路粉麩星面積大、白度值低的結(jié)果是一致的,而淀粉主要存在小麥胚乳部分,后路粉麩星含量高,即皮層含量高,粗淀粉含量相對減小。后路粉中蛋白質(zhì)含量,可溶以及不溶性膳食纖維含量顯著高于前、中路粉(P<0.05),這是因?yàn)楹舐贩壑泻写罅康柠熎ず秃蹖蛹?xì)胞,而小麥中絕大部分的纖維素都存在糊粉層和皮層中。蛋白質(zhì)存在于小麥籽粒的胚乳和糊粉層中,并且胚乳中蛋白質(zhì)分布由內(nèi)向外逐漸增加,但質(zhì)量越來越差[8-9]。該實(shí)驗(yàn)中從前路到后路,小麥粉面筋指數(shù)逐漸減小,與上述結(jié)果一致。后路粉的總膳食纖維含量>6 g/100 g,符合GB 28050—2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》中對于高膳食纖維食品限制性要求??梢詾楦呱攀忱w維產(chǎn)品的開發(fā)提供良好的原料來源。
表1 前、中、后路小麥粉基本理化指標(biāo)(濕基)Table 1 Basic physical and chemical indexes of front, middle and rear road wheat flour (wet basis)
糊化特性作為小麥粉重要特性之一,是反映小麥粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。其中,峰值黏度是反映面粉糊化特性的重要參數(shù),同時(shí)也是決定面條品質(zhì)優(yōu)劣的最有效指標(biāo)。通常情況下,峰值黏度越高的面粉,面條質(zhì)量一般越好[10]。由于A、B兩種原料相同粉路面粉的淀粉、蛋白含量不同(表1),導(dǎo)致其糊化黏度值存在顯著性差異(表2)。但是其前、中、后路粉黏度值變化規(guī)律相同。與前、中路粉相比,后路小麥粉峰值黏度、谷值黏度、衰減值、最終黏度、回生值均顯著降低(P<0.05)。黏度值的變化主要是由于淀粉顆粒在糊化過程中發(fā)生溶脹、崩解、重新聚合等行為所引起的。面筋易與淀粉結(jié)合,使淀粉在糊化過程中不易逸出,進(jìn)而降低其糊化黏度值[11]。后路粉中濕面筋含量高,面筋與淀粉結(jié)合能力較大,導(dǎo)致其糊化黏度降低。另一方面,由于水分活性組分-蛋白質(zhì)含量增多,其與水分子相結(jié)合會(huì)阻礙體系內(nèi)可利用水的轉(zhuǎn)運(yùn)[12],也會(huì)導(dǎo)致黏度值降低。糊化溫度表明面粉在溶脹過程中的抗膨脹性和抗破裂性,與蛋白質(zhì)含量顯著正相關(guān)。此外,潘秋曉等[13]研究發(fā)現(xiàn)灰分含量與面粉糊化特性相關(guān)參數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān),后路粉中灰分含量較高,也會(huì)導(dǎo)致其糊化黏度值降低。
表2 前、中、后路小麥粉糊化特性Table 2 Gelatinization characteristics of front, middle, and rear road wheat flour
粉質(zhì)特性是面粉加水和面形成面團(tuán)的耐揉性和黏彈性的綜合表現(xiàn),不僅決定了面制品加工過程中面團(tuán)的可操作性能,而且對最終產(chǎn)品的品質(zhì)具有重要影響[14-15]。如表3所示,與前、中路粉相比,后路小麥粉吸水率增大,面團(tuán)形成時(shí)間延長,但其穩(wěn)定時(shí)間縮短。吸水率的變化可能與蛋白質(zhì)和膳食纖維的含量有關(guān),膳食纖維具有很強(qiáng)的吸水性,使面粉顆粒不能完全吸收水分,減緩面筋網(wǎng)絡(luò)的形成速度,從而延長了面團(tuán)的形成時(shí)間[16-17]。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與面筋品質(zhì)有關(guān),后路粉面筋質(zhì)量較差,面團(tuán)筋力弱,此外,膳食纖維的存在也會(huì)削弱面團(tuán)、稀釋面筋,導(dǎo)致穩(wěn)定時(shí)間不斷下降[18]。
表3 前、中、后路小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性Table 3 Rheological properties of dough of front, middle, and rear road wheat flour
評價(jià)面團(tuán)拉伸特性的主要參數(shù)有拉伸阻力、延伸度、拉伸能量和拉伸比例等指標(biāo)[19]。延伸度體現(xiàn)了面團(tuán)的橫向延展性,對掛面品質(zhì)有積極影響[20]。延伸度越大,延展性越好。根據(jù)前、中、后路粉的拉伸曲線(90 min時(shí))分別確定的拉伸特性參數(shù)見表4,與前、中路粉相比,后路粉面團(tuán)延伸度雖然有所增大,但是其拉伸比例卻顯著減小??赡苁窃诿鎴F(tuán)形成過程中,部分膳食纖維滲入到面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使其結(jié)構(gòu)更加緊密,但是隨著時(shí)間的延長,高含量的膳食纖維和灰分會(huì)弱化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)致拉伸阻力減小。拉伸比例即抗拉強(qiáng)度,是衡量拉伸阻力與延伸度平衡的指標(biāo),從前路到后路,小麥粉面團(tuán)拉伸比例逐漸減小,說明其面筋質(zhì)量越來越差,此結(jié)果與前面實(shí)驗(yàn)中得出的面筋指數(shù)逐漸減小(表1)的結(jié)果一致。
表4 前、中、后路小麥粉面片色澤Table 4 Dough sheet color of front, middle, and rear road wheat flour
用流變儀對前、中、后路小麥粉的面片進(jìn)行頻率掃頻,得到彈性模量(G′)和黏性模量(G″)2個(gè)指標(biāo)。彈性模量表示樣品受到作用力時(shí)的變形程度。彈性模量越大,樣品受力時(shí)變形越小。黏性模量反映的是樣品受力時(shí)阻礙其流動(dòng)的特征,黏性模量越大,表示樣品受力時(shí)越不易流動(dòng)。從圖1-a和圖1-b可以看出,2個(gè)模量值都隨頻率增加而增加,并且在整個(gè)頻率范圍內(nèi)所有樣品面片的G′都大于G″,即損耗因子(tanδ=G″/G′)(圖1-c)均小于1,表明面片具有黏彈性軟固體特性。此外,與前、中路粉相比,后路粉面片的G′和G″向更高的值移動(dòng),即導(dǎo)致更明顯的類固體彈性行為。膳食纖維含量的增加可能是導(dǎo)致這一結(jié)果的原因。SKENDI等[24]的研究表明,添加纖維成分可以增強(qiáng)面團(tuán)的結(jié)構(gòu)和彈性,使其更接近固體材料。圖1-d是面片蠕變-恢復(fù)曲線。在恒定應(yīng)力下,從前路到后路,面片的最大蠕變量逐漸減小。也就是說,后路小麥粉面片更不易變形,即顯示更明顯的類固體性質(zhì),這與上述頻率掃描結(jié)果是一致的。
a-面片彈性模量(G′);b-面片黏性模量(G″);c-面片損耗因子(tanδ);d-面片蠕變-回復(fù)(γ)圖1 前、中、后路小麥粉面片動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性Fig.1 Dynamic rheological properties of dough sheet of front, middle, and rear road wheat flour
掛面的力學(xué)性能可以作為掛面儲(chǔ)運(yùn)的重要參考指標(biāo)。如圖2-a所示,同一粉路面粉制得的掛面中,與原料B相比,原料A的掛面抗彎折強(qiáng)度高,柔韌性好。2種原料不同粉路面粉制得掛面的力學(xué)特性具有明顯的差異性和規(guī)律性。與前、中路粉相比,后路粉掛面斷裂強(qiáng)度升高,柔韌性降低。膳食纖維吸水性強(qiáng),在面團(tuán)攪拌過程中吸水膨脹。由于后路粉膳食纖維含量的增加,面筋和淀粉顆粒之間的間隙減小,掛面內(nèi)部的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密[25]。因此,膳食纖維的增加是掛面斷裂強(qiáng)度升高和柔韌性降低的原因。此外,面粉中蛋白質(zhì)含量對面條形狀會(huì)產(chǎn)生較大的影響,后路粉蛋白質(zhì)含量高,在壓片和切條后會(huì)回縮、變厚、表面變粗,最后也會(huì)導(dǎo)致制得的掛面樣品抗彎折強(qiáng)度增大。
a-掛面力學(xué)特性;b-掛面蒸煮特性圖2 前、中、后路小麥粉掛面的力學(xué)及蒸煮特性Fig.2 Mechanical and cooking characteristics of dried noodles of front, middle, and rear road wheat flour
蒸煮品質(zhì)是評價(jià)掛面品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,從圖2-b可以看出,前、中、后路小麥粉制得掛面的蒸煮時(shí)間、吸水率和蒸煮損失差異較大。后路粉制作的掛面,最佳蒸煮時(shí)間長,吸水率低,蒸煮損失大。吸水率低的原因有2個(gè):一是其本身面筋吸水率的性質(zhì)導(dǎo)致(表1),二可能與膳食纖維含量有關(guān),膳食纖維親水性較高[26],蒸煮過程中會(huì)阻礙掛面中淀粉吸水糊化以及面筋網(wǎng)絡(luò)的延展[27]。使得掛面在此過程吸水較慢,進(jìn)而導(dǎo)致了最佳蒸煮時(shí)間的增長,隨著最佳蒸煮時(shí)間的延長,面條的表面結(jié)構(gòu)被水侵蝕破壞,從而導(dǎo)致蒸煮過程中淀粉的溶解增加,蒸煮損失相應(yīng)增加[28]。
2種小麥原料前、中、后路粉制得的掛面煮至最佳蒸煮時(shí)間后測得熟面條的質(zhì)構(gòu)與拉伸特性結(jié)果如表5所示,2種原料同一粉路面粉制得掛面的質(zhì)構(gòu)特性無明顯差異,而同一原料不同粉路面粉掛面存在顯著性差異(P<0.05),后路粉掛面硬度和咀嚼性顯著升高,可能是掛面中蛋白質(zhì)含量增加和內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊導(dǎo)致的[29],HEO等[21]研究蛋白質(zhì)對掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響,發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。此外,后路小麥粉峰值黏度較低,WANG等[30]報(bào)告稱,較低的淀粉峰值黏度通常會(huì)導(dǎo)致面條質(zhì)地變硬。咀嚼性與硬度顯著正相關(guān)。面條彈性無顯著差異(P>0.05)。煮后面條受到外力拉伸時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻力,在拉斷當(dāng)時(shí)所受的最大阻力及最大位移用拉斷力和拉斷距離表示,拉斷距離越大,說明面條的延伸性越好[31]。與前、中路粉相比,后路粉制得的掛面拉斷力顯著增大。拉斷距離顯著減小,拉斷力增大可能是由于掛面硬度的升高導(dǎo)致拉伸過程中受到的阻力增大。而面條吸水率降低,面筋網(wǎng)絡(luò)延展性降低,使得面條最大拉斷距離縮短。
表5 前、中、后路小麥粉掛面的質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Texture characteristics of dried noodles of front, middle, and rear road wheat flour
前、中、后路小麥粉的組分分布、面粉特性以及制品品質(zhì)存在顯著差異,與前、中路粉相比,后路粉加工精度低,麩星面積大,蛋白質(zhì)、膳食纖維、濕面筋、干面筋及灰分含量高,峰值黏度、谷值黏度、衰減值、回生值顯著降低,面團(tuán)形成時(shí)間延長,但穩(wěn)定時(shí)間下降,面團(tuán)延伸度升高,最大拉伸阻力減小,拉伸比例減小。在掛面制品的品質(zhì)分析中,與前、中路粉相比,后路粉掛面最佳蒸煮時(shí)間延長,蒸煮損失率、抗彎折強(qiáng)度、硬度、咀嚼性均顯著升高,吸水率、柔韌性、黏附性、最大拉斷距離均顯著降低。雖然后路粉豐富的膳食纖維含量可以提高制品的營養(yǎng)價(jià)值,但是其制品品質(zhì)有所下降。后續(xù)研究可以通過發(fā)酵或熱處理等方式提升后路粉制品品質(zhì)。