几种杂粮粉面团流变学特性的研究

申瑞玲,杨 媚,杜文娟,姜龙波

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450000;2.山西省农科院谷子研究所,山西长治 046011)



几种杂粮粉面团流变学特性的研究

申瑞玲1,杨 媚1,杜文娟2,姜龙波2

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450000;2.山西省农科院谷子研究所,山西长治 046011)

在研究小米粉对面团流变学特性影响的基础上,用燕麦粉、苦荞粉、高粱粉分别与小米粉复配成35%的杂粮粉添加到小麦粉中,用粉质仪和拉伸仪研究分析燕麦粉、苦荞粉、高粱粉分别与小米粉复配的混合面团的流变学特性。结果表明:与添加35%小米粉单一杂粮粉的面团粉质特性相比较,燕麦和小米复配粉、苦荞和小米复配粉、高粱和小米复配粉的混合面团的吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数均更高,综合粉质特性五项指标得出:添加燕麦和小米、苦荞和小米、高粱和小米复配粉的混合面团的粉质特性要比单一添加小米粉好。与添加小米粉单一杂粮粉的面团的拉伸参数比较,苦荞小米复配粉的拉伸特性更好,燕麦小米复配粉的拉伸特性较差,而高粱粉添加量达到20%以上,拉伸特性很差,无法进行拉伸实验。建议制作杂粮面制品时,应根据产品需求及混和粉流变学特性选择合适的杂粮和添加量进行复配。

小米粉,燕麦粉,苦荞粉,高粱粉,粉质特性,拉伸特性

小米是粟(北方称谷子)脱壳制成的粮食,具有生育期短、适应性广、耐干旱、价格低廉等优点[1],小米营养丰富,主要含有碳水化合物、蛋白质及氨基酸、脂肪及脂肪酸、维生素、矿物质等,各种营养素比例适宜,是良好的食品营养源,中医及民间素以小米制作滋补粥食,用来调养身体,用小米加工的食品也具有较高的营养价值[2-3]。在世界八大粮食作物中,燕麦总产量居第五位[3],与其他谷物相比,燕麦中的蛋白质、脂肪、粗纤维含量都较高[4],特别是燕麦β-葡聚糖在降糖降脂和改善肠道菌群方面具有重要作用[5-6]。苦荞富含营养成分,如蛋白质、膳食纤维、抗性淀粉、不饱和脂肪酸、维生素C、维生素B1、维生素B2,并且含有具抗氧化活性的黄酮类化合物,苦荞蛋白富含18种氨基酸, 其中赖氨酸、精氨酸含量丰富, 可与豆类蛋白相媲美[7]。高粱又名蜀黍,高粱米自古有“五谷之精”、“白谷之长”的盛誉,高粱具有凉血、解毒之功,可入药,用于防治多种疾病[8]。

目前,杂粮粉研究主要集中在杂粮粉营养成分、保健成分及各类杂粮食品应用工艺方面[9-10],对两种杂粮复配并对其面团流变学特性的研究相对较少,林金剑等[11]研究了杂粮对面粉流变学特性的影响;Shinoj等[12]、Fustier等[13]研究了杂粮粉胶凝特性及流变学特性等;Mamata等[14]将不同比例的小米粉与小麦粉混合,制作成了高纤维功能性面包,认为30%的小米粉为最适添加量;袁蓓蕾[15]研究了杂粮面包粉流变学性质及面包工艺优化。本实验主要以燕麦粉、苦荞粉、高粱粉为例分别与小米粉按不同比例进行复配,研究杂粮配粉对面团流变学特性的影响,为杂粮粉的加工以及杂粮产品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

燕麦粉、苦荞粉、高粱粉、小米粉 由山西省农科院谷子研究所提供;小麦特一粉 购买于中粮(郑州)粮油工业有限公司;总膳食纤维测定试剂盒(K-TDFR) 爱尔兰Megazyme公司;氯化钠、石油醚、乙醇、浓硫酸等试剂 分析纯。

Farinograph-AT粉质仪、Extensograph-E拉伸仪 德国Brabender公司;SX-4-10型箱式电阻炉(马弗炉) 北京科伟永兴仪器有限公司;K9840型自动凯氏定氮仪 济南海能仪器股份有限公司;SZF-06A型脂肪测定仪 上海昕瑞仪器仪表有限公司;U-1810型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;F3042010型膳食纤维测定仪 欧洲VELP SCIENTIFICA。

1.2 实验方法

1.2.1 原料基本营养成分的测定 本部分实验的目的是验证杂粮的营养价值,通过杂粮粉之间的复配赋予小麦粉更加丰富的营养价值。依据国家标准及AOAC方法测定燕麦粉、苦荞粉、高粱粉、小米粉、小麦粉中的基本营养成分含量,水分:GB/T 5009.3-2003;灰分:GB/T 5009.4-2003;蛋白质:GB/T 55l1-2008;脂肪:GB/T 14772-2008;淀粉:GB/T 5009.9-2008;膳食纤维:AOAC 985.29。

1.2.2 混合粉的复配

1.2.2.1 对照面粉 以小米粉添加到小麦粉中作为对照，添加比例为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%，研究复配杂粮粉的粉质特性和拉伸特性。

1.2.2.2 燕麦-小米粉的复配 预实验发现，当杂粮粉(燕麦粉、苦荞粉、小米粉)的添加比例超过40%时，面团粉质特性恶化，因此本实验控制其混合加入量为35%，即燕麦粉添加比例为5%、10%、15%、20%、25%、30%，则相应的小米粉的添加比例为30%、25%、20%、15%、10%、5%，研究复配杂粮粉的粉质特性和拉伸特性。

1.2.2.3 苦荞-小米粉的复配 苦荞粉的添加比例为5%、10%、15%、20%、25%、30%，则相应的小米粉的添加比例为30%、25%、20%、15%、10%、5%，研究复配杂粮粉的粉质特性和拉伸特性。

1.2.2.4 高粱-小米粉的复配 a.因高粱粉的添加比例超过30%时，面团粉质特性恶化严重，因此高粱粉的添加比例为5%、10%、15%、20%、25%，小米粉的添加比例为30%、25%、20%、15%、10%进行粉质试验；

b.因高粱粉的添加比例超过25%时混合面团拉伸特性太差不能进行拉伸实验，所以设定高粱粉的添加比例为5%、10%、15%、20%，则小米粉的添加比例为30%、25%、20%、15%进行拉伸试验。

1.2.3 粉质实验 面团粉质特性的测定按照GB/T14614-2006进行,采用Farinograph-AT粉质仪测得面团的吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数。

1.2.4 拉伸实验 拉伸特性的测定按照GB/T14615-2006进行,采用Extensograph-E拉伸仪测得面团分别在45、90和135 min时的拉伸面积、延伸度、拉伸阻力、最大拉伸阻力和拉伸比例。

1.2.5 数据分析 每个样品设3个平行,采用Origin 9.1和SPSS 20.0数据处理系统进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 杂粮粉的主要成分分析

由表1可知,与小麦粉相比,小米、燕麦、苦荞、高粱这四种杂粮粉的灰分、脂肪、蛋白质、膳食纤维含量较高,这四种杂粮的基本营养成分相比较,燕麦中的蛋白质含量最高为16.45%,燕麦脂肪含量也较高,燕麦、苦荞中的膳食纤维含量丰富分别为8.19%、6.32%,是膳食纤维丰富的食物来源。高粱中的各种营养素较均衡,而小米的营养成分均易被人体吸收[16],燕麦、苦荞、高粱、小米的适量摄入对改善人类膳食结构,增加植物蛋白和膳食纤维的摄入具有重要意义。

表1 小麦粉、小米粉、燕麦粉、苦荞粉、高粱粉的基本营养成分含量(g/100 g)Table 1 Basic nutrients content of wheat flour,millet flour,oat flour,tartary buckwheat flour and sorghum flour(g/100 g)

表2 小米粉对面团粉质特性的影响Table 2 Effect of millet flour on the farinographical properties of dough

表3 燕麦粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响Table 3 Effect of oat flour with millet flour at different ratio on the farinographical properties of dough

2.2 燕麦粉、苦荞粉、高粱粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响

2.2.1 燕麦粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响 以表2添加小米粉一种杂粮粉做对照,研究燕麦粉与小米粉复配添加到小麦粉中对其混合面团粉质特性的影响。表3显示,随着燕麦粉添加量的增加,燕麦小米杂粮配粉面团的吸水率增大,这主要是由于燕麦粉中强吸水性的膳食纤维、多糖和蛋白质含量较高,导致随着燕麦粉添加量的增加,混合粉的吸水率升高。随着燕麦粉添加量的增加,面团的形成时间逐渐延长,这主要是由于燕麦粉中含有大量的高持水性膳食纤维和多糖,使得水分在较短时间内被燕麦粉中膳食纤维和多糖大量吸收,从而延缓了面团的吸水和面筋蛋白网状结构的形成,使面团形成时间延长[17]。而稳定时间变化趋势是先降后升，期间降低可能是由于混合粉中小米粉复配量相对较高降低了混合粉中面筋蛋白的含量,面筋蛋白被大量稀释,从而破坏了面筋蛋白的网状结构,降低了面筋蛋白网络结构的强度,造成其在机械力和热的作用下稳定性变差,引起稳定时间缩短[18-19]。弱化度越大,表示面团在过度搅揉后面筋变弱的程度大,面团变软发粘,不宜加工[20-21],添加燕麦粉后的面团,弱化度总体趋势是上升的,说明面筋越来越弱。粉质质量指数反映面团的筋力和耐柔性[22],随着燕麦粉比例的不断增大,粉质质量指数的变化趋势为先升后降,在燕麦粉添加量为25%、小米粉为10%时粉质质量指数最高。与表2单一添加小米粉35%的面团粉质特性相比较,表3中添加35%燕麦粉和小米粉混合面团的吸水率、形成时间、稳定时间和粉质质量指数都比其高，参考这四项粉质特性指标说明添加燕麦和小米两种杂粮粉的混合面团的粉质特性比单一添加小米粉的粉质特性好。

2.2.2 苦荞粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响 表4显示,苦荞小米配粉面团的吸水率增加,混合面团的形成时间和稳定时间先增加后减少,在苦荞粉添加量为15%、小米粉添加量为20%时,形成时间和稳定时间最长,这可能是因为在定向剪切力的作用下,面筋蛋白多肽链间由于二硫键和次级键(氢键、疏水键)的断裂和重组形成有序的空间网络结构,使得面团稳定时间延长[23]。但是随着苦荞粉添加比例的不断增大,弱化度总体呈下降趋势,而粉质质量指数的变化趋势是先增加后减少,在苦荞粉为15%、小米粉为20%时粉质质量指数最高。与表2单一添加小米粉35%的面团粉质特性相比较,同时添加苦荞和小米两种杂粮粉的混合面团的吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数要比其高,弱化度比其低,综合粉质特性这五项指标都显示同时添加苦荞和小米两种杂粮粉要比单一添加小米粉的混合面团的粉质特性好。

2.2.3 高粱粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响 表5显示,高粱小米复配粉面团的吸水率减小,这是由于高粱粉和小米粉的添加降低了混合粉中面筋蛋白的含量,面筋蛋白被大量稀释,从而破坏了面筋蛋白的网状结构[24]。随着高粱粉添加量的增加,混合面团的形成时间和弱化度呈先降后升趋势，而稳定时间和粉质质量指数的变化趋势不稳定。与表2单一添加小米粉35%的面团粉质特性相比较，同时添加高粱和小米两种杂粮粉的混合面团的吸水率较低，而形成时间、稳定时间、粉质质量指数较高，且弱化度较前者几乎都低，参考形成时间、稳定时间、粉质质量指数和弱化度这四项粉质特性指标，说明同时添加高粱和小米两种杂粮粉比单一添加小米粉的混合面团的粉质特性好。

表4 苦荞粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响Table 4 Effect of tartary buckwheat flour with millet flour at different ratio on the farinographical properties of dough

表5 高粱粉与小米粉复配对混合面团粉质特性的影响Table 5 Effect of sorghum flour with millet flour at different ratio on the farinographical properties of dough

2.3 燕麦粉、苦荞粉、高粱粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响

2.3.1 燕麦粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响 以表6添加小米粉一种杂粮粉做对照,研究燕麦粉与小米粉复配添加到小麦粉中对混合面团拉伸特性的影响。拉伸曲线面积是面团在拉伸过程中延伸度与阻力的乘积,代表了面团从拉伸到拉断所需的总能量;延伸度指拉伸曲线横坐标的长度,代表了面团的可塑性;拉伸阻力则表示面团的强度和筋力,拉伸阻力是面团纵向弹性好坏的标志,即面团横向延伸时的阻抗性,面团有一定的拉伸阻力才能保持住气体从而维持其体积[25-26];拉伸比例是面团的最大拉伸阻力与延伸度的比值,拉伸比例过大表明面团的筋力过强,延伸性太差,反之则筋力太弱而无法保持气体难以醒发[27]。从表7可以看出,醒发时间相同时,随着燕麦粉添加比例从5%增加到30%,小米粉添加比例从30%减少到5%,燕麦小米复配粉面团的拉伸曲线面积变化不大，拉伸阻力、最大拉伸阻力和拉伸比例都呈上升趋势，延伸度呈下降趋势。当杂粮复配粉添加量相同时，对比45、90和135 min发酵时间下的拉伸指标发现，面团的拉伸曲线面积变化不大，在燕麦粉添加比例为5%～15%时，拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例随着醒发时间的延长总体有增大的趋势；添加比例20%～30%时，随着醒发时间的延长最大拉伸阻力和延伸度呈下降趋势。与表6添加小米粉35%单一杂粮面团的拉伸特性作对比，燕麦小米复配粉的拉伸曲线面积、拉伸阻力和延伸度大部分都比其低，最大拉伸阻力和拉伸比例变化趋势不稳定，五项拉伸特性指标综合评价燕麦小米复配粉比只添加小米粉一种的面团的拉伸特性差。

表7 燕麦粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响Table 7 Effect of oat flour with millet flour at different ratio on the tensile properties of dough

表8 苦荞粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响Table 8 Effect of tartary buckwheat flour with millet flour at different ratio on the tensile properties of dough

表6 小米粉对面团拉伸特性的影响Table 6 Effect of millet flour on the tensile properties of dough

2.3.2 苦荞粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响 从表8可以看出,醒发时间相同时,随着苦荞粉添加量的增加,拉伸曲线面积呈上升趋势,拉伸阻力、最大拉伸阻力和拉伸比例总体增大,延伸度的变化趋势不稳定。当苦荞粉和小米粉复配添加量相同时，对比45、90和135 min发酵时间下的拉伸指标发现，拉伸曲线面积、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力随着醒发时间的延长均呈下降的趋势。而当苦荞粉添加量大于10%时，拉伸比例随发酵时间延长下降。与表6添加小米粉35%一种杂粮面团的拉伸特性进行对比，在45 min发酵时间条件下的苦荞小米复配粉的拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比例几乎都比其高，综合评价苦荞小米复配粉比只添加小米粉一种杂粮的面团的拉伸特性要好。

表9 高粱粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响Table 9 Effect of sorghum flour with millet flour at different ratio on the tensile properties of dough

2.3.3 高粱粉与小米粉复配对混合面团拉伸特性的影响 从表9可以看出,醒发时间相同时,随着高粱粉添加量的增加,高粱小米配粉面团的拉伸曲线面积总体变化不大,而拉伸阻力、最大拉伸阻力和拉伸比例总体增大,延伸度呈下降趋势。当复配粉添加量相同时,对比45、90和135 min发酵时间下的拉伸指标发现,拉伸曲线面积变化不大,拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例随着醒发时间的延长总体有增大的趋势,延伸度随着醒发时间的延长而下降。但当高粱粉添加量超过20%时,面团几乎没有弹性,在测试面块通过成型器搓揉成型时,断节明显,无法进行拉伸实验。高粱小米复配粉的拉伸特性较差。

3 结论

3.1 混合粉面团的粉质特性

混合粉面团的粉质特性随杂粮粉的添加量的增加而变差,从而使加工性能减弱。但是与单一添加小米粉的粉质参数比较,燕麦小米复配粉、苦荞小米复配粉、高粱小米复配粉的粉质特性要比其好。

3.2 混合粉面团的拉伸特性

随着杂粮粉添加量的添加,三种混合面团的拉伸参数均呈下降趋势,随发酵时间的延长,混合粉的拉伸性能稍有提高。与单一添加小米粉的拉伸参数比较,苦荞小米复配粉的拉伸特性要比其好,而燕麦小米复配粉的拉伸特性比其差。而高粱粉添加量达到20%以上,拉伸特性很差,无法进行拉伸实验,拉伸特性较差。

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Study on the rheological properties of dough added with several cereals

SHEN Rui-ling1,YANG Mei1,DU Wen-juan2,JIANG Long-bo2

(1.Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450000,China; 2.Millet Research Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Changzhi 046011,China)

On the basis of the influence of millet flour on the rheological properties of dough,35% mixed grains flour that were prepared from oat flour mixed with millet flour and tartary buckwheat flour mixed with millet flour and sorghum flour with millet flour were added into wheat flour. The influences of oat flour,tartary buckwheat flour,sorghum flour respectively mixed with millet flour at different ratio on the rheological properties of dough were investigated by a farinograph and an extensograph. The results showed that the water absorption,the development time,the stability time,the farinograph quality number of the mixed doughs of oat and millet,buckwheat and millet,sorghum and millet were higher than single addition of millet,the farinograph characteristics of oats and millet compounded powder,buckwheat and millet compounded powder,sorghum and millet compounded powder dough were better than the single addition of millet. Compared with the single addition of millet,the tensile properties of tartary buckwheat and millet compounded powder were better than the single addition of millet,and the tensile properties of oat and millet compounded powder were worse. While the addition of sorghum powder reached more than 20%,the tensile properties were poor. This suggested that the addition of grain flour should be chosen based on the demand of product and the rheological characteristics when the product of mixed flour were produced.

millet flour;oat flour;tartary buckwheat flour;sorghum flour;farinographical properties;tensile properties

2016-10-11

申瑞玲(1967-)，女，博士，教授，主要从事谷物营养与加工方面的研究，E-mail：shenrl1967@163.com。

国家现代农业产业体系建设专项资金资助项目(nycytx-13)；河南省农业科技攻关项目(152102110103)。

TS201.1

A

1002-0306(2017)10-0108-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.013