高粱粉与小麦粉共混体系黏度和糊化特性

李志江 ，戴凌燕，李娜 ，王长远 ，阮长青 *

1. 黑龙江八一农垦大学食品学院（大庆 163319）；2. 黑龙江省农产品加工与质量安全重点实验室（大庆 163319）；3. 黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院（大庆 163319）

高粱[Sorghum bicolor（L.）Moench]是传统的杂粮谷物，是世界上第五大种植面积和产量经济作物[1]。高粱中富含的淀粉质量分数为65.3%～81.0%，其次为蛋白质8.0%～17.0%，具有较高的食用价值和加工价值[2]。高粱淀粉组成中，70%～80%为完整规则的支链淀粉，其余为直链淀粉，可以用来生产面制食品、米制食品、酿酒、饲料及其他化工产品[3-4]。高粱蛋白质组成主要以醇溶蛋白（占总蛋白的65%～75%）为主，对高粱制品的消化及吸收影响较大[5-6]。因此，研究利用高粱进行食品的生产，应充分考虑高粱的营养组成特点进行食品加工方式的选择。

高粱作为一种辅食杂粮，添加到传统的小麦粉中改善面食营养和品质，可以拓展我国主食品种和改善膳食结构，具有很好的应用前景[7]。但高粱与小麦粉间的加工特性研究，尤其是黏度特性研究较少，限制了高粱营养在主食产品中的应用。试验以高粱与小麦粉共混体系为对象，确定不同高粱粉添加量对小麦粉黏度性质的影响，为高粱在主食中应用的加工特性研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高粱米、低筋小麦粉（市售）。

1.2 主要设备与仪器

LFP-800 T高速多功能粉碎机（莱芙公司）；CP 413电子天平（美国奥豪斯仪器（上海）有限公司）；RVA 4500快速黏度分析仪（波通瑞华科学仪器（北京）有限公司）。

1.3 试验方法

高粱米经常温水洗后，于50 ℃烘干后经粉碎机处理后过100目筛，制成高粱粉[8]。称取3.50 g混合粉，加25 mL水。以不加高粱粉的小麦粉作为对照，高粱粉的添加量为5%，10%，15%和20%，重复3次，由快速黏度分析仪测定共混粉的黏度特性，包括回生值、衰退值、峰值时间、保持黏度、糊化黏度和糊化温度等[9]。

1.4 数据处理

黏度特性指标采用平均值±标准偏差表示，利用Excel软件制图。

2 结果与分析

2.1 添加高粱粉对小麦粉黏度的提高效果

淀粉在糊化过程中形成的黏性流体，其黏度会随温度的变化而变化。由图1可知，纯高粱粉、10%高粱粉添加和纯小麦粉样品糊化温度（图1中的梯形曲线）差异不大，峰值黏度排序为：10%高粱粉添加样品值3 917 cP＞纯高粱粉样品值3 124 cP＞纯小麦粉样品值2 950 cP。保持黏度值排序为：10%高粱粉添加样品值2 505 cP＞纯小麦粉样品值2 261 cP＞纯高粱粉样品值2 025 cP。最终黏度值排序为：纯高粱粉样品值4 612 cP＞10%高粱粉添加样品值4 232 cP＞纯小麦粉样品值3 511 cP（黏度值为图1中的波浪形曲线）。

图1 添加高粱粉对小麦粉黏度的影响结果

3个淀粉样品的黏度随着糊化温度的增加而增大，温度达到95 ℃时峰值黏度增加到极值，10%高粱粉添加混合小麦粉时，提高了共混体系的黏度，且高于纯高粱和小麦粉的黏度值。主要由于高粱粉中的淀粉颗粒平均长度为15 μm，低于小麦粉的20 μm，导致其糊化时的吸水特性增强，提高了峰值黏度[2]。由于高粱蛋白质的溶解性和胶溶性较强，提高了共混体系的峰值黏度，且这种共混体系会起到一定的持续效果，至保持黏度也较纯高粱和小麦粉值高，但至最终黏度时崩解，居高粱粉和小麦粉黏度之间。同时，当3个淀粉样品随着温度的持续，黏度开始下降至保持黏度时，淀粉由凝胶转变为胶溶状态，淀粉分子间距离由大变小，继续转为凝胶状态，黏度开始增加[10]。由于淀粉平均长度及蛋白质组成差异，纯高粱粉的分子间距离及凝胶与胶溶状态转换较小麦粉更加剧烈，纯高粱粉样品最终黏度高于小麦粉。高粱粉与小麦粉的黏度差异，可为其共混粉的生产加工及机械性能提供技术参考。

2.2 高粱与小麦粉共混体系黏度测定结果

与纯小麦粉（图2所示，高粱粉添加量为0）样品相比较，不同剂量的高粱粉添加量可显著提高共混体系峰值黏度、保持黏度和最终黏度，共混体系的3个黏度均呈现先上升后下降趋势，且10%高粱粉添加量时各黏度均达到极值。王军等[11]利用超微粉碎的高粱粉与小麦粉共混后也得到类似的结果。

图2 添加高粱粉对小麦粉峰值黏度、保持黏度和最终黏度的影响

高粱淀粉中的总淀粉含量低于小麦粉，而支链淀粉高于小麦粉，因此，低浓度的高粱粉添加，共混体系的支链淀粉含量相对较高，由于支链淀粉的吸水性和分子特性，导致体系的黏度增加[12-13]。高粱粉含量15%～20%时，由于总淀粉含量相对降低，使得共混体系的黏度降低。

2.3 添加高粱粉对小麦粉糊化特性的影响

淀粉糊化是淀粉晶体颗粒在一定的温度条件下与水结合的过程，糊化特性与淀粉的支链和直连淀粉组成、淀粉形状、淀粉晶体致密程度及蛋白质等其他组分的含量相关；同时，糊化特性也与食品生产加工和产品质量具有密切关系[14]。

回生值、衰减值、糊化温度等是评价糊化特性的重要指标。回生值指淀粉最终黏度与保持黏度之差，是淀粉逐渐冷却时分子间的重排和聚合的黏度增加效果。如表1所示，5%～20%高粱粉添加量共混体系的回生值高于小麦粉，但差异不显著（p＞0.05），而全高粱粉回生值则极显著高于其他组分测定值（p＜0.01）。共混体系下，由于支链淀粉含量相对增加，最终黏度增加值高于保持黏度，淀粉分子间重排和聚合程度增强，回生值增加但差异不显著。同时，回生值的增加也会降低淀粉糊化稳定性、增强老化与回生，因此，将高粱粉添加到传统馒头和面包等食品加工中应合理调整共混体系的比例，兼顾食品的改性与加工特性[15]。

表1 高粱粉对小麦粉回生值、衰减值、峰值时间和糊化温度的影响

衰减值大小代表淀粉加热过程中为抵抗剪切而维持分子内部结构的稳定性能力，衰减值越大表明淀粉颗粒的稳定性越差，反之热稳定越强[16]。如表1所示，与5%的高粱粉添加量相同，纯高粱粉的衰减值高于纯小麦粉，但差异不显著（p＞0.05）。而10%～20%的高粱粉添加则可极显著提高共混体系的衰减值（p＜0.01）。支链淀粉中的长链淀粉含量越高则衰减值越大，虽然目前鲜有报道关于高粱中长与短的支链淀粉含量报道，但高粱的支链淀粉总含量高于小麦粉，可以推断是其增强共混体系的衰减值原因之一，此外共混体系蛋白质和其他成分的含量也可能是导致体系衰减值的间接因素[2,17]，与王未[18]报道的结果相同。共混体系衰减值的提高，导致高粱与小麦粉的糊化稳定性变差，限制了高粱粉在小麦主食产品中的添加量和加工性能。

如表1所示，纯高粱粉的峰值时间短，且极显著低于其他各组（p＜0.01），而纯小麦粉与共混体系组间差异不显著（p＞0.05）。高粱淀粉与蛋白质结合紧密，影响淀粉的吸水和糊化，因此，随着高粱粉添加量增加，糊化的峰值时间逐渐延长，低量高粱粉的添加和纯小麦粉共混体系较均一，蛋白质的影响较小，导致体系更易糊化[19]。而各试验组的淀粉糊化温度没有显著性差异（p＞0.05）。

3 结论与讨论

高粱作为酿酒的主要原料进行全籽粒的发酵，充分利用了其中的蛋白质和多酚等营养成分，对白酒的风味起到重要的作用。但作为食用原料，尤其是与小麦粉等进行共混，高粱中的支链淀粉、醇溶蛋白和单宁等成分对食品的黏度与糊化特性影响较大。由试验结果可知，在小麦粉中添加高粱粉之后，共混体系的峰值黏度、保持黏度和最终黏度均较纯小麦粉高，且10%的高粱粉添加量是共混体系各黏度的极值。变化的原因主要与高粱粉的支链淀粉比例，以及蛋白质和单宁等其他组分的影响，而这些黏度的增强效果可以为食品加工的流变性质和共混体系的机械强度提供一定的参考和选择。

高粱粉的添加能促进共混体系回生值和衰减值的增强，但差异不显著，而易导致回生和老化的风险；能延长糊化峰值时间，但糊化温度差异不显著。这些与高粱粉支链淀粉分子内重排和蛋白质构成等原因相关，应进一步从微观结构、淀粉晶体结构和流变学等方面深入研究，为高粱在食品辅食生产和加工提供数据支撑。