自然發酵對蕎麥擠壓面條拉伸性能的影響效應研究

韓立宏 郝學良 程永強 李里特

(寧夏師范學院化學與化學工程學院1，寧夏 756000)

(中國農業大學食品科學與營養工程學院2，北京 100083)

自然發酵對蕎麥擠壓面條拉伸性能的影響效應研究

韓立宏1，2郝學良2程永強2李里特2

(寧夏師范學院化學與化學工程學院1，寧夏 756000)

(中國農業大學食品科學與營養工程學院2，北京 100083)

面筋蛋白缺乏，淀粉糊穩定性差，纖維含量高等因素，導致蕎麥粉凝膠質地差是當前面條等蕎麥面制品開發的瓶頸問題。拉伸測試及RVA快速黏度分析法研究了自然發酵對蕎麥擠壓面條質地的改善效應。結果表明，自然發酵96 h可使面條的最大破斷應變從24.7%增加到29.4%，破斷功增加了0.25 kg·mm;自然發酵加速了糊化過程中淀粉顆粒的膨脹及崩解，降低了淀粉糊化的峰值黏度、谷值黏度及終黏度，使得發酵蕎麥粉面條制品的凝膠結構更加致密，凝膠強度增強。因此，自然發酵作為一種綠色加工技術用于改善蕎麥面條的質地特性是切實可行的。

蕎麥擠壓面條 自然發酵 淀粉 RVA 拉伸測試

蕎麥屬于蓼科一年生宿根性植物［1］，耐旱、耐寒、耐貧瘠，是我國西北、華北和西南地區的特色資源。蕎麥是唯一含有蘆丁的藥食兼用糧種，具有很高的營養、藥用及保健價值［2］。隨著人們保健意識的增強及對蕎麥營養價值認識的不斷深入，蕎麥制品近年來倍受各國消費者青睞。

面條、粉條、饅頭等凝膠類食品是我國的傳統主食，且這些食品的低溫蒸煮加工較西方的煎、炸、炒等工藝產品營養物質損失少，不產生丙烯酰胺等有害物質，中國的傳統主食已經引起全世界的廣泛關注。低成本、高保健、大眾化的蕎麥凝膠類食品的開發無疑是蕎麥深加工的理想選擇。但由于面筋蛋白缺乏、淀粉熱糊穩定性差，纖維素含量較高等原因，限制了蕎麥面條等凝膠類食品的工業化。

本研究室已有研究發現，自然發酵可通過改變大米、玉米淀粉顆粒的化學成分及無定形區的結構，進而優化米粉、玉米淀粉凝膠的物性和食用品質［4－5］。蕎麥淀粉糊化的峰值黏度、熱糊黏度及最終黏度高，這對于生產面條等凝膠類食品來說都是不利因素。本試驗通過研究自然發酵對蕎麥粉面條拉伸品質及蕎麥淀粉物理性質的影響，以期為蕎麥凝膠類食品的物性改善提供新的思路和方法，并為自然發酵法改善淀粉基凝膠類食品品質的機理研究提供新的試驗基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

蕎麥(內蒙古農科院培育的“小紅米”品種的F1代，種植于河北省高碑店市，2010年10收獲)經專用脫殼機脫殼，所得蕎麥米剔除雜質及破碎粒，自然風干數日至蕎麥米中含水量為12%。

1.2 儀器

LGJ－10D真空冷凍干燥機:北京四環科學儀器廠;HLJ－DN液壓饸饹機:河北省邢臺市正泰機械廠;Fudoh RT－2002DD食品靜態流變儀:日本Rheotech有限公司;tech型RVA快速黏度分析儀:澳大利亞NEWPORT公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蕎麥米前處理

發酵蕎麥粉:取蕎麥米2 kg，置于塑料盆中，加入蒸餾水，室溫(26～30℃)下自然發酵144 h。每隔12 h取出大約600 g濕蕎麥米，過濾除去發酵液，用蒸餾水沖洗干凈，濕磨過100目篩，篩下物一部分真空冷凍干燥既得發酵蕎麥粉，另一部分用于淀粉的提取。為了防止發酵過程中蕎麥米發芽，發酵盆中的水量以完全淹沒米粒為宜。

對照蕎麥粉:取蕎麥米500 g置于質量濃度為0.54%的亞硫酸鈉溶液中浸泡12 h，過濾蒸餾水沖洗數次，隨后工藝同上。

1.3.2 蕎麥擠壓面條樣品的制作

蕎麥擠壓面條的制作參照中國民間傳統工藝，取150 g(干基)蕎麥粉，加入50 mL蒸餾水，用手揉搓直到蕎麥粉呈現均一散狀，將其攤開、再均勻灑入30 mL蒸餾水，揉搓成團，放置30 min。將面團放入饸饹機擠壓管中，直接擠壓入沸水鍋，煮2.5 min，立刻撈出置于冰水浴中5 min，排水，涂上二甲基硅油，進行拉伸性能測試。

1.3.3 面條的拉伸性能測試

蕎麥面條的拉伸性能測試參照Lu等［6］的方法。將制好的面條的兩端夾在流變儀的專用夾具上，設定載物臺下移速度為60 mm/min，力的范圍設定為2 kg。測試所得到的拉伸性能指標有最大破斷應力σ(面條在拉伸過程中所受到的最大力/面條的初始面積，單位為kPa)，最大破斷應變ε(面條斷裂前的最大伸長量/面條初始長度，單位為%)，以及破斷功W(將面條拉斷過程中流變儀對面條所做的功，單位為kg·mm)。每個樣品重復測定10次。

數據采集在手機端完成。用戶通過手機瀏覽器以無線方式接入Internet，訪問服務器端部署好的服務，獲取服務器端定制好的采集頁面。根據編寫好的采集頁面按照采集說明完成數據的錄入，然后發送到服務器端，保存到數據庫中。其流程圖如圖5所示。

1.3.4 蕎麥淀粉的制備

蕎麥淀粉的提取參照Zhou等［7］的方法稍做改動。過100目篩后的蕎麥粉漿，繼續過160目篩后，4 000×g離心10 min、棄去上清液，沉淀用0.02 mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡36 h，浸泡期間更換浸泡液2～3次。然后同樣條件下離心，沉淀刮去上層深色部分，余下部分用蒸餾水沖洗再離心，重復3～4次，直到淀粉接近中性為止。最后沉淀真空冷凍干燥得蕎麥淀粉。

1.3.5 蕎麥淀粉膨潤力測定

稱取絕干淀粉0.100 g于7 mL離心管中，加入蒸餾水直到淀粉質量分數為2%，將離心管分別置于45、60、75和90℃的水浴中100 r/min下振蕩加熱1 h，然后移入冰水浴中快速冷卻至室溫，9 000×g下離心10 min，計沉淀質量G1，上清液在105℃下烘干至恒重，計其干物質質量G。淀粉膨脹度和溶解度的計算公式如下:

1.3.6 蕎麥淀粉糊化特性分析

淀粉的糊化特性采用澳大利亞Newport Scientific公司生產的3D型快速黏度分析儀(RVA)測定。取絕干淀粉 3.00 g置于 RVA專用鋁盒中，加入25.00 g蒸餾水。按照袁美蘭等［10］的糊化程序進行糊化特性測定。

2 結果與分析

圖1～圖3列出的是蕎麥擠壓面條的拉伸性能隨自然發酵時間的變化情況。從圖1可以看出，自然發酵使得面條的最大破斷應力相比對照有所增大，但是隨著發酵時間延長面條的最大破斷應力變化并不顯著(P＞0.05);最大破斷應變隨著發酵時間延長也呈現增大趨勢，當發酵時間超過96 h時，面條的最大破斷應變相比對照顯著增大(P＜0.05)，從24.7% 增加到 29.4%。本研究結果跟 Lu 等［3］和Yuan等［4］分別研究自然發酵對米粉和玉米淀粉凝膠的最大破斷應變的影響的變化趨勢一致。

圖3 自然發酵對蕎麥擠壓面條破斷功的影響

自然發酵對蕎麥擠壓面條的破斷功也有顯著影響，當發酵時間達到96 h時，面條的破斷功相比對照增加0.25 kg·mm。但是當發酵時間超過144 h時，面條的破斷功相對96 h時反而顯著下降(P＜0.05)。破斷功反映的是面條的彈性和咀嚼性的大小，破斷功的增大說明自然發酵產生的酶和酸等對蕎麥蛋白和淀粉的水解作用使得蕎麥淀粉糊化過程中更多的直鏈淀粉滲出，最終所得面條凝膠質地致密，凝膠強度增強，因此面條的彈性增大，咀嚼性好。但是發酵時間過長會導致淀粉過度水解，進而導致面條的彈性及咀嚼性反而下降。

2.2 自然發酵對蕎麥淀粉膨脹度和溶解度的影響

淀粉是蕎麥粉的主要成分，其理化性質變化將對蕎麥制品的凝膠品質產生直接影響。圖4～圖5反映的是自然發酵96 h后的蕎麥淀粉與對照蕎麥淀粉的膨脹度、溶解度情況。從圖4～圖5可以看出，隨著溫度升高，對照蕎麥淀粉和發酵蕎麥淀粉的膨脹度和溶解度均呈現顯著增大趨勢。在溫度低于60℃時，發酵蕎麥淀粉和對照蕎麥淀粉的膨脹度沒有顯著性差異(P＞0.05);當溫度高于75℃以后，發酵蕎麥淀粉的膨脹度稍高于對照蕎麥淀粉，并且隨溫度升高，兩者之間的差異也逐漸增大，在90℃時，發酵蕎麥淀粉的膨脹度顯著高于對照蕎麥淀粉(P＜0.05)(圖4所示)。淀粉的膨脹行為主要取決于其支鏈淀粉的分子量及結構［8］，聚合度(DP)在6～9之間的短支鏈淀粉含量越高，淀粉的膨脹度越大;相反，DP在12～22之間的長支鏈淀粉的含量增加會導致淀粉的膨脹度降低［9］。自然發酵對淀粉理化性質的改變主要是通過作用于無定形區的直鏈淀粉和支鏈淀粉短分支來實現的［10］，本試驗的研究結果跟自然發酵對玉米、綠豆淀粉的影響的結果相反，這可能跟淀粉顆粒本身的結構有關。其次，自然發酵產生的酸和酶對蛋白質、脂肪的降解作用使得淀粉顆粒表面包裹的蛋白質、脂肪減少，導致淀粉顆粒吸水速度加快，顆粒膨脹度增大。

圖4 自然發酵對蕎麥淀粉膨脹度的影響

圖5 自然發酵對蕎麥淀粉溶解度的影響

自然發酵引起蕎麥淀粉溶解度的變化跟膨脹度一致，發酵蕎麥淀粉的溶解度大于對照蕎麥淀粉，90℃時，兩者的差異達到了顯著水平(P＜0.05)(圖5所示)，說明發酵蕎麥粉糊化時有更多的直鏈淀粉溶出。

2.3 自然發酵對蕎麥淀粉糊化特性的影響

圖6反映的是自然發酵對蕎麥淀粉RVA糊化特性的影響。試驗結果表明，自然發酵96 h后蕎麥淀粉的糊化峰值黏度、谷值黏度、終黏度及崩解值均顯著降低，而回落值顯著增大(P＞0.05)。淀粉的糊化黏度主要受淀粉顆粒膨脹特性、直連淀粉溶出及支鏈淀粉分支鏈長度的影響［11］。峰值黏度是淀粉顆粒膨脹和直鏈淀粉溶出的指標，發酵淀粉峰值黏度的降低說明自然發酵96 h促進了蕎麥淀粉糊化過程中淀粉顆粒的膨脹和水解。回落值反映淀粉糊化后的老化回生速度，發酵淀粉回落值升高說明發酵淀粉更易老化，而短期老化跟糊化時直鏈淀粉的溶出量呈正相關［12］，說明發酵促進了糊化過程中直鏈淀粉的溶出。

圖6 蕎麥原淀粉及發酵蕎麥淀粉的糊化特征曲線

表1 自然發酵對蕎麥淀粉糊化特性的影響

3 結論

自然發酵可以顯著改善蕎麥擠壓面條的物性品質。拉伸試驗結果表明，自然發酵96 h可使面條的最大破斷應變從24.7%增加到29.4%，破斷功增加0.25 kg·mm。自然發酵使得蕎麥淀粉的膨脹度和溶解度顯著增大，淀粉糊化的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度及崩解值顯著降低，而回生值值顯著增大。說明自然發酵加速了淀粉糊化過程中淀粉顆粒的膨脹及直鏈淀粉溶出，使得發酵蕎麥粉面條的凝膠結構更加致密，凝膠強度增強。因此，自然發酵作為一種綠色加工工藝改善蕎麥面制品的物性品質是切實可行的。有關自然發酵對蕎麥粉凝膠物性的這種影響效應的作用機制還有待進一步研究。

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Effects and Mechanism of Natural Fermentation on the Tensile Properties of Buckwheat Noodle

Han Lihong1，2Hao Xueliang2Cheng Yongqiang2Li Lite2
(Chemistry and Chemical Technology Department of Ningxia Teachers College1，Ningxia 756000)
(Food Science and Nutritional Engineering College of China Agricultural University2，Beijing 100083)

How to improve the poor textural properties caused by problems such as lack of mucedin，high fiber content was the bottleneck problem in buckwheat noodles manufacturing.The effect of natural fermentation on the tensile properties of buckwheat noodles was studied by tensile measurement and rapid viscosity analysis(RVA).The results showed that maximum break strain increased from 24.7%to 29.4%and work －to －break increased by 0.24 kg× mm of buckwheat noodles made of buckwheat fermented for 96 h compared with control.Swelling and breakdown of buckwheat starch was accelerated，and peak viscosity，trough viscosity and final viscosity was decreased by 96h of natural fermentation.The tensile properties of buckwheat noodle were strengthened by natural fermentation，so it is a viable option for texture improvement of buckwheat noodles.

buckwheat noodle，natural fermentation，starch，RVA，tensile measurement

TS213.2

A

1003－0174(2012)04－0028－04

寧夏高等學校科研項目重點項目(［2010］297)，寧夏回族自治區自然科學基金(NZ10224)

2011－04－13

韓立宏，女，1979年出生，講師，博士，農產品加工與儲藏工程