黃米-小麥混合粉流變學特性的研究

杜文娟，馬玉玲，姜龍波，張喜文，*，申瑞玲，董吉林（.山西省農業科學院谷子研究所，山西長治0460；.鄭州輕工業學院，河南鄭州450000）

黃米-小麥混合粉流變學特性的研究

杜文娟1，馬玉玲2，姜龍波1，張喜文1，*，申瑞玲2，董吉林2
（1.山西省農業科學院谷子研究所，山西長治046011；2.鄭州輕工業學院，河南鄭州450000）

研究了8種不同品種黃米粉（粳性和糯性各4種）的主要成分及黃米粉對面團流變學性質的影響。結果表明：隨著黃米粉添加量的增加，面團的吸水率、形成時間、穩定時間、粉質質量指數、拉伸面積、拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈減小趨勢，延伸度先減小后基本穩定不變，拉伸比例基本不變，弱化度均呈增加趨勢，但不同品種黃米粉、不同黃米粉添加量對粉質、拉伸指標的影響程度不同。此外，除拉伸比例外，黃米粉添加量與各粉質指標、拉伸指標相關性均達到極顯著水平（p＜0.01）。建議制作黃米-小麥混合粉面制品時，應根據產品需求及混粉流變學特性選擇合適的黃米粉添加量。

黃米粉，小麥粉，粉質特性，拉伸特性

糜子（Panicum miliaceum L.）屬禾本科黍屬，起源于我國黃河流域，耐旱、耐貧瘠、生育期短，至今已有10000年的栽培歷史，是我國干旱、半干旱地區的主要糧食作物之一［1-2］，主要分布在陜北、晉西北、寧夏、甘肅、內蒙古等地。糜子籽粒脫皮后稱黃米（proso millet），黃米營養豐富，富含蛋白質、淀粉、膳食纖維和微量元素，必需氨基酸指數（EAAI）比小麥高51%［3］，粗纖維含量明顯高于小麥、大米等日常主食。

“2015年中國居民營養與慢性病情況報告”顯示我國居民超重肥胖問題凸現，高血壓、糖尿病等發病率呈上升趨勢。研究發現，糜子富含抗性淀粉，適用于糖尿病和心血管病患者食用；糜子蛋白質有助于防止肝損傷，適合2型糖尿病患者食用［4-6］。日本曾將黃米和大米混合加工成食品，供給過敏癥者食用［7］，印度曾將黃米加工成食品，供嬰幼兒食用［8］。因此，研究和開發黃米全谷物食品，對于改善人類膳食結構，預防肥胖、慢性代謝性疾病，避免長期食用單一主糧導致膳食營養“過剩”或“不足”現象的發生，推動糜子資源的開發利用有著極其重要的意義。

然而，目前我國對黃米與小麥粉搭配面制品的研究很少，多年來一直以黃米蒸糕、黃米油炸糕、黃饃饃［1］等家庭加工產品形式呈現，缺乏工業化主打產品。因此本實驗將黃米粉與面粉搭配，研究黃米-小麥混合粉面團的流變學特性，旨在為黃米粉在面制食品中的開發利用和產品工業化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃米粉 粳性黃米粉J-1、J-3（9404-36122）、J-7、J-9，糯性黃米粉N-2、N-4、N-8、N-LH（大同-LH），N-LH由山西省農業科學院谷子研究所提供，其他品種均由甘肅省農科院提供；小麥粉 中糧神象香雪特一粉，鄭州中糧糧油工業有限公司；濃硫酸、硫酸銅等試劑 均為分析純；總膳食纖維測定試劑盒（K-TDFR） 愛爾蘭Megazyme公司。

Farinograph-AT粉質儀、Extensograph-E拉伸儀 德國Brabender公司；K9840型自動凱氏定氮儀濟南海能儀器股份有限公司；SZF-06A型脂肪測定儀 上海昕瑞儀器儀表有限公司；F3042010型膳食纖維測定儀 歐洲VELP SCIENTIFICA；SX-4-10型箱式電阻爐（馬弗爐） 北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本成分的測定 水分：GB/T 5009.3-2003；蛋白質：GB/T 55l1-2008；脂肪：GB/T 14772-2008；膳食纖維：AOAC 985.29；淀粉：GB/T 5009.9-2008；灰分：GB/T 5009.4-2003。

1.2.2 混粉的制備 預實驗發現，當黃米-小麥混合粉中黃米粉的質量分數超過35%時，面團彈性太差，不能進行拉伸實驗，故分別按質量分數0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%的比例添加到面粉中，用驗粉篩混合均勻，再進行粉質特性、拉伸特性的測定。

1.2.3 粉質實驗 根據混粉水分含量，稱取混粉300 g左右，參照GB/T 14616-2006方法，用布拉班德粉質儀測定，可得到吸水率、面團形成時間、穩定時間、弱化度、粉質質量指數的參數。同一品種、同一水平重復3次，取平均值。

1.2.4 拉伸實驗 稱取混粉質量2%的食鹽溶于實驗用水中，用粉質儀和面5 min并將面團分成150 g面團2份，依次醒發45 min和90 min，參照GB/T 14615-2006方法，用布拉班德拉伸儀測定，可得到面團的拉伸曲線面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例的參數。同一品種、同一水平重復3次，取同一水平8個品種重復24次的平均值。

1.2.5 統計分析 采用Origin 7.5、SPSS 13.0統計軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 黃米粉和小麥粉的基本成分測定結果

從表1可以看出，黃米粉營養豐富，其中淀粉含量最高，其次是蛋白質，膳食纖維含量也較高，適當食用可以改善膳食結構，增加植物蛋白和膳食纖維的攝入。因此，加強黃米粉在食品中的利用對人類健康具有重要的意義。

2.2 黃米粉對面團粉質特性的影響

2.2.1 黃米粉添加量對黃米-小麥混合粉面團吸水率的影響 面團吸水率是指面團最大稠度達到480～520FE時所添加的水的百分比，與混粉中面筋含量呈正相關。從圖1可見，隨著黃米粉添加量的增加，N-2品種面團吸水率先下降后升高然后又下降，其他品種面團吸水率呈下降趨勢，但不同品種黃米粉的變化幅度有較大差異。這主要是因為黃米粉吸水率低，且吸水后不能形成有彈性的面團，即不含面筋蛋白［9］，因此黃米粉的加入稀釋了混粉中的面筋蛋白，從而降低了混粉面團的吸水率。總體來看糯性品種黃米粉吸水率變化幅度較小，這可能與混粉中的淀粉［10］、膳食纖維［11-13］含量不同有關。

表1 黃米粉和小麥粉的基本成分表Table1 The main component of proso millet flour and wheat flour

圖1 黃米粉添加量對混合粉面團吸水率的影響Fig.1 The effect of proso millet additive amount on water absorption of mixed flour dough

圖2 黃米粉添加量對混合粉面團形成時間的影響Fig.2 The effect of proso millet additive amount on development time of mixed flour dough

2.2.2 黃米粉添加量對黃米-小麥混合粉面團形成時間的影響 面團形成時間是指從混粉加水開始到粉質曲線達到最大稠度所需的時間，與面筋的含量和強度有關，形成時間越長表示粉的筋力越強。從圖2可以看出，隨黃米粉添加量的增加，面團形成時間減小。當黃米粉添加量小于10%時，N-4、N-LH和J-9品種面團形成時間基本不變；當添加量從10%增加到20%時，面團形成時間大幅度減小，之后趨于平緩。這說明黃米粉的添加量超過10%時，混粉的筋力大幅度減弱。因此，建議制作對筋力要求較高的黃米面制品時，如生產方便面專用粉形成時間要求≥4.5 min，黃米粉添加量應控制在10%以內。

2.2.3 黃米粉添加量對黃米-小麥混合粉面團穩定時間的影響 面團穩定時間是指和面過程中，粉質曲線兩次與500FE線相交點對應時間的差值，反映了面團耐受機械的能力，穩定時間越長，混粉的筋力越強，面團發酵過程中保持CO2氣體的能力也越強。圖3顯示，當黃米粉添加量從10%增加到30%時，J-7品種的穩定時間持續升高，但總體看來，隨著黃米粉添加量的增加，面團穩定時間均呈下降趨勢，且不同品種間下降幅度差異較大。當黃米粉含量達到25%時，J-1、J-7、N-LH和J-3的穩定時間在5 min左右，符合饅頭用粉的穩定時間（4～5.5 min）的要求［14］，建議黃米-小麥混合粉制作饅頭時添加量控制在25%以內。

圖3 黃米粉添加量對混合粉面團穩定時間的影響Fig.3 The effect of proso millet additive amount on stability time of mixed flour dough

2.2.4 黃米粉添加量對黃米-小麥混合粉面團弱化度的影響 弱化度是指曲線峰值中心與峰值過后12 min的曲線中心對應的面團稠度應力之差，單位是FE，反映了面團在攪拌過程中被破壞的速度和對機械攪拌的耐受能力，弱化度越大，面團越黏，穩定時間也越短，面團品質越差。圖4顯示，當黃米粉添加量在15%～30%時，J-7品種的弱化度隨黃米粉添加量的增加而下降，但總體看來，弱化度都隨著黃米粉添加量的增加而增大，且添加量超過20%時，N-2、N-8、J-1、J-3品種弱化度增加的幅度較其他品種大。

圖4 黃米粉添加量對混合粉面團弱化度的影響Fig.4 The effect of proso millet additive amount on softening degree of mixed flour

2.2.5 黃米粉添加量對黃米-小麥混合粉面團粉質質量指數的影響 粉質質量指數是對面粉品質、粉質曲線的綜合評價，能很好地反映出面粉的品質特性。圖5顯示，當黃米粉添加量在15%～20%時，J-1品種粉質質量指數略有升高；在添加量為20%～30%時，J-7品種粉質質量指數增加。除此之外，都隨著黃米粉添加量的增加，粉質質量指數下降。這更近一步說明了黃米粉的添加惡化了面粉的品質，且隨添加量的增加，惡化程度越大，因此以黃米-小麥粉混粉生產各種面制食品時需要控制黃米粉添加量，或者添加改良劑來提高混粉品質。

圖5 黃米粉添加量對混合粉面團粉質質量指數的影響Fig.5 The effect of proso millet additive amount on mixed tolerance index of mixed flour

分析黃米粉添加量對各粉質指標的影響可以看出，這些變化的主要原因是黃米粉的添加稀釋了面筋蛋白同時增加了混粉中的膳食纖維含量，從而使得面團無法形成或者只能形成劣質的面筋網絡，這種面筋網絡不耐揉，更不耐機械攪拌，所以形成時間和穩定時間減小，弱化度增大。此外，面筋蛋白與膳食纖維、淀粉、多糖間的相互作用對粉質特性也可能有一定的影響，具體機理還需要進一步深入研究。

2.3 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉粉質特性指標間的相關性分析

從表2中可以看出，吸水率、形成時間、穩定時間、粉質質量指數均與黃米粉添加量呈極顯著負相關，而與弱化度成極顯著正相關。黃米-小麥混合粉面團各粉質指標間的相關性分析表明：弱化度與吸水率、形成時間、穩定時間、粉質質量指數呈極顯著相關，而吸水率、形成時間、穩定時間和粉質質量指數這四個指標間均呈極顯著正相關。

2.4 黃米粉對面團拉伸特性的影響

拉伸曲線面積是面團在拉伸過程中延伸度與阻力的乘積，代表了面團從拉伸到拉斷所需的總能量；延伸度指拉伸曲線橫坐標的長度，代表了面團的可塑性；拉伸阻力指曲線開始5 mm的地方量取的曲線高度，代表了面團的強度和筋力；拉伸比例指面團最大拉伸阻力與延伸度的比值，反映了面團的機械性能。總的來說，拉伸能量越大，延伸度越小，拉伸阻力越大，拉伸比例越大，表明面團筋力越強。從表3中可以看出，當發酵時間相同，隨著黃米粉添加量從0%增加到35%，面團的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力均減小，拉伸比例先增大后維持不變然后再減小，且變化幅度很小；當黃米粉添加量相同，對比45 min和90 min發酵時間下的拉伸指標可以發現，面團的拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例均增加。當黃米粉添加量小于10%的時候，隨發酵時間延長延伸度下降；當黃米粉添加量在5%～35%時，隨發酵時間的延長延伸度逐漸減小，這說明混合粉中黃米粉所占比例越大，面團的拉伸特性越差。小麥面筋蛋白吸水形成面筋網絡，賦予了面團一定的強度、抗拉阻力以及優良的粘彈性、延伸性［15］。與粉質指標相比，拉伸指標可以直接反映面筋蛋白的質量和數量，更能真實地反映出黃米粉與小麥混粉形成的面團的加工品質特性［16］。因此隨著黃米粉添加量的增加，拉伸特性變差，直接說明混粉中面筋蛋白含量稀釋，造成了面筋筋力變弱，面團加工性能變差。當添加量超過35%時，面團幾乎沒有彈性，無法進行拉伸實驗。

2.5 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉拉伸特性指標間的相關性分析

表4、表5顯示，黃米粉與小麥粉混拉面團伸質指標之間有不同程度的相關性。黃米粉添加量與拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度均呈極顯著負相關。拉伸比例與黃米粉添加量、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度無相關性；拉伸面積與拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度間均呈極顯著正相關。

3 結論

混合粉面團的粉質特性隨黃米粉添加量的增加而變差，不利于加工利用，但不同品種黃米粉、不同黃米粉添加量對面團粉質特性的影響程度不同；隨黃米粉添加量的增加，混合粉面團的拉伸性能降低，隨發酵時間的延長，混合粉的拉伸性能稍有提高，但當黃米粉添加量達到35%以上，拉伸特性很差，無法進行拉伸實驗。相關性分析表明，黃米粉添加量與各粉質指標間均達到極顯著相關水平；除拉伸比例外，黃米粉添加量及各拉伸指標也均達到極顯著相關水平。因此，在使用黃米-小麥混合粉制作面制食品時，可根據產品需求及混粉流變學特性選擇合適的黃米粉品種、添加量及發酵時間。

表2 黃米粉添加量及黃米-小麥混粉粉質指標相關性分析（平均值）Table2 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour farinograph indicators（mean value）

表3 黃米粉對面團拉伸特性的影響Table3 The effect of proso millet on mixed flour extensograph characteirstics

表4 黃米粉添加量及黃米-小麥混合粉拉伸指標相關性分析（醒發45 min）Table4 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 45 min）

表5 黃米粉添加量及黃米-小麥混合粉拉伸指標相關性分析（醒發90 min）Table5 The correlation analysis of proso millet additive amount and mixed flour extensograph indicators（proofing 90 min）

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Study on the rheological properties of mixed proso millet-wheat flour

DU Wen-juan1，MA Yu-ling2，JANG Long-bo1，ZHANG Xi-wen1，*，SHEN Rui-ling2，DONG Ji-lin2
（1.Millet Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Changzhi 046011，China；2.Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000，China）

The main component of eight kinds of proso millet flour（four kinds of japonica and four kinds of glutinous proso millet）and the rheological properties of the mixed proso millet-wheat flour were studied.The results showed that with the increasing of the content of proso millet flour，the water absorption，development time，stability time，mixed tolerance index（MTI），stretching area（Energy），resistance to extension and the maximum resistance to extension of dough were all in the trend of decline.Extensibility were decreased at first and then stabilized，stretching ratio basically unchanged，while the softening degree were all in the trend of rise.However the variety and content of proso millet flour influence the rheological properties differently.In addition，the correlation of the content of proso millet with opaque index and tensile index all reached extremely significant level（p＜0.01）except stretching ratio.This suggested that the addition of proso millet flour should be chosen based on the demand of product and rheological characteristics when the product of mixed flour were produced.

proso millet flour；wheat flour；farinograph characteirstics；extensograph characteirstics

TS201.1

A

1002-0306（2016）06-0114-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.06.014

2015－07－17

杜文娟（1982-），女，碩士，助理研究員，主要從事谷子加工方面的研究，E-mail：dudu8217@163.com。

張喜文（1954-），男，大學本科，研究員，主要從事谷物加工與栽培方面的研究，E-mail：gzszxw1@163.com。

國家現代農業產業技術體系建設專項資金資助項目（nycytx-13）。