芽麥粉添加量對中筋粉面團特性的影響

喬艷秋,徐 穎,王 展,*,劉零怡,沈汪洋,2,黨長英,王小玉,孫云杰

(1.武漢輕工大學食品科學與工程學院,湖北武漢 430023; 2.湖北省小麥加工工程技術研究中心,湖北棗陽 441200; 3.湖北豐慶源糧油集團有限公司,湖北襄陽 441100; 4.中糧(鄭州)糧油工業有限公司武漢分公司,湖北武漢 430100; 5.湖北三杰糧油食品集團有限公司,湖北棗陽 441200)

小麥作為世界上最早種植的糧食作物之一,種植區域廣、面積大,并且在全球有較大需求量,為人類提供了豐富的食品種類，并含有淀粉、蛋白質、少量脂肪及礦物質等營養物質。但小麥在成熟或收獲季節,遇到陰雨天氣或收獲之后未能及時干燥時,就會由于水分過高而導致發芽。國家標準規定:芽或幼根雖未突破種皮但胚部種皮已破裂或明顯隆起且與胚分離的顆粒,或芽或幼根突破種皮不超過本顆粒長度的顆粒被稱為芽麥[1]。根據報道,加拿大每年小麥產量約2500萬噸,發芽小麥達到年產量的15%,澳大利亞和歐洲也有比較高的芽麥率[2]。其實在我國這種現象也相當嚴重,2009年,河南省發芽小麥約有百億斤,芽麥收購價格比市場收購價格低,并且芽麥只能用來生產飼料,不能加工成口糧進行銷售[3]。發芽率較高的小麥進行加工時,出粉率較低、面粉顏色變暗、小麥粉的品質和制作工藝變差,蛋白質降解、面團發黏、面筋劣變、粉質黏性降低、沒有彈性,制作出來的饅頭稀軟,面條容易斷裂,烘焙的面包粗糙,不容易切塊等現象[4-6]。因此,人們一直在研究改善發芽小麥粉品質的方法,提高芽麥粉的利用。

田建珍[7]在發芽小麥粉研究進展中指出，小麥發芽后可以使有毒、有害、抗營養物質含量減少或解除,提高營養含量,所以發芽小麥也是一種營養、健康的天然食材。趙艷麗等[8]在發芽小麥粉面包的配方工藝研究中表明，發芽小麥粉比未發芽小麥粉脂肪、維生素、礦物質、賴氨酸等含量更高。發芽小麥的葉酸含量也非常豐富。Hefni等[9]研究了萌發對不同小麥和黑麥中葉酸含量的影響,發現發芽可以讓小麥的葉酸含量增加4～6倍,而且在50 ℃下烘干后,磨粉也并不會對葉酸含量有影響。近年來,研究者發現通過發芽可以增加其中γ-氨基丁酸(GABA)的含量,Hung等[10]和 Donkor等[11]均得出芽麥中的GABA含量比正常的小麥中要高。而且,芽麥粉的淀粉酶活性,麥芽糖、葡萄糖含量均比未發芽的小麥粉高。

關于芽麥粉對面團及其制品影響的研究也一直在進行中。趙艷麗等[12]對強筋小麥進行控制性發芽,使用不同發芽程度的小麥粉制作的面包,結果表明，發芽小麥的容重以及發芽小麥粉的面筋指數和拉伸能量對面包烘焙品質影響較大。劉汝國等[13]不同發芽時間的芽麥粉對面團及饅頭品質的影響,結果表明，添加麥芽粉對面粉的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回生值和峰值時間均有顯著影響。Alessandra Marti等[14]先是將芽麥粉作為改良劑和添加到傳統面粉中制作面包,發現添加1.5%芽麥粉可有效提高面粉品質,后又將芽麥粉作為面包制作的一種新的成分進行研究[15]。這些研究偏重于對小麥發芽程度或芽麥粉對制作面包用的高筋粉的影響,而我國傳統面食饅頭、面條、餃子等都使用中筋粉,因此研究芽麥粉對中筋粉的影響很有必要。

本文研究了芽麥粉添加到中筋粉后面團的糊化、粉質和拉伸特性,為研制富含芽麥粉的面制品提供基礎和依據,也為芽麥粉的開發利用開辟了新的途徑。

1 材料與儀器

1.1 材料與方法

小麥、中筋粉 益康面粉有限公司提供。

多功能超微粉碎機 許昌市豫邦機械制造有限公司;100目分樣篩 浙江上虞市龍翔精密儀器廠;V型混料機 無錫市新標粉體機械制造有限公司;JFZD-粉質儀 北京東方孚德技術發展中心;JMLD-150面團拉伸儀 北京東方孚德技術發展中心;RVA-super4粘度儀(RVA) 澳大利亞Newport scientific有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料組分測定 小麥發芽前后組分的測定方法如下:水分含量測定參考GB 5009.3-2016;粗脂肪的測定參考GB 5009.6-2016;灰分的測定參考GB 5009. 4-2016;淀粉的測定參考GB 5009.9-2016;粗蛋白的測定參考GB 5009. 5-2016,γ-氨基丁酸測定參考比色法[16]。

1.2.2 芽麥粉和混合粉的制備 芽麥粉的制備:先把500 g左右的小麥放入清水中,在20～24 ℃的條件下浸泡12 h后瀝干,在人工氣候箱下恒定溫度25 ℃、濕度85%發芽35 h(芽長1.5～2 cm);停止發芽后用自來水沖洗數次,以除去表面的雜質;在50 ℃條件下烘干粉碎,過100目篩即得發芽小麥全粉(芽麥粉)。

混合粉的制備:芽麥粉按照一定比例(5%、10%、15%、20%、25%)添加到中筋粉中,在V型混料機中均勻混合,以100%中筋粉，0添加芽麥粉(CK)為對照。

1.2.3 混合粉糊化特性測定 按照 GB/T 24853-2010 的方法,利用快速黏度分析儀(RVA)測定混合粉的糊化特性[17]。

1.2.4 面團粉質特性測定方法 參考國標(GB/T 14614-2006/ISO5530-1:1997《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定粉質儀法》)對小麥粉粉質特性進行測定。主要測定面粉的吸水率、面團形成時間、面團穩定時間、弱化度和粉質質量指數[17]。

1.2.5 面團拉伸特性測定方法 參考國標(GB/T 14615-2006/ISO 5530-2:1997 《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定拉伸儀法》)對面團拉伸特性進行測定。主要測面團醒發時間為45、90、135 min時的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例[18]。

1.3 數據處理

測試結果用3次平行實驗的平均值和標準偏差表示;用Orgin 8進行數據整理和圖表制作;用SPSS 16.0對得到的數據進行方差分析及顯著性檢驗。p<0.05,顯著;p<0.01,極顯著。

2 結果與分析

2.1 原料組分測定

對表1的數據進行T檢驗的結果表明,小麥發芽后粗脂肪、灰分和淀粉含量顯著降低(p<0.05),蛋白質、水分和γ-氨基丁酸顯著增大(p<0.05),其中γ-氨基丁酸含量增加了約3倍。

表1 小麥發芽前后營養物質的含量Table 1 Nutrient content before and after wheat

2.2 芽麥粉添加量對中筋粉糊化特性的影響

快速黏度分析儀(RVA)主要用來測樣品的糊化特性,特征值主要用峰值黏度、最終黏度和回生值等表示(見表2)。

表2 RVA測定參數表Table 2 RVA measurement parameter

淀粉糊化特性是反映淀粉品質的重要指標,與面團品質之間存在著相關性,對面團的食用品質起重要作用[19]。由表2可以看出,添加芽麥粉會降低峰值黏度、保持黏度、衰減值、最終黏度、回生值和糊化溫度,但隨著芽麥粉添加量的增加,降低趨勢逐漸變緩。峰值黏度與最低黏度的差為衰減值,它主要反映高溫的條件下淀粉顆粒對抗剪切的能力,衰減值越小表明淀粉顆粒就越穩定,當芽麥粉添加量為25%時,衰減值降為282 cp,表明芽麥粉的添加降低了混合粉的熱穩定性。回生值表示最終黏度和最低黏度的差,它表示淀粉溶液在冷卻過程中的回生黏度,能夠反映糊化后淀粉回生的程度即淀粉分子重結晶的程度,回生值越小表明老化程度越低,即抗老化能力強[20]。實驗表明適量添加芽麥粉可以使面粉更容易糊化,且能夠延緩面粉糊的回生現象。

2.3 芽麥粉添加量對中筋粉粉質特性的影響

2.3.1 芽麥粉添加量對面團吸水率的影響 粉質測定中,吸水率是指面團最大稠密度(粉質曲線峰值)處于500 BU時所需的加水量。隨著芽麥粉的添加,混合粉的吸水率呈下降趨勢。由圖1可以看出,芽麥粉的添加會降低吸水率,中筋粉的吸水率為58.2%;添加5%芽麥粉時,吸水率僅降低了0.1%;芽麥粉添加量為5%～20%時,吸水率下降趨勢比較平緩,當添加量超過20%時,吸水率急劇下降。影響面團吸水率的主要是蛋白質含量、淀粉破損程度等,蛋白質含量和淀粉破損程度越高,吸水量越高[17,21]。芽麥粉的少量添加雖會降低蛋白質含量,但同時會提高破損淀粉含量,對面團的吸水率影響不大;但添加量過高會使蛋白質含量越低,面筋品質降低,導致面筋蛋白質結合水的能力降低,抵消了淀粉含量破損增加本應該帶來的吸水率增加,使得吸水率降低[21]。

圖1 芽麥粉添加量對吸水率的影響Fig.1 Effect of SWF addition amount on the water absorption注:圖中不同大寫字母表示不同芽麥粉添加量之間差異達 顯著水平(p<0.01),不同小寫字母表示不同芽麥粉 添加量之間差異達顯著水平(p<0.05)。圖2～圖5同。

2.3.2 芽麥粉添加量對面團形成時間的影響 形成時間是從開始加水到面團稠度達到最大值時所需揉混的時間,一般形成時間越長,表示面粉筋力越強。由圖2可知,中筋粉的形成時間為5.2 min;隨著芽麥粉的加入,形成時間的下降趨勢很明顯,芽麥粉添加量為5%時,混合粉的形成時間為4.5 min,當芽麥粉添加量為15%時，混合粉的形成時間為3.8 min,相比中筋粉降低了50%左右;當添加量達到15%時,降低趨勢趨于平緩。綜上可知隨著芽麥粉添加量的增加,面團的整個筋力變差,形成時間變短,對加工工藝不利[22]。

圖2 芽麥粉添加量對形成時間的影響Fig.2 Effect of SWF addition amount on the development time

2.3.3 芽麥粉添加量對面團穩定時間的影響 穩定時間是指面團能夠維持的時間和面團耐受機械攪拌的能力,反映面團的耐揉性,穩定時間長就表示面筋筋力強、耐攪拌能力強、網絡牢固,穩定時間短表示面團耐攪拌性差,面筋網絡容易被破壞[23]。不過面團的穩定時間并不是越長越好,如果穩定時間過長,會使和面時間延長、發酵和醒發的時間也會延長,實際效果并不會得到提高[24]。實驗結果表明,當芽麥粉添加量小于20%時,面團的穩定時間在3 min以上,筋力和中筋面粉差不多;當添加量達到25%時,穩定時間低于3 min,面團的筋力較低。穩定時間是小麥面粉的一個重要指標,我國《小麥品種品質分類》(GB/T 17320-2013)中規定，中筋粉的穩定時間一般是3～7 min。說明在中筋面粉中適當添加芽麥粉,穩定時間雖然有所下降,但仍能滿足中筋粉的質量要求。

圖3 芽麥粉添加量對穩定時間的影響Fig.3 Effect of SWF addition amount on the stability time

2.3.4 芽麥粉添加量對面團弱化度的影響 弱化度反映的是面團強度,主要指面團在攪拌的時候對機械攪拌的一種承受能力,測定值大就表示面團強度小,加工性比較差[25]。由圖4可知,芽麥粉添加量10%時,弱化度是80.5 FU,相比小麥粉的弱化度增加了54.5 FU,當添加量超過15%時,弱化度達到100 FU以上。弱化度過大,就表示面團容易流變,彈性和抗醒發性較差、操作性不好,面團長時間放置容易粘手[26]。說明芽麥粉添加對弱化度的影響顯著(p<0.05),但適量的添加還是可以接受。

圖4 芽麥粉添加量對弱化度的影響Fig.4 Effect of SWF addition amount on the softening degree

2.3.5 芽麥粉添加量對面團粉質指數的影響 粉質指數是全面評價面粉品質的一項指標,它將普通小麥粉分為:強筋小麥(180以上)、中筋小麥(50～180)和弱筋小麥(15～49)[27]。由圖5可以看出芽麥粉添加量為5%和10%時,粉質指數分別為68.5和54,說明當芽麥粉添加量小于10%時,混合粉屬于中筋粉;當添加量大于10%時,面粉屬于弱筋粉。一般認為粉質指數在50以上,面粉品質屬于良好[22]。所以從粉質指數來看,芽麥粉的添加量在10%以內是可以接受的。

圖5 芽麥粉添加量對粉質指數的影響Fig.5 Effect of SWF addition amount on the farinograph quality number

2.4 芽麥粉添加量對中筋粉拉伸特性的影響

拉伸儀是測定醒發面團流變學特性的儀器,它主要測定面團試樣在載荷情況下的延伸性和韌性,主要測定指標有面團拉伸能量、面團延伸性、最大拉伸阻力和拉伸比值。由圖6～圖9可知,隨著芽麥粉含量的增加,面團的拉伸參數均有一定的變化。

圖6 芽麥粉添加量對拉伸能量的影響Fig.6 Effect of SWF addition amount on the tensile energy

圖7 芽麥粉添加量對延伸度的影響Fig.7 Effect of SWF addition amount on the extensibility

圖8 芽麥粉添加量對最大阻力的影響Fig.8 Effect of SWF addition amount on the max resistance

圖9 芽麥粉添加量對最大拉伸比(R/E)的影響Fig.9 Effect of SWF addition amount on the R/E

圖6顯示的是芽麥粉添加量對面團拉伸能量的影響,拉伸能量越大,表示面粉筋力越強,面粉品質越好[20]。從圖6中可以看出,隨著芽麥粉含量的增加,面團在醒發時間45、90、135 min時拉伸能量都逐漸下降,說明芽麥粉會使面團筋力減弱,這與前面的結果一致。但是在芽麥粉添加量為5%時,45 min時面團拉伸能量下降明顯,隨著面團醒發時間的延長,拉伸能量逐漸增加,135 min時與未添加芽麥粉之前相當,這說明經過較長時間的醒發,少量添加芽麥粉對面團筋力的影響很小。造成這種變化的機理尚不明確,初步分析可能是因為隨著醒發時間的延長,芽麥粉中水溶性戊聚糖與面筋網絡結構充分結合,使得面團筋力逐漸增強[28-29],在后期工作中,我們將對該機理進行深入研究。

延伸度代表面團的可塑性和膨脹能力,延伸度大說明面團在發酵過程中面筋網絡形成狀態好,延伸度小則說明面團加工性能差[30]。圖7結果表明,延伸度隨著芽麥粉的增加而逐漸降低,但5%的芽麥粉添加量對延伸度影響不大,尤其是在醒發時間為135 min時,延伸度反而有略微上升,說明添加5%的芽麥粉對面團的加工性能影響甚微。

最大阻力是延伸性的重要指標,面團的拉伸阻力值越大,說明面團的彈性越好、筋力越強、韌性越大。如圖8所示,芽麥粉添加量在15%以內時對面團延伸性影響不大,尤其是對醒發時間較長的面團;添加量超過15%超過最大阻力會有明顯的下降。

最大拉伸比代表延伸性和抗拉阻力兩個指標的比值,比值小代表彈性小,黏性大;比值大代表彈性較大,黏性較小,不過面團的拉伸比值也有合適的范圍,太大或太小都對面制品品質有影響[17]。從圖9可以看出,添加5%的芽麥粉時,最大拉伸比與未添加之前變化不明顯;當添加量超過10%,最大拉伸比有明顯的提高。這個結果進一步表明5%的芽麥粉對面團的加工品質影響很小。

綜上所述,芽麥粉添加量為5%時,對面團拉伸特性的影響會隨著面團醒發時間的延長而減弱,面團醒發時間越長,筋力、可塑性、彈性越好。

3 結論

芽麥粉的添加會降低峰值黏度、保持黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間和糊化溫度等糊化特性參數,但隨著芽麥粉添加量的增加,下降趨勢逐漸變緩;說明芽麥粉的添加使面粉更容易糊化,且能夠延緩面粉糊的回生現象。

對于面粉的粉質特性,形成時間、穩定時間和粉質指數等參數均呈下降趨勢,但面粉的吸水率在芽麥粉添加量超過20%時才會有明顯的下降;當芽麥粉添加量小于20%時,面團的穩定時間在3 min以上,仍處于中筋粉的要求范圍內。

芽麥粉添加量的增加會降低面團的拉伸特性,但是醒發時間的延長會減緩這種變化,在添加量為5%時,拉伸能量和最大阻力等參數還會略有增加。總體來說,當添加5%芽麥粉時,糊化特性會大幅度降低,面團的穩定時間在中筋粉范圍內,延長面團醒發時間可以增加面團的筋力、可塑性和彈性。

綜上所述,芽麥粉可以適當的添加在中筋小麥粉中,但不同的面制品中的適宜添加量會有不同。本實驗為后期進一步研究不同面制品中的芽麥粉適宜添加量提供了參考依據。