不同磨粉方法對蕎麥面團流變學性質(zhì)的影響

于笛笛 李垚熹 袁艷秋 馬 潔 孫華幸 陳錦程 Kaori FUJITA 欒廣忠

(西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院1，楊凌 712100)(日本國際農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)研究中心2，筑波 305-8686)

蕎麥(Fagopyrumspp.)又名花麥、烏麥、三角麥、蕎子等，屬蓼科蕎麥屬一年生或多年生雙子葉植物，主要有甜蕎(Fagopyrumesculentum)和苦蕎(Fagopyrumtataricum)兩個栽培種。甜蕎主要種植在亞洲、歐洲、美洲等，苦蕎則主要種植在亞洲[1]。作為一種藥食同源的小宗糧食作物，蕎麥營養(yǎng)豐富，富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維和礦物質(zhì)等成分，此外，蕎麥還含有其他禾本科糧食作物所不具有的生物黃酮類活性成分[2]，具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖、降血脂和調(diào)節(jié)腸道菌群等多種功效[3-6]。因其具有良好的營養(yǎng)和保健功能，蕎麥越來越受到人們的關注。

磨粉處理不僅可以使得蕎麥具有更廣泛的利用性，同時也是生產(chǎn)許多蕎麥制品的必經(jīng)步驟。在國內(nèi)，蕎麥粉生產(chǎn)采用的磨粉方式并不相同，大致可以分為干法磨粉和濕法磨粉兩種方式。研究表明不同的磨粉方法會對谷物粉的理化特性產(chǎn)生不同的影響[7-14]，粉的理化性質(zhì)的差異在很大程度上會對面團流變學性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[15]，從而影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)。本課題組前期已經(jīng)就不同磨粉方法對蕎麥粉理化性質(zhì)的影響進行了研究[14]。在此基礎上，本論文研究了不同磨粉方法對蕎麥面團流變學性質(zhì)的影響，以期為進一步研究蕎麥粉的加工特性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

蕎麥米：蕎麥米是以甜蕎麥(西農(nóng)9976)為原料加工制得。購于陜西省靖邊縣喬溝灣鄉(xiāng)紅盛小雜糧專業(yè)合作社。

1.2 儀器與設備

FW-400A傾斜式高速萬能粉碎機；JYL-C012九陽料理機；電動石磨；DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱；TA.XT plus物性測定儀；DD5臺式大容量低速離心機：湖南赫西儀器裝備有限公司；Mixolab2混合實驗儀。

1.3 方法

1.3.1 蕎麥粉的制備

以蕎麥米為原料按照不同的磨粉方法進行制備蕎麥粉。

1.3.1.1 普通蕎麥粉

取一定量的蕎麥米置于傾斜式高速萬能粉碎機中磨粉，總計磨粉2 min，期間每30 s停一次。研磨后過90目篩，得到的蕎麥粉在本文中稱普通蕎麥粉。

1.3.1.2 石磨蕎麥粉

由紅盛小雜糧專業(yè)合作社按照商業(yè)化的石磨蕎麥粉制粉方法代加工制得，所得蕎麥粉同樣過90目篩。

1.3.1.3 濕磨蕎麥粉

稱取250 g蕎麥米置于過量蒸餾水中20 ℃下浸泡24 h，瀝干水分，然后加入500 mL蒸餾水并用料理機磨漿。磨漿2 min后過90目篩；篩上物再次加水磨漿1 min過90目篩，混合兩次篩下物并于3 000 r/min離心10 min。離心后沉淀物于50 ℃烘干24 h，再次破碎過90目篩得到濕磨蕎麥粉。

1.3.2 基本組分的測定方法

水分含量參照GB 5009.3—2016測定；淀粉含量參照GB 5009.9—2016測定；蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5—2016測定；脂肪含量參照GB 5009.6—2016測定；灰分含量參照GB 5009.4—2016測定。每個樣品重復測定兩次。

1.3.3 蕎麥面團熱機械學特性的測定

釆用Mixolab混合實驗儀研究不同制粉方法對蕎麥面團熱機械學特性的影響[16-17]。測定前先對標準的Chopin+協(xié)議(ICC NO.173)稍加修改，然后再對面團的熱機械學特性進行測定。混合實驗儀測定條件為：面團質(zhì)量為90 g，目標扭矩C1：(1.1±0.05)Nm，攪拌速度80 r/min；首先30 ℃保溫8 min，以4 ℃/min的速率升溫至90 ℃并保持7 min，再以4 ℃/min的速率降溫至50 ℃，保持5 min。每個樣品重復測定兩次，取平均值。

1.3.4 蕎麥面團拉伸特性的測定

取一定量的蕎麥粉，按照Mixolab試驗確定的吸水率進行加水手工和面，得到普通蕎麥面團、石磨蕎麥面團及濕磨蕎麥面團。利用質(zhì)構儀對面團進行拉伸試驗。參照Ribotta等[18]方法稍加修改，設置測試參數(shù)。測試參數(shù)為：探頭A/KIE，測試前速度2.0 mm/s，測試中速度3.3 mm/s，測試后速度10.0 mm/s，測試距離50 mm，觸發(fā)力5.0 g。每個樣品重復測定7次。

1.3.5 蕎麥面團TPA的測定

與1.3.4相同的方法得到普通蕎麥面團、石磨蕎麥面團及濕磨蕎麥面團。將面團統(tǒng)一制成直徑為25 mm，高為40 mm的模型，用保鮮膜包裹，靜置10 min后進行TPA測試。測試參數(shù)：探頭P/50,測試速度1 mm/s，壓縮比50%，觸發(fā)力5 g，每個樣品重復測定5～8次。

1.3.6 蕎麥面團應力松弛特性的測定

與1.3.4相同的方法得到普通蕎麥面團、石磨蕎麥面團及濕磨蕎麥面團。將面團統(tǒng)一制成直徑為25 mm，高為40 mm的模型，用保鮮膜包裹，靜置10 min后進行應力松弛測試[19]。測試參數(shù)：探頭P/50，測試速度1.0 mm/s，壓縮變形10%，觸發(fā)力5.0 g，釋放時間180 s，每個樣品重復測定5次。

本研究中，利用三要素Maxwell模型對蕎麥面團的應力松弛階段進行非線性回歸分析，應力松弛的方程為：

σ(t)=ε0E1+σ0E2exp(-t/τ)

式中：σ(t)為松弛過程的應力/N·m-2；ε0為恒定的應變(壓縮比)，ε0=10%；E1為彈性率/N·m-2；E2為第一要素胡克體彈性模量/N·m-2；t為時間/s；η為阻尼系數(shù)/N·m-2·s；τ為松弛時間/s，τ=η/E2。采用非線性回歸的方法對應力松弛方程進行解析，得到相關參數(shù)E1、η和τ。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用數(shù)據(jù)處理軟件DPS 7.05對試驗中所得數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較；利用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件對應力松弛數(shù)據(jù)進行回歸分析；使用Excel 2016作圖。

2 結果與分析

2.1 不同蕎麥粉的基本組分

表1為不同磨粉方法對蕎麥粉基本組分的影響結果。由表1可知，石磨蕎麥粉、普通蕎麥粉和濕磨蕎麥粉的含水量分別為13.56%、12.64%和11.91%。其中石磨蕎麥粉的水分含量最高，濕磨蕎麥粉的水分含量最低，普通蕎麥粉的水分含量居于二者之間，并且三種蕎麥粉的水分含量具有顯著性差異(P<0.05)。張仁堂等[15]研究表明同一品種的石磨和鋼磨小麥粉其水分含量也具有一定的差異性，石磨小麥粉的水分含量明顯高于鋼磨小麥粉的水分含量。這說明谷物粉的水分含量與磨粉工藝密切相關。三種蕎麥粉的灰分含量具有顯著性差異，這可能與磨粉加工工藝及蕎麥粉粒徑大小有關。與石磨蕎麥粉和普通蕎麥粉相比，濕磨蕎麥粉具有相對較低的蛋白質(zhì)含量，這是由于濕法磨粉過程中可溶性蛋白質(zhì)等物質(zhì)的流失造成的。濕磨蕎麥粉的淀粉含量顯著高于石磨蕎麥粉和普通蕎麥粉的淀粉含量(P<0.05)，這可能與磨粉過程中的研磨溫度有關，干法磨粉研磨溫度高于濕法磨粉研磨溫度，磨粉過程中產(chǎn)生的高溫可能會導致蕎麥粉中相對較多的淀粉發(fā)生糊化，從而影響蕎麥粉中淀粉含量的測定。此外，與普通蕎麥粉和濕磨蕎麥粉相比，石磨蕎麥粉具有相對較低的脂肪含量，這可能是由于石磨研磨過程中溫度較高，導致部分磨出的蕎麥油脂發(fā)生氧化酸敗造成的。上述結果說明不同磨粉方法會顯著影響蕎麥粉的基本組分(P<0.05)。

表1 不同蕎麥粉的基本組分

注：同一列中不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 磨粉方法對蕎麥面團熱機械學特性的影響

圖1 干磨和濕磨蕎麥粉的Mixolab曲線

為研究不同磨粉方法對蕎麥面團熱機械學特性的影響，利用混合實驗儀測定得到了三種蕎麥粉的Mixolab曲線，如圖1所示。Mixolab曲線綜合反映了三種蕎麥粉的粉質(zhì)特性和糊化特性，相關結果列于表2和表3。由表2可以看出，石磨和濕磨蕎麥面團的吸水率明顯高于普通蕎麥面團的吸水率，說明磨粉方法會對蕎麥面團的吸水率產(chǎn)生一定的影響。曾凡逵等[20]的研究結果也指出磨粉方法會影響馬鈴薯生全粉面團的吸水率。蕎麥面團的形成時間與穩(wěn)定時間同樣也受到磨粉方法的影響。與濕磨法相比，干磨法所得蕎麥粉制成的面團具有相對較高的形成時間和穩(wěn)定時間，這可能是由于濕法制粉過程中，蕎麥粉中可溶性蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分的流失造成的。C1-C2值代表面團在機械力和熱應力雙重作用下蛋白質(zhì)的弱化程度，其值越大說明蛋白質(zhì)的弱化度越高。本研究中濕磨蕎麥面團的C1-C2值最大，說明濕磨蕎麥面團的蛋白弱化程度最嚴重。

綜上所述，與干法磨粉相比，濕法磨粉導致蕎麥面團穩(wěn)定時間短，蛋白弱化度大，這些特性不利于饸饹等蕎麥制品的制作，可能會出現(xiàn)面團不易成型，面團易斷裂，面團難以擠壓等問題。

表2 不同磨粉方法對蕎麥面團蛋白組分熱機械學特性的影響

注：同一列中不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。

表3為不同磨粉方法對蕎麥面團淀粉熱機械學特性的影響。由表可看出，石磨和濕磨蕎麥粉的峰值扭矩C3與普通蕎麥粉的峰值扭矩C3具有顯著性差異(P<0.05)，說明磨粉方法對蕎麥淀粉的糊化特性有影響。C5值無顯著性差異，這與Heo等[21]研究相一致，其研究結果也指出干法磨粉與濕法磨粉不會對大米粉面團的C5值產(chǎn)生顯著性的影響。C5-C4值反映淀粉的回生值，其值越大表明淀粉越容易回生，本研究中樣品回生值的大小與Torbica等[16]的結果很相近，并且不同的樣品之間淀粉的回生值無顯著性差異，這說明磨粉方法對回生值影響不大。C4/C3值代表蒸煮穩(wěn)定性，由表3可知不同的蕎麥面團之間C4/C3值具有顯著性差異(P<0.05)，說明不同磨粉方法會顯著影響蕎麥面團的蒸煮穩(wěn)定性。

表3 不同的磨粉方法對蕎麥面團淀粉熱機械學特性的影響

注：同一列中不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 不同磨粉方法對蕎麥面團拉伸特性的影響

磨粉方法對蕎麥面團拉伸特性的影響見圖2。由圖可知，濕磨蕎麥面團與普通蕎麥面團的拉伸阻力顯著高于石磨蕎麥面團的拉伸阻力，但是濕磨蕎麥面團的拉斷距離顯著低于干磨蕎麥面團的拉斷距離。說明濕法磨粉使得蕎麥面團彈性增大，延展性變得更差，干法磨粉則對蕎麥面團的拉伸特性影響較小。這可能是因為濕法磨粉導致蕎麥粉中可溶性蛋白質(zhì)、糖類等成分大量流失造成的。由于蕎麥粉中缺乏面筋蛋白，無法形成像小麥面團一樣的面筋結構，因此蕎麥面團的拉伸特性與小麥面團的拉伸特性沒有可比性，面團品質(zhì)都比較差。楊金枝等[22]也發(fā)現(xiàn)燕麥面團的拉伸性能與小麥面團的拉伸性能差異很大，拉伸面積較小，品質(zhì)較差。與干法磨粉制得的蕎麥面團相比，濕法磨粉所得蕎麥粉制成的蕎麥面團具有較差的延展性，這不利于后續(xù)產(chǎn)品的整型加工。

表4 磨粉方法對蕎麥面團質(zhì)構特性的影響

注：同一列中不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖2 磨粉方法對蕎麥面團拉伸特性的影響

2.4 不同磨粉方法對蕎麥面團質(zhì)構特性的影響

不同磨粉方法對蕎麥面團質(zhì)構特性的影響結果見表4。由表可知，除了黏聚性外，濕磨蕎麥面團的硬度、彈性，膠著性和黏著性均顯著性高于干磨蕎麥面團(P<0.05)，但是不同蕎麥面團之間其回復性無顯著性差異。除黏聚性外，兩種干磨蕎麥面團的質(zhì)構指標無顯著性差異。說明與干法磨粉相比，濕法磨粉可以顯著改善蕎麥面團的質(zhì)構特性。張吉文[23]也測定了濕磨蕎麥面團的質(zhì)構特性，對比發(fā)現(xiàn)，其測定的濕磨蕎麥面團的質(zhì)構指標值基本都低于本研究中所測定的濕磨蕎麥面團的質(zhì)構指標值。這可能是由于研究過程中使用的濕法磨粉工藝以及蕎麥品種的不同所導致的。

2.5 不同磨粉方法對蕎麥面團應力松弛行為的影響

應力松弛就是給黏彈性體瞬時加載，并使其發(fā)生相應變形，然后保持這一變形，其內(nèi)部應力變化的過程[24]。通過分析應力松弛的試驗數(shù)據(jù)可以獲得反映食品的軟、硬、黏性和彈性等質(zhì)地、口感信息，為食品的加工和品質(zhì)的控制提供依據(jù)[25]。

表5 磨粉方法對蕎麥面團應力松弛的影響

注：同一列中不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表5可知，三種蕎麥面團的E1值具有顯著性差異(P<0.05)，其中濕磨蕎麥面團和石磨蕎麥面團分別具有最大和最小的E1值，E1值越大，說明面團越接近固體，這種面團不容易壓縮變形[26]。這表明磨粉方法顯著影響蕎麥面團的殘余應力值，并且濕法磨粉方式可以使得面團變硬，不易壓縮變形。阻尼系數(shù)η越大表明待測面團的初始黏度越大，由表5可知，三種蕎麥面團的η無顯著性差異。松弛時間τ是指應力松弛過程中應力下降到起始應力的1/e倍時所用的時間，松弛時間的長短主要受應力松弛過程中黏性行為與彈性行為的影響，松弛時間越長時，黏性形變越明顯。與濕磨蕎麥面團相比，干磨蕎麥面團的松弛時間較長，說明干磨蕎麥面團內(nèi)聚力比濕磨蕎麥面團的內(nèi)聚力強。這可能是由于濕法制粉過程中，蕎麥中可溶性蛋白質(zhì)，可溶性多糖等黏性物質(zhì)的流失，減弱了濕磨蕎麥面團內(nèi)聚力。

3 結論

研究發(fā)現(xiàn)磨粉方法對蕎麥面團的流變學性質(zhì)具有顯著性的影響。熱機械學特性結果表明與干法磨粉相比，濕法磨粉降低了蕎麥面團的穩(wěn)定性，加劇了蛋白弱化。石磨和濕磨蕎麥粉的峰值扭矩C3與普通蕎麥粉的峰值扭矩C3具有顯著性差異，但其回生值無顯著性差異。說明磨粉方法對蕎麥面團的粉質(zhì)特性和淀粉糊化特性有影響但對淀粉回生特性影響相對較小。濕法磨粉導致面團彈性增大，延展性降低。此外，面團的質(zhì)構特性結果表明與干法磨粉相比，濕法磨粉可以顯著提高蕎麥面團的硬度、黏著性、彈性和膠著性。應力松弛結果表明與干法磨粉相比，濕法磨粉使得蕎麥面團的硬度增大但面團內(nèi)聚力變?nèi)?。不同磨粉方法制備的蕎麥粉其面團的流變學性質(zhì)不同。因此，在生產(chǎn)饸饹等蕎麥產(chǎn)品時，可以根據(jù)蕎麥面團的流變學特性及產(chǎn)品的實際需求選擇合適的蕎麥粉。