小麥粉品質(zhì)與調(diào)味面制品品質(zhì)的相關(guān)性分析

冷越，唐夢琦,2，周夢舟，肖甚圣,2，劉剛,2，王學(xué)東,2*

1(武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢，430023) 2(農(nóng)產(chǎn)品加工與轉(zhuǎn)化湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(武漢輕工大學(xué))，湖北 武漢，430023)3(湖北工業(yè)大學(xué) 生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢，430068)

調(diào)味面制品(俗稱辣條、麻辣面筋)是以小麥粉為主原料，經(jīng)單螺桿擠壓、拌料、包裝等工藝加工而成的即食預(yù)包裝調(diào)味面制品[1]，因其良好的風(fēng)味、筋道的口感，受到眾多消費(fèi)者喜愛與關(guān)注。目前，調(diào)味面制品市場份額已達(dá)到500億元，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有穩(wěn)中向好的發(fā)展趨勢，生產(chǎn)出綠色、健康、口感佳的產(chǎn)品是行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。俞建峰等[2]就不同機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)與物料特性參數(shù)對辣條質(zhì)量的影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示在一定機(jī)械參數(shù)和物料含水量下制備的辣條品質(zhì)能達(dá)到最佳。目前國內(nèi)外的報(bào)道中還少見針對調(diào)味面制品專用粉的研究，同時由于單螺桿擠壓機(jī)加工中可調(diào)參數(shù)少，加工工藝相對固定，要使產(chǎn)品品質(zhì)得到進(jìn)一步提升，著手從原料探究具有非常大的意義。ARHALIASS等[3]以產(chǎn)品橫向、縱向和體積膨脹指數(shù)等指標(biāo)，研究了玉米和小麥粉擠出過程當(dāng)中的膨脹機(jī)理，結(jié)果表明玉米和小麥粉之間的組成差異對膨脹機(jī)制有影響。CARVALHO等[4]研究了添加蔗糖對玉米和小麥粉擠出物膨脹度的影響，結(jié)果表明兩者由于組分不同受到的影響程度不同，蔗糖的添加導(dǎo)致產(chǎn)品淀粉轉(zhuǎn)換程度和膨脹度降低，并且對玉米擠出物影響更大。陳鋒亮等[5]研究認(rèn)為小麥的品質(zhì)特性和相應(yīng)的擠壓產(chǎn)品特性之間有較大差異。

本文以6種不同品質(zhì)小麥粉為研究對象，通過測定各小麥粉的基礎(chǔ)品質(zhì)指標(biāo)、溶劑保持力和糊化特性，以及調(diào)味面制品的持油能力、徑向膨脹率、質(zhì)構(gòu)等，采用相關(guān)性分析方法，確定了與產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)的原料組分。該研究可為制作品質(zhì)較優(yōu)的調(diào)味面制品提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

美唇面粉，一加一天然面粉有限公司；香雪面粉，中糧面業(yè)(漯河)有限公司；五星水面王，中原糧油有限公司；朗陵特一粉，確山縣雙劍面業(yè)有限公司；鑫盈源特一粉，平輿縣盈源面業(yè)有限公司；蓮花六月春，河南蓮花面粉有限公司；食用鹽，市售；單甘酯，佳力士添加劑(海安)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

定制單螺桿擠壓膨化機(jī)，平江弘宇機(jī)械制造有限公司；Vario EL CUBE元素分析儀，Elementar 德國元素；FN 1900降落數(shù)值儀，PERTEN INSTRUMENTS AB；Super 4快速黏度分析儀，NEWPORT；TA touch質(zhì)構(gòu)儀，上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司；Sdmatic損傷淀粉測定儀，特雷首邦(北京)貿(mào)易有限公司；CR-10色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；HD-3A智能水分活度測量儀，無錫市華科儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥粉淀粉品質(zhì)指標(biāo)

總淀粉含量測定：參照GB 5009.9—2016[6]；直鏈淀粉含量測定：參照GB/T 15683—2008[7]；直支淀粉比測定：利用總淀粉和直鏈淀粉含量計(jì)算出支鏈淀粉含量，再根據(jù)直鏈淀粉與支鏈淀粉含量計(jì)算得到比值；破損淀粉含量測定：參照損傷淀粉測定儀SDmatic用戶手冊。

1.3.2 小麥粉蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)

粗蛋白含量測定：參照GB/T 5009.5—2016的燃燒法[8]；面筋含量測定：稱取2份10 g樣品分別緩慢倒入左右兩邊的洗滌杯內(nèi)，搖勻使樣品層表面平整。用移液管吸取配制好的2% NaCl溶液，緩慢均勻地加入洗滌杯中，盡量使樣品充分吸取NaCl溶液(添加量根據(jù)面粉吸收情況設(shè)定，但需保持在4.2 ～5.2 mL)。啟動面筋測定儀，待洗滌完成后，得到面筋。將洗滌杯取下，用鑷子輕輕剝離出面筋，并保證洗滌杯、洗滌網(wǎng)、洗滌鉤上無任何殘留。將2份面筋取下后分別放入對稱的指數(shù)盒中，啟動開關(guān)，使面筋在指數(shù)儀里轉(zhuǎn)動，結(jié)束后用刮刀刮下通過篩網(wǎng)部分，稱量通過篩網(wǎng)部分的面筋(m1)，并同時稱量通過與未通過篩網(wǎng)的面筋，得到總面筋質(zhì)量(m)。將其中未通過篩網(wǎng)部分的面筋放入烘干儀中進(jìn)行干燥，得到的剩余物即為干面筋質(zhì)量(m2)。根據(jù)公式(1)、(2)、(3)進(jìn)行計(jì)算，得到濕面筋含量、干面筋含量和面筋指數(shù)。

(1)

(2)

(3)

1.3.3 小麥粉其他組分品質(zhì)指標(biāo)

水分含量測定：參照GB/T 5009.3—2016的直接干燥法[9]；灰分含量測定：參照GB/T 5009.4—2016的淀粉類食品中總灰分測定法[10]；脂肪含量測定：參照GB/T 5009.6—2016的方法[11]；降落數(shù)值測定：參照GB/T 10361—2008的HAGBERG-PERTEN法[12]；溶劑保持力測定：參照GB/T 35866—2018的微量法[13]；小麥糊化特性的測定：參照GB/T 24853—2010的方法[14]。

1.3.4 調(diào)味面制品的制作方法

稱取12.5 kg小麥粉，1.25 kg食用鹽，60 g單甘酯，3 kg水，待配料在水中充分溶解后，加入至打粉機(jī)中混合打粉，一定時間后倒出。將混合均勻的絮狀面團(tuán)倒入提前預(yù)熱好的單螺桿擠壓膨化機(jī)中，進(jìn)行擠壓、自動切割，得到調(diào)味面制品。

1.3.5 吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)

將調(diào)味面制品在真空冷凍干燥機(jī)中干燥后進(jìn)行粉碎，稱取2.5 g(W1)的樣品，放入50 mL離心管(W2)中，向其中加入30 mL的蒸餾水后，振蕩使樣品粉末在水中完全分散均勻。在30 ℃恒溫水浴鍋中保持水浴30 min，每10 min振蕩45 s。水浴結(jié)束后放入離心機(jī)，在4 000 r/min下離心20 min，收集上清液于已知質(zhì)量的鋁盒(W3)內(nèi)，在105 ℃下烘干至恒重，記錄質(zhì)量(W4)，并稱取離心管與沉淀物總質(zhì)量(W5)。每種樣品重復(fù)測定3次取平均值。如公式(4)、公式(5)。

(4)

(5)

1.3.6 持油能力

稱取2 g調(diào)味面制品切分成若干個2～3 cm的小段，再加入過量菜籽油，將調(diào)味面制品浸入菜籽油中，每10 min振蕩15 s，待充分吸油0.5 h后，取出樣品，放置在濾紙上吸出多余的菜籽油。將吸油后的樣品放入15 mL離心管中，以2 000 r/min的速度離心5 min后稱量樣品質(zhì)量。每種樣品隨機(jī)選取5根重復(fù)進(jìn)行上述測量，取平均值。按照公式(6)計(jì)算持油能力。

(6)

1.3.7 徑向膨脹率

隨機(jī)選取完全冷卻并放置1 d的半成品調(diào)味面制品，使用游標(biāo)卡尺在固定間距點(diǎn)(2 cm)測量其直徑，測量多個位點(diǎn)得到的結(jié)果取平均值，即為單根半成品調(diào)味面制品直徑。再測量擠壓模具口直徑。每種樣品隨機(jī)選取5根重復(fù)進(jìn)行上述測量，取平均值。根據(jù)公式(7)得到徑向膨脹率：

(7)

1.3.8 其他產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)

水分活度測定：利用水分活度儀測定；色差測定：利用色差儀測定，并根據(jù)相關(guān)公式求值；質(zhì)構(gòu)測定：隨機(jī)選取調(diào)味面制品，取其中間段約30 mm部分，將其放置于P/5探頭下測定。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定如下：測前速度：1.5 mm/s，測試速度：1.5 mm/s，測后速度：1.5 mm/s， 壓縮比：65%，觸發(fā)力：5 gf，2次壓縮間隔時間：6.0 s。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析處理。重復(fù)數(shù)據(jù)取均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥粉基礎(chǔ)指標(biāo)測定結(jié)果

表1～表5為不同品種小麥粉品質(zhì)分析結(jié)果，各品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)越大，波動性越大[15]，反映了不同小麥粉間的品質(zhì)差異，具有更好的代表性。6種小麥粉基礎(chǔ)組分參數(shù)中，變異系數(shù)從大到小的指標(biāo)為降落數(shù)值、干面筋、脂肪、面筋指數(shù)、濕面筋、直支淀粉比、灰分、破損淀粉、直鏈淀粉、粗蛋白、總淀粉、水分，其

表1 小麥粉淀粉品質(zhì)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 1 Statistical analysis of starch quality parameters of wheat flour

表2 小麥粉蛋白質(zhì)品質(zhì)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 2 Statistical analysis of protein quality parameters of wheat flour

表3 小麥粉其他組分品質(zhì)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 3 Statistical analysis of other components quality parameters of wheat flour

表4 小麥粉溶劑保持力參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 4 Statistical analysis of solvent retention parameters of wheat flour

表5 小麥粉糊化特性參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 5 Statistical analysis of gelatinization characteristic parameters of wheat flour

值分別為29.73、26.56、16.67、16.54、16.46、15.31、13.55、12.77、10.58、8.24、3.89、2.81，其中面筋與粗蛋白的變異系數(shù)較大，體現(xiàn)了各品種小麥粉中蛋白質(zhì)的差異性；而直支淀粉比、破損淀粉和直鏈淀粉變異系數(shù)也大于10，體現(xiàn)了小麥粉中淀粉種類的差異性；小麥粉溶劑保持力中，變異系數(shù)從大到小的指標(biāo)為乳酸、蔗糖、水、Na2CO3，其值分別為14.74、11.96、 8.84、6.37，其中乳酸、蔗糖的變異系數(shù)>10，主要體現(xiàn)了小麥粉中面筋的特性以及面粉的吸水性[16-17]；小麥粉糊化特性參數(shù)指標(biāo)中，變異系數(shù)從大到小的指標(biāo)為最低黏度、回生值、最終黏度、峰值黏度、衰減值、峰值時間、糊化溫度，其值分別為76.13、75.73、 74.73、43.85、30.30、8.67、3.94， 除峰值時間和糊化溫度外，其他指標(biāo)的變異系數(shù)均較大，亦體現(xiàn)了各品種小麥粉中淀粉的差異性。綜合上述指標(biāo)進(jìn)行分析，各小麥粉中重要組成成分間差異顯著，由此可見，實(shí)驗(yàn)所選原料代表性較好。

2.2 不同調(diào)味面制品品質(zhì)指標(biāo)測定結(jié)果

表6、表7為不同調(diào)味面制品品質(zhì)指標(biāo)的分析結(jié)果，基礎(chǔ)品質(zhì)變異系數(shù)從大到小的指標(biāo)為持油能力、吸水性指數(shù)、水溶性指數(shù)、徑向膨脹率、色差、水分活度，除持油能力變異系數(shù)接近10，其他各參數(shù)指標(biāo)差異并不明顯；產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)變異系數(shù)從大到小為硬度、回復(fù)性、黏聚性、彈性，其值分別為12.95、3.01、1.54、0.47，其中硬度的變異系數(shù)較大。在評價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)最重要的幾項(xiàng)指標(biāo)硬度、持油能力、徑向膨脹率中，前兩者的變異系數(shù)略有差異，后者差異不是非常顯著，表明在相同工藝條件下，產(chǎn)品外形差別不大，但產(chǎn)品間的品質(zhì)具有差異性。在較重要的2項(xiàng)指標(biāo)中，吸水性指數(shù)反映了擠壓過程對淀粉糊化的影響程度，水溶性指數(shù)反映了擠壓過程淀粉的轉(zhuǎn)化程度[18]，本實(shí)驗(yàn)中兩者變異系數(shù)差異不明顯，一方面可能是由于原料中總淀粉含量差異不明顯，另一方面也表明該擠壓工藝操作較為穩(wěn)定。對于產(chǎn)品次要評價(jià)指標(biāo)水分活度、色差、彈性、黏聚性、回復(fù)性，其變異系數(shù)幾乎無差異，但其值依舊可為評判產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)劣提供參考。因而，所選評價(jià)指標(biāo)可以很好地反映產(chǎn)品品質(zhì)特性。

表6 調(diào)味面制品基礎(chǔ)品質(zhì)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 6 Statistical analysis of basic quality parameters of seasoning flour products

表7 調(diào)味面制品質(zhì)構(gòu)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析Table 7 Statistical analysis of texture parameters of seasoning flour products

2.3 不同小麥粉品質(zhì)與調(diào)味面制品品質(zhì)間的相關(guān)性分析

將不同小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與調(diào)味面制品品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析得到表8。

表8 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與調(diào)味面制品品質(zhì)的相關(guān)性Table 8 Correlation between wheat flour quality and seasoning flour products quality

注：*表示α=0.05水平(雙側(cè))上顯著；**表示α=0.01水平(雙側(cè))上顯著。下同。

由表8可知，調(diào)味面制品吸水性指數(shù)與總淀粉含量、干面筋含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與面筋指數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。吸水性指數(shù)反映了產(chǎn)品與水的結(jié)合能力，由于面筋含量與質(zhì)量的增加導(dǎo)致產(chǎn)品吸水性指數(shù)下降[19]，可能的原因是由于面筋蛋白與產(chǎn)品中其他組分結(jié)合更加緊密，導(dǎo)致了擠壓過程中暴露的親水基團(tuán)[20]減少，從而降低了與水的結(jié)合能力。同時，宋賢良等[21]也指出，面筋質(zhì)量好的面粉有更低的親水性能。水溶性指數(shù)與總淀粉含量、面筋指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與直支淀粉比、脂肪呈極呈顯著正相關(guān)(P<0.01)。其中淀粉直支比增加導(dǎo)致水溶性指數(shù)增加的原因可能是由于直鏈淀粉的增加，在擠壓過程中機(jī)械力的破壞下導(dǎo)致直鏈淀粉分子降解，產(chǎn)生更多可溶性物質(zhì)，這與李范洙等[22]研究結(jié)果相一致。徑向膨脹率與灰分、水溶劑保持力和Na2CO3溶劑保持力呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與濕面筋含量、蔗糖溶劑保持力呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。蔗糖、Na2CO3等溶劑保持力反映了面粉的吸水率，同時濕面筋含量也與水的結(jié)合程度有關(guān)，徑向膨脹率與上述指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，可能是由于面粉吸水能力越強(qiáng)，面筋與水的結(jié)合更牢固，在擠壓過程中水分損失更少，徑向膨脹率更小。這與蘇安祥等[23]、PARSONS等[24]、BOFF等[25]結(jié)果相類似。水分活度與直支淀粉比、脂肪呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與面筋指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)， 與總淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。可能是由于隨著脂肪含量的增加，脂肪間相互結(jié)合包裹了自由水分子，從而使得水分活度降低；這與楊洋等[26]結(jié)果相類似。色差與乳酸溶劑保持力呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。硬度與干面筋含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。可能是由于面筋含量的增加使調(diào)味面制品結(jié)構(gòu)上更加緊密，產(chǎn)品氣孔間壁厚更寬，從而使得硬度增加；并且干面筋增加引起的麥谷蛋白增多，也會導(dǎo)致產(chǎn)品硬度增大。這與楊秀改等[27]結(jié)果一致。黏聚性與乳酸溶劑保持力呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。回復(fù)性與直支淀粉比呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與總淀粉含量、面筋指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與脂肪極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

2.4 調(diào)味面制品品質(zhì)的逐步回歸分析

將小麥粉總淀粉含量(X1)、直支淀粉比(X2)、破損淀粉(X3)、濕面筋含量(X4)、干面筋含量(X5)、面筋指數(shù)(X6)、水分(X7)、脂肪(X8)、降落數(shù)值(X9)、蔗糖溶劑保持力(X10)、Na2CO3溶劑保持力(X11)、乳酸溶劑保持力(X12)、峰值黏度(X13)、衰減值(X14)、最終黏度(X15)、回生值(X16)、峰值時間(X17)等指標(biāo)對調(diào)味面制品各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行逐步回歸分析，分析結(jié)果見表9。

由表9中回歸分析結(jié)果可知，產(chǎn)品品質(zhì)受到小麥粉中多項(xiàng)指標(biāo)綜合作用的影響。由吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)方程可看出，面筋指數(shù)對兩者影響最大；蔗糖溶劑保持力與初始水分表明，徑向膨脹率受到含水量的影響最大；脂肪含量對水分活度影響最大；干面筋含量對硬度影響最大；上述結(jié)果均與表8相關(guān)性分析結(jié)果一致。在對各產(chǎn)品指標(biāo)的評判中，幾乎都有面筋和淀粉類指標(biāo)的共同影響，值得重點(diǎn)關(guān)注。同時，原料中的水分與脂肪也有一定的影響。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行分析，得到適宜制作調(diào)味面制品的小麥粉重要指標(biāo)推薦范圍為：灰分0.60%～0.75%，濕面筋含量30%～35%，干面筋含量7%～10%，面筋指數(shù)60～90，直鏈淀粉含量13.0%～14.5%，淀粉直支比0.16～0.22。

表9 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與調(diào)味面制品品質(zhì)指標(biāo)逐步回歸分析Table 9 Stepwise regression analysis between wheat flour quality andseasoning flour products quality

3 結(jié)論

小麥粉作為調(diào)味面制品中最重要的主原料，其品質(zhì)對調(diào)味面制品的質(zhì)量起著重要作用。實(shí)驗(yàn)通過相關(guān)性分析與逐步回歸分析研究了影響產(chǎn)品品質(zhì)的原料組分。結(jié)果表明，不同品質(zhì)指標(biāo)的小麥粉制作的調(diào)味面制品主要品質(zhì)指標(biāo)差異較大。其中，干面筋含量、濕面筋含量、面筋指數(shù)與淀粉組成對調(diào)味面制品品質(zhì)影響最為顯著；溶劑保持力反映出的吸水率以及其他組分如脂肪對產(chǎn)品影響也較為顯著。回歸方程的建立也顯示了多個組分共同決定調(diào)味面制品品質(zhì)，通過對原料小麥粉的相關(guān)指標(biāo)測定可以間接反映出調(diào)味面制品產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)劣。本研究可為小麥粉在實(shí)際加工利用中生產(chǎn)更加優(yōu)質(zhì)的調(diào)味面制品提供理論指導(dǎo)作用。