河套地區不同小麥粉品質特性對其面條品質的影響

雍雅萍，王吉力特，李云玲，高翠霞，王艷茹，蘇靖*

1(河套學院 農學系，內蒙古 巴彥淖爾，015000)2(內蒙古兆豐河套面業有限公司，內蒙古 巴彥淖爾，015000)

面條是河套地區城鄉居民傳統主食之一。面條品質很大程度上取決于小麥粉理化特性、糊化特性、粉質特性和拉伸特性，使用不同產地和品種的小麥粉，所制作的面條品質差異較大[1]。

研究表明[2-3]，隨著蛋白質含量增加，面條硬度、黏聚性顯著增加。MISKELLY等[4]指出拉伸阻力較大的面團，制作的面條硬度更大。國內很多學者對小麥粉糊化特性與面條品質的關系開展研究，但結果不盡相同。鄭學玲等[5]、趙登登等[6]和張劍等[7]研究表明，峰值黏度越高，面條感官評分越好。宋亞珍等[8]研究結果表明，小麥粉糊化指標中最終黏度、回升值和崩解值對面條硬度、韌性和剪切性影響更大。由于小麥在研磨過程中受到機械力的作用，淀粉顆粒會受到不同程度損傷，且小麥粉粒度越細，破損淀粉的量越高[9-11]。破損淀粉不僅影響小麥粉的糊化特性也顯著影響面條質構特性，王崇崇[12]和LIU等[13]研究發現破損淀粉含量增加，淀粉崩解值降低。劉銳等[14]研究表明，磨粉過程中淀粉的大量損傷導致面條硬度下降。

由于評價小麥粉品質特性的理化指標、糊化指標、粉質指標和拉伸指標較多，且各指標間量綱和數量級具有較大差異和相關性，所反映的信息具有重疊性，因此采用主成分分析可以消除人為選擇指標的主觀性，可以減少預測變量個數[15-16]。鄧雁方等[17]和潘治利等[18]利用主成分分析和聚類分析方法綜合分析了不同類別掛面力學品質特性和不同品種小麥粉粉質特性對速凍熟面條品質的影響，為面制品專用粉品質評價提供了參考方法。

河套地區是北方優質春小麥生產基地，以永良4號為主生產的小麥粉蛋白質含量較高，制作的面條因爽口、有嚼勁而深受消費者的歡迎，但目前有關該地區所生產的小麥粉對面條品質影響的研究鮮見報道。本研究選取河套地區14種特色小麥粉為試驗材料，測定小麥粉理化指標、糊化指標、粉質指標，面團拉伸指標和面條質構指標，采用主成分和聚類統計分析方法，分析不同河套小麥粉品質特性對面條品質的影響，客觀歸納總結河套小麥粉品質與面條品質之間的關系，為該地區小麥粉加工提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

雞鹿塞兆豐十年粉系列(N17-1、N17-2、N17-3)，內蒙古兆豐河套面業有限公司；雞鹿塞兆豐有機粉系列(Y-1、Y-2、Y-3)，內蒙古兆豐河套面業有限公司；雞鹿塞兆豐富硒小麥粉系列(FX-1、FX-2)，內蒙古兆豐河套面業有限公司；烏拉特中旗石哈河大小紅麥粉系列(DH-1、DH-2、DH-3、DH-4)，河套學院小麥育種中心；農大3753(Z2)，河套學院小麥育種中心；烏拉特中旗黑小麥高筋粉(Z1)，烏拉特中旗好聯豐有機農牧業專業合作社。共計14種小麥粉。

1.2 儀器與設備

9500近紅外分析儀，瑞典波通儀器公司；布拉班德粉質儀、布拉班德拉伸儀、布拉本德黏度儀，德國布拉班德公司；Sdmatic損傷試驗儀，法國肖邦公司；WSF-Ⅲ 型小麥粉加工精度測定儀，無錫穗邦科技有限公司；TPA質構儀，英國SMS公司；面筋儀，上海嘉定糧油儀器公司；電子分析天平，上海精科天平制造有限公司；JHMZ-200 針式和面機、JMTD-168/140面條機，北京東孚久恒儀器技術有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥粉品質指標測定

面團粉質指標參照GB/T 14614—2006《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法》；面團拉伸指標參照GB/T 14615—2006《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》；濕面筋含量參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測定濕面筋》；蛋白質含量采用9500近紅外谷物分析儀測定。小麥粉糊化指標參照 GB/T 14490—2008《糧油檢驗 谷物及淀粉糊化特性測定 黏度儀法》；損傷淀粉參照范玲等[19]的方法；小麥粉L值、麩星含量參照GB/T 27628—2011《糧油檢驗小麥粉粉色麩星的測定》的方法。

1.3.2 面條的制備

參照GB/T 35875—2018小麥粉面條制作方法。

1.3.3 面條質構、拉伸指標測定

參照孫彩玲等[20]的方法。

1.4 數據處理

采用SAS 9.3對試驗數據進行分析與處理。

2 結果與分析

2.1 小麥粉品質指標和面條質構指標統計分析

小麥粉品質指標和反映面條品質的質構指標匯總見表1。由表1可知，小麥粉理化指標中麩星含量變異系數較大(74.168%)，而蛋白質和濕面筋含量變異系數較小(6.089%和5.183%)，說明品種之間蛋白質和濕面筋含量差異小。糊化指標中最低黏度、最終黏度、崩解值、回升值變異系數較大，分別為23.729%、21.371%、37.561%、35.298%；形成時間最長9.9 min，最短3.2 min；穩定時間最長16.8 min，最短3.7 min，變異系數分別達到33.634%和50.411%。弱化度、拉伸能量、最大拉伸阻力、拉伸比和最大拉伸比變異系數均達20%以上，波動較大，說明小麥粉品種之間糊化特性、粉質特性、拉伸特性差異較大。面條質構指標中硬度、黏著性、膠著性和咀嚼性的變異系數較大，具有差異性。

表1 小麥粉品質指標和面條質構指標統計值Table 1 Statistical values of wheat flour quality index and noodle texture index

2.2 小麥粉品質指標相關性分析

研究測定了小麥粉理化指標、糊化指標、粉質指標及拉伸指標，得到小麥粉21個品質指標間相關系數矩陣，結果見表2。

由表2可知，小麥粉色澤亮度L值與小麥粉麩星數具有極顯著負相關(P<0.01)，而與面團弱化度呈顯著負相關(P<0.05)；蛋白質與濕面筋呈顯著負相關；濕面筋與最低黏度、最終黏度、回升值呈極顯著負相關(P<0.01)，而與糊化溫度、峰值黏度呈顯著負相關(P<0.05)；蛋白質與最低黏度呈顯著正相關(P<0.05)。綜合以上結果，說明小麥粉中蛋白質和濕面筋含量與淀粉糊化特性具有顯著相關性。BYUNG等[21]研究表明，小麥粉中蛋白質含量對淀粉性質有顯著影響。高楊等[22]認為小麥粉糊化特性與淀粉含量及組分顯著相關，破損淀粉與小麥籽粒硬度、小麥粉顆粒和淀粉含量等有關，所以損傷淀粉與糊化特性之間相關性不顯著。本試驗中破損淀粉與糊化溫度、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值均沒有顯著相關性，而與崩解值呈顯著負相關(P<0.05)。岳鳳玲等[23]和閔照永等[24]指出，小麥粉中破損淀粉含量增加時崩解值會降低，從而增加小麥粉糊在加熱、冷卻過程中的熱穩定性，使得耐剪切性增強。糊化指標中峰值黏度與最低黏度、最終黏度具有極顯著的相關性(P<0.01)，該結果與王美芳等[25]研究結果一致。峰值黏度與崩解值、回升值呈顯著正相關(P<0.05)；崩解值與形成時間、穩定時間呈顯著正相關(P<0.05)；濕面筋與面團延伸度具有顯著正相關(P<0.05)；弱化度與形成時間、穩定時間呈極顯著負相關(P<0.01)；拉伸能量與形成時間、穩定時間、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比呈正相關(P<0.05)；弱化度與拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最大拉伸比呈顯著負相關(P<0.05)。

表2 小麥粉品質指標相關系數矩陣Table 2 Correlation coefficient matrix of wheat flour quality index

2.3 小麥粉品質指標與面條質構指標相關性分析

小麥粉品質指標與面條質構指標間進行相關性分析,結果如表3所示。由表3可知，蛋白質與面條黏著性呈顯著正相關(P<0.05)；濕面筋含量與面條質構指標并無顯著相關性，與BARAK等[26]研究結果相同。崩解值與面條硬度呈極顯著正相關(P<0.01)，與膠著性、咀嚼性呈顯著正相關，而與黏聚性呈顯著負相關(P<0.05)；形成時間、穩定時間與面條硬度、膠著性和咀嚼性呈極顯著正相關(P<0.01)；吸水率與面條回復性呈顯著正相關。吸水率與硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負相關(P<0.05)，而弱化度與膠著性、咀嚼性呈極顯著負相關(P<0.01)。HEO等[27]的研究表明，因小麥粉中蛋白質含量較高，所以小麥粉吸水率較大，面條硬度也增大。破損淀粉與面條硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負相關(P<0.05)。劉強等[28]研究發現，在淀粉酶的作用下，增加小麥粉中破損淀粉含量，面條蒸煮損失率增加，面條表面強度降低，使面條變軟發黏，咀嚼性變差。岳鳳玲[29]和付奎等[30]通過觀察面筋網絡微觀結構發現破損淀粉吸水膨脹，對面筋網絡結構具有一定擠壓破壞作用,使得濕面筋網絡結構變得松散不連續，進而影響面條的蒸煮品質。

表3 小麥粉品質指標與面條質構指標之間的相關性Table 3 Correlation between wheat flour quality index and noodle texture index

由表4可知，面條硬度與膠著性和咀嚼性之間呈極顯著正相關(P<0.01)，而與黏聚性和回復性呈極顯著負相關(P<0.01)；面條黏著性與回復性呈極顯著正相關(P<0.01)；咀嚼性與彈性呈顯著正相關(P<0.05)；黏聚性與膠著性和咀嚼性呈顯著負相關(P<0.05)，與回復性呈極顯著正相關；膠著性與咀嚼性呈極顯著正相關(P<0.01)，而與回復性呈顯著負相關(P<0.05)。趙清宇[31]通過分析面條感官指標與質構指標之間的關系，發現質構指標中的硬度、膠著性、咀嚼性與表觀狀態、適口度、黏性、光滑性具有較好的相關性，而與彈性并沒有顯著相關性。

表4 面條質構指標之間的相關性Table 4 Correlation between texture indexes of noodles

2.4 小麥粉品質指標與面條質構指標相關性分析

通過計算指標間相關系數可以看出，小麥粉品質指標間具有密切相關性，而相關系數如何反映每個數據指標對總體指標貢獻度仍需進一步分析，采用21個品質指標相關系數矩陣進行主成分分析，結果見表5和表6。

表5 相關系數矩陣特征值Table 5 Eigenvalues of correlation coefficient matrix

表6 主成分載荷陣Table 6 Component matrix of principal component analysis

由表5可知，前6個主成分特征值均大于1，主成分方差貢獻率分別為35.94%、22.81%、11.61%、8.94%、6.08%、5.01%且累計貢獻率達90.39%，故90.39%的總方差可以由前6個主成分解釋， 因此提取前6個主成分對小麥粉品質進行概括。

由表6主成分載荷陣可以看出，PC1中系數較大的是形成時間、穩定時間、拉伸能量、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比、最大拉伸比；PC2中系數較大的是濕面筋、蛋白質、糊化溫度、峰值黏度、回升值；PC3中系數較大的是麩星數、崩解值、吸水率；PC4中系數較大的是L值、麩星數、吸水率；PC5中系數最大的是延伸度；PC6中破損淀粉、糊化溫度、吸水率系數最大。綜合以上結果可認為PC1和PC5主要反映小麥粉粉質和拉伸特性，PC2反映小麥粉糊化特性，PC3和PC6反映小麥粉機械承受能力，PC4反映小麥粉加工精度。

2.5 不同品種小麥粉聚類分析

綜合主成分分析結果，對試驗材料采用Ward法進行系統聚類分析，由聚類分析樹狀圖(圖1)可知，當類間距離=20時，可將樣品聚為四類，第一類有5個樣品(DH-2、DH-3、FX-1、FX-2、Y-3)，第二類聚集2個樣品(Z1、Z2),第三類聚集4個樣品(DH-4、DH-1、Y-2、Y-1)，第四類聚集3個樣品(N17-1、N17-2、N17-3)。

圖1 聚類分析樹狀圖Fig.1 Clustering diagram of wheat wheat flour quality

由小麥粉品質指標和面條質構指標平均值(表7)可知，第二類濕面筋含量與其他三類之間具有顯著差異；第二、三類間蛋白質與第一、四類間具有顯著差異；第二類的糊化溫度、最低黏度、峰值黏度、最終黏度與其他三類之間具有顯著差異；第四類的崩解值與其他三類之間具有顯著差異；第二類回升值與其他三類之間具有顯著差異；第四類面團的形成時間、穩定時間與其他三類之間具有顯著差異；第一類面團弱化度與其他三類之間具有顯著差異；第三、四類的最大拉伸阻力與第一、二類間具有顯著差異。對比面條質構指標間差異可以看出，第四類面條硬度、膠著性、咀嚼性與前三類具有顯著差異。整體看第二類與第四類小麥粉品質指標具有顯著差異，與第二類小麥粉相比，第四類小麥粉破損淀粉、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值較小，崩解值、最大拉伸阻力較大，形成時間、穩定時間較長，弱化度較小，所制作的面條硬度、膠著性較大,咀嚼性較好。

表7 小麥粉聚類分析和面條質構指標統計值Table 7 Cluster analysis of wheat wheat flour and statistical values of noodle texture indexes

表7中，通過對比第二類與第四類小麥粉蛋白質和濕面筋含量，可以發現第二類小麥粉蛋白質含量較高而濕面筋含量較低，第四類小麥粉蛋白質含量較低，而濕面筋含量較高。趙清宇[31]研究發現，蛋白質4種組分中，麥谷蛋白對小麥粉品質具有較大影響，其與濕面筋、形成時間和最大拉伸阻力呈正相關；谷蛋白與面條的硬度、咀嚼性具有顯著相關性。同樣，BARAK等[26]和KAUR等[32]指出，麥谷蛋白對面團具有強化作用，谷蛋白含量高的小麥粉，面團形成時間和穩定時間較長，弱化度較低，而面條的咀嚼性隨蛋白質含量、面團形成時間、穩定時間和谷蛋白含量的增加而增加。HOU等[33]研究表明，低分子質量谷蛋白和醇溶蛋白組分與面條的硬度、膠著性和咀嚼性呈正相關。β-醇溶蛋白在總醇溶蛋白中的比例與面條的硬度、膠著性和咀嚼性呈負相關，而γ-醇溶蛋白的比例與面條的黏聚力呈正相關。所以，不同品種間的醇溶蛋白與谷蛋白之間的比例會最終導致面制品食用品質間的差異[34-36]。綜上所述，第二類小麥粉與第四類小麥粉蛋白質組分可能存在較大的差異，所以，不能僅依據蛋白質和濕面筋含量評價小麥粉和面條品質的好壞，應考慮小麥粉中蛋白質組分比例對小麥粉及面條品質的影響。今后應分析河套小麥粉的蛋白質組分，進一步進行相關研究。

3 結論

對河套地區生產的14種特色小麥粉品質指標進行統計分析，小麥粉品質指標和面條質構指標變異系數較大，具有較好的代表性。相關性分析結果表明，蛋白質和濕面筋含量與淀粉糊化特性具有顯著相關性；破損淀粉與崩解值呈顯著負相關，而與其他糊化指標沒有顯著相關性；崩解值與形成時間和穩定時間呈顯著正相關。蛋白質對面條黏著性具有正向作用，而濕面筋與面條質構指標無顯著相關性；崩解值對面條硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著正相關，而對黏聚性呈顯著負相關；形成時間、穩定時間對面條硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著正相關，而破損淀粉、吸水率和弱化度對面條硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負相關。面條硬度與膠著性、咀嚼性、黏聚性和回復性具有顯著相關性。

通過對小麥粉品質指標進行主成分分析，結果表明可以提取6個主成分能反映原變量90.39%的信息。PC1和PC5主要反映小麥粉粉質和拉伸特性，PC2反映小麥粉糊化特性，PC3和PC6反映小麥粉機械承受能力，PC4反映小麥粉加工精度。依據主成分分析結果對小麥粉進行聚類分析，將小麥粉樣品分為四類，方差分析結果表明，第二類小麥粉與第四類小麥粉之間具有顯著差異(P<0.05), 與第二類小麥粉相比第四類小麥粉破損淀粉、峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回升值較小，崩解值、最大拉伸阻力較大，形成時間、穩定時間較長，弱化度較小，所制作的面條硬度、膠著性、咀嚼性較大。總體看四類小麥粉品質數據和面條質構數據，仍需考慮小麥粉中蛋白質組分比例，不能只依據蛋白質含量和濕面筋含量來選擇小麥粉原料，該結論可為河套地區面條加工提供一定的理論參考。