擠壓膨化小扁豆粉對面團特性及面條品質的影響

崔彥利 喬雨雨 劉沁沁 張盛貴 陳金鳳

(甘肅農業大學食品科學與工程學院，蘭州 730070)

隨著人民生活質量的提高，單一的小麥面條已經不能滿足人們的需求，雜糧雜豆因富含蛋白質、不飽和脂肪酸、膳食纖維等[1,2]越來越受到人們的關注。擠壓膨化技術被廣泛應用于雜糧雜豆的加工中，物料在擠壓膨化機內被強烈地擠壓、攪拌和剪切，使得物料細化、均勻。同時在高溫高壓作用下，物料發生了淀粉糊化與降解、蛋白質變性與重組、脂肪質量分數降低[3]以及可溶性膳食纖維質量分數增加[4]等變化。當糊狀物料噴出的瞬間，在強壓差的作用下水分瞬間氣化，形成疏松、多孔的膨化產品。與其他熱處理相比，產品適口性得到改善，營養損失少[3]，且消化吸收率高[5]。李素芬等[6]利用擠壓膨化小扁豆粉代替部分小麥粉開發蛋糕，發現擠壓膨化小扁豆粉添加質量分數為40%時，加工的蛋糕硬度和咀嚼性最小，彈性、黏聚性和回復性最大，比容最大，表明此添加量下蛋糕柔軟且富有彈性，內部均勻，品質最佳。高珊等[7]將擠壓膨化黑豆粉與小麥粉混合，發現隨著擠壓膨化黑豆粉添加量的增加，抗老化能力以及熱穩定性增強。Jeong等[8]研究發現添加擠壓膨化米粉可以改善面團的粘結性、回復性、水分分布和米糕品質。劉傳富等[9]研究膨化小米粉對面團特性及掛面品質的影響，發現小米粉經擠壓膨化處理后，蛋白質、粗脂肪質量分數降低，可溶性膳食纖維質量分數提高，添加6%的擠壓膨化小米粉可有效改善面團的粉質、拉伸和糊化特性，同時縮短掛面的最佳蒸煮時間，增強了掛面的彈性。

目前鮮有關于擠壓膨化小扁豆粉對面團及面條品質影響的報道。研究擠壓膨化小扁豆粉添加量對混合粉粉質特性、面團流變學特性及面條品質的影響，確定擠壓膨化小扁豆粉的最適添加量，并制備擠壓膨化小扁豆面條，為小扁豆產業化加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小扁豆、麥芯小麥粉、食鹽。

1.2 儀器與設備

FMHE36-24R雙螺桿擠壓膨化機，Mixolab2混合實驗儀，DHR-1流變儀，TA.XT Plus型物性測試儀，SH220N石墨消解儀，K9840自動凱氏定氮儀，SOX406脂肪測定儀，SX2-4-10箱式電阻爐，MJ-II型面筋數量和質量測定儀，800C多功能粉碎機，MT-5家用壓面機。

1.3 方法

1.3.1 混合粉制備

利用雙螺桿擠壓膨化機將小扁豆進行膨化處理，然后將擠壓膨化小扁豆倒入多功能粉碎機中進行粉碎，并過100目篩得到擠壓膨化小扁豆粉。按照0%、5%、10%、15%、20%、25%和100%的添加比例添加到小麥粉中，混合均勻備用。

1.3.2 混合粉基本成分測定

粗蛋白：參考GB/T 5009.5—2016；濕面筋質量分數和面筋指數：參考GB/T 5506.2—2008；粗脂肪：參考GB/T 5009.6—2016；水分：參考GB/T 5009.3—2016；灰分：參考GB/T 5009.4—2016。

1.3.3 面團的熱機械學性能測定

參考GB/T 5009.3—2016測定5種混合粉水分質量分數。參考ROSELL等[10]方法測定面團的熱機械學性能，預先設定每次測試中混合粉與水的總質量為75 g，水分基數設定為濕基14%，輸入預估吸水率55%和水分質量分數，測試開始后，儀器會根據目標扭矩C1(最佳稠度1.10 Nm)自動判斷加入混合粉和水的量，當實驗實測C1值不在(1.10±0.05) Nm時，調整加入的混合粉和水的量直至符合目標扭矩要求。測試程序為:初始溫度30 ℃保溫8 min，以4 ℃/min的速度升溫至90 ℃保溫7 min，之后以4 ℃/min的速度降溫至50 ℃保溫5 min，面團的攪拌速度始終保持為80 r/min。

1.3.4 面團流變學性能測定

參考陳金鳳等[11]方法，稱取在Mixolab2混合實驗儀滾揉5 min、扭矩在(1.10±0.05) Nm的面團5 g迅速搓圓并置于TA流變儀平板上，選用40 mm直徑的平板，設置間距2 mm，切除多余面團，在邊緣涂抹硅油進行密封。開始測試前平衡5 min消除應力。首先通過應變掃描確定面團的線性黏彈區，測試參數為：溫度25 ℃，角頻率10 rad/s，應變掃描范圍0.01%～10%。隨后采用頻率掃描確定面團的動態流變學特性，測試參數：溫度25 ℃，應力0.05%，頻率掃描范圍0.1～20 Hz。

1.3.5 面條加工

參照申麗援等[12]方法，稱取一定量的混合粉，加入0.75%的食鹽混合均勻，加入46%水手動和面，形成表面光滑、色澤均勻的面團，用保鮮膜密封，在25 ℃下熟化20 min，將熟化好的面團壓成面餅放入壓面機中反復擠壓成型，壓成厚2 mm的面片，再用壓面機切成寬3 mm、長20 cm的面條。

1.3.6 面條質構特性測定

參考孫耀軍[13]的方法，取40根面條，放入沸水中蒸煮至最佳蒸煮時間，取出面條置于蒸餾水中冷卻30 s，瀝干水分準備測試。進行全質構分析(TPA)，選用P50探頭，參數設定為：測前速度1.0 mm/s，測試速度0.8 mm/s，測后速度2.0 mm/s，觸發力5.0 g，壓縮程度為面條厚度的75%，2次壓縮的時間間隔為3 s。

1.3.7 面條蒸煮特性測定

1.3.7.1 斷條率的測定

斷條率的測定參照LS/T 3212—2014進行。取40根面條，放入1 L沸水中蒸煮，達到最佳蒸煮時間后，撈出面條，數出完整面條的根數，計算斷條率。最佳蒸煮時間為水沸后放入面條開始計時，直到面條的白硬心線消失時所記錄的時間。

(1)

式中：Q為斷條率；n為斷面條的根數。

1.3.7.2 蒸煮損失率的測定

取5 g生面條放入盛有250 mL沸水的小鍋中煮至最佳時間，撈出面條，先用蒸餾水沖淋面條10 s，將面條晾4 min后烘干至恒重并稱量，同時對5 g生面條烘干至恒重，計算蒸煮損失率。

(2)

式中：W為蒸煮損失率；S1和S2分別為生面條和熟面條干質量/g。

1.3.7.3 吸水率的測定

參考陳煜等[14]的方法，取20根生面條稱質量，將其放入500 mL沸水中，煮至最佳蒸煮時間后，立即用漏勺撈出，用50 mL冷水中沖淋30 s，并收集煮面及沖洗的水備用，之后將面條在濾紙上放置5 min，吸去面條表面多余水分并稱重，計算吸水率。

(3)

式中：A為吸水率；M0為生面條的質量/g；M1為熟面條吸去表面水分后的質量/g。

1.4 數據分析

運用Origin 8.0作圖，運用SPSS 25.0中Duncan檢驗進行方差分析，P<0.05表示差異顯著。數據以平均值±標準差表示，每個實驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 混合粉理化指標分析

由表1可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉的含水量、脂肪質量分數顯著減小，灰分和蛋白質質量分數顯著增大。這是由于物料在擠壓膨化機中噴出的瞬間，水分會在強壓差的作用下氣化，使得物料水分質量分數下降；同時，小扁豆原料屬于雜豆類，原料中脂肪質量分數比小麥原料低，而蛋白質和礦物質質量分數比小麥原料高，因此添加擠壓膨化小扁豆粉會使得混合粉中脂肪質量分數減少、蛋白質和灰分質量分數增加。

由表1可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，濕面筋質量分數呈顯著減小的趨勢，這是由于小麥面筋是由醇溶蛋白和麥谷蛋白兩種蛋白質共同形成的特殊網絡結構，而小扁豆粉不含面筋蛋白[15]，無法形成面筋網絡結構，因此，擠壓膨化小扁豆粉的添加導致混合粉面筋蛋白被稀釋，濕面筋質量分數下降。面筋指數是濕面筋在離心力作用下穿過一定孔徑篩板，保留在篩板上面筋質量與全部面筋質量百分比，反映的是蛋白質質量。

由表1可知，在擠壓膨化小扁豆粉添加量不超過10%時，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面筋指數呈顯著減小的趨勢，當擠壓膨化小扁豆粉添加量超過10%后，面筋指數的測定意義不大，這是由于面筋網絡被嚴重破壞，面筋質量變得很差，鹽水洗滌面團只能得到面筋碎渣。這與王慧潔等[16]研究鮮食甜玉米粉對玉米-小麥混合粉的濕面筋質量分數影響時，發現當玉米粉添加量大于10%時，混合粉的濕面筋質量分數及面筋指數顯著降低，混合粉的面筋品質明顯降低的結論類似。

2.2 面團的熱機械學性能分析

表2為面粉加水后恒溫揉混過程中蛋白質的弱化特性。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，混合粉吸水率顯著增加，這是因為擠壓膨化后小扁豆淀粉糊化和降解導致淀粉顆粒膨脹并遭到破壞，使淀粉鏈暴露出來，結合水分的能力增強[17]。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面團的形成時間和穩定時間均呈現顯著減小的趨勢，這是由于擠壓膨化小扁豆粉不存在面筋蛋白，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量不斷增加，面團中的面筋蛋白逐漸減少，面團無法形成黏彈性良好的三維網絡結構，耐機械攪拌能力下降。

由表2可以看出，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，C1-C2呈增大趨勢，添加量25%組顯著高于其他組，15%～20%組之間差異不顯著，這是由擠壓膨化小扁豆粉不含面筋蛋白，與小麥粉蛋白成分區別較大，混合攪打過程中不能增加面團的耐揉性及攪拌耐力，使弱化度增大[18]。α值表示面筋網絡的弱化速率，α值的絕對值越大，表示弱化速率越大[19]。由表2可知，擠壓膨化小扁豆粉的添加可以減慢面筋網絡的弱化速率，但不足以彌補面團在機械和熱作用下的總弱化，由此表明擠壓膨化小扁豆粉的添加會使得混合粉面團的加工性能變差。

表1 混合粉的理化成分

表2 擠壓膨化小扁豆粉添加量對面團中蛋白質熱機械學特性的影響

表3 擠壓膨化小扁豆粉添加量對面團中淀粉熱機械學特性的影響

由表3可知，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，C3與C3-C2均呈顯著減小趨勢，這是由于小扁豆經擠壓膨化處理后，一方面淀粉顆粒結構遭到破壞，導致吸水膨脹后相互間摩擦力變小；另一方面高剪切作用會使淀粉發生部分降解[20]。此外，小扁豆中淀粉質量分數約為60%，低于小麥粉的淀粉含量[21]。因此，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，體系中淀粉所占比例顯著下降，導致糊化作用減弱。β表示淀粉的糊化速度，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，β值呈減小的趨勢，其中添加質量分數15%～25%組組間不存在顯著性差異，這是由于擠壓膨化小扁豆粉在制備過程中淀粉糊化，使得淀粉分子鏈斷裂，黏滯阻力減小[19]，面團中糊化淀粉的占比逐漸增大，影響著面團淀粉糊化特性。這與梁強等[19]在研究馬鈴薯全粉對中筋小麥面團中淀粉熱機械學特性的影響時得出的結論類似。C3-C4和C4/C3分別反映淀粉糊化熱穩定性和蒸煮穩定性。擠壓膨化小扁豆粉添加質量分數5%組淀粉糊化熱穩定性和蒸煮穩定性均優于對照組，當添加質量分數達到10%時，淀粉糊化熱穩定性和蒸煮穩定性與對照組無顯著性差異。當添加質量分數超過10%后淀粉糊化熱穩定性和蒸煮穩定性均變差，可能是因為已破損淀粉顆粒在加熱時不穩定所造成的[22]。由表3可知，添加擠壓膨化扁豆粉可以抑制淀粉的回生，這是因為擠壓膨化處理能夠使得淀粉發生降解，降解的小分子能夠通過延緩水分的流動性抑制淀粉的短期老化[23]。γ表示淀粉酶水解淀粉的速度，由表3可以看出添加質量分數為25%時顯著高于5%～10%組，是因為經擠壓膨化處理小扁豆破損淀粉質量分數增加，酶解速率增大[13]。

2.3 面團流變學性能分析

由圖1可知，所有面團的儲能模量G′與損耗模量G″均隨頻率的增加而增大，在整個頻率掃描過程中，面團的G′始終大于G″，表明體系中彈性所占比例大于黏性，面團呈現彈性特性。在相同頻率下，當擠壓膨化小扁豆粉的添加量低于25%時，面團的G′和G″均始終低于對照組，這是由于擠壓膨化小扁豆粉的添加使得混合粉面團中面筋蛋白被稀釋，面筋網絡結構弱化。當擠壓膨化小扁豆粉的添加量達到25%時，面團的G′高于對照組，面團的G″接近對照組。這與盧丹妮等[24]利用不同淀粉與谷朊粉按照89∶11模擬面團，測定面團流變學性能時得出豆類淀粉面團比小麥淀粉面團G′和G″均高的結果類似，這是由于不同的淀粉對面團結構貢獻不同，較高的G′和G″可能與面團中高蛋白有關[25]。從圖1c可以看出，所有面團的tanδ始終小于1，表明所有面團的狀態是固態的。面團的tanδ隨著頻率增大呈現出增大趨勢，說明在高頻率下面團的穩定性較差，相對更易被破壞。此外，在相同頻率下，面團的tanδ隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增大呈先增大后減小的趨勢，添加質量分數15%組最接近于對照組，當添加質量分數超過15%后面團的tanδ逐漸減小，這是擠壓膨化小扁豆粉的添加引起的面團G′和G″的變化導致的。

圖1 不同擠壓膨化小扁豆粉添加量的小麥粉粉混合體系儲能模量、損耗模量以及損耗角正切隨角頻率變化關系

表4 擠壓膨化小扁豆粉添加量對面條質構特性的影響

2.4 面條質構特性分析

面條產生硬度的主要原因是麥谷蛋白各亞基之間通過分子間二硫鍵和次生鍵聚集成較大的麥谷蛋白聚合物，進而形成具有剛性和彈性的網絡結構[26]。由表4可以看出，隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增加，面條的硬度呈現顯著增大的趨勢，添加質量分數20%～25%組達到最大。一方面是由于擠壓膨化小扁豆粉的添加稀釋了面筋蛋白，使得面筋沒有充分結合，降低了面筋的延展性，使得面條硬度增加[27]，另一方面是因為擠壓膨化處理使得破損淀粉質量分數增加[3]，破損淀粉充分吸水，減少了面筋水分質量分數，降低了麥膠蛋白和麥谷蛋白之間二硫鍵的穩定性，導致面條的硬度增加，適口性降低[28]。由表4可知，擠壓膨化小扁豆粉添加質量分數5%、25%和對照組面條的彈性不存在顯著性差異。隨著擠壓膨化小扁豆粉添加量的增大，面條咀嚼性顯著增大，添加量25%組達到最大值，表明擠壓膨化小扁豆粉添加量過高會導致面條咀嚼費力、品質下降。面條的黏聚性和回復性變化趨勢類似。

2.5 面條蒸煮特性分析

由表5可知，添加5%～25%的擠壓膨化小扁豆粉不會影響面條的斷條率和吸水率；在擠壓膨化小扁豆粉添加量25%時面條的蒸煮損失率顯著高于其他組，這是因為擠壓膨化破壞淀粉結構增強淀粉溶出能力[29]，且擠壓膨化小扁豆粉的添加使面條中的豆類蛋白質量分數升高，蒸煮過程中蛋白變性，疏水基暴露，減弱對淀粉粒的束縛作用，使淀粉易于溶出[30]。

表5 擠壓膨化小扁豆粉添加量對面條蒸煮特性的影響

3 結論

不同添加量的擠壓膨化小扁豆粉對面條加工特性和食用品質有顯著影響。面團蛋白質熱機械學特性表明擠壓膨化小扁豆粉的添加使得面團的耐機械攪拌能力下降，弱化度增加；面團淀粉熱機械學特性表明添加擠壓膨化小扁豆粉可以抑制淀粉的老化，但添加質量分數超過10%后，面團的糊化熱穩定性和蒸煮穩定性均變差。面團動態流變學特性表明，添加質量分數10%～15%組面團黏彈性與對照組最為接近。且在該范圍添加量下，面條硬度和咀嚼性大小適宜，彈性良好；面條的蒸煮特性表明添加質量分數0%～15%時擠壓膨化扁豆粉的添加不影響面條的斷條率，在添加質量分數達到25%時面條的蒸煮損失率顯著增大。因此，綜合考慮面條的加工特性和食用品質，推薦面條加工中擠壓膨化扁豆粉的添加質量分數為10%，該添加量下面條硬度和咀嚼性大小適宜，斷條率低，面湯不渾湯，沒有豆腥味。