添加擠壓苦蕎粉對純苦蕎掛面加工及面條品質的影響

韓聰,邢俊杰,郭曉娜,朱科學

(江南大學 食品學院,江蘇 無錫,214122)

蕎麥(FagopyrumesculentumMoench.),是蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(Fagopyrum)植物,是我國傳統的小宗糧食類作物,在我國共有苦蕎和甜蕎2種主要栽培作物。蕎麥中含有豐富的膳食纖維、維生素及各種微量元素,以及其他糧食作物中所沒有的蘆丁[1]。黃酮類化合物和多酚等生物活性物質具有降血脂、降血糖、降血壓和抗腫瘤等獨特的生理功效[2-3]。蕎麥中的淀粉可以和黃酮類物質緊密結合形成具有低消化性的抗性淀粉,具有降低膽固醇的功效。研究表明黃酮類物質和酚類物質在苦蕎中的含量可達甜蕎的十幾倍[4]。此外由于苦蕎的無麩質特性,其更適合乳糜瀉病人食用。

隨著生活水平的提高,人們對營養健康主食的要求越來越高,雜糧掛面在市場中也越來越受到歡迎,其中,苦蕎掛面由于其獨特的口味和營養功能特性逐漸占據了雜糧掛面市場中的主流地位[5-6]。為使苦蕎掛面具有足夠的生理功效,需盡可能地提高苦蕎粉在苦蕎掛面中的添加量,然而由于苦蕎的無麩質特性,無法形成與小麥面筋類似的面筋網絡,導致苦蕎面團的黏彈性和可加工性與小麥面團相差甚遠。經過擠壓處理的苦蕎粉具有較高的黏結性,將其添加到生苦蕎粉中可以將松散的淀粉顆粒黏結在一起,促進面團成型[7],增強了苦蕎面團的黏彈性和可塑性,因此可以通過添加擠壓苦蕎粉制作高含量苦蕎掛面。擠壓苦蕎粉的添加量及和面加水量是純苦蕎掛面加工中極其重要的2個參數,擠壓苦蕎粉的含量較少時所起到的黏結作用不足,面團結構松散[8],擠壓苦蕎粉的含量過多會導致面團發黏,硬度增加[9],不利于壓延,關于擠壓苦蕎粉的含量對純苦蕎掛面加工及面條品質的影響目前尚不清晰。此外,加水量也影響了加工過程中面團的壓延和面條的品質,當加水量較低時形成的面團較硬,不易壓延,當加水量較高時,面團軟塌且表面濕黏,容易粘輥。葉一力等[10]研究表明加水量顯著影響了面條的品質,李韋謹等[11]認為機制面條的最適加水量為33%～37%,目前對加水量的研究多集中于小麥粉或小麥面條上,并不適用于苦蕎粉和苦蕎掛面的生產加工,對于高含量的苦蕎掛面加水量的研究報道還較少。

本研究以苦蕎粉為原料,將擠壓處理的苦蕎粉按一定的比例添加到生苦蕎粉中,制作無添加的純苦蕎掛面,將擠壓苦蕎粉的添加量及和面加水量2種因素結合,探究其對純苦蕎掛面加工品質及面條品質的影響,以期為高含量苦蕎掛面的生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎籽粒(水分含量14.11%,蛋白含量7.93%、淀粉含量74.06%、灰分2.21%),購自西昌市邛池茶業有限責任公司。

1.2 儀器與設備

FMHE36-24擠壓機,湖南富馬科食品工程技術有限公司；FSJ-A05 N6粉碎機,佛山小熊電器股份有限公司；RVA4500快速黏度分析儀,澳大利亞波通公司；MesoMR23-060V-I低場核磁共振呈像分析儀,上海紐邁電子科技有限公司；TA-XT Plus質構分析儀,英國Stable Microsystem公司；JHMZ-200針式和面機、JMTD-168/140實驗面條機,北京東孚久恒儀器技術有限公司；SYT-030智能掛面干燥試驗臺,中國食品和包裝機械有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 擠壓預處理

將苦蕎籽粒使用高速粉碎機粉碎后過80目篩,使用雙螺桿擠壓機對苦蕎粉進行擠壓預處理,溫度：120、120、180、120、120 ℃,加水量22%,螺桿轉速200 r/min,苦蕎粉擠出物在40 ℃烘箱中干燥4 h后使用高速粉碎機粉碎過80目篩,儲存備用。

1.3.2 純苦蕎掛面的制備

將擠壓苦蕎粉與未處理的生苦蕎粉按照表1中的配方混合均勻后加入一定質量的水,然后使用針式和面機和面5 min,然后將和好的面絮置于25 ℃,75%相對濕度的恒溫恒濕箱熟化25 min,使用面條機在2.2、1.8、1.4、1.0、0.6 mm處各壓5次,使用切刀將面帶切成2.2 mm寬的長條,置于智能掛面干燥試驗臺中干燥,將干燥后的掛面切成20 cm長的面條保存備用。

表1 純苦蕎掛面的配方Table 1 The formula of the whole tartary buckwheat noodles

1.3.3 面帶質構品質的測定[12]

面帶表面黏附力大小的測定：當苦蕎面帶壓至1.4 mm厚時,一部分面帶被裁成直徑為55 mm的小圓片,采用質構分析儀測定面帶表面黏附力的大小,探頭選擇P/50,觸發力10 g,測試速度1.0 mm/s,下壓力5 000 g。面帶抗拉伸力大小的測定：將壓至1.4 mm厚的苦蕎面帶切成2.2 mm寬的長條,使用A/SPR探頭進行抗拉伸力測試,觸發力5 g,測試前速度1 mm/s,測試中速度3 mm/s,測試后速度10 mm/s,拉伸距離40 mm。

1.3.4 面帶水分結合狀態的測定

參照劉銳等[13]的方法進行,按照表1中配方制作純苦蕎掛面,取部分壓至0.6 mm處的苦蕎面帶剪碎后均勻地鋪在樣品瓶底,擰緊瓶蓋防止水分散失,然后迅速放入核磁管中,將核磁管置于低場核磁共振磁場中心位置進行測試,利用多層-回波(carr-purcell-meiboom-gill,CPMG)序列進行掃描,主頻21 MHz,采樣頻率SF=100 kHz,采樣點數TD=27 992,采樣間隔時間TW=800 ms,回波時間Echo Time=0.3 ms,回波個數Echo Count=1 000,累加次數NS=6,利用反演程序得到全苦蕎面帶的T2弛豫時間。

1.3.5 面帶蒸煮品質的測定

最佳蒸煮時間及蒸煮損失率的測定參照LS/T 3212—2021《掛面》,稱取約10 g面條,放入500 mL沸水中,2 min后開始取樣,每隔15 s撈出一根,用2塊玻璃板擠壓,觀察面條中間的硬黃芯,記錄黃芯消失的時間為最佳蒸煮時間。蒸煮損失率的測定：稱取約10 g面條,放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮時間后撈出,用去離子水沖洗10 s,將面湯轉移至500 mL容量瓶中冷卻至室溫后定容,量取100 mL面湯于恒重后的燒杯中,將盛有面湯的燒杯置于紅外爐上蒸發至面湯近干后在105 ℃下恒重。蒸煮損失率的計算如公式(1)所示：

(1)

式中：m1,面湯中的干物質質量,g；m2,稱取的純苦蕎掛面的質量,g；ω,純苦蕎掛面的水分含量,%。

斷條率的測定：取30根面條放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮時間后撈出,計算純苦蕎掛面的斷條率,重復3次。吸水率的測定：稱取10 g苦蕎掛面放入500 mL沸水中,達到最佳蒸煮時間后立刻撈出,用去離子水淋洗10 s后用濾紙吸干表面水分,稱重,計算純苦蕎掛面的吸水率。

1.3.6 純苦蕎掛面質構品質的測定[14]

將純苦蕎掛面煮至最佳蒸煮時間后迅速撈出,在冷水中浸泡10 s后撈出用保鮮膜覆蓋,取3根面條平行地鋪在測試平臺上,使用P36/R探頭進行TPA測試,測試前速度1.0 mm/s,測試中速度0.2 mm/s,測試后速度為1.0 mm/s,觸發力5 g,壓縮形變75%,2次壓縮間隔時間3 s；使用A/SPR探頭進行熟面條抗拉伸力測試,測試前速度1.0 mm/s,測試中速度3.0 mm/s,測試后速度10 mm/s,觸發力5 g,拉伸距離35 mm。

2 結果與討論

2.1 面帶質構品質分析

經過擠壓后苦蕎粉中的淀粉顆粒破損,直鏈淀粉和支鏈淀粉析出,其中直鏈淀粉相互纏繞形成連續相,支鏈淀粉作為分散相填充于其中形成凝膠網絡[15],高強度的凝膠結構可以促進面帶成型[12]。苦蕎粉中不含面筋蛋白,當苦蕎粉的添加量為100%時,無法形成面團,由于擠壓苦蕎粉的膠黏作用和凝膠特性,將擠壓苦蕎粉添加到生苦蕎粉中可以提高面團的加工性能。此外,在加水和面和壓延過程中,面團中各種成分與水分子之間都發生了復雜的相互作用[16-17],水分含量的大小也對面制品的品質產生重要影響。采用質構分析儀對面帶的表面黏附力和抗拉伸力進行分析,表面黏附力是將面帶與壓輥剝離所需要的力[18],表面黏附力越大,面帶表面越黏。抗拉伸力用來表示面帶內部黏聚力的大小,較高的抗拉伸力可以降低面帶在壓延過程中出現裂紋的可能性[19]。通過測定面帶表面黏附力和抗拉伸能力的大小可以反映面帶加工品質的好壞。

如圖1-a所示,隨著加水量的增加,苦蕎面帶的表面黏附力逐漸增大,當加水量由34%逐漸增加至37%,N30、N35和N403組苦蕎面帶表面黏附力分別增加了111.01%、74.48%、71.04%,當配方為N35-4、N40-3和N40-4時,苦蕎面帶在壓延過程中有粘輥現象。這可能是因為水分含量的增加影響了面帶內部的淀粉凝膠網絡結構的穩定性,使淀粉-淀粉之間的分子間作用力下降,減弱了對擠壓所產生的糊精等黏性小分子物質的束縛作用[20],導致其更多地分布在面帶表面,使表面黏附力增大。此外,當加水量較高時,面團不能完全吸收水分導致水分子殘留在面帶表面增加了面帶的表面黏附力[16]。在相同的水分含量下,擠壓苦蕎粉的添加量越高,面帶內部所含的破損淀粉和糊精等小分子物質越多,吸水后導致面帶的表面黏附力越強。當擠壓苦蕎粉的含量較少,其所提供的黏聚力和凝膠作用較弱,不易形成面團,當擠壓苦蕎粉的含量過多,面團在壓延過程中則容易粘輥。

如圖1-b所示,在相同的擠壓苦蕎粉添加量下,隨著加水量的增加面帶的抗拉伸力逐漸減小,N30、N35和N403組面帶的抗拉伸力分別從47.75、50.27、61.28 g下降至36.84、41.17、54.26 g。根據前期實驗,當面帶的抗拉伸力大于30 g時,面帶在壓延過程中延展性較好,面帶不易斷裂。加水量的增加導致面帶的抗拉伸力逐漸減小,這可能是因為加水量的增加減弱了淀粉的凝膠作用,降低了分子之間的摩擦力,增強了分子之間的相互移動性,面團的可塑性增強[21]。而在相同的加水量下,擠壓苦蕎粉添加量越高,其為面帶提供的黏聚力更強,使面帶的抗拉伸力逐漸增加。

a-表面黏附力；b-抗拉伸力圖1 擠壓苦蕎粉添加量及加水量對面帶質構品質的影響Fig.1 The effect of the amount of extruded tartary buckwheat flour and water content on the textural property of dough sheet注：同一系列不同小寫字母表示在P<0.05水平具有顯著性差異(下同)

2.2 面帶水分結合狀態分析

擠壓苦蕎粉及和面加水量對純苦蕎掛面面帶水分結合狀態變化的影響如表2所示。其中,T21表征存在于淀粉顆粒內部或與面筋網絡緊密結合的水,T22表征存在于淀粉顆粒外部或存在于面筋網絡內部的水,T23表征存在于淀粉顆粒外部或毛細管中的水[22]。橫向弛豫時間(relaxation time,T2)越短,表明面帶中的水分的自由度越小,與非水組分的結合更加緊密,橫向弛豫時間越長,則表明面帶中的水分的自由度越大[23]。擠壓苦蕎粉的含量不同時,加水量的變化對面帶水分結合狀態變化的影響基本一致。當擠壓苦蕎粉的含量分別為30%,35%,40%時,隨著加水量的增加,苦蕎面帶的T21、T22和T23均增加,這表明加水量的增加導致苦蕎面帶束縛強結合水、弱結合水和自由水的能力減弱,水分子在苦蕎面帶中的移動性增強,當加水量過高時,會影響面團內部網絡結構的穩定性,導致面團的加工性能降低[24]；而在相同的加水量下,隨著擠壓苦蕎粉添加量的增加,苦蕎面帶的T21、T22、T23均有所縮短,苦蕎粉經過擠壓后其中的淀粉分子破損,親水基團暴露,隨著擠壓苦蕎粉含量的增加,苦蕎面帶束縛強結合水、弱結合水和自由水的能力有所增強[25],水分子在苦蕎面帶中的移動性減弱。有研究表明,面帶中水分的可移動性越低,越有利于面帶的加工[13]。

2.3 純苦蕎掛面的糊化特性分析

隨著擠壓苦蕎粉添加量的增加,純苦蕎掛面的峰值黏度、谷值黏度、終值黏度和回生值均呈顯著下降(P<0.05)的趨勢,而崩解值呈顯著增加(P<0.05)的趨勢,表明擠壓苦蕎粉含量的增加降低了淀粉糊的熱糊穩定性[26]。擠壓導致淀粉顆粒破損,淀粉分子被降解產生大量小分子物質,擠壓苦蕎粉的含量越高,體系中存在完整的淀粉顆粒越少,導致淀粉糊自由溶脹的能力降低,因此峰值黏度降低,此外,淀粉分子降解產生的短鏈小分子物質阻礙了淀粉的回生,導致淀粉糊的終值黏度和回生值降低[27-28]。隨著加水量的增加,苦蕎掛面的峰值黏度、谷值黏度、終值黏度和回生值均顯著下降(P<0.05),崩解值顯著增加(P<0.05),這表明加水量的增加降低了純苦蕎掛面的熱糊穩定性,有研究表明,谷值黏度較高的面條通常具有更低的蒸煮損失[29]。

表2 擠壓苦蕎粉添加量及加水量對面帶的橫向 弛豫時間的影響 單位：ms

表3 擠壓苦蕎粉添加量及和面加水量對純苦蕎掛面糊化特性的影響 單位：mPa·s

2.4 純苦蕎掛面的蒸煮品質分析

擠壓苦蕎粉添加量及加水量對純苦蕎掛面蒸煮特性的影響如表4所示。由于苦蕎粉中無面筋蛋白,在蒸煮過程中純苦蕎掛面內部的網絡結構的完整性主要依靠淀粉形成的凝膠網絡結構維持[30-31]。在小麥面條中,加水量較高可以使面筋網絡形成更充分,而對于純苦蕎掛面,加水量過多則稀釋了苦蕎粉凝膠,使面條內部結構不夠致密[32],在蒸煮過程中淀粉顆粒更易吸水溶脹,使吸水率逐漸增加。此外,由于加水量影響了凝膠結構的穩定性,面條中的小分子物質在蒸煮過程中更易溶出[33],隨著加水量的增加,N30、N35、N403組純苦蕎掛面的蒸煮損失率分別增加了12.56%、20.20%、21.00%。擠壓苦蕎粉含量的增加為純苦蕎掛面提供了更好的凝膠作用,限制了蒸煮過程中淀粉分子吸水溶脹[34],導致掛面的吸水率降低。

當加水量分別為34%、35%、36%和37%時,隨著擠壓苦蕎粉的含量由30%增加到35%、40%,純苦蕎掛面的蒸煮損失率的增長幅度均超過了20%,淀粉的凝膠網絡結構強度不及面筋蛋白網絡,在蒸煮過程中由于沸水的作用更易被破壞[15],擠壓苦蕎粉的含量增加,在蒸煮過程中溶出的小分子物質也越多,導致蒸煮損失率增加。

表4 擠壓苦蕎粉添加量及加水量對純苦蕎掛面 蒸煮特性的影響 單位：%

2.5 純苦蕎掛面的質構品質分析

純苦蕎掛面熟面的TPA測試結果見圖2。硬度表征牙齒咬斷面條時所需要的力,其大小可以用來評價面條的總體品質[35],黏附性則可以表示面條入口和咀嚼時的爽滑性,黏附力大的面條在咀嚼時會有粘牙的口感,咀嚼性的大小可以用來評價面條的彈性,抗拉伸力可以反映面條的筋道感[36]。

當擠壓苦蕎粉的含量分別為30%,35%,40%時,隨著加水量的增加,N30、N35、N403組純苦蕎掛面的硬度分別下降了10.98%、15.24%、18.61%,咀嚼性和抗拉伸力的下降幅度均超過了20%。隨著加水量的增加,面條內部分子之間的相互移動性增強,分子之間的相互作用力減弱[24],影響了淀粉凝膠網絡結構的形成,且在蒸煮過程中淀粉凝膠網絡結構遭到進一步的破壞,使面條的硬度、咀嚼性和抗拉伸力不斷下降。隨著加水量的增加,掛面的吸水率增加,吸水率越高面條的硬度越低。當純苦蕎掛面中擠壓苦蕎粉的含量越多,隨加水量的增加,硬度和抗拉伸力的下降幅度也越大,此外,被破壞的淀粉凝膠網絡結構不能很好地束縛住由擠壓產生的小分子物質[37],導致其吸附在面條表面,增加了面條的黏附性。當擠壓苦蕎粉的添加量越高,其所提供的凝膠作用越強,且擠壓所產生的破損淀粉和黏性小分子物質可以提供更好的黏結作用以進一步增強面條內部網絡結構,因此隨著擠壓苦蕎粉添加量的增加,面條的硬度和咀

a-硬度；b-黏附性；c-咀嚼性；d-抗拉伸力圖2 擠壓苦蕎粉添加量及加水量對純苦蕎掛面質構特性的影響Fig.2 Effect of the amount of extruded tartary buckwheat flour and water content on the textural property of the whole tartary buckwheat noodles

嚼性不斷增大。

3 結論

本實驗針對純苦蕎掛面在加工過程中難以壓延成型的問題,通過添加擠壓苦蕎粉促進面帶在壓延過程中更好地成型,使面帶可以順利加工成苦蕎掛面,擠壓苦蕎粉的添加量及加水量對純苦蕎掛面的加工品質及面條品質均產生了較大影響。

隨著擠壓苦蕎粉的添加量增加,面帶的表面黏附力和抗拉伸力顯著增加(P<0.05),蒸煮后面條的硬度和咀嚼性均有所增加,但同時面條的蒸煮損失率也有所增加；隨著和面加水量的增加,面帶的表面黏附力顯著增加(P<0.05),抗拉伸力顯著下降(P<0.05),蒸煮后面條的硬度和咀嚼性下降,蒸煮損失率顯著增加(P<0.05),總的看來,當擠壓苦蕎粉的添加量為30%,加水量34%時,面帶的表面黏附力最低,抗拉伸力適中,蒸煮損失率最小,質構品質較好。本文通過添加擠壓苦蕎粉加工成純苦蕎掛面,為高含量苦蕎掛面或其他雜糧掛面的生產提供一定的數據參考。