抗性糊精對面粉流變特性及糊化凝膠的影響

劉德志，武云嬌，王一飛，胡鑫，魏春紅，王維浩,2，曹龍奎,2

抗性糊精對面粉流變特性及糊化凝膠的影響

劉德志1，武云嬌1，王一飛1，胡鑫1，魏春紅1，王維浩1,2，曹龍奎1,2

（1.黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 16300；2.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江 大慶 16300）

為擴大抗性糊精在面制品中應用，探究抗性糊精對面粉品質特性的影響。將抗性糊精按照不同質量分數（2.5%～10%）添加到面粉中，采用粉質、拉伸儀分別考察抗性糊精對面粉流變特性的影響，并通過RVA糊化儀和掃描電鏡等手段探究面粉糊化及凝膠特性的影響。與對照組相比，添加抗性糊精能使面粉穩定時間顯著延長和弱化度顯著降低，改善面團整體的拉伸特性，提升面粉筋力；糊化黏度特性顯示，抗性糊精能提升面粉的糊化溫度，使面粉的糊化峰值黏度、崩解值和回生值降低，改善面粉糊化熱穩定性，并延緩凝膠短期回生。抗性糊精可作為面粉改良劑，改善面粉流變、糊化及凝膠回生特性，從而提升面粉的品質。

抗性糊精；面粉；流變特性；糊化特性；凝膠結構

隨著生活水平的日益提高，由于不合理飲食的能量攝入，導致高血糖、高血脂等慢性代謝疾病發病率逐年增加，有研究表明這與人們日常飲食中的膳食纖維含量不足有關[1]。抗性糊精（Resistant Dextrin，RD），又稱難消化糊精，作為一種新型的小分子水溶性膳食纖維，進入腸道后不被淀粉酶消化，在結腸內經細菌酵解、降解，產生短鏈脂肪酸，不僅可作為益生元調節腸道菌群抑制結（直）腸癌，降低血漿甘油三酯減輕肥胖[2]、調控餐后血糖及防治心血管、糖尿病等多種代謝疾病[3]，還具有熱穩定性強、耐冷凍、低褐變等[4]優良的加工特性，正不斷應用于奶制品、飲品及其面制品等應用研究中[5-6]。2012年，中國衛生部發布16號公告批準抗性糊精作為一種安全物質，并廣泛應用于食品中，沒有使用量的限制[7]，為抗性糊精的安全性能提供理論基礎。

面粉是我國主食面制品主要來源，面制品中碳水化合物豐富，但膳食纖維的含量較低，通過將非淀粉多糖類膳食纖維添加到面制品中，明顯地改良食品基質的質構狀態，滿足食品中營養需求[8]。潘利華等[9]發現作為水溶性纖維的燕麥β–葡聚糖能夠明顯改善面團流變特性，增強面團的最大拉伸阻力。李方華等[10]采用抗性糊精制作低熱量蛋糕，表明抗性糊精有益于提高蛋糕品質，增強色澤，避免塌陷現象，同時能夠延長蛋糕霉變時間，增加保質期。李娜等[11]研究發現，添加改性麥芽糊精、抗性糊精均能夠降低面包的質構硬度，并延緩因水分流失造成的老化的作用。同時，有研究表明面粉糊化凝膠特性是影響面粉品質特性主要因素，如水溶性纖維菊糖可顯著降低面粉吸水率與弱化值，弱化面粉凝膠硬度指數[12]；抗性淀粉使小麥面粉凝膠的硬度、黏著性和膠著性顯著降低，一定程度抑制面粉中淀粉的糊化回生特性等現象[13]。

目前，有關作為水溶性膳食纖維的抗性糊精對面粉流變特性、糊化及凝膠特性的研究相對較少，因此，文中旨在探究用抗性糊精對面制品的品質及對糊化及凝膠的影響，為擴大抗性糊精對面制產品的開發應用提供科學依據。

1 實驗

1.1 材料與儀器

主要材料：小麥粉，陜西益海嘉里有限公司；抗性糊精（純度≥90%），實驗自制；蒸餾水、氯化鈉等為分析純。

主要儀器：JMLD粉質儀，東方孚德有限公司；Rapid20RVA上海，BosinTech公司；JMLD拉伸儀，東方孚德有限公司；GPhenomG2掃描電子顯微鏡，Phenom公司。

1.2 面粉粉質特性的測定

參照GB/T 14614—2019將抗性糊精分別以質量分數為0%、2.5%、5%、7.5%、10%的比例添加到面粉中[14]，分別測定混合面粉的含水量，使揉面缽恒溫控制器始終保持在(30±1)℃。根據程序設定不斷調整參考水量，記錄使稠度為（500±20）FU時所需的加水量，測定吸水率；控制轉速為63 r/min攪拌樣品，測定粉質特性。

1.3 面團拉伸特性的測定

參照GB/T 14615—2019中對面團拉伸特性測定標準進行測定[15]。采用食鹽水通過上述粉質儀器的揉面體槽中，按照粉質實驗略低2%的吸水率，控制在25 s內用食鹽水混勻攪拌，稱取面團揉至球狀，放在成型器中加工成條形，用架子固定兩端放置，啟動測量系統，使拉面鉤扯斷面團為止，復位重復上述操作。

1.4 面粉糊化黏度測定

參照李妍等[16]方法進行測定面粉的糊化黏度，使樣品分散開，將鋁盒卡入RVA旋轉塔中。首先設定在50 ℃下，以960 r/min的轉速攪拌10 s，使樣品筒內的樣品形成均勻裝入RVA專用鋁盒中，進行糊化黏度測定。

1.5 面粉凝膠微觀結構

參考周劍敏等[17]方法并略有改動，取樣上述糊化面粉凝膠進行固定、洗脫后，放置24 h進行凍干、脆斷處理，觀察面粉凝膠特性。采用離子濺射噴金，在真空條件下進行觀察，電壓為5 kV，放大100倍。

1.6 數據統計處理

采用Origin2019、WPSExcel、SPSS22.0進行繪圖數據處理，取用平均值±標準差來表示。

2 結果與分析

2.1 抗性糊精對粉質特性的影響

將不同質量分數（0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%）的抗性糊精混入面粉中，由表1實驗結果可知，隨著抗性糊精比例的增加，面粉的吸水率呈現降低趨勢，當抗性糊精的質量分數達到10%時，面粉的吸水率從60.5%下降至44.3%，同比降低26.8%。當抗性糊精的質量分數達到7.5%時，面團的吸水率從60.5%降至50.3%，同比降低16.9%。這是由于面粉吸水率隨著抗性糊精比例的添加逐漸減少，造成面粉中的蛋白、淀粉被一定程度稀釋，從而導致面粉吸水率降低，此外，抗性糊精具有一定吸濕性，可在面團表面起到黏合作用，促進面團形成過程中面筋凝膠網絡，導致形成面團的吸水量顯著減小[18]。

表1 不同質量分數抗性糊精對粉質特性的影響

注：同列中肩標不同的字母代表差異顯著（<0.05）

如表1所示，隨著抗性糊精的添加，面團形成時間從4.4 min延長至11.8 min，穩定時間從6.2 min增加到18.7 min，表明抗性糊精對面團形成時間、穩定時間具有顯著提升作用（<0.05），表明抗性糊精顯著提升面團彈韌性和穩定性，此結果與水溶性纖維的菊糖、抗性糊精通過參與面筋網絡結構形成來調節面粉穩定性結果相似[19]。此外，相比對照組面粉粉質的弱化度，其中抗性糊精質量分數達到10%，面團的弱化度從74 FU降至42 FU，相對降低43.2%，進一步表明抗性糊精的添加，能夠顯著減少面團弱化值，延緩形成時間，導致面團的分解速率和強度增強。由于抗性糊精與水分子、面筋蛋白作用后發生糖基化反應，使面筋蛋白中β–折疊比例增加，對面粉品質改良具有積極作用[20]。

2.2 抗性糊精對面團拉伸特性的影響

2.2.1 抗性糊精對面團最大拉伸阻力的影響

通過對面團拉伸特性測定，展現抗性糊精對面筋網絡形變后彈性和塑性的影響[21]。由圖1所示，隨醒發時間段的延長，添加抗性糊精的面團最大拉伸阻力均得到增強，當醒發45、90、135 min時，添加質量分數為10%抗性糊精的面團最大拉伸阻力分別為693.7、834.0、811.7 EU，比未添加時分別增加了87.6%、87.5%、82.3%，進一步表明在不同醒發階段，添加抗性糊精能增強面筋強度，提升面團品質。由于抗性糊精具有一定的親水性能參與面筋網絡形成，在面粉中添加抗性糊精會降低面團的吸水率，從而使面團的硬度增加，拉伸阻力增大，此研究與小分子低聚糖可通過參與面筋網絡結構形成來調節面團最大拉伸阻力的結果相類似[22]。

2.2.2 抗性糊精面團延伸性的影響

如圖2可知，隨著抗性糊精質量分數的增加，當醒發45、90、135 min時，添加抗性糊精質量分數為5%的面團的延伸性分別為152.3、147.0、134.7 mm，相比未添加抗性糊精的面團延伸性得到增強；但抗性糊精質量分數達到7.5%時，延伸性則呈現相反下降的趨勢；當抗性糊精質量分數為10%時，面團的延伸性分別為133.7、133.0、122.7 mm，降低了面團整體的延伸性，使面團黏性增強。由于抗性糊精參與初始面筋網絡形成，初始面團延伸性增強，但當抗性糊精添加量過多，吸水量減小，面團變硬，導致面團延伸性降低，這與甄遠航等[23]之前研究發現抗性糊精能促進面筋蛋白基質間發生相互作用，改善延伸度結果相符合。

圖1 抗性糊精對面團最大拉伸阻力的影響

圖2 抗性糊精對面團延伸性的影響

2.2.3 抗性糊精對面團拉伸能量的影響

在一定范圍內，面團拉伸曲線能量與面團品質成正比，可反應面團筋力的強度大小。由圖3可以看出，當醒發45、90、135 min時，添加抗性糊精質量分數為10%時，面團拉伸能量值分別為146.0、169.3、165.7 cm2，相比未添加抗性糊精的面團拉伸能量分別增大57.5%、71.5%、76.2%。此結果進一步表明，隨抗性糊精添加量的不斷增加，面團拉伸能量逐漸增強，達到強筋作用。此外，Ke等[24]相關研究發現功能性親水多糖極易溶于水，也可吸水后形成膠體，能顯著增加面團拉伸能量作用。由于抗性糊精可作為小分子增塑劑在面團內形成凝膠網絡，與面筋蛋白發生糖基化作用，形成穩定的結構，達到強化筋力作用[20]。

圖3 抗性糊精對面團拉伸能量的影響

2.3 抗性糊精對面粉糊化黏度的影響

通過RVA黏度儀測定可探究面粉糊化特性的影響。研究表明峰值黏度與面粉受熱過程膨脹能力相關，回生值代表面粉的短期回生情況，崩解值表示面粉在高溫糊化后的抗剪切穩定性[25]。由圖4a面粉糊化特征參數可知，面粉的糊化溫度從86.35 ℃升高到89.95 ℃，糊化溫度呈現小幅度升高趨勢，表明面粉糊化需要更高能量；當抗性糊精的質量分數為10%時，峰值黏度從1 492 mPa·s降至1 109 mPa·s，同比降低25.67%，表明抗性糊精的添加能夠抑制淀粉顆粒糊化膨脹，提升體系在剪切條件下的熱穩定。由圖4b面粉糊化特征參數可知，崩解值從524 mPa·s降至318 mPa·s，降低了39.31%；當抗性糊精質量分數達到10%時，回生值降至最低水平為318 mPa·s，有短期抗老化回升特性。由此表明，抗性糊精具有促進體系在剪切條件下的熱穩和抗回升作用。由于稀釋面粉中淀粉含量，與淀粉在水分子的競爭，在糊化過程中抑制淀粉顆粒膨脹，降低混合面粉整體的短期回升，這與閔丹丹等[26]研究彈簧糊精增強面粉熱穩定性，降低面粉糊化黏度和短期回升特性相一致。

2.4 抗性糊精對糊化面粉凝膠的微觀結構影響

如圖5所示，通過掃描電子顯微鏡探究抗性糊精對粉凝膠微觀形態的影響。未添加抗性糊精的面粉凝膠連續性較好，凝膠內部結呈現致密，形狀不規則的網狀結構，表明糊化后的面粉凝膠為半互穿網絡結構，此結果與普魯蘭多糖對米粉凝膠電鏡結果結構相似[17]。隨著面粉凝膠中抗性糊精添加比例的增加，混合網絡凝膠結構發生顯著變化，面粉凝膠凝膠內部形成多深淺不一孔洞，當質量分數為10%，凝膠連續性被明顯破壞且孔洞增多，進一步表明抗性糊精能夠明顯改變糊化面粉凝膠內部結構。此前有研究發現抗性糊精能使κ–卡拉膠凝膠的持水能力升高，而較高的持水性有利于保持凝膠的微觀結構[27]。由于抗性糊精含親水性羥基與水分子充分結合，導致凝膠中水分的遷移受到抑制，能夠減弱淀粉溶脹時對水分子的利用率，導致淀粉鏈的運動受到限制，阻礙淀粉吸水糊化特性，進而減緩面粉短期回生速率[28]，此結果與上述糊化研究降低面粉凝膠短期回生值結果相符合。

圖4 抗性糊精對面粉糊化黏度特性的影響

圖5 不同質量分數抗性糊精對面粉糊化凝膠的影響掃描電子顯微鏡圖

3 結語

研究通過將抗性糊精加入面粉，探究對面粉流變特性、糊化及凝膠回生特性的影響，結果表明添加抗性糊精能明顯改善面粉品質特性，延緩穩時間，降低面團弱化度，增強面筋網絡結構，提升面粉筋力和面團整體拉伸特性作用。同時，抗性糊精能夠降低糊化面粉的崩解值，增強抗剪切作用，提高面粉凝膠熱穩定性，改變面粉凝膠的有序化結構，降低混合面粉整體的短期凝膠回生作用，因此，在制作面制品應用過程中，抗性糊精可作為面粉品質改良劑，不僅增加面粉中膳食纖維的含量，還對改善面粉加工特性具有積極意義。

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Effect of Resistant Dextrin on Rheological Properties of Flour and Gelatinized Gel

LIU De-zhi1, WU Yun-jiao1, WANG Yi-fei1, HU Xin1, WEI Chun-hong1, WANG Wei-hao1, CAO Long-kui1

(1. Heilongjiang Bayi Agricultural University, Heilongjiang Daqing 163000, China; 2. National Coarse Cereals Engineering Research Center, Heilongjiang Daqing 163000, China)

The work aims to explore the effect of resistant dextrin on the quality characteristics of flour to expand the application of resistant dextrin in flour products. In this work, resistant dextrin was added to flour in different proportions (2.5%-10%). The effects of resistant dextrin on the rheological properties of flour were investigated by farinograph and extensometer. The effects of gelatinization properties and gel structure of flour were investigated by RVA gelatinizer and scanning electron microscope. The results showed that compared with flour without resistant dextrin, the addition of resistant dextrin could significantly prolong the flour stability time and significantly reduce the degree of weakening, improve the overall tensile properties of the wheat dough, and enhance the gluten effect of flour; The characteristics of gelatinization viscosity showed that resistant dextrin could increase the gelatinization temperature of flour, reduce the peak gelatinization viscosity, disintegration value and retrogradation value of flour, improve the thermal stability of flour gelatinization, and delay the short-term retrogradation of gel. It is concluded that resistant dextrin can be used as flour improver to improve the rheological, pasting and gel retrogradation characteristics of flour.

resistant dextrin; flour; rheological properties; gelatinization characteristics; gel structure

TS231

A

1001-3563(2023)01-0253-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.01.028

2022?07?07

國家重點研發計劃（2021YFD2100902）；黑龍江省優勢特色學科資助項目（No[2018]4號）；黑龍江省“百千萬”工程科技重大專項（2021ZX12B06）

劉德志（1996—），男，碩士生，主攻食品科學與工程。

曹龍奎（1965—），男，教授，主要研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。

責任編輯：曾鈺嬋