前、中、后路小麥粉掛面制作品質差異性分析

王杰,王曉建,鄭學玲*

1(河南工業大學 糧油食品學院,河南 鄭州,450001)2(山東魯花(延津)面粉食品有限公司,河南 新鄉,453200)

小麥制粉過程中,按照處理物料種類和方法的不同,將制粉系統分為皮磨系統、渣磨系統、清粉系統、心磨系統和尾磨系統。在常規的制粉工藝中一般將不同的小麥粉流(即不同的系統粉)按照同質合并的原則,組合成3種基礎粉,即F1、F2和F3, 通常也被稱為前路粉、中路粉和后路粉,其中,前路粉F1主要來源于前路皮磨和前路心磨,中路粉F2主要來源于中路心磨,后路粉F3則來源于后路皮磨、后路心磨、打麩粉以及吸風粉等。前、中路粉加工精度較高,灰分含量較低,白度高。后路粉加工精度低,灰分含量高,麩星含量高,白度低。由于市場對于面制品要求白和亮的特點,小麥加工企業一般將前、中路粉單獨作為市場粉或者進行不同的搭配后作為市場粉出售,而出率10%左右的后路粉由于其灰分含量高,面筋蛋白質量差,制得的制品顏色發暗、口感粗糙等原因,一般將其作為工業原料(如淀粉加工、工業黏合劑生產等)或者飼料出售[1]。

前、中路粉由于加工精度較高,營養成分流失嚴重,無法滿足目前營養健康食品市場的要求。近年來,麥麩由于其高膳食纖維的特點,通常被添加到精制面粉中以提高制品的營養價值[2-3],但是,由于麩皮顆粒粗糙、顏色深、溶解性差,將其添加到精制面粉中會導致制品外觀形態及感官風味變差[4]。糊粉層是胚乳的最外層,在碾磨過程中與麩皮一起被除去,隨著加工精度的升高,面粉中糊粉層以及麩皮含量逐漸降低。研究表明,糊粉層富含對人體健康有益的微量營養素,含有小麥籽粒中的大部分礦物質、維生素、酚類抗氧化劑和木質素[3]。后路粉中糊粉層含量高,可以起到營養自強化的作用,因此后路粉的食品化應用能夠提高食品的營養價值。

為此,本文選取工廠加工生產用量較多且具有代表性的2種國內小麥原料制粉過程的前、中、后路粉,系統比較研究不同原料及同一原料不同粉路面粉關鍵營養物質、面團及掛面制作品質的差異性,為后續后粉路的開發和利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

A原料F1、F2、F3(AF1、AF2、AF3);B原料F1、F2、F3(BF1、BF2、BF3)。(F1、F2、F3分別為前、中、后路粉,其中,F1出率在55%～60%,為正常出品小麥粉,后續可直接作為市場粉出售。F2、F3出率均在10%～12%。食鹽,市售;實驗用水均為蒸餾水。

1.2 儀器與設備

面粉加工精度測定儀,珠海市博恩科技有限公司;MJ-Ⅲ型雙頭面筋測定儀,杭州大成光電儀器有限公司;膳食纖維測定儀、Kjeltec8400自動定氮儀,福斯華(北京)科貿有限公司;黏度儀,德國布拉班德公司;JFZD粉質儀、JMLD150拉伸儀、JHMZ-200 針式和面機、JMTD-168/140實驗壓片機,北京東孚久恒儀器技術有限公司;SP-18S醒發箱,江蘇三麥食品機械有限公司;SYT-030智能掛面干燥實驗臺,中國包裝和食品機械有限公司;TA-XT型質構儀,英國Stable Micro Systems公司;Haake RS6000旋轉流變儀,德國賽默飛世爾科技有限公司;Satake mini color grader便攜式測色儀,日本佐竹公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 前、中、后路小麥粉基本理化指標的測定

按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測定水分含量;按照GB/T 24872—2010《糧油檢驗 小麥粉灰分含量測定 近紅外法》測定灰分含量;按照GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》測定可溶性和不溶性膳食纖維含量;按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》測定蛋白質含量。按照GB/T 27628—2011《糧油檢驗 小麥粉粉色、麩星的測定》測定麩星面積;按照GB/T 22427.6—2008《淀粉白度測定》測定白度;按照GB/T 5506—2008測定濕面筋含量;按照GB/T 21924—2008《谷朊粉》測定面筋吸水率。

1.3.2 前、中、后路小麥粉糊化特性的測定

按照GB/T 14490—2008《糧油檢驗 谷物及淀粉糊化特性測定 粘度儀法》測定糊化特性。

1.3.3 前、中、后路小麥粉面團流變學特性的測定

按照GB/T 14614—2019《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法》測定粉質特性;按照GB/T 14615—2019《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》測定面團拉伸特性。

1.3.4 前、中、后路小麥粉掛面的制備

分別稱取200 g基礎粉和66 g水(面粉質量的33%),混合和面7 min,混合結束呈面絮狀態,隨即放進25 ℃醒發箱內醒發20 min。醒發后的面絮在軋距為3.0 mm處復合壓延6道成面片狀態,隨即再放進25 ℃醒發箱內醒發20 min。醒發結束之后面片依次通過2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0 mm的軋距,面片厚度達1 mm左右時,取出6個直徑5 cm的面片用于面片色澤及動態流變學特性測定,剩余面片選擇2 mm切刀進行切條,隨后掛在掛面桿上。將掛面桿上面的鮮面條放入智能掛面干燥平臺至水分含量12%左右。

1.3.5 前、中、后路小麥粉面片色澤的測定

參考NIU等[5]的方法,使用配備D50光源的色度儀分別測定生面片的L*、a*、b*值以及放置12、24 h后的L*變化值。

1.3.6 前、中、后路小麥粉面片動態流變學特性的測定

將面片放置在流變儀上,降下平板,平板間距1 mm,切去多余部分,用油密封,啟動頻率掃描及蠕變恢復。頻率掃描參數設置:剪切速率(0.10±0.01) s-1,頻率0.1～10 Hz,溫度25 ℃。蠕變恢復參數設置:應力100 Pa,頻率1 Hz,溫度25 ℃,應力施加時間120 s,樣品松弛時間240 s。

1.3.7 前、中、后路小麥粉掛面力學及蒸煮特性的測定

掛面力學特性的測定參考劉書航等[6]的方法并稍作修改:選擇A/SFR型探頭,隨機選取10根掛面并截至15 cm,測前、中、后的速度都為1 mm/s,下壓距離40 mm,觸發力Auto-1.0 g。每種掛面樣品做7個平行,去掉1個最大值和1個最小值后求平均值。

稱取10 g左右的掛面樣品并記錄掛面質量,將其放入500 mL沸水中煮,煮后面條用2片透明玻璃板按壓,面條白芯消失時即為最佳蒸煮時間(s)。將煮至最佳蒸煮時間的面條迅速撈出并在冷水中浸泡30 s后放在雙層濾紙上靜置5 min,稱重,記錄面條質量。將煮面水倒入500 mL的容量瓶中,加入蒸餾水定容,用移液管取25 mL于恒重的鋁盒中放在105 ℃烘箱烘干至恒重。干物質吸水率和掛面的蒸煮損失率的計算如公式(1)、公式(2)所示:

干物質吸水率/%=(m2-m1)/[m1×(1-w)]×100

(1)

蒸煮損失率/%=m×20/[m1×(1-w)]×100

(2)

式中:m,干物質的質量,g;m1,煮前面條的質量,g;m2,煮后面條的質量,g;w,煮前面條的水分質量分數,%。

1.3.8 前、中、后路小麥粉掛面質構特性的測定

煮后掛面質構及拉伸特性的測定參考熊小青等[7]的方法并稍加修改,取20根面條,放入500 mL的沸水中煮至最佳蒸煮時間,撈出放入冷水中靜置30 s,瀝干水分后進行面條全質構分析(texture profile analysis,TPA)試驗和拉伸試驗。

掛面TPA試驗:選擇HDP/PFS探頭,測前速度2.0 mm/s;測中速度0.8 mm/s;測后速度2.0 mm/s;壓縮程度75%;負載類型Auto-10.0 g,2次壓縮之間的時間間隔為5 s。每個試驗做7次平行,去掉1個最大值和1個最小值后求平均值。

掛面拉伸試驗:選擇A/SPR探頭;測前速度2.0 mm/s;測中速度2.0 mm/s;測后速度10.0 mm/s;最大拉伸距離120 mm,起始距離20 mm,觸發力5.0 g,每個試驗做7次平行,去掉1個最大值和1個最小值后求平均值。

1.4 數據分析

采用SPSS 25.0軟件對試驗數據進行差異性和相關性分析,用Origin 8.1軟件作圖,以P< 0.05為顯著性標準。

2 結果與分析

2.1 前、中、后路小麥粉基本理化指標分析

A、B兩種原料通過小麥加工生產線所得的前、中、后路粉的基本理化指標如表1所示,對比A、B兩種原料來說,由于同一條生產線加工工藝相同,與不同粉路面粉相比相同粉路面粉灰分含量相差不大,但是其總淀粉、蛋白質及膳食纖維含量有所差異。同一原料小麥粉中,與前、中路粉相比,后路粉加工精度低,麩星面積大,白度值低,在面粉各組分對比中,后路小麥粉灰分、蛋白質、可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維、總膳食纖維、濕面筋、干面筋含量均顯著升高,總淀粉含量、面筋指數、面筋吸水率顯著降低。其中,后路粉灰分含量顯著高于前、中路粉(P<0.05),而這與實驗得出的后路粉麩星面積大、白度值低的結果是一致的,而淀粉主要存在小麥胚乳部分,后路粉麩星含量高,即皮層含量高,粗淀粉含量相對減小。后路粉中蛋白質含量,可溶以及不溶性膳食纖維含量顯著高于前、中路粉(P<0.05),這是因為后路粉中含有大量的麩皮和糊粉層細胞,而小麥中絕大部分的纖維素都存在糊粉層和皮層中。蛋白質存在于小麥籽粒的胚乳和糊粉層中,并且胚乳中蛋白質分布由內向外逐漸增加,但質量越來越差[8-9]。該實驗中從前路到后路,小麥粉面筋指數逐漸減小,與上述結果一致。后路粉的總膳食纖維含量>6 g/100 g,符合GB 28050—2011《食品安全國家標準 預包裝食品營養標簽通則》中對于高膳食纖維食品限制性要求。可以為高膳食纖維產品的開發提供良好的原料來源。

表1 前、中、后路小麥粉基本理化指標(濕基)Table 1 Basic physical and chemical indexes of front, middle and rear road wheat flour (wet basis)

2.2 前、中、后路小麥粉糊化特性

糊化特性作為小麥粉重要特性之一,是反映小麥粉品質優劣的重要指標。其中,峰值黏度是反映面粉糊化特性的重要參數,同時也是決定面條品質優劣的最有效指標。通常情況下,峰值黏度越高的面粉,面條質量一般越好[10]。由于A、B兩種原料相同粉路面粉的淀粉、蛋白含量不同(表1),導致其糊化黏度值存在顯著性差異(表2)。但是其前、中、后路粉黏度值變化規律相同。與前、中路粉相比,后路小麥粉峰值黏度、谷值黏度、衰減值、最終黏度、回生值均顯著降低(P<0.05)。黏度值的變化主要是由于淀粉顆粒在糊化過程中發生溶脹、崩解、重新聚合等行為所引起的。面筋易與淀粉結合,使淀粉在糊化過程中不易逸出,進而降低其糊化黏度值[11]。后路粉中濕面筋含量高,面筋與淀粉結合能力較大,導致其糊化黏度降低。另一方面,由于水分活性組分-蛋白質含量增多,其與水分子相結合會阻礙體系內可利用水的轉運[12],也會導致黏度值降低。糊化溫度表明面粉在溶脹過程中的抗膨脹性和抗破裂性,與蛋白質含量顯著正相關。此外,潘秋曉等[13]研究發現灰分含量與面粉糊化特性相關參數均呈顯著負相關,后路粉中灰分含量較高,也會導致其糊化黏度值降低。

表2 前、中、后路小麥粉糊化特性Table 2 Gelatinization characteristics of front, middle, and rear road wheat flour

2.3 前、中、后路小麥粉面團流變學特性

粉質特性是面粉加水和面形成面團的耐揉性和黏彈性的綜合表現,不僅決定了面制品加工過程中面團的可操作性能,而且對最終產品的品質具有重要影響[14-15]。如表3所示,與前、中路粉相比,后路小麥粉吸水率增大,面團形成時間延長,但其穩定時間縮短。吸水率的變化可能與蛋白質和膳食纖維的含量有關,膳食纖維具有很強的吸水性,使面粉顆粒不能完全吸收水分,減緩面筋網絡的形成速度,從而延長了面團的形成時間[16-17]。面團穩定時間與面筋品質有關,后路粉面筋質量較差,面團筋力弱,此外,膳食纖維的存在也會削弱面團、稀釋面筋,導致穩定時間不斷下降[18]。

表3 前、中、后路小麥粉面團流變學特性Table 3 Rheological properties of dough of front, middle, and rear road wheat flour

評價面團拉伸特性的主要參數有拉伸阻力、延伸度、拉伸能量和拉伸比例等指標[19]。延伸度體現了面團的橫向延展性,對掛面品質有積極影響[20]。延伸度越大,延展性越好。根據前、中、后路粉的拉伸曲線(90 min時)分別確定的拉伸特性參數見表4,與前、中路粉相比,后路粉面團延伸度雖然有所增大,但是其拉伸比例卻顯著減小。可能是在面團形成過程中,部分膳食纖維滲入到面筋網絡結構中使其結構更加緊密,但是隨著時間的延長,高含量的膳食纖維和灰分會弱化面筋網絡結構。導致拉伸阻力減小。拉伸比例即抗拉強度,是衡量拉伸阻力與延伸度平衡的指標,從前路到后路,小麥粉面團拉伸比例逐漸減小,說明其面筋質量越來越差,此結果與前面實驗中得出的面筋指數逐漸減小(表1)的結果一致。

表4 前、中、后路小麥粉面片色澤Table 4 Dough sheet color of front, middle, and rear road wheat flour

2.4 前、中、后路小麥粉面片色澤

2.5 前、中、后路小麥粉面片動態流變學特性

用流變儀對前、中、后路小麥粉的面片進行頻率掃頻,得到彈性模量(G′)和黏性模量(G″)2個指標。彈性模量表示樣品受到作用力時的變形程度。彈性模量越大,樣品受力時變形越小。黏性模量反映的是樣品受力時阻礙其流動的特征,黏性模量越大,表示樣品受力時越不易流動。從圖1-a和圖1-b可以看出,2個模量值都隨頻率增加而增加,并且在整個頻率范圍內所有樣品面片的G′都大于G″,即損耗因子(tanδ=G″/G′)(圖1-c)均小于1,表明面片具有黏彈性軟固體特性。此外,與前、中路粉相比,后路粉面片的G′和G″向更高的值移動,即導致更明顯的類固體彈性行為。膳食纖維含量的增加可能是導致這一結果的原因。SKENDI等[24]的研究表明,添加纖維成分可以增強面團的結構和彈性,使其更接近固體材料。圖1-d是面片蠕變-恢復曲線。在恒定應力下,從前路到后路,面片的最大蠕變量逐漸減小。也就是說,后路小麥粉面片更不易變形,即顯示更明顯的類固體性質,這與上述頻率掃描結果是一致的。

a-面片彈性模量(G′);b-面片黏性模量(G″);c-面片損耗因子(tanδ);d-面片蠕變-回復(γ)圖1 前、中、后路小麥粉面片動態流變學特性Fig.1 Dynamic rheological properties of dough sheet of front, middle, and rear road wheat flour

2.6 前、中、后路小麥粉掛面的力學及蒸煮特性

掛面的力學性能可以作為掛面儲運的重要參考指標。如圖2-a所示,同一粉路面粉制得的掛面中,與原料B相比,原料A的掛面抗彎折強度高,柔韌性好。2種原料不同粉路面粉制得掛面的力學特性具有明顯的差異性和規律性。與前、中路粉相比,后路粉掛面斷裂強度升高,柔韌性降低。膳食纖維吸水性強,在面團攪拌過程中吸水膨脹。由于后路粉膳食纖維含量的增加,面筋和淀粉顆粒之間的間隙減小,掛面內部的面筋網絡結構更加緊密[25]。因此,膳食纖維的增加是掛面斷裂強度升高和柔韌性降低的原因。此外,面粉中蛋白質含量對面條形狀會產生較大的影響,后路粉蛋白質含量高,在壓片和切條后會回縮、變厚、表面變粗,最后也會導致制得的掛面樣品抗彎折強度增大。

a-掛面力學特性;b-掛面蒸煮特性圖2 前、中、后路小麥粉掛面的力學及蒸煮特性Fig.2 Mechanical and cooking characteristics of dried noodles of front, middle, and rear road wheat flour

蒸煮品質是評價掛面品質的重要指標之一,從圖2-b可以看出,前、中、后路小麥粉制得掛面的蒸煮時間、吸水率和蒸煮損失差異較大。后路粉制作的掛面,最佳蒸煮時間長,吸水率低,蒸煮損失大。吸水率低的原因有2個:一是其本身面筋吸水率的性質導致(表1),二可能與膳食纖維含量有關,膳食纖維親水性較高[26],蒸煮過程中會阻礙掛面中淀粉吸水糊化以及面筋網絡的延展[27]。使得掛面在此過程吸水較慢,進而導致了最佳蒸煮時間的增長,隨著最佳蒸煮時間的延長,面條的表面結構被水侵蝕破壞,從而導致蒸煮過程中淀粉的溶解增加,蒸煮損失相應增加[28]。

2.7 前、中、后路小麥粉掛面的質構特性

2種小麥原料前、中、后路粉制得的掛面煮至最佳蒸煮時間后測得熟面條的質構與拉伸特性結果如表5所示,2種原料同一粉路面粉制得掛面的質構特性無明顯差異,而同一原料不同粉路面粉掛面存在顯著性差異(P<0.05),后路粉掛面硬度和咀嚼性顯著升高,可能是掛面中蛋白質含量增加和內部結構緊湊導致的[29],HEO等[21]研究蛋白質對掛面質構特性的影響,發現類似的結果。此外,后路小麥粉峰值黏度較低,WANG等[30]報告稱,較低的淀粉峰值黏度通常會導致面條質地變硬。咀嚼性與硬度顯著正相關。面條彈性無顯著差異(P>0.05)。煮后面條受到外力拉伸時會產生阻力,在拉斷當時所受的最大阻力及最大位移用拉斷力和拉斷距離表示,拉斷距離越大,說明面條的延伸性越好[31]。與前、中路粉相比,后路粉制得的掛面拉斷力顯著增大。拉斷距離顯著減小,拉斷力增大可能是由于掛面硬度的升高導致拉伸過程中受到的阻力增大。而面條吸水率降低,面筋網絡延展性降低,使得面條最大拉斷距離縮短。

表5 前、中、后路小麥粉掛面的質構特性Table 5 Texture characteristics of dried noodles of front, middle, and rear road wheat flour

3 結論

前、中、后路小麥粉的組分分布、面粉特性以及制品品質存在顯著差異,與前、中路粉相比,后路粉加工精度低,麩星面積大,蛋白質、膳食纖維、濕面筋、干面筋及灰分含量高,峰值黏度、谷值黏度、衰減值、回生值顯著降低,面團形成時間延長,但穩定時間下降,面團延伸度升高,最大拉伸阻力減小,拉伸比例減小。在掛面制品的品質分析中,與前、中路粉相比,后路粉掛面最佳蒸煮時間延長,蒸煮損失率、抗彎折強度、硬度、咀嚼性均顯著升高,吸水率、柔韌性、黏附性、最大拉斷距離均顯著降低。雖然后路粉豐富的膳食纖維含量可以提高制品的營養價值,但是其制品品質有所下降。后續研究可以通過發酵或熱處理等方式提升后路粉制品品質。