小麥粉品質(zhì)特性對(duì)油條加工適應(yīng)性的研究

王靜,趙相振,溫紀(jì)平*,展小彬,石松業(yè),耿浩

1(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州,450001)2(國(guó)家小麥加工技術(shù)研發(fā)專(zhuān)業(yè)中心,河南 鄭州,450001) 3(中糧(鄭州)糧油工業(yè)有限公司,河南 鄭州,450016)

油條因其悠久的歷史底蘊(yùn)和典型的東方特色已逐漸走出國(guó)門(mén)受到東南亞國(guó)家消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]。目前,對(duì)油條的相關(guān)研究主要集中在制品配方優(yōu)化[2]、工藝參數(shù)優(yōu)化[3]、油條的凍融品質(zhì)[4]以及油條風(fēng)味物質(zhì)[5]等方面。對(duì)油條品質(zhì)與其原料組分間的關(guān)系鮮有涉及,而小麥粉品質(zhì)往往對(duì)制品品質(zhì)有著決定性的作用。有研究表明油炸面制品含油量隨小麥粉筋力增強(qiáng)而逐漸下降[6]。周若昕[7]指出,全麥油條的含油量與普通油條相比顯著減少了40.61%,但同時(shí)全麥油條比容也顯著減小,其膨化品質(zhì)降低。另外,小麥粉的灰分、蛋白和淀粉品質(zhì)、流變學(xué)特性等都會(huì)對(duì)面制品的加工品質(zhì)產(chǎn)生不同的影響[8]。基于此,本研究以20種不同系統(tǒng)粉為原料,對(duì)小麥粉特性和面團(tuán)特性進(jìn)行測(cè)定,進(jìn)一步對(duì)油條成品品質(zhì)評(píng)定,通過(guò)相關(guān)性分析以尋找出油條品質(zhì)與小麥粉品質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)而通過(guò)主成分分析為不同小麥粉對(duì)油條的加工適應(yīng)性加以衡量,以期為品質(zhì)優(yōu)良油條的生產(chǎn)提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中糧(鄭州)糧油工業(yè)有限公司,在制粉車(chē)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下一次性獲取樣品:皮磨粉4個(gè),心磨粉7個(gè),渣磨粉2個(gè),尾磨粉2個(gè),重篩粉3個(gè),打麩粉2個(gè)。原糧基本情況如表1所示。

無(wú)鋁害復(fù)配油條膨松劑,安琪酵母股份有限公司;食鹽、福臨門(mén)大豆油,永輝超市。

硫酸銅、硫酸鉀、鹽酸、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀、碘化鉀、硼酸、硫代硫酸鈉、石油醚、蒸餾水:三級(jí),除特殊說(shuō)明外,試劑均為分析純。

表1 原糧基本情況Table 1 Basic information of raw grain

1.2 儀器與設(shè)備

Foss Kjeltec 8400型全自動(dòng)凱式定氮儀,福斯分析儀器公司;WZZ 1S自動(dòng)旋光儀,上海易測(cè)儀器設(shè)備有限公司;MJ-Ⅲ型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定儀,杭州大成光電儀器廠;破損淀粉儀,瑞典Falling Number公司;Brabender粉質(zhì)儀、Brabender電子型拉伸儀,德國(guó)Brabender儀器公司;TZ-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀,美國(guó)Stable Micro System儀器公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小麥粉性質(zhì)測(cè)定

水分含量:GB/T 5009.3—2016,直接干燥法;灰分含量:GB/T 5009.4—2016,550 ℃灼燒法;粗蛋白:GB 5009.5—2016,凱氏定氮法,換算系數(shù)5.7;粗淀粉:1%鹽酸旋光儀法;破損淀粉:肖邦破損淀粉測(cè)定儀。粉質(zhì)特性:GB/T 14614—2019;拉伸特性:GB/T 14615—2019。

1.3.2 蛋白特性測(cè)定

濕面筋含量:GB/T 5506.2—2008方法;面筋指數(shù):LS/T 6102—1995方法;沉降值:GB/T 15685—2011;谷蛋白溶脹指數(shù)(swelling index of glutenin,SIG):GB/T 26627.1—2011。

1.3.3 油條樣品準(zhǔn)備

參考李旭等[3]的方法稍作修改。將300 g面粉與2.5%(以面粉干基計(jì),下同)膨松劑混合1 min至均勻,1.5%食鹽與溫水混合倒入粉料,高速擋形成表面光滑且具有韌性的面團(tuán)。保鮮膜包裹10 min后二次揣面,繼續(xù)餳面4 h后將面團(tuán)整型為0.5 cm厚度的長(zhǎng)條,再切分為8 cm×2 cm×0.5 cm的長(zhǎng)胚條,2個(gè)疊放一起,筷子按壓成型,拉長(zhǎng)至25 cm,170 ℃炸制2 min撈出瀝油。

1.3.4 油條品質(zhì)測(cè)定

含油量:GB/T 5009.6—2016,索氏抽提法;含水量:GB/T 5009.3—2016,直接干燥法;比容測(cè)定:菜籽置換法[9],按照公式(1)計(jì)算油條比容:

(1)

式中:λ為油條比容,mL/g;V為油條體積,mL;m為油條質(zhì)量,g。

質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定:參考楊念[10]的方法。參數(shù)設(shè)置:P50探頭,測(cè)前測(cè)后速度1 mm/s,測(cè)試速度0.8 mm/s,壓縮比75%,停留時(shí)間5 s。感官評(píng)定:由10名專(zhuān)業(yè)的感官人員分別就油條香氣、色澤、食味、表觀狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)等進(jìn)行評(píng)價(jià),表2為油條感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。

表2 油條感官評(píng)分Table 2 Sensory scores of fried dough sticks

1.4 數(shù)據(jù)分析

Excel匯總數(shù)據(jù),利用IBM SPSS 25.0軟件和Origin 2018 64Bit軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 系統(tǒng)粉品質(zhì)分析

2.1.1 小麥粉理化性質(zhì)

由圖1可知,隨小麥研磨道數(shù)的增加,各系統(tǒng)粉水分含量整體呈下降趨勢(shì),物料輸送過(guò)程中也不可避免地會(huì)出現(xiàn)水分損耗[13]。1B和D1粉的水分含量相對(duì)較高,后路心磨粉含量較低,結(jié)構(gòu)疏松、纖維富集的皮層水分含量較高,結(jié)構(gòu)致密、富集淀粉和蛋白質(zhì)的胚乳含水量較低[14]。灰分含量在后路心磨、尾磨和打麩粉中顯著升高。由圖2可知,粗淀粉含量在皮磨、心磨和尾磨中呈顯著降低趨勢(shì),其中,粗淀粉含量在1M粉和2M粉中相對(duì)較高,在7M粉和2T粉中較低,這是因?yàn)樵谄つズ驮ハ到y(tǒng)剝刮下的胚乳會(huì)輸送至心磨系統(tǒng)繼續(xù)研磨,之后麥心和麩片分別被輸送至后路心磨和尾磨,因而各系統(tǒng)經(jīng)逐層篩理粗淀粉含量也逐漸降低[15]。破損淀粉含量隨研磨道數(shù)增加呈上升趨勢(shì)。后路粉的蛋白含量普遍高于前路粉。總的來(lái)看,粗淀粉含量與蛋白質(zhì)和破損淀粉含量均存在著負(fù)相關(guān)性。

2.1.2 蛋白特性

由圖3可知,3B和4Bc濕面筋含量相對(duì)較高,這是因?yàn)楹舐菲つタ拷←溒?面筋數(shù)量較多[16]。而3B、4Bc、6M、7M、1T、2T、D3、Br1的面筋指數(shù)相對(duì)較高。這表明,后路皮磨粉的面筋含量與質(zhì)量相對(duì)較好,滿(mǎn)足制作高筋制品的基本要求;前路心磨、渣磨和尾磨粉面筋含量與質(zhì)量均未處于較高的水平,制作成品過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)面團(tuán)易斷條、成品體積小的情況。

圖1 不同小麥粉水分與灰分變化Fig.1 Variation of moisture and ash content of different wheat flour注:不同小寫(xiě)字母表示不同系統(tǒng)粉之間差異顯著(P<0.05)(下同)。

圖2 不同小麥粉淀粉與蛋白含量變化Fig.2 Variation in starch and protein content of different wheat flour

圖3 不同小麥粉面筋含量變化Fig.3 Variation in gluten content of different wheat flour

圖4為不同小麥粉蛋白特性變化。SIG能夠反映小麥粉中不溶性谷蛋白的特性。小麥粉沉降值是反映面筋蛋白含量與質(zhì)量的綜合性指標(biāo),與面筋強(qiáng)度呈正比關(guān)系。如圖4所示,隨研磨道數(shù)增加,SIG的變化趨勢(shì)與面筋指數(shù)的變化基本一致。皮磨、渣磨以及重篩粉的沉降值顯著升高,打麩粉與尾磨粉的沉降值明顯下降,在1M～4M呈逐漸升高趨勢(shì),而4M～7M則逐漸下降。粗蛋白含量提高是沉降值升高的主要原因,但同時(shí),沉降值還受灰分的影響,因此在后路心磨、打麩粉以及尾磨系統(tǒng)等后路粉中也出現(xiàn)沉降值下降的情況[17-18]。

圖4 不同小麥粉蛋白特性變化Fig.4 Variation in protein properties of different wheat flour

2.1.3 流變學(xué)特性

由表3可知,后路心磨和尾磨粉的吸水率較高,而前路皮磨粉較低。吸水率大小與破損淀粉以及蛋白質(zhì)含量有一定的正相關(guān)性[19],這與上述破損淀粉含量變化趨勢(shì)相一致。3B、4Bc面團(tuán)的形成和穩(wěn)定時(shí)間均較長(zhǎng),面團(tuán)韌性強(qiáng);而1T、2T面團(tuán)的形成和穩(wěn)定時(shí)間都相對(duì)較短,面團(tuán)彈韌性不足。這表明,皮磨和尾磨粉中的麥醇溶蛋白和麥谷蛋白含量存在差異性[20]。綜上,后路皮磨面團(tuán)彈韌性及操作性能較好,前路皮磨、渣磨尾磨粉面團(tuán)的筋力較弱,操作性能欠佳。皮磨和重篩粉抗拉伸強(qiáng)度較強(qiáng),而心磨、渣磨尾磨相對(duì)較低。3B、4Bc的延伸度較大,其可塑性較好,延伸度大小將會(huì)影響制品的體積[21]。1Mc、2M、4M、1S、2S、1T的拉伸比例較大,面團(tuán)較硬,發(fā)酵過(guò)程中可能會(huì)影響其膨脹性而導(dǎo)致制品體積減小;而3B、4Bc、5M～7M、2T、D3、Br2面團(tuán)在發(fā)酵時(shí)可能因?yàn)檫^(guò)軟而出現(xiàn)制品塌陷的情況。皮磨、重篩和打麩粉的拉伸曲線(xiàn)面積相對(duì)較大,表明面團(tuán)的拉伸性能相對(duì)較好。綜上,皮磨和重篩粉的面團(tuán)拉伸性能相對(duì)良好。

2.2 油條品質(zhì)分析

由表4可知,1B、2B、3B、3M、5M、6M、2T、D2、D3制作油條的含油量均低于3種油條專(zhuān)用粉,其中1B和3B含量相對(duì)較低;1B～4Bc、D2、D3和Br1的油條比容達(dá)到了專(zhuān)用粉油條的水平,后路心磨粉制作油條比容普遍較低,這與流變學(xué)特性的測(cè)定結(jié)果相一致;同時(shí),1B～4Bc、Br1油條總評(píng)分均在80分以上,表明其接受度較高。綜合分析得到,1B～3B以及D3系統(tǒng)粉制作的油條既維持了較低的含油量又保證了較好的適口性。

表3 小麥粉流變學(xué)特性Table 3 Wheat flour rheological properties

表4 油條品質(zhì)分析Table 4 Analysis of fried dough sticks quality

2.3 相關(guān)性分析

由表5分析可知,水分含量較高的小麥粉在形成面團(tuán)的過(guò)程中吸水率低,面團(tuán)含水量少油炸后油條含水量少。灰分高的小麥粉基本為后路粉,所含小顆粒麩皮較多,會(huì)加深油條色澤從而影響油條評(píng)分。王鑫宇等[19]認(rèn)為破損淀粉通過(guò)影響面團(tuán)吸水率以及醒發(fā)效果進(jìn)而影響制品品質(zhì)。破損淀粉含量越高,面團(tuán)吸水率越高[22]。付奎等[23]認(rèn)為破損淀粉含量對(duì)面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)發(fā)育有較大影響,它會(huì)導(dǎo)致二硫鍵、游離巰基含量發(fā)生變化從而破壞醇溶蛋白與麥谷蛋白的穩(wěn)定。破損淀粉含量過(guò)多或過(guò)少均對(duì)制品不好[19],因此,制品品質(zhì)與破損淀粉含量并非呈完全的線(xiàn)性關(guān)系,而是在一定范圍內(nèi),呈現(xiàn)出相對(duì)較好的品質(zhì)。粗淀粉含量與油條評(píng)分極顯著正相關(guān),與油條含水量極顯著負(fù)相關(guān)。粗蛋白含量與油條水分極顯著正相關(guān)。粗淀粉含量與蛋白質(zhì)含量和破損淀粉含量均存在著負(fù)相關(guān)性[24]。沉降值、SIG以及濕面筋含量與油條比容和評(píng)分均極顯著正相關(guān)。因此,面筋蛋白的含量與質(zhì)量均對(duì)油條品質(zhì)有相關(guān)性影響,其中面筋質(zhì)量影響更大。由表6可知,油條比容和感官評(píng)分與吸水率極顯著負(fù)相關(guān),與穩(wěn)定時(shí)間和大部分拉伸指標(biāo)顯著正相關(guān)。以上結(jié)果表明,油條品質(zhì)指標(biāo)不僅與系統(tǒng)粉理化性質(zhì)顯著或極顯著相關(guān),并且也和大部分面團(tuán)特性指標(biāo)顯著相關(guān)。

表5 系統(tǒng)粉理化性質(zhì)與油條品質(zhì)的相關(guān)性Table 5 Correlation between physicochemical properties of system flour and quality of fried dough sticks

表6 系統(tǒng)粉流變學(xué)性質(zhì)與油條品質(zhì)的相關(guān)性Table 6 Correlation between rheological properties of system flour and quality of fried dough sticks

2.4 主成分分析

2.4.1 系統(tǒng)粉品質(zhì)的主成分分析

相關(guān)性分析中各指標(biāo)信息相互重疊,相關(guān)系數(shù)也無(wú)法全面反映因素與結(jié)果之間的相關(guān)性。因此本研究選取了20項(xiàng)小麥粉指標(biāo)進(jìn)行主成分分析:X1-水分、X2-灰分、X3-白度、X4-破損淀粉、X5-粗淀粉、X6-粗蛋白、X7-沉降值、X8-SIG、X9-濕面筋含量、X10-面筋指數(shù)、X11-吸水率、X12-形成時(shí)間、X13-穩(wěn)定時(shí)間、X14-弱化度、X15-粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、X16-拉伸曲線(xiàn)面積、X17-拉伸阻力、X18-延伸度、X19-最大拉伸阻力、X20-拉伸比例。

為了克服不同指標(biāo)間的量綱差異對(duì)分析結(jié)果的影響,須對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,之后再進(jìn)行主成分分析可得到表7,只有前4個(gè)特征值大于1,分別為λ1=8.017,λ2=6.802,λ3=1.773,λ4=1.107。累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到88.493%,表明這4個(gè)主成分可以綜合反映不同系統(tǒng)粉品質(zhì)的整體信息,因此接下來(lái)選擇這4個(gè)主成分進(jìn)一步分析。

表7 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Table 7 Principal component eigenvalue and contribution rate

表8 旋轉(zhuǎn)成分載荷矩陣Table 8 Rotating component load matrix

成分荷載是各主成分與變量的相關(guān)系數(shù),數(shù)值大小代表初始變量在綜合變量中的貢獻(xiàn)率高低,荷載絕對(duì)值越大的主成分與變量關(guān)系越密切,也更能代表這個(gè)變量[25]。由表8可知,第1主成分在大部分小麥粉基本指標(biāo)、面筋特性指標(biāo)以及大多數(shù)拉伸特性指標(biāo)中載荷較高,表明第1主成分基本反映了這些指標(biāo)的信息;第2主成分在破損淀粉、沉降值、粉質(zhì)特性指標(biāo)、拉伸曲線(xiàn)面積最大拉伸阻力指標(biāo)中載荷較高,表明第2主成分基本反映這些指標(biāo)的信息;第3主成分和第4主成分則分別反映弱化度與形成時(shí)間2個(gè)信息。根據(jù)上述分析,提取的4個(gè)主成分是可以基本反映全部指標(biāo)的信息,因此,這4個(gè)主成分可以作為4個(gè)新的變量替代初始的20個(gè)變量對(duì)小麥粉品質(zhì)進(jìn)行表征。旋轉(zhuǎn)成分載荷矩陣與對(duì)應(yīng)的主成分特征值的算術(shù)平方根的比值即為4個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的系數(shù)[26],再與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘,則構(gòu)造出以下4個(gè)主成分表達(dá)式,F1～F4分別表示各主成分得分。

F1=0.166ZX1+0.249ZX2-0.284ZX3+0.150ZX4-0.311ZX5+0.336ZX6-0.042ZX7+0.277ZX8+0.241ZX9+0.294ZX10+0.163ZX11+0.072ZX12+0.152ZX13-0.134ZX14+0.187ZX15+0.122ZX16-0.284ZX17+0.260ZX18-0.091ZX19-0.310ZX20

F2=0.159ZX1-0.230ZX2+0.159ZX3-0.259ZX4+0.112ZX5-0.018ZX6+0.310ZX7+0.210ZX8+0.248ZX9-0.021ZX10-0.266ZX11+0.198ZX12+0.288ZX13-0.158ZX14+0.233ZX15+0.341ZX16+0.178ZX17+0.235ZX18+0.344ZX19+0.142ZX20

F3=0.119ZX1-0.125ZX2+0.187ZX3+0.295ZX4+0.195ZX5-0.133ZX6-0.122ZX7-0.132ZX8-0.106ZX9-0.074ZX10+0.302ZX11+0.354ZX12+0.358ZX13-0.332ZX14+0.420ZX15-0.193ZX16-0.011ZX17-0.156ZX18-0.224ZX19+0.022ZX20

F4=-0.365ZX1+0.200ZX2-0.192ZX3-0.237ZX4-0.135ZX5+0.062ZX6-0.357ZX7-0.108ZX8-0.107ZX9-0.064ZX10-0.136ZX11+0.605ZX12+0.115ZX13+0.337ZX14+0.158ZX15+0.062ZX16+0.086ZX17+0.023ZX18+0.082ZX19+0.052ZX20

以各主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占特征值之和的比例作為權(quán)重系數(shù),建立主成分綜合得分模型:

F=0.454F1+0.386F2+0.100F3+0.063F4。根據(jù)主成分綜合模型可計(jì)算系統(tǒng)粉品質(zhì)綜合得分見(jiàn)表9。

表9 主成分綜合得分Table 9 Principal component comprehensive score

根據(jù)表9綜合評(píng)價(jià)結(jié)果:3B、4Bc、D3、Br2系統(tǒng)粉的綜合得分為1.05～4.14,表明這些小麥粉綜合品質(zhì)較好;2B、5M～7M、D2、Br1系統(tǒng)粉的綜合得分為-0.51～0.74,表明這些小麥粉綜合品質(zhì)一般;1B、1Mc～4M、1S、2S、1T、2T、D1系統(tǒng)粉的綜合得分為-1.65～-0.72,表明這些小麥粉綜合品質(zhì)欠佳。

2.4.2 油條品質(zhì)的主成分分析

選取了10項(xiàng)油條指標(biāo):X1-硬度、X2-脆性、X3-彈性、X4-內(nèi)聚性、X5-咀嚼性、X6-回復(fù)性、X7-比容、X8-粗脂肪、X9-含水量、X10-感官評(píng)分。分別得到4個(gè)大于1的特征值:λ1=2.662,λ2=2.589,λ3=1.966,λ4=1.187。累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.045%。

接下來(lái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)成分載荷矩陣構(gòu)造4個(gè)主成分表達(dá)式如下:

f1=-0.266ZX1-0.428ZX2+0.313ZX3+0.541ZX4-0.061ZX5+0.382ZX6+0.312ZX7+0.044ZX8+0.056ZX9+0.322ZX10

f2=0.500ZX1+0.109ZX2-0.194ZX3+0.191ZX4+0.567ZX5+0.449ZX6-0.072ZX7+0.006ZX8+0.369ZX9+0.005ZX10

f3=0.235ZX1+0.386ZX2+0.119ZX3-0.091ZX4+0.206ZX5-0.155ZX6+0.495ZX7-0.118ZX8-0.360ZX9+0.565ZX10

f4=-0.051ZX1+0.082ZX2-0.390ZX3+0.044ZX4-0.069ZX5+0.116ZX6+0.011ZX7+0.865ZX8-0.233ZX9+0.134ZX10

主成分綜合得分模型為:f=0.317f1+0.308f2+0.234f3+0.141f4

表10 主成分綜合得分Table 10 Principal component comprehensive score

根據(jù)表10綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,4Bc、1Mc、D3粉制作油條品質(zhì)的綜合得分為1.08～1.54,表明油條品質(zhì)相對(duì)較好;1S、D2、Br1、1T、5M、1B、3B粉制作油條品質(zhì)的綜合得分為0.08～0.93,表明油條品質(zhì)一般;2B、D1、Br2、2M～4M、6M、7M、2S、2T粉制作油條品質(zhì)的綜合得分為-0.01～-1.45,表明油條品質(zhì)較差。

3 結(jié)論

不同小麥粉的水分、灰分、破損淀粉、粗淀粉、粗蛋白、沉降值、SIG、濕面筋含量、面筋指數(shù)與油條含油量、含水量、比容以及感官品質(zhì)顯著或極顯著相關(guān);面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、拉伸曲線(xiàn)面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例與油條含油量、含水量、比容以及感官品質(zhì)也顯著或極顯著相關(guān)。

4Bc與D3小麥粉不僅品質(zhì)好,制作出的油條品質(zhì)也相對(duì)優(yōu)異,非常適合油條的生產(chǎn)制作;3B粉品質(zhì)較好,制作油條的含油量少并且也維持了油條的一般品質(zhì),1B油條品質(zhì)良好且含油量少,但其面粉品質(zhì)有待提升;Br2粉品質(zhì)得分較高,但對(duì)于油條的生產(chǎn)適應(yīng)性不佳;前路心磨、渣磨尾磨在面粉品質(zhì)和油條品質(zhì)方面均未達(dá)到較好的水平,不推薦作為油條粉的原料;同樣地,重篩粉若用于油條生產(chǎn),也需要與其他粉復(fù)配使用。