小麦粉的配粉及加工过程中的流变学和面粉糊化特性研究

小麦粉的配粉及加工过程中的流变学和面粉糊化特性研究

面流变学特征是小麦粉品质的主要指标之一。这是小麦面加工面的全面强度和粘度。它是我国蔓延性种子育种和质量分析部门的主要分析指标。它决定了最终产品的加工质量，如食品、馒头和食品。这可以为小麦粉的分类和用途提供真实、科学的基础。国内外对面团流变学特性的研究常用粉质仪和揉混仪来分析。其中粉质仪测定的稳定时间是判断小麦强筋还是弱筋最重要的品质指标之一,与其原料小麦的湿面筋含量、蛋白质含量、蛋白质组分和高分子质量麦谷蛋白亚基类型、淀粉的种类和组合、脂肪的结构和组成、矿物质和维生素的多少等化学成分有关,也与面包、馒头等食品的加工质量显著相关。因此,小麦粉面团流变学特性测试就成为评价其品质的一种必不可少的手段。通过对面团流变学特性参数的测定可以了解小麦粉及其配粉的品质,对指导小麦粉制品的品质改良和加工具有十分重要的意义。小麦籽粒中蛋白质约占12%~14%,淀粉约占75%,蛋白质和淀粉品质共同决定面制食品的食用品质。其中,小麦粉中淀粉所占的比例最大,淀粉品质性状的优劣对面条等面制食品的加工和食用品质有重要影响。淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,与小麦粉的加工性能、食品的口感以及贮藏老化特性密切相关,影响着馒头、面条和面包等成品的品质状况[10,11,12,13,14,15]。迄今,研究者已对小麦粉面团的流变学特性进行了大量的研究,主要涉及蛋白质(麦谷蛋白和醇溶蛋白)、淀粉、脂类和食品添加剂对面团流变学特性的影响,得出了许多有指导意义的结论。然而,关于蛋白质、淀粉和食品添加剂等对小麦淀粉糊化特性影响的报道较少,陈建省等通过向普通小麦淀粉中添加3种类型的面筋蛋白(强筋、中筋和弱筋)研究面筋蛋白对淀粉糊化特性的影响,结果表明,随着面筋蛋白添加量的增加,峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、黏度面积、反弹值和峰值时间都呈现明显下降趋势。宋建民等研究了5个非糯小麦添加不同比例糯小麦面粉后淀粉糊化特性和面条品质的变化,结果表明普通小麦添加糯小麦面粉后,峰值黏度等指标变化不大,但糯小麦面粉的添加可在一定程度上延长鲜湿面条的货架寿命。以往报道多是单纯研究面团流变学特性或淀粉糊化特性,并且添加的蛋白质和淀粉与基础面粉具有不同的基因型,这样会对结果产生一定影响。因此,本研究利用分离重组方法,以3个筋力不同的小麦品种(系)为材料,分别从原面粉中分离得到面筋蛋白质和淀粉,通过向基础面粉添加面筋蛋白质或淀粉,配成在一定淀粉含量基础上不同蛋白质含量和在一定蛋白质含量基础上不同淀粉含量的供试样品,研究面筋蛋白质和淀粉含量对面团流变学特性和淀粉糊化特性的影响,为进一步研究蛋白质和淀粉在面团和面粉制品中的作用以及为小麦改良和食品加工提供理论参考依据。1材料和方法1.1材料表面以3个不同筋力类型小麦粉(A、B、C)为材料,由河南科技学院小麦中心提供。参试材料的主要品质指标见表1。1.2仪器和检测方法LRMM8040-3-D型实验磨粉机江苏无锡锡粮仪器制造有限公司;820604型粉质仪德国Brabender公司;4500型快速黏度分析仪瑞典Perten公司;ALPHA1-4LSC型冷冻干燥机德国Christ公司。1.3方法用LRMM8040-3-D实验磨粉机磨取面粉,出粉率约为65.0%。1.3.2水测试面粉水分测定依据GB5497—1985《粮食、油料检验水分测定法》方法。1.3.3面团物理特性的测定利用粉质仪测定面团的吸水率、形成时间、稳定时间和粉质质量指数等粉质参数,方法参照GB/T14614—2006/ISO5530-1:1997《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定粉质仪法》。1.3.4淀粉糊化特性测定利用快速黏度分析仪测定峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值、回生值等淀粉糊化指标,方法参照GB/T24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速黏度仪法》。1.3.5在湿面粉中的制备淀粉参考MacRitchie等的方法,略有改动。用氯仿提取面粉(液料比2∶1)3~4次,然后将脱脂面粉用手洗法(液料比2∶1)洗涤6次,得到湿面筋;洗涤液在5000r/min离心10min,弃上清液,沉淀为淀粉;利用冷冻干燥机将面筋和淀粉冷冻干燥,研磨成粉,过80目筛,4℃保存备用。1.3.6按质量比配制把分离得到的面筋蛋白和淀粉分别添加到各自的基础面粉中,均按质量比0∶100、2∶98、4∶96、6∶94、8∶92的比例混合,制成配粉,使总质量为50g或2.5g(14%湿基)。1.4数据分析利用DPS7.05数据处理软件和Excel进行数据分析。2结果与分析2.1小麦筋力及配粉质量指数以下简称筋力由图1可知,随着面筋蛋白添加量的增加,3种筋力小麦粉配粉的粉质指标有不同程度的升高趋势。3种小麦粉配粉的吸水率均随着面筋蛋白添加量的增加,逐渐缓慢增加,且不同添加量间差异均达显著水平(P<0.05)。添加面筋蛋白对3种小麦粉面团形成时间的影响均较大,但不同筋力粉的变化趋势和幅度不同,其中筋力稍强的A粉呈现逐渐升高的趋势,添加4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白配粉的形成时间显著高于原面粉(P<0.05);筋力中等的B粉呈现先缓慢升高,又逐渐降低的变化趋势,添加2.0%、4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白配粉的形成时间显著高于原面粉(P<0.05);筋力弱的C粉呈现“高-低-高-低”的变化趋势,添加4.0%和6.0%面筋蛋白配粉的形成时间显著高于原面粉(P<0.05)。小麦粉A、B、C的面团稳定时间分别为6.5、5.0、1.9min,表示小麦粉的筋力是A>B>C。添加面筋蛋白后,面团稳定时间总体呈增加的趋势,且不同添加量间均存在显著差异,但不同筋力小麦粉的变化幅度不同,筋力最强的A粉面团稳定时间增加的幅度最大,中等筋力的B粉次之,筋力最弱的C粉增加幅度较小。随着面筋蛋白添加量的增加,3种小麦粉配粉的粉质质量指数均呈升高的变化趋势,添加面筋蛋白的配粉粉质质量指数均显著高于原面粉(P<0.05),但变化幅度因原料小麦粉筋力不同有一定差异,且变化趋势受到了原料小麦品质特性的制约,变化幅度仍无法超越样品原有的品质特性。筋力较强的A粉,随面筋蛋白添加量的增加,呈快速上升趋势;筋力中等的B粉呈“先升高,后降低,再升高”的变化趋势;筋力弱的C粉呈先升高,然后又缓慢降低的趋势,添加6%面筋蛋白时,配粉的粉质质量指数最高。这些结果与李永强和成军虎等的结果基本一致。添加面筋蛋白后,面粉中面筋含量升高,由于面筋蛋白具有亲水性,且能增强原面团面筋的网络结构,所以可改良面团的流变学特性。2.1.2不同比例淀粉对筋力小麦粉吸水率的影响由图2可知,随着淀粉添加量的增加,3种筋力小麦粉配粉的粉质指标总体呈降低的趋势,不同添加量间差异不大。3种不同筋力小麦粉配粉A、B、C随淀粉添加量增加,吸水率的变化趋势无明显规律,其中A粉添加2.0%淀粉后,吸水率显著高于原面粉,B粉添加2.0%和8.0%淀粉后,吸水率显著高于原面粉,其他添加量差异不显著,C粉添加2.0%、4.0%、6.0%和8.0%淀粉后,吸水率均显著升高(P<0.05)。淀粉添加量对3种筋力小麦粉配粉的面团形成时间均有一定影响,但变化趋势各不相同,筋力较强的A粉的面团形成时间呈“高-低-高-低”的变化趋势,筋力中等的B粉面团形成时间呈先升高后降低趋势,筋力较弱的C粉配粉的面团形成时间的变化趋势与A粉相似,也呈“高-低-高-低”的变化趋势,但3种小麦粉配粉面团形成时间的总体趋势均是随着淀粉添加量的增加呈降低趋势。加入不同比例淀粉后,3种筋力小麦粉配粉的面团稳定时间呈现不同的变化趋势,筋力较强的A粉和筋力较弱的C粉总体趋势都是降低的,筋力中等的B粉随淀粉添加量的增加的变化幅度较大,呈“低-高-低-高”的变化趋势,添加2.0%淀粉时,配粉的面团稳定时间最长,为5.7min。3种小麦粉配粉的粉质质量指数的变化趋势基本相同,均呈下降趋势,但筋力较强的A粉和B粉的变化幅度较大。添加淀粉后,面粉中淀粉的含量升高,引起蛋白含量相对较低,破坏原面团的面筋网络结构,因此会导致面团流变学特性变劣,但3种小麦粉的变化幅度均不显著,原因可能是由于淀粉添加量较少,对面筋网络结构的影响太小。2.2气孔黏度的变化由图3可知,随着面筋蛋白添加量的增加,参试材料配粉各糊化特性参数均表现不同的变化趋势。峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值、回生值均呈现逐渐下降的趋势,且不同添加量间均存在显著差异(P<0.05),但不同筋力小麦粉的变化幅度不尽相同。筋力中等的B粉配粉的峰值黏度受面筋添加量的影响最大,A粉和C粉配粉的峰值黏度的变化趋势基本一致,变化幅度较小,但均呈现逐渐下降趋势。3种筋力小麦粉的稀懈值的总体变化趋势也是逐渐降低的,但不同筋力的原料小麦粉的变化幅度不同,B粉的变化幅度最大。随面筋蛋白添加量的增加,参试材料的低谷黏度、最终黏度和回生值的变化趋势完全一致,其中B粉的参数值均最高,C粉次之,A粉均最低,B、C粉配粉的低谷黏度、最终黏度和回生值随面筋蛋白添加量的增加均呈现缓慢降低的趋势,A粉受面筋蛋白添加量的影响较小。快速黏度分析特征黏度参数,如峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度和回生值等主要与淀粉浓度有关,添加面筋蛋白后,一方面体系中淀粉相对含量减少,淀粉浓度下降,另一方面,由于面筋蛋白的亲水性,又使得淀粉浓度相对升高,因此,黏度参数的变化主要取决于上述两方面的共同作用。结果还表明,3种筋力小麦粉的糊化温度受面筋蛋白添加量的影响均较小,不同添加量间差异不显著,说明糊化温度与面粉中淀粉浓度的相关性较小。2.2.2淀粉用量的影响由图4可知,随着淀粉添加量的增加,参试材料配粉的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值、回生值的总体上均呈逐渐增加的变化趋势,且不同添加量间差异达显著水平(P<0.05)。筋力中等的B粉配粉的峰值黏度受淀粉添加量的影响最大,A粉和C粉配粉的峰值黏度的变化趋势基本一致,变化幅度较小,但均呈现逐渐增加趋势。稀懈值的总体变化趋势也是增加的,但不同筋力小麦粉的变化幅度不同,B粉淀粉的变化幅度最大,添加8%淀粉时,B粉和A粉的稀懈值相等;C粉的变化幅度最小。随淀粉添加量的增加,参试材料的低谷黏度、最终黏度和回生值的变化趋势完全一致,其中B粉的参数值均最高,C粉次之,A粉均最低,B、C粉的低谷黏度、最终黏度和回生值随淀粉添加量的增加均呈现缓慢增加的趋势,A粉受淀粉添加量的影响较小。淀粉糊化是淀粉和蛋白质共同作用的结果,小麦粉中的面筋蛋白在糊化过程中形成网络结构,淀粉颗粒被面筋网络包住,阻碍了淀粉颗粒吸水糊化;所以当小麦粉中蛋白质的含量随着淀粉的增加而相对减少时,会削弱阻碍淀粉颗粒的吸水糊化的程度,最后导致糊化黏度参数值的升高。同时,添加淀粉后,糊化体系中淀粉的浓度升高,也导致了糊化黏度参数值的升高。由于淀粉糊化温度受淀粉浓度的影响较小,所以3种筋力小麦粉的糊化温度变化幅度均不显著。3淀粉添加量对配粉速度及黏度的影响3.1本研究中,添加面筋蛋白后,3种筋力面粉的吸水率、形成时间、稳定时间和粉质质量指数均呈逐渐增加的趋势,但不同筋力材料的变化幅度不同。其中,添加面筋蛋白配粉的吸水率均显著高于原面粉,不同添加量间差异也均达到显著水平(P<0.05);形成时间变化没有一致规律性;添加4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白后,种筋力配粉的稳定时间均显著高于原面粉,且不同添加量间差异达显著水平(P<0.05);添加2.0%、4.0%、6.0%、8.0%面筋蛋白后,3种筋力配粉的粉质质量指数均显著高于原面粉(P<0.05)。添加面筋蛋白后,配粉的峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度和回生值均显著低于原面粉,并且不同添加量间均存在显著差异(P<0.05),但不同筋力材料的变化幅度有差异。3.2随着淀粉添加量的增加,配粉快速黏度分析特征黏度参数值