两种亲水性胶体和两种变性淀粉对青稞-小麦面团流变学特性的影响

禹　洁，牛黎莉，张　珍，包雪梅，王婷婷，方琳凯，张盛贵（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

两种亲水性胶体和两种变性淀粉对青稞-小麦面团流变学特性的影响

禹洁，牛黎莉，张珍，包雪梅，王婷婷，方琳凯，张盛贵*
（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

将青稞面粉与小麦面粉以7∶3比例混合，制成青稞-小麦基础粉。将黄原胶（XG）、瓜尔豆胶（GG）和马铃薯乙酰化二淀粉磷酸酯（ADP-PS）、木薯乙酰化二淀粉磷酸酯（ADP-CS）按不同比例分别添加到该基础粉中，利用Mixolab混合实验仪研究两种亲水性胶体和两种乙酰化二淀粉磷酸酯对青稞-小麦基础粉面团流变学特性的影响。结果表明：两种水溶性胶体和乙酰化二淀粉磷酸酯均可改善青稞-小麦基础粉面团的流变学特性。对于吸水率而言，GG和ADPCS可以更显著地降低青稞-小麦基础粉面团的吸水率（p＜0.05）。就缩短面团的形成时间而言GG和ADP-PS的效果更明显。ADP-PS对增加面团稳定时间方面有略微地改善。在蛋白质的弱化、淀粉的糊化、淀粉糊化胶的热稳定性及淀粉的回生特性方面两种胶体都可以达到减弱的作用，并且ADP-CS在这些方面的减弱作用较ADP-PS更明显。根据这两种亲水性胶体和乙酰化二淀粉磷酸酯在青稞-小麦面团的流变学性质中表现出的特点以及面条用粉的标准可选用GG和ADP-CS作为改良剂更好地用于青稞面条的制作中。

青稞-小麦面团，黄原胶，瓜尔豆胶，乙酰化二淀粉磷酸酯，流变学特性

青稞是我国西北、西南特别是西藏、青海等地的重要粮食作物，是大麦的变种，俗称裸大麦，又称元麦，属于禾本科植物。青稞中含有淀粉、粗蛋白质、粗脂肪、纤维素、β-葡聚糖、膳食纤维和微量元素等，符合“三高两低”（高蛋白、高纤维、高维生素和低脂肪、低糖）的饮食结构［1］。目前，许多学者在用青稞制作面条时发现青稞粉不能像小麦粉一样形成面条，认为青稞中可能缺少面筋蛋白质［2］。

目前对青稞面团主要通过添加增筋剂、增稠剂等添加剂来改善。黄原胶和瓜尔豆胶是目前国际上常用的集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体，具有良好的悬浮性和乳化性，对热稳定的亲水性胶体。陈运中等［3］在荞麦混合粉中加入魔芋微细精粉、瓜尔豆胶、黄原胶复配添加剂，制成了品质良好的荞麦挂面。近年来变性淀粉在改善面条的品质方面应用也比较广泛，如磷酸酯淀粉的应用。在挂面生产时，磷酸酯淀粉能使面筋与淀粉、淀粉与淀粉之间更好地结合，形成组织细密、粘弹性良好的面团，改善产品质量。加入0.2%～0.5%的羧甲基淀粉可以加快面团熟化、防止轧片断带、减少断头、防止酥条、增加光滑度和耐煮性［4］。何绍凯等［5］研究表明乙酰化二淀粉磷酸酯较原淀粉具有更高的溶解度、膨润力、透明度以及较高的冷冻稳定性，可以作为增稠剂、稳定剂、凝固剂用在食品工业中。

但是，对黄原胶、瓜尔豆胶以及乙酰化二淀粉磷酸酯淀粉在青稞粉面团中的作用研究，尚鲜见报道。本文以青稞面粉和小麦面粉（7∶3）的混合粉为面团的基础配方，利用混合实验仪，研究不同添加量的黄原胶、瓜尔豆胶以及乙酰化二淀粉磷酸酯对青稞-小麦基础粉面团流变学特性的影响。为青稞面条的制作及工艺优化提供一定的理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

青稞粉青海新绿康食品有限责任公司；小麦粉陕西省咸阳市五得利面粉集团；黄原胶（XG） 淄博中轩生化有限公司；瓜尔豆胶（GG） 印度SARDA公司；马铃薯乙酰化二淀粉磷酸酯（ADP-PS）、木薯乙酰化二淀粉磷酸酯（ADP-CS） 由甘肃圣大方舟马铃薯变性淀粉有限公司提供；其余化学药品均为分析纯。

Mixolab混合实验仪法国肖邦公司；DHG－9055A型电热鼓风干燥箱上海一恒科学仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1基础粉的制备将青稞面粉和小麦面粉分别以7∶3的比例混合均匀，作为基础粉备用。

1.2.2四种改良剂不同添加量对面团流变学特性的影响在基础粉中，分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的XG和GG以及2%、4%、6%、8%、10%的ADPPS和ADP-CS，充分混合均匀后，用Mixolab混合实验仪分别研究这四种物质对青稞-小麦基础粉面团流变学特性的影响。

1.2.3水分及湿面筋含量的测定

1.2.3.1水分含量的测定参照GB 5009.3-2010的方法进行测定［6］。

1.2.3.2湿面筋含量的测定参照GB/T 5506.1—2008中手洗法测定［7］。

1.2.4面团流变学特性的测定混合实验仪是测定面粉加水混合形成面团过程和面团加热糊化过程以及面团冷却回生过程中流变学特性变化的仪器，旨在模拟测定面粉制作成食品整个过程中面团的特性变化。测定时，面粉放在混合实验仪的和面钵中，仪器根据面粉的含水量和吸水率自动加入定量的水，由两个s型的搅拌刀以80 r/min的转速揉混成面团，实时测定并记录两个搅拌刀间的扭矩（Nm），绘制出时间（温度）对力矩变化的混合曲线，并研究面团的流变学特性和酶活性等参数。包括：面团的粉质特性（吸水率、稳定时间等）、蛋白质弱化、酶活性、淀粉糊化和淀粉回生等。然后通过各个参数分析面粉的各个性质［8］。本实验主要考虑的参数见表1。

表1　各指标所表示的特性Table 1　Characteristics of each index indicated

1.2.5数据分析采用Spss statistics19及Excel 2007软件进行数据统计分析。不同字母代表显著性差异p＜0.05，竖线表示误差。

2　结果与讨论

2.1水分与湿面筋含量

基础粉中水分含量为10.56%；小麦面粉的湿面筋含量为33.35%；青稞粉中未测定出湿面筋含量。

2.2对面团吸水率的影响

图1　两种胶体对面团吸水率的影响Fig.1　The effect of two kinds of colloid on dough water absorption

XG和GG对面团的吸水率均有显著影响，但两者存在差异（图1）。随着XG添加量的增加，面团的吸水率呈现先降低后升高的趋势。添加量为0.4%时面团的吸水率较添加量为0.1%和0.2%时显著增大（p＜0.05），达到最大值68.50%。而随着GG添加量的增加，其吸水率与对照组相比，整体呈下降趋势（p＜0.05）。在面团形成过程中，面团蛋白质中的多肽链在蛋白质球体内呈螺旋状，水分通过渗透或扩散的方式进入蛋白质胶粒内部，亲水性基团遇水后与其发生水合作用，吸附大量的水分子，形成水合离子，充分涨润的面筋蛋白质彼此联结起来形成了面筋网络［9］。两种胶体对面团吸水率的不同影响可能与亲水胶体的亲水基团及亲水胶体和蛋白质之间的相互作用有关。亲水胶体中含有大量的亲水基团，通过氢键结合大量水分子。不同的亲水胶体的成分及结构存在差异，其亲水基团含量及与面筋蛋白的作用也不同，由于XG属于阴离子型亲水胶体，含有大量的羰基等亲水基团，不仅可以吸附大量的自由水分，而且较易与面筋蛋白中氨基基团相互作用，改善面筋蛋白的持水性；而GG属于中性亲水胶体，与面筋蛋白作用能力较弱［9］，从而导致两种胶体对面团吸水率的影响不同。

两种变性淀粉对面团吸水率的影响存在差异（图2）。ADP-PS使面团的吸水率略微增大，除2% ADP-PS，各个添加量之间以及各添加量同对照组相比无显著性差异（p＞0.05）。ADP-CS可以显著降低面团的吸水率（p＜0.05），但各个添加量之间差异不显著（p＞0.05）。这可能是由于ADP-PS更好的亲水性，易吸水膨胀［10］。林莹等［11］的研究表明马铃薯醋酸酯淀粉可以显著的提高冷冻面团的吸水率，但木薯醋酸酯淀粉对其几乎无影响。这与本实验的结论相似，有略微差异可能是因为其采用的是冷冻面团。由于基础粉的吸水率已经高达到67.3%，两种胶体和变性淀粉的加入只能看出对面团吸水率的影响，不能确定到底哪种改良剂可以更好地改良青稞粉面团品质，进而影响青稞面条品质。

图2　两种变性淀粉对面团吸水率的影响Fig.2　The effect of two kinds of modified starch on dough water absorption

2.3对面团稳定时间的影响

加入两种胶体都可以显著降低面团的稳定时间（p＜0.05），使面团的筋力有所下降。这与Cristina M Rosell等［12］研究的结果一致。对比来看，XG的作用较GG更加显著（图3）。添加了0.5%的XG后，面团的稳定时间可从10.20 min下降到4.97 min，说明胶体的添加减弱了面筋的耐机械搅拌特性。小麦蛋白和GG之间氢键的形成可能是造成面团稳定时间改变的原因。虽然GG和可溶性蛋白之间没有相互作用，但是很可能与其他面筋蛋白发生作用，从而得到一些不溶于水的复合物［13］缩短了面团的稳定时间。加入ADP-PS后对面团的稳定时间影响不显著（p＞0.05）。但加入ADP-CS后可以显著地缩短面团的稳定时间（p＜0.05）（图4）。丁士勇等［14］研究认为木薯醋酸酯淀粉降低了面团的稳定时间，可能是由于在和面阶段形成网络结构时，添加更多的变性淀粉加剧了水分的争夺，从而降低了稳定时间。面条专用粉要求稳定时间大于4 min［15］，所以两种胶体和变性淀粉的添加与否此基础粉均可用于面条的制作。

图3　两种胶体对面团稳定时间的影响Fig.3　The effect of two kinds of colloid on dough stability

图4　两种变性淀粉对面团稳定时间的影响Fig.4　The effect of two kinds of modified starch on dough stability

2.4对面团形成时间的影响

图5　两种胶体对面团形成时间的影响Fig.5　The effect of two kinds of colloid on dough development time

XG和GG均能改变面团的形成时间，但存在差异（图5）。随着XG添加量的增加，均显著增加了面团的形成时间（p＜0.05）。这可能是由于加入胶体后面粉筋力越强，所以面团形成时间越长。而0.1%和0.3%的GG增加了面团形成时间，而其余的添加量可以缩短面团的形成时间。两种胶体加入青稞-小麦基础粉后对面团形成时间的影响不同可能是因为亲水胶体的种类包括非离子的聚合物，如GG和阴离子的聚合物，如XG，面团形成时间的长短与胶体是否带电无关，胶体的化学分子结构决定着其对面团形成时间的影响［12］。ADP-PS可以略微缩短面团的形成时间，不同的添加量之间无显著差异（p＞0.05）。而ADP-CS对面团的形成时间呈现先升高后降低的趋势。当添加量为4%时，面团形成时间达到最大为2.18 min（图6）。所以，在缩短面团形成时间上GG和ADP-PS对基础粉影响更显著。

图6　两种变性淀粉对面团形成时间的影响Fig.6　The effect of two kinds of modified starch on dough development time

2.5对面团蛋白弱化度的影响

加入XG后弱化度值有显著降低（p＜0.05），当XG的添加量为0.5%时可下降35%；加入0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的GG后弱化度值也呈显著的下降（p＜0.05）（图7）。说明加入XG和GG后蛋白均不易被弱化，当XG的添加量为0.5%时，蛋白最不易被弱化，说明此时的面团对机械搅拌的承受能力比较强，即面筋的强度大。

图7　两种胶体对面团蛋白弱化度的影响Fig.7　The effect of two kinds of colloid on dough protein weakening

加入ADP-PS后对面团的蛋白弱化度无显著性影响（p＞0.05）。但加入ADP-CS后可以显著地降低蛋白的弱化度（p＜0.05），在添加量为8%时，可以使扭矩从0.79 Nm降低到0.46 Nm（图8）。但不同添加量之间对面团的弱化度影响不显著（p＞0.05）。C2值的减小，可能是因为在和面阶段磷酸酯淀粉与少量的面筋形成了比较稳定的共同网络结构，使面团强度增加，从而减小了蛋白的弱化值［16］。也有实验表明醋酸酯淀粉添加范围在2%之内，可以降低面团的弱化度，且木薯淀粉的作用强于马铃薯淀粉［17］。

图8　两种变性淀粉对面团蛋白弱化度的影响Fig.8　The effect of two kinds of modified starch on dough protein weakening

2.6对面团淀粉糊化特性的影响

XG和GG均可降低淀粉的糊化特性，随着添加量的增加，总体呈降低趋势，这与Cristina M Rosell等［12］研究结果一致。亲水胶体降低小麦粉的糊化黏度可能与亲水胶体、蛋白质及淀粉的相互作用有关［9］。胶体的加入显著地影响了淀粉糊的粘度（p＜0.05），可能是由于胶体与直链淀粉或者支链淀粉在粘合过程中复杂的相互作用，以及胶体作用于淀粉颗粒的外部力量影响了释放到介质中的淀粉颗粒数量［18］。除此之外，谷物淀粉糊被认为是支链淀粉膨胀微粒的悬浮液分散于由直链淀粉构成的连续相中［19］，加入胶体后连续相被修饰，不同的效果是由胶体各自的属性或分子量而导致的。例如，加入0.2%的XG后可使C3值下降20%，加入胶体后进一步减弱了面团中淀粉的糊化特性。

图9　两种胶体对面团淀粉糊化特性的影响Fig.9　The effect of two kinds of colloid on starch gelatinization

图10　两种变性淀粉对面团淀粉糊化特性的影响Fig.10　The effect of two kinds of modified starch on starch gelatinization

两种变性淀粉的加入对面团的淀粉糊化特性影响不同，加入ADP-PS后，随着添加量的增加，面团的淀粉糊化特性呈略微下降的趋势，当添加量为8%时，扭矩为1.58 Nm，较对照组1.72 Nm显著下降，当添加量为10%时，达到最低扭矩值1.56 Nm。当加入ADP-CS后可以显著地降低淀粉糊化特性（p＜0.05），但不同添加量之间差异不显著。这可能是由于磷酸酯淀粉比原淀粉更易糊化，从而降低了面团的最大扭矩，进一步减弱了面团中淀粉的糊化特性，也可能是因为淀粉引入乙酰基，即酯化后，淀粉剪切变稀现象更明显［20］，所以表现为扭矩值减少。总的来说，对于青稞-小麦基础粉面团的淀粉糊化而言，ADP-CS的效果要比ADP-PS的效果明显。

2.7对面团淀粉糊化胶热稳定性的影响

XG和GG的添加对面团中淀粉的热胶稳定性均有影响（图11）。其中，XG的添加显著降低了面团淀粉糊化胶热稳定性（p＜0.05），但是添加量的增加对面团淀粉热稳定性的影响差异不显著（p＞0.05）；随着GG添加量的增大，面团中淀粉的热胶稳定呈现先下降后上升的趋势，在添加量为0.2%时达到最低值。XG和GG对面团中淀粉的热胶稳定性影响整体呈下降趋势，但在添加量为0.4%时有回升。因此，两种胶体的添加量为0.4%时，可能相对更适合面条的制作。由图12可知，ADP-PS的添加对面团淀粉糊化胶热稳定性无显著影响（p＞0.05）；而ADP-CS的添加则显著降低了淀粉糊化胶的热稳定性（p＜0.05），但是不同添加量之间差异不显著（p＞0.05）。

图11　两种胶体对面团淀粉糊化胶热稳定性的影响Fig.11　The effect of two kinds of colloid on thermal stability of starch gelatinization

图12　两种变性淀粉对面团淀粉糊化胶热稳定性的影响Fig.12　The effect of two kinds of modified starch on thermal stability of starch gelatinization

2.8对面团淀粉回生特性的影响

加热处理，可使直链淀粉从淀粉颗粒中释放出来，而随着温度的降低，淀粉分子间特别是直链淀粉相互结合，发生重结晶现象，形成凝胶结构。该过程与淀粉分子的老化和重排相关。XG和GG都会降低面团的回生值，XG的添加量对其回生值影响差异不显著（p＞0.05）；而当GG的添加量为0.2%和0.3%时，其回生值达到最低，而且效果优于XG（图13）。说明添加XG对面粉糊化后淀粉分子重结晶影响不明显，添加GG则有利于面粉糊化后淀粉分子重结晶［21］。加入ADP-PS后，对面团淀粉的回生特性影响差异不显著；而ADP-CS可显著降低淀粉的回生特性（p＜0.05），但添加量之间差异不显著（p＞0.05）。

图13　两种胶体对面团淀粉回升特性的影响Fig.13　The effect of two kinds of colloid on recovery properties of starch

图14　两种变性淀粉对面团淀粉回升特性的影响Fig.14　The effect of two kinds of modified starch on recovery properties of starch

3　结论

通过Mixolab混合实验仪，测定了分别添加不同量的XG、GG和ADP-PS、ADP-CS对青稞面粉和小麦面粉（7∶3）的混合粉基础面团流变学特性的影响。两种水溶性胶体和两种乙酰化二淀粉磷酸酯均可以改善青稞基础粉面团的流变学特性。对于吸水率而言，GG和ADP-CS更显著地降低青稞-小麦基础粉面团的吸水率。就缩短面团的形成时间而言GG和ADPPS的效果更明显。ADP-PS在增加面团稳定时间方面有略微的改善。蛋白质的弱化、淀粉的糊化、淀粉糊化胶的热稳定性及淀粉的回生特性方面两种胶体都可以达到减弱的作用，并且ADP-CS在这些方面的减弱作用较ADP-PS更加明显。两种亲水性胶体和两种乙酰化二淀粉磷酸酯在青稞-小麦面团的流变学性质中表现出了不同的特点，根据这些特点以及面条用粉的标准［15］可选用GG和ADP-CS作为改良剂用于青稞面条的制作中。

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Effect of two hydrophilic gums or two modified starches on rheological properties of highland barley-wheat dough

YU Jie，NIU Li-li，ZHANG Zhen，BAO Xue-mei，WANG Ting-ting，FANG Lin-kai，ZHANG Sheng-gui*
（College of Food Science and Engineering，Gansu Agriculture University，Lanzhou 730070，China）

The highland barley flour and wheat flour in the proportion（7∶3）were mixed to prepare basic flour of highland barley-wheat.Xanthan gum（XG），guar gum（GG），acetylated distarch phosphate from potato starch（ADP-PS）and acetylated distarch phosphate from cassava starch（ADP-CS）were added to the basic flour in different proportions.The rheological properties of highland barley-wheat basic dough was studied with two hydrophilic colloid or two acetylated distarch phosphate using Mixolab.The results showed that the two kinds of water-soluble colloids or acetylated distarch phosphate could improve rheological properties of barleywheat basic dough.The GG and ADP-CS significantly reduced the absorption of barley-wheat basic dough（p＜0.05）.GG and ADP-PS were more effective in shortening dough development time.ADP-PS slightly increased stability time.In the protein weakening，starch gelatinization，thermal stability of starch gelatinization and recovery properties of starch，the two kinds of colloids played a diminished role.The weakening effect of ADP-CS in these areas than ADP-PS was more evident.According to the rheological properties of both hydrophilic colloid and two acetylated distarch phosphate in barley-wheat basic dough and standard of noodles，GG and ADP-CS could be used to produce barley noodles.

highland barley-wheat dough；xanthan gum；guar gum；acetylated distarch phosphate；rheological properties

TS236

A

1002-0306（2015）20-0145-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.022

2015－02－05

禹洁（1990-），女，硕士研究生，研究方向：食品工程，E-mail：YGG19900306@163.com。

张盛贵（1970-），男，博士，教授，研究方向：食品科学与工程方面的教学与研究工作，E-mail：zhangshenggui@gsau.edu.cn。

甘肃省农牧厅项目（GNCX-2012-43）。