超微粉碎荞麦对面团特性和面条品质的影响

施建斌，隋 勇，蔡 沙，何建军，熊 添，范传会，陈学玲，家志文，王少华，蔡 芳，蒋修军，梅 新,

（1.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北武汉 430064；2.湖北金银丰食品有限公司，湖北随州 441300）

荞麦作为一种古老的杂粮作物，主要分布在我国干旱和半干旱地区[1-2]。荞麦富含抗性淀粉和黄酮类物质（主要是槲皮素和槲皮素糖苷），具有改善糖尿病、肥胖症、冠心病等慢性疾病的功效[3-4]。在不同种植区被制成不同荞麦制品，如荞麦挂面、荞麦馒头、荞麦碗托、荞麦饸络等[5-9]。荞麦面条是荞麦的主要制品之一，也是最容易被消费者接受的荞麦产品。荞麦粉的添加会影响面条感官、质构和营养指标。荞麦中直链淀粉含量高，淀粉不易糊化，蒸煮时淀粉易从面条中脱落，导致面条的断条率和蒸煮损失率增加[10]；荞麦蛋白和小麦蛋白的差异较大，在和面过程中不能形成面筋网络，过量的荞麦添加会降低面团的网络强度、连续性和均匀性，使面团弹性、韧性和延伸性劣化，进而使得面条品质下降[11-12]。

超微粉碎能使得物料尺寸大大降低，并使物料具有更好的溶解性、分散性、吸附性，进而盖面面团和面条的特性。徐小云等[13]研究显示，添加超微麦麸后，面团的吸水率、峰值黏度和淀粉热凝胶稳定性显著增加，面团形成时间减少；面团T2弛豫时间显著缩短，自由水含量逐渐降低；面团中蛋白质α-螺旋和β-折叠含量上升，β-转角和无规则卷曲含量下降；面筋网络的连续性和致密性得到改善。郑万琴等[14]认为超微粉碎不仅可以提高薯渣用量，还能降低其对面团流变品质的不利影响。Niu等[15]发现粒径更小的小麦全粉能减低面团的峰值黏度、谷值黏度和最终黏度，增加面团稳定时间，面条的硬度、弹性、黏结性和回弹性，超微粉碎是提升全谷物面团的有效途径。而超微粉碎后的荞麦添加对面团特性和面条品质的影响还不明确，因此本文将系统研究超微粉碎荞麦粉添加对混合粉溶剂保持力、糊化特性、热机械特性和面条蒸煮、质构特性影响，以期为荞麦面条的品质提升和相关产品开发提供重要理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高筋小麦粉 五得利面粉集团公司；去壳荞麦米 五常彩桥米业有限公司；乳酸、蔗糖、碳酸钠分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

ZNC-300超微粉碎机 北京永恒鑫盛科技公司；FC1-220型电动压面机 武汉丰创机械设备有限公司；TA-XTPlus质构仪 英国Stable Micro System；RAV 4500快速黏度测定仪 瑞典波通科技公司；Mixolab 2混合试验仪 法国肖邦技术公司；ASMDA1000和面机 北美电器有限公司；FW-100型气流超微粉碎机 天津泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 荞麦超微粉碎处理 荞麦经过常规粉碎后过60目筛，在超微粉碎机中粉碎30 min过400目筛网后备用。

1.2.2 混合粉与添加荞麦粉面条的制备 称取不同质量的超微处理后的荞麦粉与高筋小麦粉混合，制成含有0%、4%、8%、12%、16%、20%荞麦粉的混合粉，备用。

在混合粉中加入适量水，和面8～10 min，温度35 ℃、湿度85%熟化30 min后，反复压延5次，最后在压辊轧距间隙2.0 mm处压片并切成直径2.0 mm圆面条，室温晾干，备用。

1.2.3 混合粉溶剂保持能力（solvent retention capacity，SRC） 参照GB/T 35866-2018的方法进行测定。基本操作如下：准确称量的5.000 g混合粉（m）于已称重的离心管（m1）中并加入25.00 g溶液（去离子水，50%蔗糖溶液（质量分数），5%碳酸钠溶液（质量分数），5%乳酸溶液（质量分数）），剧烈摇动使其混合均匀，置于试管架上膨胀20 min，期间在5、10、15、20 min时快速摇动5 s。最后一次摇动后，在1000×g离心力下离心15 min，弃上清液后将试管倒立10 min称重（m2），测定之前测定混合粉水分M1，按照下式计算SRC。

1.2.4 混合粉糊化特性测定 参照GB/T 24853-2010的方法进行测定。主要过程如下：称取2.5 g混合粉（湿基水分质量分数14%），加25 mL去离子水。0～20 s在960 r/min条件下从室温加热至25 ℃，然后在160 r/min条件下恒温60 s，在840 s内逐渐升温至95 ℃后恒温600 s，570 s内降温至50 ℃后恒温570 s，根据糊化曲线计算峰值黏度、谷值黏度、衰减值、最终黏度、回生值等。

1.2.5 混合粉热机械特性测定 参照GB/T 37511-2019采用Mixolab 2对混合粉的热机械特性进行测定。试验协议为Chopin+，搅拌刀转速为80 r/min，面团质量为75 g，水箱温度为30 ℃，目标扭矩为1.1±0.05 N·m。运行过程中温度设置分为三个阶段：第一阶段（恒温阶段），30 ℃保持8 min；第二阶段（升温阶段），以4 ℃/min升温到90 ℃，并在此温度下保持10 min；第三阶段（降温阶段），以4 ℃/min从90 ℃降温到50 ℃，并在此温度下保持5 min。

1.2.6 荞麦面条蒸煮特性测定 荞麦面条最佳蒸煮时间、蒸煮断条率、蒸煮吸水率和蒸煮损失率的测定参照LS/T 3212-2021进行。

1.2.7 面条质构特性分析 面条在最佳蒸煮时间下蒸煮后，过凉水10 s，对其进行TPA、剪切力和拉伸强度测定，每次测定最少重复6次。测定参数参考相关文献[16]。

TPA测定：探头型号：P36/R。参数设定：模式：压缩；测试前运行速度：1 mm/s；测试速度：5 mm/s；测试结束返回速度：5 mm/s；压缩程度：75%；触发形式：自动-5 g。

剪切力测定：探头型号：A/LKB-F。参数设定：模式：压缩；测试前运行速度：2 mm/s；测试速度：0.8 mm/s；测试结束返回速度：0.8 mm/s；压缩程度：90%；触发形式：自动-3 g。

拉伸强度测定：探头型号：Code A/SPR。参数设定：模式：拉伸；测试前速度：2 mm/s；测试速度：2 mm/s；测试结束返回速度：10 mm/s；触发距离：100 mm；触发形式：Auto-0.5 g。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 超微粉碎荞麦粉添加量对混合粉溶剂保持力的影响

超微粉碎荞麦粉添加量对混合粉溶剂保持力的影响见图1。由图1可见，随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加，混合粉的蔗糖SRC、碳酸钠SRC和乳酸SRC显著增加（P＜0.05）。当荞麦粉添加量为20%时，混合粉的蔗糖SRC、碳酸钠SRC和乳酸SRC分别为182.66%、223.02%、177.99%。蔗糖SRC是模拟饼干或高糖饼干环境，与混合粉中聚阿拉伯糖木糖相关；碳酸钠SRC与破碎淀粉含量相关；乳酸SRC与面团谷蛋白网络形成和谷蛋白网络强度有关[17-18]。荞麦中含有较高的膳食纤维，通过粉碎将部分不可溶性的膳食纤维变成可溶性膳食纤维；超微粉碎在降低荞麦粒径时会使完整的淀粉颗粒变成破损淀粉。因此，超微粉碎荞麦粉的添加会导致混合粉蔗糖SRC、碳酸钠SRC升高。乳酸SRC随着超微粉碎荞麦粉的添加量的增加而增加，说明超微粉碎荞麦粉的添加会促进谷蛋白网络的形成。蒸馏水SRC与面粉全部组成有关，反映了混合粉综合特性[19-20]。而蒸馏水SRC随着荞麦添加量的变化规律不明显，说明超微粉碎荞麦粉的添加对混合粉吸水性无明显的影响。

图1 超微粉碎荞麦粉添加量对混合粉溶剂保持力的影响Fig.1 Effects of micronized buckwheat addition on SRC of mixed powder

2.2 超微粉碎荞麦粉添加量对混合粉糊化特性的影响

超微粉碎荞麦粉添加对混合粉糊化特性影响见图2。由图2可见，随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加，混合粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度都呈先减小后增加的趋势。峰值黏度、谷值黏度、最终黏度在添加量为12%时最小，分别为242.00、202.00、408.50 cP；之后随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加而增加，添加量为20%时最大，分别为3383.33、275.67、569.00 cP。研究发现随淀粉含量降低面团峰值黏度、谷值黏度、最终黏度降低，而随破碎淀粉含量的增加峰值黏度、谷值黏度、最终黏度呈增加趋势[21-22]。荞麦中淀粉含量低于小麦粉，超微粉碎荞麦粉的添加导致混合粉中淀粉总含量降低；此外，通过超微粉碎荞麦粉中破碎淀粉含量大大增加，随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加混合粉中破碎淀粉含量也逐渐增加。因此，在淀粉含量和破碎淀粉的相互作用下，混合粉的糊化特性呈现先降低后增加的趋势。回生值随超微粉碎荞麦粉添加量的增加呈先上升后下降，这说明在添加8%～12%时不容易回生，过多的荞麦粉添加会导致面条熟化后更加容易回生。衰减值与淀粉粒膨胀后的强度有关，衰减值越小说明淀粉热糊稳定性越好[23]。衰减值随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加而增加，说明超微粉碎荞麦粉添加导致淀粉热稳定性下降，但是在添加量为0～12%内回生值之间无显著性差异（P＞0.05）。

图2 超微粉碎荞麦粉添加量对混合粉糊化特性的影响Fig.2 Effects of micronized buckwheat addition on the pasting properties of mixed powder

2.3 超微粉碎荞麦粉添加对面团蛋白组分热机械特性影响

超微粉碎荞麦粉添加对面团蛋白组分热机械特性影响见表1。由表1可见，添加超微粉碎荞麦粉后，面团的吸水率显著增加，在0～20%范围内，吸水率从56.80%增加到60.50%，增加了3.7%。这主要是因为破碎淀粉结晶区被破坏，能够使水分子进入淀粉颗粒内部[24]。面团形成时间和稳定时间都随超微粉碎荞麦粉的添加而减小，未添加荞麦粉时面团形成时间为3.34 min，添加荞麦粉后面团形成时间显著降低（P＜0.05），但是不同添加量之间无显著性差异（P＞0.05）；稳定时间从未添加时的5.87 min降低到4.61 min。有研究发现添加常规粉碎的荞麦粉，面团的吸水率、形成时间和稳定时间随着添加量的增加而增加；而添加超微粉碎荞麦粉面团的吸水率、形成时间和稳定时间随着添加量的增加而降低，粒径越小这种趋势越明显[25-26]。

表1 超微粉碎荞麦粉添对面团蛋白组分热机械特性的影响Table 1 Effects of micronized buckwheat addition on the thermomechanical characteristic of protein of mixed powder

C1-C2值表示面团的弱化度，反映了面条在搅拌过程中对机械搅拌的承受能力。从表中能看出随着荞麦粉添加量的增加，表明面团弱化度呈随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加而增加。荞麦中不含面筋蛋白，荞麦的添加会使得混合粉的面筋被稀释，降低混合粉面筋强度，弱化度增加[27]。α为加热作用下蛋白质网络弱化的速度，各个添加量之间无显著性差异（P＞0.05），说明超微粉碎荞麦粉的添加对混合粉蛋白网络弱化速度无显著影响（P＞0.05）。

2.4 超微粉碎荞麦粉添加对面团淀粉组分热机械特性的影响

超微粉碎荞麦粉添加对面团淀粉组分热机械特性影响见表2。C3-C2值表示淀粉的糊化特性，差值越大，表示混合粉中淀粉糊化特性越强，黏度变化大。从表中能看出，随着超微荞麦粉添加量的增加C3-C2值逐渐降低，添加量为20%时仅为1.26 N·m，这说明荞麦添加使混合粉的淀粉糊化特性减低，面团峰值黏度降低，淀粉颗粒膨胀程度减低。C3-C4差值表示淀粉的热稳定性，差值越小表示淀粉热稳定性越强。C5-C4值表示淀粉回生特性，其差值越小说明淀粉不易回生。由表2可以看出，在超微粉碎荞麦粉添加量为0～4%时，C3-C4值均为-0.03 N·m，说明混合粉在淀粉在糊化过程热稳定性中有增加趋势；而在添加量为8%～20%范围内，混合粉中淀粉热稳定性降低，但他们之间无显著性差异（P＞0.05）。随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加，混合粉的C5-C4值从1.13 N·m降低到0.74 N·m，说明了超微粉碎荞麦粉的添加能够延缓面团的回生性，这与前任结论相同[28]。β和γ值分别为淀粉糊化速度和淀粉酶水解淀粉的速度，淀粉糊化速度先减小后增加，添加量为8%～16%时无显著性差异（P＞0.05）；淀粉酶水解淀粉的速度降低，从正值变为负值。

表2 超微粉碎荞麦粉添加对面团淀粉组分热机械特性的影响Table 2 Effects of micronized buckwheat addition on the thermomechanical characteristic of starch of mixed powder

添加超微粉碎荞麦粉对面团指数影响见图3。由图3可见，随着挤压荞麦粉添加量的增加，面团的吸水指数增加，而混合指数、黏度指数、淀粉酶指数和回生指数下降，面筋指数不变。这说明添加荞麦粉后面团吸水率增加，面团稳定性、黏度、酶活降低，而产品不易回生，货架期较长[29]。

图3 超微粉碎荞麦粉添加对面团指数的影响Fig.3 Effects of micronized buckwheat addition on the index profile of dough

2.5 超微粉碎荞麦粉添加量对面条蒸煮特性的影响

超微粉碎荞麦粉添加对面条蒸煮特性影响见表3 。由表3可见，未添加超微粉碎荞麦粉的蒸煮时间为5.00 min，添加荞麦粉后蒸煮时间有小幅增加，在添加量为12%时蒸煮时间最大为6.00 min。面条蒸煮断条率不超过5%，符合LS/T 3212-2021的规定。面条蒸煮吸水率在荞麦添加量为0～16%范围无显著性差异（P＞0.05），添加量为20%时蒸煮吸水率最低为181.25%。未添加超微粉碎荞麦粉时蒸煮损失率为3.22%；添加荞麦粉后蒸煮损失率显著增加（P＜0.05），但是添加量4%～20%范围内蒸煮损失率之间无显著性差异（P＞0.05）。研究发现在面粉中添加超微粉碎荞麦粉导致面团中破损淀粉含量增加，一定范围内，随着破损淀粉含量的增加面团内部面筋网络结构的强度和稳定性增加，提升面条品质；但是过量的破损淀粉导致面团结构松散，降低面条品质[30]。

表3 超微粉碎荞麦粉添加量对面条蒸煮特性的影响Table 3 Effects of micronized buckwheat addition on the cooking characteristic of noodles

2.6 超微粉碎荞麦粉添加对面条质构特性影响

超微粉碎荞麦粉添加对面条质构特性的影响见表4。由表4可见，随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加面条硬度、黏度和回复性总体呈先增加后减小的趋势，荞麦粉添加量12%时硬度和黏性最高分别为5516.17 g、33.67 g·s，添加量16%时回复性最大。拉伸距离和剪切力总体呈减小的趋势，拉升距离在添加量为20%时最小为38.82 mm；与小麦面条相比，添加荞麦粉后面条剪切力显著降低（P＜0.05）。通过超微粉碎处理后荞麦粉具有较小的粒径，较高的破碎淀粉含量，小粒径有利于面团致密网状结构的形成，较高的破碎淀粉能够提高面条的黏结作用，使得淀粉、蛋白、纤维等组成之间结合程度加强，提升了面条的紧实度[21]，但是过多荞麦粉的添加导致面筋蛋白被稀释，因此也会导致面条品质劣化。

表4 超微粉碎荞麦粉添加对面条质构特性影响Table 4 Effects of micronized buckwheat on the textural characteristic of noodles

3 结论

随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加，混合粉的蔗糖、碳酸钠和乳酸SRC显著增加（P＜0.05），超微粉碎荞麦粉添加量为20%时，混合粉的蔗糖SRC、碳酸钠SRC和乳酸SRC分别为182.69%、223.02%、177.98%。混合粉峰值黏度、谷值黏度、最终黏度呈先减小后增加的趋势，在添加量为12%时最小，分别为242.00、202.00、408.50 cP。面团的吸水率随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加而增加，在0～20%范围内，吸水率从56.80%增加到60.50%；随超微粉碎荞麦粉添加量的增加面团的形成时间和稳定时间都减小，未添加荞麦粉时面团形成时间为3.34 min，添加荞麦粉后面团形成时间显著降低（P＜0.05），稳定时间从5.87 min降低到4.61 min。糊化特性、热稳定性和回生值随着超微粉碎荞麦粉添加量的增加而降低。面条的硬度、黏度和回复性随超微粉碎荞麦粉的增加总体呈先增加后减小的趋势。