青稞粉添加量对面条加工特性的影响

贾斌，姚亚静，关文强，刘建福，Charles Stephen Brennan

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津300134）

面条在中国有着四千多年的历史，作为一种接受性极高的主食，其种类也越来越多[1]。面条是重要的谷物主食之一，但是在加工过程中去除了麦麸，损失了大量的矿物质和纤维素，而剩下的主要成分为淀粉，进食后会迅速转化成葡萄糖从而引起餐后血糖上升，诱发其它疾病[2]。由于人们对健康问题的重视，在面粉中加入其他杂粮谷物制成的面条大受欢迎，例如黑米、黑豆、荞麦、燕麦或者紫薯等加入面条制作成的美味健康食物[3-5]。这些复合面条除了具有普通面条的优点之外，还富含纤维素、矿物质和一些对人体十分有益的生物活性物质[6]。

青稞（Hordeum vulgare L.var.nudumHook.f.）主要在我国藏区种植，耐极端环境条件，营养价值高，已有研究表明青稞中含有较高的β-葡聚糖，对人体十分有益[7]。富含的纤维素和较低的淀粉含量有利于抑制餐后血糖的上升，同时可以增加饱腹感[8]。目前，已有将青稞应用于食品领域的研究，包括青稞酒、青稞炒面、青稞面包、青稞饼干和青稞挂面等，充分利用青稞及其提取物制作成青稞食品逐渐成为发展趋势[9-12]。但是青稞粉的蛋白质、淀粉等成分的组成、含量与小麦粉不同，其添加会导致面制品物理特性发生变化，目前关于青稞粉不同添加量对面条物理特性及其机理的影响研究不够深入系统。因此本试验对不同青稞粉添加量对面条的质构特性、水分分布状态和淀粉凝胶化温度做了研究，为提高青稞面条的物理特性及相关健康营养面条的研制提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

利达小麦粉：普通粉，天津华润万家超市；青稞粉：甘肃省定西市绿康农产品加工有限责任公司；JHMZ 200 和面机、JMTD 168/140 试验面条机：北京东孚久恒仪器技术有限公司；CR-400 色彩色差计：日本-柯尼卡美能达集团；TA-XT Plus 型质构仪：英国SMS 公司；NMI20-025V-1 核磁共振成像分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；Q20 差示扫描量热仪：美国TA 仪器公司；EL204 电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；200/0.1 电子秤：天津市天平仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 面条的制备

分别称45、60、75 g 青稞粉，依次加入55、40、25 g小麦粉，均加入35 mL 蒸馏水，制成青稞粉添加量分别为45%、60%、75%的青稞面团。对照组的面条用100%的小麦粉制作。和面机以1 420 r/min 搅拌2 min，将和好的面团转移至面条机上，在1.2 mm 厚度条件下压片6 次，1 mm 厚度条件下再压片5 次，压面刀的宽度为2.0 mm，将面条剪成20 cm 的长条置于托盘中并用保鲜膜封好，置于4 ℃冰箱备用，2 d 内用完。

1.2.2 颜色的测定[13]

测量时取面片的两侧和中心的3 个位置进行色差值的测定，用标准的黑板和白板进行校正，校正完成后对样品进行测量，记录L*、a*、b*值。

1.2.3 熟断条率的测定[14]

取出40 根面条，放入装有样品质量50 倍的沸水中煮10 min。置于冷水中冷却30 s，计数断掉的面条。公式为：熟断率/%=N/40×100，式中：N为断掉的面条根数。

1.2.4 质构特性[15]

质构分析（texture profile analysis，TPA）测试：取10根面条，放入装有样品质量50 倍的沸水中烹煮10 min，取出面条后置于冷水中冷却30s。选用P50 探头，试验参数设定为：测前速度是1.2 mm/s，测时速度是0.8 mm/s，测后速度是0.8 mm/s。压缩程度为面条厚度的70%，两次压缩的时间间隔为1 s。

拉伸特性：选用的探头为A/SPR 探头及其附件，在程序列表中选用Noodle tensile strength-NOO1_SPR.PRG 测试程序，测试前先进行高度校正，设置返回高度为50 mm，触发力为5.0 g，测试速度为3.0 mm/s，拉伸距离为80 mm。

1.2.5 水分状态分布测试[16]

设定温度为32.00 ℃，预热3 h。校准采用Q-FID序列，相关的仪器参数设定：回波数（number of echoes，NECH）=12 000，扫描次数（number of scanning，NS）=4，等待时间（waiting time，TW）=2 500 ms，回波时间（echo time，TE）=0.2。

1.2.6 凝胶化温度测试[17]

淀粉凝胶化温度用差示扫描量热仪（differential scanning calorimetry，DSC）进行测定，DSC 样品制备：鲜面条用磨粉机在18 000 r/min、3 min 的条件下打磨成均匀的粉末，用分析天平称出3.0 mg～4.0 mg 粉末置于坩埚中，加入10 μL 蒸馏水，压盖密封，室温下静置24 h后进行测定。仪器的运行温度为10 ℃～110 ℃，升温速度为10 ℃/min。

1.2.7 数据统计与处理

每次试验进行3 次重复，结果以平均值±标准差表示。所有的试验数据用Excel 2010 和SPSS 19.0 进行分析。

2 结果与分析

2.1 青稞粉的添加量对面条颜色的影响

面条的颜色是影响食品外观特征的重要因素，青稞粉含量对面条色差的影响如表1所示。

与对照组相比，加了青稞粉的面条颜色整体变暗，L*值显著降低，a*值显著增大。随着青稞粉添加量的增高面条的亮度降低。这主要是由青稞粉中的色素如叶绿素和类胡萝卜素造成的。

表1 青稞粉含量对面片颜色的影响Table 1 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on color of dough sheet

2.2 青稞粉的添加量对面条熟断条率的影响

熟断条率是评价面条的蒸煮性质重要指标之一，同时也能反映面条的韧性和弹性。青稞粉的添加量对面条熟断条率的影响见表2。

表2 青稞粉含量对面条熟断率的影响Table 2 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on cooked broken strip rate of noodles

青稞粉添加量在45%时面条没有出现断条的情况，当添加量超过45%后随着青稞粉含量的增加，面条的熟断率逐渐增大。主要原因是青稞粉中通过二硫键结合的面筋蛋白含量很少，同时又含有不利于面筋网络形成的β－葡聚糖，青稞粉添加量越多，所形成的面筋胶体网络结构也越弱[18-19]。

2.3 青稞粉的添加量对面条质构特性的影响

质地剖面分析（texture profile analysis，TPA），又称为两次咀嚼测试，主要是通过模拟人口腔的咀嚼运动，对固体、半固体样品进行两次压缩，是目前表示面条质构特性最常用的方法[20]。拉伸试验中面条断裂处的距离表明样品弹性的大小，其延伸距离越大，样品的弹性越好。青稞粉的添加量对面条质构的影响如表3。

表3 青稞粉的添加量对面条质构的影响Table 3 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on texture properties of cooked noodles

如表3所示，随着青稞粉含量的添加，面条的硬度、胶着度和黏聚性呈显著下降趋势，弹性在75%处显著降低。这主要是因为面条中没有形成完整的面筋蛋白网络，二硫键（S-S）的含量决定了面筋蛋白网络是否能够形成，有研究表明青稞粉中的游离S-H 和S-S 含量分别10.12 μmol/g 和19.15 μmol/g，而这两者在小麦粉中的含量分别为15.16 μmol/g 和43.75 μmol/g，加入青稞粉会减少面团中游离S-H 和S-S 的含量[21-22]。当青稞粉添加量为75%时会导致完整的面筋蛋白网络无法形成，使得面团缺少黏弹性。

青稞粉的添加量对面条拉伸特性的影响见表4。

表4 青稞粉的添加量对面条拉伸特性的影响Table 4 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on breaking strength and distance of cooked noodles

由表4可以看出，随着青稞粉含量的增加，拉伸力呈显著下降趋势，同时面条的拉伸距离也呈现显著下降的趋势，当青稞粉添加量达到75%时，面条拉伸性几乎完全失去，无法测出。这与表3的研究结果相一致。虽然青稞粉中的麦谷蛋白含量高于小麦粉，但是对面筋网络的形成起关键作用的高分子质量谷蛋白的含量却远远低于其在小麦粉中的含量[23]。小麦粉中的麦谷蛋白水合物具有一定的黏结性和弹性，主要提供面团的强度和弹性，小麦粉中的醇溶蛋白水合物则主要为面团提供黏性和延伸性[22]。所以青稞粉添加比例越大，小麦粉中的醇溶蛋白和麦谷蛋白发挥的作用就越小，制成的面条筋力越弱，弹性越差。

2.4 青稞粉的添加量对面条水分状态分布的影响

低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技术利用磁场中氢质子的自旋-驰豫特性，来研究样品在弛豫时间变化过程中的水分形态、迁移和分布[24]。弛豫时间T2越短，水与底物结合越紧密，水的自由度越小[25]。青稞粉的添加量对面条水分状态分布的影响如表5所示。

T21主要是表示与淀粉或面筋蛋白紧密结合的水，对应的比例为P1；T22表示流动性介于深层结合水和自由水之间，此部分水结合于蛋白质、淀粉等大分子之间，对应的比例为P2；T23表示自由水，对应的比例为P3[24-26]。由表5可知，青稞粉的添加导致面条的T2值显著减小，随着添加量的增加，面条的T21逐渐减小，T22和T23小幅增加但没有显著性差异。T2值越小代表了面条中水分子与其他大分子物质如蛋白质和膳食纤维等结合越紧密[13，24]。与对照组相比，45%和60%的青稞面条中，P1和P2显著增加，P3显著降低；75%的青稞面条中P1和P3显著减少，而P2显著增加。因此，添加青稞粉可以改变面条中水分的分布状态，导致水分子发生迁移并降低水分自由度。

表5 青稞粉的添加量对面条中水分分布状态的影响Table 5 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on water properties of cooked noodles

2.5 青稞粉的添加量对面条淀粉凝胶化温度的影响

淀粉颗粒形态结构从有序到无序的不可逆过程被称为淀粉凝胶化，其特征反应标志为颗粒溶胀、吸热、分子形态和结晶度降低、黏度增加等。表6列出了不同青稞粉添加量的面条淀粉凝胶过程的峰起始温度、淀粉凝胶化温度、峰结束温度以及焓变。

表6 青稞粉含量对面条凝胶化化温度的影响Table 6 Effects of hulless barley flour/wheat flour ratio on starch gelatinization temperature of noodles

45%的青稞面条淀粉凝胶化温度为67.22 ℃，与对照组的相比略有上升但不显著，60%的青稞面条在峰起始温度和淀粉凝胶化温度上产生了显著性差异，75%的青稞面条淀粉凝胶化温度为70.68 ℃，与对照组的差异最大。3 组面条的淀粉凝胶化温度随着青稞粉的增多逐渐升高，这与面条中的淀粉颗粒大小有关。青稞和小麦的淀粉都属于A 型，且前者的淀粉颗粒平均直径大于小麦，有研究认为在A 型淀粉中，颗粒越大糊化温度越高[27-29]。同时也有研究表明青稞淀粉中支链淀粉的含量高于其在小麦淀粉中的含量，并且青稞的淀粉凝胶化温度范围比小麦的范围高[30]。

3 结论

随着青稞粉含量的增加，面条的颜色逐渐加深，在添加量达到45%之后出现断条现象。面条的硬度、胶着度和黏聚性显著下降，弹性降低，青稞粉含量达到75%时，面条弹性极弱无法测量。与对照组相比，青稞面条的T2弛豫时间都显著减小，淀粉凝胶化温度上升。在面条中添加青稞粉对面条物理特性产生了较大的影响，其中在青稞含量为45%时面条的品质比较好，适于生产制作青稞面条。