不同改良劑對添加麩皮小麥粉面團的流變特性影響

申瑞玲 董吉林 劉延奇

(鄭州輕工業學院食品與生物工程學院,鄭州 450002)

不同改良劑對添加麩皮小麥粉面團的流變特性影響

申瑞玲 董吉林 劉延奇

(鄭州輕工業學院食品與生物工程學院,鄭州 450002)

為了探討小麥粉改良劑對含麩皮小麥粉品質的影響,以添加麩皮的小麥粉(小麥粉 88.5%,燕麥麩 10.20%,小麥麩 1.39%)為原料,在其中分別加入不同比例的谷朊粉、硬脂酰乳酸鈉 -鈣 (SSL-CSL)、沙蒿膠和瓜爾豆膠,用粉質儀和拉伸儀研究其對面團流變學特性的影響;在此基礎上,采用正交試驗,利用綜合加權評分法進一步研究復合改良劑對添加麩皮小麥粉品質的影響。結果表明,不同改良劑能夠改善面團流變性,復合改良劑的最優添加量為:SSL-CSL 0.5%、谷朊粉 5%、沙蒿膠 1.5%、瓜爾豆膠 0.7%,其中對面團流變特性影響最大的是 SSL-CSL,其次是谷朊粉和沙蒿膠,瓜爾豆膠影響最弱,此時小麥具有良好的粉質和拉伸特性。研究表明添加一定量的小麥粉改良劑能夠顯著改善該種小麥粉的品質和加工特性。

小麥粉改良劑 麩皮 粉質特性 拉伸特性

能量攝入過剩是導致人類肥胖和一系列慢性非傳染性疾病發病率增多的重要原因,能量過剩不僅和脂肪的攝入量有關,而且和可利用碳水化合物的攝入量密切相關[1-2]。小麥粉是人類的重要主食,近年來我國人群小麥粉的攝入主要以精制小麥粉為主,精制小麥粉能量密度較高,口感好,易于消化吸收,但卻去除了麩皮和糊粉層中的膳食纖維、B族維生素、礦物質以及多種微量活性物質。谷物麩皮是人類膳食纖維的重要來源,目前附加值不高,在食品工業中利用率低。小麥麩皮膳食纖維含量在 40%左右,其中戊聚糖含量 20%左右,是重要的生物活性多糖,具有潤腸、降脂等功能[3-4];燕麥麩皮含膳食纖維 20%～30%,其中水溶性膳食纖維,特別是β-葡聚糖含量遠高于其他谷物麩皮,β-葡聚糖具有顯著的降脂降糖功效[5-6]。因此,隨著人們對于低糖、低脂、低熱量和高膳食纖維谷物產品的需求不斷增加,富含膳食纖維的營養小麥粉深受人們的青睞。目前此類小麥粉主要包括全麥粉、雜糧面粉等,精深加工的富含膳食纖維的營養均衡小麥粉產品及其研究都很少,以小麥麩皮和燕麥麩皮為原料,將其進行微粉碎,得到粒度細小、富含膳食纖維的麩皮細粉,將小麥麩皮細粉、燕麥麩皮細粉與小麥粉,按混料配方均勻設計進行混配,研究面團的流變特性,結果表明,小麥粉 88.5%、燕麥麩細粉10.2%、小麥麩細粉1.39%時,面團吸水率高、穩定時間長、弱化度低、粉質質量指數高,但耐機械攪拌力弱、彈力和延伸性不強,僅適合作為弱筋粉加工餅干類食品,無法完全滿足我國多種蒸煮食品的生產加工要求[7]。為此,本試驗利用小麥粉改良劑,對該配方的小麥粉進行品質改良,研究不同改良劑對面團流變學特性的影響,目的是通過添加小麥粉改良劑調配出符合通用小麥粉面團品質的、便于加工多種食品的營養型小麥粉,以期為功能小麥粉的生產加工和優化白面精米主食結構提供一些新的參考數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

小麥粉 (一級,符合 GB 1355—2004,面筋量≥32.0%,灰分≤0.55%):鄭州博大面業有限公司;燕麥麩皮(晉燕九號):山西高寒作物研究所;小麥麩皮:鄭州市金苑面粉廠;谷朊粉 (蛋白質≥75%):蘇州市海鷗淀粉制品有限公司;硬脂酰乳酸鈉 -鈣(SSL-CSL):廣州科德食品有限公司;沙蒿膠 (食品級):鄭州市三力食化商行;瓜爾豆膠 (食品級):印度生榮食品有限公司。

FDV超細粉碎機:北京環亞天元機械技術有限公司;布拉班德電子粉質儀和拉伸儀:德國Brabender公司。

1.2 小麥粉的配制及改良劑的選擇

將燕麥麩皮和小麥麩皮粗粉碎之后,經氣引式超細粉碎機 22 000 r/min粉碎 1 min,過篩,得到粒度<125μm的麩皮細粉。將燕麥麩細粉、小麥麩細粉及小麥粉按混料配方均勻設計的“有約束配方設計”條件配制含麩皮小麥粉(原料配比方案:燕麥麩細粉<20%,小麥麩細粉 <20%,小麥粉 >60%),得到粉質特性最優的含麩皮小麥粉(小麥粉 88.5%,燕麥麩細粉 10.20%,小麥麩 1.39%)[7]。以該小麥粉為對照,在其中添加不同比例的谷朊粉、硬脂酰乳酸鈉 -鈣、沙蒿膠和瓜爾豆膠,采用單因素和正交試驗,通過測定面團的流變特性選擇適宜添加的品質改良劑。

1.3 面團流變學特性測定

依據 GB/T 14614—1993和 GB/T 14615—1993方法測定添加不同改良劑后小麥粉的粉質特性粉質和拉伸特性(醒發 90 min測定)。

1.4 數據處理

試驗數據用 SPSS10.0數據處理系統、正交設計助手 IIV3.1專業版和 Excel系統進行分析處理。

2 結果與討論

2.1 不同改良劑對麩皮小麥粉面團流變特性影響

分別以不同的添加量將谷朊粉、SSL-CSL、沙蒿膠和瓜爾豆膠添加到麩皮小麥粉中,測定面團的流變特性,結果見表 1。可見,對照樣品由于加入了麩皮細粉,面團的拉伸特性很差。分別添加四種不同小麥粉改良劑后面團的流變學特性發生了不同程度的提高,特別是拉伸面積和延伸度增加較顯著。谷朊粉富含醇溶蛋白和谷蛋白,目前國內把谷朊粉作為一種高效的綠色小麥粉增筋劑,用于高筋粉、面包專用粉等的生產中。面團中添加谷朊粉能夠增加蛋白質含量,改善面黏彈性,增強加工過程中耐揉混能力,加入 1%谷朊粉可以增加 0.7%～0.8%的蛋白質含量和 2%的濕面筋含量,而且可以提高面團吸水率[8],使面筋的網絡框架結構更加細密、牢固,提高面團的攪拌耐力[9]。SSL-CSL是陰離子型乳化劑,與小麥粉混合加水攪拌過程中,SSL-CSL能把蛋白質、淀粉和脂類物質連接在一起,形成復合體[10],隨著 SSL-CSL添加量的增加,面團的弱化度下降,拉伸參數也有了明顯提高。沙蒿膠和瓜爾豆膠屬于黏性多糖,具有增強面團彈性、增加小麥粉的面筋值的作用[11-12]。從表 1可見,面團拉伸面積隨著沙蒿膠的添加量而增大,同時拉伸阻力和延伸度也增大,有研究認為,弱筋小麥粉加入 0.5%～1.5%沙蒿膠后,會使較弱的面筋網絡結構中的蛋白質分子重新接枝,形成交聯的網絡結構,進而與蛋白質、淀粉通過水和作用增強面團彈性,改善面團的流變學特性[8]。瓜爾豆膠含大量親水基因,瓜爾豆膠與麩皮小麥粉混合,在水的作用下,使面團產生黏性提高,隨著添加量的提高,麩皮小麥粉面團吸水率下降;形成時間、穩定時間均先增大后減小;弱化度下降;瓜爾豆膠可通過鏈間氫鍵等非共價鍵作用力,形成具有一定黏彈性的、連續的三維凝膠網絡結構,起著類似面筋結構的功能[9,13],因此可增大面團拉伸阻力和延伸度;但當添加量過大時,由于面團吸水率下降,反而不利于面筋網絡結構的形成,面團的拉伸性變差。

表 1 谷朊粉、SSL-CS、沙蒿膠和瓜爾豆膠對含麩皮小麥粉面團流變學特性的影響

通過單因素試驗可知,各改良劑對含麩皮小麥粉粉質及拉伸特性影響顯著,隨著改良劑添加量的增大,面團流變特性呈不同趨勢變化,將改良后小麥粉的面團流變參數值與對照小麥粉流變參數值進行對比,計算兩者間的變異系數(CV),結果見表 2。從表 2可見,當谷朊粉添加量為 3%、SSL-CSL添加量為0.4%、沙蒿膠添加量為1.2%、瓜爾豆膠添加量為1.0%時,其面團各流變參數值與對照小麥粉相比變異系數最顯著。

2.2 復合改良劑最優配方的確定

考慮到添加單一改良劑對面團的拉伸特性影響效果不是十分顯著,依據單因素試驗結果,選用L9(34)正交試驗對四種小麥粉改良劑復配試驗,將幾種功能各異的改良劑單體按一定比例復合,以實現協同效果,提高改良的效果。因素水平選取見表3。

表 3 正交設計因素水平表/%

對正交試驗的 9組面團進行流變特性測定,結果見表4。

從表 4可見,在添加復合改良劑之后,總體上使小麥粉吸水率增加,形成時間和穩定時間延長,弱化度下降,粉質指數顯著提高;拉伸面積、延伸度等拉伸參數都顯著提高。由于試驗考察的指標較多,選用加權綜合評分法,對各項考察指標的試驗結果進行指標權重分析,計算綜合加權評分值后按單指標試驗計算方法進行極差分析,進而確定復合改良劑的最優組合,結果見表 5。

表 4 復合改良劑對含麩皮小麥粉粉質特性和拉伸特性的影響

表5 正交試驗極差分析表

由表 5極差分析可知,各影響因素主次順序為: B>A>C>D,各因素的最優水平為:A3、B3、C1、D3,由于因素D對結果的影響能力較弱,且 D3與D1均值相近,綜合分析,各因素的主次順序及最優水平為:B3A3C1D1,即對添加麩皮的小麥粉面團流變性具有改良作用的復合改良劑的最優配方為:SSL-CSL 0.5%、谷朊粉 5%、沙蒿膠 1.0%、瓜爾豆膠 0.7%,即對面團流變特性影響力最大的是 SSL-CSL,其次是谷朊粉和沙蒿膠,瓜爾豆膠影響力最弱。對于研究所用四種復合改良劑,SSL-CSL可能通過親水膠體來提高面團的持水能力;SSL-CSL和谷朊粉可起到協同增強面筋網絡結構的作用,沙蒿粉和谷朊粉對面團的彈性也有明顯的互補作用[14]。對于添加復合改良劑后的含麩皮的小麥粉的營養特點以及加工特性還有待于進一步深入研究。

3 結論

3.1 通過單因素試驗,確定不同改良劑對麩皮小麥粉粉質和拉伸參數值的影響,得出不同改良劑的添加量分別為:谷朊粉 3%,SSL-CSL 0.4%,沙蒿膠1.2%,瓜爾豆膠 1.0%。

3.2 根據L9(34)正交試驗方案,利用加權綜合評分法分析試驗結果,確定對添加麩皮的小麥粉面團流變性具有影響作用的改良劑主要是 SSL-CSL,其次是谷朊粉、沙蒿膠和瓜爾豆膠;復合改良劑最優添加量為:SSL-CSL 0.5%、谷朊粉 5%、沙蒿膠 1.0%、瓜爾豆膠 0.7%。

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Effects of Improvers on Rheological Property of Bran AddedWheatDough

Shen Ruiling Dong Jilin Liu Yanqi
(College of Food and Bioengineering Zhengzhou University ofLight Industry,Zhengzhou 450002)

The specialwheat flour to be improved in this study was composed of wheat flour 88.5%,oat bran powder 10.2%and wheat bran powder 1.39%.Four kinds of improvers,namely wheat gluten,calcium-sodium stearoyl-2-lactylate,artemisia sphaerocephala krasch gum,and guar gum were used.The rheological characteris2 tics of dough were measured byBrabender farinograph and extensograph.On the basis of single factor experiment the optimal compound formula of the improverswas determined by orthogonal tests and comprehensive evaluation ofmulti2 ple mark.Results:The four improvers all affect the rheological property of flour dough containing bran.The opti mal for mula of the deter mined compound improver for bran flour is SSL-CSL 0.5%,wheat gluten 5%,artemisia spha2 erocephala krasch gum 1.5%,and guar gum 0.7%.The flour dough has better farinograph characteristics and ex2 tensograph parameters after adding the compound improver,indicating the additives can improve the quality and pro2 cessing property of bran added wheat flour.

wheat flour improver,bran,farinogragh,extensograph

TS210.9 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)05-0001-04

國家自然科學基金(20776135)

2009-06-30

申瑞玲,女,1967年出生,,教授,博士,谷物綜合加工利用