兩種親水性膠體和兩種變性淀粉對青稞-小麥面團流變學特性的影響

禹　潔，牛黎莉，張　珍，包雪梅，王婷婷，方琳凱，張盛貴（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

兩種親水性膠體和兩種變性淀粉對青稞-小麥面團流變學特性的影響

禹潔，牛黎莉，張珍，包雪梅，王婷婷，方琳凱，張盛貴*
（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

將青稞面粉與小麥面粉以7∶3比例混合，制成青稞-小麥基礎粉。將黃原膠（XG）、瓜爾豆膠（GG）和馬鈴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）按不同比例分別添加到該基礎粉中，利用Mixolab混合實驗儀研究兩種親水性膠體和兩種乙酰化二淀粉磷酸酯對青稞-小麥基礎粉面團流變學特性的影響。結果表明：兩種水溶性膠體和乙酰化二淀粉磷酸酯均可改善青稞-小麥基礎粉面團的流變學特性。對于吸水率而言，GG和ADPCS可以更顯著地降低青稞-小麥基礎粉面團的吸水率（p＜0.05）。就縮短面團的形成時間而言GG和ADP-PS的效果更明顯。ADP-PS對增加面團穩定時間方面有略微地改善。在蛋白質的弱化、淀粉的糊化、淀粉糊化膠的熱穩定性及淀粉的回生特性方面兩種膠體都可以達到減弱的作用，并且ADP-CS在這些方面的減弱作用較ADP-PS更明顯。根據這兩種親水性膠體和乙酰化二淀粉磷酸酯在青稞-小麥面團的流變學性質中表現出的特點以及面條用粉的標準可選用GG和ADP-CS作為改良劑更好地用于青稞面條的制作中。

青稞-小麥面團，黃原膠，瓜爾豆膠，乙酰化二淀粉磷酸酯，流變學特性

青稞是我國西北、西南特別是西藏、青海等地的重要糧食作物，是大麥的變種，俗稱裸大麥，又稱元麥，屬于禾本科植物。青稞中含有淀粉、粗蛋白質、粗脂肪、纖維素、β-葡聚糖、膳食纖維和微量元素等，符合“三高兩低”（高蛋白、高纖維、高維生素和低脂肪、低糖）的飲食結構［1］。目前，許多學者在用青稞制作面條時發現青稞粉不能像小麥粉一樣形成面條，認為青稞中可能缺少面筋蛋白質［2］。

目前對青稞面團主要通過添加增筋劑、增稠劑等添加劑來改善。黃原膠和瓜爾豆膠是目前國際上常用的集增稠、懸浮、乳化、穩定于一體，具有良好的懸浮性和乳化性，對熱穩定的親水性膠體。陳運中等［3］在蕎麥混合粉中加入魔芋微細精粉、瓜爾豆膠、黃原膠復配添加劑，制成了品質良好的蕎麥掛面。近年來變性淀粉在改善面條的品質方面應用也比較廣泛，如磷酸酯淀粉的應用。在掛面生產時，磷酸酯淀粉能使面筋與淀粉、淀粉與淀粉之間更好地結合，形成組織細密、粘彈性良好的面團，改善產品質量。加入0.2%～0.5%的羧甲基淀粉可以加快面團熟化、防止軋片斷帶、減少斷頭、防止酥條、增加光滑度和耐煮性［4］。何紹凱等［5］研究表明乙酰化二淀粉磷酸酯較原淀粉具有更高的溶解度、膨潤力、透明度以及較高的冷凍穩定性，可以作為增稠劑、穩定劑、凝固劑用在食品工業中。

但是，對黃原膠、瓜爾豆膠以及乙酰化二淀粉磷酸酯淀粉在青稞粉面團中的作用研究，尚鮮見報道。本文以青稞面粉和小麥面粉（7∶3）的混合粉為面團的基礎配方，利用混合實驗儀，研究不同添加量的黃原膠、瓜爾豆膠以及乙酰化二淀粉磷酸酯對青稞-小麥基礎粉面團流變學特性的影響。為青稞面條的制作及工藝優化提供一定的理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

青稞粉青海新綠康食品有限責任公司；小麥粉陜西省咸陽市五得利面粉集團；黃原膠（XG） 淄博中軒生化有限公司；瓜爾豆膠（GG） 印度SARDA公司；馬鈴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） 由甘肅圣大方舟馬鈴薯變性淀粉有限公司提供；其余化學藥品均為分析純。

Mixolab混合實驗儀法國肖邦公司；DHG－9055A型電熱鼓風干燥箱上海一恒科學儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1基礎粉的制備將青稞面粉和小麥面粉分別以7∶3的比例混合均勻，作為基礎粉備用。

1.2.2四種改良劑不同添加量對面團流變學特性的影響在基礎粉中，分別添加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，充分混合均勻后，用Mixolab混合實驗儀分別研究這四種物質對青稞-小麥基礎粉面團流變學特性的影響。

1.2.3水分及濕面筋含量的測定

1.2.3.1水分含量的測定參照GB 5009.3-2010的方法進行測定［6］。

1.2.3.2濕面筋含量的測定參照GB/T 5506.1—2008中手洗法測定［7］。

1.2.4面團流變學特性的測定混合實驗儀是測定面粉加水混合形成面團過程和面團加熱糊化過程以及面團冷卻回生過程中流變學特性變化的儀器，旨在模擬測定面粉制作成食品整個過程中面團的特性變化。測定時，面粉放在混合實驗儀的和面缽中，儀器根據面粉的含水量和吸水率自動加入定量的水，由兩個s型的攪拌刀以80 r/min的轉速揉混成面團，實時測定并記錄兩個攪拌刀間的扭矩（Nm），繪制出時間（溫度）對力矩變化的混合曲線，并研究面團的流變學特性和酶活性等參數。包括：面團的粉質特性（吸水率、穩定時間等）、蛋白質弱化、酶活性、淀粉糊化和淀粉回生等。然后通過各個參數分析面粉的各個性質［8］。本實驗主要考慮的參數見表1。

表1　各指標所表示的特性Table 1　Characteristics of each index indicated

1.2.5數據分析采用Spss statistics19及Excel 2007軟件進行數據統計分析。不同字母代表顯著性差異p＜0.05，豎線表示誤差。

2　結果與討論

2.1水分與濕面筋含量

基礎粉中水分含量為10.56%；小麥面粉的濕面筋含量為33.35%；青稞粉中未測定出濕面筋含量。

2.2對面團吸水率的影響

圖1　兩種膠體對面團吸水率的影響Fig.1　The effect of two kinds of colloid on dough water absorption

XG和GG對面團的吸水率均有顯著影響，但兩者存在差異（圖1）。隨著XG添加量的增加，面團的吸水率呈現先降低后升高的趨勢。添加量為0.4%時面團的吸水率較添加量為0.1%和0.2%時顯著增大（p＜0.05），達到最大值68.50%。而隨著GG添加量的增加，其吸水率與對照組相比，整體呈下降趨勢（p＜0.05）。在面團形成過程中，面團蛋白質中的多肽鏈在蛋白質球體內呈螺旋狀，水分通過滲透或擴散的方式進入蛋白質膠粒內部，親水性基團遇水后與其發生水合作用，吸附大量的水分子，形成水合離子，充分漲潤的面筋蛋白質彼此聯結起來形成了面筋網絡［9］。兩種膠體對面團吸水率的不同影響可能與親水膠體的親水基團及親水膠體和蛋白質之間的相互作用有關。親水膠體中含有大量的親水基團，通過氫鍵結合大量水分子。不同的親水膠體的成分及結構存在差異，其親水基團含量及與面筋蛋白的作用也不同，由于XG屬于陰離子型親水膠體，含有大量的羰基等親水基團，不僅可以吸附大量的自由水分，而且較易與面筋蛋白中氨基基團相互作用，改善面筋蛋白的持水性；而GG屬于中性親水膠體，與面筋蛋白作用能力較弱［9］，從而導致兩種膠體對面團吸水率的影響不同。

兩種變性淀粉對面團吸水率的影響存在差異（圖2）。ADP-PS使面團的吸水率略微增大，除2% ADP-PS，各個添加量之間以及各添加量同對照組相比無顯著性差異（p＞0.05）。ADP-CS可以顯著降低面團的吸水率（p＜0.05），但各個添加量之間差異不顯著（p＞0.05）。這可能是由于ADP-PS更好的親水性，易吸水膨脹［10］。林瑩等［11］的研究表明馬鈴薯醋酸酯淀粉可以顯著的提高冷凍面團的吸水率，但木薯醋酸酯淀粉對其幾乎無影響。這與本實驗的結論相似，有略微差異可能是因為其采用的是冷凍面團。由于基礎粉的吸水率已經高達到67.3%，兩種膠體和變性淀粉的加入只能看出對面團吸水率的影響，不能確定到底哪種改良劑可以更好地改良青稞粉面團品質，進而影響青稞面條品質。

圖2　兩種變性淀粉對面團吸水率的影響Fig.2　The effect of two kinds of modified starch on dough water absorption

2.3對面團穩定時間的影響

加入兩種膠體都可以顯著降低面團的穩定時間（p＜0.05），使面團的筋力有所下降。這與Cristina M Rosell等［12］研究的結果一致。對比來看，XG的作用較GG更加顯著（圖3）。添加了0.5%的XG后，面團的穩定時間可從10.20 min下降到4.97 min，說明膠體的添加減弱了面筋的耐機械攪拌特性。小麥蛋白和GG之間氫鍵的形成可能是造成面團穩定時間改變的原因。雖然GG和可溶性蛋白之間沒有相互作用，但是很可能與其他面筋蛋白發生作用，從而得到一些不溶于水的復合物［13］縮短了面團的穩定時間。加入ADP-PS后對面團的穩定時間影響不顯著（p＞0.05）。但加入ADP-CS后可以顯著地縮短面團的穩定時間（p＜0.05）（圖4）。丁士勇等［14］研究認為木薯醋酸酯淀粉降低了面團的穩定時間，可能是由于在和面階段形成網絡結構時，添加更多的變性淀粉加劇了水分的爭奪，從而降低了穩定時間。面條專用粉要求穩定時間大于4 min［15］，所以兩種膠體和變性淀粉的添加與否此基礎粉均可用于面條的制作。

圖3　兩種膠體對面團穩定時間的影響Fig.3　The effect of two kinds of colloid on dough stability

圖4　兩種變性淀粉對面團穩定時間的影響Fig.4　The effect of two kinds of modified starch on dough stability

2.4對面團形成時間的影響

圖5　兩種膠體對面團形成時間的影響Fig.5　The effect of two kinds of colloid on dough development time

XG和GG均能改變面團的形成時間，但存在差異（圖5）。隨著XG添加量的增加，均顯著增加了面團的形成時間（p＜0.05）。這可能是由于加入膠體后面粉筋力越強，所以面團形成時間越長。而0.1%和0.3%的GG增加了面團形成時間，而其余的添加量可以縮短面團的形成時間。兩種膠體加入青稞-小麥基礎粉后對面團形成時間的影響不同可能是因為親水膠體的種類包括非離子的聚合物，如GG和陰離子的聚合物，如XG，面團形成時間的長短與膠體是否帶電無關，膠體的化學分子結構決定著其對面團形成時間的影響［12］。ADP-PS可以略微縮短面團的形成時間，不同的添加量之間無顯著差異（p＞0.05）。而ADP-CS對面團的形成時間呈現先升高后降低的趨勢。當添加量為4%時，面團形成時間達到最大為2.18 min（圖6）。所以，在縮短面團形成時間上GG和ADP-PS對基礎粉影響更顯著。

圖6　兩種變性淀粉對面團形成時間的影響Fig.6　The effect of two kinds of modified starch on dough development time

2.5對面團蛋白弱化度的影響

加入XG后弱化度值有顯著降低（p＜0.05），當XG的添加量為0.5%時可下降35%；加入0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的GG后弱化度值也呈顯著的下降（p＜0.05）（圖7）。說明加入XG和GG后蛋白均不易被弱化，當XG的添加量為0.5%時，蛋白最不易被弱化，說明此時的面團對機械攪拌的承受能力比較強，即面筋的強度大。

圖7　兩種膠體對面團蛋白弱化度的影響Fig.7　The effect of two kinds of colloid on dough protein weakening

加入ADP-PS后對面團的蛋白弱化度無顯著性影響（p＞0.05）。但加入ADP-CS后可以顯著地降低蛋白的弱化度（p＜0.05），在添加量為8%時，可以使扭矩從0.79 Nm降低到0.46 Nm（圖8）。但不同添加量之間對面團的弱化度影響不顯著（p＞0.05）。C2值的減小，可能是因為在和面階段磷酸酯淀粉與少量的面筋形成了比較穩定的共同網絡結構，使面團強度增加，從而減小了蛋白的弱化值［16］。也有實驗表明醋酸酯淀粉添加范圍在2%之內，可以降低面團的弱化度，且木薯淀粉的作用強于馬鈴薯淀粉［17］。

圖8　兩種變性淀粉對面團蛋白弱化度的影響Fig.8　The effect of two kinds of modified starch on dough protein weakening

2.6對面團淀粉糊化特性的影響

XG和GG均可降低淀粉的糊化特性，隨著添加量的增加，總體呈降低趨勢，這與Cristina M Rosell等［12］研究結果一致。親水膠體降低小麥粉的糊化黏度可能與親水膠體、蛋白質及淀粉的相互作用有關［9］。膠體的加入顯著地影響了淀粉糊的粘度（p＜0.05），可能是由于膠體與直鏈淀粉或者支鏈淀粉在粘合過程中復雜的相互作用，以及膠體作用于淀粉顆粒的外部力量影響了釋放到介質中的淀粉顆粒數量［18］。除此之外，谷物淀粉糊被認為是支鏈淀粉膨脹微粒的懸浮液分散于由直鏈淀粉構成的連續相中［19］，加入膠體后連續相被修飾，不同的效果是由膠體各自的屬性或分子量而導致的。例如，加入0.2%的XG后可使C3值下降20%，加入膠體后進一步減弱了面團中淀粉的糊化特性。

圖9　兩種膠體對面團淀粉糊化特性的影響Fig.9　The effect of two kinds of colloid on starch gelatinization

圖10　兩種變性淀粉對面團淀粉糊化特性的影響Fig.10　The effect of two kinds of modified starch on starch gelatinization

兩種變性淀粉的加入對面團的淀粉糊化特性影響不同，加入ADP-PS后，隨著添加量的增加，面團的淀粉糊化特性呈略微下降的趨勢，當添加量為8%時，扭矩為1.58 Nm，較對照組1.72 Nm顯著下降，當添加量為10%時，達到最低扭矩值1.56 Nm。當加入ADP-CS后可以顯著地降低淀粉糊化特性（p＜0.05），但不同添加量之間差異不顯著。這可能是由于磷酸酯淀粉比原淀粉更易糊化，從而降低了面團的最大扭矩，進一步減弱了面團中淀粉的糊化特性，也可能是因為淀粉引入乙酰基，即酯化后，淀粉剪切變稀現象更明顯［20］，所以表現為扭矩值減少。總的來說，對于青稞-小麥基礎粉面團的淀粉糊化而言，ADP-CS的效果要比ADP-PS的效果明顯。

2.7對面團淀粉糊化膠熱穩定性的影響

XG和GG的添加對面團中淀粉的熱膠穩定性均有影響（圖11）。其中，XG的添加顯著降低了面團淀粉糊化膠熱穩定性（p＜0.05），但是添加量的增加對面團淀粉熱穩定性的影響差異不顯著（p＞0.05）；隨著GG添加量的增大，面團中淀粉的熱膠穩定呈現先下降后上升的趨勢，在添加量為0.2%時達到最低值。XG和GG對面團中淀粉的熱膠穩定性影響整體呈下降趨勢，但在添加量為0.4%時有回升。因此，兩種膠體的添加量為0.4%時，可能相對更適合面條的制作。由圖12可知，ADP-PS的添加對面團淀粉糊化膠熱穩定性無顯著影響（p＞0.05）；而ADP-CS的添加則顯著降低了淀粉糊化膠的熱穩定性（p＜0.05），但是不同添加量之間差異不顯著（p＞0.05）。

圖11　兩種膠體對面團淀粉糊化膠熱穩定性的影響Fig.11　The effect of two kinds of colloid on thermal stability of starch gelatinization

圖12　兩種變性淀粉對面團淀粉糊化膠熱穩定性的影響Fig.12　The effect of two kinds of modified starch on thermal stability of starch gelatinization

2.8對面團淀粉回生特性的影響

加熱處理，可使直鏈淀粉從淀粉顆粒中釋放出來，而隨著溫度的降低，淀粉分子間特別是直鏈淀粉相互結合，發生重結晶現象，形成凝膠結構。該過程與淀粉分子的老化和重排相關。XG和GG都會降低面團的回生值，XG的添加量對其回生值影響差異不顯著（p＞0.05）；而當GG的添加量為0.2%和0.3%時，其回生值達到最低，而且效果優于XG（圖13）。說明添加XG對面粉糊化后淀粉分子重結晶影響不明顯，添加GG則有利于面粉糊化后淀粉分子重結晶［21］。加入ADP-PS后，對面團淀粉的回生特性影響差異不顯著；而ADP-CS可顯著降低淀粉的回生特性（p＜0.05），但添加量之間差異不顯著（p＞0.05）。

圖13　兩種膠體對面團淀粉回升特性的影響Fig.13　The effect of two kinds of colloid on recovery properties of starch

圖14　兩種變性淀粉對面團淀粉回升特性的影響Fig.14　The effect of two kinds of modified starch on recovery properties of starch

3　結論

通過Mixolab混合實驗儀，測定了分別添加不同量的XG、GG和ADP-PS、ADP-CS對青稞面粉和小麥面粉（7∶3）的混合粉基礎面團流變學特性的影響。兩種水溶性膠體和兩種乙酰化二淀粉磷酸酯均可以改善青稞基礎粉面團的流變學特性。對于吸水率而言，GG和ADP-CS更顯著地降低青稞-小麥基礎粉面團的吸水率。就縮短面團的形成時間而言GG和ADPPS的效果更明顯。ADP-PS在增加面團穩定時間方面有略微的改善。蛋白質的弱化、淀粉的糊化、淀粉糊化膠的熱穩定性及淀粉的回生特性方面兩種膠體都可以達到減弱的作用，并且ADP-CS在這些方面的減弱作用較ADP-PS更加明顯。兩種親水性膠體和兩種乙酰化二淀粉磷酸酯在青稞-小麥面團的流變學性質中表現出了不同的特點，根據這些特點以及面條用粉的標準［15］可選用GG和ADP-CS作為改良劑用于青稞面條的制作中。

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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

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

張盛貴（1970-），男，博士，教授，研究方向：食品科學與工程方面的教學與研究工作，E-mail：zhangshenggui@gsau.edu.cn。

甘肅省農牧廳項目（GNCX-2012-43）。