高粱粉與小麥粉共混體系黏度和糊化特性

李志江 ，戴凌燕，李娜 ，王長遠 ，阮長青 *

1. 黑龍江八一農墾大學食品學院（大慶 163319）；2. 黑龍江省農產品加工與質量安全重點實驗室（大慶 163319）；3. 黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院（大慶 163319）

高粱[Sorghum bicolor（L.）Moench]是傳統的雜糧谷物，是世界上第五大種植面積和產量經濟作物[1]。高粱中富含的淀粉質量分數為65.3%～81.0%，其次為蛋白質8.0%～17.0%，具有較高的食用價值和加工價值[2]。高粱淀粉組成中，70%～80%為完整規則的支鏈淀粉，其余為直鏈淀粉，可以用來生產面制食品、米制食品、釀酒、飼料及其他化工產品[3-4]。高粱蛋白質組成主要以醇溶蛋白（占總蛋白的65%～75%）為主，對高粱制品的消化及吸收影響較大[5-6]。因此，研究利用高粱進行食品的生產，應充分考慮高粱的營養組成特點進行食品加工方式的選擇。

高粱作為一種輔食雜糧，添加到傳統的小麥粉中改善面食營養和品質，可以拓展我國主食品種和改善膳食結構，具有很好的應用前景[7]。但高粱與小麥粉間的加工特性研究，尤其是黏度特性研究較少，限制了高粱營養在主食產品中的應用。試驗以高粱與小麥粉共混體系為對象，確定不同高粱粉添加量對小麥粉黏度性質的影響，為高粱在主食中應用的加工特性研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高粱米、低筋小麥粉（市售）。

1.2 主要設備與儀器

LFP-800 T高速多功能粉碎機（萊芙公司）；CP 413電子天平（美國奧豪斯儀器（上海）有限公司）；RVA 4500快速黏度分析儀（波通瑞華科學儀器（北京）有限公司）。

1.3 試驗方法

高粱米經常溫水洗后，于50 ℃烘干后經粉碎機處理后過100目篩，制成高粱粉[8]。稱取3.50 g混合粉，加25 mL水。以不加高粱粉的小麥粉作為對照，高粱粉的添加量為5%，10%，15%和20%，重復3次，由快速黏度分析儀測定共混粉的黏度特性，包括回生值、衰退值、峰值時間、保持黏度、糊化黏度和糊化溫度等[9]。

1.4 數據處理

黏度特性指標采用平均值±標準偏差表示，利用Excel軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 添加高粱粉對小麥粉黏度的提高效果

淀粉在糊化過程中形成的黏性流體，其黏度會隨溫度的變化而變化。由圖1可知，純高粱粉、10%高粱粉添加和純小麥粉樣品糊化溫度（圖1中的梯形曲線）差異不大，峰值黏度排序為：10%高粱粉添加樣品值3 917 cP＞純高粱粉樣品值3 124 cP＞純小麥粉樣品值2 950 cP。保持黏度值排序為：10%高粱粉添加樣品值2 505 cP＞純小麥粉樣品值2 261 cP＞純高粱粉樣品值2 025 cP。最終黏度值排序為：純高粱粉樣品值4 612 cP＞10%高粱粉添加樣品值4 232 cP＞純小麥粉樣品值3 511 cP（黏度值為圖1中的波浪形曲線）。

圖1 添加高粱粉對小麥粉黏度的影響結果

3個淀粉樣品的黏度隨著糊化溫度的增加而增大，溫度達到95 ℃時峰值黏度增加到極值，10%高粱粉添加混合小麥粉時，提高了共混體系的黏度，且高于純高粱和小麥粉的黏度值。主要由于高粱粉中的淀粉顆粒平均長度為15 μm，低于小麥粉的20 μm，導致其糊化時的吸水特性增強，提高了峰值黏度[2]。由于高粱蛋白質的溶解性和膠溶性較強，提高了共混體系的峰值黏度，且這種共混體系會起到一定的持續效果，至保持黏度也較純高粱和小麥粉值高，但至最終黏度時崩解，居高粱粉和小麥粉黏度之間。同時，當3個淀粉樣品隨著溫度的持續，黏度開始下降至保持黏度時，淀粉由凝膠轉變為膠溶狀態，淀粉分子間距離由大變小，繼續轉為凝膠狀態，黏度開始增加[10]。由于淀粉平均長度及蛋白質組成差異，純高粱粉的分子間距離及凝膠與膠溶狀態轉換較小麥粉更加劇烈，純高粱粉樣品最終黏度高于小麥粉。高粱粉與小麥粉的黏度差異，可為其共混粉的生產加工及機械性能提供技術參考。

2.2 高粱與小麥粉共混體系黏度測定結果

與純小麥粉（圖2所示，高粱粉添加量為0）樣品相比較，不同劑量的高粱粉添加量可顯著提高共混體系峰值黏度、保持黏度和最終黏度，共混體系的3個黏度均呈現先上升后下降趨勢，且10%高粱粉添加量時各黏度均達到極值。王軍等[11]利用超微粉碎的高粱粉與小麥粉共混后也得到類似的結果。

圖2 添加高粱粉對小麥粉峰值黏度、保持黏度和最終黏度的影響

高粱淀粉中的總淀粉含量低于小麥粉，而支鏈淀粉高于小麥粉，因此，低濃度的高粱粉添加，共混體系的支鏈淀粉含量相對較高，由于支鏈淀粉的吸水性和分子特性，導致體系的黏度增加[12-13]。高粱粉含量15%～20%時，由于總淀粉含量相對降低，使得共混體系的黏度降低。

2.3 添加高粱粉對小麥粉糊化特性的影響

淀粉糊化是淀粉晶體顆粒在一定的溫度條件下與水結合的過程，糊化特性與淀粉的支鏈和直連淀粉組成、淀粉形狀、淀粉晶體致密程度及蛋白質等其他組分的含量相關；同時，糊化特性也與食品生產加工和產品質量具有密切關系[14]。

回生值、衰減值、糊化溫度等是評價糊化特性的重要指標。回生值指淀粉最終黏度與保持黏度之差，是淀粉逐漸冷卻時分子間的重排和聚合的黏度增加效果。如表1所示，5%～20%高粱粉添加量共混體系的回生值高于小麥粉，但差異不顯著（p＞0.05），而全高粱粉回生值則極顯著高于其他組分測定值（p＜0.01）。共混體系下，由于支鏈淀粉含量相對增加，最終黏度增加值高于保持黏度，淀粉分子間重排和聚合程度增強，回生值增加但差異不顯著。同時，回生值的增加也會降低淀粉糊化穩定性、增強老化與回生，因此，將高粱粉添加到傳統饅頭和面包等食品加工中應合理調整共混體系的比例，兼顧食品的改性與加工特性[15]。

表1 高粱粉對小麥粉回生值、衰減值、峰值時間和糊化溫度的影響

衰減值大小代表淀粉加熱過程中為抵抗剪切而維持分子內部結構的穩定性能力，衰減值越大表明淀粉顆粒的穩定性越差，反之熱穩定越強[16]。如表1所示，與5%的高粱粉添加量相同，純高粱粉的衰減值高于純小麥粉，但差異不顯著（p＞0.05）。而10%～20%的高粱粉添加則可極顯著提高共混體系的衰減值（p＜0.01）。支鏈淀粉中的長鏈淀粉含量越高則衰減值越大，雖然目前鮮有報道關于高粱中長與短的支鏈淀粉含量報道，但高粱的支鏈淀粉總含量高于小麥粉，可以推斷是其增強共混體系的衰減值原因之一，此外共混體系蛋白質和其他成分的含量也可能是導致體系衰減值的間接因素[2,17]，與王未[18]報道的結果相同。共混體系衰減值的提高，導致高粱與小麥粉的糊化穩定性變差，限制了高粱粉在小麥主食產品中的添加量和加工性能。

如表1所示，純高粱粉的峰值時間短，且極顯著低于其他各組（p＜0.01），而純小麥粉與共混體系組間差異不顯著（p＞0.05）。高粱淀粉與蛋白質結合緊密，影響淀粉的吸水和糊化，因此，隨著高粱粉添加量增加，糊化的峰值時間逐漸延長，低量高粱粉的添加和純小麥粉共混體系較均一，蛋白質的影響較小，導致體系更易糊化[19]。而各試驗組的淀粉糊化溫度沒有顯著性差異（p＞0.05）。

3 結論與討論

高粱作為釀酒的主要原料進行全籽粒的發酵，充分利用了其中的蛋白質和多酚等營養成分，對白酒的風味起到重要的作用。但作為食用原料，尤其是與小麥粉等進行共混，高粱中的支鏈淀粉、醇溶蛋白和單寧等成分對食品的黏度與糊化特性影響較大。由試驗結果可知，在小麥粉中添加高粱粉之后，共混體系的峰值黏度、保持黏度和最終黏度均較純小麥粉高，且10%的高粱粉添加量是共混體系各黏度的極值。變化的原因主要與高粱粉的支鏈淀粉比例，以及蛋白質和單寧等其他組分的影響，而這些黏度的增強效果可以為食品加工的流變性質和共混體系的機械強度提供一定的參考和選擇。

高粱粉的添加能促進共混體系回生值和衰減值的增強，但差異不顯著，而易導致回生和老化的風險；能延長糊化峰值時間，但糊化溫度差異不顯著。這些與高粱粉支鏈淀粉分子內重排和蛋白質構成等原因相關，應進一步從微觀結構、淀粉晶體結構和流變學等方面深入研究，為高粱在食品輔食生產和加工提供數據支撐。