酵母液態預發酵對高纖維掛面品質特性的影響

王杰，鄭學玲，王婷

(河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州，450001)

隨著經濟水平的提升，人們的生活水平大幅度提高，飲食日趨精細，但同時，由于營養過剩或營養失調導致的文明病，如糖尿病、心腦血管疾病、肥胖癥、腸道癌、便秘也接踵而來[1]。人們逐漸將飲食需求從美味可口轉向營養健康方面，膳食纖維被稱為人類第七營養素，膳食纖維攝入與許多健康益處相關，對維持人體健康具有很重要的作用[2]，研究表明，膳食纖維不僅有助于避免人體小腸內營養物質的水解、消化和吸收，并且可以刺激結腸發酵、降低餐后血糖以及餐前膽固醇水平[3]。營養專家認為，纖維食品將是21世紀的主流食品之一[4]。掛面在我國工業化生產規模較大，容易保存，貨架期較長，是我國居民家庭的常備食品[5]。一般用于掛面制作的精制面粉膳食纖維含量較低，通常為3%左右，高纖維掛面(膳食纖維含量5%以上)由于豐富的營養價值越來越受到食品工業和消費者的重視。目前市場上常見的高纖維掛面的制作有2種類型，一是在精制小麥粉中添加菊粉[6]、魔芋粉[7]、麥麩[8]等外源物來增加掛面的膳食纖維含量；二是直接利用膳食纖維含量高的雜糧粉、全麥粉來制作掛面，通常使用的雜糧粉為蕎麥粉。但由于蕎麥粉中面筋蛋白含量極少，和面過程中不能形成有效的面筋網絡結構[9]，因此制作蕎麥高膳食纖維掛面時通常添加小麥粉使其形成良好的面筋網絡結構。低精度小麥粉中糊粉層含量高，含有部分麥麩成分，膳食纖維以及粗蛋白含量豐富[10]，也可以滿足制作高纖維掛面原料粉的要求。

高纖維掛面豐富的營養價值已經為大眾熟知，但在其食用品質方面還有一定的不足，主要表現為口感粗糙發硬。實際應用中，熱處理和擠壓膨化法常被用于改善高纖維掛面的品質。目前，還未見將酵母液態預發酵技術應用于制作高纖維掛面的報道，其在高纖維掛面生產中的應用前景有待進一步評估。基于此，本研究采用酵母液態預發酵技術，通過分析對比酵母預發酵與未發酵處理對3種不同原料粉制備的高膳食纖維掛面的營養成分、力學特性、蒸煮品質、質構特性等影響，為膳食纖維掛面品質提升提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面粉，市售；苦蕎粉、甜蕎粉，和順縣新馬雜糧開發有限公司；低精度小麥粉，山東魯花(延津)面粉食品有限公司；安琪高活性干酵母，市售；實驗用水均為蒸餾水。

1.2 儀器與設備

5KPM5型攪拌機，美國KitchenAid公司；JHMZ-200針式和面機，北京東孚久恒儀器技術有限公司；SP-18S醒發箱，江蘇三麥食品機械有限公司；JMTD-168/140實驗壓片機，北京東孚久恒儀器技術有限公司；SYT-030智能掛面干燥實驗臺，中國包裝和食品機械有限公司；TA-XT型質構儀，英國Stable Micro Systems公司；膳食纖維測定儀，河南一諾佳盛儀器設備有限公司；Kjeltec8400自動定氮儀，福斯華(北京)科貿有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 未發酵掛面的制備

分別將苦蕎粉或甜蕎粉與面粉按照3∶7的質量比混合，作為未發酵苦蕎掛面與甜蕎掛面的原料粉。3種原料粉分別命名為苦蕎面粉、甜蕎面粉及低精度小麥粉。分別稱取200 g原料粉和68 g水(面粉質量的34%)混合和面，時間設定為7 min，混合結束呈面絮狀態，隨即放進25 ℃醒發箱內醒發20 min。醒發后的面絮直接壓延，在軋距為3.0 mm處復合壓延4道，之后依次通過2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0、0.8 mm的軋距，面片厚度達1 mm左右時，選擇2 mm切刀進行切條，隨后掛在掛面桿上。將掛面桿上面的鮮面條放入智能掛面干燥平臺進行干燥，干燥結束后掛面水分保持在11%左右。在上述制面過程中，取3種原料粉及最終掛面樣品于燒杯中用于后續試驗指標的測定。

1.3.2 酵母液態預發酵掛面的制備

混粉：分別將苦蕎粉或甜蕎粉與面粉按照3∶7的質量比混合作為制備發酵苦蕎掛面與甜蕎掛面的原料粉。稱取180 g原料粉和44 g水備用。制面過程參考熊小青等[11]的方法并適當修改。

制備酵母預發酵面糊：苦蕎面粉、甜蕎面粉與低精度小麥粉分別稱取20 g(總面粉質量的10%)，加入24 g水(粉水比為1∶1.2)，2 g高活性干酵母攪拌均勻。放入35 ℃的恒溫箱中發酵1 h，發酵結束即得到酵母預發酵面糊。

二次和面：將預發酵面糊，提前稱取的180 g原料粉和44 g水一并放入和面機中，進行2次和面，時間設定為7 min。后續過程均按照未發酵掛面制備條件進行。

1.3.3 原料粉及掛面樣品基本指標的測定

按照GB 5009.3—2016測定水分含量；按照GB/T 24872—2010測定灰分；按照GB 5009.88—2014測定可溶性和不溶性膳食纖維含量；按照GB 5009.5—2016測定蛋白質含量。

1.3.4 掛面力學特性的測定

參考劉書航等[12]的方法并稍作修改：選擇A/SFR型探頭，隨機選取10根掛面并截至15 cm，測前、中、后的速度都為1 mm/s，下壓距離30 mm，觸發力Auto-1.0 g。每種原料制作的掛面做7個平行，去掉1個最大值和1個最小值后求平均值。

1.3.5 掛面蒸煮品質的測定

參考熊小青等[11]的方法并稍作修改：稱取10 g左右的掛面樣品并記錄掛面質量，將其放入500 mL沸水中煮，從60 s開始，每隔5 s撈出1根面條，用兩片玻璃板按壓，面條白芯消失時即為最佳蒸煮時間。將煮至最佳蒸煮時間的面條迅速撈出并在冷水中浸泡30 s后放在雙層濾紙上靜置5 min，稱質量，記錄面條質量。將煮面水倒入500 mL的容量瓶中，加入蒸餾水定容，用移液管取25 mL于質量恒定的鋁盒中放在105 ℃烘箱烘干至質量恒定。干物質吸水率和掛面的蒸煮損失按公式(1)、公式(2)計算：

(1)

(2)

式中：m，干物質質量，g；m1，煮前面條質量，g；m2，煮后面條質量，g；w，煮前面條水分質量分數，%。

1.3.6 掛面質構特性的測定

煮后掛面質構特性參照韓銳等[13]的方法并稍作修改，取20根面條，放入500 mL的沸水中煮至最佳蒸煮時間，撈出放入冷水中靜置30 s，瀝干水分后進行面條質構試驗。

選擇HDP/PFS探頭，測前速度：2.0 mm/s，測中速度：0.8 mm/s，測后速度：0.8 mm/s，壓縮程度：75%，負載類型：Auto-10 g，兩次壓縮之間的時間間隔為5 s。每個試驗做7次平行，去掉1個最大值和1個最小值后求平均值。

1.4 數據分析

采用SPSS 25.0軟件對試驗數據進行差異性和相關性分析，用Origin 8.1軟件作圖，以P<0.05為顯著性標準。

2 結果與分析

2.1 不同原料粉及掛面樣品組分分析

本研究使用的3種原料粉基本組分如表1所示，3種原料粉膳食纖維含量都較高，但是與2種蕎麥原料粉相比，低精度小麥粉含有更高的膳食纖維與蛋白質，其中不溶性膳食纖維含量比例高。此外，低精度小麥粉灰分含量較高，為蕎麥面粉的2倍左右。

表1 原料粉的基本組成 單位：%(濕基)

發酵與未發酵2種方式制作的掛面樣品基本組成如表2所示，掛面樣品中膳食纖維總量與原料粉相比均有降低。其中，可溶性膳食纖維含量顯著升高，不溶性膳食纖維含量顯著降低。這是因為原料粉制作的過程中經過數道壓延，壓力和剪切作用使得纖維物質分子間和分子內空間結構擴展變形，極易引起纖維發生斷裂，從而使纖維素和半纖維素降解，造成不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維轉化[14]。

表2 掛面樣品的基本組成 單位：%(濕基)

3種原料粉經酵母預發酵制得的掛面與未發酵掛面相比，含水量高，蛋白質以及灰分含量并無明顯變化。總膳食纖維含量相差不大，但是不溶性膳食纖維與可溶性膳食纖維比值增大。可能是因為發酵過程中產生的CO2在壓延過程中削弱了壓力和剪切力的作用，對不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉化產生影響。

2.2 液態預發酵處理對高纖維掛面力學特性的影響

3種原料粉通過發酵與未發酵處理制得的6種高纖維掛面的力學特性如圖1所示，與未發酵掛面相比，發酵掛面的抗彎折強度大，但是柔韌性較小。這主要與掛面內部的結構有關，酵母發酵過程中會產生大量的CO2和其他氣體，能夠形成充分的面筋網絡組織[15]，在掛面干燥之后導致其結構疏松多孔，體積大而膨松，即面條厚度增加。因此發酵掛面彎折所需要的力增大，柔韌性減小。此外，與2種蕎麥面粉發酵掛面相比，低精度小麥粉發酵掛面抗彎折強度較大，可能是低精度小麥粉中較高的膳食纖維和蛋白質含量所導致的。

a-抗彎折強度；b-柔韌性圖1 發酵處理對高纖維掛面力學特性的影響Fig.1 Effect of fermentation treatment on mechanical properties of high-fiber dried noodles 注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.3 液態預發酵處理對高纖維掛面蒸煮品質的影響

蒸煮品質是評價面條質量好壞的重要指標之一，面條吸水率越大，面條品質相對較好，出品率高。干物質蒸煮損失小，表明淀粉流失少，掛面成品質量也相對較好[16]。由表3可見，3種原料粉經發酵處理后制得的掛面與未發酵掛面相比，最佳蒸煮時間縮短，干物質吸水率增大，蒸煮損失率減小。

酵母發酵使得掛面內部產生小孔洞，在煮制過程中水分通過小孔洞進入到掛面內部，導致其最佳蒸煮時間縮短，蒸煮損失率減小。干物質吸水率增大的原因可能是酵母發酵過程中產生乙醇，可以部分溶解麥醇溶蛋白，而氧化、醇和酸作用也減弱麥谷蛋白分子間的作用[17]。而原本與蛋白質結合的淀粉被釋放出來，使其糊化時溶脹性增強，故吸水率增大[18]。

表3 發酵處理對高纖維掛面蒸煮品質的影響Table 3 Effect of fermentation treatment on cooking quality of high-fiber dried noodles

此外，觀察3種原料粉制得的未發酵掛面可知，2種蕎麥掛面最佳蒸煮時間、干物質吸水率以及干物質損失率相差較小。而低精度小麥粉掛面與2種蕎麥掛面相比，最佳蒸煮時間較長，掛面吸水率較低，干物質損失率較大；原因可能是低精度小麥粉中膳食纖維含量較高。面條的吸水率主要是由于淀粉的糊化吸水，而膳食纖維親水性較高，少量時會導致吸水率增加，但膳食纖維的繼續升高會破壞面筋網絡結構，使蛋白質的吸水能力和持水能力下降[19-20]。此外，淀粉顆粒的溶出會使得蛋白質和淀粉的損失率上升，掛面干物質損失率也逐漸升高[21]。

2.4 液態預發酵處理對高纖維掛面質構特性的影響

煮至最佳蒸煮時間的掛面質構特性結果如表4所示，發酵掛面與未發酵掛面相比，硬度、黏附性和咀嚼性均顯著降低，硬度降低可能是與可溶性及不溶性膳食纖維含量的變化有關，掛面硬度隨著膳食纖維含量的增加而升高，但是可溶性膳食纖維對掛面硬度的影響較不溶性膳食纖維大[22]。發酵掛面中可溶性膳食纖維含量低，硬度小。黏附性降低的原因可能是酵母發酵產生乙醇使麥醇溶蛋白降解，分子間結合力減小，而麥醇溶蛋白與掛面黏附性成正相關[23]，因此導致掛面黏附性降低。發酵掛面咀嚼性降低原因有2點：一是其硬度的降低導致[24]；二是酵母發酵過程產生的短鏈淀粉和CO2，增加面條的柔軟度，從而降低面條的咀嚼性[18]。

表4 發酵處理對高纖維掛面質構特性的影響Table 4 Effect of fermentation treatment on texture characteristics of high-fiber dried noodles

此外，觀察3種原料粉制得的未發酵掛面可知，與2種蕎麥掛面相比，低精度小麥粉掛面硬度和咀嚼性較大，黏附性較小。原因可能是蕎麥掛面的面筋網絡結構比較疏松，均勻性較差，淀粉顆粒與面筋網絡之間的空隙較多。而低精度小麥粉由于膳食纖維含量的增加，面團的均勻性趨于良好，面筋蛋白與淀粉顆粒之間空隙減少，面筋網絡結構也更加緊密[24]。

3 結論

發酵高纖維掛面與未發酵高纖維掛面相比，最佳蒸煮時間縮短，干物質吸水率增大，蒸煮損失率減小，即發酵處理可以很好地改善高纖維掛面的蒸煮品質，酵母發酵后掛面硬度和咀嚼性顯著降低，可以解決高纖維掛面目前存在的硬度大、難咀嚼的問題。但是經發酵處理后，掛面不耐彎曲，儲運過程中會發生斷條等情況，后續研究可考慮加入谷朊粉和其他親水膠體等進一步改善發酵掛面的品質。