辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系流變學(xué)特性的影響

錢(qián)鑫,連勝青,謝樂(lè),李良怡,胡瀚,張家銘,趙野,周文化*

1(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙,410004) 2(稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙,410004)

小麥粉是人們主食(面條、饅頭)常用的原料之一,隨著人們生活水平的提高以及飲食觀念的變化,注重風(fēng)味口感的同時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的關(guān)注度也越來(lái)越高,因此對(duì)面制品類產(chǎn)品的多樣化和功能化有更高需求[1]。目前相關(guān)研究顯示,在面團(tuán)中添加谷物類、果蔬類、中草藥類及香辛料等功能性食材,可以改善面團(tuán)的色澤和口感,增強(qiáng)面制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,同時(shí)提高其產(chǎn)品附加值,深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)[2-4]。調(diào)味粉是指食品加工或烹調(diào)中能夠調(diào)整或調(diào)和食物口味的一種粉狀的食品加工輔料,已被證實(shí)成分中有多種生物活性物質(zhì),包括黃酮類化合物、酚類化合物、皂苷和生物堿等,具有較高的藥用價(jià)值和保健價(jià)值[5]。目前關(guān)于調(diào)味粉在面團(tuán)及面制品中的研究還相對(duì)較少,UTAMA-ANG等[6]研究發(fā)現(xiàn),用干蒜粉和干胡椒粉質(zhì)量比為4∶1,添加量為2%所制成的風(fēng)味米粉具有較好的物理、化學(xué)、質(zhì)構(gòu)和感官特性,可作為一種風(fēng)味和活性成分兼具的功能性食品。BALESTRA等[7]研究發(fā)現(xiàn),生姜粉添加為3%的面包具有較好的流變特性,感官接受度也最高。ISSAOUI等[8]研究發(fā)現(xiàn)肉桂和石榴皮粉的加入改變了面包的流變特性,提高了強(qiáng)化面團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,且這種新產(chǎn)品也更加得到消費(fèi)者的青睞。

辣椒粉作為一種常見(jiàn)的調(diào)味粉,含有較多的不溶性膳食纖維,同時(shí)富含多種生物活性物質(zhì),如辣椒素、類胡蘿卜素、黃酮類化合物、維生素和礦物質(zhì)等[9-14]。牛肉粉經(jīng)高溫高壓烹飪、均質(zhì)研磨,噴霧干燥及包裝等工藝加工而成,具有獨(dú)特的牛肉風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,含有較高蛋白質(zhì)含量,具有人體所需要的多數(shù)必需氨基酸(蘇氨酸、賴氨酸)及微量元素,還具有低脂肪、低膽固醇等優(yōu)點(diǎn),對(duì)增強(qiáng)人體抗病力、細(xì)胞活力和器官功能均有顯著作用[15-19]。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究顯示,將肉粉加入到面制品中,可以改善面制品的品質(zhì)特性和營(yíng)養(yǎng)特性[20-22]。添加辣椒粉制作成生鮮面可以有較好的感官特性,并延長(zhǎng)了貯藏階段的保鮮期[23]。將辣椒粉和牛肉粉加入到小麥粉中可以改善面團(tuán)的色澤和口感,增強(qiáng)人們的食欲,從口感和營(yíng)養(yǎng)方面提升面制品產(chǎn)品,可以兼得營(yíng)養(yǎng)、美味、健康的特點(diǎn)。而目前市面上所售賣(mài)的調(diào)味粉種類繁多,且大多是以復(fù)合調(diào)味粉(由多種單一調(diào)味粉及改良劑復(fù)合而成,如五香粉、雞精等)為主,在研究復(fù)合調(diào)味粉對(duì)面團(tuán)及面制品的影響方面,由于成分較為復(fù)雜分析起來(lái)較為困難,所以受到了限制。為了促進(jìn)今后調(diào)味粉對(duì)面制品行業(yè)的多樣化發(fā)展,研究單一調(diào)味粉及2種單一調(diào)味粉之間的交互作用對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響有很高的研究?jī)r(jià)值和意義。

目前,關(guān)于調(diào)味粉(辣椒粉、牛肉粉)對(duì)小麥面團(tuán)流變學(xué)特性的研究還未有涉及,流變學(xué)特性在很多食品的生產(chǎn)制作中是十分重要的,它關(guān)系到產(chǎn)品的機(jī)械加工特性、加工條件及最后成品的品質(zhì)[24-25]。從應(yīng)力或應(yīng)變的作用方式來(lái)看,食品流變學(xué)可分為動(dòng)態(tài)流變學(xué)和靜態(tài)流變學(xué)[26]。由于儀器的限制,實(shí)際面團(tuán)的形變過(guò)程較為復(fù)雜,對(duì)于無(wú)限大或無(wú)限小(零剪切)的面團(tuán)的流動(dòng)特性無(wú)法測(cè)出,這就需要用模型進(jìn)行擬合計(jì)算。對(duì)于小麥面團(tuán)而言,最為常用數(shù)學(xué)擬合模型為冪律模型[27-28]、Burgers模型[29-31]對(duì)面團(tuán)流變特性進(jìn)行分析。其中,面團(tuán)的流變特征值(黏性、彈性、柔量及恢復(fù)率等)是面團(tuán)的加工特性和品質(zhì)特征最好的表征手段[32]。

于是本研究旨在在前期的研究基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)辣椒粉、牛肉粉及兩者不同質(zhì)量比對(duì)小麥面團(tuán)加工特性的影響,從面團(tuán)流變學(xué)特性的角度進(jìn)行探究,以期為今后調(diào)味粉在面制品中的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和質(zhì)量控制,及調(diào)味面制品多樣化發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉(理化指標(biāo):水分含量為12.90%,碳水化合物含量為71.15%,蛋白質(zhì)含量為12.46%,脂肪含量為2.83%,灰分含量為0.62%,淀粉含量為62.18%,膳食纖維為1.34%),湖南南泥灣食品廠;牛肉粉、辣椒粉(辣椒粉的理化指標(biāo):水分含量為10.16%,碳水化合物含量為58.91%,蛋白質(zhì)含量為13.68%,脂肪含量為8.44%,灰分含量為8.81%,淀粉含量為2.92%,膳食纖維為47.57%。牛肉粉的理化指標(biāo):水分含量為6.87%,碳水化合物含量為4.31%,蛋白質(zhì)含量為63.54%,脂肪含量為21.92%,灰分含量為3.37%),湖南省嘉品嘉味生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JH-HS型鹵素快速水分分析儀,泰州宜信得儀器儀表有限公司;Micro-doughLAB2800型全自動(dòng)微型粉質(zhì)儀,瑞典Perten公司;DHR-2型流變儀,美國(guó)沃特斯公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 混合面粉的制備

將調(diào)味粉(辣椒粉、牛肉粉)按照不同質(zhì)量比(1∶0、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、0∶1)進(jìn)行混配,經(jīng)過(guò)前期預(yù)試驗(yàn),控制調(diào)味粉的添加量恒定為6%代替部分小麥粉,從而制備混合面粉樣品,并分別命名如表1所示。

表1 混合面粉樣品的配方Table 1 Formula of mixed flour sample

1.3.2 粉質(zhì)特性測(cè)定

按GB/T 14614—2019測(cè)定混合粉粉質(zhì)特性,共5個(gè)參數(shù)值:吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、公差指數(shù)以及帶寬。

1.3.3 流變學(xué)特性分析

在線性黏彈性區(qū)域內(nèi),用動(dòng)態(tài)振蕩法測(cè)定了面團(tuán)的基本流變特性。先確定面團(tuán)樣品的最佳吸水率,以制備完全發(fā)育好的面團(tuán)樣品,將面團(tuán)樣品靜置5 min以允許松弛和溫度穩(wěn)定,然后將面團(tuán)放在平板之間,探頭的直徑是40 mm,間距1 mm,當(dāng)探頭降下后修剪邊緣多余面團(tuán),立刻將密封蓋蓋上,防止測(cè)試過(guò)程中失去水分。在1 Hz的恒定振蕩頻率下,應(yīng)變從10-2%增加到102%,對(duì)面團(tuán)樣品的線性黏彈性區(qū)域的極限進(jìn)行測(cè)試[33],最終確定面團(tuán)樣品最適應(yīng)變條件為0.1%,應(yīng)力和應(yīng)變之間存在線性關(guān)系。

1.3.3.1 面團(tuán)的頻率掃描測(cè)定

在線性黏彈區(qū)域內(nèi)測(cè)定恒定壓力的預(yù)試驗(yàn)條件下,頻率掃描測(cè)定在0～20 Hz進(jìn)行,溫度恒定為25 ℃,選擇0.1%的恒定應(yīng)變幅度,將所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由冪律模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合[34],如公式(1)、公式(2)所示:

G′(ω)=K′·ωn′

(1)

G″(ω)=K″·ωn″

(2)

式中:G′為儲(chǔ)能模量;G″為損耗模量;ω為角頻率,rad/s;K′、K″、n′、n″為實(shí)驗(yàn)常數(shù)。

1.3.3.2 面團(tuán)的蠕變-恢復(fù)測(cè)定

采用流變儀測(cè)定蠕變-恢復(fù)特性,在50 Pa的恒定應(yīng)力下進(jìn)行,蠕變階段持續(xù)時(shí)間為60 s,允許樣品在撤出外力后樣品恢復(fù)形變,恢復(fù)階段持續(xù)時(shí)間為180 s[35]。蠕變的結(jié)果通常用柔量的形式表示,柔量的計(jì)算如公式(3)所示:

J(t)=γ(t)/σ

(3)

式中,J為柔量,Pa-1;γ為應(yīng)變;σ為蠕變?cè)囼?yàn)中施加的恒定應(yīng)力,Pa-1。

采用柔量參數(shù)(J)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系對(duì)蠕變-恢復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,并用蠕變階段方程[公式(4)]和恢復(fù)階段方程[公式(5)]進(jìn)行了參數(shù)Burger模型的擬合[36-37]。其中,Burgers模型是由一個(gè)開(kāi)爾文模型(Kevin)和一個(gè)麥克斯韋(Maxwell)模型串聯(lián)組成[38]。

J(t)=JCo+JCm[1-exp(-t/λC)]+t/μCo

(4)

J(t)=Jmax-JRo-JRm[1-exp(-t/λR)]

(5)

式中,J為蠕變過(guò)程的柔量,t;JCo、JRo為第一要素胡克體彈性柔量,即瞬時(shí)柔量,Pa-1;JCm、JRm為延緩柔量Pa-1;t為時(shí)間,s;λC、λR為延緩時(shí)間,s;μCo為阻尼體黏滯系數(shù),即零剪切黏度,Pa/s;Jmax為蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)束時(shí)獲得的最大蠕變?nèi)崃?Pa-1。

當(dāng)面團(tuán)恢復(fù)率達(dá)到平衡時(shí),評(píng)價(jià)的恢復(fù)率柔度Jr(Pa-1)由JRo和JRm之和計(jì)算[39]。用百分比恢復(fù)率表示的最大蠕變?nèi)崃康南鄬?duì)彈性部分使用公式(6)確定:

(6)

式中:Jmax是60 s蠕變階段的最大蠕變?nèi)崃恐?對(duì)應(yīng)于最大變形;Jr是恢復(fù)階段結(jié)束時(shí)的柔量值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 22對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Duncan檢驗(yàn)(P<0.05)來(lái)確定平均值之間的顯著差異,相關(guān)系數(shù)(R2)來(lái)評(píng)估模型的擬合精度。采用Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系粉質(zhì)特性的影響

穩(wěn)定時(shí)間是衡量面團(tuán)品質(zhì)的最重要指標(biāo)之一[40],穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng),表明面團(tuán)的韌性越好,面筋的強(qiáng)度越大,加工性質(zhì)越好[41]。辣椒粉、牛肉粉及兩者不同質(zhì)量比的面團(tuán)樣品粉質(zhì)特性的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與CK組相比,CP、BP組的粉質(zhì)各指標(biāo)作用效果表現(xiàn)出差異性。BP組的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間均比CK組長(zhǎng),CP組的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間均比CK組短。研究顯示,添加適量膳食纖維的成分會(huì)改善面團(tuán)的流變學(xué)特性,使其形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng),但過(guò)量與面筋蛋白競(jìng)爭(zhēng)水分,反而會(huì)影響面團(tuán)的結(jié)構(gòu)的形成、吸水性和延展性[42-43]。CP組可能是由于添加辣椒粉過(guò)量從而導(dǎo)致較多的膳食纖維影響了其結(jié)構(gòu)的形成。對(duì)于MSP-1、MSP-2、MSP-3、MSP-4組來(lái)說(shuō),由于面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成不僅受到辣椒粉成分的影響,還受到牛肉粉成分的影響,較多的蛋白質(zhì)也會(huì)與面團(tuán)競(jìng)爭(zhēng)性吸水,對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充和鑲嵌。隨著混合調(diào)味粉中辣椒粉的所占比例的逐漸減小,穩(wěn)定時(shí)間先延長(zhǎng)后縮短,公差指數(shù)先減小后增大,并呈現(xiàn)顯著性的差異(P<0.05),而帶寬均無(wú)顯著差異。MSP-3組相比于MSP-1、MSP-2、MSP-4組來(lái)說(shuō),吸水率較高,形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng),分別為1.9 min、1.85 min。MSP-3組與CK組相比,吸水率提高了3.33%,形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間分別延長(zhǎng)了3.6%、15.1%。除此之外,MSP-3的公差指數(shù)較小,表明面團(tuán)筋力較強(qiáng)。由表2可知,MSP-3組的穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng),也側(cè)面反映了該質(zhì)量比的混合調(diào)味粉對(duì)小麥面團(tuán)的韌性較好。由此可見(jiàn),控制辣椒/牛肉粉的質(zhì)量比可以對(duì)小麥面團(tuán)的粉質(zhì)效果產(chǎn)生更積極的影響,2種單一調(diào)味粉的交互作用會(huì)使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及淀粉凝膠結(jié)構(gòu)之間的耦合效果更強(qiáng),從而使面團(tuán)的耐剪切力增強(qiáng),在加工過(guò)程中表現(xiàn)為可以抵抗一定的破壞,穩(wěn)定性較高。

表2 辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)復(fù)合體系粉質(zhì)參數(shù)Table 2 Farinograph parameters of chilli /beef powder-wheat dough compound system

2.2 辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系頻率掃描試驗(yàn)的影響

動(dòng)態(tài)流變是指在頻率掃描模式下的流變行為,通過(guò)對(duì)黏彈性體施以振動(dòng)或者周期變動(dòng)的應(yīng)力、應(yīng)變下,產(chǎn)生振蕩剪切特征的研究方法。小麥面團(tuán)中面筋蛋白具有黏彈性的網(wǎng)絡(luò)孔狀結(jié)構(gòu),并賦予了面團(tuán)一定的機(jī)械性能。辣椒粉、牛肉粉及兩者不同質(zhì)量比的面團(tuán)樣品經(jīng)流變儀掃描后所得的G′、G″及損耗角正切(tanδ)的結(jié)果如圖1所示。從整體上來(lái)看,在0～20 Hz隨著振蕩頻率的增加,所有面團(tuán)樣品在高頻率下均比低頻率具有更高的G′和G″值,這表明受壓面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)是一個(gè)緩慢的過(guò)程,因?yàn)槊娼罹W(wǎng)絡(luò)具有不完全彈性的性質(zhì)。在整個(gè)頻率范圍內(nèi),對(duì)照組和所有混合面團(tuán)樣品的G′均比G″大,表明面團(tuán)配方具有類固體彈性的性質(zhì)[44]。面團(tuán)的這種類固體彈性行為可能歸因于隨著頻率的增加,面團(tuán)中的淀粉顆粒起到了填充物的作用,增強(qiáng)了面筋的強(qiáng)度,并產(chǎn)生了很強(qiáng)的結(jié)合力,淀粉顆粒之間的排斥力在混合面團(tuán)樣品中占主導(dǎo)地位,從而獲得更高的模量。由圖1可以觀察到,與CK組相比,BP組的G′、G″值升高,而CP組的G′、G″值降低。添加牛肉粉使小麥面團(tuán)復(fù)合體系模量值升高的原因可能與小麥蛋白與牛肉蛋白之間發(fā)生交互作用有關(guān),使得小麥面團(tuán)復(fù)合體系內(nèi)部分子鏈段之間的纏繞點(diǎn)增多,凝膠結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。計(jì)紅芳等[45]研究發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白和牛肉鹽溶蛋白之間交互作用增強(qiáng),形成了更為致密的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在相同頻率的條件下,MSP-3組的G′、G″值達(dá)到最大,即達(dá)到最大彈性和黏性的狀態(tài),且面團(tuán)的tanδ處于最小,且對(duì)比發(fā)現(xiàn)MSP-3組比BP組的tanδ更小。這也證明了辣椒粉和牛肉粉兩者之間復(fù)配可以產(chǎn)生比單獨(dú)牛肉粉更強(qiáng)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),體系表現(xiàn)出更為優(yōu)越的黏彈性,從而導(dǎo)致模量值達(dá)到更高,進(jìn)而影響辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)的類固體行為。

a-G′、G″;b-tanδ圖1 辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)復(fù)合體系的G′、G″和tanδ關(guān)系圖Fig.1 Relationship diagram of G′, G″, and tanδ of chilli/beef powder-wheat dough composite system

2.3 運(yùn)用冪律模型對(duì)頻率掃描試驗(yàn)擬合結(jié)果的評(píng)價(jià)

采用了冪律模型對(duì)頻率掃描的結(jié)果進(jìn)行擬合,討論G′、G″與頻率之間的非線性關(guān)系,所得到的模量與振蕩頻率依賴關(guān)系的參數(shù)如表3所示。在0～20 Hz的測(cè)試頻率范圍內(nèi),G′,G″與振蕩頻率的關(guān)系可用冪律模型模擬,相關(guān)系數(shù)R2分別大于0.99和0.96,這說(shuō)明本次擬合具有較高精度。其中,K為稠度系數(shù),K的數(shù)值在表中呈現(xiàn)的越大,則表明辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)樣品面筋增強(qiáng)效果越好。根據(jù)表3中K′、K″、n′和n″參數(shù)的取值可知,所有試驗(yàn)組與對(duì)照組相比均差異顯著(P<0.05)。與CK組相比,CP組的K′和K″值均比CK組大,BP組的K′和K″值均比CK組小,除MSP-1外,MSP-2、MSP-3、MSP-4組的K′和K″值也均比CK組大。另外,表3中所有組面團(tuán)樣品的K′均大于K″,表明了彈性特征占主導(dǎo)。K′和K″值也與上述機(jī)械圖譜中G′和G′的曲線趨勢(shì)呈現(xiàn)出一致性,這也說(shuō)明了流變特征指標(biāo)K可做為流變特性的代表性參數(shù)進(jìn)行研究。同時(shí),n′和n″可以表示G′和G″的斜率,所有混合面團(tuán)樣品的n值均小于1,也說(shuō)明添加調(diào)味粉并未改變小麥面團(tuán)的流體性質(zhì),復(fù)合體系仍表現(xiàn)為假塑性流體,呈現(xiàn)剪切稀化特性[46]。表3中MSP-3組的K值和n值分別為5 147.716 8、1 773.103 0,遠(yuǎn)高于所有試驗(yàn)組的面團(tuán)樣品,說(shuō)明該配比下兩者復(fù)配對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)面筋增強(qiáng)效果最好。而MSP-4組的n′比n″的值高,即隨著頻率的逐漸增加,G′增加幅度比G″快,從而導(dǎo)致面團(tuán)的tanδ值逐漸變小。MSP-4組的K值和n值有所降低,推測(cè)可能是因該質(zhì)量比的混合調(diào)味粉的成分在小麥面團(tuán)復(fù)合體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中分布較為松散,從而G′和G″又呈下降趨勢(shì)。

表3辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)復(fù)合體系冪律模型擬合的參數(shù)Table 3 Parameters of power law model fitting of chilli/beef powder-wheat dough compound system

2.4 辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系蠕變-恢復(fù)試驗(yàn)的影響

蠕變-恢復(fù)試驗(yàn)是一種最典型的靜態(tài)黏彈性行為的體現(xiàn)的方法,可以通過(guò)對(duì)試驗(yàn)樣品施加恒定應(yīng)力,從而測(cè)量隨時(shí)間相應(yīng)的變形,表征試驗(yàn)樣品在一段時(shí)間內(nèi)的黏彈性行為[47]。當(dāng)受到恒定的應(yīng)力時(shí),黏彈性材料,如面團(tuán),由于其部分恢復(fù)其初始結(jié)構(gòu)的能力,會(huì)呈現(xiàn)出對(duì)變形的非線性響應(yīng)[48],當(dāng)撤去應(yīng)力后,彈性材料隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸恢復(fù)其初始的結(jié)構(gòu)[49]。圖2顯示了辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系蠕變-恢復(fù)曲線結(jié)果。在蠕變?cè)囼?yàn)中,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),面團(tuán)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加,應(yīng)變抗力變大,所有面團(tuán)樣品柔量均出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。而在卸載應(yīng)力后,所有面團(tuán)樣品柔量均出現(xiàn)逐漸下降并呈現(xiàn)逐漸持平的狀態(tài)。由圖中可以觀察到,相對(duì)于CK組而言,CP組、MSP-1組的整個(gè)彈性柔量曲線均高于CK組,而B(niǎo)P組、MSP-2組、MSP-3組、MSP-4組的柔量曲線均比CK組較低。其中MSP-3組的柔量曲線達(dá)到最低,也表明MSP-3組所產(chǎn)生的應(yīng)變較小,面團(tuán)結(jié)構(gòu)的基質(zhì)較強(qiáng)。研究表明,蛋白質(zhì)比例和分布會(huì)影響面團(tuán)的強(qiáng)度和延展性[50]。圖2中通過(guò)控制牛肉粉和辣椒粉兩者之間的質(zhì)量比改變混合調(diào)味粉中蛋白質(zhì)和膳食纖維在復(fù)合體系的三維結(jié)構(gòu)的比例和分布,影響面團(tuán)的蠕變-恢復(fù)特性,該結(jié)果也與頻率掃描的實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持一致。

圖2 辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)復(fù)合體系的蠕變-恢復(fù)曲線Fig.2 Creep-recovery curve of chilli/beef powder-wheat dough compound system

2.5 運(yùn)用Burgers模型對(duì)蠕變-恢復(fù)試驗(yàn)擬合結(jié)果的評(píng)價(jià)

將蠕變-恢復(fù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行Burgers模型擬合,描述了柔量與時(shí)間函數(shù)的變化趨勢(shì),得到結(jié)果如表4所示。研究顯示,當(dāng)小麥面團(tuán)在受到應(yīng)力時(shí),面團(tuán)中淀粉分子鏈內(nèi)的鍵長(zhǎng)和鍵角發(fā)生變化,形成可以恢復(fù)的瞬時(shí)柔量(JCo),該柔量與時(shí)間沒(méi)有關(guān)系。而隨著時(shí)間的延長(zhǎng),面團(tuán)中淀粉單個(gè)分子的鏈段開(kāi)始發(fā)生運(yùn)動(dòng),由卷曲狀向直鏈狀拉伸,面團(tuán)發(fā)生延緩形變,相對(duì)應(yīng)的柔量為延緩柔量(JCm)[51]。延緩柔量對(duì)時(shí)間(應(yīng)力施加時(shí)間t以及延緩時(shí)間λ)有依賴性性。延緩時(shí)間λ值越小,表明面團(tuán)的回復(fù)時(shí)間越短、彈性越好[52]。零剪切黏度(μco)可以用來(lái)表征面團(tuán)在應(yīng)力消失時(shí)的流動(dòng)情況,μco越大越難維持其原有形狀[53]。最大蠕變?nèi)崃?Jmax)被認(rèn)為是面團(tuán)變形抗力的一個(gè)指標(biāo),用來(lái)表征面團(tuán)結(jié)構(gòu)單元之間的結(jié)合強(qiáng)度,該值越小表示面團(tuán)的內(nèi)部能量較高,結(jié)構(gòu)變強(qiáng),抗形變能力越好[32]。

表4 辣椒/牛肉粉-小麥面團(tuán)復(fù)合體系的蠕變-恢復(fù)曲線Burgers模型擬合的參數(shù)Table 4 Parameters of burgers model fitting for creep-recovery curve of chilli/beef powder-wheat dough compound system

在整個(gè)蠕變-恢復(fù)階段的過(guò)程中,由于牛肉粉和辣椒粉成分的差異,對(duì)小麥面團(tuán)混合體系抵抗壓力的行為也表現(xiàn)各異。根據(jù)整個(gè)蠕變恢復(fù)試驗(yàn)階段過(guò)程中的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出,在蠕變階段,BP組的瞬時(shí)柔量(JCo)和延緩柔量(JCm)與CK組相比顯著降低了50.26%和58.21%,在恢復(fù)階段,瞬時(shí)柔量(JRo)和延緩柔量(JRm)與CK組相比顯著降低了48.61%和56.27%。BP組的μco與CK組相比增大,CP組的μCo與CK組相比減小,這也說(shuō)明了BP組在打破流動(dòng)時(shí)所需要的能量較大,抵抗流動(dòng)能力增強(qiáng)。且在同一時(shí)間的相同應(yīng)力的條件下,CP組與CK組相比Jmax增大,BP組與CK組相比Jmax減小,說(shuō)明了BP組的抗形變較小,且BP組的Jr/Jmax為38.970 6%,說(shuō)明了其恢復(fù)能力較好。這可能是當(dāng)面團(tuán)承受恒定應(yīng)力時(shí),添加牛肉粉可能對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充,結(jié)構(gòu)較為緊密,內(nèi)部分子鏈段相對(duì)較為困難,表現(xiàn)為抗變形能力較好,具有更低的瞬時(shí)變形和延緩變形,且當(dāng)消除應(yīng)力時(shí)具有較高的恢復(fù)能力。而辣椒粉由于具有較多的膳食纖維在面筋網(wǎng)絡(luò)中的鑲嵌不均,表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)較為松弛,當(dāng)體系受到應(yīng)力時(shí)可能會(huì)影響該體系的流變特性。對(duì)于辣椒粉和牛肉粉兩者進(jìn)行復(fù)配添加的面團(tuán)樣品(MSP-1、MSP-2、MSP-3、MSP-4組)的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看,MSP-3組的瞬時(shí)柔量(Jo)和延緩柔量(Jm)均達(dá)到最小,λ值達(dá)到最小,從而證實(shí)了MSP-3組具有較高的彈性,這也與上述頻率掃描的結(jié)果也保持一致。除此之外,MSP-3組的μCo達(dá)到了最大為7.542 1,這一特性也表明MSP-3組在加工時(shí)有一定優(yōu)勢(shì),在打破流動(dòng)時(shí)需要的能量較大,可以維持其原有形狀不易發(fā)生流動(dòng),抗變形能力較強(qiáng)。另外,隨著牛肉粉的質(zhì)量比占比增大,Jmax呈現(xiàn)先變小后變大的趨勢(shì)。其中,MSP-3組的Jmax達(dá)到最小,與CK組相比額外降低了84.71%。研究顯示,呈現(xiàn)較低的柔量值和較高的零剪切黏度的面團(tuán)往往表現(xiàn)出高彈性的恢復(fù)值[35]。MSP-3組的恢復(fù)階段的總彈性柔量(JRo+JRm)占面團(tuán)最大蠕變?nèi)崃康?9.767 8%,Jr/Jmax達(dá)到最大,與CK組相比恢復(fù)率升高了35.39%,也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。綜上,辣椒粉和牛肉粉質(zhì)量比為1∶3時(shí),2種單一調(diào)味粉成分之間的交互作用對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的鑲嵌和填充效果較好,因此MSP-3組表現(xiàn)出面團(tuán)抗形變能力較好(較高的Jmax),不易黏彈性變形(較低的Jo和Jm),較難發(fā)生流動(dòng)(較高的μco),彈性較好(較低的λC)和較強(qiáng)的恢復(fù)能力(較高的Jr/Jmax)。

3 結(jié)論

辣椒粉、牛肉粉以及兩者之間的質(zhì)量比對(duì)小麥面團(tuán)的流變學(xué)特性均有較大的影響,經(jīng)過(guò)辣椒粉和牛肉粉合理質(zhì)量比可以改善小麥面團(tuán)的黏彈性,使其品質(zhì)特性和加工適應(yīng)性達(dá)到更好。從獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果來(lái)看,辣椒/牛肉粉對(duì)小麥面團(tuán)復(fù)合體系的作用效果表現(xiàn)出差異性,辣椒粉由于含有較多的膳食纖維一定程度上會(huì)增加小麥面團(tuán)的混合阻力,使得面團(tuán)的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間縮短,筋力減小,黏彈性表現(xiàn)較差,在受到應(yīng)力時(shí)表現(xiàn)為抗變形能力較差,易發(fā)生流動(dòng),且恢復(fù)力較差;而牛肉粉的加入對(duì)小麥面團(tuán)產(chǎn)生了填充和軟化的作用,使面團(tuán)的結(jié)構(gòu)彈性增強(qiáng),表現(xiàn)為面團(tuán)的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng),筋力增強(qiáng),黏彈性表現(xiàn)較好,抗變形能力增強(qiáng)。辣椒粉、牛肉粉兩者進(jìn)行復(fù)配可以表現(xiàn)出較為堅(jiān)實(shí)的彈性行為,面團(tuán)模量值升高,恢復(fù)能力和抗變形能力較好。由此可以推斷出,辣椒/牛肉粉在質(zhì)量比為1∶3的條件下可以作為一種面筋增強(qiáng)劑,通過(guò)兩者之間相互作用使小麥面團(tuán)內(nèi)部的三維面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布和鑲嵌達(dá)到最佳,導(dǎo)致S—S共價(jià)交聯(lián)鏈增強(qiáng),表現(xiàn)為面團(tuán)基質(zhì)增強(qiáng),在應(yīng)力條件下提供了抗變形能力,面團(tuán)的可加工性較好。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究調(diào)味粉對(duì)小麥面團(tuán)的流變學(xué)特性的影響,有助于進(jìn)一步了解探究其對(duì)面制品(如鮮濕面、干掛面等)的加工特性的影響,為今后調(diào)味面制品奠定了一定的理論基礎(chǔ)。