Mixolab參數與青稞全粉餅干品質相關性研究

摘 要： 為探究Mixolab參數與青稞全粉餅干品質之間的關系，通過Mixolab儀測定13份青稞全粉，并分析Mixolab參數與青稞全粉餅干營養成分、體外淀粉水解特性及餅干質構特性之間的關聯性。結果顯示：青稞材料間的流變特性差異明顯，其中，C1（characteristic torque 1）值與直鏈淀粉、總淀粉、快速消化淀粉（rapid digested starch，RDS）和體外血糖生成指數（extracorporeal glycemic index，eGI）呈顯著負相關，而與β-葡聚糖、蛋白質、脆性、硬度和咀嚼性間呈顯著正相關。C3（characteristic torque 3）值則正好相反，與直鏈淀粉、RDS和eGI間呈顯著正相關，與β-葡聚糖、蛋白質、脆性、硬度和咀嚼性呈顯著負相關。由此可見Mixolab參數吸水率、C1和C3可以作為預測青稞全粉餅干的營養成分、淀粉水解特性和質構特性的重要參數。這為青稞品種選育和青稞產品加工原料選擇提供方便的檢測方法。

關鍵詞： 青稞;營養成分;Mixolab儀;水解特性;質構特性;相關性分析

中圖分類號： TS 213.2 文獻標志碼： A 文章編號： 2095-8730（2024）01-0078-08

青稞（Hordeum vulgare var. coeleste L.）在我國青藏高原地區廣泛種植，是藏區同胞的主要口糧。近幾年，有關青稞β-葡聚糖的研究較多，認為β-葡聚糖是一個功能因子，在降低血液膽固醇和減少餐后血糖反應方面有重要的作用。但是，目前市面上的青稞產品中青稞含量非常有限，并且由于去除了含有大量營養功能成分的麩皮，因此，極大地限制了青稞產品的特色和營養功效的發揮。

青稞資源豐富，不同品種間營養成分和功能特性差別較大。流變學特性作為評價谷物品質的重要指標，已被廣泛地應用到谷物及其制品質量評價中，常用的測定儀器有粉質儀、拉伸儀、吹泡儀、黏度儀等，其中，Mixolab混合實驗儀通過測定面粉加水后恒溫糅混及面團升溫后蛋白質弱化和淀粉糊化特性，可系統地研究樣品的蛋白特性、淀粉特性、酶特性、外源添加劑的特性及其對粉體影響等特性。目前，國內外已有大量用Mixolab測試儀評價面團蛋白質特性［1］、預測餅干和蛋糕的烘焙品質［2-3］的報道。JIA等［4］發現隨著加利福尼亞杏仁粉的添加，C1和C5值增加，而C3值降低，且對應的餅干斷裂力顯著下降。PAPOUKOV等［5］通過Mixolab檢測不同程度鐮刀菌污染的冬小麥烘焙品質，結果發現鐮刀菌污染的程度越高，C3和C4值降低，加工的面包比較黏口且體積變小。KAHRAMAN等［3］研究證明C5值與蛋糕硬度呈正相關關系，C2、C3、C4和C5值與蛋糕體積呈負相關關系。秦毛毛等［6］通過Mixolab對市面上30多份餃子粉的流變特性檢測，發現對品質影響最大的參數是形成時間和穩定時間，這為高質量餃子粉篩選生產提供了參考。彭文怡等［7］通過預糊化糯米粉的添加，觀察糯米粉Mixolab參數變化，為糯米粉品質改良及應用提供指導。也有研究認為Mixolab的吸水率、穩定時間還與面筋指數顯著相關［8］。因此，基于Mixolab的測試分析除了能更全面、更科學、更直接地表征面粉的質量，還能綜合評價不同用途谷物粉的質量。

青稞因其籽粒組分中缺少面筋蛋白，因此更適合加工成餅干，而Mixolab是以少量水分形成面團測定其蛋白質和淀粉特性，與餅干較低水分的加工方式較相似［9］，因此，用Mixolab來表征青稞餅干的加工特性具有一定的可行性。目前，有關Mixolab儀在青稞中的應用多集中在添加小麥、谷朊粉、淀粉、氯化鈉等改良后混合粉的蛋白質和淀粉特性［10］，現有的報道中，尚未見有關Mixolab混合儀預測青稞餅干的烘烤品質及功能特性的報道。綜上，本研究以13份青稞全粉為對象，通過檢測Mixolab特性，分析其參數與餅干品質間的關系，旨在為青稞品質育種及青稞適宜性加工材料選擇提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

13個青稞品種分別是藏青18、康青7號、糯xzw11和08-1128（中國科學院成都生物研究所提供）;藏青13、藏青25、藏青2000、藏青320（西藏農牧科學院提供）;瓦藍、昆侖13號、北青6號、柴青1號和黑老鴉（青海省農林科學院提供）。青稞籽粒篩選去掉雜質并使水分含量保持在14％左右。

K-TSTA淀粉總量檢測試劑盒、K-AMYL直鏈淀粉檢測試劑盒、K-BGLUβ-葡聚糖檢測試劑盒：安諾倫（北京）生物科技有限公司;淀粉葡萄糖苷酶、胰酵素、醋酸鈉緩沖液、葡萄糖氧化酶和過氧化物酶、硫酸鉀、硫酸銅等試劑：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

Foss Scind CT410旋風式樣品磨、Mixolab混合實驗儀：法國肖邦技術公司;Foss Kjeltec 8400凱氏定氮儀、TA.XT plus質構儀、全波長掃描式多功能讀數儀：美國Thermo公司。

1.3 方 法

1.3.1 青稞全粉的Mixolab測定

使用磨粉儀制備得到青稞全粉，青稞全粉加水形成面團（面團質量為90 g），采用Mixolab混合實驗儀，實驗溫度控制程序為恒溫過程30 ℃恒溫8 min;升溫過程以4 ℃／min的速度升溫到90 ℃，并在90 ℃保持7 min;降溫過程以4 ℃／min的速度降溫到50 ℃，并在50 ℃保持5 min，整個測定過程共45 min，檢測曲線見圖1。

Mixolab參數含義見表1。在第一階段還會得到吸水率、面團形成時間和穩定時間。吸水率是使面團產生（1.10±0.05）N·m扭矩所需的加水量;面團形成時間即在30 ℃下達到最大扭矩所需時間;穩定時間即面團所產生的扭矩保持在 1.1 N·m 的時間。

1.3.2 青稞全粉餅干制作

餅干制作主要包括配粉、面團、醒發、成型、烘烤五個步驟。將起酥油、蛋糕油、植物油、糖粉、小蘇打和雞蛋一起混勻，再加入青稞全粉，依次加入水揉成面團，成型厚度約5 mm，面火160～180 ℃，底火180～200 ℃，烤制15 min左右即可，待餅干達到室溫磨粉備用。

1.3.3 青稞全粉餅干營養組分測定

青稞全粉餅干總淀粉、直鏈淀粉和β-葡聚糖含量分別采用試劑盒檢測，每個樣品重復3次。蛋白質含量采用凱氏定氮法測定，重復3次，其中含氮量和蛋白質含量計算公式見式（1）和式（2）：

含氮量（％）=（Vs-Vb）／M×N×14.01×100（1）

蛋白質含量（%）=氮含量×5.83（2）

式（1）中： Vs指滴定樣品時所加的鹽酸（mL）;Vb指滴定空白試劑時所需鹽酸（mL）;N指標準HCl的當量濃度（mol／L）;14.01是氮的相對原子量（g／mol）;M指樣品質量（g）。

1.3.4 淀粉體外水解特性測定

淀粉體外水解參考鄧曉青等［11］的方法。主要包括新鮮酶液的制備和體外模擬淀粉水解及血糖生成指數計算三個步驟。新鮮酶液制備主要是將胰酵素溶解后與淀粉葡萄糖苷酶溶液混合而成;體外模擬淀粉水解過程是分別往樣品中加入胃蛋白酶和新鮮酶液后，分別在0、1、10、20、30、60、90、120、180和240 min取反應液，檢測其中含有的葡萄糖，得到水解的淀粉;最后根據水解淀粉計算青稞全粉餅干血糖生成指數。

1.3.5 餅干質構特性分析

選取HDP／CFS球形探頭，設置測前、測中和測后速度分別為1.0、10.0和1.0 mm／s，檢測距離為10 mm，數據收集速率為500 pps，重復10次。

1.4 數據分析

利用SPSS 17.1數據分析工具和Excel軟件對所有數據進行差異顯著性分析（Plt;0.05）和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 青稞全粉的Mixolab分析

13份青稞全粉面團的Mixolab測定結果見表2。吸水率變幅為74.00％～98.70％，昆侖13號的吸水率最小，藏青18吸水率最大。吸水率是使面團產生（1.10±0.05）N·m扭矩所需的加水量，即吸水率越高，相同質量樣品所得到的粉團質量越大。劉莉等［12］報道小麥的吸水率為55％～57％，與本研究差異較大，主要是因為本研究中使用的青稞全粉，麩皮膳食纖維中的羥基更易與水結合，麥麩膳食纖維具有良好的持水特性［13］。13份材料的穩定時間分布在4.32～12.17 min之間。穩定時間代表面團的耐揉性，說明藏青25和柴青1號的耐柔性較差，而藏青18和08-1128耐柔性較強。

青稞粉質峰值（C1值）較低，且在13份材料間差異較小，變化范圍為1.03～1.17 N·m，平均1.09 N·m。值得一提的是，與其他材料相反，藏青18和糯xzw11兩個材料的C1值高于C3值，且藏青18在C1點的停留時間比較久，說明藏青18具有較強的面團穩定性和面團筋力［14］。C2值表示青稞全粉和水在混合過程中蛋白質弱化的程度，變幅在0.35～0.75 N·m之間。C3值表示淀粉糊化特性，其變幅為0.66～2.22，其中，藏青18的C3值最大，即糊化最快，主要因為其淀粉顆粒較強的膨脹度和較強的結合水的能力。C4值變幅為0.00～1.37，昆侖13號最小，說明其淀粉的熱膠穩定性最差，淀粉酶活性最強，康青7號則相反;C5值（回生終點值）變幅為0.02～2.02，也是昆侖13號最小，說明隨著時間的延長，其冷黏度越小，越不容易凝沉，即不易回生［15］。

因為C3值代表淀粉的糊化特性，即面團在加熱階段產生的最大扭矩，而糊化特性是反應淀粉品質的重要指標，能直接表征青稞淀粉的特性。因此，根據C3值的大小，將13份材料分為3大類（表3），其中，類型Ⅰ材料包括藏青18和糯xzw11，類型Ⅱ包括藏青25、昆侖13號、柴青1號和08-1128，類型Ⅲ包括康青7號、藏青13、瓦藍、藏青2000、藏青320、北青6號和黑老鴉。第Ⅰ類材料的平均吸水率為91.85％，高于第Ⅱ類的84.75％和第Ⅲ類的83.31％。穩定時間和C2（面筋強度）則表現為第Ⅱ類低于第Ⅰ類和第Ⅲ類，但差異不顯著;按照國家標準《小麥品種品質分類》（GB／T 17320—2013）的分類，本研究中青稞全粉的穩定時間和吸水量均達到了中筋和中強筋的標準，但在實際加工過程中卻缺乏相應的彈性和延展性，且本研究前期通過實驗選擇90 g作為粉團質量，一般小麥粉選擇75 g作為粉團質量，是因為青稞不具有小麥粉特有的面筋屬性、延展性和韌性。因此，下一步應該對青稞的濕面筋含量進行檢測，找尋其與Mixolab參數間的關系，為青稞產品的加工提供指導。C3（峰值黏度）在三類材料中的趨勢為第Ⅰ類（0.70 N·m）lt;第Ⅱ類（1.42 N·m）lt;第Ⅲ類（1.96 N·m），一般認為，C3的穩定值在1.2～1.8 N·m，面團加熱糊化的過程中才無崩潰現象［16］。因此，第Ⅰ材料糊化過程中易出現崩潰現象。同樣，C4（谷值黏度）和C5值表現為第Ⅰ類lt;第Ⅱ類lt;第Ⅲ類，且第Ⅰ和Ⅱ類顯著低于第Ⅲ類（Plt;0.05），說明第Ⅰ類材料具有較低的糊化膠穩定性和回生特性。

2.2 青稞全粉餅干主要營養組分含量分析

13份青稞全粉餅干主要營養組分含量的測定結果見表4。總淀粉含量分布在37.71％～45.04％之間，直鏈淀粉含量變幅較大（0.08％～17.23％），其中，藏青18和糯xzw11的直鏈淀粉幾乎為0。β-葡聚糖的含量分布在2.46％～8.45％之間，蛋白質含量從6.43％到12.30％，表明不同材料間差異較大。分析可知，第Ⅰ類總淀粉含量平均值39.63％，低于第Ⅱ類（40.41％）和第Ⅲ類（42.52％），但差異不顯著。第Ⅰ類直鏈淀粉含量（0.09％）顯著低于第Ⅱ類（11.55％）和第Ⅲ類（14.72％），而第Ⅰ類β-葡聚糖含量（6.91％）和蛋白質（11.02％）均顯著高于第Ⅱ類（4.03％、7.87％）和第Ⅲ類（3.70％、8.08％）。相同的變化趨勢在不同淀粉含量的大麥［17］和青稞［18］材料中已被報道，該結果能為不同營養類型的材料選擇提供參考。

2.3 青稞全粉餅干質構特性分析

13份青稞全粉餅干的質構特性結果見表5。硬度分布在881.86～2 909.54 g，平均1 345.46 g，

硬度最大的材料為藏青18，最小的為瓦藍。脆性變異幅度為601.16～1 555.31 g／s，平均827.03 g／s，脆性最強的材料仍為藏青18，最弱的為北青6號。咀嚼性變化范圍是722.61～2 353.87 g／s，平均1 177.88 g／s，對應的材料與脆性一致，該結果與林順順等［15］的研究結構一致，即餅干的硬度越大，酥脆性和咀嚼性越強，越有利于在口腔咀嚼過程中增強凝膠珠“球軸承”能力，從而提升口感潤滑性能。

分析發現，第Ⅰ類餅干的脆性（1 266.29 g／s）、硬度（2 562.29 g）和咀嚼性（2 159.56 g／s）均顯著高于第Ⅱ類和第Ⅲ類，第Ⅱ類和第Ⅲ類餅干之間無顯著性差異。這一結果可能與第Ⅰ類餅干中β-葡聚糖含量較高有關，β-葡聚糖是非淀粉類多糖，具有很強的吸水性［18］，從而引起水分重排，導致面筋蛋白吸水不足，干擾面筋網絡的形成，最終導致較差的品質。

2.4 青稞全餅干體外淀粉水解分析

13份青稞全粉餅干體外淀粉水解結果見表6。水解率最低的是藏青18，最高的是康青7號。根據水解過程中不同時間的水解速率，將水解淀粉劃分成4類：1 min內水解的淀粉為非常快速消化淀粉（very rapid digested starch，VRDS），其在13份餅干中的變化范圍為19.70％～23.80％，其中藏青320 VRDS最少（19.70％），藏青25最多 （23.80％）;20 min時水解的淀粉為快速消化淀粉（rapid digested starch，RDS），13份餅干的RDS分布在27.90%～34.30％之間，藏青18的RDS最少，藏青13最多;20～120 min之間消化的淀粉為慢消化淀粉（slowly digested starch，SDS），其在13份餅干中的變幅為4.90％～7.90％;120 min后還未消化完的淀粉稱為抗性淀粉（resistant starch，RS），在13份餅干中的分布為0.09％（柴青1號）到8.80％（藏青320）。在13份青稞全粉餅干中，藏青18的淀粉水解速率明顯低于其他材料，首先是因為藏青18總淀粉含量較低;其次，藏青18中高含量的β-葡聚糖會引起反應體系黏度的增強，從而使酶的活性降低，最終導致淀粉降解速率降低［19］。

水解指數（hydrolysis index，HI）和體外血糖生成指數（estimated glycemic index，eGI）也常用來表達碳水化合物對血糖含量的影響［20］。13份青稞全粉餅干的HI變幅為55.66～70.34，eGI為70.26～78.33，其中藏青18表現出最低的HI和GI，而康青7號的HI和GI則是最高的，該結果與AJANI等［21］的研究結果一致。

由表7可知，第Ⅰ類青稞餅干中VRDS、RDS和SDS含量較低，而RS含量卻最高。第Ⅱ類和第Ⅲ類除了RS含量差別較大，其余三類淀粉含量差別較小，且均高于第Ⅰ類淀粉。此外，第Ⅰ類青稞餅干的HI和GI值顯著低于第Ⅱ類和第Ⅲ類（Plt;0.05）。郭文滔等［22］研究發現，葛根粉含量增加引起新鮮葛根饅頭的硬度增加，感官品質下降，饅頭SDS和RS含量增加，最終淀粉HI和GI下降，與本研究結果一致，即第Ⅰ類青稞餅干具有較高含量的RS，對應的HI和GI含量也較低，SDS的含量較低可能是因為在分類的時候受不同材料差異影響。

2.5 青稞Mixolab參數與餅干品質相關性分析

2.5.1 青稞Mixolab參數與餅干營養組分含量之間的相關性

青稞Mixolab參數與餅干營養組分含量之間的相關性分析結果見表7。吸水率與β-葡聚糖之間呈顯著正相關（Plt;0.05），C1與直鏈淀粉和總淀粉呈顯著負相關（Plt;0.01，Plt;0.05），而與β-葡聚糖和蛋白質呈極顯著正相關（Plt;0.01）。C3與直鏈淀粉呈極顯著正相關（Plt;0.01），與β-葡聚糖和蛋白質呈顯著負相關。C4則與總淀粉表現出較強的正相關（Plt;0.05）。綜上可知，C1和C3是兩個非常重要的指標，兩者與青稞主要成分之間呈較強的相關性，且關系相反，可用于判斷營養成分的預測指標。李俊輝［23］報道顯示，稻米的直鏈淀粉含量與C3、C4和C5呈顯著正相關，這與本研究的結果一致，而蛋白質與C1、C3和C5呈顯著負相關，蛋白質與C1的關系與本研究的結果相反，有可能是其選擇的稻米直鏈淀粉變化范圍相對較小造成的。蔡宏郁等［24］也證明Mixolab的多項參數與大米食用品質有較強的關聯性，將其應用于大米食用品質的評價是可行的，其中冷卻階段糊化淀粉的回生特性可以作為大米食用品質評價的參考表征點。

2.5.2 青稞Mixolab參數與餅干質構特性之間的關系

由表7可知，C1與青稞全粉餅干脆性、硬度、咀嚼性均呈顯著正相關（Plt;0.05），而C3正好相反，與脆性、硬度、咀嚼性間均呈負相關（Plt;0.05或Plt;0.01）。張艷等［25］研究Mixolab參數與面包烘烤品質間的關系，認為Mixolab穩定時間和C2值是預測面包烘烤品質的兩個重要參數，且認為Mixolab參數預測面包內部品質特性略優于粉質儀和拉伸儀。此外，也有基于鮮濕面條和饅頭建立的Mixolab評價模型，均能有效地評價其加工和食用品質［22］。本研究中C1值越高、C3值越低的青稞材料，其餅干的質構特性越差，該結果可為青稞不同類型產品的加工提供了重要的參考。

2.5.3 青稞Mixolab參數與餅干體外淀粉水解之間的相關性

由表7可知，吸水率和C1表現出一致的結果，均與RDS、HI和GI之間呈極顯著負相關（Plt;0.01），而C3則相反，與RDS、HI和GI之間呈顯著正相關。因此，吸水率和C1值較高，而C3值較小的材料更適合血糖代謝綜合征患者食用。綜上，吸水率、C1和C3可以作為青稞餅干體外水解特性的預測參數。目前，有關體外淀粉水解特性和Mixolab參數間關系的研究尚未見報道，本研究僅是從相關性系數角度分析，還有待進一步深入研究和驗證，這將為青稞功能性食材篩選提供參考。

3 結論

本研究通過Mixolab儀檢測13份青稞全粉流變學特性，結果發現不同材料在加水成團特性及升溫后的熟化特性上各個檢測指標均具有較大差別。與小麥的Mixolab參數相比，青稞全粉的吸水率較高，除了C1的變化范圍比較接近，穩定時間、C2、C3、C4和C5的差異都比較大，這是引起青稞餅干口感和回生特性差異的關鍵。

通過Mixolab參數與青稞全粉餅干營養成分、水解特性及質構參數間的相關性分析，發現可以通過吸水率、C1和C3參數預測青稞籽粒組分含量。即高吸水率的材料β-葡聚糖含量高，高C1值的材料直鏈淀粉和總淀粉含量低，而β-葡聚糖和蛋白質含量高;C3與C1呈相反的趨勢。此外，青稞全粉餅干的質構特性也可以用Mixolab預測，C1與餅干的硬度、脆性及咀嚼性呈顯著正相關，而C3則正好相反。此外，高吸水率和C1值、低C3值的材料還具有較低的eGI值。綜上可知，第Ⅰ類材料加工的餅干口感相對較差，但營養成分較高，且具有較低的eGI值，而第Ⅱ類和第Ⅲ類則營養成分較少，且eGI值較高，但加工的餅干口感較好，可以根據不同需求進行選擇加工。因此，Mixolab吸水率、C1值和C3值能為青稞不同用途材料的選取提供一定的理論依據。

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Study on the correlation analysis between Mixolab parameters and the quality of whole hull-less barley cookie

DENG Xiaoqing1， PAN Zhifen2， DING Jie1， LI Xiang1， XIAO Xinxin1， PAN Yunlian1

Abstract： In order to explore the relationship between Mixolab parameters and the processing quality of whole hull-less barley cookie. Thirteen whole hull-less barley were determined using a Mixolab analyzer， and the relationships between Mixolab parameters and nutritional components， starch hydrolysis characteristics and textural properties of hull-less barley cookies were analyzed. The results showed that C1 value was negatively correlated with amylose， total starch， rapid digested starch （RDS） and estimated glycemic index （eGI）， but positively correlated with β-glucan， protein， crispness， hardness and chewiness. On the contrary， C3 showed positive correlations with amylose， RDS， and eGI， and negative correlations with β-glucan， protein， crispness， hardness and chewiness. This study demonstrated that Mixolab parameters， such as water absorption， C1 and C3， can be used as important indicators to predict nutritional composition， starch hydrolysis characteristics and textural properties of hull-less barley cookies. This could provide a convenient detection method for quality breeding and the selection of processing materials for hull-less barley.

Key words： hull-less barley; nutritional components; Mixolab analyzer; hydrolysis characteristics; textural properties; correlation analysis

（責任編輯：趙 勇）

收稿日期：2023-08-13 *通信作者

基金項目：四川省科技創新苗子工程培育項目（2022062）;四川省國際科技合作（澳新）研究院項目（AXYJ2021-002）;烹飪科學四川省高等學校重點實驗室項目（PRKX2021Z14）;四川省教育廳川菜發展研究中心項目（CC21Z06）;四川省科技計劃項目（2020YJ0403）

作者簡介：鄧曉青，女，四川旅游學院烹飪學院講師，博士，主要從事食品營養與品質研究，E-mail： dengxiaoqing0@163.com;

潘志芬，女，中國科學院成都生物研究所副研究員，博士， 主要從事食品營養與加工研究，E-mail： panzf@cib.ac.cn。