段夢(mèng)杰, 王振華, 托合提薩伊普?qǐng)D爾蓀托合提, 鄭妍妍, 張 敏, 梁 杉

(北京工商大學(xué) 北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心/北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心, 北京 100048)

小米,是我國(guó)北方地區(qū)人民喜愛(ài)的雜糧。 小米營(yíng)養(yǎng)素比例適宜,小米蛋白是一種低過(guò)敏性蛋白,小米中的膳食纖維和多酚具有多種健康益處。 多酚類化合物有助于降低膽固醇代謝失調(diào)、2 型糖尿病等慢性病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),是小米中非常重要的功能成分之一。 我國(guó)學(xué)者對(duì)小米制品中功能成分抗氧化活性的研究相對(duì)較少,很多研究是關(guān)于小米籽粒與其他雜糧抗氧化活性的比較研究[1-4]。 中國(guó)是小米的主產(chǎn)區(qū),小米產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的80%,但我國(guó)小米的消費(fèi)形式主要是小米粥、米飯等,深加工水平低、品種少,針對(duì)小米深加工產(chǎn)品品質(zhì)的研究文獻(xiàn)也較少[5-6]。 因此,豐富小米深加工產(chǎn)品種類,提高產(chǎn)品品質(zhì),對(duì)于促進(jìn)我國(guó)小米制品消費(fèi)和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

將小米磨制成粉可以部分替代主糧,實(shí)現(xiàn)小米在意面、中式面條和饅頭等主食中的多樣化應(yīng)用[7],但小米在加工過(guò)程中淀粉不易糊化,又缺乏面筋蛋白,面團(tuán)可塑性差,限制了其在面制品中的應(yīng)用。 研究表明,通過(guò)擠壓處理工藝,使小米中的淀粉發(fā)生糊化和降解,蛋白質(zhì)聚集,導(dǎo)致溶解性降低,產(chǎn)生類似面筋蛋白的特性,有利于小米掛面成型[8]；而且擠壓處理可以降低谷物中抗?fàn)I養(yǎng)因子水平,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用度[9],較好地保留小米的多酚含量[10]。 田曉紅等[11]將擠壓小米粉和未擠壓小米粉混合后,添加到小麥粉中制作了小米粉占比60%的掛面,品質(zhì)尚佳。 生鮮面條具有含水量高、新鮮、易煮、風(fēng)味獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn),深受人們喜愛(ài),但目前對(duì)小米干制品(掛面)的研究較多,關(guān)于小米鮮濕制品的文獻(xiàn)較少,針對(duì)小米粉添加量對(duì)生鮮面條品質(zhì)、多酚含量及抗氧化活性的研究更少。 為了豐富人們的主食種類,又最大程度保證小米生鮮面條的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,本研究將在前人研究基礎(chǔ)上,分析小米粉(未擠壓與擠壓小米粉質(zhì)量比為1∶1)添加量對(duì)小米-小麥混合粉生鮮面團(tuán)流變學(xué)特性、淀粉糊化特性和生鮮面條蒸煮特性、品質(zhì)特性的影響,以及總酚、總黃酮含量與抗氧化活性之間的相關(guān)性,以期為高品質(zhì)、高小米粉比例的小米-小麥粉生鮮面條的制作提供理論基礎(chǔ),也為小米粉部分替代主糧,小米深加工制品的開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

高筋小麥粉,河北金沙河面業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；小米(品種為東方亮),山西東方亮生命科技有限公司；食鹽,中國(guó)鹽業(yè)總公司；乙醇、甲醇、正己烷、乙酸乙酯,北京化工廠；福林酚,北京索萊寶科技有限公司；蘆丁、沒(méi)食子酸,上海源葉生物科技有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無(wú)水碳酸鈉,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS),美國(guó)Sigma-Aldrich 公司；總抗氧化能力試劑盒,蘇州格銳思生物科技有限公司；實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。

1.2 儀器及設(shè)備

WF-20B 型高效粉碎機(jī),南京科益機(jī)械設(shè)備有限公司；SLG30 型雙螺桿擠壓機(jī),濟(jì)南賽百諾科技開(kāi)發(fā)有限公司；JHMZ200 型和面機(jī)、JMTD168/140 型試驗(yàn)面條機(jī),北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；Mixolab2 型混合實(shí)驗(yàn)儀,法國(guó)肖邦公司；TMS-Pilot 型質(zhì)構(gòu)儀,美國(guó)FTC 公司；CR-400/410 型色差儀,柯尼卡美能達(dá)公司；NIUSTEL-2 型核磁共振成像分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；SHZ-Ⅲ型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,上海亞榮生化儀器廠；Spark 多功能酶標(biāo)儀,瑞士Tecan Austria GmbH 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小米-小麥混合粉的制作

采用高效粉碎機(jī)粉碎小米,過(guò)80 目篩網(wǎng),再磨粉經(jīng)120 目篩網(wǎng),得到未擠壓小米粉。 采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)未擠壓小米粉進(jìn)行擠壓處理,其中原料水分調(diào)至17%,螺桿轉(zhuǎn)速為260 r/min,一區(qū)至四區(qū)溫度分別為60、90、130、160 ℃,?？谥睆綖?.9 mm。再經(jīng)冷卻、粉碎(過(guò)120 目篩網(wǎng)),得擠壓小米粉。

按照未擠壓與擠壓小米粉質(zhì)量比為1∶1進(jìn)行充分混合,得到小米粉,再將小米粉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、40%、50%、60%的比例添加到小麥粉中,制成小米-小麥混合粉,簡(jiǎn)稱混合粉。

1.3.2 混合粉面團(tuán)流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的測(cè)定

參照曾凡逵等[12]的方法,采用混合試驗(yàn)儀測(cè)定混合粉面團(tuán)流變學(xué)特性和淀粉糊化特性。 吸水率指面團(tuán)達(dá)到特定稠度值的加水量,穩(wěn)定時(shí)間反映面團(tuán)耐揉性,形成時(shí)間反映粉團(tuán)加水成團(tuán)的快慢,穩(wěn)定時(shí)間和形成時(shí)間越長(zhǎng),面團(tuán)筋力越強(qiáng)。 C1值表示揉混面團(tuán)時(shí)扭矩最大值,C2 值表示面團(tuán)蛋白質(zhì)弱化的最小扭矩,弱化度C1 -C2 反映蛋白弱化特性,C3 峰值黏度是面團(tuán)在糊化過(guò)程中的最大扭矩,反映淀粉顆粒的膨脹程度,C4 最低黏度反映淀粉在高溫條件下耐剪切的能力,C5 指面團(tuán)冷卻階段糊化淀粉的回生特性,C5 - C4 表示回生值,反映淀粉抗老化的能力。

1.3.3 小米-小麥混合粉面條的制作

參照Tuersuntuoheti 等[13]的方法制作面條。 將各比例小米-小麥混合粉混合均勻,其中加水量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為32%,食鹽添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1%,最終制得厚度為1 mm,寬度為1.5 mm 的小米-小麥粉面條,簡(jiǎn)稱小米面條。

1.3.4 小米面條蒸煮特性的測(cè)定

參照中華人民共和國(guó)糧食行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LS/T 3212—2014《掛面》測(cè)定面條烹調(diào)損失率、熟斷條率。 按式(1)計(jì)算熟斷條率,按式(2)計(jì)算烹調(diào)損失率。

式(1)中:S為熟斷條率,以數(shù)量比計(jì),%；N為完整面條根數(shù)；20 為試樣面條根數(shù)。

式(2)中:P為烹調(diào)損失率,以數(shù)量比計(jì),%；M為100 mL 面湯中干物質(zhì)的質(zhì)量,g；W為掛面水分含量,%；G為樣品質(zhì)量,g。

1.3.5 小米面條色澤的測(cè)定

采用色差儀測(cè)定10 cm×10 cm 的面片色澤,記錄亮度L*、紅度a*、黃度b*值。

1.3.6 小米面條質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參照朱永等[14]的方法測(cè)定面條質(zhì)構(gòu)特性。 儀器設(shè)定參數(shù):探頭為TMS/432-010,直徑為75 mm,厚度為3 mm,檢測(cè)速度為1.0 mm/s,壓縮比為70%,時(shí)間間隔為1 s,觸發(fā)力為5 g,重復(fù)6 次。

1.3.7 小米面條水分狀態(tài)的測(cè)定

參照李曼[15]的方法,采用低場(chǎng)核磁共振儀的CPMG 脈沖序列測(cè)定樣品的橫向弛豫時(shí)間。 參數(shù)設(shè)置如下:測(cè)試溫度為(32.00 ±0.01)℃,采樣點(diǎn)數(shù)TD 為25172,回波個(gè)數(shù)NECH 為1000,重復(fù)掃描次數(shù)NS 為32,重復(fù)采樣的時(shí)間間隔TW 為1500 ms。

1.3.8 小米面條總酚和總黃酮提取及含量的測(cè)定

參照張玲艷等[16]的方法進(jìn)行游離酚、結(jié)合酚的提取,提取液備用。 參照Folin-Ciocalteu 法[10]測(cè)定試樣的酚含量,以沒(méi)食子酸為標(biāo)樣制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,樣品多酚含量以100 g 干基中所含沒(méi)食子酸質(zhì)量(mg)表示,單位為mg/100 g。 參照NaNO2-Al(NO3)3法[10]測(cè)定試樣的黃酮含量,以蘆丁為標(biāo)樣制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,樣品黃酮含量以100 g 干基中所含蘆丁質(zhì)量(mg)表示,單位為mg/100 g。

1.3.9 小米面條中多酚抗氧化能力的測(cè)定

按照總抗氧化能力檢測(cè)試劑盒的要求測(cè)定總抗氧化能力；參照蔡婷等[10]的方法在517 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定DPPH 自由基清除率；參照林耀盛等[17]的方法在734 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定ABTS 自由基清除率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,數(shù)據(jù)是3 次實(shí)驗(yàn)的平均值。采用Microsoft Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖,采用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小米粉添加量對(duì)混合粉流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的影響

表1 為不同小米粉添加量混合粉面團(tuán)的流變學(xué)特性和淀粉糊化特性分析結(jié)果。 由表1 可見(jiàn),與小麥粉面團(tuán)相比,混合粉面團(tuán)的吸水率、弱化度顯著升高,穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間、C2、C3、C4、C5、回生值顯著降低,說(shuō)明添加小米粉弱化了面團(tuán)面筋強(qiáng)度和糊化特性,面粉品質(zhì)變差。 隨著小米粉添加量增加,吸水率升高,形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間減少,說(shuō)明面團(tuán)的筋力減弱,當(dāng)小米粉添加量質(zhì)量比為50%、60%時(shí),吸水率高達(dá)63.90%、64.50%,可能是小米粉經(jīng)擠壓改性后,淀粉發(fā)生糊化和降解,導(dǎo)致面團(tuán)的吸水率升高；且在相同含水量條件下,小米粉與小麥粉的面筋蛋白競(jìng)爭(zhēng)吸水,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成受到限制,降低了面團(tuán)強(qiáng)度。 小米粉添加量增加,破損淀粉顆粒越多,導(dǎo)致C3 峰值黏度呈現(xiàn)顯著性下降趨勢(shì)；C5 表示最終黏度,黏度越低,說(shuō)明面團(tuán)易于凝沉；C5 -C4 回生值也逐漸降低,說(shuō)明小米粉的添加延緩了面團(tuán)淀粉的回生。

表1 不同小米粉添加量混合粉的流變學(xué)特性和淀粉糊化特性Tab.1 Rheological properties and starch gelatinization characteristics of mixed powder with different additions of millet flour

2.2 小米粉添加量對(duì)面條蒸煮特性的影響

小米粉添加量對(duì)面條蒸煮特性影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。 由圖1 可見(jiàn),與小麥粉面條相比,小米面條烹調(diào)損失率、熟斷條率顯著增大。 當(dāng)小米粉添加量低于50%時(shí),蒸煮特性變化不顯著；50%添加量時(shí),烹調(diào)損失率、熟斷條率分別為5.56%、3.87%；但當(dāng)添加量為60%時(shí),烹調(diào)損失率、熟斷條率顯著增加,分別增加至6.03%、7.22%,相對(duì)于50%添加量分別增加了8.5%和87%。 這可能是由于小米粉缺乏面筋蛋白,且小米粉競(jìng)爭(zhēng)吸水,導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)不能充分形成,其中包裹的淀粉及其他可溶性組分滲漏,使烹調(diào)損失率、熟斷條率增加。 本研究表明,50%小米粉添加量面條的蒸煮品質(zhì)顯著優(yōu)于60%面條。

圖1 不同小米粉添加量面條蒸煮特性變化Fig.1 Cooking properties changes of noodles with different additions of millet flour

2.3 小米粉添加量對(duì)面條色澤的影響

小米粉添加量對(duì)面條色澤影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可見(jiàn),與小麥粉面條相比,小米面條的L*值從89.23 降至69.84。 添加小米粉顯著降低了面條的亮度,可能是由于面筋蛋白含量少,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,導(dǎo)致光反射比的下降及L*值的降低[18]。 隨著小米粉添加量的增加,a*值、b*值顯著增加,這可能是由于小米粉中類胡蘿卜素含量較高,添加小米粉增加了面條中類胡蘿卜素含量,引起a*值、b*值增加。 根據(jù)胡瑞波[18]對(duì)面條色澤的研究結(jié)果,亮度高、偏黃而紅度值低的小麥粉,色澤感官評(píng)分較高,所以,小米粉添加量增加,L*值顯著降低,a*值顯著增大,不利于感官品質(zhì),而b*值顯著增大,即黃度值增加,有利于感官品質(zhì)。 當(dāng)小米粉添加量為60%時(shí),a*值顯著高于50%面條,而L*值、b*值與50%的面條差異不顯著,說(shuō)明小米粉添加量為50%面條的色澤品質(zhì)較好,優(yōu)于60%面條。

表2 不同小米粉添加量面條的色澤Tab.2 Color of noodles with different additions of millet flour

2.4 小米粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

小米粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)特性影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。 與小麥粉面條對(duì)比,添加小米粉弱化了小米面條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),各比例小米面條硬度、彈性顯著下降。 隨著小米粉添加量增加,小米面條的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性等先減小后增大,但質(zhì)構(gòu)特性差異較小。 硬度增大的原因可能是小米粉吸水率增大,淀粉吸水形成凝膠,產(chǎn)生類似于面筋蛋白的特性[19],造成硬度增加。 結(jié)合蒸煮特性和色澤特性,建議選擇50%為最適小米粉添加量。

表3 不同小米粉添加量面條的質(zhì)構(gòu)特性Tab.3 Texture characteristics of noodles with different additions of millet flour

2.5 小米粉添加量對(duì)面條水分分布特性的影響

小米粉添加量對(duì)面條水分分布特性影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。 與小麥粉面條相比,小米面條的強(qiáng)結(jié)合水峰比例A21減小,弱結(jié)合水和自由水的峰比例A22、A23均增大,說(shuō)明水分與小米面條組分結(jié)合變?nèi)?面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不緊密。 隨著小米粉添加量增大,強(qiáng)結(jié)合水T21和自由水T23變化不顯著,而占比最大的弱結(jié)合水T22顯著增大,即水分與小米面條組分的結(jié)合能力變?nèi)?易造成腐敗微生物生長(zhǎng),且水分容易散失,引起面條失水,降低食用品質(zhì),所以高比例小米面條品質(zhì)較差,這與熟斷條率和烹調(diào)損失率增加,硬度下降的結(jié)果一致。 當(dāng)小米粉添加量較高時(shí),面筋蛋白含量較低,面筋網(wǎng)絡(luò)不致密,對(duì)水分的束縛能力弱,所以小米面條中水分自由度增加,也說(shuō)明了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差,面條品質(zhì)較差。

表4 不同小米粉添加量面條的水分分布Tab.4 Water state and distribution of noodles with different additions of millet flour

2.6 小米粉添加量對(duì)面條生物活性物質(zhì)含量及抗氧化性的影響

小米粉添加量對(duì)面條生物活性物質(zhì)含量影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。 由圖2 可見(jiàn),與小麥粉面條相比,小米面條中游離酚、結(jié)合酚、總酚、游離黃酮、結(jié)合黃酮和總黃酮含量均顯著增加,總酚、總黃酮含量分別從23.71、22.60 mg/100 g 增長(zhǎng)為44.75、43.54 mg/100 g,分別提高了88.7% 和92.7%。小米面條中游離酚含量顯著高于結(jié)合酚含量,而游離黃酮含量略高于結(jié)合黃酮含量。 通過(guò)對(duì)圖2中數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn),小米粉添加量越高,總酚和總黃酮含量越高,小米粉添加量與總酚、總黃酮含量呈二次多項(xiàng)式關(guān)系,擬合方程及相關(guān)系數(shù)如下:Y總酚=0.0042x2+0.0897x+23.7730,R2=0.9910；Y總黃酮=0.0029x2+0.0709x+22.8600,R2=0.9373。根據(jù)Xiang 等[20]的研究,小米中總酚、總黃酮含量與抗氧化能力呈顯著正相關(guān),所以小米粉添加量越高,面條中多酚含量越高、抗氧化活性增強(qiáng),即隨著小米粉添加量增加,小米面條的營(yíng)養(yǎng)功能價(jià)值越高。

圖2 不同小米粉添加量面條的生物活性物質(zhì)含量變化Fig.2 Contents changes of bioactive substances of noodles with different additions of millet flour

小米粉添加量對(duì)面條中活性物質(zhì)抗氧化性影響的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。 表5 中,隨著小米粉添加量的增加,游離酚、結(jié)合酚、總酚的抗氧化活性指標(biāo)均顯著增加,當(dāng)小米粉添加量增加至50%時(shí),小米面條中總酚的DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率、總抗氧化能力分別從33.49%、19.97%和0.50 μmol/g增長(zhǎng)為94.89%、69.50%和1.79 μmol/g,相對(duì)于小麥粉面條,分別增長(zhǎng)了1.83、2.48 和2.58 倍,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到極大地提高。 結(jié)合圖2 和表5 可知,抗氧化活性與多酚含量的變化一致,這與Wu等[21-22]添加糙米粉、蕎麥粉提高面條抗氧化活性的研究結(jié)果一致。 因此,小米面條由于含有豐富的酚酸和黃酮等生物活性成分,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著提高。 雖然小米粉添加量為60%時(shí),小米面條的總酚、總黃酮含量以及抗氧化活性均顯著高于50%,但其蒸煮品質(zhì)較差。 為提高小米粉添加量,并綜合考慮蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性,可選擇50%作為最適小米粉添加量。

表5 不同小米粉添加量面條中活性物質(zhì)的抗氧化性Tab.5 Antioxidant properties of active substances in noodles with different millet additions

2.7 小米生鮮面條品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值討論

通過(guò)對(duì)比各比例小米面條品質(zhì)及多酚抗氧化活性發(fā)現(xiàn),隨著小米粉添加量增加,小米面條中多酚含量及抗氧化活性顯著提高,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著高于小麥粉面條。 與小麥粉面條相比,60%小米粉添加量面條的亮度、蒸煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性顯著下降,色澤較差、烹調(diào)損失率大、口感不好,食用品質(zhì)較差。 有研究表明,通過(guò)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理含谷朊粉或蛋清粉的小米面條時(shí),其烹調(diào)損失率降低,彈性提高,且可減緩貯藏過(guò)程中的水分遷移和面條結(jié)構(gòu)的劣變[23]。本實(shí)驗(yàn)中,小米面條中強(qiáng)結(jié)合水峰比例A21顯著下降、自由水峰比例A23顯著增加,水分自由度增加,面筋網(wǎng)絡(luò)形成不緊密,且其水分易散失,不利于面條品質(zhì)提高,所以選擇降低面條水分自由度的加工工藝,可以提高面條品質(zhì),如強(qiáng)筋小麥粉制作的面團(tuán)水分自由度較低,面條品質(zhì)較好[24]。 小米面條品質(zhì)雖不如小麥粉面條,但其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高,可以通過(guò)選用合適的改良劑或加工方法提高小米面條品質(zhì)。

3 結(jié)論

在小麥粉中添加小米粉可顯著提高小米面條的多酚含量及抗氧化活性,但也會(huì)影響小米面條的蒸煮品質(zhì)、色澤、質(zhì)構(gòu)特性。 隨著小米粉添加量的增加,小米面條的亮度、彈性降低,烹調(diào)損失率、熟斷條率增大,影響面條的外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性,但多酚含量和抗氧化活性均顯著增加。 當(dāng)小米粉添加量為50%時(shí),小米面條中總酚的DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率、總抗氧化能力分別比小麥面條增長(zhǎng)了1.83、2.48、2.58 倍,顯著提高了小米面條的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 在保證面條品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的情況下,綜合考慮蒸煮特性、品質(zhì)特性及多酚含量和抗氧化活性,小米粉的最適添加量以50%為宜。 該小米面條的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性較好,且生物活性物質(zhì)含量更高,其抗氧化活性增強(qiáng),營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。