韓立宏 郝學(xué)良 程永強(qiáng) 李里特

(寧夏師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院1，寧夏 756000)

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院2，北京 100083)

自然發(fā)酵對(duì)蕎麥擠壓面條拉伸性能的影響效應(yīng)研究

韓立宏1，2郝學(xué)良2程永強(qiáng)2李里特2

(寧夏師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院1，寧夏 756000)

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院2，北京 100083)

面筋蛋白缺乏，淀粉糊穩(wěn)定性差，纖維含量高等因素，導(dǎo)致蕎麥粉凝膠質(zhì)地差是當(dāng)前面條等蕎麥面制品開發(fā)的瓶頸問題。拉伸測(cè)試及RVA快速黏度分析法研究了自然發(fā)酵對(duì)蕎麥擠壓面條質(zhì)地的改善效應(yīng)。結(jié)果表明，自然發(fā)酵96 h可使面條的最大破斷應(yīng)變從24.7%增加到29.4%，破斷功增加了0.25 kg·mm;自然發(fā)酵加速了糊化過程中淀粉顆粒的膨脹及崩解，降低了淀粉糊化的峰值黏度、谷值黏度及終黏度，使得發(fā)酵蕎麥粉面條制品的凝膠結(jié)構(gòu)更加致密，凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。因此，自然發(fā)酵作為一種綠色加工技術(shù)用于改善蕎麥面條的質(zhì)地特性是切實(shí)可行的。

蕎麥擠壓面條 自然發(fā)酵 淀粉 RVA 拉伸測(cè)試

蕎麥屬于蓼科一年生宿根性植物［1］，耐旱、耐寒、耐貧瘠，是我國西北、華北和西南地區(qū)的特色資源。蕎麥?zhǔn)俏ㄒ缓刑J丁的藥食兼用糧種，具有很高的營(yíng)養(yǎng)、藥用及保健價(jià)值［2］。隨著人們保健意識(shí)的增強(qiáng)及對(duì)蕎麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷深入，蕎麥制品近年來倍受各國消費(fèi)者青睞。

面條、粉條、饅頭等凝膠類食品是我國的傳統(tǒng)主食，且這些食品的低溫蒸煮加工較西方的煎、炸、炒等工藝產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失少，不產(chǎn)生丙烯酰胺等有害物質(zhì)，中國的傳統(tǒng)主食已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。低成本、高保健、大眾化的蕎麥凝膠類食品的開發(fā)無疑是蕎麥深加工的理想選擇。但由于面筋蛋白缺乏、淀粉熱糊穩(wěn)定性差，纖維素含量較高等原因，限制了蕎麥面條等凝膠類食品的工業(yè)化。

本研究室已有研究發(fā)現(xiàn)，自然發(fā)酵可通過改變大米、玉米淀粉顆粒的化學(xué)成分及無定形區(qū)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而優(yōu)化米粉、玉米淀粉凝膠的物性和食用品質(zhì)［4－5］。蕎麥淀粉糊化的峰值黏度、熱糊黏度及最終黏度高，這對(duì)于生產(chǎn)面條等凝膠類食品來說都是不利因素。本試驗(yàn)通過研究自然發(fā)酵對(duì)蕎麥粉面條拉伸品質(zhì)及蕎麥淀粉物理性質(zhì)的影響，以期為蕎麥凝膠類食品的物性改善提供新的思路和方法，并為自然發(fā)酵法改善淀粉基凝膠類食品品質(zhì)的機(jī)理研究提供新的試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

蕎麥(內(nèi)蒙古農(nóng)科院培育的“小紅米”品種的F1代，種植于河北省高碑店市，2010年10收獲)經(jīng)專用脫殼機(jī)脫殼，所得蕎麥米剔除雜質(zhì)及破碎粒，自然風(fēng)干數(shù)日至蕎麥米中含水量為12%。

1.2 儀器

LGJ－10D真空冷凍干燥機(jī):北京四環(huán)科學(xué)儀器廠;HLJ－DN液壓饸饹機(jī):河北省邢臺(tái)市正泰機(jī)械廠;Fudoh RT－2002DD食品靜態(tài)流變儀:日本Rheotech有限公司;tech型RVA快速黏度分析儀:澳大利亞NEWPORT公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蕎麥米前處理

發(fā)酵蕎麥粉:取蕎麥米2 kg，置于塑料盆中，加入蒸餾水，室溫(26～30℃)下自然發(fā)酵144 h。每隔12 h取出大約600 g濕蕎麥米，過濾除去發(fā)酵液，用蒸餾水沖洗干凈，濕磨過100目篩，篩下物一部分真空冷凍干燥既得發(fā)酵蕎麥粉，另一部分用于淀粉的提取。為了防止發(fā)酵過程中蕎麥米發(fā)芽，發(fā)酵盆中的水量以完全淹沒米粒為宜。

對(duì)照蕎麥粉:取蕎麥米500 g置于質(zhì)量濃度為0.54%的亞硫酸鈉溶液中浸泡12 h，過濾蒸餾水沖洗數(shù)次，隨后工藝同上。

1.3.2 蕎麥擠壓面條樣品的制作

蕎麥擠壓面條的制作參照中國民間傳統(tǒng)工藝，取150 g(干基)蕎麥粉，加入50 mL蒸餾水，用手揉搓直到蕎麥粉呈現(xiàn)均一散狀，將其攤開、再均勻?yàn)⑷?0 mL蒸餾水，揉搓成團(tuán)，放置30 min。將面團(tuán)放入饸饹機(jī)擠壓管中，直接擠壓入沸水鍋，煮2.5 min，立刻撈出置于冰水浴中5 min，排水，涂上二甲基硅油，進(jìn)行拉伸性能測(cè)試。

1.3.3 面條的拉伸性能測(cè)試

蕎麥面條的拉伸性能測(cè)試參照Lu等［6］的方法。將制好的面條的兩端夾在流變儀的專用夾具上，設(shè)定載物臺(tái)下移速度為60 mm/min，力的范圍設(shè)定為2 kg。測(cè)試所得到的拉伸性能指標(biāo)有最大破斷應(yīng)力σ(面條在拉伸過程中所受到的最大力/面條的初始面積，單位為kPa)，最大破斷應(yīng)變?chǔ)?面條斷裂前的最大伸長(zhǎng)量/面條初始長(zhǎng)度，單位為%)，以及破斷功W(將面條拉斷過程中流變儀對(duì)面條所做的功，單位為kg·mm)。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定10次。

數(shù)據(jù)采集在手機(jī)端完成。用戶通過手機(jī)瀏覽器以無線方式接入Internet，訪問服務(wù)器端部署好的服務(wù)，獲取服務(wù)器端定制好的采集頁面。根據(jù)編寫好的采集頁面按照采集說明完成數(shù)據(jù)的錄入，然后發(fā)送到服務(wù)器端，保存到數(shù)據(jù)庫中。其流程圖如圖5所示。

1.3.4 蕎麥淀粉的制備

蕎麥淀粉的提取參照Zhou等［7］的方法稍做改動(dòng)。過100目篩后的蕎麥粉漿，繼續(xù)過160目篩后，4 000×g離心10 min、棄去上清液，沉淀用0.02 mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡36 h，浸泡期間更換浸泡液2～3次。然后同樣條件下離心，沉淀刮去上層深色部分，余下部分用蒸餾水沖洗再離心，重復(fù)3～4次，直到淀粉接近中性為止。最后沉淀真空冷凍干燥得蕎麥淀粉。

1.3.5 蕎麥淀粉膨潤(rùn)力測(cè)定

稱取絕干淀粉0.100 g于7 mL離心管中，加入蒸餾水直到淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，將離心管分別置于45、60、75和90℃的水浴中100 r/min下振蕩加熱1 h，然后移入冰水浴中快速冷卻至室溫，9 000×g下離心10 min，計(jì)沉淀質(zhì)量G1，上清液在105℃下烘干至恒重，計(jì)其干物質(zhì)質(zhì)量G。淀粉膨脹度和溶解度的計(jì)算公式如下:

1.3.6 蕎麥淀粉糊化特性分析

淀粉的糊化特性采用澳大利亞Newport Scientific公司生產(chǎn)的3D型快速黏度分析儀(RVA)測(cè)定。取絕干淀粉 3.00 g置于 RVA專用鋁盒中，加入25.00 g蒸餾水。按照袁美蘭等［10］的糊化程序進(jìn)行糊化特性測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

圖1～圖3列出的是蕎麥擠壓面條的拉伸性能隨自然發(fā)酵時(shí)間的變化情況。從圖1可以看出，自然發(fā)酵使得面條的最大破斷應(yīng)力相比對(duì)照有所增大，但是隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)面條的最大破斷應(yīng)力變化并不顯著(P＞0.05);最大破斷應(yīng)變隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)也呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過96 h時(shí)，面條的最大破斷應(yīng)變相比對(duì)照顯著增大(P＜0.05)，從24.7% 增加到 29.4%。本研究結(jié)果跟 Lu 等［3］和Yuan等［4］分別研究自然發(fā)酵對(duì)米粉和玉米淀粉凝膠的最大破斷應(yīng)變的影響的變化趨勢(shì)一致。

圖3 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥擠壓面條破斷功的影響

自然發(fā)酵對(duì)蕎麥擠壓面條的破斷功也有顯著影響，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到96 h時(shí)，面條的破斷功相比對(duì)照增加0.25 kg·mm。但是當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過144 h時(shí)，面條的破斷功相對(duì)96 h時(shí)反而顯著下降(P＜0.05)。破斷功反映的是面條的彈性和咀嚼性的大小，破斷功的增大說明自然發(fā)酵產(chǎn)生的酶和酸等對(duì)蕎麥蛋白和淀粉的水解作用使得蕎麥淀粉糊化過程中更多的直鏈淀粉滲出，最終所得面條凝膠質(zhì)地致密，凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)，因此面條的彈性增大，咀嚼性好。但是發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致淀粉過度水解，進(jìn)而導(dǎo)致面條的彈性及咀嚼性反而下降。

2.2 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉膨脹度和溶解度的影響

淀粉是蕎麥粉的主要成分，其理化性質(zhì)變化將對(duì)蕎麥制品的凝膠品質(zhì)產(chǎn)生直接影響。圖4～圖5反映的是自然發(fā)酵96 h后的蕎麥淀粉與對(duì)照蕎麥淀粉的膨脹度、溶解度情況。從圖4～圖5可以看出，隨著溫度升高，對(duì)照蕎麥淀粉和發(fā)酵蕎麥淀粉的膨脹度和溶解度均呈現(xiàn)顯著增大趨勢(shì)。在溫度低于60℃時(shí)，發(fā)酵蕎麥淀粉和對(duì)照蕎麥淀粉的膨脹度沒有顯著性差異(P＞0.05);當(dāng)溫度高于75℃以后，發(fā)酵蕎麥淀粉的膨脹度稍高于對(duì)照蕎麥淀粉，并且隨溫度升高，兩者之間的差異也逐漸增大，在90℃時(shí)，發(fā)酵蕎麥淀粉的膨脹度顯著高于對(duì)照蕎麥淀粉(P＜0.05)(圖4所示)。淀粉的膨脹行為主要取決于其支鏈淀粉的分子量及結(jié)構(gòu)［8］，聚合度(DP)在6～9之間的短支鏈淀粉含量越高，淀粉的膨脹度越大;相反，DP在12～22之間的長(zhǎng)支鏈淀粉的含量增加會(huì)導(dǎo)致淀粉的膨脹度降低［9］。自然發(fā)酵對(duì)淀粉理化性質(zhì)的改變主要是通過作用于無定形區(qū)的直鏈淀粉和支鏈淀粉短分支來實(shí)現(xiàn)的［10］，本試驗(yàn)的研究結(jié)果跟自然發(fā)酵對(duì)玉米、綠豆淀粉的影響的結(jié)果相反，這可能跟淀粉顆粒本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。其次，自然發(fā)酵產(chǎn)生的酸和酶對(duì)蛋白質(zhì)、脂肪的降解作用使得淀粉顆粒表面包裹的蛋白質(zhì)、脂肪減少，導(dǎo)致淀粉顆粒吸水速度加快，顆粒膨脹度增大。

圖4 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉膨脹度的影響

圖5 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉溶解度的影響

自然發(fā)酵引起蕎麥淀粉溶解度的變化跟膨脹度一致，發(fā)酵蕎麥淀粉的溶解度大于對(duì)照蕎麥淀粉，90℃時(shí)，兩者的差異達(dá)到了顯著水平(P＜0.05)(圖5所示)，說明發(fā)酵蕎麥粉糊化時(shí)有更多的直鏈淀粉溶出。

2.3 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉糊化特性的影響

圖6反映的是自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉RVA糊化特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，自然發(fā)酵96 h后蕎麥淀粉的糊化峰值黏度、谷值黏度、終黏度及崩解值均顯著降低，而回落值顯著增大(P＞0.05)。淀粉的糊化黏度主要受淀粉顆粒膨脹特性、直連淀粉溶出及支鏈淀粉分支鏈長(zhǎng)度的影響［11］。峰值黏度是淀粉顆粒膨脹和直鏈淀粉溶出的指標(biāo)，發(fā)酵淀粉峰值黏度的降低說明自然發(fā)酵96 h促進(jìn)了蕎麥淀粉糊化過程中淀粉顆粒的膨脹和水解。回落值反映淀粉糊化后的老化回生速度，發(fā)酵淀粉回落值升高說明發(fā)酵淀粉更易老化，而短期老化跟糊化時(shí)直鏈淀粉的溶出量呈正相關(guān)［12］，說明發(fā)酵促進(jìn)了糊化過程中直鏈淀粉的溶出。

圖6 蕎麥原淀粉及發(fā)酵蕎麥淀粉的糊化特征曲線

表1 自然發(fā)酵對(duì)蕎麥淀粉糊化特性的影響

3 結(jié)論

自然發(fā)酵可以顯著改善蕎麥擠壓面條的物性品質(zhì)。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，自然發(fā)酵96 h可使面條的最大破斷應(yīng)變從24.7%增加到29.4%，破斷功增加0.25 kg·mm。自然發(fā)酵使得蕎麥淀粉的膨脹度和溶解度顯著增大，淀粉糊化的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度及崩解值顯著降低，而回生值值顯著增大。說明自然發(fā)酵加速了淀粉糊化過程中淀粉顆粒的膨脹及直鏈淀粉溶出，使得發(fā)酵蕎麥粉面條的凝膠結(jié)構(gòu)更加致密，凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。因此，自然發(fā)酵作為一種綠色加工工藝改善蕎麥面制品的物性品質(zhì)是切實(shí)可行的。有關(guān)自然發(fā)酵對(duì)蕎麥粉凝膠物性的這種影響效應(yīng)的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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Effects and Mechanism of Natural Fermentation on the Tensile Properties of Buckwheat Noodle

Han Lihong1，2Hao Xueliang2Cheng Yongqiang2Li Lite2
(Chemistry and Chemical Technology Department of Ningxia Teachers College1，Ningxia 756000)
(Food Science and Nutritional Engineering College of China Agricultural University2，Beijing 100083)

How to improve the poor textural properties caused by problems such as lack of mucedin，high fiber content was the bottleneck problem in buckwheat noodles manufacturing.The effect of natural fermentation on the tensile properties of buckwheat noodles was studied by tensile measurement and rapid viscosity analysis(RVA).The results showed that maximum break strain increased from 24.7%to 29.4%and work －to －break increased by 0.24 kg× mm of buckwheat noodles made of buckwheat fermented for 96 h compared with control.Swelling and breakdown of buckwheat starch was accelerated，and peak viscosity，trough viscosity and final viscosity was decreased by 96h of natural fermentation.The tensile properties of buckwheat noodle were strengthened by natural fermentation，so it is a viable option for texture improvement of buckwheat noodles.

buckwheat noodle，natural fermentation，starch，RVA，tensile measurement

TS213.2

A

1003－0174(2012)04－0028－04

寧夏高等學(xué)?？蒲许?xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目(［2010］297)，寧夏回族自治區(qū)自然科學(xué)基金(NZ10224)

2011－04－13

韓立宏，女，1979年出生，講師，博士，農(nóng)產(chǎn)品加工與儲(chǔ)藏工程