Effect of Wheat Starch Hydration on Noodle Quality Under Different Storage Periods
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摘要: 摘 要:本文旨在探究不同贮藏期小麦淀粉水合能力变化对面条品质的影响,选取不同贮藏年份(0、1、2和3年)的小麦为研究对象,采用常温法、水接触角法等测定小麦淀粉的水合能力,并对其重组面团的微观结构、流变特性及其面条的食用品质进行测定,以期为不同贮藏期小麦的合理化应用提供依据。结果表明:随着小麦贮藏时间的延长,小麦淀粉的吸水能力和溶解度均呈上升趋势,分别增加至2.47 g/g和6.51%,而膨胀度和水接触角均呈下降趋势,分别降低至5.59 g/g和59.97°;且随着贮藏时间的增加,重组面团的面筋网络结构连续性变差,从而导致重组面团的弹性模量(G′)和粘性模量(G″)均降低,可能由于小麦经历长期贮藏后,淀粉分子链结构及聚集态结构受到破坏,导致淀粉内部结构松散,淀粉更容易与面筋蛋白发生竞争性吸水,互相聚集,导致所形成面筋网络的稳定性变差。此外,与新采收小麦淀粉所制备的重组面条相比,贮藏淀粉所制备的重组面条硬度和咀嚼性均显著(P<0.05)增加,小麦贮藏3年后,其淀粉制成的重组面条的硬度从4451.97 g增加至7537.71 g,咀嚼性从1423.64 g增加至3851.87 g,且面条的蒸煮损失率增加及感官评分降低与此结果相一致。综上所述,随着贮藏时间的增加,小麦淀粉的水合能力增强,这会导致其与面筋蛋白的结合发生变化,从而引起面制品加工和蒸煮品质的劣变。Abstract: : To investigate how the hydration ability of wheat starch that under different storage period (0, 1, 2, 3 years) affected the quality attributes of noodles. Wheat grains with varying storage years were firstly selected for this research, then the starch hydration ability was evaluated by technical methods such as room temperature testing or water contact angle measurements. Furthermore, the microscopic structure and rheological properties of reconstituted dough, and quality attributes of noodles produced by this dough were investigated, which could provide the theoretical basis for the rational application of wheat stored under different periods. Results showed that as the extension of wheat storage time, both the water absorption capacity and solubility of wheat starch respectively increased to 2.47 g/g and 6.51%, while the swelling power and water contact angle decreased 5.59 g/g and 59.97°, respectively. Moreover, the continuity of the gluten network structure in reconstituted dough deteriorated with increased storage time, which induced the decrease of the elastic modulus (G′) and the viscous modulus (G″) of the reconstituted dough. This may be due to the long-term storage disrupted the molecular and aggregated structures of wheat starch, which led to disordered starch hierarchical structure, thus resulting in the competitive water absorption between starch and gluten, aggregation of starch molecules and less stability of gluten network structure. In comparison with reconstituted noodles made from freshly harvested wheat starch, those prepared by stored starch fractions presented strengthened hardness and chewiness (P<0.05), especially for RF-3 sample, its hardness and chewiness increased from 4451.97 g to 7537.71 g and 1423.64 g to 3851.87 g, respectively. The increase in cooking loss rate and the decrease in sensory score of noodles are consistent with this result. In conclusion, the increased hydration capacity of wheat starch with longer storage time leads to alterations in its interaction with gluten proteins, thereby leads to the deterioration of the processing and cooking qualities of wheat-based products.
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Keywords:
- storage period /
- wheat starch /
- noodles /
- hydration ability /
- processing quality
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小麦是全球约35%人口的重要食物来源,能够为人类提供维持正常生命活动所需的能量[1]。为了确保粮食的持续供应并减少因大规模谷物歉收可能引发的粮食短缺问题,我国通常将收获后的小麦长期贮藏3~5年[2]。然而,在贮藏过程中,由于小麦籽粒内生物活性酶(如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)的作用,小麦内部组分的微观结构和理化特性可能发生变化,进而影响面制品的加工性能和品质,导致产品质量劣变[3−5]。比如,余荣珍等[6]通过对小麦进行人工陈化,发现小麦的内部酶活力呈下降的趋势。Rakić等[7]的研究表明:在储藏12个月和24个月后小麦主要组分均下降且随贮藏时间的增加而降低。综上所述,当前的研究主要集中在贮藏期间小麦内部组分的变化上,然而,有关不同贮藏期小麦主要组分—淀粉(占面粉质量分数的63%~75%,面筋蛋白仅占8%~15%)的物性变化及其对面制品品质影响的研究仍然有限,通过这些组分的变化来建立其与面团加工性能或面制品品质之间的量效关系,这一领域亟需深入探讨。
小麦通常要经过磨粉处理变为小麦粉,其经过水分调质处理或制备成各类面制食品[8],如面包、馒头和面条等。因此,面团或面制品的水合能力在很大程度上决定了其最终品质。淀粉作为面制品的主要成分,其水合特性(如吸水能力、接触角、溶解度和膨胀度等)的变化会显著影响面团及其面制品的延展性、黏度和硬度等品质[9−11]。研究表明,淀粉颗粒的水合能力在小麦粉吸水过程中起着关键作用,淀粉含量及其结构的差异不仅影响小麦粉的吸水特性,也会影响面制品的最终品质[12−13]。例如,Yang等[14]研究发现,面团内部淀粉的水合能力强弱可显著影响面筋网络的形成,淀粉可能与面筋蛋白发生竞争性吸水,从而削弱面筋网络的形成与稳定性,导致面团的延展性和柔软度下降,最终导致面制品质量下降。Li等[15]发现在面粉中添加山药粉与蛋白质在水分含量方面存在竞争关系,这种竞争使得面团中水分重新分布,同时导致部分面筋蛋白的损失。尽管已有大量研究探讨了淀粉水合能力变化对面制品品质的影响,但针对不同贮藏期小麦淀粉水合能力变化对面制品品质影响的研究仍然较为匮乏,特别是在深受大众喜爱的面条制品方面。
因此,为了探明不同贮藏期小麦淀粉水合能力变化对面制品品质的影响,本研究首先从不同贮藏期的小麦中提取淀粉,研究其吸水能力、水接触角、溶解度和膨胀度等水合能力的变化;然后,将提取的淀粉与谷朊粉复配制成重组面团(以避免其他组分的干扰),考察不同贮藏期淀粉对重组面团微观结构、流变学特性及其制备的面条蒸煮品质(如质构特性、蒸煮损失率和感官特性)的影响规律。通过这些研究,旨在阐明贮藏期对淀粉及其面制品品质的分子机制影响,为不同贮藏期小麦的合理应用提供理论依据,并为全面深入地理解小麦品质变化奠定基础。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
郑麦1360(水分含量10.93%、蛋白0.27%、脂肪0.05%、淀粉84.34%) 中储粮郑州直属库;谷朊粉(>75%)食用级 美国Sigma公司;罗丹明B(分析纯) 上海阿拉丁生化科技有限公司;异硫氰酸荧光素(≥90%) 上海麦克林公司。
AL204电子分析天平 上海梅特勒-托利多仪器有限公司;CD1仿工业实验磨粉机 法国肖邦技术公司;OCA20接触角仪 德国Dataphysics仪器股份有限公司;HA-3480AS和面机 克莱美斯机电科技(深圳)有限公司;HWS-080恒温恒湿培养箱 上海精宏试验设备有限公司;LGJ-10真空冷冻干燥机 河南兄弟仪器设备有限公司;Phenom LE扫描电镜 荷兰Phenom公司;FV3000荧光激光共聚焦显微镜 日本奥林巴斯株式会社;UV-1100低场核磁共振分析仪 上海美普达仪器有限公司;Discoveryy HR-1旋转流变仪 美国TA公司;电子调温万用电炉 沪兴电热电器厂;TA XT. Plus物性测定仪 美国TA公司。
1.2 实验方法
1.2.1 不同贮藏期小麦淀粉的制备
选取新采收的小麦(郑麦1360),在温度为14 ℃,相对湿度为50%的环境条件下,将新采收的小麦贮藏0、1、2、3年,得到的不同贮藏期的小麦,随之将不同贮藏期限的小麦放置于−80 ℃冰箱保存备用(其中贮藏0年的样品为新收获的小麦)。小麦样品经过除杂后,根据小麦的水分含量,加适量水进行润麦至水分为16%,随后使用实验室磨粉机磨成面粉。取200 g面粉,加入90 g去离子水,使用和面机和面20 min,静置10 min,之后将面团放入500 mL蒸馏水中揉搓,将粉浆水过筛后倒入干净的烧杯中反复3次,直至粉浆水澄清透明。在收集的粉浆水中加入0.1%的氢氧化钠溶液,搅拌后静置4 h,随后以3500 r/min离心10 min,上层离心液倒出后,刮去上层杂质,重复此操作3次,直至离心后上层无明显杂质,用0.1 mol/L的盐酸溶液调节淀粉浆的pH至中性,将淀粉浆离心后放入45 ℃烘箱烘干24 h,粉碎磨粉后过100目筛,装袋备用。从贮藏0、1、2和3年的小麦中分离的淀粉样品分别简称为SY-0、SY-1、SY-2、SY-3。
1.2.2 小麦淀粉吸水能力的测定
参考Sonkar等[16]的方法,采用常温法测定淀粉吸水能力,将1 g淀粉(干基)加到10 mL去离子水中,充分搅拌30 min,4000 r/min,离心20 min,倒出上清液,用滤纸将多余的水分除去,即可称重,记为W1。按照下列公式(1)计算样品的吸水能力。
吸水能力(g/g)=W1W (1) 式中,W1为湿沉淀物的重量,g;W为样品的干重,g。
1.2.3 小麦淀粉溶解度和膨胀度的测定
将0.9 g淀粉(干基)加入到30 mL去离子水中,在90 ℃的水浴锅中持续振荡加热30 min,待其冷却后,放入高速台式离心机,转速为3500 r/min,离心20 min,将上清液倒入已烘干至恒重的铝盒中,在105 ℃下继续烘干至恒重,称重记为M1,称取沉淀重量记为M2,按下列公式(2)与(3)分别计算样品的溶解度(S)和膨胀度(SP)。
溶解度S(%)=M1M×100\% (2) 膨胀度SP(g/g)=M2M−M1 (3) 式中,M为样品的干重,g;M1为上清液烘干后的重量,g;M2为离心后沉淀物的质量,g。
1.2.4 小麦淀粉水接触角的测定
参考张旭鑫等[17]的方法,采用液滴法测定小麦淀粉的静态水接触角。称取200 mg淀粉样品用压片机在25 MPa下压成1.0 mm薄片状,滴加纯水在薄片表面,利用相机拍摄液滴的形状,用接触角软件分析淀粉表面与液滴切线的接触角,每组样品重复测定6次,取平均值。
1.2.5 重组面团的制备
将1.2.1制得的小麦淀粉与谷朊粉以86:14(干基)比例混合,得到重组面粉,命名为RF-0、RF-1、RF-2、RF-3。然后将重组小麦粉和水以100:45的比例混合,室温下搅拌10 min,得到重组面团。
1.2.6 重组面团磁共振成像(MRI)分析的测定
参考王宏伟等[18]的方法,利用低场核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)测定重组面团的水分分布情况。取面团中心部位,切成0.5 cm×0.5 cm×3 cm大小的长条,放入专用样品管中,通过LF-NMR中的WSE(multiple spin-echo-sequence)脉冲对面团扫描成像。
1.2.7 重组面团水分分布的测定
参照王宏伟等[18]的方法,采用低场核磁共振仪对面团的水分分布进行测量,并稍作修改。利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列测量样品的自旋-自旋弛豫时间T2。
1.2.8 重组面团组微观结构观察
1.2.8.1 表观结构
将制备好的面团通过压面机压成厚度5 mm的面片,放入冷冻干燥机进行冷冻干燥。将干燥好的面团掰断,取其断面进行观察,具体操作是将干燥后的样品,取均匀的样品放置在涂有导电胶的样品台上,喷金后观察面团样品的表观结构,选取具有代表性的面团结构在500倍放大倍数下拍照,工作电压为3 kV。
1.2.8.2 内部结构
使用激光共聚焦扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscope,CLSM)观察面片的微观结构。将重组面团使用压片机压成厚度为3 mm的薄片,取中间区域,切割成5 mm×5 mm的正方块,浸泡在丙酮溶液中,放置过夜,然后使用冷冻切片机切成20 μm的薄片,并用0.025%(w/v)罗丹明B和0.20%(w/v)荧光素异硫氰酸酯(Fluorescein 5-Isothiocyanate,FITC)溶液染色10 min。结束后用去离子水冲洗试样,放在载玻片上用激光共聚焦显微镜进行观察,FITC的激发波长488 nm,罗丹明B的激发波长为561 nm。
1.2.9 重组面团流变学特性测定
将1.2.5制作的面团样品平铺在平行板上后调整流变仪间隙为1050 mm,刮去多余面团并在面团样品周围涂上一层硅油以防止测试过程中水分散失,调整流变仪间隙为1000 mm处使面团在两平板之间静置5 min后开始测试。测试温度为25 ℃,应变为0.5%,振荡角频率为1~100 rad/s。
1.2.10 重组面条的制备
方法参照GB/T 35875-2018[19]并稍作修改。将制备好的面团使用面条机进行压片,压辊间距调为3 mm,压片后对折,重复压延和对折操作3次,再压延一次,静置10 min,将面片对折压延2次后,使用面条机将面片切成宽度为2 mm的面条,装入自封袋中,备用。
1.2.11 重组面条质构特性的测定
参考许可等[20]的方法,从1.2.10制备的重组面条取20根面条放入装入500 mL沸水的烧杯中,用电炉煮3 min,将面条捞出,放出盛有冷水的烧杯中冷却,再用滤纸吸干面条水分,取四根面条放在质构仪载物台上中心位置用于测定。在TPA模式下,使用P/36R探头,TPA测试条件为:测前、测中、测后速度分别为1 mm/s、1 mm/s、2 mm/s,压缩模式下型变量设为75%,压缩间隔时间5.0 s。
1.2.12 重组面条蒸煮特性的测定
烧杯称重记为M1,杯中装500 mL纯净水放在电炉上煮沸,将制备好的重组面条20根的重量记为M2,放入沸水中,2 min后将面条取出,用滤纸擦干水分后,称重记为M3,烧杯中的面汤继续加热煮至剩余少量水分,放入105 ℃烘箱,烘干至恒重,重量记为M4
吸水率(%)=(M3−M2)M2×(1−W) (4) 蒸煮损失率(%)=M4−M1M2×(1−W) (5) 式中,M1为烧杯重量,g;M2为煮前面条重量,g;M3为煮后面条重量,g;M4为烧杯和面汤中干物质的重量,g;W为面条水分含量,%。
1.2.13 重组面条的感官评价
参照GB/T 35875-2018[19]并稍作改动。选择10名具有感官评价经验的同学对面条的外观、质地、口感等方面进行评估。
1.3 数据处理
上述所有实验均重复3次,数据采用平均值±标准差表示。采用SPSS 26.0软件对数据进行统计和分析,单因素方差分析通过Duncans多重比较法进行显著性检验(P<0.05),采用Origin 2021作图。
2. 结果与分析
2.1 小麦贮藏对淀粉水合特性的影响
淀粉的吸水能力是反映淀粉-水相互作用程度的重要功能特性。对于天然高分子聚合物来说,这通常涉及水分子与聚合物分子链间的相互作用,如氢键的形成。这种能力对于如面团制备、膨化食品加工等应用至关重要,因为它影响物质的质感、稳定性和加工行为。由表1可看到,随着贮藏时间的延长,小麦淀粉的吸水能力显著(P<0.05)增加,从2.11 g/g显著上升至2.47 g/g。通常,随着储藏年限的延长,小麦的吸水能力逐渐增加,可能是由于小麦在长期贮藏过程中,其内部淀粉的分子链、结晶、颗粒态结构等微观结构破损,水分子更容易进入淀粉颗粒内部并与其分子链通过氢键发生结合,从而导致不同贮藏期小麦淀粉的吸水能力增强[21]。
表 1 不同贮藏期小麦淀粉的吸水能力、溶解度和膨胀度参数Table 1. Water absorption capacity、solubility and swelling parameters of wheat starch at different storage time淀粉溶解度表示为淀粉在水中加热时,水分子进入淀粉颗粒内部的无定形区域,造成淀粉中未结晶部分直链淀粉从膨胀的颗粒中浸出而溶于水的现象。水分子进入无定形区域后,扩散到结晶区域,不可逆的破坏晶体结构,导致淀粉颗粒吸水膨胀,体积明显增大,这种膨胀能力叫做膨胀度,淀粉的膨胀度会影响产品的松软度和湿润度。表1为不同贮藏时间下小麦淀粉的吸水能力、溶解度和膨胀度。随着储藏时间的延长,小麦淀粉的溶解度显著(P<0.05)升高,溶解度从4.41%上升至6.51%,这可能由于长期贮藏过程中小麦籽粒内部淀粉酶导致淀粉分子链降解,破坏了淀粉结晶结构、片层结构、螺旋结构等有序化结构,从而使分子链展开并脱离束缚,更容易与水分子结合,提升淀粉的溶解度[22]。然而,随着储藏时间的延长,小麦淀粉的膨胀度显著下降(P<0.05),其中SY-3样品的膨胀度最低,降为5.59 g/g。淀粉的膨胀度受到其吸水能力和其有序化结构的刚性及稳定性的共同影响,尽管本研究中淀粉的溶解度有所提升(即水分子更容易进入淀粉颗粒内部并与其链发生结合),但受损的结晶结构、片层结构及颗粒形貌结构可能导致其膨胀能力有限,即淀粉颗粒刚性和稳定性不足,从而使得淀粉的膨胀度降低[23]。
2.2 小麦贮藏对淀粉水接触角的影响
小麦淀粉的水接触角是一个衡量其表面亲水性或疏水性的重要指标。水接触角是指水滴在固体表面上形成的角度,这个角度能够反映出淀粉表面与水之间的相互作用程度。对于小麦淀粉而言,它通常表现出一定的亲水性,因为淀粉分子含有多个羟基(-OH)。这些羟基可以与水分子通过氢键相互作用,使得水分子更容易接触并扩散在淀粉表面上。因此,小麦淀粉的水接触角预期是小于90°,显示出其亲水性质。从图1和表2中可以看到,与新收获小麦淀粉SY-0相比,不同贮藏期小麦淀粉的接触角均减少,这意味着水容易在淀粉表面上扩散,亲水性增大,和小麦淀粉的吸水能力增大结果一致。另外,在不同的贮藏期的小麦淀粉中,SY-2比SY-1接触角大,这可能是在一定的贮藏期间淀粉分子链发生小范围聚集,不过随着时间的延长,其结构又会变得更加松散,接触角大小也随之下降。Andrade等[24]研究玉米淀粉膜的水接触角减少可能与其对水分子的吸附和吸收有关,因此,水接触角的减少的原因可能认为是淀粉吸水能力增加有关。
表 2 不同贮藏期小麦淀粉的水接触角参数Table 2. Water contact angle of wheat starch at different storage time样品 水接触角(°) SY-0 86.32±2.87a SY-1 63.83±1.59bc SY-2 68.13±0.91b SY-3 59.97±2.27c 2.3 重组面团磁共振成像(MRI)分析的测定
核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用磁场和射频脉冲使被测试的样品中的氢质子发生震动产生射频信号,通过计算机软件处理使被测样成像的技术[18]。图2是使用这项技术获得的重组面团的MRI成像结果,可以从中直观的看出重组面团的水分分布及迁移情况,伪彩图中红色亮度表示氢质子信号强,水分结合能力更紧密,蓝色亮度表示氢质子信号弱,水分结合能力更松散,从图中可以看出,随着小麦贮藏时间的增加,重组面团MRI成像图谱中蓝色部分逐渐增加,红色部分逐渐减少,表明重组面团内部水分含量低,内部组分与水分结合更加松散,内部水分逐渐向表面迁移。这可能是源于小麦经贮藏处理后,其内部淀粉结构由有序化结构逐渐向无序化形态转变,这种无序化的淀粉吸水能力增强,但水分结合不稳定,容易释放水分,导致水分更容易从重组面团中释放出来[25],即在MRI图像中表现为松散的质子信号强度。
2.4 重组面团水分分布的分析
LF-NMR经常用于研究食品中水分的形态及变化,水分分布会影响面团成分之间的相互作用,影响面团品质和最终产品的质量[26]。根据面团中水分与淀粉、面筋蛋白等亲水物质结合能力的不同分为强结合水、弱结合水、自由水。A21、A22、A23表示相应的峰面积比,代表样品中不同状态水的相对含量,峰面积比越大,该相中水的相对含量越高[27]。表3是不同储藏时间的小麦中的淀粉组成的重组面团的水分迁移和分布情况,由表3可以看出,小麦贮藏显著(P<0.05)降低了重组面团中的强结合水占比,A21由10.98%降低至7.78%,同时,重组面团中弱结合水含量占比上升,A22由88.66%增加至91.94%,表明重组面团的持水能力变弱,面团中紧密结合的水转化为更多的弱结合水,水分与淀粉间的结合程度被减弱,水分子自由度增加,从而导致原本来连续致密的面筋网络随着小麦贮藏时间的增加变的松散。其中,自由水A23由0.33%减少至0.27%,表明重组面团的自由水略有减少,可能源于贮藏淀粉结构的无序化。曹勇[28]等研究表明,玉米采后储藏过程中各状态的水分含量逐渐下降,水分T2弛豫时间和水分分布呈显著变化(P<0.05),与上述结果一致。
表 3 不同贮藏淀粉组成的重组面团的水分分布的状态Table 3 Water distribution of reconstituted dough composed of different storage starches样品 A21(%) A22(%) A23(%) RF-0 10.98±0.64a 88.66±0.69c 0.33±0.04a RF-1 10.19±0.45ab 89.47±0.52bc 0.29±0.04a RF-2 9.17±0.35b 90.53±0.37b 0.30±0.04a RF-3 7.78±0.98c 91.94±1.02a 0.27±0.05a 2.5 重组面团组微观结构分析
2.5.1 表观结构
小麦粉和水混合的过程中,淀粉颗粒嵌入三维面筋网络中,形成面团。因此,淀粉的内部结构及理化性质,以及淀粉和面筋的相互作用,会直接影响面团品质。图3为重组面团的微观结构。由图3可知,谷朊粉与SY-0淀粉所构成重组面团,其内部面筋蛋白网络连接紧密,淀粉颗粒形貌完整,被包裹在面筋网络中。随着小麦贮藏时间的增加,重组面团的面筋网络结构连续性变差,其面筋网络结构从有序形态逐渐变为无序的状态, 可能是由于贮藏后小麦淀粉的水合能力增强,水分子更易进入淀粉内部,使得重组面团无法形成连续的面筋网络,淀粉颗粒表面出现裂痕[29]。
2.5.2 内部结构
为探明重组面团各成分之间的相互作用,利用CLSM观察重组面团内部淀粉和面筋蛋白的分布情况。图中绿色为使用FITC染色的淀粉颗粒,红色为罗丹明B染色的面筋蛋白。从图4中可以看出,RF-0重组面团结构均匀、光滑,面筋蛋白呈现出紧密有序的典型网络结构,淀粉颗粒均匀分布在面筋蛋白中,面团显示出一个连续且致密的面筋网络。但是小麦经过贮藏后,包裹在面筋蛋白中的淀粉颗粒逐渐裸露出来,相互粘连聚集在一起,面筋网络连续性变差,空隙变大甚至出现孔洞,蛋白结构变得松散,且随着小麦贮藏时间的增加,这种变化趋势更加明显[30]。从图4中C1-C4可以清楚地看到淀粉颗粒暴露在外,水分与面筋蛋白结合较为松散。这个现象可能是小麦贮藏后淀粉的水合能力的增强,淀粉与蛋白形成竞争性吸水,导致面筋网络结构无法紧密联系,这与上述重组面团表观结构的结果相一致。
2.6 重组面团流变学特性分析
频率扫描范围为1-100 rad/s的重组面团的弹性模量(G′)和粘性模量(G″)的变化如图5所示。流变特性可以表征面团抗揉捏性和粘弹性。G′表征了在面团在变形过程中可以回收的能量,反映面团的弹性,G″可以反映面团的粘性。不同贮藏期小麦的淀粉显著(P<0.05)降低了重组面团的G′和G″,且小麦贮藏时间越久,这种变化越明显,表明贮藏导致面团的弹性和粘性降低。可能由于小麦经历长期贮藏后,导致淀粉内部结构松散,淀粉分子链结构及聚集态结构受到破坏。淀粉更容易吸水,互相聚集,导致面筋蛋白与水结合能力变弱,形成面筋网络的能力变差,不容易形成稳定的三维网络,从而导致面团弹性和粘性的降低,且随着贮藏时间的增加,面团弹性和粘性模量降低的更加明显[31]。
2.7 重组面条质构特性分析
食品的质构特性可以表征样品的物理特性,并间接的反映食品的感官特性,可以一定程度的反映食品品质的优劣。面条的质构特性可在TPA模式下测试,通过质构特性参数反映食品的质地特性。表4为不同贮藏小麦的淀粉对重组面条质构特性参数硬度、弹性、内聚性、咀嚼性的影响,由表4的数据可以看出,RF-0的硬度为4451.97 g,随着小麦贮藏时间的增加,面条的硬度呈增大趋势,小麦贮藏3年后,面条的硬度增加至7537.71 g,咀嚼性从1423.64 g增加到3851.87 g,可能是由于淀粉水合能力的增强导致面筋网络结构不容易与水分子结合形成稳定且规整的网络结构,面筋网络的不均匀会导致面制品后续加工过程中形成具有密度差异性的结构并导致产品缺失弹性和柔软性,形成硬度大且致密的面制品,导致整体口感劣变[20]。与本文感官评价结果相一致,表明长贮藏期的小麦粉可能导致面条的硬度和咀嚼性增强。
表 4 贮藏淀粉对重组面条的质构特性的影响Table 4. Effect of storage starch on texture characteristics of reconstructed noodles样品 硬度/g 弹性 内聚性 咀嚼性 RF-0 4451.97±632.98d 0.41±0.07c 0.75±0.03a 1423.64±398.15c RF-1 6076.07±280.44c 0.48±0.04c 0.70±0.01b 1959.07±66.54c RF-2 6759.28±92.34b 0.67±0.02b 0.64±0.02c 2896.50±55.38b RF-3 7537.71±75.94a 0.78±0.08a 0.66±0.01c 3851.87±442.38a 2.8 重组面条蒸煮特性的分析
蒸煮损失和吸水率是评价面条质量时的常用指标。蒸煮损失是面条煮制过程中固体物质浸入水中的重量,可以反映面条在煮制过程中的损坏程度及保持结构完整性的能力;吸水率是面条煮熟后的重量与生面条的重量比,它代表面条在煮制过程中吸水的能力。因此,通常选择蒸煮损失和吸水率来判断面条质量。
由表5可知,由SY-0制成的重组面条的蒸煮损失率最低,随着小麦贮藏时间的增加,蒸煮损失率呈增大的趋势,与RF-0相比,小麦贮藏3年后,RF-3的蒸煮损失率增加了4.36%,可以反映出淀粉的溶解度增高以及蒸煮耐受性较低,这与上述溶解度研究结果一致,这可能是由于小麦贮藏过程中淀粉结构松散,因此,在煮制过程中,淀粉或蛋白质从面条中溶至面汤中,导致蒸煮损失增大,从而提高了淀粉的蒸煮损失率。由SY-0组成的重组面团的吸水率最高,为102%,面条的吸水率随小麦贮藏时间的增加而降低,吸水率的降低可能是由于小麦贮藏使淀粉的结构受到破坏,膨胀度降低,即淀粉颗粒内部通过氢键与水结合能力变弱,且其水接触角降低,变得更亲水,从而形成具有一定黏度的“淀粉糊液”包裹在面条表面,使得导致面条吸水率的降低[32]。因此,重组面条的蒸煮特性取决于其内部的水分和微观结构的变化。
表 5 贮藏淀粉对重组面条的蒸煮特性的影响Table 5. Effect of stored starch on cooking characteristics of reconstituted noodles样品 蒸煮损失(%) 吸水率(%) RF-0 5.50±0.21d 102±4.77a RF-1 6.85±1.00c 90.13±0.18b RF-2 8.32±0.54b 87.12±1.93bc RF-3 9.86±0.37a 84.69±0.69c 2.9 重组面条的感官评价分析
图6是重组面条的感官评价结果。从图中可以看出,小麦贮藏使重组面条的硬度、弹性、光滑性、表面状态发生了明显变化,关于面条硬度、弹性的感官评分与质构特性的结果一致。随着小麦贮藏时间的增加,其淀粉制成的重组面条的光滑度和表面状态评分下降,RF-3的评分最低,该结果与蒸煮特性的结果一致,小麦贮藏导致淀粉吸水能力增强,而淀粉与蛋白结合能力变弱,导致面条蒸煮时淀粉分子浸出,蛋白质脱落,造成面条光滑度和表面评分的下降[33]。小麦加工品质由淀粉与面筋蛋白结合状态决定,其中,淀粉水合能力可以调控面团的形成,说明小麦淀粉的水合能力能够通过参与面团的形成来间接影响面条的加工品质。
3. 结论
通过对不同贮藏年份的小麦淀粉水合能力及其重组面条的微观结构和食用品质的研究,结果表明:随着小麦贮藏年份的延长,小麦淀粉的溶解度和吸水能力均呈上升趋势,膨胀度和水接触角均呈下降趋势,表明贮藏后的小麦水合能力呈现增强。同时,重组面团的面筋网络变差,出现孔洞,蛋白结构变得松散,对应的重组面条质构特性和感官评价都略有下降。本研究从小麦淀粉水合能力变化的角度揭示了水合能力对面条品质的影响规律。但本文并未深入研究水分状态、蛋白质与淀粉的分子间互作的变化,这些工作仍有待进一步研究,以期为了解小麦贮藏内部分子变化提供理论支持。
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表 1 不同贮藏期小麦淀粉的吸水能力、溶解度和膨胀度参数
Table 1 Water absorption capacity、solubility and swelling parameters of wheat starch at different storage time
表 2 不同贮藏期小麦淀粉的水接触角参数
Table 2 Water contact angle of wheat starch at different storage time
样品 水接触角(°) SY-0 86.32±2.87a SY-1 63.83±1.59bc SY-2 68.13±0.91b SY-3 59.97±2.27c 表 3 不同贮藏淀粉组成的重组面团的水分分布的状态Table 3 Water distribution of reconstituted dough composed of different storage starches
样品 A21(%) A22(%) A23(%) RF-0 10.98±0.64a 88.66±0.69c 0.33±0.04a RF-1 10.19±0.45ab 89.47±0.52bc 0.29±0.04a RF-2 9.17±0.35b 90.53±0.37b 0.30±0.04a RF-3 7.78±0.98c 91.94±1.02a 0.27±0.05a 表 4 贮藏淀粉对重组面条的质构特性的影响
Table 4 Effect of storage starch on texture characteristics of reconstructed noodles
样品 硬度/g 弹性 内聚性 咀嚼性 RF-0 4451.97±632.98d 0.41±0.07c 0.75±0.03a 1423.64±398.15c RF-1 6076.07±280.44c 0.48±0.04c 0.70±0.01b 1959.07±66.54c RF-2 6759.28±92.34b 0.67±0.02b 0.64±0.02c 2896.50±55.38b RF-3 7537.71±75.94a 0.78±0.08a 0.66±0.01c 3851.87±442.38a 表 5 贮藏淀粉对重组面条的蒸煮特性的影响
Table 5 Effect of stored starch on cooking characteristics of reconstituted noodles
样品 蒸煮损失(%) 吸水率(%) RF-0 5.50±0.21d 102±4.77a RF-1 6.85±1.00c 90.13±0.18b RF-2 8.32±0.54b 87.12±1.93bc RF-3 9.86±0.37a 84.69±0.69c -
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