1、不同磨粉方法对荞麦面团流变学性质的影响 于笛笛 1 李垚熹 1 袁艳秋 1 马洁 1 孙华幸 1 陈锦程 1 Kaori FUJITA2 栾广忠 1 （西北农林科技大学食品科学与工程学院 1，杨凌 712100） （日本国际农林水产业研究中心 2，筑波 3058686） 摘 要 为研究不同磨粉方法对荞麦面团流变学性质的影响， 分别 采用石磨、高速万能粉碎机 及 湿磨三种磨粉方法制得荞麦粉。 然后 测定 由上述荞麦粉制备的 荞麦面团 的 热机械学特性、拉伸特性、质构特性 及 应力松弛 行为 。结果表明：与干磨 荞麦面团 相比，湿磨 荞麦面团具有 显著 较低的面团 形成时间 和 稳定时间 以及显著
2、较高的 蛋白弱化度， 但 磨粉方法对淀粉糊化特性影响较小 。湿磨荞麦面团的拉断距离低于干磨荞麦面团的拉断距离，但其硬度、黏着性、弹性和胶着性显著高于干磨荞麦面团。此外，湿磨荞麦面团与干磨荞麦面团相比具有显著较高的残余应力和显著较短的松弛时间。不同磨粉方法会导致荞麦面团流变学性质产生差异，面团流变学性质的差异将满足不同的加 工需求。 关键词 磨粉 方法 荞麦 面团 流变学性质 中图分类号： TS211.4 文献标志码： A 文章编号： 1003-0174（ ） - - Effects of different milling methods on the rheological properti
3、es of buckwheat dough Yu Didi1 Li Yaoxi1 Yuan Yanqiu1 Ma Jie1 Sun Huaxing1 Chen Jincheng1 Kaori FUJITA2 Luan Guangzhong1 (College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University1, Yangling 712100) (Japan International Research Center for Agricultural Science2, Ibaraki, 3058686) Abstract In
4、 order to investigate the effect of different milling methods on rheological properties of buckwheat dough, buckwheat flour was prepared using a stone mill, a high-speed universal grinder, and wet-milling methods, respectively. And then the thermomechanical properties, tensile properties, texture pr
5、operties, and stress relaxation behaviors of three buckwheat doughs made from the above flours were determined. The results showed that compared to dry-milled buckwheat dough, wet-milled buckwheat dough had significantly lower dough development time and dough stability time, and a significantly high
6、er value of protein weakening. However, 基金项目： 国家重点研发 计划 (2017YFD0401203)，陕西省重点研发计划（ 2017NY-169），中日合作项目 （ C1- -2a/C1- -1b) 收稿日期： 2018-04-29 作者简介： 于笛笛，男， 1993 年出生，硕士，粮食、油脂与植物蛋白工程 通信作者：栾广忠，男， 1968 年出生，副教授，粮食、油脂与植物蛋白工程 different milling methods had little influence on gelatinization characteristics of s
7、tarch. The extensibility of wet-milled buckwheat dough was lower than that of the two dry-milled buckwheat doughs but its hardness, adhesiveness, springiness and gumminess were significantly higher. In addition, wet-milled buckwheat dough had a significantly higher residual stress and a significantl
8、y shorter relaxation time compared to dry-milled buckwheat dough. Different milling methods can lead to different rheological properties of buckwheat dough and this difference in the rheological properties of the dough will satisfy various processing needs. Keywords Milling methods, Buckwheat, Dough
9、, Rheological properties 荞麦 （ Fagopyrum spp.） 又名花麦、乌麦、三角麦、荞子等 ， 属蓼科荞麦属一年生或多年生双子叶植物，主要有甜荞 （ Fagopyrum esculentum） 和苦荞 （ Fagopyrum tataricum） 两个栽培种。甜荞主要种植在亚洲、欧洲、美洲 等 ，苦荞则主要种植在亚洲 1。作为一种药食同源的小宗粮食作物，荞麦营养丰富，富含淀粉、蛋白质、脂肪、膳食纤维和矿物质等成分，此外，荞麦还含有其他禾本科粮食作物所不具有的生物黄酮类活性成分 2，具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血脂和调节肠道菌群等多种功效 3-6。因其具有良好的
10、营养和保健功能，荞麦越来越受到人们的关注。 磨粉处理不仅可以使得荞麦具有更广泛的利用性 ， 同时也是生产许多荞麦制品的必经步骤。在国内，荞麦粉生产采用的磨粉方式并不相同，大致可以分为干法磨粉和湿法磨粉两种方式。研究表明不同的磨粉方 法 会对 谷物粉 的理化特性产生不同的影响 7-14，粉的理化性质的差异 在很大程度上 会对面团 流变学 性质产生一定的影响 15，从而影响产品的最终品质。 本课题组前期已经就 不同磨粉方 法对荞麦粉理化性质的影响进行了研究 14。在此基础上，本论文 研究 了 不同磨粉方 法 对荞麦面团 流变学 性质的影响 ，以期为进一步研究荞麦粉的加工特性提供依据 。 1 材料与
11、方法 1.1 材料 荞麦米： 荞麦米是以甜荞麦（西农 9976）为原料加工制得。 购于陕西省靖边县乔沟湾乡红盛小杂粮专业合作社。 1.2 仪器 与 设备 FW-400A 倾斜式高速万能粉碎机； JYL-C012 九 阳料理机；电动石磨； DHG-9140A 电热恒温鼓风干燥箱； TA.XT plus 物性测定仪； DD5 台式大容量低速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司； Mixolab2混合实验仪。 1.3 方法 1.3.1 荞麦粉的制备 以荞麦米为原料按照不同的磨粉方法进行制备荞麦粉。 （ 1） 普通荞麦粉 取一定量的荞麦米置于倾斜式高速万能粉碎机中磨粉， 总计 磨粉 2 min， 期间每
12、30 s 停一次。研磨后过 90 目筛 ， 得到 的 荞麦粉 在本文中称普通荞麦粉 。 （ 2） 石磨荞麦粉 由 红盛小杂粮专业合作社 按照商业化的石磨荞麦粉制粉方法代加工制 得，所得荞麦粉同样过 90目筛。 （ 3） 湿磨荞麦粉 称取 250 g 荞麦米置于过量蒸馏水中 20 下浸泡 24 h，沥干水分，然后加入 500 mL蒸馏水并用料理机磨浆。磨浆 2 min 后过 90 目筛 ； 筛上物再次加水磨浆 1 min 过 90目 筛 ， 混合两次筛下物并于3000 r/min 离心 10 min。离心后沉淀物于 50 烘干 24 h，再次破碎过 90 目筛得到湿磨荞麦粉。 1.3.2 基本组
13、分的测定方法 水分含量参照 GB 5009.3-2016 测定；淀粉含量参照 GB 5009.9-2016 测定；蛋白 质 含量参照 GB 5009.5-2016 测定；脂肪含量参照 GB 5009.6-2016 测定；灰分含量参照 GB 5009.4-2016 测定。每个样品重复测定两次。 1.3.3 荞麦 面团热机械学特性 的测定 釆用 Mixolab 混合实验仪研究不同制粉方法对荞麦面团热机械学特性的影响 16-17。测定前 先 对标准的 Chopin+协议（ ICC NO.173）稍加 修改， 然后 再对面团的热机械学特性进行测定。 混合实验仪测定条件为：面团 质量 为 90 g，目标
14、扭矩 C1： l.10.05 Nm，搅拌速度 80 r/min；首先 30 保温 8 min，以 4 /min 的速率升温至 90 并保持 7 min，再以 4 /min 的速率降温至 50 ，保持 5 min。每个样品重复测定 两 次，取平均值。 1.3.4 荞麦 面团拉伸特性的 测定 取一定量的荞麦粉， 按照 Mixolab 试验确定的吸水率进行加水 手工 和面 ，得到普通荞麦面团、石磨荞麦面团及湿磨荞麦面团 。利用质构仪对 面团 进行拉伸试验。参照 Ribotta 等 18方法稍加修改，设置测试参数。测试参数为：探头 A/KIE，测试前速度 2.0 mm/s， 测试中速度 3.3 mm/
15、s， 测试后速度 10.0 mm/s，测试距离 50 mm，触发力 5.0 g。每个样品重复测 定 7次。 1.3.5 荞麦 面团 TPA 的 测定 与 1.3.4 相同的方法得到普通荞麦面团、石磨荞麦面团及湿磨荞麦面团。将 面团统一制成直径 为25 mm，高 为 40 mm的模型，用保鲜膜包裹，静置 10 min 后进行 TPA 测试。测试参数：探头 P/50, 测试速度 1 mm/s，压缩比 50%，触发力 5 g，每个样品重复 测定 58次。 1.3.6 荞麦 面团应力松弛 特性 的 测定 与 1.3.4 相同的方法得到普通荞麦面团、石磨荞麦面团及湿磨荞麦面团 。将面团统一制成直径 为2
16、5 mm，高 为 40 mm的模型，用保鲜膜包裹，静置 10 min 后进行应力松弛测试 19。测试参数：探头P/50，测试速度 1.0 mm/s，压缩变形 10%，触发力 5.0 g，释放时间 180 s，每个样品重复 测定 5次。 本研究中，利用三要素 Maxwell模型对荞麦面团的应力松弛阶段进行非线性回归分析，应力松弛的方程为： () = 01 +02exp(- ) 式中： (t)为松弛过程的应力， Nm-2； 0为恒定的应变 (压缩比 )， 0=10%； E1为弹性率， Nm-2；E2为第一要素 胡克体弹性模量， Nm-2； t 为时间， s； 为阻尼系数， Nm-2s ； 为松弛时
17、间， s， = / E2。采用非线性回归 的方 法对 应力松弛 方程进行解析，得到 相关 参数 E1、 和 。 1.4 数据分析 利用数据处理软件 DPS 7.05 对 试验 中所得数据进行方差分析 和多重比较；利用 SPSS 20.0 数据处理软件对应力松弛数据进行回归分析 ；使用 Excel 2016 作图。 2 结果与分析 2.1 不同荞麦粉的基本组分 表 1为不同磨粉方法对荞麦粉基本 组分的影响结果。由表可知，石磨荞麦粉、普通荞麦粉和湿磨荞麦粉的含水量分别为 13.56%、 12.64%和 11.91%。其中石磨荞麦粉的水分含量最高，湿磨荞麦粉的水分含量最低，普通荞麦粉的水分含量居于二
18、者之间，并且三种荞麦粉的水分含量具有显著性差异（ p 0.05）。张仁堂等 15研究表明同一品种的石磨和钢磨小麦粉其水分含量也具有一定的差异性，石磨小麦粉的水分含量明显高于钢磨小麦粉的水分含量。这说明谷物粉的水分含量与磨粉工艺密切相关。三种荞麦粉的灰分含量具有显著性差异，这可能与磨粉加工工艺及荞麦粉粒径大小有关。 与石磨荞麦粉和普通荞麦粉相比，湿磨荞麦粉具有相对较低的蛋白质含量，这是由于湿法磨粉过程中可溶性蛋白质等物质的流失造成的。湿磨荞麦粉的淀粉含量显著高于石磨荞麦粉和普通荞麦粉的淀粉含量（ p0.05），这可能与磨粉过程中的研磨温度有关，干法磨粉研磨温度高于湿法磨粉研磨温度，磨粉过程中产生
19、的高温可能会导致荞麦粉中相对较多的淀粉发生糊化，从而影响荞麦粉中淀粉含量的测定。此外，与普通荞麦粉和湿磨荞麦粉相比，石磨荞麦粉具有相对较低的脂肪含量，这可能是由于石磨研磨过程中温度较高，导致部分磨出的荞麦油脂发生氧化酸败造成的。 上述结果说明不同磨粉方法会显著影响荞麦粉的基本组分（ p 0.05）。 表 1 不同荞麦粉的基本组分 样品 水分 /% 灰分 （干基） /% 粗脂肪（ 干基 ） /% 淀粉（ 干基 ） /% 蛋白质（ 干基 ） /% 石磨荞麦粉 13.560.06a 1.210.01c 1.670.01b 64.391.62b 10.370.19b 普通荞麦粉 12.640.03b
20、1.680.02a 2.150.06a 64.142.96b 11.970.23a 湿磨荞麦粉 11.910.02c 1.360.02b 2.210.05a 73.811.85a 7.150.34c 注：表中数据均为平均值 标准差；同一列中，不同的字母表示差异性显著（ p 0.05）。 2.2 磨粉方 法 对荞麦面团热机械学特性的影响 为研究不同磨粉方法对荞麦面团热机械学特性的影响，利用混合实验仪测定得到了三种荞麦粉的Mixolab 曲线，如图 1 所示。 Mixolab 曲线综合反映了三种荞麦粉的粉质特性和糊化特性，相关结果列于表 2和表 3。由表 2可以看出，石磨和湿磨荞麦面团的吸水率明显
21、高于普通荞麦面团的吸水率，说明磨粉方法会对荞麦面团的吸水率产 生一定的影响。曾凡逵等 20的研究结果也指出磨粉方法会影响马铃薯生全粉面团的吸水率。荞麦面团的形成时间与稳定时间同样也受到磨粉方法的影响。与湿磨法相比，干磨法所得荞麦粉制成的面团具有相对较高的形成时间和稳定时间，这可能是由于湿法制粉过程中，荞麦粉中可溶性蛋白质等营养成分的流失造成的。 C1-C2 值代表面团在机械力和热应力双重作用下蛋白质的弱化程度，其值越大说明蛋白质的弱化度越高。本研究中湿磨荞麦面团的 C1-C2值最大，说明湿磨荞麦面团的蛋白弱化程度最严重。 图 1 干磨和湿磨荞麦粉的 Mixolab 曲线 综上所述，与干法磨粉相
22、比，湿法磨粉导致 荞麦 面团稳定时间短，蛋白弱化度大，这些特性不利于饸饹等荞麦制品的制作，可能会出现面团不易成型，面团易断裂，面团难以挤压等问题。 表 2 不同磨粉方法对荞麦面团蛋白组分热机械学特性的影响 注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（ p 0.05） 表 3为不同磨粉方法对荞麦面团淀粉热机械学特性的影响 。 由表可看出，石磨和湿磨荞麦粉的峰值扭矩 C3与普通荞麦粉的峰值扭矩 C3具有显著性差异（ p 0.05），说明磨粉方法对荞麦淀粉的糊化特性有影响。 C5 值无显著性差异，这与 Heo 等人 21研究相一致，其研究结果也指出干法磨粉与湿法磨粉不会对 大 米 粉面团的 C5值产生显
23、著性的影响。 C5-C4值反映淀粉的回生值，其值越大表明淀粉越容易回生，本研究中样品回生值的大小与 Torbica 等人 16的结果很相近，并且不同的样品之间 淀粉的回生值无显著性差异，这说明磨粉方法对回生值影响不大。 C4/C3 值代表蒸煮稳定性，由表 3 可知不同的荞麦面团之间 C4/C3值具有显著性差异（ p 0.05），说明不同磨粉方法会显著影响荞麦面团的蒸煮稳定性。 表 3 不同的磨粉方法对荞麦面团淀粉热机械学特性的影响 样品 峰值扭矩 C3/Nm C5/Nm 回生值 C5-C4/Nm 蒸煮稳定性C4/C3 石磨荞麦粉 2.180.03b 2.810.06a 0.750.06a 0.
24、950.00a 湿磨荞麦粉 2.210.00b 2.670.04a 0.640.03a 0.920.00b 普通荞麦粉 2.480.03a 2.840.05a 0.640.08a 0.890.00c 注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（ p 0.05） 样品 吸水率 /% 形成时间 /min 稳定时间 /min C1/Nm C2/Nm 蛋白弱化度 C1-C2/Nm 石磨 荞麦粉 66.5 7.580.50b 10.170.24b 1.110.02a 0.410.03b 0.700.02b 湿磨 荞麦粉 67.0 1.170.07c 3.690.01c 1.100.01a 0.260.00c
25、 0.840.02a 普通荞麦粉 59.5 8.870.14a 11.800.28a 1.120.02a 0.660.00a 0.460.02c 0204060801000.00.51.01.52.02.53.00 5 10 15 20 25 30 35 40 45温度/扭矩/Nm 时间 /min 湿磨荞麦粉 石磨荞麦粉 普通荞麦粉 加热模块温度 面团温度 2.3 不同磨粉方法对荞麦面团拉伸特性的影响 磨粉方法对荞麦面团拉伸特性的影响见图 2。由图可知，湿磨荞麦面团与普通荞麦面团的拉伸阻力显著高于石磨荞麦面团的拉伸阻力，但是湿磨荞麦面团的拉断距离显著低于干磨荞麦面团的拉断距离。说明湿法磨粉使得
26、荞麦面团弹性增大，延展性变得更差，干法磨粉则对荞麦面团的拉伸特性影响较小。这可能是因为湿法磨粉导致荞麦粉中可溶性蛋白质、糖类等成分大量流失造成的。由于荞麦粉中缺乏面筋蛋白，无法形成像小麦面团一样的面筋结构，因此荞麦面团的拉伸特性与小麦面团的拉伸特性没有可比性，面团品质都比较差。杨金枝等人 22也发现燕麦面团的拉伸性能与小麦面团的拉伸性能差异很大，拉伸面积较小，品质较差。与干法磨粉制得的荞麦面团相比，湿法磨粉所得荞麦粉制成的荞麦面团具有较差的延展性，这不利于后续产品的整型加工。 图 2 磨粉方法对荞麦面团拉伸特性的影响 2.4 不同磨粉方法对荞麦面团质构特性的影响 不同磨粉方法对荞麦面团质构特性
27、的影响结果见表 4。由表可知，除了黏聚性外，湿磨荞麦面团的硬度、弹性，胶着性和黏着性均显著性高于干磨荞麦面团（ p 0.05），但是不同荞麦面团之间其回复性无显著性差异。除黏聚性外，两种干磨荞麦面团的质构指 标无显著性差异。说明与干法磨粉相比，湿法磨粉可以显著改善荞麦面团的质构特性。张吉文 23也测定了湿磨荞麦面团的质构特性，对比发现，其测定的湿磨荞麦面团的质构指标值基本都低于本研究中所测定的湿磨荞麦面团的质构指标值。这可能是由于研究过程中使用的湿法磨粉工艺以及荞麦品种的不同所导致的。 表 4 磨粉方法对荞麦面团质构特性的影响 样品 硬度 /g 黏 着 性 /(gsec) 弹性 黏聚性 胶着性
28、 回复性 湿磨 荞麦面团 1320.299175.35a -720.774162.08b 0.2410.03a 0.1170.004a 153.980 22.63a 0.0230.001a 石磨 荞麦面团 596.58737.08b -167.80426.16a 0.1520.01b 0.1210.003a 72.358 4.44b 0.0220.001a 普通荞麦面团 738.52335.84b -121.22438.22a 0.1260.02b 0.1000.007b 74.035 8.18b 0.0220.001a 注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（ p 0.05） 2.5 不同磨
29、粉方法对荞麦面团应力松弛行为的影响 0510152025湿磨荞麦面团 石磨荞麦面团 普通荞麦面团 拉伸阻力/g 荞麦面团 拉伸阻力 拉断距离 应力松弛就是给黏弹性体瞬时加载，并使其发生相应变形，然后保持这一变形，其内部应力变化的过程 24。通过分析应力松弛的试验数据可以获得反映食品的软、硬、黏性和弹性等质地、口感信息，为食品的加工和品质的控制提供依据 25。 表 5 磨粉方 法 对荞麦面团应力松弛的影响 样品 E1 / Nm-2103 / Nm-2s104 / s 湿磨荞麦面团 9.1900.289a 18.9280.788a 10.0550.381b 石磨荞麦面团 5.5830.719c 1
30、8.4611.439a 15.2780.410a 普通荞麦面团 6.6850.509b 19.5901.031a 14.7420.578a 注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（ p 0.05） 由表 5 可知，三种荞麦面团的 E1值具有显著性差异（ p 0.05），其中湿磨荞麦面团和石磨荞麦面团分别具有最大和最小的 E1 值， E1 值越大，说明面团越接近固体，这种面团不容易压缩变形 26。这表明磨粉方法显著影响荞麦面团的残余应力值，并且湿法磨粉方式可以使得面团变硬，不易压缩变形。阻尼系数 越大表明待测面团的初始黏度越大，由表 5可知，三种荞麦面团的 无显著性差异。松弛时间 是指应力松弛过
31、程中应力下降到起始应力的 1/e 倍时所用的时间，松弛时间的长短主要受应力松弛过程中黏性行为与弹性行为的影响，松弛时间越长时，黏性形变越明显。与湿磨荞麦面团相比，干磨荞麦面团的松弛时间较长，说明干磨荞麦面团内聚力比湿磨荞麦面团的内聚力强。这可能是由于湿法制粉过程中，荞麦中可溶性蛋白质，可溶性多糖等黏性物质的流失， 减弱了湿磨荞麦面团内聚力。 3 结论 研究发现磨粉方法对荞麦面团的流变学性质具有显著性的影响。热机械学特性结果表明与干法磨粉相比，湿法磨粉降低了荞麦面团的稳定性，加剧了蛋白弱化。石磨和湿磨荞麦粉的峰值扭矩 C3 与普通荞麦粉的峰值扭矩 C3 具有显著性差异，但其回生值无显著性差异。说
32、明磨粉方法对荞麦面团的粉质特性和淀粉糊化特性有影响但对淀粉回生特性影响相对较小。湿法磨粉导致面团弹性增大，延展性降低。此外，面团的质构特性 结果表明与干法磨粉相比，湿法磨粉可以显著提高荞麦面团的硬度、黏着性、弹性和胶着性。应力松弛结果表明与干法磨粉相比，湿法磨粉使得荞麦面团的硬度增大但面团 内聚力 变弱。不同磨粉方法制备的荞麦粉其面团的流变学性质不同 。 因此，在生产饸饹等荞麦产品时，可以根据荞麦面团 的 流变学特性及产品的实际需求选择合适的荞麦粉。 参考文献 1 BONAFACCIA G, MAROCCHINI M, KREFT I. Composition and technologica
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