擠壓膨化玉米粉對小麥粉面團特性及饅頭質構特性的影響

石晶紅，朱效兵，郭淑文，李云玲

（河套學院農學系，內蒙古巴彥淖爾 015000）

玉米是世界上公認的黃金作物,作為雜糧因其營養豐富常被加入到傳統主食中。由于玉米不含面筋蛋白，加工過程中難以形成面筋網狀結構，粘彈性欠佳，柔韌性差，造成玉米粉食用口感粗糙，品質較差[1]，使得玉米粉在面制品中利用率偏低。要提高玉米的利用率就需要對玉米進行改性，通常采用物理、化學和生物的方法來改變玉米粉的理化性質。擠壓膨化技術是一種集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型于一體的高溫短時的加工方法，被稱為21世紀食品加工領域的高新技術之一[2]。已有研究表明，膨化后的玉米淀粉具有冷黏性[3]，可以使面團性質提高[4]。劉書航[5]研究了膨化玉米粉對小麥粉糊化特性、冷黏性及面團黏性特征的影響，未研究其對小麥粉粉質特性和成品品質的影響。劉衛光[6]研究了膨化玉米粉對油條面團流變學特性、微觀結構及油條品質的影響，未與玉米粉進行對比研究。劉婷婷[7]僅研究了膨化玉米粉對面包品質的影響。以玉米粉和擠壓膨化玉米粉為原料，對比研究其對小麥粉粉質特性、糊化特性以及對饅頭質構特性的影響尚未見報道。擠壓膨化原料粉可顯著改善面團及最終產品的品質，不同原料粉的性質不同，對面團的影響也不同。即使是同一種原料，由于操作參數不同擠出物產品特性也有所不同。本試驗擬將玉米粉和擠壓膨化玉米粉分別添加到小麥粉中，分析其對小麥面團粉質特性、糊化特性以及對饅頭質構特性的影響，不僅可以了解玉米粉擠壓膨化前后對小麥粉加工品質的影響，還可為擠壓膨化玉米粉在傳統發酵面制品上的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 原料

河套雪多用途小麥粉（濕面筋質量分數29.3%），內蒙古恒豐食品工業股份有限公司。玉米粉，山東省滕州市興龍食品有限公司。膨化玉米粉，由玉米粉擠壓膨化，經烘干、粉碎，過80 目篩得到膨化玉米粉。擠壓膨化參數：三區溫度分別為Ⅰ區50 ℃，Ⅱ區120 ℃，Ⅲ區150 ℃，螺桿轉速為180 r/min（24 Hz），喂料轉速112.5 r/min（15 Hz），旋切刀轉速67.5 r/min（9 Hz）。

1.2 儀器與設備

JP-300B 高速多功能食品粉碎機，永康市久品工貿有限公司；Mixolab 混合實驗儀，法國肖邦公司；Tecmaster 型快速粘度分析儀（RVA），澳大利亞NewportScientific 儀器公司；ALC-110.4 精密電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；BD（E2）型熱風循環烘箱，Binder 儀器公司；DS32-IIA 雙螺桿擠壓機，中國濟南賽信機械有限公司；TX-XT Plus 質構儀，Stable Micro Systems，Scarsdale，NY，USA；和面機，廣州市宏陽鑄造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 營養成分的測定

水分測定：參照GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》；灰分測定：參照GB/T 5009.4-2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》；蛋白質測定：參照GB/T 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；脂肪測定：參照GB/T 5009.6-2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》；淀粉測定：參照GB/T 5009.9-2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》；膳食纖維的測定：參照GB 5009.88-2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》。

1.3.2 小麥粉粉質特性的測定

將玉米粉和小麥粉混合均勻，配成玉米粉添加量分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%的混合粉，采用Mixolab 混合實驗儀測定混合粉吸水率、形成時間、穩定時間、蛋白質弱化度等指標[8,9]。

1.3.3 小麥粉糊化特性的測定

將玉米粉和小麥粉混合均勻，配成玉米粉添加量分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%的混合粉，采用快速黏度分析儀（RVA），依照AACC76-21 的方法測定[10]。

1.3.4 饅頭的制作工藝

將稱量好的原輔料攪拌均勻后，加30 ℃的溫水和面，用和面機和面15 min，然后將面團放入溫度為30 ℃、濕度為70%的發酵箱中發酵。取出發酵好的面團，反復揉面團，揉制成型后靜置15 min。將經過醒發的饅頭坯放入蒸煮鍋中，待水煮沸后，蒸25 min 即可。

1.3.5 饅頭質構特性的測定

采用質構儀測定饅頭的各個指標。試驗前將冷卻好的饅頭切成厚度20 mm 的均勻薄片，采用P32 壓盤式探頭。測試條件：測前速度為2.00 mm/s，測試速度為5.00 mm/s；測后速度為5.00 mm/s；壓縮程度為50%，觸發力5 g，壓縮間隔時間為5 s。

1.3.6 數據處理

利用SPSS 13.0 對所得到的數據進行方差分析及相關分析。

2 結果與討論

2.1 玉米粉的營養成分及含量

表1 玉米粉營養成分及含量（g/100 g）Table 1 Nutritional components and content of corn flour

表2 玉米粉對小麥粉粉質特性的影響Table 2 The effect of corn flour on the farinograph characteristics of wheat flour

由表1 可知，玉米粉經過擠壓膨化處理后，水分、蛋白質、脂肪和淀粉含量分別下降5.33、1.14、1.18、4.90 g，膳食纖維含量增加2.10 g，灰分含量基本保持不變。擠壓膨化后玉米粉水分含量下降，是因為擠壓膨化過程中的高溫使水分迅速蒸發導致的。在高溫、高壓、高剪切力作用下，蛋白質變性且高級結構被破壞，部分降解為低分子量的胨、肽及氨基酸，并與還原糖發生美拉德反應；淀粉發生不可逆的α化作用降解生成麥芽糊精和小分子寡糖[11]；脂肪部分水解而生成的甘油和游離脂肪酸會與淀粉和蛋白質生成淀粉-脂質復合物和蛋白質-脂質復合物，還有部分脂肪作為潤滑劑隨水蒸氣的汽化而揮發，因此造成蛋白質、脂肪和淀粉含量的減少。膳食纖維含量增加與毋修遠[12]等人的研究結果一致，有關膳食纖維含量的變化國內外文獻報道存在一定的差異，但一致認為擠壓膨化后產品可溶性膳食纖維含量增加，這主要是因為高溫、高壓、高剪切的作用使不溶性的纖維素大分子間的化學鍵斷裂，分子發生裂解及極性變化所致。

2.2 擠壓膨化玉米粉對小麥粉粉質特性的影響

由表2 可知，膨化玉米粉添加量增加到25%時，面團吸水率升高6.72%，穩定時間下降82.64%，蛋白質弱化度升高60.78%，形成時間下降88.37%。膨化玉米粉面團的吸水率顯著增大（p<0.05），與玉米粉呈現出的逐漸減小的趨勢相反。這可能是擠壓膨化過程中破損淀粉含量增加，淀粉吸水糊化，導致面團的吸水率變大；也可能是玉米經過擠壓膨化加工后，質地疏松、體積變大，使其具有很強的吸水力，從而使吸水率變大。與對照相比，添加玉米粉后面團吸水率隨添加量的增加呈下降趨勢，可能是玉米粉中蛋白吸水能力比面筋蛋白差導致的，也可能是玉米粉的吸水率相對較低造成的。

穩定時間越長面團的韌性越好，面筋強度越大[13]。與對照相比，添加玉米粉使面團的形成時間、穩定時間減小，蛋白質弱化度增大，這與張慶霞[14]、劉衛光等人的研究結果一致。這是由于玉米粉不含有面筋蛋白，隨著玉米粉添加量的增大，面團中面筋蛋白含量下降，破壞了面筋蛋白的網絡結構，不僅降低了面團穩定性，還可使混合粉能快速形成面團，導致面團形成時間和穩定時間下降，蛋白質弱化度增加。當添加量相同時，擠壓膨化玉米粉對面團的穩定時間和蛋白弱化度的影響顯著的大于玉米粉，可能是玉米粉在高溫、高壓及強大的機械剪切力的作用下物料組分發生了變化，使其對面筋網絡結構的破壞作用較大[15]。當玉米粉添加量為20%，膨化玉米粉為15%時，面團干硬、粗糙，和面時較難成型，故玉米粉添加量不宜超過20%，膨化玉米粉不宜超過15%。

2.3 擠壓膨化玉米粉對小麥粉糊化特性的影響

由表3 可知，膨化玉米粉添加量增加到25%時，峰值黏度降低55.60%、低谷黏度降低60.91%、最終黏度降低58.41%；隨著玉米粉添加量的增加，峰值黏度降低8.43%、低谷黏度降低8.82%、最終黏度升高1.28%。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉可顯著的降低淀粉的黏度（p<0.05），這一結果與Martinez[16]、Patil[17]的研究一致。這是由于擠壓過程中的高壓高剪切作用使玉米粉糊化，并將淀粉顆粒由先前的大分子物質降解為小分子物質，使得所得產品黏度變低[18]。也可能是在擠壓膨化過程中使玉米粉顆粒破碎呈片狀結構，在糊化過程中，膨化玉米粉的加入減少了淀粉顆粒的穿插纏繞現象，致使糊化黏度降低[19]。

劉書航研究指出玉米粉高添加量（10%、15%）使玉米-小麥粉的回生值顯著增加（p<0.05），但混粉的衰減值無顯著性差異（p>0.05）。本研究結果顯示，隨著玉米粉添加量的增大，回生值和崩解值顯著增大（p>0.05）?？赡苁怯衩椎矸酆笈c水結能力弱，使小麥粉淀粉糊的熱穩定性變差。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉的加入使混合粉的崩解值、回生值顯著減?。╬<0.05），這與劉書航研究一致。隨著膨化玉米粉添加量的增加，崩解值降低34.07%、回生值降低50.43%。崩解值越小，表示淀粉糊的熱穩定性越好，說明擠壓膨化玉米粉的加入使小分子顆粒間的結合更加緊密，在吸水膨脹過程中小分子顆粒不容易脹破[20]，改善了小麥粉的熱穩定性，使其抗剪切力和耐攪拌力增強[21]?；厣蹬c淀粉的重新排列有關，回生值越高，淀粉越容易老化。擠壓膨化混合粉的回生值顯著降低，是由于玉米粉在擠壓膨化處理過程中淀粉鏈斷裂，導致其在糊化降溫過程中重新排列締合的能力減弱?？梢?，添加擠壓膨化玉米粉能抑制淀粉老化，延長產品的貨架期。

表3 玉米粉對小麥粉糊化特性的影響Table 3 The effect of corn flour on gelatinization characteristics of wheat flour

表4 玉米粉對饅頭質構特性的影響Table 4 The effect of corn flour on texture characteristics of steamed bread

表5 玉米-小麥粉面團特性與饅頭質構特性的相關性Table 5 Correlation between the dough characteristics of corn-wheat flour and the texture characteristics of steamed bread

表6 擠壓膨化玉米-小麥粉面團特性與饅頭質構特性的相關性Table 6 Correlation between the dough characteristics of extruded corn meal-wheat flour and the texture characteristics of steamed bread

2.4 擠壓膨化玉米粉對饅頭質構特性的影響

馮世德[22]的研究指出玉米粉添加量在15~20 g時，與對照組相比，饅頭硬度無顯著差異；彈性增加，且差異顯著；內聚性、咀嚼性及黏附性變化不顯著。本研究結果顯示，隨著玉米粉添加量的增加，饅頭硬度增加58.41%、彈性下降 5.15%、內聚性下降12.50%、回復性下降10.87%、咀嚼性增加39.58%?？梢?，添加玉米粉對饅頭質構特性影響很大。饅頭的品質逐漸下降，這可能是由于玉米粉中不含面筋蛋白，缺乏粘彈性，影響了面團的彈性和延展性；也可能是玉米粉中的蛋白質影響了面筋結構中的二硫鍵的形成，破壞了面團的微觀結構，使得饅頭的彈性減小，硬度增加[23]。

饅頭的彈性、內聚性在膨化玉米粉添加量為10%時最大，且顯著的高于對照（p<0.05），之后隨添加量的增大彈性和內聚性分別下降3.09%、3.41%。硬度、膠著性和咀嚼性在膨化玉米粉添加量為20%時與對照無顯著差異，而回復性在膨化玉米粉添加量為25%時，仍顯著的高于對照（p<0.05）。當添加量相同時，擠壓膨化玉米粉饅頭的質構特性顯著的優于玉米粉饅頭（p<0.05）。硬度數值越大，饅頭品質越差，而彈性值與成品的品質成正相關，在小麥粉中添加適量膨化玉米粉可以降低饅頭的硬度，與劉婷婷和劉衛光的研究結果類似。這可能與膨化玉米粉的持水性增大有關，膨化玉米粉的持水性可延緩淀粉的老化，減小饅頭的硬度，同時增大了饅頭的彈性和回復性；過量的膨化玉米粉使面筋蛋白含量降低，不利于面筋結構的形成，饅頭內部氣孔大而粗糙，使其硬度增大，回復性降低，饅頭的質構特性變差。

當添加量相同時，擠壓膨化玉米粉饅頭黃色較深，Marti 等[24]認為高溫加熱是產品色澤變深的主要原因。這主要是由于玉米粉在擠壓膨化過程中，淀粉類物質在高溫的作用下發生糊化和降解，與物料中的蛋白質發生美拉德反應，導致玉米粉的顏色變深。此外，擠壓過程中發生美拉德反應，不僅促進淀粉-脂質復合物和蛋白質-脂質復合物生成，還可降低脂肪氧化的速度和程度，從而改善產品口感，延長食品貨架期[11]。

2.5 相關性分析

由表5 可知，與除最終黏度外，饅頭的質構特性與玉米-小麥混合粉面團的其他參數存在顯著的相關性（p<0.05），其中內聚性的相關性較差；玉米粉的添加量與硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著的正相關（p<0.01），與彈性、內聚性和回復性呈極顯著的負相關（p<0.01）。

由表6 可知，除饅頭的彈性、內聚性與吸水率、糊化溫度無相關性外，饅頭的質構特性與擠壓膨化玉米-小麥混合粉面團的其他參數存在顯著的相關性（p<0.05），其中硬度的相關性最高，彈性的相關性較差；硬度、膠著性和咀嚼性與形成時間、穩定時間及糊化特性呈顯著的負相關（p<0.05），而彈性、內聚性和回復性與其呈顯著的正相關（p<0.05），所呈現的規律與玉米粉不一致。擠壓膨化玉米粉的添加量與硬度、膠著性、咀嚼性呈極顯著的正相關（p<0.01），與彈性、內聚性和回復性呈極顯著的負相關（p<0.01），所呈現的規律與玉米粉一致。

3 結論

3.1 在小麥粉中加入玉米粉和擠壓膨化玉米粉，可對面團的粉質特性和糊化特性以及饅頭的質構特性產生不同程度的影響。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉不僅能夠顯著提高面團的吸水率，增加蛋白質的弱化度，縮短穩定時間，降低小麥粉糊化黏度、崩解值和回生值，還能夠顯著提高饅頭的彈性、回復性和內聚性，降低饅頭的硬度、膠著性和咀嚼性。擠壓膨化玉米粉添加量為10%時，饅頭的彈性、內聚性和回復性最大，硬度顯著的低于對照組，饅頭的口感柔軟、筋道，爽口不黏牙，品質最好。與玉米粉相比，擠壓膨化玉米粉不僅可以改善小麥粉的熱穩定性，延緩面團的老化，也可改善饅頭的品質。

3.2 玉米粉添加量、混合粉的粉質特性、糊化特性與饅頭的質構特性顯著相關。與玉米混合粉不同，擠壓膨化玉米混合粉的最終黏度與饅頭的質構特性存在顯著的相關性?？赏ㄟ^混合粉的粉質特性、糊化特性對饅頭的質構特性進行預測。研究擠壓膨化玉米粉對小麥粉面團特性及饅頭質構特性的影響，可為擠壓膨化玉米粉在發酵面制品中的應用提供依據。此外，不同擠壓膨化工藝下的擠壓膨化玉米粉對小麥粉加工品質的影響，還有待于進一步研究。