低聚糖对小麦粉及辣条坯体品质的影响

　　摘要该研究为改善辣条坯体品质，测定添加低聚甘露糖和低聚木糖(添加量：2.0%、4.0%、6.0%、8.0%，质量分数)对小麦粉的粉质特性、拉伸特性、糊化特性和辣条坯体的膨胀率、吸油率、水分含量和硬度的影响。结果显示，随低聚甘露糖、低聚木糖添加量的增加，吸水率、弱化度呈降低趋势，形成时间、稳定时间显著增加;从拉伸特性的角度：拉伸面积、拉伸阻力和最大拉伸阻力在添加这两种低聚糖后均有一定的上升进而改善产品品质;随着低聚糖的增加，峰值黏度显著降低，衰减值降低，回生值降低，糊化温度增大，表明低聚糖的加入能够维持淀粉结构的稳定、减缓淀粉的回生进程、抑制了淀粉的糊化;随着低聚糖添加量的增加，辣条坯体的膨胀度、吸油率、水分含量呈增加的趋势，样品硬度呈现降低趋势;因此，在辣条生产中添加适量的低聚糖能改善产品品质，提高产品市场竞争力。

　　关键词低聚糖;挤压;辣条;面制品

　　辣条，学名被叫做挤压面制品或调味面制品，它最主要的原料是小麦粉(中筋)，加工工艺主要是挤压膨化等，作为一种味美价廉的高性价比休闲食品，自面市起就颇受中、青、少年消费者的青睐。据近年来相关数据统计我国辣条企业年产值接近600亿元，甚而辣条已成为部分地区的发展支柱产业。品质感官对食品产品来说是影响其销量的关键因素，而辣条更是如此。除小麦粉质量影响以外，在一定程度上辣条的品质还与其坯体的膨胀率、吸油率呈正相关，但相反的与硬度呈负相关[1]。

　　因小麦粉是其最主要的原料，它不可避免的会受淀粉老化等因素的影响，自身的硬度会随长时间的贮藏使口感严重下降，同时坯体在长时间的贮藏过程中会出现因油脂脱离胚体水分损失而导致其体积缩小、持油能力下降，从而造成最终辣条在食用时品质的降低。但是为了延长保质期保证产品品质优良，一些不健康的化学添加剂或超量的添加剂会被不法厂商加入辣条中。自辣条开始风靡以来每年各监管部门必会在抽检中发现超范围、超标准、超限量的使用食品添加剂等问题，因为这些问题，辣条在人们心中始终留存着不好的印象，直接限制了其发展。

　　目前相关研究中，冷越等[2]发现调味面制品的品质受干面筋含量、湿面筋含量、面筋指数与淀粉组成的影响最为显著;从溶剂保持力结果可表明的吸水率、脂肪等其他组分对产品影响也较为显著。此外，在辣条生产中加入糯米粉，可以延缓整个产品老化速度[3]。辣条的配方比较简单，辣条原料性质和配方对其品质有明显差异。付朝煦等[4]研究表示糯米粉的加入导致大颗粒面絮的含量增加，使径向膨胀率和吸油性上升，因而延缓了辣条的硬化。

　　为更好解决辣条缺乏营养、使用添加剂超范围、坯体在储藏期变硬较快等问题，本文参考了以小麦粉为主原料的其他产品相关研究，宋娜等[5]发现在蒸制过程中添加2.0%低聚木糖的馒头坯相较于对照样品，水分含量上升更快，水分活度减小;低聚木糖的添加使更多的自由水转化成弱结合水，因其部分结合程度低它能更快转化为与蛋白质淀粉分子紧密结合的强结合水。低聚糖兼具较好的理化性质和良好的生理活性，一般加入低聚糖会导致体系发生微观结构和流变特性的变化，能够提供更好的表观性质，因而通常用于生产加工中。

　　低聚甘露糖被大量研究证明具有众多有益作用，如改善肠道菌群、降血脂、抗氧化等，且它黏度较低性能稳定，具有多个亲水基团，还具有无污染、无残留等多种优良特性。低聚木糖因具有良好酸、热等理化稳定性，在焙烤食品中得到广泛应用，解宇晨等6]研究发现少量添加低聚木糖能够增强面包保水性，使面包能保持柔软的同时提升口感并延长其货架期;但是当添加量为5%时，面包品质下降明显。张印等[7]实验结果表明将新科斯糖与低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖按一定比例复配加入面粉中，面团稳定时间分别提高47.3%~119.4%，拉伸特性也有明显改善，使面团有较强的筋力。

　　而且不同的低聚糖由于其结构及所处的溶液体系不同，在性能上既有共性也有特异性。这些研究都表明天然低聚糖不仅能有效代替部分食品原料，同时能改善产品品质且更有益人体健康。目前世界上关于天然低聚糖对水产品及烘焙产品的品质改良作用、肉类水果类鲜食的保鲜作用和食品包装包材的研究较多，但是有关天然低聚糖对挤压面制品的研究较为罕见。

　　经过对比参考，挑选了两种低聚糖(低聚甘露糖和低聚木糖)作为本文研究对象，探究了这两种低聚糖的不同浓度对辣条专用粉的粉质特性、拉伸特性、糊化特性以及辣条胚体的膨胀率、吸油率和硬度的影响，有效地改善了辣条坯的品质，为辣条的品质改良提供参考也为辣条及相关挤压产品的相关研究提供参考。

　　1材料与方法

　　1.1实验材料

　　六月春小麦粉(面粉基础指标(湿基)：水分质量分数12.47%，灰分质量分数0.79%，粗蛋白质量分数10.80%)，河南莲花面粉有限公司;单甘酯(单双甘油脂肪酸酯)，佳力士添加剂(海安)有限公司;食盐(食品级)，市售;氯化钠(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司;低聚甘露糖(水分质量分数6.65%，纯度≥85%，分子质量1600Da)，成都永安缘和生物科技有限公司;低聚木糖(水分质量分数1.23%，纯度≥80%，分子质量1000Da)，河南益常青生物科技有限公司。

　　1.2实验仪器

　　HYYTDFJ60型单螺杆挤压膨化机，平江弘宇机械制造有限公司;Farinograph型粉质仪，德国布拉班德公司;Extensograph型拉伸仪，德国布拉班德公司;RVASuper4型快速粘度仪，瑞典波通公司;TA.XTC型质构仪，上海宝圣实业发展有限公司。

　　1.3实验方法

　　1.3.1小麦粉

　　低聚糖混合粉的制备将低聚甘露糖和低聚木糖按照比例2.0%、4.0%、6.0%、8.0%代替小麦粉中相应的分量，并将低聚糖和小麦粉一起混合均匀，得到小麦粉低聚糖混合粉。

　　1.3.2小麦粉粉质特性的测定参照GB/T14614—2006使用粉质仪进行小麦粉及混合粉粉质特性的测定，重复次取平均值。

　　1.3.3小麦粉拉伸特性的测定参照GB/T14615—2006使用布拉班德粉质拉伸仪进行小麦粉及混合粉拉伸特性的测定，重复次取平均值。1.3.4小麦粉糊化特性的测定参照GB/T24853—2010使用快速粘度仪进行小麦粉及混合粉糊化特性的测定，重复次取平均值。

　　1.3.5辣条坯体的制备将食盐(占混合粉质量分数的6%)、单甘酯(占混合粉质量分数的0.48%)溶于水(占混合粉质量分数的30%)中，充分搅拌至最大程度溶解;将1.3.1所得混合粉倒入圆桶打粉机，开启机器，快速均流加入氯化钠和单甘酯混合液，打粉机高速搅打混合30s，使得搅打好的原料呈“捏可呈团，松手即散”状态，即可得面絮物质。

　　将制作好的面絮倒入卧式下粉机，启动挤压机后，将下粉机转速在30s内逐渐由(约500/min)调整至13(约1625/min)，开始挤压出辣条样品;弃掉开机时挤出的品质不均匀、糊化不完全的样品，取颜色均一、膨胀良好的部分，放至多功能三层切带上，调整切带转速与挤压机出料速度一致;切后样品在25℃室温下平摊冷却后用聚乙烯(polyethylene，PE)自封袋保存于25℃恒温条件下。

　　2结果与分析

　　2.1低聚糖对小麦粉粉质特性的影响

　　面筋蛋白及淀粉两者结合水的能力较大程度上影响面团的吸水率，可较直观地反映面团体系的变化[8]。表结果表明，吸水率随着两种低聚糖添加量的增加均显著降低(<0.05)。关于面团吸水率降低，合理的解释是低聚糖分子倾向于与面筋相互作用，从而提高面团的结构稳定性和稠度[9]。

　　一方面因为在面团制作过程中这些低分子质量的低聚糖与面粉充分结合混匀，而糖类对水具有高粘结合力与面团中的面筋蛋白竞争水分，从而影响了面团吸水率;另一方面，除与其竞争水分外，低聚糖分布在面筋周围与其优先结合，这样减少了面筋与水的结合，进而使面团的吸水率下降[15]。

　　随着低聚甘露糖、低聚木糖添加量的增加，面团形成时间显著增加，说明这些低分子量的低聚糖对面团的形成有一定的延迟。由于面筋蛋白与低聚糖先结合，阻碍了面筋蛋白与面筋蛋白之间的结合，导致面筋形成时间增加。低聚糖羟基含量较高，易通过氢键与水分子相互作用结合较多的水分，小麦粉的持水能力主要是淀粉的膨胀能力决定的，而在低与淀粉糊化膨胀的温度时(50~90℃)，其持水力与低聚糖比明显较弱，当小麦粉中添加低聚糖时会与小麦粉竞争水分，进而使小麦粉的吸水速率下降，因此低聚糖与小麦粉之间达到动态平衡所需的时间增加，面团的形成时间增大，这与相关研究的添加膳食纤维后，面团需要更长的时间去形成最佳面团的结果相似[23]。

　　低聚糖种类和含量不同，对水的吸附能力也不一样，形成时间也就有差异。面团在加工过程中对机械搅打的抵抗力可通过面团稳定性来体现。品质优良的面团稳定性必然越好、稳定时间越长，同时面团的韧性越强、筋力越大[11]。随低聚甘露糖的添加稳定时间显著增加(<0.05)，面团稳定时间的延长，说明低聚甘露糖对面团的筋力有增强效果，可以提高面团的加工性能。

　　而低聚木糖的添加无明显影响，可能是因为低聚甘露糖的分子量较低聚木糖高，相对分子量越大则黏度越大，黏度越大韧性越强，故低聚甘露糖对面团形成时间优于低聚木糖。面筋内部网络结构和蛋白结构的形成受低聚糖的干预使其稳定性增强，低聚糖可在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，并与氨基酸残基脱水形成糖苷键。糖基化有助于蛋白质折叠功能，同时具有修饰调节蛋白的作用，增强了蛋白结构中二硫键的稳定性，同时低聚糖也可通过羟基将面筋蛋白结合起来了，形成了更加稳定的二级结构[10]。此外，低聚糖在面团形成过程中与面粉颗粒充分揉混，有一定的吸附黏附淀粉的作用，相互作用下可保持稳定不易被机械搅拌破坏自身结构，导致面筋面团的稳定时间加长[12]。

　　面团的弱化度是重要的指标，最能体现面团的耐破坏程度，弱化度大说明面团容易流变，面团筋力较弱，容易塌陷加工塑型较难。但由表可知，低聚木糖添加量的增加其弱化度无显著改善，与空白对照相比差异不大;相反随低聚甘露糖添加量的增加其弱化度显著降低，此结果可能是因为低聚甘露糖的聚合度(10)略高于低聚木糖。

　　这说明面筋蛋白强度增加了，面团的耐加工破坏程度提高，主要是竞争吸水后，面团的稠度增加。除与低聚糖的分子聚合度有关外，也有原因是低聚糖参与了面筋蛋白网络结构的形成[13]。该结果与稳定时间相对应，稳定时间越长其弱化度就越低。低聚糖的种类繁多，分子结构也不尽相同，与蛋白质的相互作用效果也会因糖而异，添加低聚糖后面团的弱化度也同样有差异。

　　2.2低聚糖对小麦粉拉伸特性的影响

　　拉伸特性所包含的基础指标均能反映面团的品质，面团拉伸至断裂时横坐标代表其延伸度。除6%低聚甘露糖外，面团延伸度没有显著影响。可能是低聚糖替代了部分小麦粉，导致面粉中醇溶蛋白相对含量降低。

　　在一定范围内拉伸曲线面积与面团品质成正比，其表示拉伸面团时需要的能量的大小，相应的，也可展现面团筋力的强度。由相关研究可知，添加酵母葡聚糖后面团拉伸面积减少，即表明面筋强度较弱。一是面筋蛋白相对含量因酵母葡聚糖的添加而减少，进而影响了面团面筋网络的形成及其稳定性，降低了面团的拉伸弹性;二是酵母葡聚糖有较强的吸水能力，同时也阻碍了面团面筋网络的形成，导致面筋韧性降低[14]。

　　但拉伸面积随着低聚木糖、低聚甘露糖添加量的增加有所上升，说明因低聚糖含较多的羟基，它的加入增强面筋结合和稳定，面团内能量越大，面团的抗拉伸强度增加，显著增加了面团的弹性。相关研究认为面团中的功能性糖类可吸水后形成胶体，使其黏弹性比小麦粉更高[15]。如上均可影响拉伸面积的大小，亦说明低聚糖可使拉伸面积增高。拉伸阻力和最大拉伸阻力则能直观反映面团的弹性。

　　拉伸阻力、最大拉伸阻力随着低聚木糖、低聚甘露糖添加量的增加均有所增加，拉伸的阻力越大表示面团弹性越好筋度越强，即抗拉扯延伸性越强。原因其一是面筋的弹性好筋度则强韧性也越好，其二是面团在拉伸过程中水分挥发而变硬导致[16]。在本研究中可能归因于两个方面：一方面低聚糖分子参与结合麦谷蛋白分子，从而使得面团的抗拉扯性增强;另一方面，低聚糖的羟基可以以氢键的形式参与面筋网络结构的形成过程，使其更加稳定，更具有弹性，从而增强面团的结构使得面团的抗延伸性增强。

　　2.3低聚糖对小麦粉糊化特性的影响

　　由于淀粉自身的特性，其颗粒在高温下糊化溶胀并分裂形成均匀具有一定黏性的糊状溶液，所以糊化特性是淀粉重要的基础指标，用来分析淀粉在受热过程中的物理性质变化。糊化特性中峰值黏度代表糊化过程中的一个平衡点即升温时多聚物重新排列导致黏度降低及淀粉颗粒破裂的极点，其对应着颗粒的膨胀程度以及结合水的能力。

　　一是淀粉糊化后紧接着老化的程度、二是升温后淀粉颗粒分子重结晶的程度淀粉糊化后紧接着老化的程度、三是冷却过程中形成凝胶的强度，以上能力均可由回生值体现。即膨胀前期溶出的直链淀粉分子相互交联结合能力的大小，回生值与淀粉老化程度成正相关[18]。回生值随低聚糖的加入而降低，说明低聚糖能够有效改善淀粉的回生老化。淀粉回生主要是冷却过程中淀粉分子由受热吸水膨胀后的无序结构转变为相对有序的结构，回生值的减小可能是由于低聚糖的加入聚集了大量的水分子，会在淀粉分子糊化过程中发生竞争关系，而加糖量的增加加大了这种竞争现象的发生。不仅如此，这种竞争还以淀粉分子为对象，扰乱了氢键的结合使直链淀粉不易形成双螺旋结构，进而减慢了老化速度。

　　样品充分熟化需要满足的最低温度即为糊化温度，加入低聚糖，糊化温度增大，这表示低聚糖的加入有效抑制了淀粉的糊化。由于低聚糖中的亲水基团较多，温度较低时其吸湿性与小麦蛋白和淀粉相比也较优，小麦淀粉在升温时膨胀吸水减少，为了克服淀粉糊化过程中吸水减少而引起的糊化困难只能提高温度来解决[19]。低聚糖的加入抑制了淀粉颗粒的崩解离散，且能与淀粉竞争水分子的物质而减少淀粉颗粒吸水膨胀作用，进而促进了体系中游离的淀粉分子交联聚合减少破损率。

　　同时由于膨胀颗粒的水分降低，所以淀粉颗粒糊化所需要的水也在一定程度上有所减少，相应的，淀粉在糊化时，糊化所需的能量逐渐增加，表现为起始糊化温度的增加使糊化温度升高[20]。而低聚糖包裹淀粉，等同于形成了一个保护层，淀粉糊化溶胀时首先要破坏这个保护层，此时则需要更多的能量，因此导致糊化温度的升高。不含淀粉的天然低聚糖由于限制了淀粉颗粒无定型区域的水合作用对淀粉凝胶的形成有显著影响。

　　2.4低聚糖对辣条胚体膨胀度的影响

　　挤压膨化产品的膨胀度是用来描述产品出机时的膨化程度，其值越大产品膨胀程度越大[21]。对于辣条品质而言，辣条的吸油率与膨胀率具有显著的联系，成品的口感与膨化度有着直观且直接的联系，膨胀度数值越高，品质越佳。辣条膨胀度取决于面筋结构与淀粉糊化的协同作用，而且提升膨胀率能有效的节省原材料，从而提高利润。

　　结果可知辣条的膨胀度与低聚糖添加量呈正相关，可能是因为低聚糖的添加改善了面筋蛋白的热稳定性[22]，在一定程度上对其孔隙结构产生了影响。这可能是因为添加适量的低聚糖增强了面筋的网络结构使辣条胚体内孔隙密集且大小均匀构象稳定，导致辣条内部结构更加稳定，减少了挤压膨化的第五阶段气泡塌陷的过程即辣条坯出机遇冷的收缩过程，从而使膨胀度增大，该结果与拉伸面积和延伸度结果一致。

　　但当添加量为8%时有降低的趋势，由小麦粉糊化特性和粉质吸水率结果分析是因为低聚糖添加量越大其产品中淀粉含量相对减少，从而降低了淀粉溶胀率。同时糖类物质可以在淀粉颗粒的无定形区域中的淀粉链之间形成交联键(糖桥)，其限制淀粉的溶胀、降低膨胀度、并稳定结晶区[23]。而面团的拉伸特性可以充分展现面筋蛋白的强度和稳定性，结合分析可见产品膨胀度与面团拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力呈正相关[15]。

　　当辣条膨胀度过小，产品结构紧密，会导致出机时产品硬度上升，同时会影响后期拌料时对油料的吸收。由此结果说明适量添加低聚糖能增加辣条胚体的膨胀度，且低聚甘露糖较低聚木糖效果更好，除聚合度和分子量的差异外，低聚甘露糖来源于六碳糖而低聚木糖来源于五碳糖，低聚糖分子结构的不同也能造成差异，但过量添加则会导致相反结果。

　　3结论

　　对于辣条的品质来说主要原料的品质至关重要。结果表明：吸水率、弱化度随低聚甘露糖、低聚木糖添加量的增加呈降低趋势，而仅添加低聚甘露糖后面团的形成时间、稳定时间增加显著，可见其与低聚糖的聚合度、分子量和分子结构也具有一定相关性。随着种低聚糖的增加，拉伸特性除延伸度外影响显著，糊化特性也具有良性影响。各项指标共同说明一定范围内种低聚糖能够有效提升产品的品质，使辣条的膨胀度、吸油率、水分含量均呈增加的趋势，硬度呈现降低趋势，但过量添加低聚糖可能会带来相反结果。

　　小麦粉品质中的稳定时间、吸水率、拉伸面积、拉伸阻力、糊化衰减值和回生值对辣条成品品质尤为重要。本研究为低聚糖在挤压面制品及面制品产业发展和应用提供参考，小麦粉的各项指标均与以其为主要原料的面制品的品质有密不可分且的联系。

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　　作者：梅媛，双媛，柯媛，杨恒，肖甚圣，丁贝贝，王学东

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