不同磨粉方法对荞麦面团流变学性质的影响

2024年2月8日发(作者：青鸟书)

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 properties 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 Rearch Center for Agricultural Science2, Ibaraki, 305–8686)

Abstract In 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 properties, 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 higher 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-Ⅰ-2a/C1-Ⅱ-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 starch. 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 significantly

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, 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； 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，目标扭矩C1：l.1±0.05 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/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5~8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25 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：

式中：σ(t)为松弛过程的应力，N·m-2；ε0为恒定的应变(压缩比)，ε0=10%；E1为弹性率，N·m-2；E2为第一要素胡克体弹性模量，N·m-2；t为时间，s；η为阻尼系数，N·m-2·s；τ为松弛时间，s，τ = η

/ 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、η和τ。

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（p﹤0.05），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

石磨荞麦粉

普通荞麦粉

湿磨荞麦粉

水分/%

13.56±0.06a

12.64±0.03b

11.91±0.02c

灰分（干基）/%

1.21±0.01c

1.68±0.02a

1.36±0.02b

粗脂肪（干基）/%

1.67±0.01b

2.15±0.06a

2.21±0.05a

淀粉（干基）/%

64.39±1.62b

64.14±2.96b

73.81±1.85a

蛋白质（干基）/%

10.37±0.19b

11.97±0.23a

7.15±0.34c

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。

3.0

加热模块温度

2.5

100

80

2.0

面团温度

扭矩/Nm

1.5

石磨荞麦粉

40

1.0

20

普通荞麦粉

湿磨荞麦粉

0.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0

45

0.5

时间/min

图1 干磨和湿磨荞麦粉的Mixolab曲线

综上所述，与干法磨粉相比，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

样品

石磨荞麦粉

湿磨荞麦粉

普通荞麦粉

吸水率/%

66.5

67.0

59.5

形成时间/min

7.58±0.50b

1.17±0.07c

8.87±0.14a

稳定时间/min

10.17±0.24b

3.69±0.01c

11.80±0.28a

C1/Nm

1.11±0.02a

1.10±0.01a

1.12±0.02a

C2/Nm

0.41±0.03b

0.26±0.00c

0.66±0.00a

蛋白弱化度C1-C2/Nm

0.70±0.02b

0.84±0.02a

0.46±0.02c

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

蒸煮稳定性样品

石磨荞麦粉

湿磨荞麦粉

普通荞麦粉

峰值扭矩C3/Nm

2.18±0.03b

2.21±0.00b

2.48±0.03a

C5/Nm

2.81±0.06a

2.67±0.04a

2.84±0.05a

回生值C5-C4/Nm

0.75±0.06a

0.64±0.03a

0.64±0.08a

C4/C3

0.95±0.00a

0.92±0.00b

0.89±0.00c

注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（p﹤0.05）

温度/℃

60

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。

25

拉伸阻力

20

拉断距离

拉伸阻力/g

15

10

5

0

湿磨荞麦面团 石磨荞麦面团 普通荞麦面团

荞麦面团

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

湿磨荞麦面团

硬度/g

1320.299±175.35a

黏着性/(g·c)

-720.774±162.08b

弹性

0.241±0.03a

黏聚性

0.117±0.004a

胶着性

153.980±22.63a

回复性

0.023±0.001a

石磨荞麦面团 596.587±37.08b -167.804±26.16a 0.152±0.01b 0.121±0.003a 72.358±4.44b 0.022±0.001a

普通荞麦面团 738.523±35.84b -121.224±38.22a 0.126±0.02b 0.100±0.007b 74.035±8.18b 0.022±0.001a

注：同一列中，不同的字母表示差异性显著（p﹤0.05）

2.5 不同磨粉方法对荞麦面团应力松弛行为的影响

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

湿磨荞麦面团

石磨荞麦面团

普通荞麦面团

E1 / N·m-2·103

9.190±0.289a

5.583±0.719c

6.685±0.509b

η / N·m-2·s·104

18.928±0.788a

18.461±1.439a

19.590±1.031a

τ / s

10.055±0.381b

15.278±0.410a

14.742±0.578a

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η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η无显著性差异。松弛时间τ是指应力松弛过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。

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