张艳荣，郭 中，刘 通，高宇航，陈丙宇
（吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130118）
摘要：研究微细化处理食用菌五谷面粉对其面条蒸煮及质构的影响，采用微粉碎技术对食用菌五谷混合粉进行处理，并对食用菌五谷面条蒸煮特性、质构特性、表面微观结构等进行检测。结果表明最佳物料粒度为160 目（0.097 mm），其体积等效粒径为70.5 μm。微细化处理后的混合粉粒径主要分布在3～40 μm和40～500 μm两个区间内，微细化处理后食用菌五谷面条的最佳蒸煮时间为（13.45±0.26）min；复水率、干物质吸水率分别增加到（93.20±2.28）%、（128.63±2.57）%，干物质损失率、熟断条率分别降低为（6.72±0.09）%、（5.00±0.32）%。质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）实验结果表明面条延展性为（－4.09±0.10） g/s，硬度、黏性分别降低至（310.39±7.39）g、（－4.87±0.65）g·s，咀嚼性增加到（102.14±3.31）g·s；拉伸实验结果表明160 目（0.097 mm）食用菌五谷面条拉断力最大，为（19.43±0.18） N，拉伸距离为（53.90±0.87） mm。扫描电子显微镜观察结果表明，随着微细化程度增加，面条表观改善，结构变得更加致密光滑，孔隙相对减少，有利于提高食用菌五谷面条的蒸煮耐性，改善其质构持性。
关键词：微细化处理；食用菌五谷面条；蒸煮特性；质构特性
spkx1002-6630-201711018. http://www.spkx.net.cn
由于生活及工作节奏的加快，人们越来越倾向于选择方便快捷的主食食品[1]，尤其方便面、挂面等面条制品最为常见，消费量巨大。但是目前此类产品均以精白面为主要原料，配料单一，长期食用存在着较大营养缺陷[2-4]，不符合《中国食物与营养发展纲要（2014—2020年）》推荐的最佳膳食营养比例。食用菌富含蛋白质、膳食纤维，而且氨基酸种类齐全、低脂肪、不含淀粉，是一种富含多种人体必需营养素的健康食品[5]。谷物是人类最基本的食物资源，作为膳食金字塔的基础，能够提供人体必需的绝大部分营养素[6]。本研究选用香菇及小麦、大米、玉米、小米、燕麦等谷物为主要配料，根据均衡营养膳食需求确定食用菌五谷面条的最佳配方，使其氨基酸组成接近联合国粮食与农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）提出的合理膳食标准模式[7-9]。但是，目前市场上常见的玉米、小米、燕麦等谷物粉，颗粒度大、粉体粗糙，生产面条易断条、缺乏弹性[10]。为提高面条的成条性、耐煮性，一般都添加卡拉胶、黄原胶等食用胶[11]。相关研究表明粉体的精细程度对面条蒸煮耐性及质构特性具有重要影响[12]，尤其添加食用菌的面团纤维含量增加，面团的结合力及延展性降低，降低面条制品感官质量及综合品质。微粉碎技术作为一种高新技术，可以有效减小物料粒度，增加物料比表面积，改善原料的加工性能，赋予面条制品柔滑细腻的口感[13-14]。微细化处理后，细胞壁破碎，细胞内的有效成分充分暴露出来，相比一般粉碎处理会大幅度提高有效成分的释放速率及释放量，更易被人体消化吸收[15]。利用激光粒度仪检测粉体粒径的变化[16]，力争在得到适当粒度的精细食用菌五谷粉的同时实现节能降耗。
本研究将食用菌和谷物微细化处理后，将混合粉采用高温高压一次熟化、成型挤出技术生产食用菌五谷面条，并对面条的蒸煮特性、质构特性和微观结构进行检测。按本研究技术制得形态完整、耐煮性良好、弹性十足、口感细腻、营养丰富的食用菌五谷面条，实现食用菌主食化，促进食用菌种植业良性发展，为食用菌谷物食品的开发提供参考。
1.1 材料
小麦粉、大米、玉米、小米、燕麦、香菇均为市售优级食品原料。
1.2 仪器与设备
JC-60IT通用挤出机 长春市盛达食品工业研究所机械厂；WFJ-8型微粉碎机组 江阴市亿丰机械设备有限公司；Mastersizer3000型激光粒度仪 英国马尔文仪器有限公司；TA.XT.Plus质构仪 超技仪器有限公司；SSX-550扫描电子显微镜 日本岛津公司；GBB02电子精密天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。
1.3 方法
1.3.1 食用菌五谷面条生产工艺流程
1.3.2 食用菌五谷面条生产
1）原辅料预处理： 香菇浸泡复水洗涤干燥、低温粉碎微细化处理；燕麦、小米、大米、玉米筛选去除杂后，低温粉碎微细化处理。2）物料筛分：称取微细化后的各原料粉进行筛分，并利用激光粒度仪检测粉体的粒径分布。得到粒度分别为80（0.200 mm）、120（0.125 mm）、160（0.097 mm）、200（0.076 mm）、240 目（0.065 mm）的粉末，保存备用。3）食用菌五谷混合面条粉调配：参照《中国食物与营养发展纲要（2014—2020年）》关于营养素摄入量目标和各种原辅料基本成分特征以及FAO/WHO规定氨基酸组成标准模式，采用氨基酸比值系数法计算食用菌五谷面条中氨基酸组成，并依此制定食用菌五谷面条配方为小麦粉60%、燕麦粉12%、小米粉9%、大米粉8%、玉米粉7%、香菇粉4%。混合调配得到食用菌五谷混合面调粉，备用。4）平衡水分：准确称取微细化处理的食用菌五谷混合粉，按100∶26（m/V）的比例加入纯净水，充分搅拌混合，密封，室温条件下放置30～40 min，使水分分布均匀平衡。5）挤压、熟化、成型、干燥：上述混合物料在一段挤出温度140 ℃、二段挤出温度105 ℃条件下进行挤压、熟化、成型，分别切割成长度为10～15 cm的面条，冷却至常温，干燥至水分含量为10%，进行检测、包装，备用。
1.3.3 面条复水率的测定
参照陆启玉等[17]的方法，取面条50 根放入1 000 mL的沸水中，煮制8 min后根据情况每隔一段时间取一次样，用透明玻璃板按压，观察面条中间是否存在硬芯，记下硬芯刚好消失的时间，即面条的最佳蒸煮时间。参照马萨日娜等[18]的方法，另取50 根面条放入1 000 mL的沸水中加盖保温，煮至面条的最佳蒸煮时间，检查存在硬芯的面条数量，记录，复水率计算见公式（1）。
式中：A为面条总根数；B为硬芯消失的面条根数。
1.3.4 面条干物质吸水率的测定
参照冯蕾等[19]的方法，参照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的测定》测定蒸煮前干面条水分含量（W/%），然后取50 根面条，经称质量（m2/g）后放入1 000 mL沸水中，煮至最佳蒸煮时间，捞出放置在滤纸上静置5 min，吸干表面水分，称质量（m1/g）并按公式（2）计算面条的干物质吸水率。
1.3.5 蒸煮损失率的测定
参照冯蕾等[19]的方法，将煮制过面条的面汤冷却后转入1 000 mL容量瓶中，定容混匀，取两份50 mL的面汤于恒质量的烧杯中，加热蒸发大部分水分，分别再补加50 mL面汤继续蒸发，当面汤中的水分快蒸干时转入烘箱中于105 ℃干燥至恒质量，称质量并按公式（3）计算干物质损失率。
式中：m为100 mL面汤中干物质质量/g；m0为煮前面条的质量/g；W为煮前面条的水分含量/%。
1.3.6 面条熟断条率的测定
参照丁捷等[20]的方法，将30 根面条放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮时间，并按公式（4）计算断条根数（S）占30 根挂面的百分比即为挂面的熟断条率。
1.3.7 微细化处理挤压面条质构的测定
参照王灵昭等[21]的方法，取面条30 根，放入盛有500 mL沸水（蒸馏水）中，煮至最佳蒸煮时间，捞出后淋水1 min，立即用质构仪测定。质构仪的探头为：Pasta Quality Rig和Spaghetti/Noodle Tensile Rig，分别在压缩模式——TPA（质地剖面分析，texture profile analysis）实验和拉伸模式——拉伸实验下测定面条的质构性质。每次实验将3 根长10 cm的面条平行放在平台上进行TPA实验，从TPA 实验质构曲线上可得到延展性、硬度、咀嚼性及黏性等数值，进行多组实验取平均值。每次将1 根长30 cm的面条绑在拉伸装置上进行拉伸实验，从拉伸质构曲线上可得拉断力和拉伸距离的结果，进行多组实验取平均值。压缩模式测试条件：测前速率：1.0 mm/s，测中速率：2.0 mm/s，测后速率：10.0 mm/s；位移：1.50 mm；触发力：5 g；拉伸实验测试条件：测前速率：1.0 mm/s；测中速率：3.0 mm/s；测后速率：10.0 mm/s；位移：100.0 mm；触发力：5 g。
1.3.8 微细化处理挤压面条微观结构的测定
参照李剑平[22]的方法，将干燥后的样品均匀分布在粘有导电胶的样品台上，真空条件下采用离子喷射法在样品表面镀一层金膜后，将样品台放入扫描电子显微镜中进行扫描，然后对样品放大1 000、2 000倍的微观形貌结构进行观察。
1.4 数据统计分析
所有实验重复3 次，测定结果以±s表示，使用SPSS 17.0软件对实验数据进行差异显著性分析和方差分析。
2.1 微细化处理对食用菌五谷混合粉粒径分布的影响
图1 微细化处理后食用菌五谷混合粉粒径分布
Fig. 1 Particle size distribution of mixed powders after micronization
表1 食用菌五谷混合粉平均粒径测定结果
Table 1 Aver
age particle size of mixed powders
注：D[3,2]表示等效面积粒径；D[4,3]表示等效体积粒径；Dx10、Dx50、Dx90分别表示样品颗粒中有10%、50%、90%的颗粒粒径低于该值。
由图1可知，各粒级混合粉的粒径分布状态，随着微细化程度的增加，粉体粒度分级呈现下降趋势，微细化处理后主要粒径分布区域与小麦粉相近。食用菌五谷混合粉的粒径分布曲线出现双峰，主要分布在3～40 μm和40～500 μm两个区间内。随着筛网孔径的减小，曲线左峰与横坐标之间的面积增大，右峰面积逐渐下降，同时左峰对称轴并未发生明显偏移，而右峰对称轴向小粒径方向移动，同时大颗粒粒径的最大值也随之变小。由表1可知，随着微细化程度的增加，食用菌五谷混合粉的粒径分布有显著的下降趋势。这可能是因为谷物籽粒中较大的胚乳颗粒在进一步微细化的过程中被研磨粉碎，使得粉体的比表面积有显著增加，进而使其吸附性、溶解性和分散性将得以提高[23]。微细化处理使食用菌五谷混合粉平均体积粒径逐渐下降，同时降低了粉体中大小颗粒粒径分布的分散程度，而且160、200 目混合粉的粒径分布较其他粒级混合粉更加集中均匀，更适宜食用菌五谷面条的制作。
2.2 微细化处理对面条蒸煮特性的影响
2.2.1 食用菌五谷面条蒸煮时间和复水率由表2可知，细微化处理后各微细化程度的食用菌五谷面条的最佳蒸煮时间无显著性差异，最佳蒸煮时间在13.00～15.00 min。微细化程度较低时，在80120 目之间，大颗粒物料分布不均，在挤出法生产面条过程中所受剪切力和摩擦力也不均匀，使复水率在与小麦粉面条间产生差异；随着物料微细化程度增加，食用菌五谷面条的复水率呈现先递增后趋于平稳的趋势，160 目时达到峰值（93.20±2.28）%。这可能是因为在挤出过程中蛋白质发生水合作用，淀粉发生胶凝和糊化，使物料由固态粉状变成熔融态，促进结构发生改变，使面条更加容易吸收水分，复水率增加[24]。
表2 微细化处理对食用菌五谷面条蒸煮时间和复水率的影响
Table 2 Effect of micronization on cooking time and rehydration rate of noodles
注：同行小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。表3同。
2.2.2 食用菌五谷面条干物质吸水率和损失率
图2 微细化处理对食用菌五谷面条干物质吸水率（a）和损失率（b）的影响
Fig. 2 Effect of micronization on water absorption (a) and loss rate (b) of dry matter of noodles
干物质吸水率和损失率是衡量面条蒸煮品质的重要指标，吸水率太小面条发硬、适口性差，吸水率太高面条弹性不足、黏牙。干物质损失率反映了面条在煮制过程中溶解于水中物质的多少，干物质损失率高，在煮制过程中损失多，易混汤，面条中矿物质损失多，面条口感随之下降[25]。这可能是微细化程度高的物料在低水分高温条件下，经高剪切力挤压作用，物料内的分子更加容易发生结合，淀粉充分糊化，使得糊化后的淀粉难以恢复β-淀粉的分子结构，从而使干物质吸水率增加[26]。由图2可知，小麦粉面条的干物质吸水率最低，干物质损失率最高，说明小麦粉面条品质较食用菌五谷面条差。随着微细化程度的增加，食用菌五谷面的干物质吸水率总体呈现上升趋势，200 目时达到最高值（130.44±3.14）%。食用菌五谷面条干物质损失率随着物料微细化程度增加而呈现降低的趋势，160 目时达到最低值为（6.72±0.09）%，之后变化趋势不大。综合干物质吸水率和损失率来看，160 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条的品质最佳。
2.2.3 食用菌五谷面条熟断条率
图3 微细化处理对食用菌五谷面条熟断条率的影响
Fig. 3 Effect of micronization on breaking rate of noodles after cooking
面条的熟断条率是衡量面条品质的重要指标之一，熟断条率越高说明面条的韧性越低、品质越差。物料粒径越大，在挤出过程中容易发生返料现象，改性效果不佳，且结构松散，面条蒸煮时易断条[27]。由图3可知，各种面条熟断条率具有显著性差异（P＜0.05）。小麦粉面条熟断条率为（10.20±0.36）%。食用菌五谷面条熟断条率总体呈现先下降再回升的趋势，粉体粒度80 目时，熟断条率最高；随着微细化程度增加，160 目时最低，其熟断条率为（5.00±0.32）%，之后熟断条率有上升趋势。说明160 目食用菌五谷混合制作的食用菌五谷面条品质较其他粒级混合粉所制作的面条品质好。
2.3 微细化处理对食用菌五谷面条质构特性的影响
2.3.1 TPA结果
表3 食用菌五谷面条TPA结果
Table 3 TPA of noodles
由表3可知，微细化处理对面条质构特性具有较大影响。面条的咀嚼性、硬度、黏性和面条感官评价的筋道感、硬度、弹性呈高度正相关，在一定程度上可以使用质构品质参数表征感官评价[28]。咀嚼性是体现面条质构的一个综合性指标，80 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条其值最高，随着微细化程度的增加，呈现先下降后上升的趋势，160目时上升到（102.14±3.31） g·s，之后略有下降。面条的咀嚼性不宜过高或过低，160、200、240 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条适口性较好。硬度随着微细化程度的增加，变化趋势与咀嚼性一致。延展性随着微细化程度的增加呈现先上升后下降的趋势，120、160、200 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条的延展性无显著性差异，较其他粒度的面条品质更好。黏性随着微细化程度的增加呈现先上升后下降的趋势，在120 目时达到最高值，由160、200 目食用菌五谷混合粉适宜制作食用菌五谷面条。综合食用菌五谷面条的TPA结果，160、200 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条的品质较其他粒度制作的面条品质更佳。
2.3.2 拉伸实验结果
图4 微细化处理对食用菌五谷面条拉断力和拉伸距离的影响
Fig. 4 Effect of micronization on breaking force and elongation of noodles
面条的拉断力、拉伸距离和面条的筋道感、硬度、弹性呈高度显著正相关，用拉断力来预测面条的筋道感、硬度、弹性更为方便[21]。由图4可知，微细化处理后食用菌五谷面条随着微细化程度的增加，拉断力呈现先升高后降低的趋势，160 目时面条拉断力达到最大值（19.43±0.18） N。拉伸距离随着微细化程度的增加其变化趋势与拉断力相近呈现先上升后下降，在微细化为200目时达到最大值（54.40±0.65） mm。所以160、200 目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条品质较好。
2.4 微细化处理对食用菌五谷面条微观结构的影响
图5 微细化处理对食用菌五谷面条微观结构的影响
Fig. 5 Effect of micronization on microstructure of noodles
由图5A1、A2和B1、B2可以看出，与食用菌五谷面条相比较，小麦粉面条截面粗糙具有较多的孔隙，表面有褶皱；随着微细化程度增加，图A3～6、图B3～6食用菌五谷面条表面状态得到很大改善，结构变得更加致密光滑，孔隙相对减少，面条黏性降低，咀嚼性增加，蒸煮损失率降低，这与图2、表3的结果大体一致。微细化程度较高的食用菌五谷面条表面相对光滑，边缘平整，这可能是因为物料经挤出后淀粉颗粒发生了变化，与其他物质结合形成致密的结构[29]。Niu Meng等[30]研究发现微细化程度高的物料，有利于改善面条的质量，而通过TPA实验、拉伸实验测定的食用菌五谷面条的质构特性表明微细化程度高的面条综合品质优于微细化程度低的面条。
微细化处理可以明显改善食用菌五谷面条的蒸煮及质构特性。结果表明，由160目食用菌五谷混合粉制作的食用菌五谷面条品质优于其他粒级混合粉制作的面条：最佳物料粒径为160 目（0.097 mm），体积等效粒径为70.5 μm，粒径分布主要在3～40 μm和40～500 μm两个区间内；最佳蒸煮时间为（13.45±0.26） min；复水率、干物质吸水率分别增加到（93.20±2.28）%、（128.63±2.57）%，干物质损失率、熟断条率分别降低为（6.72±0.09）%、（5.00±0.32）%；延展性为（－4.09±0.10） g/s；硬度、黏性分别降低到（310.39±7.39） g、（－4.87±0.65） g·s，咀嚼性增加到（102.14±3.31）g·s；拉断力最大（19.43±0.18）N，拉伸距离为（53.90±0.87）mm。扫描电子显微镜观察检结果表明，随着微细化程度增加，面条表观改善，结构变得更加致密光滑，孔隙相对减少，有利于提高食用菌五谷面条的蒸煮耐性，改善其质构。食用菌和谷物原料的结合，有效发挥天然食物营养互补特色，增加人们餐桌主食品种，提高食用菌及五谷杂粮消费量，促进相关行业可持续良性发展。
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Effect of Micronization on Cooking and Texture Properties of Five-Cereal Noodles with Edible Mushroom
ZHANG Yanrong, GUO Zhong, LIU Tong, GAO Yuhang, CHEN Bingyu
(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)
Abstract：The effect of micronization of blended fl ours of fi ve cereals as well as shiitake mushroom powder intended for producing noodles on cooking and texture properties and microstructure was studied. The results showed that the optimal particle size was 160 mesh (0.097 mm) with a volume equivalent diameter of 70.5 μm. The particle size distribution of mixed powders after micronization was mainly in the ranges of 3–40 and 40–500 μm and the optimal cooking time of fi vecereal noodles with shiitake mushroom was (13.45 ± 0.26) min. The rehydration rate and water absorption rate of dry matter increased to (93.20 ± 2.28)% and (128.63 ± 2.57)%, respectively, and the dry matter loss rate and breaking rate after cooking reduced to (6.72 ± 0.09)% and (5.00 ± 0.32)%, respectively. Texture prof i le analysis (TPA) showed that the ductility was (-4.09 ± 0.10) g/s, the hardness and viscosity decreased to (310.39 ± 7.39) g and (-4.87 ± 0.65) g·s respectively, and the chewiness increased to (102.14 ± 3.31) g·s. Tensile test showed that the maximum breaking force of (19.43±0.18) N was obtained at 160 mesh (0.097 mm), along with an elongation of (53.90 ± 0.87) mm. Scanning electron microscopy (SEM) showed that the surface of noodles was greatly improved, the structure became denser and smoother and the porosity was relatively reduced with increasing degree of micronization, thereby being benef i cial for improving the cooking endurance and texture characteristics of noodles.
Key words：micronization treatment; five-cereal noodles with edible mushroom; cooking characteristics; texture properties
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201711018
中图分类号：TS213.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）11-0110-06
引文格式：
张艳荣, 郭中, 刘通, 等. 微细化处理对食用菌五谷面条蒸煮及质构特性的影响[J]. 食品科学, 2017, 38(11): 110-115. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711018. http://www.spkx.net.cn
ZHANG Yanrong, GUO Zhong, LIU Tong, et al. Effect of micronization on cooking and texture properties of five-cereal noodles with edible mushroom[J]. Food Science, 2017, 38(11): 110-115. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/
收稿日期：2016-01-21
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2013BAD16B08）
作者简介：张艳荣（1965—），女，教授，博士，研究方向为粮油植物蛋白工程与功能食品。E-mail：xcpyfzx@163.com