麥麩添加量和粒度對發(fā)酵面團特性的影響

范 玲 馬 森 王曉曦 王 瑞 陳 成

(河南工業(yè)大學糧油食品學院，鄭州 450001)

麥麩添加量和粒度對發(fā)酵面團特性的影響

范 玲 馬 森 王曉曦 王 瑞 陳 成

(河南工業(yè)大學糧油食品學院，鄭州 450001)

以小麥粉為原料，采用4個添加量(5%、10%、15%、20%)、3個粒度(0.85 mm、0.17 mm、0.10 mm)處理麥麩，研究麥麩對小麥粉粉質特性、糊化特性以及發(fā)酵面團特性的影響。結果表明：隨著麥麩添加量的增加，小麥粉的吸水率、形成時間、粉質指數(shù)增大；峰值黏度、低谷黏度、衰減值、最終黏度和回生值下降；發(fā)酵面團彈性模量G′、黏性模量G″上升；弛豫時間T21、T22呈現(xiàn)增加的趨勢，質子密度A21、A22和A23增加，面團的各項特性較好。然而，當麥麩含量達到20%，面團的質量變差。0.10 mm麥麩粒徑的弱化值較大，0.17 mm和0.85 mm麥麩粒徑的粉質特性較好，而麥麩的粒度減小會使G′、G″增大。當麥麩添加量小于15%，粒度為0.85 mm時，發(fā)酵面團的特性最好。

麥麩 粉質特性 糊化特性 黏彈性 水分特性 掃描電鏡

麥麩含有較高膳食纖維，同時它還含有豐富的蛋白質、淀粉、植酸及天然抗氧化物質等。膳食纖維具有預防糖尿病、肥胖病、冠心病等疾病的功效[1-4]。麥麩中的酚類化合物是一種天然的抗氧化物質，可通過自由基清除體系來防止油脂和蛋白質的氧化，從而發(fā)揮體外抗炎癥效果和抗癌效果[5-6]。因此，將麥麩添加到食品中不僅能夠提高農副產(chǎn)品的利用率和附加值，還能很大程度上提高食品的營養(yǎng)價值，滿足人體健康的需求。

面團的形成是面制品制作過程中的重要過程，它的質量直接關系到面制品的品質。面團的形成主要是水分子與面團中大分子結合的過程，面團的面筋網(wǎng)絡結構以及水分狀態(tài)對面制品的結構、功能及品質有很大的影響[7]。核磁共振是食品領域的一項新技術，它可以從微觀程度上研究食品內部的水分分布和遷移情況[8]，進而研究水分對面團的影響。同時面團的流變學則直接影響到產(chǎn)品的加工過程和最終質量品質。將麥麩添加到面團中，能夠引起面團特性的變化，有不少研究表明添加一定量的麥麩能有效地改變小麥粉的粉質特性，但小麥粉的拉伸特性則隨之下降[9]，只有在最佳的添加量和粒度時所制的面團才最適合做面制品。

本研究通過測定小麥粉粉質特性和糊化特性，動態(tài)流變儀測定發(fā)酵面團的黏彈性，核磁共振技術分析發(fā)酵面團水分狀態(tài)，并通過掃描電鏡表征發(fā)酵面團的微觀結構，探索麥麩粒度和添加量對發(fā)酵面團特性的影響，以期為小麥麩皮綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥麩皮(水分14.4%，灰分6.66%，脂類4.4%，蛋白質15.30%，淀粉10.13%，總糖49.11%)：中鶴面粉廠；小麥粉(金苑特一粉)：鄭州金苑面業(yè)有限公司；酵母：安琪酵母有限公司。

1.2 儀器與設備

JXFM110錘式旋風磨：杭州其偉光電科技有限公司；FDV超細粉碎機：北京興時利和科技發(fā)展有限公司；OHG1800粉質儀：德國Brabender公司；RVA-3D快速黏度儀：澳大利亞Newport科學儀器有限公司；冷凍干燥機：北京四環(huán)科學儀器廠有限公司；JHMZ-200針式和面機、JMTD-168/140實驗面條機、JXFD-7醒發(fā)箱：北京東孚久恒儀器技術有限公司； RS哈克流變儀：德國賽默飛世爾科技有限公司；VTMR20-010V-T型核磁共振變溫分析系統(tǒng)：上海紐邁電子科技有限公司；S-3400 N 掃描電子顯微鏡：日本HITACHI 有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 麩皮的制備

取小麥麩皮原料篩去大于1.40 mm和小于0.25 mm的麩皮作為最大粒度的麩皮，然后將該批同一樣品分別用錘式旋風磨和超細粉碎機磨制不同粒度大小的麩皮，平均粒徑分別為0.85、0.17、0.10 mm。稱取14%水分基的各種麩皮，按5%、10%、15%、20%比例添加到小麥粉中，測定前麥麩與小麥粉混合均勻。

1.3.2 粉質特性的測定

采用GB/T 14614—2006測定。

1.3.3 淀粉糊化特性的測定

使用RVA快速黏度測定儀測定，采用AACC 76 —21方法。

1.3.4 發(fā)酵面團的制備

稱取100 g樣品，加入含有1.0 g干酵母的溫水(38 ℃，加水量為樣品吸水率的80%)，和面10 min，壓片4 ～ 6次，揉混成型，放入38 ℃、80%的醒發(fā)箱醒發(fā)45 min，分別進行低場核磁共振檢測、黏彈性測定和冷凍干燥。

1.3.5 動態(tài)流變學檢測

采用振蕩模式下的頻率掃描研究麥麩粒度和添加量對發(fā)酵面團流變學的影響。動態(tài)流變儀測定，平板直徑為35 mm，將面團樣品放在兩板之間，壓至1 mm，刮去多余的面團。頻率掃描參數(shù)設定：應變0.1%，溫度25 ℃，頻率0.1～10 Hz。

1.3.6 低場核磁共振(NMR)檢測

使用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間(T2)。設定CPMG序列參數(shù)為：采樣點數(shù)TD=83 224，回波時間DL1=0.1 ms，回波個數(shù)NECH=2 000，重復掃描次數(shù)NS=8，利用T2_Fit軟件擬合得出T2值。

1.3.7 電鏡掃描檢測

將冷凍干燥的面團樣品破碎，取中間部分，將其粘在電鏡樣品臺式上，經(jīng)鍍金后用于電鏡掃描拍照，加速電壓設定15 kV，照片放大2 000倍。

2 結果與討論

2.1 麥麩粒度和添加量對小麥粉粉質特性的影響

麥麩粒度和添加量的不同，其小麥粉的粉質特性也隨之變化。麥麩粒度和添加量對小麥粉粉質特性的影響見表1。

表1 含有不同麥麩粒度和添加量的小麥粉的粉質特性

注：相同的字母表示兩者數(shù)據(jù)無顯著差異，P<0.05，余同。

由表1可知，隨著麥麩添加量的增加，小麥粉的吸水率逐漸增大，面團的形成時間上升，穩(wěn)定時間先上升后下降，弱化度值增大，粉質指數(shù)先上升后下降，并且，添加麩皮的小麥粉比純小麥粉的粉質指數(shù)要高，麥麩的添加明顯的改善了小麥粉的粉質特性。麥麩膳食纖維中大量的羥基可以通過氫鍵產(chǎn)生水合作用進而吸附較多的水，同時，麥麩中的戊聚糖具有凝膠特性，凝膠可以網(wǎng)絡大量的水分，所以，隨著麩皮添加量的增大，小麥粉的吸水率逐漸增大。形成時間反映了面筋網(wǎng)絡的形成速度，穩(wěn)定時間、弱化度以及粉質指數(shù)則反映了面團的耐機械攪拌能力，穩(wěn)定時間延長，小麥粉的筋力增強，面筋中的麥谷蛋白的二硫鍵結合越牢固，越難打開。所以，添加一定量的麥麩能改善小麥粉的粉質特性。但麥麩添加量過高，小麥粉中的面筋蛋白被過度稀化，面團只能形成多個稀松的網(wǎng)絡區(qū)域，其抗機械攪拌能力則隨之下降。

表1表明，麥麩粒度減小，小麥粉的吸水率、穩(wěn)定時間基本保持不變，形成時間下降，弱化值先下降后上升。粒度較小的麩皮，可以憑借其光滑、細小的顆粒以及其暴露的大量羥基與水快速的發(fā)生水合作用，使小麥粉的形成時間縮短。0.10 mm麩皮粒度的弱化值明顯增大，可能由于粒度過小的麩皮阻礙了面筋網(wǎng)絡結構的形成，使面筋的弱化程度增大。綜上所述，麥麩添加量在0%～15%范圍內小麥粉的粉質特性較好，當添加量達到20%，小麥粉的粉質特性變差。含0.10 mm粒徑麥麩的小麥粉弱化值較大，0.85 mm和0.17 mm粒徑的粉質特性較好。

2.2 麥麩粒度和添加量對小麥粉糊化特性的影響

由表2可知，隨著麥麩添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度、衰減值、最終黏度和回生值均顯著降低。峰值時間基本不變，而糊化溫度則呈不規(guī)則變化。小麥粉的糊化特性主要由所含淀粉的糊化作用來表現(xiàn)的，淀粉的糊化特性除了受自身因素的影響之外，還受小麥粉中其他因素的影響，如碳水化合物、鹽類、蛋白質[10-11]，這些成分可以改變淀粉的水分活性狀態(tài)。而麥麩膳食纖維具有較強的吸水膨脹特性，因此，麥麩的添加改變了糊化體系中的水分活性，同時稀化了糊化體系中的淀粉濃度，改變了小麥粉糊化體系組分以及熱學特性。隨著麥麩添加量的增加，麥麩降低淀粉-淀粉和淀粉-蛋白質之間形成的網(wǎng)絡作用，從而降低了糊化黏度數(shù)值。

表2 含有不同麥麩粒度和添加量的面粉的糊化特性

表2表明，0.85 mm粒度麥麩的峰值黏度、最終黏度和回生值最大，0.17和0.10 mm粒度麩皮的糊化黏度數(shù)值無顯著差異。隨著麥麩粒度的減小，麥麩研磨成不同粒度，其表面活性基團量也不同，它們與糊化淀粉形成面筋網(wǎng)絡的能力也不同。并且，不同粒度的麩皮所含基本成分比例也發(fā)生變化，這些都是影響淀粉糊化特性變化的原因。

2.3 麥麩粒度和添加量對發(fā)酵面團黏彈性的影響

面團既具有彈性特性也具有黏性特性。動態(tài)流變學2個主要參數(shù)：彈性模量表示物質的彈性本質；黏性模量表現(xiàn)物質的黏性本質。損耗角正切tan(telta) 為黏性模量與彈性模量之比(即G″/G′)，tan(telta) >1表示物質趨向液體；tan(telta) <1表示物質主要為凝膠和固體，tan(telta)越小，物質組分中高聚物的數(shù)量越多。

如圖1～圖3所示，隨著振蕩頻率的增加，發(fā)酵面團的彈性模量、黏性模量和損耗正切角先減小后增大。當頻率相同時，麥麩添加量增大，發(fā)酵面團的彈性模量、黏性模量增大，損耗正切角減小。麥麩中的戊聚糖具有較好的氧化交聯(lián)作用，可使戊聚糖與戊聚糖、戊聚糖與蛋白質之間通過阿魏酸連接作用形成較大的面筋網(wǎng)絡結構，面筋的網(wǎng)絡結構增強，從而使面團的彈性模量增大。但麥麩的添加量較大時，小麥粉中的蛋白質含量被稀釋，使面筋很難形成。麥麩膳食纖維較高的持水性影響了面團的稠度，使含麥麩的面團的黏性模量升高。而面團損耗角正切隨著麥麩添加量的增加而下降反映了影響面團黏彈性因素中麥麩膳食纖維增強面團網(wǎng)絡結構占主導作用。

圖1 頻率變化過程中麥麩對發(fā)酵面團彈性模量G′的影響

圖2 頻率變化過程中麥麩對發(fā)酵面團黏性模量G″的影響

圖3 頻率變化過程中麥麩對發(fā)酵面團損耗角正切tan(delta)的影響

粒徑/mm添加量/%弛豫時間質子密度T21/msT22/msT23/msA21A22A23空白00.21±0.03cd9.03±0.06e72.33±1.10e84.89±4.15f2415.04±29.46e43.34±1.14f0.8550.29±0.02a9.90±0.37bc95.48±1.17a111.68±0.68bc2484.42±55.89bcde53.39±2.04d100.25±0.01abc9.96±0.20abc95.48±2.66a115.15±1.51ab2542.05±21.81ab55.89±4.52cd150.28±0.01ab10.15±0.15ab95.48±0.98a117.19±2.09a2557.93±29.46a64.67±4.06ab200.29±0.02a10.35±0.20a95.48±2.10a61.26±1.00g2512.00±38.52abc44.67±5.38ef0.1750.28±0.02ab9.16±0.16e89.07±3.03b109.65±1.12c2446.41±11.66cde52.05±3.55de100.24±0.01bcd8.97±0.28e83.10±0.75c113.09±0.79abc2451.19±31.57cde57.53±1.14bcd150.26±0.01ab9.23±0.20de83.10±0.10c114.58±3.28ab2463.99±25.27cde62.40±2.86abc200.28±0.02ab9.66±0.14cd72.33±1.86e87.11±1.96f2460.12±11.69cde56.29±1.14cd 0.1050.24±0.02bcd9.20±0.22e95.48±2.48a99.97±3.08d 2454.54±20.54cde50.29±1.77def100.20±0.02d9.15±0.14e95.48±1.19a101.45±1.44d2487.25±25.23bcd53.39±4.63d150.24±0.02bcd9.24±0.08de77.53±0.47d103.44±0.93d2503.97±32.15abc69.49±3.92a200.26±0.03ab9.26±0.06de77.53±2.14d92.76±2.03e2431.82±9.51de51.25±0.99de

麥麩粒度減小，面團的彈性模量、黏性模量增大，損耗正切角減小。研磨力度較大，麥麩粒度較小，戊聚糖易與蛋白質結合，因此，粒度小的麥麩表現(xiàn)較高的彈性模量。較大粒度的麥麩不易與小麥粉混合均勻，其面團的水分分布不均勻，造成彈性模量低于小粒度的麥麩，損耗正切角較高。

2.4 麥麩粒度和添加量對發(fā)酵面團水分特性的影響

利用CPMG脈沖序列掃描發(fā)酵面團，擬合得到自旋-自旋弛豫時間T21、T22和T23(T21

由表3可知，隨著麥麩添加量的增加，弛豫時間T21、T22呈現(xiàn)增加的趨勢，T23整體呈先上升后下降趨勢。麥麩中膳食纖維具有較高的吸水性，并且含有麥麩的面團的黏彈性較大，與空白樣品對照，含有麥麩的面團的水分流動性較好，所以，其弛豫時間延長。質子密度A21、A22和A23隨著麥麩添加量的增加而增加，但在麥麩添加量達到20%時下降。含有麥麩的面團吸水率較大，加水量多，所以，與空白對照相比，含麥麩的面團總質子密度較大。由于麥麩中戊聚糖較高的吸水性和持水性，面團的結合水和自由水含量增加，質子密度A21、A23增加。并且，麥麩的添加增強了面團的面筋網(wǎng)絡結構，使面筋網(wǎng)絡大量的水分，質子密度A22增加。但當面團中麥麩含量達到20%，過量的麥麩破壞了面團的網(wǎng)絡結構、在發(fā)酵的過程中過多的自由水散失掉，所以含20%麥麩的面團的質子密度A21、A22和A23下降。

0.85 mm麥麩粒徑的弛豫時間T22、質子密度A22較大，0.10 mm麥麩粒徑的質子密度A21較小，其他無規(guī)則變化。麥麩的粒徑較小，面團在發(fā)酵的過程中，部分麥麩有可能刺破了面團的網(wǎng)絡結構，使結合水降低，水分活度降低，面筋網(wǎng)絡的部分水分流出，所以，面團的弛豫時間、質子密度下降。

2.5 麥麩粒度和添加量對發(fā)酵面團微觀結構特性的影響

從圖4可以明顯觀察到連續(xù)清晰的束狀面筋網(wǎng)絡結構，淀粉顆粒鑲嵌其中。添加麥麩的面團的網(wǎng)絡結構比空白組的網(wǎng)絡結構較緊湊，15%的麥麩添加量比5%的麥麩添加量的面團網(wǎng)絡結構疏松。由圖1～圖3可知，添加麥麩的面團黏彈性更高，面團中高聚物較多，網(wǎng)絡結構越緊湊。但隨著麥麩添加量的增多，面團的吸水率以及質子密度(表1和表3)就越大，從而使面團的網(wǎng)絡結構疏松。圖4 b～圖4e可知，面團網(wǎng)絡結構上有明顯的刺凸，并且，隨著麥麩添加量的增大，刺凸就越多。主要是麥麩顆粒混在面筋網(wǎng)絡結構中，堅硬的顆粒頂著面筋膜。0.17 mm麥麩粒度比0.85 mm麥麩粒度的面團網(wǎng)絡結構上刺凸更多。粒度較小的顆粒更易混入面筋網(wǎng)絡中，并且，在相同添加量條件下，粒度較小的顆粒面筋網(wǎng)絡中分布的數(shù)目較多。圖4 f～圖4g中可看出，0.10 mm粒度的面筋膜表面上不光滑，上面分布著一些小孔洞。面團在醒發(fā)的過程中，一部分麥麩刺破了面筋膜，使面筋網(wǎng)絡結構出現(xiàn)稍微的坍塌。所以，0.17 mm和0.10 mm麥麩粒度的小麥粉糊化黏度指數(shù)、面團吸水率、損耗角正切以及質子密度都比0.85 mm麥麩粒度的低。

圖4 麥麩添加量和粒度對發(fā)酵面團超微結構的影響掃描電鏡圖

3 結論

麥麩添加量的增加改善了小麥粉的粉質特性，其峰值黏度、低谷黏度、衰減值、最終黏度和回生值均降低。麥麩所形成的發(fā)酵面團黏彈性增加，質量較好。然而，當麥麩質量分數(shù)達到20%時，面團的粉質指數(shù)開始下降，發(fā)酵面團的結合水和不易流動水降低，面團整體質量下降。隨著麥麩粒徑的減小，發(fā)酵面團的黏彈性增加，0.85 mm和0.17 mm麥麩粒度的粉質特性較好。其中0.85 mm麥麩粒度的峰值黏度、最終黏度和回生值最大，其發(fā)酵面團的結合水和不易流動水含量較多。發(fā)酵面團電鏡掃描結果表明：麥麩的添加增強了面筋的網(wǎng)絡結構，但過量的麥麩使面筋網(wǎng)絡結構變得疏松，0.85 mm麥麩粒度的面筋膜上刺凸較少。因此，麥麩添加量0%～15%，粒度為0.85 mm時，麥麩面團的各項指標較好。

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Effect of Addition Level and Particle Size of Wheat Bran on Fermented Dough Properties

Fan Ling Ma Sen Wang Xiaoxi Wang Rui Chen Cheng

(College of Grain and Food, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001)

Wheat bran with different addition level (5%, 10%, 15%, 20%) and particle size (0.85 mm, 0.17 mm, 0.10 mm) was used to investigate farinograph properties, pasting properties of flour and its relative fermented dough properties. The results showed that the water absorption, formation time and silty index of flour increased; peak viscosity, trough viscosity, breakdown, final viscosity and setback decreased; elastic modulus G′ and viscous modulus G″ of fermented dough increased; relaxation time T21, T22increased, proton density A21, A22and A23increased with increasing addition level of wheat bran, thus all characteristics of dough were better. However, dough quality deteriorated when wheat bran content was 20%. The degree of softening of dough was maximum when particle size of wheat bran was 0.10 mm. Farinograph properties was better when particle size of wheat bran were 0.85 mm and 0.17 mm. Elastic modulus G′ and viscous modulus G″ of dough increased as wheat bran particle size decreased. Better fermented dough could be got when particle size of bran was 0.85 mm and its addition was lower than 15%. The research could lay a theoretic foundation for development and utilization of wheat bran.

wheat bran，farinograph properties，pasting properties，viscoelasticity，moisture properties，SEM

TS213.2

A

1003-0174(2016)06-0029-06

國家自然科學基金(31271815、31301594)，現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項(CARS-03-01)，國家科技支撐計劃課題(2012BAD34B01)，河南工業(yè)大學省屬高?；究蒲袠I(yè)務費專項(2014YWQQ02)

2014-10-14

范玲，女，1989年出生，碩士，谷物化學與品質

王曉曦，男，1963年出生，教授，谷物化學與品質