基于灰分含量的累積出粉率對小麥粉及饅頭品質(zhì)的影響

張嬌嬌，王香玉，趙仁勇*，柳先知，田雙起，王新偉，牛永武，婁海偉

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

2.青島?？萍阎悄苎b備科技有限公司，山東 青島 266000

小麥作為我國日常膳食需求量較大的糧食作物之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占主要地位，也是食品工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料。小麥皮層及胚芽中富含礦物質(zhì)、維生素和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)[1-2]，對預(yù)防心血管疾病、2型糖尿病、肥胖癥等慢性病有極其重要的作用[3]。然而，在小麥加工業(yè)快速發(fā)展的歷程中，消費(fèi)者“食不厭精”，追求“精、細(xì)、白”，出現(xiàn)小麥過度加工的現(xiàn)象。過度加工造成小麥出粉率降低、營養(yǎng)組分流失，導(dǎo)致國民膳食纖維和微量營養(yǎng)素?cái)z入不足[4]，誘發(fā)各種“文明病”，增加能源和資源消耗。隨著大眾健康意識的提高，人們開始注重營養(yǎng)均衡及合理膳食，更加注重小麥粉的營養(yǎng)與健康[5]。

出粉率是成品小麥粉占耗用小麥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[6]。不同出粉率的小麥粉其營養(yǎng)組分和品質(zhì)特性都存在較大差異。Tang等[7-8]發(fā)現(xiàn)在小麥加工過程中，隨著出粉率的降低，小麥粉中磷和鈣含量均呈現(xiàn)下降趨勢，鉀、鎂、鐵、鋅和B族維生素含量也顯著降低。宋琛琛[9]發(fā)現(xiàn)，出粉率在一定范圍內(nèi)，小麥粉的營養(yǎng)組分和理化特性較穩(wěn)定，饅頭品質(zhì)較好。當(dāng)小麥出粉率過高時(shí)，皮層和胚芽的留存率增加，會稀釋面筋，導(dǎo)致面團(tuán)流變學(xué)特性弱化[10]、小麥粉中風(fēng)險(xiǎn)因子含量升高[11-12]、氧化酸敗的速率加快[13]。將制粉車間的所有系統(tǒng)粉按灰分高低依次排序、各系統(tǒng)粉的出粉率依次加和，即得到基于灰分含量的累積出粉率，它是評價(jià)小麥加工品質(zhì)、制粉工藝技術(shù)和操作的重要指標(biāo)。國內(nèi)外學(xué)者多采用布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)ブ品郏芯坎煌鄯e出粉率的小麥粉品質(zhì)特性和營養(yǎng)組分的變化情況[8-10]，但有關(guān)制粉生產(chǎn)線上的系統(tǒng)粉、基于灰分含量配制不同累積出粉率的小麥粉、累積出粉率對小麥粉營養(yǎng)組分和安全性的影響的研究較少。

饅頭是我國的傳統(tǒng)主食，因具有獨(dú)特的風(fēng)味和口感，深受消費(fèi)者青睞[14]。然而，饅頭在工業(yè)化生產(chǎn)過程中經(jīng)常存在內(nèi)部紋理組織粗糙、體積小、硬度大等問題，這與小麥粉的品質(zhì)密切相關(guān)[15]。隨著大眾健康意識的提高，飲食結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化，精白饅頭已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者對膳食營養(yǎng)攝入方面的需求。因此，在保證小麥粉衛(wèi)生、安全的前提下，同時(shí)不影響?zhàn)z頭的品相和口感，可適當(dāng)降低小麥粉的加工精度，提高出粉率，進(jìn)而促進(jìn)小麥資源的充分利用，對保障營養(yǎng)、健康主食的供應(yīng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

作者測定制粉生產(chǎn)線上各系統(tǒng)粉的流量和灰分含量，依據(jù)累積出粉率-累積灰分曲線，配制出不同累積出粉率的小麥粉，研究累積出粉率對小麥粉理化特性、營養(yǎng)特性、安全性、面團(tuán)的流變學(xué)特性以及饅頭食用品質(zhì)的影響，確定滿足饅頭加工需求的小麥出粉率的范圍，為充分利用小麥籽粒中的營養(yǎng)物質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥(2019年普麥)：經(jīng)清理、著水潤麥后得到的凈麥，基本理化指標(biāo)見表1；粉碎成全麥粉待用。

表1 小麥基本理化指標(biāo)

小麥粉：采用臭氧水潤麥、振動(dòng)著水、柔性脫皮等技術(shù)，用同一批次的凈麥在同一制粉車間同時(shí)加工得到心磨系統(tǒng)、皮磨系統(tǒng)、渣磨系統(tǒng)、重篩系統(tǒng)和尾磨系統(tǒng)等179種系統(tǒng)粉，由河南志情面業(yè)有限責(zé)任公司提供。

鹽酸、氯化鈉、氫氧化鈉、硫酸銅、硼酸、硫酸鉀、濃硫酸、乙酸乙酯：天津市恒興化學(xué)試劑有限公司；石油醚、乙醇：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；甲醇(色譜級)：天津市四友精細(xì)化學(xué)品有限公司；硝酸(優(yōu)級純)：鄭州軒之成化工科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SX2-5-12馬弗爐：天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司；WSF小麥麩星測定儀：無錫穗邦科技有限公司；全自動(dòng)面筋洗滌儀、BVM 6630體積測定儀：瑞典Perten公司；F4流變發(fā)酵儀：法國Chopin公司；粉質(zhì)儀、拉伸儀：德國Brabender公司；Kjeltec8400凱氏定氮儀：丹麥FOSS公司；SM-302 N切片機(jī)：新麥機(jī)械(無錫)有限公司；TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System公司；CR-400色彩色差計(jì)：柯盛行(杭州)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥粉理化特性的測定

水分、灰分、粗脂肪、濕面筋和粗蛋白質(zhì)含量的測定分別參照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.6—2016、GB/T 5506.2—2008和GB/T 5009.5—2016的方法；粉色和麩星的測定參照GB/T 27628—2011的方法。

1.3.2 面團(tuán)流變學(xué)特性的測定

面團(tuán)揉混特性、延展特性和發(fā)酵流變學(xué)特性的測定分別參照GB/T 14614—2006、GB/T 14615—2006和AACC 89—01.01的方法。

1.3.3 小麥粉營養(yǎng)特性的測定

鉀、鈉、鐵、銅、鎂、鋅、鈣的測定參照GB 5009.268—2016的方法；磷和維生素B1、維生素B2、泛酸、維生素B6、生物素和葉酸的測定分別參照GB 5009.87—2016、GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016、GB 5009.210—2016、GB 5009.154—2016、GB 5009.259—2016和GB 5009.211—2014的方法。

1.3.4 小麥粉營養(yǎng)組分損失率的計(jì)算

用全麥粉中特定營養(yǎng)組分的含量與某累積出粉率時(shí)小麥粉中相對應(yīng)的營養(yǎng)組分的含量之差占全麥粉中特定營養(yǎng)組分含量的百分率表征營養(yǎng)組分損失率。

1.3.5 小麥粉風(fēng)險(xiǎn)因子含量的測定

菌落總數(shù)和重金屬含量的測定分別參照GB 4789.2—2016和GB 5009.268—2016的方法。

1.3.6 饅頭的制作

參照GB/T 35991—2018的方法。

1.3.7 饅頭的品質(zhì)評價(jià)

饅頭亮度的測定參照文獻(xiàn)[16]的方法，以L*表示；饅頭的比容、高徑比和質(zhì)構(gòu)特性測定參照文獻(xiàn)[17]的方法；饅頭的感官評價(jià)參照GB/T 35875—2018的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

除感官評分外，所有數(shù)據(jù)均為2次平行試驗(yàn)結(jié)果的平均值。采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析法檢驗(yàn)，顯著性水平為P<0.05。采用Origin 9.1軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同累積出粉率小麥粉的配制

在測定制粉生產(chǎn)線上179種系統(tǒng)粉的流量和灰分含量的基礎(chǔ)上，將所有系統(tǒng)粉按灰分含量由低到高排序；根據(jù)各系統(tǒng)粉的流量計(jì)算出粉率；將各系統(tǒng)粉出粉率依次加和，得到累積出粉率，再計(jì)算該累積出粉率時(shí)的累積灰分含量。繪制累積出粉率-累積灰分曲線(圖1)，配制累積出粉率分別為55.1%、61.4%、66.0%、70.0%、75.0%、76.4%、77.9%和82.0%的小麥粉。

圖1 小麥粉累積出粉率-累積灰分曲線

2.2 累積出粉率對小麥粉理化特性的影響

由表2可以看出，隨著累積出粉率的增加，小麥粉水分含量變化不明顯，灰分、麩星、粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，白度顯著下降，L*降低，可能是因?yàn)樾←溨械纳刂饕植荚谄?，出粉率越高的小麥粉其皮層的留存率越大，致使灰分、麩星、粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量增加[18]。隨著累積出粉率的增加，濕面筋含量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，當(dāng)累積出粉率大于70%，小麥粉的濕面筋含量之間沒有顯著性差異。

2.3 累積出粉率對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

2.3.1 累積出粉率對面團(tuán)揉混特性和延展特性的影響

由表3可以看出，當(dāng)累積出粉率為55.1%～76.4%時(shí)，面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間沒有顯著差異；當(dāng)累積出粉率從55.1%上升至70.0%，面團(tuán)的延展特性也沒有顯著差異。只有當(dāng)累積出粉率超過76.4%后，特別是達(dá)到82.0%時(shí)，粉質(zhì)吸水率增加，面團(tuán)的耐攪拌特性減弱，如形成時(shí)間縮短，穩(wěn)定時(shí)間顯著降低，弱化度增加；同時(shí)，面團(tuán)的能量下降，延伸性減弱，抗延伸性降低。這可能是因?yàn)閷⒒曳趾孔罡叩拇畏刍烊胄←湻壑?，會?dǎo)致小麥粉中纖維素含量升高，而纖維素具有較高的持水性，進(jìn)而增加面團(tuán)的吸水率，降低面團(tuán)的耐攪拌特性，導(dǎo)致面團(tuán)彈性變小、筋力變?nèi)酢⑵焚|(zhì)劣化[19]。且次粉的留存會對面筋網(wǎng)絡(luò)的形成造成負(fù)面影響，使面團(tuán)易斷裂，難以拉伸[20]。

表3 累積出粉率對面團(tuán)揉混和延展特性的影響

2.3.2 累積出粉率對面團(tuán)發(fā)酵流變學(xué)特性的影響

如圖2a所示，當(dāng)累積出粉率為55.1%～75.0%時(shí)， 面團(tuán)發(fā)酵的最大高度(Hm)出現(xiàn)的時(shí)間差異較小；由圖2b可以看出，在此范圍內(nèi)，面團(tuán)的發(fā)酵最大高度和持氣率(R)均沒有顯著差異。當(dāng)累積出粉率超過75.0%，尤其是達(dá)到82.0%時(shí)，面團(tuán)的發(fā)酵流變學(xué)特性發(fā)生顯著的變化，Hm和R均下降，這與王才才[21]的研究結(jié)果基本一致。隨著累積出粉率的提高，膳食纖維含量增加，對面筋具有稀釋作用，會弱化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制面團(tuán)中氣室的擴(kuò)展，影響面團(tuán)的發(fā)酵，導(dǎo)致面團(tuán)持氣能力下降。也有研究報(bào)道，膳食纖維與面筋的交聯(lián)作用是造成面筋弱化的主要原因[22-23]。

注：同一曲線上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖5—圖7同。

2.4 累積出粉率對小麥粉營養(yǎng)特性的影響

2.4.1 累積出粉率對小麥粉中礦物質(zhì)含量及損失率的影響

小麥籽粒中的礦物質(zhì)主要富集于小麥皮層、糊粉層及麥胚中[24-25]。由表4和圖3可知，隨著累積出粉率的提高，小麥粉中磷、鉀、鎂、鐵、銅、鋅、鈣等礦物質(zhì)含量總體顯著上升，損失率呈下降的趨勢。當(dāng)累積出粉率為55.1%～70.0%時(shí)，礦物質(zhì)損失率之間差異較??；當(dāng)累積出粉率大于75.0%時(shí)，礦物質(zhì)損失率明顯降低。與全麥粉相比較，當(dāng)累積出粉率為55.1%時(shí)，除鈣以外，主要礦物質(zhì)(鈉、鉀、鎂、鐵、銅、鋅等)的損失率都在64%以上，鎂的損失率甚至高達(dá)85%。當(dāng)累積出粉率上升至82%時(shí)，主要礦物質(zhì)的損失率均降低至64%以下；與出粉率為55.1%時(shí)的小麥粉相比，除鈉以外，其他礦物質(zhì)損失率的降幅為16～30個(gè)百分點(diǎn)，平均降幅為23.5個(gè)百分點(diǎn)。顯然，提高出粉率、降低加工精度有助于提高小麥粉中礦物質(zhì)的含量，減少營養(yǎng)組分的損失。

表4 累積出粉率對小麥粉中礦物質(zhì)含量的影響

圖3 累積出粉率對小麥粉中礦物質(zhì)損失率的影響

2.4.2 累積出粉率對小麥粉中維生素含量及損失率的影響

由表5和圖4可知，隨著累積出粉率的增加，小麥粉中維生素的含量總體呈現(xiàn)上升的趨勢，其損失率呈降低的趨勢。當(dāng)累積出粉率為55.1%～76.4%時(shí)，小麥粉中泛酸、葉酸的含量沒有顯著性差異；當(dāng)累積出粉率為76.4%及以下時(shí)，VB2、生物素均未檢出。與全麥粉相比較，當(dāng)累積出粉率為55.1%時(shí)，泛酸、葉酸、VB1以及VB6的損失率分別為34.8%、70.4%、78.8%和82.0%；當(dāng)累積出粉率上升至82.0%時(shí)，它們的損失率分別降低至23.8%、61.5%、12.2%和51.5%。由于次粉混配的原因，當(dāng)累積出粉率由77.9%提高至82.0%時(shí)，小麥粉中VB2的含量增加64%，接近全麥粉中VB2的水平。研究發(fā)現(xiàn)，維生素主要集中在小麥皮層，小麥經(jīng)剝皮制粉后，小麥粉中VB1、VB2、VB6含量占小麥籽粒含量的43%、67%和20%[26]，顯然，提高出粉率、降低加工精度有助于提高小麥粉中維生素的含量，減少營養(yǎng)組分的損失。

表5 累積出粉率對小麥粉中維生素含量的影響

圖4 累積出粉率對小麥粉中維生素?fù)p失率的影響

2.5 累積出粉率對小麥粉安全性的影響

2.5.1 累積出粉率對小麥粉中菌落總數(shù)的影響

小麥粉中的微生物主要存在小麥籽粒的皮層中[12]，會對其制品的安全性、儲藏穩(wěn)定性和消費(fèi)者可接受度產(chǎn)生不良影響。由圖5可知，隨著累積出粉率的提高，小麥粉中的菌落總數(shù)呈上升的趨勢。累積出粉率為55.1%～75.0%時(shí)，小麥粉菌落總數(shù)的上升幅度較平緩；當(dāng)累積出粉率超過75.0%后，隨皮層留存率的增加，小麥粉的菌落總數(shù)急劇升高。總體來看，制粉車間各系統(tǒng)粉的帶菌量較低，累積出粉率為82.0%時(shí)，小麥粉的菌落總數(shù)為1 400 CFU/g，低于T/CCOA 7—2020《低菌小麥粉》中微生物的限量要求(菌落總數(shù)<2 000 CFU/g)，也低于澳大利亞小麥粉中微生物的限量標(biāo)準(zhǔn)(菌落總數(shù)<104CFU/g)[27]。菌落總數(shù)較低的原因可能與小麥粉生產(chǎn)車間采用了臭氧水潤麥、振動(dòng)著水、柔性脫皮等先進(jìn)加工技術(shù)有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

圖5 累積出粉率對小麥粉中菌落總數(shù)的影響

2.5.2 累積出粉率對小麥粉中重金屬含量的影響

小麥粉中的重金屬(鉛、鎘、鉻、汞、砷)含量均屬于痕量級別，但都能對人體造成一定的危害[28]。根據(jù)GB 2762—2017《食品中污染物限量》規(guī)定，小麥中鉛、鎘、汞、砷以及鉻的限量分別是0.2、0.1、0.02、0.5和1.0 mg/kg。由表6可以看出，不同累積出粉率時(shí)小麥粉中鉛、鉻和汞均未檢出；出粉率為55.1%～77.9%時(shí)，砷、鎘的含量沒有顯著性差異；出粉率為82.0%時(shí)，小麥粉中重金屬的污染水平也遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量。

表6 累積出粉率對小麥粉中重金屬含量的影響

2.6 累積出粉率對饅頭品質(zhì)的影響

2.6.1 累積出粉率對饅頭亮度、比容及高徑比的影響

小麥粉色澤對面制品的外觀影響較大，通常小麥粉白度和亮度越大，消費(fèi)者的可接受度越高。由圖6a可以看出，隨著累積出粉率的提高，饅頭表皮的L*顯著降低。由圖6b可以看出，隨著累積出粉率的提高，饅頭比容呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢：出粉率在55.1%～70.0%時(shí)，饅頭比容均大于2.4 mL/g，高徑比之間沒有顯著性差異；當(dāng)出粉率大于76.4%時(shí)，饅頭的比容急劇下降，這可能是因?yàn)殡S著出粉率的提高，小麥粉中富含的膳食纖維會破壞面筋網(wǎng)絡(luò)，降低面團(tuán)的持氣性，最終導(dǎo)致比容降低。Korus等[29]研究表明，膳食纖維不易糊化且不易被酵母等微生物利用，不利于酵母產(chǎn)氣，導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵過程緩慢，最終使饅頭的比容下降。此外，Li等[30]的研究結(jié)果也表明，纖維顆粒的存在會導(dǎo)致面團(tuán)中的氣室結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，限制氣室的擴(kuò)展，造成饅頭比容降低。

圖6 累積出粉率對饅頭L*、比容和高徑比的影響

2.6.2 累積出粉率對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

如表7所示，不同累積出粉率的饅頭其內(nèi)芯的彈性、內(nèi)聚性之間無顯著性差異。出粉率為55.1%～70.0%時(shí)，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性沒有明顯差異；當(dāng)出粉率大于70.0%后，硬度、膠著性和咀嚼性逐漸增大。這表明，在一定范圍內(nèi)，累積出粉率對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響較小。當(dāng)出粉率為82.0%時(shí)，饅頭的硬度、回復(fù)性、膠著性和咀嚼性最大。饅頭硬度及咀嚼性上升主要是因?yàn)槌龇勐实奶岣邔?dǎo)致饅頭比容下降。

表7 累積出粉率對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.6.3 累積出粉率對饅頭感官評分的影響

隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者更傾向選擇外表挺立、飽滿、光滑，內(nèi)部紋理組織均勻細(xì)膩的饅頭。由圖7可知，隨著出粉率的提高，饅頭感官評分總體先增大后降低。當(dāng)累積出粉率為55.1%～76.4%時(shí)，饅頭的整體品質(zhì)較好，感官評分較高，均大于80分；當(dāng)累積出粉率為77.9%時(shí)，饅頭的氣孔較大且不均勻，感官評分明顯降低；當(dāng)累積出粉率為82.0%時(shí)，饅頭氣孔致密，起發(fā)難，色澤變深，口感變差，感官評分下降幅度較大，僅為58.25分。由此而知，累積出粉率過高會對饅頭的食用品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

圖7 累積出粉率對饅頭感官評分的影響

3 結(jié)論

當(dāng)累積出粉率為55.1%～70.0%時(shí)，面團(tuán)的流變學(xué)特性沒有明顯差異，且饅頭的感官評分較高，食用品質(zhì)較好；當(dāng)累積出粉率高于75.0%時(shí)，小麥粉的營養(yǎng)組分含量顯著上升；累積出粉率過高會導(dǎo)致面團(tuán)的耐攪拌特性降低，面團(tuán)彈性變小、筋力變?nèi)酰秤闷焚|(zhì)變差，菌落總數(shù)和重金屬含量提高，饅頭表皮色澤變深，感官評分降低。采用適度加工的小麥粉，如累積出粉率為75.0%～76.4%的小麥粉制作的饅頭其食用品質(zhì)仍較為理想，不僅小麥粉的安全性能得到保障，也有利于小麥籽粒營養(yǎng)成分的保留，同時(shí)提高了小麥的利用率。