擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉品質(zhì)的影響

朱慧雪，靳燦燦，溫紀平*

1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

2.今麥郎飲品股份有限公司，北京 100089

長期攝入高脂肪、高蛋白、高膽固醇的食物，會影響腸道菌群，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，對身體產(chǎn)生傷害，導(dǎo)致肥胖、代謝綜合征、結(jié)腸癌等。而從谷物中獲取的植物蛋白、纖維和多糖等可以改善腸道菌群，達到抑制肥胖、脂肪吸收和血糖調(diào)節(jié)胰島素水平等作用[1-2]。全谷物中含有大量的膳食纖維，雖然不可消化但影響腸道的運輸和運動，同時也是腸道菌群的底物，關(guān)系著人們的身體健康，食用大量粗糧或全谷物的人群更容易達到每日微量元素推薦攝入量[3]。但是，由于受到文化信仰、飲食模式、感官特性以及全谷物成本高等因素影響，使得人們食用全谷物的意愿不高，這是全谷物推廣的一大障礙[4]。研究發(fā)現(xiàn)，一般用可替代品全谷物或者一些含麩質(zhì)的小麥替代純小麥粉，如添加10%～20%的替代品，會降低面團的彈性，但不會對面包顏色、結(jié)構(gòu)、體積產(chǎn)生顯著影響，仍被人們所接受，因為面筋是面包制作的主要物質(zhì)，會被添加的小麥替代物所稀釋，但是其他成分具有彌補面筋的功能[5]。小麥糊粉層包含豐富的膳食纖維、抗氧化劑、植酸、蛋白質(zhì)、微量元素等，營養(yǎng)豐富，可以被分離純化成單獨的組分。小麥麩皮作為傳統(tǒng)面粉工業(yè)的主要副產(chǎn)品，產(chǎn)量高且價格低廉，具有較高的營養(yǎng)潛力，是作為小麥糊粉層粉初始原料的不錯選擇[6]。擠壓處理能有效地降低小麥糊粉層粉酶活性及菌落總數(shù)，同時還增加了小麥糊粉層粉的可溶性膳食纖維的含量及總抗氧化性，改善了小麥糊粉層粉的儲藏特性及營養(yǎng)特性[7]。研究顯示，將糊粉層粉以20%～30%添加到普通面粉中，其綜合營養(yǎng)可以達到甚至超過美國全麥粉的標準[8]。

將小麥糊粉層粉提取并擠壓后添加到小麥粉中，能增加小麥粉的營養(yǎng)，改善人們的膳食品質(zhì)，提高小麥加工的利用率和附加值。經(jīng)預(yù)試驗發(fā)現(xiàn)其添加量超過35%，面團穩(wěn)定性差，黏性較大，操作困難。因此，作者采用擠壓處理后的小麥糊粉層粉以0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%添加至小麥粉中，進行基本理化指標和面團流變學特性的測定分析，為小麥粉制品研究開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥糊粉層粉：山東知食坊食品科技有限公司；高筋小麥粉：五得利面粉集團有限公司；石油醚、乙醇、鹽酸、蔗糖、乳酸、碳酸鈉、氯化鈉等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

THZ-82A振蕩器：河南捷隆科技有限公司；GM2200面筋數(shù)量和質(zhì)量測定儀：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；MARS60哈克流變儀：美國Thermo Fisher Scientific公司；全自動粉質(zhì)儀、電子型拉伸儀：德國Brabender儀器公司；NKT-2010L激光粒度分析儀：山東耐克特儀器有限公司；破損淀粉儀：法國肖邦技術(shù)公司；Freezone6 plus型冷凍干燥機：美國Labconco有限公司；S-3400N型掃描電子顯微鏡：日本HITACHI公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備

小麥糊粉層粉擠壓處理條件為模口溫度145 ℃、物料水分含量24%、主機頻率18 Hz；擠壓后烘3 h,粉碎、過80目篩[7]。處理后按質(zhì)量比5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%質(zhì)量分數(shù)添加至小麥粉中。

1.3.2 指標測定

脂肪酸值測定參照GB/T 5510—2011中的石油醚提取法；水分測定參照GB 5009.3—2016中的直接干燥法；灰分測定參照GB 5009.4—2016中的直接灼燒法；蛋白質(zhì)測定參照GB 5009.5—2016中的凱氏定氮法；粗淀粉含量測定采用1%鹽酸旋光法[9]；脂肪測定參照GB 5009.6—2016中的索氏抽提法；濕面筋含量測定參照GB/T 5506.2—2008；濕面筋質(zhì)量測定參照SB/T 10248～10249-95；損傷淀粉含量測定參照AACC方法76-31；膳食纖維測定參照GB 5009.88—2014；粒度分布使用激光粒度儀測定，控制遮光度為10%～15%；色澤使用色差計進行測定；溶劑保持力(SRC)測定參照GB/T 35866—2018；粉質(zhì)特性測定參照GB/T 14614—2019；拉伸特性測定參照GB/T 14615—2019。

1.3.3 動態(tài)流變學的測定

面粉中加水(吸水率的80%)，和面4 min，取出適量放置夾具上，切去多余面團，并涂抹硅油密封，采用哈克流變儀進行頻率掃描。

動態(tài)頻率掃描測試條件：測試溫度25 ℃，應(yīng)力0.1%，平衡時間180 s，振蕩頻率0.1～20 Hz。測試面團的儲能模量(G′)、損耗模量(G″)、損耗角正切值(tanδ=G″/G′)隨頻率的變化。

1.3.4 面團微觀結(jié)構(gòu)的觀察

面團制備同1.3.3，制好的面團壓片，切長條后凍干。制成0.5 cm×0.7 cm×0.5 cm的樣品，于掃描電鏡下觀察。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS 25軟件對試驗數(shù)據(jù)在95%置信區(qū)間內(nèi)進行顯著性分析，使用Origin 9.5軟件進行作圖等。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉基本組分的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉基本組分的影響如表1所示。由表1可知，隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量的增加，水分、淀粉含量均呈下降趨勢，這是由于小麥糊粉層粉中的水分和淀粉含量比小麥粉低?；曳帧⒌鞍踪|(zhì)、脂肪、膳食纖維含量均呈增加趨勢,這是因為小麥糊粉層中的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、膳食纖維含量豐富，且脂類含量也遠高于小麥胚乳[10]。

表1 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉基本組分的影響

2.2 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉理化指標的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉理化指標的影響如表2所示。由表2可知，濕面筋含量及面筋指數(shù)隨著小麥糊粉層粉添加量的增加而降低，這是小麥糊粉層粉中的膳食纖維、脂質(zhì)等與面筋蛋白相互作用對面筋復(fù)合物產(chǎn)生不利影響造成的[11]。降落數(shù)值呈降低趨勢，說明α-淀粉酶活度隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量的增加呈現(xiàn)增大趨勢。烷基間苯二酚含量隨小麥糊粉層粉添加量的增加而增加，這是因為糊粉層粉中烷基間苯二酚含量顯著高于純小麥粉[12]。由表2可知，隨著小麥糊粉層粉添加量的增加，各樣品之間的破損淀粉含量無顯著差異，呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，而D90粒度逐漸增大，這是因為小麥糊粉層中膳食纖維的粒徑大于小麥粉，小麥粉整體粒度變大可能會對饅頭的品質(zhì)造成不利影響。

表2 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉基本理化指標的影響

2.3 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉色澤的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉色澤的影響如圖1所示。由圖1可知，隨著小麥糊粉層粉添加量的增加，L*降低，a*、b*增加，這歸因于小麥糊粉層粉中的灰分含量高于小麥粉，且含有較多的核黃素、類胡蘿卜素、葉黃素、葉黃素酯、黃酮等天然色素[13]，導(dǎo)致小麥粉的顏色變深。另外，經(jīng)過擠壓處理的糊粉層粉受到高溫后發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致顏色變暗[14]。

注：不同小寫字母表示存在顯著性差異(P<0.05)。圖2—圖6同。

2.4 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉溶劑保持力的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉溶劑保持力的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著小麥糊粉層粉添加量的增加，蔗糖SRC值增加，這是因為小麥糊粉層粉中戊聚糖的含量較高；小麥粉中的破損淀粉含量逐漸降低，碳酸鈉SRC值增加，這可能是破損淀粉的吸水性和水SRC值顯著增大共同作用的結(jié)果。乳酸SRC值先從141.9%降低至113.1%后再增加至121.7%，這是因為小麥糊粉層膳食纖維和面筋蛋白之間的相互作用會阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成[11]。由圖2可知，GPI從70.4%降至39.5%，說明小麥糊粉層粉加入會對小麥粉面筋特性產(chǎn)生不利影響，這與前面提到的濕面筋含量和面筋指數(shù)的變化趨勢具有一致性。

注：

2.5 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉糊化特性的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對小麥粉糊化特性的影響如圖3 所示。由圖3可知，隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉的加入，糊化溫度顯著升高，這是因為具有強吸水性的膳食纖維與淀粉爭奪水分，面筋蛋白也會吸水形成纖維狀和球狀結(jié)構(gòu)并附著在淀粉顆粒表面，阻礙淀粉顆粒吸水溶脹，使糊化溫度升高[15]。各樣品的糊化淀粉體系的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值分別降低了45.38%、49.12%、35.11%、31.32%，這是因為小麥糊粉層膳食纖維的加入稀釋了小麥粉體系中面筋蛋白和可糊化淀粉的含量，削弱了它們之間的交聯(lián)作用，阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成并降低了淀粉糊的各項糊化黏度[16]。由圖3d可知，隨著糊粉層粉添加量的增加，面團的回生值顯著下降，說明面團變得不易老化，可能是由于糊粉層粉的粒度或者其他活性物質(zhì)導(dǎo)致[17]。

2.6 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團流變學特性的影響

2.6.1 粉質(zhì)特性

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團粉質(zhì)特性的影響如圖4所示。由圖4a 可知，隨著擠壓處理小麥糊粉層粉添加量的增加，吸水率顯著增加。這是因為膳食纖維含量逐漸增加，纖維結(jié)構(gòu)中存在大量的親水基團使其與蛋白質(zhì)等物質(zhì)發(fā)生相互作用引起的[18]；另外，小麥粉中的蛋白質(zhì)含量也隨著小麥糊粉層粉添加量的增加而增加。面團的形成時間隨小麥糊粉層粉添加量的增加而減小，這是因為膳食纖維的逐漸增加會對面筋蛋白和可糊化淀粉產(chǎn)生嚴重的稀釋作用，面筋蛋白和淀粉之間的交聯(lián)作用減弱，使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分形成所需要的時間變短。面團的穩(wěn)定時間從13.44 min縮短至4.33 min，這是因為小麥糊粉層粉中的膳食纖維會充塞在面筋-淀粉基質(zhì)中，使面筋在延展時產(chǎn)生空洞，導(dǎo)致面筋筋力逐漸減弱。由圖4c、4d可知，隨著小麥糊粉層粉添加量的增加，面團弱化度增加，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)則從196 mm下降至66 mm，說明糊粉層膳食纖維的存在導(dǎo)致面筋蛋白結(jié)構(gòu)的強度減弱，面團的彈性、韌性、操作性能變差。

圖4 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團粉質(zhì)特性的影響

2.6.2 拉伸特性

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團拉伸特性的影響如圖5所示。由圖5a可知，隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量的增加，面團拉伸曲線面積減小，可能是隨著糊粉層粉的含量增加，纖維物質(zhì)的存在削弱蛋白質(zhì)與淀粉之間的作用，對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成阻礙[19]。面團的拉伸阻力先增加后降低，這可能是因為在小麥糊粉層粉添加量較少的情況下，面筋的延展在拉伸過程中會形成一部分阻力，糊粉層膳食纖維充塞在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使面團的硬度變大，面團的拉伸阻力在二者的相互作用下發(fā)生變化，纖維的存在是拉伸阻力增加的主要原因[20]。隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量的增加，面團的拉伸比例顯著增加。

圖5 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團拉伸特性的影響

2.6.3 動態(tài)流變學特性

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團動態(tài)流變學特性的影響如圖6所示。由圖6a、6b可知，在頻率掃描(0.1～20 Hz)范圍內(nèi)面團的G′和G″均隨著頻率的增加而增加，并且同一頻率下，二者的模量均隨著小麥糊粉層粉添加量的增加而增大，說明面團具有一定的流動性，其中儲能模量的增加表明面團越來越難以發(fā)生可逆的彈性形變[21]，這是因為糊粉層膳食纖維的加入破壞了面筋蛋白的化學鍵并與面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生交聯(lián)作用[22]，使面團的彈性降低并限制了面團的流動性，而膳食纖維中的戊聚糖具有高黏性，它的存在使面團的黏性顯著增加。如圖6c所示，在同一頻率下，小麥糊粉層粉添加量越大，tanδ值越小，說明面團中的高聚物數(shù)量越來越多或者聚合度越來越大，導(dǎo)致面團的流動性變差。

圖6 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團動態(tài)流變學特性的影響

2.7 擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團微觀結(jié)構(gòu)的影響

擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量對面團微觀結(jié)構(gòu)的影響如圖7所示。由圖7可知，隨著擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量的增加，面團結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，在添加量為5%和10%時，面團的微觀結(jié)構(gòu)變化不大，面筋網(wǎng)絡(luò)較為連續(xù)且與淀粉顆粒包裹狀態(tài)良好。在添加量為15%時，圖7d所示的連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開始變得不連續(xù)，出現(xiàn)了較大的孔洞和裂縫，淀粉顆粒逐漸暴露在面團表面，這是因為糊粉層粉的加入阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成。在添加量為20%和25%時，圖7e、7f所示的面筋網(wǎng)絡(luò)中的孔洞結(jié)構(gòu)逐漸變得不規(guī)則、個數(shù)較多且面積較大，淀粉顆粒完全暴露在面團表面；在添加量為30%和35%時，圖7g、7h所示的面筋結(jié)構(gòu)受到嚴重破壞，幾乎觀察不到完整的氣孔結(jié)構(gòu)，這歸因于小麥糊粉層粉的過量加入，膳食纖維阻斷面筋-淀粉基質(zhì)的連續(xù)性，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散、孔洞較大且不均勻，這會使面團在發(fā)酵時不能保持良好的氣孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致面制品的體積較小。綜上所述，擠壓處理的小麥糊粉層粉添加量在0～15%范圍內(nèi)，面團的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好，添加量在15%～30%之間,面團品質(zhì)變差但尚可接受，添加量為30%以上時，面團的面筋-淀粉基質(zhì)逐漸變得不連續(xù)，微觀結(jié)構(gòu)較差。

3 結(jié)論

通過對相關(guān)指標測定發(fā)現(xiàn)，添加擠壓處理的小麥糊粉層粉對小麥粉的粗淀粉、濕面筋含量、面筋指數(shù)、色澤、糊化特性、粉質(zhì)拉伸特性均有負面影響，擠壓處理的小麥糊粉層粉的添加對面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，而粗蛋白含量、粗脂肪含量、膳食纖維含量、烷基間苯二酚含量等營養(yǎng)組分隨添加量增加而增加；在掃描頻率范圍內(nèi)，面團的黏彈性隨著頻率的增加而增加；添加量在0%～15%范圍內(nèi)，面團的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好，添加量為30%以上時，面團的面筋-淀粉基質(zhì)逐漸變得不連續(xù)，微觀結(jié)構(gòu)較差。因此，少量地添加糊粉層粉對面團性質(zhì)的破壞尚在可接受范圍內(nèi)，并且營養(yǎng)成分含量增加。