糊粉層粉添加比例對小麥粉營養(yǎng)特性和面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

姚建森，胡浩杰，牛永武，田雙起，趙仁勇*，王海軍

1.山東知食坊食品科技有限公司，山東 泰安 271024

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

3.五得利面粉集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056900

小麥?zhǔn)俏覈闹饕Z食作物之一，產(chǎn)量逐年升高?！笆巢粎捑焙妥非蟆熬⒓?xì)、白”的消費觀念是導(dǎo)致小麥過度加工的直接誘因。原國家糧食局于2014年5月發(fā)出“節(jié)糧減損，適度加工”的行業(yè)倡議[1]，但小麥加工企業(yè)實現(xiàn)“適度加工”仍有較多技術(shù)難點需要突破。目前，面制品市場中主要利用全麥粉產(chǎn)品來實現(xiàn)小麥制品營養(yǎng)價值的顯著提升，但產(chǎn)品自身具有一定的局限性，如腸胃功能欠缺的幼童和老年人不宜食用；難以滿足體重超標(biāo)、亞健康或輕度慢性病等消費者的功能性營養(yǎng)素需求等。因此，研發(fā)出富含營養(yǎng)物質(zhì)且能直接用于制作面食的小麥粉產(chǎn)品具有重要意義。

小麥糊粉層亦稱外胚乳，是位于籽粒皮層的內(nèi)層細(xì)胞，占小麥籽粒質(zhì)量的7%～9%，可以由傳統(tǒng)糧食加工副產(chǎn)物——小麥麩皮進(jìn)一步分離制備獲得[2]，是小麥籽粒營養(yǎng)價值最高的部位[3]。小麥糊粉層粉富含礦物質(zhì)(磷、鎂、鉀、鈣、鐵、鋅和錳)、維生素(VB1、VB2、VB6、VE、泛酸、煙酸和葉酸等)、蛋白質(zhì)、膳食纖維(阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖)、烷基間苯二酚和脂質(zhì)等多種營養(yǎng)活性成分[4-7]，其中，K、P、Mg、Zn等元素含量是全麥粉中的2～3倍，VB2含量是全麥粉中的2倍，是小麥粉中的3倍[8]，被稱為人類天然的營養(yǎng)寶庫。然而，本團(tuán)隊前期研究發(fā)現(xiàn)小麥糊粉層粉中鉻、砷、鎘、鉛等重金屬含量顯著高于小麥粉和全麥粉，且灰分含量高，不宜直接用于制作面制食品。

為確保小麥糊粉層粉產(chǎn)品的食用安全性并提升傳統(tǒng)小麥粉的營養(yǎng)品質(zhì)，作者以全麥粉為參照，將小麥粉和糊粉層粉按不同比例復(fù)配獲得復(fù)配粉，研究分析復(fù)配粉的營養(yǎng)物質(zhì)含量、糊化特性和面團(tuán)流變學(xué)特性，為推動小麥糊粉層粉在面制品中的大量應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與試劑

1.1 材料

小麥粉、麩皮、通粉、次粉、麥胚：邯鄲五得利面粉集團(tuán)有限公司。小麥糊粉層粉：山東知食坊食品科技有限公司利用麩皮加工制得。小麥糊粉層復(fù)配粉：同一批次小麥糊粉層粉和小麥粉按照質(zhì)量比5∶ 95、10∶ 90、15∶ 85、20∶ 80、25∶ 75復(fù)配，分別得到5%、10%、15%、20%和25%小麥糊粉層復(fù)配粉。全麥粉：將麩皮用錘式旋風(fēng)磨研磨成粉，按照小麥粉、通粉、麩皮、次粉和麥胚的出粉率配制而成，作為對照。

1.2 主要試劑

重鉻酸鉀：鄭州派尼化學(xué)試劑廠；重氮鹽Fast Blue B Zn(純度大于95%)：加拿大TRC；熱穩(wěn)定α-淀粉酶液、烷基間苯二酚同系物C15∶ 0標(biāo)準(zhǔn)品：美國Sigma-Aldich公司；乙酸鎂、硝酸(優(yōu)級純)、濃硫酸、硫酸銅、冰乙酸、甲醇、碳酸鈉、碳酸氫鈉、無水乙醇、苯酚、氮氣、石油醚，以上試劑若無特殊說明均為分析純。

1.3 儀器與設(shè)備

101 A-2電熱鼓風(fēng)干燥機：上海實驗儀器廠有限公司；AB204-S分析天平、PL1502-S電子天平：瑞士Mettler Toledo公司；3100錘式旋風(fēng)磨：瑞典Perten公司；4001113粉質(zhì)儀、EXEK/6拉伸儀、803302黏度儀：德國Brabender公司；SCIENTZ-IID超聲細(xì)胞破碎儀：寧波新芝生物科技股份有限公司；KJELTEC8400凱氏定氮儀：丹麥FOSS；UV-2550分光紫外光譜儀：日本島津公司；CENTRIFUGE 5810R離心機：德國Eppendorf公司；SD MATTC破損淀粉測定儀：法國Chopin公司；JLZ降落數(shù)值測定儀：杭州天成光電有限公司。

1.4 方法

1.4.1 礦物質(zhì)含量的測定

鈉、鐵、鉀、銅、鎂、鈣、鋅、鉬、鈷和錳含量的測定參照GB 5009.268—2016，磷含量的測定參照GB 5009.87—2016。

1.4.2 膳食纖維、B族維生素、氨基酸含量的測定

膳食纖維含量測定參照GB/T 5009.88—2014；VB1、VB2、VB6、葉酸、泛酸和煙酸含量的測定分別參照GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016、GB 5009.154—2016、GB 5009.211—2016、GB 5009.210—2016、GB 5009.89—2016；氨基酸含量測定參照GB/T 5009.124—2016。

1.4.3 烷基間苯二酚含量和脂肪酸值的測定

參照文獻(xiàn)[9-10]的方法測定烷基間苯二酚含量；脂肪酸值測定參照GB/T 15684—2015。

1.4.4 重金屬含量的測定

鉛、砷、鉻、鎘和汞含量的測定參照GB 5009.268—2016。

1.4.5 基礎(chǔ)理化指標(biāo)測定

水分、灰分、粗蛋白和破損淀粉含量的測定分別參照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016和GB/T 31577—2015，降落數(shù)值的測定參照GB/T 10361—2008。

1.4.6 糊化特性和流變學(xué)特性測定

糊化特性的測定參照GB/T 27628—2011；面團(tuán)揉混特性的測定參照GB/T 14614—2006；面團(tuán)延展特性的測定參照GB/T 14615—2006。

2 結(jié)果與分析

2.1 糊粉層粉添加比例對復(fù)配粉礦物質(zhì)含量的影響

測定原料和樣品中各種礦物質(zhì)含量，結(jié)果見表1。全麥粉中各種礦物質(zhì)含量與小麥中的基本接近，而麩皮中礦物質(zhì)含量明顯高于全麥粉的，表明小麥中的礦物質(zhì)在加工制粉過程中基本沒有損失，而小麥籽粒中的礦物質(zhì)在麩皮中顯著富集，與相關(guān)研究結(jié)果一致[11-12]。因此，麩皮的加工利用對提升小麥的營養(yǎng)利用效率具有重要意義。在糊粉層復(fù)配粉中，所有測定的礦物質(zhì)含量隨著糊粉層粉添加比例的增加總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。其中，5%糊粉層復(fù)配粉中的鈷含量明顯高于全麥粉的，而25%糊粉層復(fù)配粉中的磷、鎂、銅、鋅含量仍然較低，為全麥粉中含量的80%～90%。當(dāng)糊粉層粉的添加比例分別為15%、25%、15%、5%、25%、25%時，復(fù)配粉中鐵、鉀、鈉、鈣、錳、鉬等礦物質(zhì)含量與全麥粉的接近。整體來看，糊粉層粉添加量15%～25%時可以得到與全麥粉礦物質(zhì)含量相近的復(fù)配粉。

表1 小麥糊粉層復(fù)配粉的礦物質(zhì)含量Table 1 Mineral content of compound flour with wheat aleurone layer mg/kg

2.2 糊粉層粉添加比例對復(fù)配粉B族維生素含量的影響

由表2可知，與小麥相比，全麥粉中VB2含量明顯降低、葉酸含量顯著升高、其他維生素含量相近，而麩皮中VB1、VB6、泛酸、葉酸和煙酸含量均明顯升高。表明小麥制備全麥粉過程中對維生素的影響較小，但小麥麩皮中含有豐富的維生素，具有較高的營養(yǎng)利用價值。隨著小麥糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉中VB1、VB2、VB6、泛酸、葉酸、煙酸等維生素含量均逐漸增加。25%糊粉層復(fù)配粉中的VB1含量仍然較低，約為全麥粉中含量的50%。當(dāng)糊粉層粉的添加比例分別為25%、20%、25%、25%時，復(fù)配粉中VB6、泛酸、葉酸和煙酸含量與全麥粉的接近，表明小麥糊粉層粉添加比例的增高能夠有效增加復(fù)配粉中B族維生素的含量。

表2 小麥糊粉層復(fù)配粉的B族維生素含量Table 2 Vitamin B content of compound flour with wheat aleurone layer g/100 g

2.3 糊粉層粉添加比例對復(fù)配粉氨基酸含量的影響

由表3可知，小麥中的氨基酸含量與全麥粉中的相差不大，而麩皮中的谷氨酸、蛋氨酸和脯氨酸含量明顯低于全麥粉的。已有研究表明，谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸大多存在于面筋蛋白中[13]，主要位于小麥胚乳部分，因此，隨著小麥糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉中谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量均逐漸減少，其他種類氨基酸含量均不斷增加。整體來看，糊粉層粉添加比例為25%時，復(fù)配粉與全麥粉中的氨基酸含量接近。

表3 小麥糊粉層復(fù)配粉的氨基酸含量Table 3 Amino acid content of compound flour with wheat aleurone layer g/100 g

2.4 糊粉層粉添加比例對復(fù)配粉重金屬含量的影響

鉛、砷、鉻、鎘、汞在食品中的含量屬于痕量級別，過多會對人體造成危害[14]。根據(jù)GB 2762—2019《食品中污染物限量》要求谷物及其制品中鉛、鎘、砷、汞、鉻的限量指標(biāo)分別為0.2、0.1、0.5、0.02、1.0 mg/kg。由表4可知，全麥粉中砷含量比小麥中的高，其他重金屬含量與小麥中的均相近，且均未超過標(biāo)準(zhǔn)限量值。麩皮中各種重金屬含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，但明顯高于全麥粉的。因此，利用麩皮制備小麥糊粉層粉產(chǎn)品時，仍需加強相關(guān)重金屬含量的檢測。將小麥粉與糊粉層粉復(fù)配后，隨著糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉中鉛、砷、鉻、鎘含量均逐漸增加，汞未檢出。復(fù)配粉中鉛、鉻含量均高于全麥粉的，當(dāng)糊粉層粉添加比例分別為10%、15%時，復(fù)配粉中砷含量和鎘含量與全麥粉中的相似。復(fù)配粉中各重金屬含量均未超過限量標(biāo)準(zhǔn)，由此可見，小麥糊粉層粉復(fù)配不僅可以具有媲美全麥粉的營養(yǎng)價值，還可以提高其安全性。

表4 小麥糊粉層復(fù)配粉的重金屬含量Table 4 Heavy metal content of compound flour with wheat aleurone layer mg/kg

2.5 糊粉層粉添加比例對復(fù)配粉基礎(chǔ)理化指標(biāo)的影響

由表5可知，復(fù)配粉水分、破損淀粉含量隨著糊粉層粉添加比例的增大而逐漸減小，主要是因為糊粉層粉灰分含量較高，水分、淀粉含量較低所致。復(fù)配粉中灰分、烷基間苯二酚、總膳食纖維含量和脂肪酸值則隨著糊粉層粉添加比例的增大而逐漸增大，小麥糊粉層粉來源小麥麩皮，烷基間苯二酚位于小麥籽粒的內(nèi)果皮，礦物質(zhì)含量較高[15]，因此復(fù)配粉中灰分、烷基間苯二酚含量逐漸增加。當(dāng)糊粉層粉添加比例分別為20%、25%、20%、15%、25%時，復(fù)配粉中水分、灰分、烷基間苯二酚、脂肪酸值、總膳食纖維含量與全麥粉中的接近。小麥糊粉層復(fù)配粉中α-淀粉酶活性(降落數(shù)值)隨著糊粉層粉添加比例的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，且復(fù)配粉的α-淀粉酶活性均低于全麥粉的。

表5 小麥糊粉層復(fù)配粉的基礎(chǔ)理化指標(biāo)Table 5 Basic physicochemical indexes of compound flour with wheat aleurone layer

2.6 小麥糊粉層復(fù)配粉的糊化特性

適當(dāng)溫度下面粉中的淀粉粒在水中溶脹、分裂，形成均勻狀液體的過程稱為糊化。在蒸煮或烘烤的過程中淀粉的糊化直接影響面制品的組織結(jié)構(gòu)[16]。由表6可知，隨著糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉糊化溫度逐步升高，峰值黏度、最終恒溫階段黏度、回生值均逐漸降低，而崩解值先增大后減小，說明糊粉層粉導(dǎo)致復(fù)配粉變得不穩(wěn)定，影響面筋在面團(tuán)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成[17]?？赡苁呛蹖臃劬哂休^高的α-淀粉酶活性，能分解淀粉聚合酶，從而導(dǎo)致復(fù)配粉糊化峰值黏度降低，復(fù)配粉中含有較高的膳食纖維和脂質(zhì)，也會影響其糊化特性[18]。當(dāng)糊粉層粉添加比例分別為10%、20%、15%時，復(fù)配粉的糊化溫度、峰值黏度、崩解值與全麥粉的相似。

表6 小麥糊粉層復(fù)配粉的糊化特性Table 6 Gelatinization characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

2.7 小麥糊粉層復(fù)配粉的流變學(xué)特性

2.7.1 揉混特性

由表7可知，復(fù)配粉吸水率隨著小麥糊粉層粉添加比例增大而逐漸升高，主要是因為隨著糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉中膳食纖維的含量也逐漸增加，膳食纖維含有大量的親水性基團(tuán)，易吸水[19]。復(fù)配粉形成時間隨著糊粉層粉添加比例的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)添加比例為20%時達(dá)到最大值；穩(wěn)定時間則隨著糊粉層粉添加比例的增大而逐漸降低，當(dāng)添加比例為25%時仍比全麥粉的高。小麥粉中面筋蛋白含量對面團(tuán)的形成時間有影響，糊粉層粉添加量少，對面筋結(jié)構(gòu)影響就小，并且糊粉層粉中蛋白含量較高，戊聚糖等多糖含量較高，從而導(dǎo)致面團(tuán)的形成時間增大；穩(wěn)定時間越小，說明面團(tuán)的耐攪拌特性越弱，面團(tuán)的韌性越差、筋力越低，面團(tuán)品質(zhì)也越差[20-21]。弱化度隨著糊粉層粉含量的增加而呈現(xiàn)增大的趨勢，弱化度大，表示面團(tuán)在過度攪拌后面筋變?nèi)醯某潭却?，面團(tuán)變軟發(fā)黏，影響面制品的加工。當(dāng)糊粉層粉添加比例分別為20%、10%、20%時，復(fù)配粉的吸水率、形成時間、弱化度與全麥粉的接近。

表7 小麥糊粉層復(fù)配粉的揉混特性Table 7 Farinograph characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

2.7.2 延展特性

面團(tuán)的拉伸曲線面積、拉伸阻力、拉伸比例越大，表明面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)牢固，面團(tuán)的筋力和持氣能力強[22]。由表8可知，拉伸曲線面積逐漸減小，說明面團(tuán)的筋力變?nèi)?，流動變差。?5 min時，面團(tuán)拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例均呈下降的趨勢，說明隨著糊粉層粉添加比例的增加，面團(tuán)持氣能力和筋力均變?nèi)?，主要是因為糊粉層粉中膳食纖維含量高，會引起面筋的部分脫水并影響其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對面團(tuán)的黏彈性產(chǎn)生負(fù)面影響[23]。在90、135 min時，面團(tuán)延伸度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，說明面團(tuán)隨著糊粉層粉比例的增加，延展特性和可塑性變差。隨著時間的延長，面團(tuán)拉伸曲線面積和拉伸比例變化較小，而拉伸阻力、最大拉伸阻力呈逐漸增大的趨勢，變化較大，說明面團(tuán)在揉面、成型、醒發(fā)的過程中均能保持良好的狀態(tài)，且手工處理性能較好[24]。隨著糊粉層粉添加比例的增大，復(fù)配粉面團(tuán)的拉伸曲線面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例均比全麥粉的高，并且隨著時間的延長，趨勢保持不變。

表8 小麥糊粉層復(fù)配粉的延展特性Table 8 Extension characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

3 結(jié)論

以全麥粉作為參照，研究不同添加比例的小麥糊粉層復(fù)配粉中礦物質(zhì)、維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量。隨著糊粉層粉添加比例的增加，僅谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量逐漸減少，其他各種組分含量均呈現(xiàn)增加的趨勢。當(dāng)糊粉層粉添加比例為15%～20%時，復(fù)配粉中礦物質(zhì)、維生素、氨基酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)和烷基間苯二酚、總膳食纖維含量與全麥粉的接近，而灰分含量比全麥粉的低。

研究復(fù)配粉的糊化特性和面團(tuán)流變學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)復(fù)配粉的糊化溫度隨著糊粉層粉添加比例的增加而逐漸升高，峰值黏度則逐漸降低。隨著糊粉層粉添加比例的增加，復(fù)配粉的吸水率逐漸增加，而穩(wěn)定時間逐漸降低。當(dāng)糊粉層粉添加量為20%時，復(fù)配粉的面團(tuán)形成時間最長，弱化度最大。小麥糊粉層復(fù)配粉的拉伸特性表明，隨著時間的變化，面團(tuán)拉伸曲線面積和拉伸比例增大趨勢不明顯，而拉伸阻力、最大拉伸阻力呈明顯增大的趨勢。

總體來看，當(dāng)糊粉層粉添加比例為15%～20%時，小麥糊粉層復(fù)配粉多數(shù)營養(yǎng)物質(zhì)含量與全麥粉接近，且復(fù)配粉形成的面團(tuán)在揉面、成型、醒發(fā)的過程中均能保持良好的狀態(tài)。因此，15%～20%小麥糊粉層復(fù)配粉可用于開發(fā)營養(yǎng)價值更高的發(fā)酵面制食品。