不同粒徑米糠對(duì)面團(tuán)特性及餅干品質(zhì)的影響

楊翠梅，鄧媛元，魏振承，張雁，唐小俊，周鵬飛，李萍，趙志浩，張名位,3，劉光*

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州 510225）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610）（3.中原食品實(shí)驗(yàn)室，河南漯河 462300）

米糠（Rice Bran）是稻谷加工過(guò)程中的重要副產(chǎn)物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年我國(guó)稻谷產(chǎn)量達(dá)2.1 億t，加工產(chǎn)生的米糠超過(guò)1 400 萬(wàn)t[1]。米糠約占稻谷總質(zhì)量的7%，包含了64%的稻谷總營(yíng)養(yǎng)成分，不僅含有豐富的膳食纖維、脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有生育三烯酚、多糖、肌醇、阿魏酸、γ-谷維素等具有抗腫瘤、提高機(jī)體免疫以及抗氧化等生理功能的生物活性物質(zhì)[2]。然而，目前我國(guó)米糠大部分被用于畜禽飼料，高值化利用率低，造成極大的資源浪費(fèi)[3]。

餅干是以小麥粉為主要原料，通過(guò)焙烤制成的休閑食品。隨著健康理念加深，餅干也從傳統(tǒng)糧油食品逐漸向功能化營(yíng)養(yǎng)食品方向轉(zhuǎn)變。將富含膳食纖維、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分的米糠應(yīng)用到餅干中能夠有效提升餅干的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和健康功效，但米糠的添加也不可避免地影響了餅干感官品質(zhì)[4]。劉雪瀾等[5]評(píng)價(jià)了米糠添加量對(duì)餅干品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)隨著米糠添加量的增加，米糠餅干硬度增大，比容減小，口感酥松度變差。鄭洋洋等[6]的研究也發(fā)現(xiàn)隨米糠添加量增加，餅干色度加深，硬度則先升高后降低，而感官品質(zhì)總體呈下降趨勢(shì)。這些研究表明，米糠的添加會(huì)降低米糠餅干的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和感官品質(zhì)，并且這種負(fù)面影響隨著米糠添加量的增加而增大。

除了添加量，米糠的顆粒粒徑也是影響餅干品質(zhì)的重要因素[7]。Yadav 等[8]研究不同粒徑的脫脂米糠對(duì)薄餅質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，大粒徑米糠的可接受度最低，而添加6%（m/m）的小粒徑脫脂米糠（0.157 mm）可以顯著提高薄餅中膳食纖維的含量及其可接受度。Majzoobi 等[9]研究結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)添加10%粒徑為125 μm 的米糠可獲得最理想的蛋糕質(zhì)量，而使用粒徑較大的米糠會(huì)增加蛋糕密度和焙烤后的蛋糕重量，同時(shí)減少蛋糕的體積。近期，譚屬瓊等[10]探究了超微粉碎米糠對(duì)面粉加工特性影響，結(jié)果表明，隨著米糠粒徑減小，其對(duì)面團(tuán)的拉伸特性和面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響也減小。以上的研究表明，米糠粒徑對(duì)面粉加工品質(zhì)影響顯著，隨著米糠粒徑降低，其對(duì)面粉加工品質(zhì)的負(fù)面影響逐漸減弱，但目前有關(guān)米糠粒徑對(duì)面粉加工品質(zhì)的影響及相關(guān)機(jī)制并未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道[11]。

綜上，本研究旨在探究不同粒徑米糠對(duì)面粉、面團(tuán)以及餅干品質(zhì)影響，并從面筋蛋白次級(jí)鍵和微觀結(jié)構(gòu)變化角度初步闡明不同粒徑米糠影響餅干加工品質(zhì)機(jī)制，研究結(jié)果為米糠在餅干等焙烤食品中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

軟華優(yōu)金絲（絲苗皇）稻谷，廣東華星農(nóng)業(yè)科技有限公司；美玫牌低筋小麥粉，南順（香港）有限公司；太古（TaiKoo）一級(jí)糖霜，太古股份有限公司；樂(lè)荷（Vecozuivel）有機(jī)無(wú)鹽動(dòng)物黃油，渤海國(guó)際實(shí)業(yè)（香港）有限公司；十二烷基硫酸鈉（Sodium Dodecyl Sulfate，SDS），賽國(guó)生物科技有限公司；5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)（5,5'-Dithiobis-(2-Nitrobenzoic Acid)，DTNB），美國(guó)Sigma 公司；其余試劑均為分析純，購(gòu)于天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

脈動(dòng)真空壓力蒸汽滅菌器，廣州市豪爾生醫(yī)療設(shè)備有限公司聯(lián)合研制；JLGJ 45 型礱谷機(jī)，浙江臺(tái)州市糧儀廠；LG-500 A 高速中藥粉碎機(jī)，瑞安市百信制藥機(jī)械有限公司；Micro-Dough LAB 微量粉質(zhì)儀，波通瑞華科學(xué)儀器有限公司；MRO-A 5000 C 多功能過(guò)熱水蒸汽烤箱，日本Hitachi 公司；UltraScan VIS 型色度儀，美國(guó)HunterLab 公司；TA-XT-Plus 質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System 公司；FDU-210 冷凍干燥機(jī)，上海愛(ài)朗儀器有限公司；AR1500EX 流變儀，美國(guó)TA公司；S-3400 N-II 掃描電子顯微鏡，日本Hitachi 公司；TECAN infinite 200 酶標(biāo)儀，瑞士TECAN 公司。

1.3 主要研究方法

1.3.1 米糠的制備

稻谷經(jīng)礱谷、碾磨得到米糠，過(guò)40 目標(biāo)準(zhǔn)篩以去除碎米，再將新鮮米糠進(jìn)行脈動(dòng)真空蒸汽穩(wěn)定化處理（121 ℃，5 min），將穩(wěn)定化米糠粉碎至可通過(guò)不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩（50、100、150、200 目）以獲得4種粒徑的米糠。

1.3.2 粉質(zhì)特性的測(cè)定

參照劉光[12]的方法并稍作修改。使用Micro-Dough LAB 微量粉質(zhì)儀測(cè)定米糠與小麥粉混合后的粉質(zhì)參數(shù)。按照15%（m/m）的米糠添加量分別準(zhǔn)確稱取米糠粉-小麥粉混合樣品4 g，將其全部倒入混合槽中，啟動(dòng)程序，先以63 r/min 進(jìn)行1 min 的預(yù)混合，待預(yù)混結(jié)束后儀器自動(dòng)加水，繼續(xù)以63 r/min攪拌20 min，待攪拌停止后，記錄面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度等面粉粉質(zhì)特性參數(shù)。不同粒徑的米糠與小麥粉混合后的最適加水量不同，以面團(tuán)最大平均稠度處于500 FU 時(shí)所需的加水量為最適添加水量，即吸水率。

1.3.3 流變特性的測(cè)定

參考Liu 等[13]的方法，使用AR1500EX 流變儀對(duì)面團(tuán)的流變特性進(jìn)行測(cè)定。使用直徑為40 mm 的平行板，將1.3.4.2 制備的用于流變測(cè)定的面團(tuán)置于載物臺(tái)上，調(diào)整上下平行板距離至1.5 mm，靜置松弛5 min后啟動(dòng)頻率掃描程序，在線性粘彈性區(qū)域內(nèi)測(cè)定面團(tuán)的彈性模量（G'）、粘性模量（G"），設(shè)置頻率掃描范圍為0.1～10 Hz，應(yīng)變?yōu)?.5%，溫度為25 ℃。

1.3.4 餅干的制備

1.3.4.1 餅干的基礎(chǔ)配方

按米糠-小麥粉混粉100 g 為基準(zhǔn)，米糠添加量為15%（m/m），小麥粉添加量為85%（m/m），在100 g混粉基礎(chǔ)上添加40 g 黃油和20 g 糖霜，為了防止烘烤過(guò)程的干裂，水的添加量為粉質(zhì)儀測(cè)定的最大吸水率。

1.3.4.2 餅干的制作方法

黃油室溫軟化后快速打發(fā)5 min，加入糖粉繼續(xù)打發(fā)1 min，加入不同粒徑的米糠-小麥粉混粉和水，低速混合1 min 后制得餅干面團(tuán)。將面團(tuán)置于兩塊4 mm 厚度尺中間，使用搟面杖輕輕將面團(tuán)搟壓成4 mm 的厚度，再使用直徑為4.4 cm 的圓形模具壓制成型。將制好的餅干面團(tuán)放入已預(yù)熱至170 ℃的烤箱，選擇過(guò)熱水蒸氣-烘烤程序，先170 ℃烘烤20 min，取出餅干后將烤箱預(yù)熱至180 ℃，再次將餅干放入烤箱烘烤5 min 上色。烘焙結(jié)束后，將餅干放在25 ℃、45%相對(duì)濕度條件下冷卻1 h，即制得餅干樣品。

1.3.5 餅干質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參考王杰[14]的方法測(cè)定米糠餅干的質(zhì)構(gòu)并稍作修改。采用TA-XT-Plus 質(zhì)構(gòu)儀TPA 程序，測(cè)定參數(shù)為：探頭型號(hào)P36R，測(cè)前、測(cè)中及測(cè)后速度分別為2.0、1.0 和2.0 mm/s，壓縮比30%，觸發(fā)力0.05 N。

1.3.6 餅干感官評(píng)價(jià)

參考GB/T 16291.1-2012 進(jìn)行感官評(píng)定，組織10名食品專業(yè)評(píng)定人員。在評(píng)價(jià)前2 h 內(nèi)，禁止吸煙、喝酒、吃東西，每評(píng)價(jià)一個(gè)樣品間隔15 min 以上，且使用清水漱口，評(píng)價(jià)過(guò)程中禁止人員之間進(jìn)行討論。以米糠餅干的形態(tài)、色澤、風(fēng)味、口感、組織作為感官評(píng)價(jià)的指標(biāo)，參加評(píng)定人員按照表1 的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)從優(yōu)質(zhì)、良好、一般、較差4 個(gè)等級(jí)，按照十分制進(jìn)行評(píng)分。

表1 米糠餅干的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation index and scoring standard of rice bran biscuits

參考崔立柱等[15]運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法，以感官得分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究不同粒徑的米糠對(duì)米糠餅干感官指標(biāo)的影響。傳統(tǒng)的食品感官分析中對(duì)食品進(jìn)行綜合評(píng)定時(shí)常采用總分法，主觀性較強(qiáng)，試驗(yàn)結(jié)果的精確性較低，因此，將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于食品的感官評(píng)定中將會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)和客觀。

1.3.6.1 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

參考崔立柱等[15]建立感官評(píng)價(jià)模型，建立5 個(gè)單因素的評(píng)價(jià)矩陣，采用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)其進(jìn)行分析。因素集U=（U1、U2、U3、U4、U5），U1、U2、U3、U4、U5 分別表示形態(tài)、色澤、風(fēng)味、口感、組織；評(píng)語(yǔ)集V=（V1、V2、V3、V4）；V1、V2、V3、V4 分別表示優(yōu)質(zhì)、良好、一般、較差；模糊關(guān)系綜合評(píng)判集Y=X×R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣[15]。

1.3.6.2 確定權(quán)重

本研究采用調(diào)查法確定各質(zhì)量因素的權(quán)重，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，各因素權(quán)重分別為形態(tài)（1.9）、色澤（1.7）、風(fēng)味（2.7）、口感（2.7）、組織（1.0），即權(quán)重集X=（1.9,1.7,2.7,2.7,1.0）。

1.3.6.3 模糊綜合評(píng)判總分

參考裴璞花等[16]設(shè)定感官特殊性：優(yōu)質(zhì)為9 分、良好為7 分、一般為4 分、較差為1 分，可建立評(píng)價(jià)級(jí)K=（9,7,4,1），則樣品的模糊綜合評(píng)判總分為T=Y×K。另外，模糊關(guān)系綜合評(píng)判集Y=X×R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣，R為各因素、各等級(jí)票數(shù)除以總評(píng)價(jià)人數(shù)計(jì)算所得[17]。

1.3.7 面團(tuán)及面筋蛋白的制備

將1.3.4.2 制備獲得的餅干面團(tuán)分成4 份，第一部分直接搟壓成型后烘烤制備餅干；第二部分將新鮮制備的面團(tuán)進(jìn)行面團(tuán)流變特性的測(cè)定；第三部分面團(tuán)壓成薄片進(jìn)行冷凍干燥，用于面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)觀察、研磨成粉過(guò)150 目篩后用于SDS-不可溶面筋蛋白含量的測(cè)定；第四部分面團(tuán)用于制備面筋蛋白。

參考Wang 等[18]的方法制備面筋蛋白并稍作修改。按照1.3.4.2 的方式制備面團(tuán)樣品，用水將面團(tuán)中的淀粉充分去除，取少量清洗廢液加入碘液中，以碘液不變藍(lán)色為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)淀粉是否去除干凈，剩余部分即為面筋蛋白，將其進(jìn)行冷凍干燥后研磨成粉末，過(guò)150 目標(biāo)準(zhǔn)篩，收集過(guò)篩組分，用于游離巰基含量指標(biāo)的分析。

1.3.8 面筋蛋白中游離巰基含量的測(cè)定

參考劉光[12]的方法，采用DTNB 法測(cè)面筋蛋白中游離巰基的含量。將15 mg 面筋蛋白粉末加入到0.5 mL Tris-甘氨酸蛋白質(zhì)變性緩沖液中，渦旋分散10 min后以15 000 r/min轉(zhuǎn)速離心5 min后，取上清液。將100 μL 上清液和150 μL Tris-甘氨酸蛋白質(zhì)變性緩沖液混合，再加入50 μL 新鮮配制的4 mg/mL DTNB溶液，混合均勻后加入96 孔板中，30 ℃孵育30 min，用酶標(biāo)儀測(cè)定樣品在412 nm 處的吸光值。

以一系列濃度的GSH 為標(biāo)準(zhǔn)樣品，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。面筋蛋白游離巰基含量計(jì)算公式（1）：

式中：

y1——面筋蛋白游離巰基含量，μmol/g；

x1——實(shí)驗(yàn)組吸光值減去對(duì)照組吸光值的差值；

N1——稀釋倍數(shù)。

1.3.9 SDS-不可溶面筋蛋白含量的測(cè)定

參照Liu 等[19]的方法制備SDS-不可溶面筋蛋白，并稍作修改，具體步驟如下：準(zhǔn)確稱取50 mg 過(guò)150 目篩的凍干面團(tuán)，加入0.5 mL 2%（m/V）的NaCl溶液渦旋分散均勻后再將樣品置于30 ℃、200 r/min條件下振蕩15 min，結(jié)束振蕩后將樣品以8 000 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min，去除上清液，重復(fù)上述操作一次。將沉淀樣品中加入0.5 mL 1.5%（m/V）的SDS 溶液，按照上述提取方法收集上清液，即為SDS-可溶面筋蛋白組分。再向沉淀中加入0.5 mL 1.5%（m/V）的SDS溶液，超聲10 s（30 W 超聲功率，占空比4/6），隨后在8 000 r/min 離心10 min，收集所得上清液即為SDS-不可溶面筋蛋白。

參考劉光[12]的方法，使用BCA 蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)試劑盒測(cè)定各提取組分的蛋白濃度。將10 μL 稀釋10倍后的樣品與100 μL BCA 工作液混合均勻后加樣至96 孔板中，37 ℃孵育30 min 后測(cè)定樣品在562 nm 處的吸光值。以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)，繪制蛋白質(zhì)濃度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線（2）：

式中：

y2——SDS-不可溶面筋蛋白含量，μmol/g；

x2——實(shí)驗(yàn)組吸光值減去對(duì)照組吸光值的差值；

N2——稀釋倍數(shù)。

1.3.10 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

將1.3.7 制備所得凍干面團(tuán)樣品切割至合適大小后固定在含有導(dǎo)電膠的載物臺(tái)上，用離子濺射儀在真空環(huán)境下鍍上一層鈀和金的混合物粉末，然后將樣品轉(zhuǎn)移至電子掃描顯微鏡下觀察并拍照，電鏡放大倍數(shù)為500 倍，電壓和真空度分別為10.0 kV 和9×10-5MPa。

1.3.11 據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)處理方面，采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和方差分析等處理，并使用Origin 2021 軟件繪制圖表，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示方式為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)操作三次。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同粒徑米糠對(duì)面粉粉質(zhì)特性影響

不同粒徑米糠對(duì)面粉粉質(zhì)特性影響結(jié)果如表2 所示，由表2 可見(jiàn)，隨著米糠粒徑的減小，面粉吸水率逐漸增大，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間逐漸降低，形成時(shí)間與弱化度雖有變化但組間并無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。吸水率增加主要是因?yàn)槊卓妨綔p小，比表面積增大，促進(jìn)了面團(tuán)的吸水，這與熊禮橙等[20]的研究結(jié)果相一致。此外，米糠中的淀粉顆粒會(huì)在高強(qiáng)度碾磨下受到破壞，破損淀粉的含量有所增加，從而導(dǎo)致小麥面粉吸水率增加[21,22]。穩(wěn)定時(shí)間和弱化度是反映面團(tuán)形成過(guò)程中面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度大小的兩個(gè)重要指標(biāo)，其中穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，弱化度越低，則面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度越大[23]。面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間降低，表明隨著米糠粒徑的減小，面團(tuán)的強(qiáng)度逐漸降低[24]。Zhang 等[25]的研究結(jié)果表明，含有細(xì)麩皮的面團(tuán)穩(wěn)定性低于含有粗麩皮的面團(tuán)，細(xì)麩皮對(duì)面團(tuán)中的面筋網(wǎng)絡(luò)形成了更多的干擾。另外，面團(tuán)的形成時(shí)間雖然隨著米糠粒徑減小而降低，但其組間并無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。因此，現(xiàn)在研究結(jié)果表明，隨著米糠粒徑的減小，其對(duì)面粉粉質(zhì)特性的負(fù)面影響逐漸增大，面團(tuán)強(qiáng)度逐漸降低。而對(duì)于餅干而言，在一定條件下，面團(tuán)強(qiáng)度降低對(duì)于餅干品質(zhì)有積極影響[26,27]。

表2 不同粒徑米糠對(duì)面粉粉質(zhì)特性的影響Table 2 Effect of different particle sizes of rice bran on farinograph properties of flour

2.2 不同粒徑米糠對(duì)面團(tuán)流變特性影響

面團(tuán)的流變性能可在一定程度上決定產(chǎn)品的終端品質(zhì)，其包含彈性模量（G′）和粘性模量（G″），其中G′反映由麥谷蛋白賦予面團(tuán)的彈性強(qiáng)度，其值越大代表彈性越強(qiáng)；而G″則反映麥醇溶蛋白賦予面團(tuán)的粘性強(qiáng)度，其值越大，代表粘性越強(qiáng)[28,29]。

圖1 為不同粒徑米糠對(duì)面團(tuán)流變特性影響結(jié)果，由圖可知，各組面團(tuán)G′值均高于G″值，說(shuō)明面團(tuán)流變學(xué)特性中彈性模量占主導(dǎo)作用，更多表現(xiàn)出彈性行為[30]。隨著米糠粒徑的降低，面團(tuán)的G′和G″明顯增大（P＜0.05），說(shuō)明面團(tuán)的粘彈性增強(qiáng)，其中，200 目米糠組面團(tuán)G′和G″值最大。面粉的粉質(zhì)特性與面團(tuán)流變特性一般呈正相關(guān)關(guān)系，但本研究發(fā)現(xiàn)了相反的規(guī)律，其原因可能是小粒徑米糠與面粉混合更充分，能更好地嵌入到面筋網(wǎng)絡(luò)中，增強(qiáng)了面團(tuán)在小應(yīng)力流變作用下的抗形變能力，而無(wú)法抵抗大應(yīng)力作用下（粉質(zhì)儀攪拌）的形變，從而導(dǎo)致面團(tuán)的粘彈模量增加但穩(wěn)定時(shí)間降低的結(jié)果[31]。Sozer 等[32]的研究發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，即降低小麥麩皮粒徑后可提高餅干面團(tuán)的彈性模量。

圖1 不同粒徑米糠對(duì)面團(tuán)彈性模量（a）和粘性模量（b）影響Fig.1 Effect of rice bran particle size on elastic modulus (a) and viscous modulus (b) of dough

2.3 不同粒徑米糠對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)特性

質(zhì)構(gòu)特性是食品重要的品質(zhì)因素，物性質(zhì)構(gòu)儀能夠較好的反映出餅干品質(zhì)[34]。表3 為不同粒徑米糠餅干的質(zhì)構(gòu)特性結(jié)果，由表可得，餅干硬度和咀嚼性隨米糠粒徑減小而逐漸降低，而脆度則逐漸增加（P＜0.05）。米糠粒徑大小對(duì)餅干的彈性和內(nèi)聚性兩個(gè)指標(biāo)無(wú)明顯影響（P＞0.05）。當(dāng)米糠粒徑200 目時(shí)，其對(duì)應(yīng)的米糠餅干具有最小的硬度和咀嚼性，以及最高的脆度值。硬度作為餅干最直接的感官特征，反映餅干品質(zhì)，與餅干的品質(zhì)一般呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時(shí)硬度也會(huì)影響餅干的咀嚼性，在一定范圍內(nèi)，硬度和咀嚼性數(shù)值越小，表示餅干品質(zhì)越高[35]。因此，餅干質(zhì)構(gòu)特性結(jié)果表明，添加粒徑200 目的米糠制備得到的餅干品質(zhì)最佳。

表3 不同粒徑米糠對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of different particle sizes of rice bran on the texture of biscuits

餅干的硬度與面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，即面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度越低，則餅干硬度越低[36]。根據(jù)粉質(zhì)特性結(jié)果，當(dāng)米糠粒徑降低后，面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間減小，也即反映出面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度降低。面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度的降低減小了米糠餅干的硬度，改善了其質(zhì)構(gòu)特性[37]。

2.4 不同粒徑米糠餅干感官評(píng)價(jià)

采用模糊數(shù)學(xué)矩陣模型，使用公式計(jì)算餅干綜合感官評(píng)分，可有效避免取大取小算法帶來(lái)的誤差[38]。不同粒徑米糠餅干感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表4 所示，已知米糠餅干的5 個(gè)權(quán)重集為X=（1.9,1.7,2.7,2.7,1.0），按照模糊原理Y=X×R，得到不同粒徑米糠餅干的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表4 不同粒徑米糠餅干感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of rice bran biscuits with different particle sizes

根據(jù)Y=X×R，X=（1.9,1.7,2.7,2.7,1.0），以50目米糠餅干為例，R形態(tài)=（0.5,0.2,0.3,0），R色澤=（0.4,0.3,0.3,0），R風(fēng)味=（0.4,0.2,0.4,0），R口感=（0.4,0.2,0.4,0），R組織=（0.4,0.4,0.2,0），Y50目=（4.19,2.37,3.44,0），根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)總分T=Y×K，評(píng)價(jià)級(jí)K=（9,7,4,1），因此得出50 目米糠餅干的模糊感官綜合評(píng)分為68.06，其他樣品的總分依此類推。

以50 目米糠餅干為例，將5 項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果代入模糊數(shù)學(xué)矩陣模型，則5 組評(píng)價(jià)矩陣為：

按照模糊原理Y=X×R，X=（1.9,1.7,2.7,2.7,1.0），

Y50目=（4.19,2.37,3.44,0），同理，Y100目=（3.94,4.50,1.56,0），Y150目=（4.05,5.14,0.81,0），Y200目=（5.19,3.69,1.12,0）。

模糊綜合評(píng)價(jià)得分T=Y×K，評(píng)價(jià)集K=（9,7,4,1），以50 目米糠餅干為例，因此，得出50 目米糠餅干的模糊綜合評(píng)分為：

T50目=68.06，同理，T100目=73.02，T150目=75.67，T200目=77.02。

綜上，200 目粒徑的米糠餅干感官模糊綜合評(píng)分最高，該結(jié)果與質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果相一致。

2.5 不同粒徑米糠對(duì)餅干品質(zhì)影響機(jī)制探究

餅干的加工品質(zhì)與面筋蛋白結(jié)構(gòu)相關(guān)，為進(jìn)一步探究不同粒徑米糠對(duì)餅干品質(zhì)影響機(jī)制，對(duì)面筋蛋白巰基含量、SDS-不可溶面筋蛋白含量以及面團(tuán)微觀形貌等進(jìn)行了探究。

2.5.1 面筋蛋白巰基含量

二硫鍵交聯(lián)是支撐面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要共價(jià)鍵，通過(guò)測(cè)定面筋蛋白中自由巰基含量變化可表征二硫鍵變化[39]。采用DTNB 法測(cè)定面筋蛋白中游離巰基的含量，結(jié)果如圖2 所示，面筋蛋白中游離巰基的含量隨米糠粒徑的減小而顯著升高（P＜0.05），粒徑為200 目組的游離巰基含量最大，從81.83 μmol/g（50 目組）顯著增加到109.93 μmol/g，漲幅達(dá)34.34%，游離巰基含量的升高從側(cè)面反映了二硫鍵含量的減少，即隨米糠粒徑的減小，面筋蛋白的二硫鍵數(shù)量顯著降低，二硫鍵的破壞會(huì)導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度被弱化，這與面粉粉質(zhì)特性結(jié)果相符。

圖2 不同粒徑米糠對(duì)面筋蛋白游離巰基含量的影響Fig.2 Effect of different particle sizes of rice bran on the free sulfhydryl content of gluten protein

添加米糠提高面筋蛋白巰基含量的原因可能與米糠中存在能夠破壞面筋蛋白二硫鍵的多酚有關(guān)。Wang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)米糠改性的面筋蛋白中巰基含量和多酚含量都顯著增加，這些米糠多酚可通過(guò)氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致面筋蛋白二硫鍵的還原，同時(shí)，米糠粒徑的減小增加了酚類化合物的釋放，且小粒徑米糠可以更均勻、充分地嵌入在面筋網(wǎng)絡(luò)中，在較大范圍內(nèi)干擾面筋蛋白的相互交聯(lián)[20]。Wang 等[40]的研究也證明，添加單寧類多酚可提高面筋蛋白游離巰基含量。本研究結(jié)果顯示，面筋蛋白游離巰基含量隨米糠粒徑減小而顯著增加，可能是由于米糠粒徑減小后，促進(jìn)了米糠中的多酚與面筋蛋白發(fā)生相互作用，從而提高了其破壞面筋蛋白二硫鍵作用[36]。

2.5.2 SDS-不可溶面筋蛋白含量

SDS-不可溶面筋蛋白又稱之為谷蛋白大分子聚合物（Glutenin Macropolymer，GMP），其對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性以及終端面制品質(zhì)量起決定性作用，面筋蛋白二硫鍵的斷裂會(huì)對(duì)GMP 含量產(chǎn)生影響[30]。因此，研究進(jìn)一步測(cè)定了GMP 含量，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同粒徑米糠對(duì)SDS-不可溶面筋蛋白含量的影響Fig.3 Effect of different particle sizes of rice bran on the content of SDS-insoluble gluten protein

由圖3 可見(jiàn)，隨著米糠粒徑的降低，GMP 含量呈顯著下降趨勢(shì)（P＜0.05），含量從41.17 μmol/g（50 目）降低到25 μmol/g（200 目），降幅接近40%。GMP 是由麥谷蛋白亞基通過(guò)二硫鍵相互交聯(lián)形成的蛋白聚集體，GMP 含量的降低意味著其內(nèi)部發(fā)生了解聚，結(jié)合面筋蛋白巰基含量的增加可以推斷出，這種解聚主要?dú)w因于二硫鍵交聯(lián)的破壞，從而影響了GMP 含量。此外，有研究表明，疏水相互作用和膳食纖維與蛋白質(zhì)之間的物理屏障作用也會(huì)影響面筋網(wǎng)絡(luò)，從而影響GMP含量降低[37]。GMP 的解聚直接弱化了面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度，由于面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度與餅干加工品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，面筋強(qiáng)度的弱化反而促進(jìn)了餅干品質(zhì)的改良[37]。

2.5.3 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步評(píng)估面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，使用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）對(duì)面團(tuán)的微觀形貌進(jìn)行了分析，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。由圖可見(jiàn)，各組面團(tuán)都呈現(xiàn)了淀粉顆粒鑲嵌在由醇溶蛋白和麥谷蛋白通過(guò)分子間二硫鍵相互作用形成的三維面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的典型結(jié)構(gòu)，但隨著米糠粒徑的減小，面團(tuán)表面的淀粉顆粒逐漸增多，其中200 目面團(tuán)表面有大量的淀粉顆粒暴露，表明該處理組面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受米糠添加后的影響較大，面筋網(wǎng)絡(luò)被破壞后導(dǎo)致淀粉顆粒未被有效包裹，而暴露在外。因此，SEM 結(jié)果也同樣證明了，隨著米糠粒徑的降低，面團(tuán)表面的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，這與前文所述面筋蛋白巰基含量增加和GMP 解聚導(dǎo)致的含量降低相符。

圖4 不同粒徑米糠對(duì)面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of different particle sizes of rice bran on SEM micrographs of dough

綜上所述，米糠對(duì)面粉加工品質(zhì)的影響主要?dú)w因于其能夠破壞面筋蛋白二硫鍵，引起面筋蛋白大聚集體解聚，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而影響了面粉的加工品質(zhì)，且隨著米糠粒徑的減小，這種對(duì)面粉和面筋蛋白的負(fù)面影響加劇，這與米糠粒徑減小后，促進(jìn)了米糠內(nèi)源多酚與面筋蛋白中二硫鍵的相互作用[36]。而由于餅干的品質(zhì)與面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[37]，因此，隨著米糠粒徑的減小，餅干的品質(zhì)呈現(xiàn)改良的趨勢(shì)。

3 結(jié)論

本研究評(píng)價(jià)了不同粒徑米糠對(duì)面粉、面團(tuán)以及餅干加工品質(zhì)影響，并從面筋蛋白二硫鍵變化、GMP含量和面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)等角度初步探明了米糠粒徑影響面粉加工品質(zhì)機(jī)制。結(jié)果表明，隨著米糠粒徑的減小，其對(duì)面粉粉質(zhì)特性負(fù)面影響降低，面團(tuán)的粘彈特性增大，米糠餅干品質(zhì)得到改善，200 目粒徑米糠制備得到的米糠餅干其具有最小的硬度和咀嚼性值，感官模糊綜合評(píng)分最高，達(dá)77.02 分。不同粒徑米糠對(duì)面粉加工品質(zhì)影響主要?dú)w因于其添加能夠打斷面筋蛋白二硫鍵交聯(lián)，降低GMP 含量，破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且隨著米糠粒徑的減小，其對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)面影響增加。由于餅干品質(zhì)與面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，200 目粒徑米糠制備得到的餅干質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)最佳。研究結(jié)果為米糠在餅干等焙烤食品中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。