麦麸添加量和粒度对小麦淀粉糊化特性的影响

陈建省 田纪春 谢全刚 马 凯 李国强 员艳苓

(山东农业大学作物生物学国家重点实验室小麦品质育种研究室，泰安 271018)

麦麸添加量和粒度对小麦淀粉糊化特性的影响

陈建省 田纪春 谢全刚 马 凯 李国强 员艳苓

(山东农业大学作物生物学国家重点实验室小麦品质育种研究室，泰安 271018)

以强筋和中筋小麦粉为试验材料，添加2个强筋小麦和2个中筋小麦麸皮，并采用5个添加量(5%，10%，15%，20%，25%)、4个粒度(0.16～0.43 mm，0.43～1.0 mm，1.5～2 mm，2.5～3.0 mm)处理，分析麦麸添加量、粒度对小麦粉糊化特性的影响。随着麦麸添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、黏度面积、反弹值和峰值时间都呈现显著下降趋势，而淀粉糊化起始时间和糊化温度均呈现的Y=AX2－BX+C二次曲线增加趋势。峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、黏度面积、反弹值平均值随着麸皮粒度的增大，均呈现升高趋势，而麦麸粒度对糊化温度和糊化起始时间没有影响。中筋小麦麸皮粒度在0.16～2 mm之间对峰值黏度和黏度面积的影响没有显著的差异，而超过1.5 mm的强筋小麦麸皮粒度对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积的影响差异显著;小于2 mm的麸皮粒度对稀懈值的影响差异不显著，小于1 mm的麸皮粒度对反弹值的影响差异不显著。

小麦 麦麸 淀粉 糊化特性 粒度

膳食纤维是一种不能被人体消化吸收的多糖，通常直接进入大肠，在通过消化道的过程中吸水膨胀，刺激和促进肠蠕动，从而减少机体对糖分、脂肪的吸收;有稀释肠内致癌物的浓度，缩短肠内致癌物与肠壁的接触时间的作用，具有防治便秘［1］、肠癌［2－3］和预防糖尿病、肥胖症及心脑血管疾病［4－5］的功效。麦麸中大约含有31%的膳食纤维，作为当前原料丰富、价格低廉、用途广泛的膳食纤维基料已在国内外多种膳食纤维强化食品中添加。

针对麦麸膳食纤维对面团流变学特性以及对面包、面条、馒头等食品品质影响方面的研究已有不同报道，多数研究认为谷糠膳食纤维的添加使面团的吸水率增加，面团形成时间延长;而使得面团的延展特性降低，面团的拉伸比增加［6－8］。Zhang等［9］利用硬红冬、硬红春、杜仑麦和软白麦研究了3种粒度的麸皮对面团揉混特性的影响，发现麸皮的添加能够显著增加面团吸水率，降低面团形成时间和公差指数，而且细麸皮比粗麸皮降低面团形成时间和公差指数效果更为显著;含有细麸皮的面团比粗麸皮面团更有弹性和韧性。Pomeravz［10］研究表明麦麸对面筋的稀释和面筋与纤维物质的相互作用会导致面筋网状结构的萎缩，使得面包体积会随着纤维添加量的增加而减少，Lai等［11］也有一致的报道;而王亚伟等［12］则认为添加5%的纤维不会明显影响面包的品质，而且可以改善面包的风味，当添加量增至10%时，其外观和内在质量均明显下降;Zhang等［13］研究发现添加细麸的面包比添加粗麸皮和中等细度麸皮的面包比容小而色泽差;添加平均细度0.415 mm中等细度的麦麸制作的面包比容显著高于其他粒度的粗麸和细麸。在改善面包的风味和口感方面，软白麦麸皮显著好于硬红春小麦麸皮，其原因尚不明确。邵佩兰等［14］研究发现添加不同比例的麦麸膳食纤维，面条的品质均有不同程度的下降，麦麸膳食纤维用量越多，面条品质越差。但赵文华等［15］研究表明麦麸膳食纤维添加量不超过5%时的面条，其感官品质指标与空白样面条接近，可以为市场所接受。

可见，以上研究主要分析了麦麸纤维与面筋蛋白相互作用引起面团流变学特性的变化，进而阐明膳食纤维对食品品质的影响，结论也存在较大争议，而且仅从麦麸和面筋蛋白的角度难以解释其中的原因。小麦粉中淀粉所占的比例最大，各类面制食品在加工过程中通常都会发生淀粉糊化现象，淀粉糊化特性与小麦粉的加工性能、食品的口感以及贮藏老化特性密切相关，但针对麦麸纤维添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响鲜见报道。本试验以2种不同筋力的小麦粉为材料、添加2种类型麸皮、4个粒度和5个添加量处理，分析麦麸纤维添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响，旨在阐明小麦淀粉和麦麸在加工过程中的相互作用，以期为麦麸纤维在食品中的添加提供参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用山东农业大学小麦品质育种室培育的强筋小麦山农12和中筋小麦山农优麦2两个普通小麦品种小麦粉为材料，添加山农12、师滦02、山农优麦2，山农15号小麦品种的麸皮，4种试验用麸皮主要成分见表1。山农12和山农优麦2小麦粉的主要品质指标见表2。

表1 4种麸皮主要成分

表2 山农12和山农优麦2小麦粉的主要品质指标

1.2 仪器与设备

MLU－202实验磨:无锡布勒机械制造有限公司;JJSD振动筛:上海嘉定有限公司;B－324半自动凯氏定氮仪:瑞士Büchi公司;2200型面筋洗涤仪、3100小型实验磨、Centrifuge 2015离心机:瑞典Perten公司;Super3－RVA型快速黏度仪:澳大利亚新港公司;810104型电子粉质仪:德国Brabender公司; 722型分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;Fibertec E1023:瑞典福斯－特卡托公司;WZZ－2B型自动旋光仪:上海长方光学仪器厂，SRJX马福炉:南通农业科学仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦粉磨制

使用MLU－202实验磨，按AACC 26－21A方法制粉。山农优麦2，山农15润麦时间18 h，含水量14.0%;山农12、师滦02润麦24h，含水量16.0%。 4个品种小麦的出粉率均在70%左右。4℃下保存备用。

1.3.2 麸皮的制备

取MLU－202实验磨麸皮出口的麦麸，用直径为3 mm和2.5 mm的JJSD振动筛，去除大于3 mm和小于2.5 mm的麸皮(粒度2.5～3 mm)作为试验用最大粒度的麸皮，然后将该批麸皮同一样品分别用3100小型实验磨，通过更换配置实验磨不同细度筛网(2 mm，1 mm，0.43 mm)和调整喂料速度及磨粉时间，磨制不同粒度大小的麸皮，将同一样品磨制成95%以上的粒度分别符合0.16～0.43 mm，0.43～1 mm，1.5～2 mm粒度要求。

1.3.3 小麦粉粗蛋白含量测定

使用 B－324半自动凯氏定氮仪，换算系数5.70。

1.3.4 湿面筋含量及面筋指数的测定

用2200型面筋洗涤仪，测定方法按ICC－155标准，小麦粉10 g，湿面筋换算成14%湿基。利用Centrifuge2015离心机，经6 000 r/min离心1 min，称量通过筛网的面筋和总面筋的量，二者的比值即为面筋指数。

1.3.5 水分含量的测定

基础小麦粉、面筋和淀粉的水分含量按照GB 5497—1985方法测定。

1.3.6 麦麸与小麦粉的组配

称取14%水分基的各种麸皮，按 5%、10%、15%、20%、25%比例分别添加到折合14%水分基的小麦粉中，使得麦麸与小麦粉总质量为2.50 g(14%水分基)。测定前麦麸与小麦粉混合均匀。

1.3.7 淀粉糊化特性的测定

用Super3－RVA型快速黏度仪，根据AACC 76－21法。测定模式选用标准方法1和标准分析方法1。测定起始温度50℃，960 r/min混合10 s，测定速度为160 r/min，糊化阶段从50℃升温至95℃，耗时4 min 32 s，然后95℃恒温3 min 30 s，随后从95℃降温至50℃耗时3 min 48 s，50℃恒温2 min，整个测试共计13 min。每个样品重复3次。黏度面积为淀粉糊化曲线与时间轴之间的积分面积，单位:RVU×min。

1.3.8 小麦粉粉质参数

按AACC－54－21测定，用50 g揉面钵。

1.3.9 灰分测定按

GB/T 5505—2008。

1.3.10 膳食纤维测定

测定参照《谷物品质测试理论与方法》膳食纤维分析仪法［16］。

1.3.11 淀粉测定

测定参照《谷物品质测试理论与方法》旋光法［17］。

1.4 统计分析

利用DPS 7.05和Excel统计软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 麦麸添加量对淀粉糊化特性的影响

2.1.1 麦麸添加量对峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度、反弹值及黏度面积的影响

由表3表明，添加0.43～1 mm粒度的山农优麦2麦麸，随着添加量的增大，峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度、反弹值和黏度面积都显著降低。每增加5%的麦麸，强筋小麦粉山农12各项黏度指标平均下降为10.0 RVU，6.6 RVU，3.4 RVU，9.4 RVU，2.7 RVU，70.0 RVU×min;下降纯小麦粉相应指标的6.7%，6.6%，6.8%，5.2%，3.4%，6.6%。中筋小麦山农优麦2小麦粉分别下降19.4 RVU，15.7 RVU，3.7 RVU，19.8 RVU，4.1 RVU，121.3 RVU×min，下降纯小麦粉相应指标的8.9%，7.0%，7.4%，4.5%，7.6%，8.4%，山农优麦2小麦粉糊化特性指标平均下降绝对数值和下降比例均高于山农12小麦粉。分析添加不同粒度的其他品种麦麸随着添加量的变化表现出类似的下降趋势。

表3 山农12麦麸添加量对小麦粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度、反弹值及黏度面积的影响

2.1.2 麦麸添加量对峰值时间、糊化起始时间和糊化温度的影响

图1至图3表明添加0.43～1 mm粒度的山农优麦2麦麸对两种小麦粉糊化起始时间、糊化温度和峰值时间的影响趋势，其中小麦粉峰值时间随麦麸添加量的增加呈现二次曲线降低作用。强筋小麦山农12小麦粉峰值时间随麦麸添加量变化曲线为Y=－AX2－BX+C，回归系数为0.99;而中筋小麦山农优麦2小麦粉的变化曲线是Y=AX2－BX+C，回归系数为0.94。麦麸添加量对糊化起始时间的影响表现出二次曲线增加趋势，山农12小麦粉表现的回归曲线的形式为Y=AX2－BX+C，山农优麦2小麦粉表现为Y=AX2+BX+C。麦麸添加量对糊化温度的影响两种小麦粉都表现出二次曲线Y=AX2－BX+ C增加趋势。通过回归曲线分析可知回归系数都达显著水平，但A、B值接近于0，C值较大，说明麦麸添加量对峰值时间和糊化起始时间的影响较小，但影响趋势非常明确。两种小麦粉糊化温度随着麦麸添加量的变化都表现出Y=AX2－BX+C上升趋势。曲线系数A、B值都较大，回归系数分别为0.99和0.95，这表明麦麸添加量对糊化温度有显著的影响。

图1 麦麸添加量对峰值时间影响曲线

2.2 麸皮粒度对淀粉糊化特性的影响

2.2.1 麸皮粒度对淀粉峰值黏度、低谷黏度、最终黏

表4表明，随着麦麸粒度的增大，山农12小麦粉峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积平均值都呈现升高趋势。两个中筋小麦麸皮在粒度0.16～2 mm之间对峰值黏度和黏度面积、最终黏度的影响没有显著差异，大于2.5 mm的麸皮粒度对以上黏度指标的影响表现出显著差异;两个强筋小麦麸皮粒度超过1.5 mm时，粒度大小对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积的影响则表现出明显的差异。从4种麸皮不同粒度对黏度指标影响分析，0.16～1 mm粒度之间差异不显著，而大于1.5 mm麸皮粒度对黏度指标的影响表现出显著水平。粒度小于1.0 mm的强筋小麦(师栾02，山农12)麸皮对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积影响都大于中筋小麦品种(山农优麦2、山农15)麸皮;但麸皮粒度大于1.5 mm的4个品种的麸皮对峰值黏度、低谷黏度和最终黏度的影响接近大小一致。

表4 添加10%不同粒度麦麸对山农12小麦粉相关指标的影响

2.2.2 麸皮粒度对淀粉稀懈值和反弹值、峰值时间、糊化温度和糊化起始时间的影响

表5 添加10%的不同粒度麸皮对山农12小麦粉相关指标的影响

表5表明，添加小于2 mm的麦麸粒度对淀粉稀懈值的影响差异不显著，添加麦麸的小麦粉都小于纯小麦粉的稀懈值。大于2.5 mm的麸皮粒度对稀懈值的影响呈现显著的升高，数值上超过了纯小麦粉的稀懈值。随着麸皮粒度增大，反弹值平均值呈上升趋势，小于1 mm的麸皮粒度对反弹值的影响差异不显著，大于1.5 mm的麸皮粒度对反弹值的影响表现出明显差异，而且添加麦麸后的小麦粉反弹值超过了纯小麦粉的反弹值;从平均值分析，两种强筋小麦的麸皮对反弹值的影响大于两种中筋小麦麸皮。小麦粉中添加10%的麦麸后，峰值时间比纯小麦粉的峰值时间缩短大约0.2 min，小于2 mm的麦麸粒度对峰值时间的影响没有差异，大于2.5 mm的麸皮粒度对峰值时间呈现显著的降低作用，由此可知大粒径麦麸有缩短峰值时间的作用;不同品种麦麸之间对峰值时间的影响没有差异;麦麸粒度对糊化温度和时间的影响没有显著差异。

3 讨论

淀粉糊化特性主要由淀粉粒大小和比例、直链淀粉含量等本身特性决定，也受到混合物中影响水分活性的其他组分如糖分［17－18］、盐［19］、蛋白质［20－21］的影响。小麦麸皮中主要成分是碳水化合物(约60%)和蛋白质(约15%)，碳水化合物中膳食纤维约占麸皮总质量的30%(包括纤维素、半纤维素和木质素)。麦麸膳食纤维含有很多葡萄糖残基，具有大量的亲水性基团，有很强的吸水膨胀特性。因此，添加麦麸后，小麦粉糊化体系组分和热学特性发生了很大的变化，主要原因有两个方面:一是添加的麦麸稀释了糊化体系中淀粉浓度;另外，一些影响体系中的水分活性的组分如蛋白质和纤维素通过水分的吸附和膨胀等特性减少了糊化体系中可利用水的转运，又不同程度的增大了淀粉/水的比例。

随着麦麸添加量的增加，单位糊化体系中的淀粉含量减少，麦麸和淀粉是两种性质不同的物质，麦麸对糊化淀粉以及面筋蛋白网络形成隔离或断裂作用，降低了淀粉－淀粉及淀粉－蛋白之间形成网络符合物，降低了糊化黏度数值。虽然麸皮中也含有少量淀粉，但是麸皮淀粉中A型－淀粉粒比例大(约占淀粉粒的45%)，而且具有结晶度高、膨胀力大和直链淀粉高等特点，表现为峰值黏度、低谷黏度、糊化起始时间和峰值糊化温度比小麦粉的淀粉低的糊化特性［22］，所以麸皮淀粉对小麦粉的淀粉糊化特性的影响也是负面的。从麸皮添加量对淀粉糊化特性的影响分析，麦麸对糊化体系中淀粉浓度稀释作用和麦麸对糊浆网络的隔离作用所引起的糊化指标的降低作用，大于由此引起的淀粉/水比例变大产生的正面升高作用。

麸皮包括果皮、种皮、珠心层和糊粉层，约占小麦籽粒的12%～17%，小麦胚乳约占小麦籽粒的3%［23］，实际小麦粉磨制过程中，胚乳被筛理混合到小麦麸皮中。不同粒度的麦麸来源于小麦外层结构的比例不同，因此蛋白质含量、碳水化合物、灰分、脂肪等组成也存在较大的差异［24］;另外，不同粒度的麦麸，其裸露的表层活性基团多少不一，它们与糊化淀粉形成糊浆网络的能力也不一样，以上都是引起淀粉糊化特性显著变化的重要原因。

本试验所用强筋小麦麸皮蛋白质含量比中筋小麦高，研究认为蛋白质对淀粉黏度指标起负面影响［25］，因此，添加强筋小麦麸皮对淀粉糊化特性的降低作用较大。另外不同品种麸皮其他成分如:纤维素、半纤维等葡萄糖残基和其他活性基团如羧基和羟基类侧链基团的不同都会影响到小麦粉糊化体系中水分的活性，至于哪种成分是导致不同品种麸皮影响淀粉糊化特性差异的主要因素尚不清楚，这值得进一步深入研究。

4 结论

麦麸添加量对淀粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度、反弹值和黏度面积都有显著降低作用;峰值时间随麦麸添加量的升高呈现二次曲线降低作用，麸皮添加量对强筋、中筋类型的小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均呈现显著的Y=AX2－BX+C二次曲线增加趋势。

小麦粉峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积、反弹值平均值随着不同品种麸皮粒度的增大，都呈现升高趋势。中筋小麦麸皮粒度在0.16～2 mm之间对峰值黏度和黏度面积的影响没有显著的差异，而粒度超过1.5 mm的强筋小麦麸皮，粒度对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和黏度面积的影响表现出明显的差异。小于2 mm的麸皮粒度对稀懈值的影响差异不显著，小于1 mm的麸皮粒度对反弹值的影响差异不显著。

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Effects of Wheat Bran Addition Dosage and Particle Size on Pasting Property of Wheat Flour

Chen Jiansheng Tian Jichun Xie Quangang Ma Kai Li Guoqiang Yun Yanling
(State Key Laboratory of Crop Biology/Group of Wheat Quality Breeding，Shandong Agricultural University，Tai'an 271018)

Aiming to study the effects of wheat bran addition dosage and bran particle size on the pasting property of wheat flour，wheat bran produced from two strong－gluten wheat varieties and two medium－gluten wheat vari-eties were added into flour separately，with bran addition dosage of 5%，10%，15%，20%，25%and with bran particle size of 0.16～0.43 mm，0.43～1.0 mm，1.5～2.0 mm，2.5～3.0 mm.The pasting property indexes of the tested flour samples were determined.Results:The peak viscosity，trough，final viscosity，area of viscosity，setback and peak time of the flour samples decline with increasing addition of wheat bran，but pasting onset time and pasting temperature rise following conic Y=AX2－BX+C in the same case.Bigger bran granularity leads the increase of peak viscosity，trough，final viscosity，area of viscosity，setback and peak time，but no effect on pasting temperature and pasting onset time.Medium－gluten wheat bran with particles size from 0.16 mm to 2.0 mm shows no significant different effect on peak viscosity and area of viscosity，while strong－gluten wheat bran with particle size more than 1.5 mm shows obviously different effect on peak viscosity，trough，final viscosity and area of viscosity.There is no remarkable effect of bran particles size on breakdown when bran particle size is smaller than 2.0 mm，and also no remarkable effect of bran particles size on setback when bran particle size is smaller than 1.0 mm.

wheat，bran，starch，pasting property，particle size

TS210.1 文献标识码:A 文章编号:1003－0174(2010)11－0018－07

973计划(2009CB118300)，山东农业大学青年创业基金(23601)

2009－10－12

陈建省，男，1974年出生，讲师，小麦品质育种

田纪春，男，1953年出生，教授，作物遗传育种