麦麸添加量和粒度对发酵面团特性的影响

范 玲 马 森 王晓曦 王 瑞 陈 成

(河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001)

麦麸添加量和粒度对发酵面团特性的影响

范 玲 马 森 王晓曦 王 瑞 陈 成

(河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001)

以小麦粉为原料，采用4个添加量(5%、10%、15%、20%)、3个粒度(0.85 mm、0.17 mm、0.10 mm)处理麦麸，研究麦麸对小麦粉粉质特性、糊化特性以及发酵面团特性的影响。结果表明：随着麦麸添加量的增加，小麦粉的吸水率、形成时间、粉质指数增大；峰值黏度、低谷黏度、衰减值、最终黏度和回生值下降；发酵面团弹性模量G′、黏性模量G″上升；弛豫时间T21、T22呈现增加的趋势，质子密度A21、A22和A23增加，面团的各项特性较好。然而，当麦麸含量达到20%，面团的质量变差。0.10 mm麦麸粒径的弱化值较大，0.17 mm和0.85 mm麦麸粒径的粉质特性较好，而麦麸的粒度减小会使G′、G″增大。当麦麸添加量小于15%，粒度为0.85 mm时，发酵面团的特性最好。

麦麸 粉质特性 糊化特性 黏弹性 水分特性 扫描电镜

麦麸含有较高膳食纤维，同时它还含有丰富的蛋白质、淀粉、植酸及天然抗氧化物质等。膳食纤维具有预防糖尿病、肥胖病、冠心病等疾病的功效[1-4]。麦麸中的酚类化合物是一种天然的抗氧化物质，可通过自由基清除体系来防止油脂和蛋白质的氧化，从而发挥体外抗炎症效果和抗癌效果[5-6]。因此，将麦麸添加到食品中不仅能够提高农副产品的利用率和附加值，还能很大程度上提高食品的营养价值，满足人体健康的需求。

面团的形成是面制品制作过程中的重要过程，它的质量直接关系到面制品的品质。面团的形成主要是水分子与面团中大分子结合的过程，面团的面筋网络结构以及水分状态对面制品的结构、功能及品质有很大的影响[7]。核磁共振是食品领域的一项新技术，它可以从微观程度上研究食品内部的水分分布和迁移情况[8]，进而研究水分对面团的影响。同时面团的流变学则直接影响到产品的加工过程和最终质量品质。将麦麸添加到面团中，能够引起面团特性的变化，有不少研究表明添加一定量的麦麸能有效地改变小麦粉的粉质特性，但小麦粉的拉伸特性则随之下降[9]，只有在最佳的添加量和粒度时所制的面团才最适合做面制品。

本研究通过测定小麦粉粉质特性和糊化特性，动态流变仪测定发酵面团的黏弹性，核磁共振技术分析发酵面团水分状态，并通过扫描电镜表征发酵面团的微观结构，探索麦麸粒度和添加量对发酵面团特性的影响，以期为小麦麸皮综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦麸皮(水分14.4%，灰分6.66%，脂类4.4%，蛋白质15.30%，淀粉10.13%，总糖49.11%)：中鹤面粉厂；小麦粉(金苑特一粉)：郑州金苑面业有限公司；酵母：安琪酵母有限公司。

1.2 仪器与设备

JXFM110锤式旋风磨：杭州其伟光电科技有限公司；FDV超细粉碎机：北京兴时利和科技发展有限公司；OHG1800粉质仪：德国Brabender公司；RVA-3D快速黏度仪：澳大利亚Newport科学仪器有限公司；冷冻干燥机：北京四环科学仪器厂有限公司；JHMZ-200针式和面机、JMTD-168/140实验面条机、JXFD-7醒发箱：北京东孚久恒仪器技术有限公司； RS哈克流变仪：德国赛默飞世尔科技有限公司；VTMR20-010V-T型核磁共振变温分析系统：上海纽迈电子科技有限公司；S-3400 N 扫描电子显微镜：日本HITACHI 有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 麸皮的制备

取小麦麸皮原料筛去大于1.40 mm和小于0.25 mm的麸皮作为最大粒度的麸皮，然后将该批同一样品分别用锤式旋风磨和超细粉碎机磨制不同粒度大小的麸皮，平均粒径分别为0.85、0.17、0.10 mm。称取14%水分基的各种麸皮，按5%、10%、15%、20%比例添加到小麦粉中，测定前麦麸与小麦粉混合均匀。

1.3.2 粉质特性的测定

采用GB/T 14614—2006测定。

1.3.3 淀粉糊化特性的测定

使用RVA快速黏度测定仪测定，采用AACC 76 —21方法。

1.3.4 发酵面团的制备

称取100 g样品，加入含有1.0 g干酵母的温水(38 ℃，加水量为样品吸水率的80%)，和面10 min，压片4 ～ 6次，揉混成型，放入38 ℃、80%的醒发箱醒发45 min，分别进行低场核磁共振检测、黏弹性测定和冷冻干燥。

1.3.5 动态流变学检测

采用振荡模式下的频率扫描研究麦麸粒度和添加量对发酵面团流变学的影响。动态流变仪测定，平板直径为35 mm，将面团样品放在两板之间，压至1 mm，刮去多余的面团。频率扫描参数设定：应变0.1%，温度25 ℃，频率0.1～10 Hz。

1.3.6 低场核磁共振(NMR)检测

使用CPMG脉冲序列测定样品的横向弛豫时间(T2)。设定CPMG序列参数为：采样点数TD=83 224，回波时间DL1=0.1 ms，回波个数NECH=2 000，重复扫描次数NS=8，利用T2_Fit软件拟合得出T2值。

1.3.7 电镜扫描检测

将冷冻干燥的面团样品破碎，取中间部分，将其粘在电镜样品台式上，经镀金后用于电镜扫描拍照，加速电压设定15 kV，照片放大2 000倍。

2 结果与讨论

2.1 麦麸粒度和添加量对小麦粉粉质特性的影响

麦麸粒度和添加量的不同，其小麦粉的粉质特性也随之变化。麦麸粒度和添加量对小麦粉粉质特性的影响见表1。

表1 含有不同麦麸粒度和添加量的小麦粉的粉质特性

注：相同的字母表示两者数据无显著差异，P<0.05，余同。

由表1可知，随着麦麸添加量的增加，小麦粉的吸水率逐渐增大，面团的形成时间上升，稳定时间先上升后下降，弱化度值增大，粉质指数先上升后下降，并且，添加麸皮的小麦粉比纯小麦粉的粉质指数要高，麦麸的添加明显的改善了小麦粉的粉质特性。麦麸膳食纤维中大量的羟基可以通过氢键产生水合作用进而吸附较多的水，同时，麦麸中的戊聚糖具有凝胶特性，凝胶可以网络大量的水分，所以，随着麸皮添加量的增大，小麦粉的吸水率逐渐增大。形成时间反映了面筋网络的形成速度，稳定时间、弱化度以及粉质指数则反映了面团的耐机械搅拌能力，稳定时间延长，小麦粉的筋力增强，面筋中的麦谷蛋白的二硫键结合越牢固，越难打开。所以，添加一定量的麦麸能改善小麦粉的粉质特性。但麦麸添加量过高，小麦粉中的面筋蛋白被过度稀化，面团只能形成多个稀松的网络区域，其抗机械搅拌能力则随之下降。

表1表明，麦麸粒度减小，小麦粉的吸水率、稳定时间基本保持不变，形成时间下降，弱化值先下降后上升。粒度较小的麸皮，可以凭借其光滑、细小的颗粒以及其暴露的大量羟基与水快速的发生水合作用，使小麦粉的形成时间缩短。0.10 mm麸皮粒度的弱化值明显增大，可能由于粒度过小的麸皮阻碍了面筋网络结构的形成，使面筋的弱化程度增大。综上所述，麦麸添加量在0%～15%范围内小麦粉的粉质特性较好，当添加量达到20%，小麦粉的粉质特性变差。含0.10 mm粒径麦麸的小麦粉弱化值较大，0.85 mm和0.17 mm粒径的粉质特性较好。

2.2 麦麸粒度和添加量对小麦粉糊化特性的影响

由表2可知，随着麦麸添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度、衰减值、最终黏度和回生值均显著降低。峰值时间基本不变，而糊化温度则呈不规则变化。小麦粉的糊化特性主要由所含淀粉的糊化作用来表现的，淀粉的糊化特性除了受自身因素的影响之外，还受小麦粉中其他因素的影响，如碳水化合物、盐类、蛋白质[10-11]，这些成分可以改变淀粉的水分活性状态。而麦麸膳食纤维具有较强的吸水膨胀特性，因此，麦麸的添加改变了糊化体系中的水分活性，同时稀化了糊化体系中的淀粉浓度，改变了小麦粉糊化体系组分以及热学特性。随着麦麸添加量的增加，麦麸降低淀粉-淀粉和淀粉-蛋白质之间形成的网络作用，从而降低了糊化黏度数值。

表2 含有不同麦麸粒度和添加量的面粉的糊化特性

表2表明，0.85 mm粒度麦麸的峰值黏度、最终黏度和回生值最大，0.17和0.10 mm粒度麸皮的糊化黏度数值无显著差异。随着麦麸粒度的减小，麦麸研磨成不同粒度，其表面活性基团量也不同，它们与糊化淀粉形成面筋网络的能力也不同。并且，不同粒度的麸皮所含基本成分比例也发生变化，这些都是影响淀粉糊化特性变化的原因。

2.3 麦麸粒度和添加量对发酵面团黏弹性的影响

面团既具有弹性特性也具有黏性特性。动态流变学2个主要参数：弹性模量表示物质的弹性本质；黏性模量表现物质的黏性本质。损耗角正切tan(telta) 为黏性模量与弹性模量之比(即G″/G′)，tan(telta) >1表示物质趋向液体；tan(telta) <1表示物质主要为凝胶和固体，tan(telta)越小，物质组分中高聚物的数量越多。

如图1～图3所示，随着振荡频率的增加，发酵面团的弹性模量、黏性模量和损耗正切角先减小后增大。当频率相同时，麦麸添加量增大，发酵面团的弹性模量、黏性模量增大，损耗正切角减小。麦麸中的戊聚糖具有较好的氧化交联作用，可使戊聚糖与戊聚糖、戊聚糖与蛋白质之间通过阿魏酸连接作用形成较大的面筋网络结构，面筋的网络结构增强，从而使面团的弹性模量增大。但麦麸的添加量较大时，小麦粉中的蛋白质含量被稀释，使面筋很难形成。麦麸膳食纤维较高的持水性影响了面团的稠度，使含麦麸的面团的黏性模量升高。而面团损耗角正切随着麦麸添加量的增加而下降反映了影响面团黏弹性因素中麦麸膳食纤维增强面团网络结构占主导作用。

图1 频率变化过程中麦麸对发酵面团弹性模量G′的影响

图2 频率变化过程中麦麸对发酵面团黏性模量G″的影响

图3 频率变化过程中麦麸对发酵面团损耗角正切tan(delta)的影响

粒径/mm添加量/%弛豫时间质子密度T21/msT22/msT23/msA21A22A23空白00.21±0.03cd9.03±0.06e72.33±1.10e84.89±4.15f2415.04±29.46e43.34±1.14f0.8550.29±0.02a9.90±0.37bc95.48±1.17a111.68±0.68bc2484.42±55.89bcde53.39±2.04d100.25±0.01abc9.96±0.20abc95.48±2.66a115.15±1.51ab2542.05±21.81ab55.89±4.52cd150.28±0.01ab10.15±0.15ab95.48±0.98a117.19±2.09a2557.93±29.46a64.67±4.06ab200.29±0.02a10.35±0.20a95.48±2.10a61.26±1.00g2512.00±38.52abc44.67±5.38ef0.1750.28±0.02ab9.16±0.16e89.07±3.03b109.65±1.12c2446.41±11.66cde52.05±3.55de100.24±0.01bcd8.97±0.28e83.10±0.75c113.09±0.79abc2451.19±31.57cde57.53±1.14bcd150.26±0.01ab9.23±0.20de83.10±0.10c114.58±3.28ab2463.99±25.27cde62.40±2.86abc200.28±0.02ab9.66±0.14cd72.33±1.86e87.11±1.96f2460.12±11.69cde56.29±1.14cd 0.1050.24±0.02bcd9.20±0.22e95.48±2.48a99.97±3.08d 2454.54±20.54cde50.29±1.77def100.20±0.02d9.15±0.14e95.48±1.19a101.45±1.44d2487.25±25.23bcd53.39±4.63d150.24±0.02bcd9.24±0.08de77.53±0.47d103.44±0.93d2503.97±32.15abc69.49±3.92a200.26±0.03ab9.26±0.06de77.53±2.14d92.76±2.03e2431.82±9.51de51.25±0.99de

麦麸粒度减小，面团的弹性模量、黏性模量增大，损耗正切角减小。研磨力度较大，麦麸粒度较小，戊聚糖易与蛋白质结合，因此，粒度小的麦麸表现较高的弹性模量。较大粒度的麦麸不易与小麦粉混合均匀，其面团的水分分布不均匀，造成弹性模量低于小粒度的麦麸，损耗正切角较高。

2.4 麦麸粒度和添加量对发酵面团水分特性的影响

利用CPMG脉冲序列扫描发酵面团，拟合得到自旋-自旋弛豫时间T21、T22和T23(T21

由表3可知，随着麦麸添加量的增加，弛豫时间T21、T22呈现增加的趋势，T23整体呈先上升后下降趋势。麦麸中膳食纤维具有较高的吸水性，并且含有麦麸的面团的黏弹性较大，与空白样品对照，含有麦麸的面团的水分流动性较好，所以，其弛豫时间延长。质子密度A21、A22和A23随着麦麸添加量的增加而增加，但在麦麸添加量达到20%时下降。含有麦麸的面团吸水率较大，加水量多，所以，与空白对照相比，含麦麸的面团总质子密度较大。由于麦麸中戊聚糖较高的吸水性和持水性，面团的结合水和自由水含量增加，质子密度A21、A23增加。并且，麦麸的添加增强了面团的面筋网络结构，使面筋网络大量的水分，质子密度A22增加。但当面团中麦麸含量达到20%，过量的麦麸破坏了面团的网络结构、在发酵的过程中过多的自由水散失掉，所以含20%麦麸的面团的质子密度A21、A22和A23下降。

0.85 mm麦麸粒径的弛豫时间T22、质子密度A22较大，0.10 mm麦麸粒径的质子密度A21较小，其他无规则变化。麦麸的粒径较小，面团在发酵的过程中，部分麦麸有可能刺破了面团的网络结构，使结合水降低，水分活度降低，面筋网络的部分水分流出，所以，面团的弛豫时间、质子密度下降。

2.5 麦麸粒度和添加量对发酵面团微观结构特性的影响

从图4可以明显观察到连续清晰的束状面筋网络结构，淀粉颗粒镶嵌其中。添加麦麸的面团的网络结构比空白组的网络结构较紧凑，15%的麦麸添加量比5%的麦麸添加量的面团网络结构疏松。由图1～图3可知，添加麦麸的面团黏弹性更高，面团中高聚物较多，网络结构越紧凑。但随着麦麸添加量的增多，面团的吸水率以及质子密度(表1和表3)就越大，从而使面团的网络结构疏松。图4 b～图4e可知，面团网络结构上有明显的刺凸，并且，随着麦麸添加量的增大，刺凸就越多。主要是麦麸颗粒混在面筋网络结构中，坚硬的颗粒顶着面筋膜。0.17 mm麦麸粒度比0.85 mm麦麸粒度的面团网络结构上刺凸更多。粒度较小的颗粒更易混入面筋网络中，并且，在相同添加量条件下，粒度较小的颗粒面筋网络中分布的数目较多。图4 f～图4g中可看出，0.10 mm粒度的面筋膜表面上不光滑，上面分布着一些小孔洞。面团在醒发的过程中，一部分麦麸刺破了面筋膜，使面筋网络结构出现稍微的坍塌。所以，0.17 mm和0.10 mm麦麸粒度的小麦粉糊化黏度指数、面团吸水率、损耗角正切以及质子密度都比0.85 mm麦麸粒度的低。

图4 麦麸添加量和粒度对发酵面团超微结构的影响扫描电镜图

3 结论

麦麸添加量的增加改善了小麦粉的粉质特性，其峰值黏度、低谷黏度、衰减值、最终黏度和回生值均降低。麦麸所形成的发酵面团黏弹性增加，质量较好。然而，当麦麸质量分数达到20%时，面团的粉质指数开始下降，发酵面团的结合水和不易流动水降低，面团整体质量下降。随着麦麸粒径的减小，发酵面团的黏弹性增加，0.85 mm和0.17 mm麦麸粒度的粉质特性较好。其中0.85 mm麦麸粒度的峰值黏度、最终黏度和回生值最大，其发酵面团的结合水和不易流动水含量较多。发酵面团电镜扫描结果表明：麦麸的添加增强了面筋的网络结构，但过量的麦麸使面筋网络结构变得疏松，0.85 mm麦麸粒度的面筋膜上刺凸较少。因此，麦麸添加量0%～15%，粒度为0.85 mm时，麦麸面团的各项指标较好。

[1]Papathanasopoulos A, Camilleri M. Dietary fiber supplements: effects in obesity and metabolic syndrome and relationship to gastrointestinal functions[J]. Gastroenterology, 2010, 138(1): 65-72

[2]刘成梅, 李资玲, 梁瑞红, 等. 膳食纤维的生理功能与应用现状[J]. 食品研究与开发, 2006, 27(1): 122-125

[3]胥晶, 张涛, 江波. 国内外膳食纤维的研究进展[J]. 食品工业科技, 2009 (6): 360-362

[4]Nandini C D, Sambaiah K, Salimath P V. Effect of dietary fibre on intestinal and renal disaccharidases in diabetic rats[J]. Nutrition Research, 2000, 20(9): 1301-1307

[5]Iqbal S, Bhanger M I, Anwar F. Antioxidant properties and components of bran extracts from selected wheat varieties commercially available in Pakistan[J]. LWT-Food Science and Technology, 2007, 40(2): 361-367

[6]Hromádková Z, Košt’álová Z, Ebringerová A. Comparison of conventional and ultrasound-assisted extraction of phenolics-rich heteroxylans from wheat bran[J]. Ultrasonics sonochemistry, 2008, 15(6): 1062-1068

[7]徐荣敏, 王晓曦. 小麦淀粉的理化特性及其与面制品品质的关系[J]. 粮食与饲料工业, 2006 (10): 23-24

[8]Pitombo R N M, Lima G A M R. Nuclear magnetic resonance and water activity in measuring the water mobility in Pintado (Pseudoplatystoma corruscans) fish[J]. Journal of Food Engineering, 2003, 58(1): 59-66

[9]陶颜娟, 钱海峰, 朱科学, 等. 麦麸膳食纤维对面团流变学性质的影响[J]. 中国粮油学报, 2008, 23(6):28-32

[10]Spies R D, Hoseney R C. Effect of sugars on starch gelatinization[J]. Cereal Chemistry (USA), 1982

[11]Xie L, Chen N, Duan B, et al. Impact of proteins on pasting and cooking properties of waxy and non-waxy rice[J]. Journal of Cereal Science, 2008, 47(2): 372-379.

Effect of Addition Level and Particle Size of Wheat Bran on Fermented Dough Properties

Fan Ling Ma Sen Wang Xiaoxi Wang Rui Chen Cheng

(College of Grain and Food, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001)

Wheat bran with different addition level (5%, 10%, 15%, 20%) and particle size (0.85 mm, 0.17 mm, 0.10 mm) was used to investigate farinograph properties, pasting properties of flour and its relative fermented dough properties. The results showed that the water absorption, formation time and silty index of flour increased; peak viscosity, trough viscosity, breakdown, final viscosity and setback decreased; elastic modulus G′ and viscous modulus G″ of fermented dough increased; relaxation time T21, T22increased, proton density A21, A22and A23increased with increasing addition level of wheat bran, thus all characteristics of dough were better. However, dough quality deteriorated when wheat bran content was 20%. The degree of softening of dough was maximum when particle size of wheat bran was 0.10 mm. Farinograph properties was better when particle size of wheat bran were 0.85 mm and 0.17 mm. Elastic modulus G′ and viscous modulus G″ of dough increased as wheat bran particle size decreased. Better fermented dough could be got when particle size of bran was 0.85 mm and its addition was lower than 15%. The research could lay a theoretic foundation for development and utilization of wheat bran.

wheat bran，farinograph properties，pasting properties，viscoelasticity，moisture properties，SEM

TS213.2

A

1003-0174(2016)06-0029-06

国家自然科学基金(31271815、31301594)，现代农业产业技术体系建设专项(CARS-03-01)，国家科技支撑计划课题(2012BAD34B01)，河南工业大学省属高校基本科研业务费专项(2014YWQQ02)

2014-10-14

范玲，女，1989年出生，硕士，谷物化学与品质

王晓曦，男，1963年出生，教授，谷物化学与品质