糙米超微全粉对馒头品质的影响

王军，程晶晶，杨璐，郭燕勤

(许昌学院 食品与生物工程学院，河南 许昌，461000)

糙米超微全粉对馒头品质的影响

王军*，程晶晶，杨璐，郭燕勤

(许昌学院 食品与生物工程学院，河南 许昌，461000)

以不同比例的糙米超微全粉替代小麦粉，研究糙米超微全粉对馒头感官品质、质构特性及内部纹理结构的影响。结果表明，经过超微粉碎处理，糙米全粉平均粒径D50为26.13 μm，达到超微粉级别。糙米超微全粉馒头口感得到改善，不再有粗糙感觉。糙米超微全粉的添加降低了面粉中面筋蛋白的含量，馒头的内部结构变差，比容、色泽及黏性得分均降低，外观、弹韧性及气味和滋味无显著变化。制作馒头时，糙米超微全粉的添加量最高以10%为宜。糙米全粉的添加使馒头的硬度和咀嚼性显著增加，黏附性未表现出明显的变化规律，而内聚性和回复性则呈现先增加后降低的变化趋势，弹性变化不大。样品切片亮度、气孔对比度、气孔数量和气孔密度均逐渐降低，壁厚、气孔直径、粗细气孔比和粗气孔体积均逐渐增加，而气孔延长度差异不显著。相关性分析表明，硬度可以作为糙米全粉馒头质构分析指标。切片亮度、气孔对比度、气孔数量、气孔密度、壁厚、气孔直径和粗气孔体积均可用于糙米全粉馒头内部纹理结构的评价。

糙米；超微全粉；馒头；质构分析；图像分析

我国是稻米生产和消费大国，谷物资源丰富，稻谷经砻谷机脱去颖壳后即可得到糙米。糙米主要由皮层、胚乳和胚三大部分组成，其中包含的生命活动所需营养素远比精白米丰富，如膳食纤维、VE和VB等营养物质的含量均是精白米的数倍，还含有γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、γ-谷维醇、植酸等多种生理活性成分及硒、镁等微量元素，这使糙米具有延缓衰老、预防心脑血管疾病、降血脂等一系列保健功效[1-2]。但由于糙米皮层富含纤维，糙米食品口感粗糙，难以被消费者所接受[3]。

为充分利用糙米营养成分，采用超微粉碎、超声加工、生物酶、挤压膨化等新技术对糙米进行处理，改善糙米食用品质已成为当前的研究热点[4]。超微粉碎是利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3 mm以上的物料颗粒粉碎到10～25 μm以下的操作技术[5-7]。超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。因此，超微细粉末已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品、农药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域[8]。

馒头主要以小麦粉、发酵剂和水为原料制成，是我国的传统主食，占面制食品消费总量的30%以上，每年的消费量在1 200万t以上[9]。随着生活水平的提高，人们对馒头品质提出了更高的要求，将糙米应用于馒头生产将具有广阔的市场前景。因此，本文以糙米和小麦粉为主要原料制备糙米馒头，研究糙米超微全粉对馒头感官品质、质构特性及内部纹理结构的影响，为糙米馒头开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

糙米，购于许昌某大型超市；小麦粉(蛋白质含量13%)，河南湖雪食品有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司。

JYL-C022E型料理机，九阳股份有限公司；DHG-9073BS-Ⅲ型电热恒温鼓风干燥箱，上海新苗医疗器械制造有限公司；NLD-6DI型振动式超微粉碎机，济南纳力德超微粉碎技术有限公司；SALD-301V型激光粒度仪，岛津公司；YP30002型电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司；MT-75S02型馒头机，九阳股份有限公司；TMS-PRO型质构仪，美国FTC公司；C-Cell图像分析仪，英国Calibre Control International公司。

1.2 实验方法

1.2.1 超微全粉制备

粗粉制备：采用九阳料理机对糙米进行粗粉碎，每次打粉时间15 s，每次间隔2 min，粉碎时间45 s。将糙米粗粉进行热风干燥(热风温度60 ℃)，干燥至水分含量6%以下[10]。

超微全粉制备：将粗粉放入超微粉碎机中进行超微粉碎，每次投样量600 g，温度设为5 ℃，粉碎时间为20 min[11]。

1.2.2 超微全粉粒径分析

通过激光粒度仪对制得的粉体进行粒度测定。取适量粉体置于容器内，分散剂为蒸馏水，分散粉体使用超声波。Dn(μm)表示有占总重量n%的颗粒粒径小于该数值，平均粒径取D50。

1.2.3 配粉

分别用5%，10%，15%和20%的超微全粉替代相应比例的小麦粉，混合均匀。以不加超微全粉的小麦粉作为对照。

1.2.4 馒头的制作及感官评价

馒头制作：和面(面粉150 g、酵母1.5 g、水90 g)，面团发酵(30 ℃、相对湿度70%、45 min)，搓圆整形，醒发(37 ℃、相对湿度90%、30 min)，蒸制(冷水下锅，30 min)，冷却(60 min)，得馒头成品。将冷却后的馒头称质量，用油菜籽排空法测量体积，计算比容，并对馒头品质进行感官评价。馒头感官评分标准参照GB/T 21118—2007，并进行了部分修改，见表1。

表1 馒头感官评分标准

续表1

项目满分评分标准气味和滋味气味10高分给予具有发酵面制品的清香，没有酸味或其他怪味的馒头瓤滋味10高分给予没有异味，口感较好的馒头瓤

1.2.5 馒头质构分析

取出蒸好的馒头于室温下冷却30 min，切成3 cm×3 cm×2.5 cm大小的长方体进行质构分析。仪器参数设定在TPA模式下，前速率：30.00 mm/min；中速率：30.00 mm/min；后速率：30.00 mm/min；压缩比：50%；间隔时间：5 s；起始力：0.5 N；重复3次，取平均值。

1.2.6 馒头图像分析

取出蒸好的馒头于室温下冷却2 h，切片，厚度约为13 mm，取中间的2个馒头片进行试验。C-Cell测试按照仪器说明书进行，将样品放置在样品盒中，注意每次都要放置在相同的位置。启动程序获取图像，利用程序中的图像分析软件对其进行分析。

1.3 数据分析

采用SPSS 11.0进行数据分析与统计，并进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)和多重比较，实验数据以(均值±标准差)表示，显著性P<0.05。

2 结果与分析

2.1 糙米超微全粉粒径分析

图1 糙米超微全粉粒径分布Fig.1 Particle size distribution of superfine grinded whole brown rice powder

所得糙米超微全粉平均粒径D50经测定为26.13 μm，达到超微粉级别，其粒径分布见图1。图1显示粉体粒径主要分布于10～70 μm，粒度比较均匀，且80%以上的粉体粒径都小于50 μm。对食品中颗粒或异物的感知主要由口腔来完成，参与的器官有唇、牙齿、舌与腭，而口腔对颗粒粒度的感知阈约为50 μm[12-13]。因此，若能将原料糙米的粒度降低到50 μm左右，将可以改善糙米食品的口感。本研究通过感官评价证明糙米馒头口感得到改善，不再有粗糙感。

2.2 糙米超微全粉对馒头感官品质的影响

糙米超微全粉对馒头感官品质的影响结果见表2。由表2可知，糙米超微全粉添加量为5%和10%时，与对照相比，各项感官指标及总分差异不显著；添加量继续增加，除外观、弹韧性及气味和滋味外，各指标得分及总分则显著降低。糙米超微全粉的添加降低了面粉中面筋蛋白的含量，而面筋蛋白在面团制作过程中可形成网络结构，在发酵过程中保持气体，对馒头的品质至关重要[14]。面筋蛋白的含量降低，馒头的内部结构变差，比容和组织结构得分均降低，弹韧性得分也有所降低。糙米全粉包含麸皮部分，而糙米麸皮中富含黄酮等酚类物质[15]，糙米全粉的添加使混合粉具有较深的色泽，导致色泽得分降低。随着糙米全粉添加量的增加，馒头的黏性得分显著降低。由于糙米皮层富含纤维，糙米全粉的添加增加了混合粉的纤维素含量，从而使混合粉的吸水率增加，会导致馒头在蒸制过程中吸收更多的水分，从而使馒头发黏。另外，糙米麸皮中含有的非淀粉多糖也可能会使馒头更加粘牙。实验结果表明糙米超微全粉的添加量最高以10%为宜。

表2 糙米超微全粉对馒头感官品质的影响

2.3 糙米超微全粉对馒头质构的影响

糙米超微全粉对馒头质构的影响结果见表3。由表3可知，糙米全粉添加量为5%和10%时，与对照相比，硬度和咀嚼性差异不大；添加量继续增加，硬度和咀嚼性则显著增大，这与表2中感官评价总分的变化规律类似。在质构分析中，硬度为压缩时探头受到的最大阻力，可反映品尝实验中对食物硬度的感觉，咀嚼性则由硬度指标计算而来，因此均与馒头感官评分有较高的相关性[14]。表3中粘附性未表现出明显的变化规律，而内聚性和回复性则呈现先增加后降低的变化趋势，这与张焕新[14]等的研究结果不一致，这可能是因为实验原料不一样，另外，本文中糙米超微全粉添加量较低所致。TPA分析中弹性表示样品经过第一次压缩后能够再恢复的程度。由表3可知，与空白相比，弹性变化不显著，但高于空白，这与表2中弹韧性评分降低的变化趋势不一致，表明在馒头TPA测试中所得到的弹性指标与感官评定中的弹韧性并不是同一个概念[16]。

表3 糙米超微全粉对馒头质构的影响

2.4 糙米超微全粉对馒头内部纹理结构的影响

内部纹理结构是评价馒头、面包等发酵面制品品质的重要指标之一。近年来，随着计算机技术的发展，图像处理技术也开始应用于面制品内部纹理结构的分析。何胜美等[17]运用计算机视觉识别技术对馒头气孔结构进行分析，结果表明计算机图像分析能够较好反映馒头内部结构优劣。但该研究仅仅获取了气孔总面积、气孔平均面积和气孔总数3个气孔特征，不能全面反映样品气孔信息和切片信息。C-Cell图像分析仪是由英国Calibre Control International公司研发的基于计算机识别技术的发酵面制品质量控制系统，它通过对样品切面的图像进行处理，得到关于样品的气孔和切片信息的特征参数，能够对发酵面制品的内部纹理结构进行较全面的评价[18]。本研究采用C-Cell图像分析仪对糙米馒头内部纹理结构进行分析，并参照文献[19]，选取9个代表性特征参数对气孔结构进行评价，结果见表4。由表4可知，随着糙米超微全粉添加量的增加，与对照相比，切片亮度、气孔对比度、气孔数量和气孔密度均逐渐降低，壁厚、气孔直径、粗细气孔比和粗气孔体积均逐渐增加，而气孔延长度差异不显著。

切片亮度指切片像素的平均灰度值(0～255)。表4的结果表明，随着糙米全粉添加量的增加，瓤部颜色加深，导致亮度值降低；另外，气孔直径、粗细气孔比和粗气孔体积增加，由于较大或较深的气孔在获取图像时产生较大的阴影，也会导致亮度值降低。气孔对比度是气孔的平均亮度与气孔壁的平均亮度的比值，对比度高表明气孔小而且均匀、孔壁薄、产品光泽度好。由表4可知，糙米全粉的添加降低了面筋蛋白含量，面团的持气性变差，气孔数量和气孔密度降低，同时气孔壁厚和大气孔增加，导致气孔对比度逐渐降低。气孔壁厚增加会导致馒头的硬度增加，这与表3中硬度的变化规律一致。气孔延长度是指气孔与样品最长的轴线相平行的长度与其垂直方向宽度的比值，一般用来表征气孔形状，值越接近于1表明气孔越趋于圆形。表4的结果表明糙米全粉对馒头气孔形状影响不大。

表4 糙米超微全粉对馒头内部纹理结构的影响

*注：px表示像素，1个像素约为0.147 mm。

2.5 相关性分析

对质构分析指标及内部纹理分析指标与感官评价总分的相关性进行了分析，结果见表5和表6。由表5可知，质构分析指标中硬度和咀嚼性与感官评价总分均呈极显著负相关，均可用于糙米全粉馒头的品质评价，这与孙辉等[16]的研究结果一致。另外，咀嚼性由硬度计算得到，表5也显示咀嚼性与硬度的相关性接近于1，因此，最终选择与总分相关性更高的硬度作为糙米全粉馒头质构分析指标。C-Cell图像分析仪可以得到馒头内部纹理结构的34个特征参数，相关性分析是筛选代表性特征参数的重要方法[19]。由表6可知，除粗细气孔比和气孔延长度外，其他指标与感官评价总分均呈极显著相关，其中切片亮度、气孔对比度、气孔数量和气孔密度为正相关，壁厚、气孔直径和粗气孔体积则为负相关，这7个指标均可用于糙米全粉馒头内部纹理结构的评价。

表5 质构分析指标与感官评价总分的相关性分析

注：*和**分别表示0.05和0.01水平上的相关，下同。

3 结论

经过超微粉碎处理，糙米全粉平均粒径D50为26.13 μm，达到超微粉级别。通过感官评价表明糙米超微全粉馒头口感得到改善，不再有粗糙感觉。糙米超微全粉的添加降低了面粉中面筋蛋白的含量，馒头的内部结构变差，比容、色泽及黏性得分均降低，外观、弹韧性及气味和滋味无显著变化。结果表明制作馒头时，糙米超微全粉的添加量最高以10%为宜。

表6 内部纹理分析指标与感官评价总分的相关性分析

糙米全粉的添加使馒头的硬度和咀嚼性显著增加，黏附性未表现出明显的变化规律，而内聚性和回复性则呈现先增加后降低的变化趋势，弹性变化不大。样品切片亮度、气孔对比度、气孔数量和气孔密度均逐渐降低，壁厚、气孔直径、粗细气孔比和粗气孔体积均逐渐增加，而气孔延长度差异不显著。研究表明，C-Cell图像分析法可以对馒头的内部气孔结构进行定量描述，对馒头品质的评价更加准确、客观。

相关性分析表明，硬度可以作为糙米全粉馒头质构分析指标。切片亮度、气孔对比度、气孔数量、气孔密度、壁厚、气孔直径和粗气孔体积均可用于糙米全粉馒头内部纹理结构的评价。

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Effect of superfine grinded whole brown rice powder on the quality of steamed bread

WANG Jun*, CHENG Jing-jing, YANG Lu, GUO Yan-qin

(College of Food and Bioengineering, Xuchang University, Xuchang 461000, China)

Wheat flour was substituted with superfine grinded whole brown rice powder, the effect of the substitution on sensory quality, texture, internal texture (digital image analysis) of steamed bread was investigated. The results revealed that: the average particle size of superfine grinded whole brown rice powder became 26.13 μm and micro powder could be called superfine powder. The steamed bread made of superfine grinded whole brown rice powder is no longer tasted rough. With the increase of superfine grinded whole brown rice powder, the content of gluten protein in the flour decreased, and the scores of internal structure, specific volume, color and viscosity also decreased; appearance, elasticity and toughness and smell and taste didn’t change much. The optimum content of whole brown rice powder was 10%. The hardness and chewiness of steamed bread increased significantly because of the addition of whole brown rice powder, and there was no obvious regularity in adhesiveness and no significant change in springiness. The cohesiveness and resilience increased first and then decreased. With the increase of the content of whole brown rice powder, the slice brightness, cell contrast, number of air holes and density of air holes decreased significantly and wall thickness, air hole diameter, coarse/fine ratio and volume of coarse hole increased significantly; there was no obvious change in air hole elongation. Correlation analysis showed that hardness, slice brightness, cell contrast, number of cells, density of cells, wall thickness, air hole diameter and volume of coarse cell were all closely associated with sensory scores; these indexes could be used to evaluate the quality of steamed bread made of whole brown rice powder.

brown rice; superfine grinded whole powder; steamed bread; texture analysis; image analysis

博士，讲师(本文通讯作者,E-mail：wangjun780301@126.com)。

河南省高等学校重点科研项目(17A210029,18A550014)；2017年许昌市科技攻关计划项目(20160212110)

2016-08-02，改回日期：2016-11-11

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201706037