麸皮粒径对全麦面团流变特性和馒头品质的影响

刘丽娅，岳颖，蔺艳君，周闲容，佟立涛，王丽丽，周素梅

（中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

随着公众对全谷物营养健康概念认知的深入，全谷物食品日益深入人心[1]。全麦粉及其制品在全谷物产业发展中所占比重高达50%以上。西方发达国家在应用全麦粉类原料制作烘焙食品上的研究已取得很大进步[2]。但是在我国，由于加工技术水平低、全麦粉起步较晚等问题，目前全麦粉及其制品所占消费比重仍较低（不足总产的10%）[2]。馒头作为我国的传统主食，占小麦消费总量的40%以上，若采用全麦馒头代替普通馒头，对我国居民健康饮食、膳食营养具有重大意义。但由于全麦馒头普遍存在口感粗糙、气味和色泽不佳的问题而难以推广，我国全麦馒头的口感品质亟待解决。

迄今为止，有关麸皮粒径大小对面制品品质影响的研究已较为广泛。研究表明，大颗粒或小颗粒麸皮均不利于面制品品质[3]。但是，研究者们在适宜麸皮粒径的控制上仍存在争议。有研究认为制作全麦面包最适宜的麸皮平均粒径应在400～500 μm[4]；但有研究认为粒径最好小于280 μm[5]；李娟等[6]则认为全麦粉粒径分布曲线拟合得到的平均粒径在97 μm左右时，全麦面包孔隙度、均匀度最佳，面包芯质地细腻，烘焙品质最好。此外，酶制剂在面制品品质改良中的作用已被广泛认可。以往研究结果表明，在面制品中适量添加Gox，可使面团筋力增强，面团干爽，显著改善馒头品质[7,8]。戊聚糖酶（Pn）可使面团变得柔软，延伸增强，馒头心柔软细腻[9]；添加纤维素酶（Ce），有利于改变纤维素结晶结构，水分子的介入使纤维素分子之间的氢键破坏，产生部分可溶性的微结晶因而可能对全麦制品品质产生有利影响[10]。

本团队前期采用复合酶显著提高了全麦粉馒头的品质，即：葡萄糖氧化酶（Gox）、戊聚糖酶（Pn）和纤维素酶（Ce）三酶协同作用，且当添加量分别为Gox 40 mg/kg、Pn 40 mg/kg、Ce 30 mg/kg效果最佳。然而，但针对麸皮粒径对馒头品质的影响相关研究报道较少，麸皮粒径对酶法改良馒头品质的影响更鲜有报道。基于此，本研究采用布勒磨配套粉筛从市售全麦粉中分离出100目以上的麦麸，经旋风磨粉碎，获得不同粒径大小的麸皮，按比例回添制成含有不同麸皮粒径的全麦粉。在此基础上，研究麸皮粒径对空白和添加复合酶(Pn+Gox+Ce)的全麦馒头比容、硬度及感官品质的影响，确定适宜全麦馒头制作的麸皮粒径大小；通过分析麸皮粒径对空白及加酶全麦面团热机械学特性、吹泡特性和发酵特性的影响，初步揭示麸皮粒径对全麦面团品质特性的影响及其与全麦馒头品质之间的内在联系。相关研究成果有望为全麦馒头加工原料的选取提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

全麦粉：Bob's Red Mill全麦粉（蛋白质10%、脂肪1%、碳水化合物9%、膳食纤维20%），美国Bob's Red Mill Natural Foods公司；低糖高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；葡萄糖氧化酶（GLUZYME Mono 10000 BG，10000 GODU/g）、戊聚糖酶（Pentopan Mono BG，2500 FXU(W)/g）、纤维素酶（Celluclast BG，3500 EGU/g），均为诺维信生物技术有限公司惠赠；氯化钠（分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

电子天平：YP 30002型，上海越平科学仪器有限公司；和面机：KENWOOD (major classic)型，邑隆贸易（上海）有限公司；面团成型机：JCXZ型，北京东孚久恒仪器技术有限公司；醒发箱：FX-10A型，广东恒联食品机械有限公司；电蒸锅：ZN28YK807-150型，浙江苏泊尔家电制造有限公司；面包体积测定仪：JML型，杭州大吉光电仪器有限公司；质构仪：TA-XT 2i/5型，英国Stable Micro System公司；旋风磨：CT410型，福斯赛诺分析仪器苏州有限公司；粉筛：LFS-30型，布勒粮食检验仪器无锡有限公司；激光粒度测定仪：Microtrac S3500型，美国麦奇克（Microtrac）有限公司；混合实验仪：Mixlab2型，法国肖邦技术公司；流变发酵仪：RheoF3型，法国肖邦技术公司；全自动吹泡仪：Alveolab型，法国肖邦技术公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同粒径加酶全麦粉制备方法

首先将市售红磨坊全麦粉经100目粉筛筛理200 s，分离筛上物，定义为大粒径麸皮（粗麸）；筛下物视为“面粉”。大粒径麸皮经内带40目筛的旋风磨粉碎，定义为中粒径麸皮（中麸）。大粒径麸皮经内带80目筛的旋风磨粉碎，定义为小粒径麸皮（细麸）。不同粒径麸皮与“面粉”按照最初的比例（77.9 g“面粉”/100 g全麦粉）混合，向其中加入一定量的复合酶制剂（40 mg/kg Gox+40 mg/kg Pn+30 mg/kg Ce），混合均匀，得到不同粒径加酶全麦粉，备用。

1.2.2 粒径测定方法

取适量混合均匀的不同粒径麸皮和全麦粉，参考Wang的方法[11]，使用激光粒度粒径分析仪测定粒径分布，D10、D50、D90分别表示小于或等于此粒径值的体积占测量样品全部体积的10%、50%、90%。

1.2.3 全麦面团热机械学特性测定

参考李娟的实验方法，采用Mixolab混合实验仪对空白和加酶全麦粉的热机械学特性参数进行测定。实验条件选用 Chopin+标准。试验前，首先需对待测粉样的水分含量进行测定。整个测试过程获得的参数（C1、C2、C3、C4、C5、α、β、γ）释义见文献[12]。

1.2.4 全麦面团吹泡特性的测定

参考GB/T 14614.4-2005的方法，采用Alveograph吹泡仪，对空白及添加复合酶的全麦面团的吹泡特性进行测定，加水量按Mixolab测得的吸水率添加。具体操作过程如下：先将250 g面粉倒入和面钵中，开启搅拌刀，在25 s内将适量2.5% NaCl溶液加入和面钵，与面粉混合8 min直至面团均匀，反转和面刀使面团从面钵右侧挤出，将适量面团切下并放至配套平板上进行压片，再将压好的平整面片切成圆形，置于醒发室中25 ℃醒发20 min，然后进行吹泡。仪器记录下的是面泡内压力变化的曲线，每个样品分成5个面片进行吹泡，最终实验结果对5次实验取平均值，如有因气泡过早破裂而造成偏离的曲线，则应删除。从吹泡测试中得到的参数有P、L、W、G、P/L和Ie，各参数的释义见文献[13]。

1.2.5 全麦面团发酵流变特性测定

采用 F3流变发酵仪对空白及添加复合酶的全麦面团流变发酵特性进行测定[14]。称取300 g加酶全麦馒头粉，向其中加入3 g酵母，混匀。加入适量水，边加边用筷子搅拌成均匀面絮；使用和面机最低档和至面絮成团，再换1档和面10 min，称取315 g和好的面团放入发酵篮中进行测定。测试在30 ℃下进行，负重砝码为0 kg，测试时间为3 h。每个样品重复测试2次，最终结果取平均值。

实验结束可得到两个曲线，即面团发酵曲线和气体释放曲线。Hm是面团发酵曲线的最大高度，代表面团发酵过程中达到的最大高度，是酵母产气能力和面团持气能力的综合反映；h是测试结束时（对于本实验测试时间是3 h）的面团高度；(Hm-h)/Hm为发酵3 h的耐受性。H’m是气体释放曲线的最大高度，代表发酵过程中气体释放的最大速率，气体释放曲线反映发酵过程中酵母的产气能力；Total volume是整个实验过程中（3 h）的气体总释放量。

1.2.6 全麦馒头制作

将和好的面团置于37 ℃，85% RH发酵箱中发酵60 min。面团均分为6份，调整辊距为6 mm，压面20次，手工搓圆，塑型至高约5 cm。于37 ℃、85% RH发酵箱中再次醒发30 min后，放入已煮沸并垫有纱布的铝蒸锅屉上蒸制25 min。取出于室温下冷却1 h，进行相关指标测定。

1.2.7 全麦馒头比容测定及品质评价

馒头感官评分标准参考GB/T 17320-2013附录A，并根据全麦馒头特点进行适当修改。优选7名感官评价人员根据表1对产品进行感官评价。

表1 全麦馒头感官评分标准Table 1 The standard of the sensory score of whole wheat steamed buns

1.2.8 全麦馒头质构测定

参照文献并作适当修改[15]，采用TA-XT 2i/5型质构仪测定。具体步骤为：馒头冷却1 h后，用刀将馒头纵切成厚度为20 mm的薄片，进行TPA测试，获得馒头硬度、咀嚼性数据，每个样品重复测定4次，取平均值。测定条件：P/36R探头；压缩率50%；测前速度、测后和测试速度均为1.00 mm/s；间隔时间5 s；触发类型为：Auto；起点感应力：5 g；数据采集速率：200 pps。

1.2.9 数据分析

采用Microsoft Excel进行数据整理，试验数据以平均值±标准差表示。采用 SAS9.2软件进行单因素方差分析，并在图表中用不同字母上标来表示显著差异（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 麸皮及全麦粉粒径测定

不同粗细度麸皮、全麦粉以及面粉粒径的测定结果见表 2。由表可知大、中、小三种不同粗细度麸皮的D50值分别为285.0、186.7、75.7 µm，粒径依次减小，D10和D90值也表现出相同趋势。比较同一样品的D10、D50和D90值，不难发现经旋风磨粉碎的麸皮，粒径分布范围较大，这与以往的研究相一致。可能是由于麸皮中的不同组分机械强度存在较大差异，特别是麸皮的外层果皮质地非常坚硬，因此粉碎困难。随着麸皮粒径的减小，全麦粉粒径降低，但下降程度不如麸皮明显，这主要是因为全麦粉中比例较高的面粉组分对平均粒径影响更大。含有小粒径麸皮的全麦粉与面粉粒径分布及其平均值最为接近。

2.2 麸皮粒径对全麦面团热机械学特性的影响

采用Mixolab测试仪分析麸皮粒径对空白及加酶全麦面团热机械学特性的影响，结果见表 3。对于空白全麦粉，随着麸皮粒径降低，全麦粉吸水率显著增大。这与Noort等人的报道相一致[4]。以往研究表明，超细粉碎的燕麦麸皮具有更高的持水能力，这可能是因为麸皮进一步粉碎后，比表面积增大从而增加了与水的接触面积[16]。然而，对于小麦麸皮，过细的麸皮粒径反而造成其持水能力的降低[17]。这是由于不溶性膳食纤维的水合能力主要与其多糖链链形成的多孔结构有关，这些多孔可通过氢键保持大量水分。但由于过度粉碎可引起糖链结的破坏，因此不利于获得高的持水性[18]。因此，本研究中麸皮粒径减小引起的全麦粉吸水率增加，可能是由于面筋网络吸水率的变化[4]。

空白全麦粉面团形成时间随麸皮粒径减小呈现先减小后增大的趋势。可能的原因是大粒径麸皮对面筋蛋白基质产生稀释作用，面筋网络形成困难，形成时间较长；而麸皮粒径的适当减小，有利于大量羟基暴露在外加快面团吸水速率，使面团形成时间减少；但麸皮粉碎过细，面团的形成时间反而有所增加，可能由于表面上粘附着一定胚乳颗粒，其吸水溶胀时间延长，所以形成时间增大。此外，空白面团稳定时间和蛋白弱化度随麸皮粒径的减小有降低趋势，即筋力减弱，可能因为麸皮越小，与面筋的结合越充分，对面筋结构的破坏也越严重。且麸皮过细，面团糊化粘度（C3）降低，淀粉回生值显著增加。另一方面，加酶全麦面团吸水率也随麸皮粒径的减小而增加。并且随着麸皮粒径的减小，加酶面团稳定时间所下降的程度较空白面团更为明显，面筋网络的稳定性和面团粘度也有显著降低，但淀粉回升特性与麸皮粒径大小关系不大。

表2 麸皮、全麦粉及面粉粒径Table 2 The particle size of wheat bran, whole wheat flour and flour

表3 不同麸皮粒径全麦粉的Mixolab参数Table 3 The Mixolab parameters of whole wheat flour with different bran particle size

2.3 麸皮粒径对全麦面团吹泡特性的影响

表4为麸皮粒径对添加复合酶前后的全麦面团吹泡仪特征参数影响的测定结果。由表可知，与粗麸全麦粉相比，中麸和细麸全麦粉面团的韧性虽有一定程度的降低，但延展性却大幅提高。并且中麸和细麸全麦面团W值相当，显著高于粗麸全麦面团，意味着气泡膨胀到破裂所需要的总能量显著提高，面团的膨胀性能更为优异。鲍庆丹[19]研究表明，大颗粒麸皮的存在阻碍面筋网络的连续性，对面团充气膨胀后形成的膜状面筋结构产生穿刺作用，在内部气压升高时容易破裂，随着麸皮粒径的减小，更好地与面筋结合，这种穿刺作用减弱，这一结论很好的解释了上述实验现象。添加复合酶对不同粒度全麦面团吹泡参数的影响趋势一致，即L值和W值均增大，P/L减小，证明了复合酶对不同麸皮粒径全麦粉均有显著改良作用。从吹泡仪的结果可以看出，粗麸和细麸加酶全麦面团L、W 及 P/L值都更接近于馒头专用粉参数（L=65～105 mm，P/L=0.5～1.2），且细麸面团的延展性优于中麸面团。结合Mixolab分析结果，这可能与细麸全麦面团韧性降低以及面筋蛋白弱化程度增加存在一定联系。

表4 不同麸皮粒径全麦面团的吹泡参数Table 4 The alveograph parameters of whole wheat dough with different bran particle size

表5 不同麸皮粒径全麦面团发酵特性分析结果Table 5 The fermentation properties of whole wheat dough with different bran particle size

图1 不同麸皮粒径全麦面团发酵（a）和气体释放曲线（b）Fig.1 The fermentograph (a) and Gas release curve (b) of whole wheat dough with different bran particle size

2.4 麸皮粒径对全麦面团吹泡特性的影响

麸皮粒径对加酶前后全麦面团发酵流变特性的影响结果见表5和图1。由结果可知，对于空白和加酶面团，虽然随着麸皮粒径的减小，面团发酵3 h内的气体总释放量具有一定程度的提高，但细麸全麦面团的最大膨胀高度（Hm）显著低于粗粗麸和中麸全麦面团。细麸较高的产气能力可能与麸皮二次粉碎时产生了更多的破损淀粉，有利于酵母的利用相关。分析复合酶对不同粒径全麦面团的改良作用，可以发现，酶制剂的添加对不同粒径全麦面团最大膨胀高度（Hm）及实验结束时面团高度（h）均有积极作用，提高幅度在30%左右，这可能与复合酶增强了面团的延展性，有利于面团膨胀有关。同时，添加复合酶的体系气体释放曲线的最大高度略有提高，同时发酵面团在前2小时内的产气量增多。

2.5 麸皮粒径对全麦馒头品质的影响

许多研究者就麸皮粒径对面制品品质的影响进行了研究，但多集中在面包品质方面。Moder等[20]认为细麸面包屑纹理优于粗麸；但若麸皮过于细小，则其中的化学组分容易与面筋相互作用而弱化面团筋力。Shetlar等[21]研究表明麸皮面包的体积与麸皮的粒径呈负相关。图2和图3为麸皮粒径对全麦馒头加酶前后比容、硬度和感官品质的影响。结果表明，对于空白样品，随着麸皮粒径的减小，馒头比容不断降低、硬度逐渐升高，高径比有一定程度的下降。从表6感官评分结果可知，随着麸皮粒径的降低，馒头内部结构、粗糙感得到改善，但含细麸皮的全麦馒头，韧性显著降低、粘性增大，且产生难闻的麸皮蒸煮味；相对而言，中麸馒头感官总评分最高，为79分，粗麸和细麸馒头评分不足75分。与空白样品相比，复合酶对含有不同粒径麸皮的全麦粉均表现出较好的改良效果。馒头比容增大、硬度减小，内部结构、弹性、粗糙感均得到显著改善，含粗、中、细麸的全麦馒头感官评分分别增加到90.0、93.5和84.0。同时，加酶样品的感官品质随麸皮粒径变化趋势亦与空白样品相类似，酶法改良后的粗麸和中麸全麦馒头品质最佳，显著优于细麸馒头，但加酶后粗麸和中麸馒头感官评分无显著差异。

图2 麸皮粒径对全麦馒头比容、高径比的影响Fig.2 Effect of bran particle size on the specific volume and height/diameter ratio of whole wheat Chinese steamed buns

图3 麸皮粒径对全麦馒头硬度的影响Fig.3 Effect of bran particle size on the hardness of whole wheat Chinese steamed buns

表6 不同麸皮粒径全麦馒头的感官评分Table 6 The sensory score of whole wheat Chinese steamed buns of different bran size

3 结论

本研究对比了麦麸粒径对空白及加酶全麦面团流变特性及全麦馒头的品质的影响。研究发现，全麦面团的流变特性和全麦馒头的品质与麸皮的粒径大小密切相关。对于空白全麦馒头，以中等粒径麸皮制得的产品品质最好；粗麸面团延展性差，产品口感粗糙；麸皮粒径减小，面团吸水率增大、稳定时间及弱化度下降，馒头的弹性、韧性和粘性评分均显著降低。添加复合酶对不同粒度全麦面团延展性、膨胀能力和发酵性能均有改善作用，显著改善不同粒径全麦馒头的感官品质。对于加酶全麦馒头而言，粗麸和中麸馒头感官评分相当，且显著优于细麸馒头。