挤压与汽爆麦麸添加对小麦粉糊化特性的影响

李 治，吴 涛，刘 锐，隋文杰，张 民*

（天津科技大学新农村发展研究院，食品生物技术教育部工程研究中心，食品工程与生物技术学院，天津 300457）

麦麸是小麦粉加工过程中产生的副产物，因其蛋白质、矿物质和膳食纤维的含量丰富，所以麦麸具有独特的营养价值[1]。然而，大部分麦麸都被直接用作动物饲料，只有少部分用于高膳食纤维食品，其深加工和再利用程度较低。

挤压处理作为一种食品原料加工预处理方式，可以将均质、破碎、杀菌、融熔和熟化等复杂操作融为一体，具有污染少，能耗低[2]和提高可溶性膳食纤维含量[3]等特点。近年，随着对挤压技术的深入研究，其在食品加工如生产全谷物早餐和休闲膨化食品等挤压食品[4]以及食品原料的改性处理[5]中得到了广泛应用。蒸汽爆破是一种应用广泛的物理化学预处理方法[6]，且蒸汽爆破具有价格低廉、无污染和效率高等特点[7]，还可以提高麦麸原料中戊聚糖的含量[8]并且有利于麦麸营养物质的溶出[9]。蒸汽爆破技术不仅在饲料加工、制糖、发酵剂和木质纤维素原料预处理等行业应用广泛，在食品原料的加工领域的研究也在不断地深入[10]。因此挤压和蒸汽爆破处理在麦麸加工过程中发挥着重要的作用。

目前关于麦麸的添加对面团流变学特性以及对面制品品质影响的研究已有很多。田兰兰等[11]研究发现添加了麦麸粉的馒头拥有较浓的麦香味，但是口感变粗糙，馒头的品质随着麦麸添加量的增加而变差。陈建省等[12]认为，面条的质构特性随着麸皮添加量和粒度的增加而降低。范玲等[13]通过研究发现，随着麦麸粒径的减小，发酵面团的黏弹性增加。然而熊礼橙等[14]研究发现全麦面团的黏性和弹性模量则随着麦麸粒径的减小而减小。Zhang Decai等[15]研究发现麦麸粒度的减小能够增加面团的黏弹性和韧性，麦麸的添加有利于面团吸水率的提高。Bleis等[16]研究表明麦麸的添加不利于面筋网络结构的形成，导致面包体积变小，这与Pomeravz[17]和Lai[18]等的研究结果一致。Zhang等[19]研究发现麦麸粒度的减小会对面包的比容和色泽产生不良影响。

小麦粉中淀粉含量最高，在面制品加工过程中常发生淀粉糊化的现象，该现象的发生与面制品的品质特征紧密相连，而麦麸对面粉糊化作用的影响以及作用机理有待进一步研究。虽然挤压膨化和蒸汽爆破技术已在食品原料加工领域得到广泛应用。但经该技术处理的麦麸，其添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响鲜有报道。本研究以3 种不同筋力的小麦粉为原料，添加3 种类型麸皮、3 种粒度和5 个添加量处理，分析麦麸种类、添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响，旨在阐明小麦粉和麦麸在加工过程中的相互作用，以期为麦麸在食品中的添加提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

麦麸、低筋小麦粉、中筋小麦粉、高筋小麦粉山东发达面粉集团有限公司。

1.2 仪器与设备

BJ-100型高速多功能粉碎机 浙江爱雪厨房设备有限公司；DS32-VII实验双螺杆挤压机 济南赛信机械有限公司；QBS-2008型蒸汽爆破机 鹤壁正道生物能源有限公司；803201型微型糊化仪 德国布拉本德公司；标准筛 上虞市五星冲压筛具厂；JM-C型电子天平余姚市纪铭称重校验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 挤压麦麸的制备

用双螺杆挤压机将水分质量分数为40%的麦麸进行挤压，得到规则、均匀、一致的挤出物，经60 ℃烘干，得挤压麦麸。挤压条件：螺杆转速120 r/min，挤压I区温度120 ℃，挤压II区温度140 ℃，挤压III区温度160 ℃，挤压IV区温度160 ℃。

1.3.2 汽爆麦麸的制备

用蒸汽爆破机将麦麸汽爆后，得到蒸汽爆破物料，经60 ℃烘干，得汽爆麦麸。汽爆条件：保压时间5 min、料液比1∶0.7（g/mL）、蒸汽压力0.8 MPa。

1.3.3 不同粒度麦麸的制备

将原麦麸、挤压麦麸和汽爆麦麸分别进行粉碎后，依次通过不同细度的筛网（0.420、0.250、0.178、0.150 mm），得到不同粒度麦麸，其粒度范围分别为0.250～0.420、0.178～0.250、0.150～0.178 mm。

1.3.4 糊化特性的测定

将麦麸按照5%、10%、15%、20%、25%比例添加到小麦粉中，且麦麸与小麦粉总质量为2.50 g。采用Brabender糊化黏度仪测定，测定起始温度30 ℃，测定速率250 r/min，测试范围120 cmg，升温速率7.5 ℃/min，92 ℃恒温5 min，随后按照降温速率7.5 ℃/min降温至50 ℃，然后50 ℃恒温5 min。

1.4 数据统计分析

所有实验均重复3 次，Excel 2016软件统计分析所有数据，计算标准误差并制图；应用SPSS 19软件进行方差分析（ANOVA），利用邓肯式多重比较对差异显著性进行分析，P＜0.05，差异显著，具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 3 种麦麸添加量对小麦粉糊化特性的影响

2.1.1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉黏度特性的影响

表1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉黏度特性的影响Table 1 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of low-gluten wheat fl our

由表1可以看出，在0.178～0.250 mm粒度范围内，随着麦麸添加量的增加，低筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低（P＜0.05）。每增加5%的原麦麸，低筋粉中各项黏度指标平均下降为8.60、14.40、6.07 BU；较未添加麦麸时，下降了9.02%、8.71%、7.95%。每增加5%的挤压麦麸，低筋粉中各项指标平均下降9.07、15.87、6.93 BU；较未添加麦麸时，下降了9.51%、9.60%、9.08%。每增加5%的汽爆麦麸，低筋粉中各项指标平均下降9.87、16.53、6.73 BU；较未添加麦麸时，下降了10.35%、10.00%、8.82%。由以上分析可知，在0.178～0.250 mm粒度范围内，汽爆麦麸对于低筋小麦粉的峰值黏度和最终黏度的削弱作用强于其他2 种麦麸，挤压麦麸对于低筋小麦粉的回生值的削弱作用最强。

2.1.2 3 种麦麸添加量对中筋小麦粉黏度特性的影响

由表2可以看出，在0.178～0.250 mm粒度范围内，随着麦麸添加量的增加，中筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低（P＜0.05）。每增加5%的原麦麸，中筋粉中各项黏度指标平均下降6.87、10.93、4.92 BU；较未添加麦麸时，下降了8.73%、8.45%、8.03%。每增加5%的挤压麦麸，中筋粉中各项指标平均下降6.87、10.47、4.95 BU；较未添加麦麸时，下降了8.73%、8.09%、7.49%。每增加5%的汽爆麦麸，中筋粉中各项指标平均下降7.73、11.47、4.92 BU；较未添加麦麸时，下降了9.83%、8.87%、8.03%。由此可知，在0.178～0.250 mm粒度范围，汽爆麦麸对于中筋小麦粉的峰值黏度和最终黏度的削弱作用强于其他2 种麦麸，挤压麦麸对于中筋小麦粉的回生值的削弱作用最弱。

表2 3 种麦麸添加量对中筋小麦粉黏度特性的影响Table 2 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of medium-gluten wheat fl our

2.1.3 3 种麦麸添加量对高筋小麦粉黏度特性的影响

表3 3 种麦麸添加量对高筋小麦粉黏度特性的影响Table 3 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of high-gluten wheat fl our

由表3可以看出，在0.178～0.250 mm粒度范围内，随着麦麸添加量的增加，小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低（P＜0.05）。每增加5%的原麦麸，高筋粉中各项指标平均下降6.53、8.93、3.47 BU；较未添加麦麸时，下降了8.91%、7.84%、6.62%。每增加5%的挤压麦麸，高筋粉中各项指标平均下降6.47、8.93、3.67 BU；较未添加麦麸时，下降了8.82%、7.84%、7.01%。每增加5%的汽爆麦麸，高筋粉中各项指标平均下降6.53、8.73、3.80 BU；较未添加麦麸时，下降了8.91%、7.66%、7.26%。由上述分析可知，在0.178～0.250 mm粒度范围内，3 种麦麸对于高筋小麦粉的黏度特性均有明显的减弱作用，挤压麦麸对于高筋小麦粉的峰值黏度削弱作用最差，汽爆麦麸对于高筋小麦粉的最终黏度削弱作用最差，麦麸对于高筋小麦粉的回生值削弱作用最差。

2.2 3 种麦麸添加量对糊化起始时间和糊化温度的影响

图1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉（A）、中筋小麦粉（B）和高筋小麦粉（C）糊化起始时间和糊化温度的影响Fig. 1 Effect of addition and type of wheat bran on gelatinization onset time and temperature of low- (A), medium- (B) and high-gluten fl our (C)

表4 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉、中筋小麦粉和高筋小麦粉糊化起始时间和糊化温度的二次拟合曲线Table 4 Qudratic fi tted curves for the effect of addition and type of wheat bran on gelatinization onset time and temperature of fl our

如图1所示，添加0.178～0.420 mm粒度原麦麸、挤压麦麸、汽爆麦麸，总体来看，在同一添加量条件下，添加汽爆麦麸和挤压麦麸的小麦粉其糊化温度和糊化起始时间高于添加原麦麸的小麦粉。通过对实验数据进行二次拟合后发现（表4），小麦粉的峰值时间和糊化温都随着麦麸添加量的增加而增加，且挤压麦麸和汽爆原麦麸对小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提高效果明显强于度麦麸。其中，挤压麦麸对于低筋和中筋小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提升作用最强，汽爆麦麸对于高筋小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提升作用最强。

2.3 3 种麦麸粒度对小麦粉糊化特性的影响

2.3.1 3 种麦麸粒度粒度对低筋小麦粉糊化特性的影响

表5 3 种麦麸粒度对低筋小麦粉糊化特征参数的影响Table 5 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of low-gluten wheat fl our

由表5可知，当麦麸添加量固定为20%时，在0.178～0.420 mm粒度范围内，原麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对低筋小麦粉峰值黏度的影响并没有显著差异（P＞0.05），在0.150～0.250 mm范围内，粒度大小对峰值黏度的影响具有显著性差异（P＜0.05），而挤压麦麸在0.150～0.420 mm粒度范围内时，麸皮粒度的大小对峰值黏度的影响表现出显著差异（P＜0.05）。原麦麸和挤压麦麸的粒度大于0.150 mm时，粒度大小对低筋小麦粉最终黏度的影响表现出显著性差异（P＜0.05）；汽爆麦麸的粒度在0.150～0.250 mm范围内时，粒度大小对于小麦粉最终黏度并没有显著性的影响（P＞0.05）。在0.150～0.420 mm粒度范围内时，只有原麦麸的粒度大小对于低筋小麦粉回生值的影响具有显著性差异（P＜0.05）。低筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而降低，由此可知小粒径的麦麸有缩短低筋小麦粉糊化起始时间和降低糊化温度的作用。在0.150～0.420 mm粒度范围内，挤压麦麸的添加对于低筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值呈现先下降后上升的变化趋势。

2.3.2 3 种麦麸粒度对中筋小麦粉糊化特性的影响

表6 3 种麦麸粒度对中筋小麦粉糊化特征参数的影响Table 6 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of medium-gluten wheat fl our

如表6所示，当麦麸添加量固定为20%时，在0.150～0.420 mm粒度范围内，挤压麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对中筋小麦粉的峰值黏度的影响并没有显著差异（P＞0.05），而在中筋小麦粉中添加0.150～0.250 mm的原麦麸时，其粒度大小对于小麦粉的峰值黏度的影响具有显著性差异（P＜0.05）。原麦麸在0.178～0.420 mm粒度范围内时，粒度大小对中筋小麦粉的最终黏度的影响有显著性差异（P＜0.05）。在0.150～0.250 mm粒度范围内时，原麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对于中筋小麦粉的回生值的影响均具有显著性差异（P＜0.05）。中筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而降低。在0.150～0.420 mm粒度范围内，原麦麸的添加对于中筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值和回生值均呈现先下降后上升的变化趋势。

2.3.3 3 种麦麸粒度对高筋小麦粉糊化特性的影响

由表7可知，当麦麸添加量固定为20%时，在0.150～0.420 mm粒度范围内，原麦麸和汽爆麦麸的添加对高筋小麦粉的峰值黏度的影响具有显著差异（P＜0.05）。原麦麸和汽爆麦麸的粒度在0.150～0.420 mm粒度范围内时，粒度大小对高筋小麦粉的最终黏度的影响均有显著性差异（P＜0.05）。在0.178～0.420 mm粒度范围内时，3 种麦麸的粒度大小对于高筋小麦粉回生值的影响均具有显著性差异（P＜0.05）。高筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而呈现降低趋势，由此可知小粒径的麦麸能缩短高筋小麦粉糊化起始时间和降低糊化温度。在0.150～0.420 mm粒度范围内，原麦麸和挤压麦麸的添加对于高筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值和回生值均呈现先下降后上升的变化趋势。

表7 3 种麦麸粒度对高筋小麦粉糊化特征参数的影响Table 7 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of high-gluten wheat fl our

3 结 论

3 种麦麸添加量对小麦粉黏度特性实验结果表明，在0.178～0.250 mm粒度范围内，随着3 种麦麸添加量的增加，小麦粉峰值黏度、最终黏度和回生值都呈显著性下降趋势（P＜0.05），而其糊化温度和糊化起始时间则呈现二次曲线增加趋势。麦麸的种类对小麦粉黏度特性的影响有明显区别，汽爆麦麸对小麦粉的峰值黏度的削弱作用最强，而对高筋小麦粉的最终黏度削弱作用最弱。

综上所述，麦麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性均有明显的影响。研究表明，淀粉糊化特性主要受到淀粉自身类型、结构与外部因素这两方面的影响，其中外部因素包括：添加剂，如盐类[20]和糖类[21]等；酸碱度[22]和水分含量[23]。小麦麸皮中膳食纤维含量高（约30%），且膳食纤维具有较强的吸水膨胀能力[24]。所以麦麸的添加会导致麦麸与淀粉产生竞争性的吸水[25]。麦麸中膳食纤维等物质通过对水分的吸收减少了整个体系中自由水的转运，降低了水分运动性，阻碍淀粉的糊化作用，导致小麦粉糊化黏度值的下降，且麦麸添加量越大，小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值下降越明显。

3 种麦麸粒度对小麦粉黏度特性实验结果表明，当麦麸的添加量为20%时，在0.150～0.420 mm粒度范围内时，随着原麦麸粒径的减小，中筋、高筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值均呈现先降低再升高的变化趋势，3 种小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而呈现降低趋势，且粒度大小对其影响均显著（P＜0.05），由此可知小粒径的麦麸有缩短糊化起始时间和降低糊化温度的作用。原麦麸的粒度对低筋小麦粉回生值的影响具有显著性差异（P＜0.05）；挤压麦麸和汽爆麦麸的粒度对中筋小麦粉峰值黏度的影响并没有显著差异（P＞0.05）；原麦麸和汽爆麦麸的粒度对高筋小麦粉峰值黏度的影响具有显著差异（P＜0.05）。

麦麸的种类和粒度对小麦粉糊化特性的影响原因则可能是由于麸皮粒度的大小对于小麦粉由于不同粒度的麸皮其营养物质的含量有较大区别，且不同粒度的麸皮其表面活性基团也有差异[26]。挤压处理和汽爆处理会对麦麸的营养物质以及活性基团的含量产生影响[27-28]，从而影响小麦粉的糊化特性。

麦麸中富含膳食纤维，麦麸在面制品中的添加能够提升产品的营养价值，因此探究麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性的影响对面制品的生产具有一定的实际意义。本实验对麦麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性的影响进行测定，后期可继续研究麦麸中的具体成分对小麦粉糊化特性的影响效果与作用机制，为麦麸在面制品中的实际应用提供理论基础。