挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉品质的影响

朱慧雪，靳灿灿，温纪平*

1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

2.今麦郎饮品股份有限公司，北京 100089

长期摄入高脂肪、高蛋白、高胆固醇的食物，会影响肠道菌群，产生炎症反应，对身体产生伤害，导致肥胖、代谢综合征、结肠癌等。而从谷物中获取的植物蛋白、纤维和多糖等可以改善肠道菌群，达到抑制肥胖、脂肪吸收和血糖调节胰岛素水平等作用[1-2]。全谷物中含有大量的膳食纤维，虽然不可消化但影响肠道的运输和运动，同时也是肠道菌群的底物，关系着人们的身体健康，食用大量粗粮或全谷物的人群更容易达到每日微量元素推荐摄入量[3]。但是，由于受到文化信仰、饮食模式、感官特性以及全谷物成本高等因素影响，使得人们食用全谷物的意愿不高，这是全谷物推广的一大障碍[4]。研究发现，一般用可替代品全谷物或者一些含麸质的小麦替代纯小麦粉，如添加10%～20%的替代品，会降低面团的弹性，但不会对面包颜色、结构、体积产生显著影响，仍被人们所接受，因为面筋是面包制作的主要物质，会被添加的小麦替代物所稀释，但是其他成分具有弥补面筋的功能[5]。小麦糊粉层包含丰富的膳食纤维、抗氧化剂、植酸、蛋白质、微量元素等，营养丰富，可以被分离纯化成单独的组分。小麦麸皮作为传统面粉工业的主要副产品，产量高且价格低廉，具有较高的营养潜力，是作为小麦糊粉层粉初始原料的不错选择[6]。挤压处理能有效地降低小麦糊粉层粉酶活性及菌落总数，同时还增加了小麦糊粉层粉的可溶性膳食纤维的含量及总抗氧化性，改善了小麦糊粉层粉的储藏特性及营养特性[7]。研究显示，将糊粉层粉以20%～30%添加到普通面粉中，其综合营养可以达到甚至超过美国全麦粉的标准[8]。

将小麦糊粉层粉提取并挤压后添加到小麦粉中，能增加小麦粉的营养，改善人们的膳食品质，提高小麦加工的利用率和附加值。经预试验发现其添加量超过35%，面团稳定性差，黏性较大，操作困难。因此，作者采用挤压处理后的小麦糊粉层粉以0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%添加至小麦粉中，进行基本理化指标和面团流变学特性的测定分析，为小麦粉制品研究开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦糊粉层粉：山东知食坊食品科技有限公司；高筋小麦粉：五得利面粉集团有限公司；石油醚、乙醇、盐酸、蔗糖、乳酸、碳酸钠、氯化钠等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

THZ-82A振荡器：河南捷隆科技有限公司；GM2200面筋数量和质量测定仪：北京东孚久恒仪器技术有限公司；MARS60哈克流变仪：美国Thermo Fisher Scientific公司；全自动粉质仪、电子型拉伸仪：德国Brabender仪器公司；NKT-2010L激光粒度分析仪：山东耐克特仪器有限公司；破损淀粉仪：法国肖邦技术公司；Freezone6 plus型冷冻干燥机：美国Labconco有限公司；S-3400N型扫描电子显微镜：日本HITACHI公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品的制备

小麦糊粉层粉挤压处理条件为模口温度145 ℃、物料水分含量24%、主机频率18 Hz；挤压后烘3 h,粉碎、过80目筛[7]。处理后按质量比5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%质量分数添加至小麦粉中。

1.3.2 指标测定

脂肪酸值测定参照GB/T 5510—2011中的石油醚提取法；水分测定参照GB 5009.3—2016中的直接干燥法；灰分测定参照GB 5009.4—2016中的直接灼烧法；蛋白质测定参照GB 5009.5—2016中的凯氏定氮法；粗淀粉含量测定采用1%盐酸旋光法[9]；脂肪测定参照GB 5009.6—2016中的索氏抽提法；湿面筋含量测定参照GB/T 5506.2—2008；湿面筋质量测定参照SB/T 10248～10249-95；损伤淀粉含量测定参照AACC方法76-31；膳食纤维测定参照GB 5009.88—2014；粒度分布使用激光粒度仪测定，控制遮光度为10%～15%；色泽使用色差计进行测定；溶剂保持力(SRC)测定参照GB/T 35866—2018；粉质特性测定参照GB/T 14614—2019；拉伸特性测定参照GB/T 14615—2019。

1.3.3 动态流变学的测定

面粉中加水(吸水率的80%)，和面4 min，取出适量放置夹具上，切去多余面团，并涂抹硅油密封，采用哈克流变仪进行频率扫描。

动态频率扫描测试条件：测试温度25 ℃，应力0.1%，平衡时间180 s，振荡频率0.1～20 Hz。测试面团的储能模量(G′)、损耗模量(G″)、损耗角正切值(tanδ=G″/G′)随频率的变化。

1.3.4 面团微观结构的观察

面团制备同1.3.3，制好的面团压片，切长条后冻干。制成0.5 cm×0.7 cm×0.5 cm的样品，于扫描电镜下观察。

1.3.5 数据统计与分析

采用SPSS 25软件对试验数据在95%置信区间内进行显著性分析，使用Origin 9.5软件进行作图等。

2 结果与分析

2.1 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉基本组分的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉基本组分的影响如表1所示。由表1可知，随着挤压处理的小麦糊粉层粉添加量的增加，水分、淀粉含量均呈下降趋势，这是由于小麦糊粉层粉中的水分和淀粉含量比小麦粉低。灰分、蛋白质、脂肪、膳食纤维含量均呈增加趋势,这是因为小麦糊粉层中的矿物质、蛋白质、膳食纤维含量丰富，且脂类含量也远高于小麦胚乳[10]。

表1 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉基本组分的影响

2.2 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉理化指标的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉理化指标的影响如表2所示。由表2可知，湿面筋含量及面筋指数随着小麦糊粉层粉添加量的增加而降低，这是小麦糊粉层粉中的膳食纤维、脂质等与面筋蛋白相互作用对面筋复合物产生不利影响造成的[11]。降落数值呈降低趋势，说明α-淀粉酶活度随着挤压处理的小麦糊粉层粉添加量的增加呈现增大趋势。烷基间苯二酚含量随小麦糊粉层粉添加量的增加而增加，这是因为糊粉层粉中烷基间苯二酚含量显著高于纯小麦粉[12]。由表2可知，随着小麦糊粉层粉添加量的增加，各样品之间的破损淀粉含量无显著差异，呈现逐渐减少的趋势，而D90粒度逐渐增大，这是因为小麦糊粉层中膳食纤维的粒径大于小麦粉，小麦粉整体粒度变大可能会对馒头的品质造成不利影响。

表2 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉基本理化指标的影响

2.3 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉色泽的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉色泽的影响如图1所示。由图1可知，随着小麦糊粉层粉添加量的增加，L*降低，a*、b*增加，这归因于小麦糊粉层粉中的灰分含量高于小麦粉，且含有较多的核黄素、类胡萝卜素、叶黄素、叶黄素酯、黄酮等天然色素[13]，导致小麦粉的颜色变深。另外，经过挤压处理的糊粉层粉受到高温后发生美拉德反应，导致颜色变暗[14]。

注：不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)。图2—图6同。

2.4 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉溶剂保持力的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉溶剂保持力的影响如图2所示。由图2可知，随着小麦糊粉层粉添加量的增加，蔗糖SRC值增加，这是因为小麦糊粉层粉中戊聚糖的含量较高；小麦粉中的破损淀粉含量逐渐降低，碳酸钠SRC值增加，这可能是破损淀粉的吸水性和水SRC值显著增大共同作用的结果。乳酸SRC值先从141.9%降低至113.1%后再增加至121.7%，这是因为小麦糊粉层膳食纤维和面筋蛋白之间的相互作用会阻碍面筋网络结构形成[11]。由图2可知，GPI从70.4%降至39.5%，说明小麦糊粉层粉加入会对小麦粉面筋特性产生不利影响，这与前面提到的湿面筋含量和面筋指数的变化趋势具有一致性。

注：

2.5 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉糊化特性的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对小麦粉糊化特性的影响如图3 所示。由图3可知，随着挤压处理的小麦糊粉层粉的加入，糊化温度显著升高，这是因为具有强吸水性的膳食纤维与淀粉争夺水分，面筋蛋白也会吸水形成纤维状和球状结构并附着在淀粉颗粒表面，阻碍淀粉颗粒吸水溶胀，使糊化温度升高[15]。各样品的糊化淀粉体系的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值分别降低了45.38%、49.12%、35.11%、31.32%，这是因为小麦糊粉层膳食纤维的加入稀释了小麦粉体系中面筋蛋白和可糊化淀粉的含量，削弱了它们之间的交联作用，阻碍了面筋网络结构的形成并降低了淀粉糊的各项糊化黏度[16]。由图3d可知，随着糊粉层粉添加量的增加，面团的回生值显著下降，说明面团变得不易老化，可能是由于糊粉层粉的粒度或者其他活性物质导致[17]。

2.6 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团流变学特性的影响

2.6.1 粉质特性

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团粉质特性的影响如图4所示。由图4a 可知，随着挤压处理小麦糊粉层粉添加量的增加，吸水率显著增加。这是因为膳食纤维含量逐渐增加，纤维结构中存在大量的亲水基团使其与蛋白质等物质发生相互作用引起的[18]；另外，小麦粉中的蛋白质含量也随着小麦糊粉层粉添加量的增加而增加。面团的形成时间随小麦糊粉层粉添加量的增加而减小，这是因为膳食纤维的逐渐增加会对面筋蛋白和可糊化淀粉产生严重的稀释作用，面筋蛋白和淀粉之间的交联作用减弱，使面筋网络结构充分形成所需要的时间变短。面团的稳定时间从13.44 min缩短至4.33 min，这是因为小麦糊粉层粉中的膳食纤维会充塞在面筋-淀粉基质中，使面筋在延展时产生空洞，导致面筋筋力逐渐减弱。由图4c、4d可知，随着小麦糊粉层粉添加量的增加，面团弱化度增加，粉质质量指数则从196 mm下降至66 mm，说明糊粉层膳食纤维的存在导致面筋蛋白结构的强度减弱，面团的弹性、韧性、操作性能变差。

图4 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团粉质特性的影响

2.6.2 拉伸特性

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团拉伸特性的影响如图5所示。由图5a可知，随着挤压处理的小麦糊粉层粉添加量的增加，面团拉伸曲线面积减小，可能是随着糊粉层粉的含量增加，纤维物质的存在削弱蛋白质与淀粉之间的作用，对面筋网络结构形成阻碍[19]。面团的拉伸阻力先增加后降低，这可能是因为在小麦糊粉层粉添加量较少的情况下，面筋的延展在拉伸过程中会形成一部分阻力，糊粉层膳食纤维充塞在面筋网络结构中使面团的硬度变大，面团的拉伸阻力在二者的相互作用下发生变化，纤维的存在是拉伸阻力增加的主要原因[20]。随着挤压处理的小麦糊粉层粉添加量的增加，面团的拉伸比例显著增加。

图5 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团拉伸特性的影响

2.6.3 动态流变学特性

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团动态流变学特性的影响如图6所示。由图6a、6b可知，在频率扫描(0.1～20 Hz)范围内面团的G′和G″均随着频率的增加而增加，并且同一频率下，二者的模量均随着小麦糊粉层粉添加量的增加而增大，说明面团具有一定的流动性，其中储能模量的增加表明面团越来越难以发生可逆的弹性形变[21]，这是因为糊粉层膳食纤维的加入破坏了面筋蛋白的化学键并与面筋网络结构产生交联作用[22]，使面团的弹性降低并限制了面团的流动性，而膳食纤维中的戊聚糖具有高黏性，它的存在使面团的黏性显著增加。如图6c所示，在同一频率下，小麦糊粉层粉添加量越大，tanδ值越小，说明面团中的高聚物数量越来越多或者聚合度越来越大，导致面团的流动性变差。

图6 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团动态流变学特性的影响

2.7 挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团微观结构的影响

挤压处理的小麦糊粉层粉添加量对面团微观结构的影响如图7所示。由图7可知，随着挤压处理的小麦糊粉层粉添加量的增加，面团结构发生了明显变化，在添加量为5%和10%时，面团的微观结构变化不大，面筋网络较为连续且与淀粉颗粒包裹状态良好。在添加量为15%时，图7d所示的连续的面筋网络结构开始变得不连续，出现了较大的孔洞和裂缝，淀粉颗粒逐渐暴露在面团表面，这是因为糊粉层粉的加入阻碍了面筋网络的形成。在添加量为20%和25%时，图7e、7f所示的面筋网络中的孔洞结构逐渐变得不规则、个数较多且面积较大，淀粉颗粒完全暴露在面团表面；在添加量为30%和35%时，图7g、7h所示的面筋结构受到严重破坏，几乎观察不到完整的气孔结构，这归因于小麦糊粉层粉的过量加入，膳食纤维阻断面筋-淀粉基质的连续性，导致面筋网络结构松散、孔洞较大且不均匀，这会使面团在发酵时不能保持良好的气孔结构，导致面制品的体积较小。综上所述，挤压处理的小麦糊粉层粉添加量在0～15%范围内，面团的微观网络结构较好，添加量在15%～30%之间,面团品质变差但尚可接受，添加量为30%以上时，面团的面筋-淀粉基质逐渐变得不连续，微观结构较差。

3 结论

通过对相关指标测定发现，添加挤压处理的小麦糊粉层粉对小麦粉的粗淀粉、湿面筋含量、面筋指数、色泽、糊化特性、粉质拉伸特性均有负面影响，挤压处理的小麦糊粉层粉的添加对面团的面筋网络结构产生破坏，而粗蛋白含量、粗脂肪含量、膳食纤维含量、烷基间苯二酚含量等营养组分随添加量增加而增加；在扫描频率范围内，面团的黏弹性随着频率的增加而增加；添加量在0%～15%范围内，面团的微观网络结构较好，添加量为30%以上时，面团的面筋-淀粉基质逐渐变得不连续，微观结构较差。因此，少量地添加糊粉层粉对面团性质的破坏尚在可接受范围内，并且营养成分含量增加。