糊粉层粉添加比例对小麦粉营养特性和面团流变学特性的影响

姚建森，胡浩杰，牛永武，田双起，赵仁勇*，王海军

1.山东知食坊食品科技有限公司，山东 泰安 271024

2.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

3.五得利面粉集团有限公司，河北 邯郸 056900

小麦是我国的主要粮食作物之一，产量逐年升高。“食不厌精”和追求“精、细、白”的消费观念是导致小麦过度加工的直接诱因。原国家粮食局于2014年5月发出“节粮减损，适度加工”的行业倡议[1]，但小麦加工企业实现“适度加工”仍有较多技术难点需要突破。目前，面制品市场中主要利用全麦粉产品来实现小麦制品营养价值的显著提升，但产品自身具有一定的局限性，如肠胃功能欠缺的幼童和老年人不宜食用；难以满足体重超标、亚健康或轻度慢性病等消费者的功能性营养素需求等。因此，研发出富含营养物质且能直接用于制作面食的小麦粉产品具有重要意义。

小麦糊粉层亦称外胚乳，是位于籽粒皮层的内层细胞，占小麦籽粒质量的7%～9%，可以由传统粮食加工副产物——小麦麸皮进一步分离制备获得[2]，是小麦籽粒营养价值最高的部位[3]。小麦糊粉层粉富含矿物质(磷、镁、钾、钙、铁、锌和锰)、维生素(VB1、VB2、VB6、VE、泛酸、烟酸和叶酸等)、蛋白质、膳食纤维(阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖)、烷基间苯二酚和脂质等多种营养活性成分[4-7]，其中，K、P、Mg、Zn等元素含量是全麦粉中的2～3倍，VB2含量是全麦粉中的2倍，是小麦粉中的3倍[8]，被称为人类天然的营养宝库。然而，本团队前期研究发现小麦糊粉层粉中铬、砷、镉、铅等重金属含量显著高于小麦粉和全麦粉，且灰分含量高，不宜直接用于制作面制食品。

为确保小麦糊粉层粉产品的食用安全性并提升传统小麦粉的营养品质，作者以全麦粉为参照，将小麦粉和糊粉层粉按不同比例复配获得复配粉，研究分析复配粉的营养物质含量、糊化特性和面团流变学特性，为推动小麦糊粉层粉在面制品中的大量应用奠定理论基础。

1 材料与试剂

1.1 材料

小麦粉、麸皮、通粉、次粉、麦胚：邯郸五得利面粉集团有限公司。小麦糊粉层粉：山东知食坊食品科技有限公司利用麸皮加工制得。小麦糊粉层复配粉：同一批次小麦糊粉层粉和小麦粉按照质量比5∶ 95、10∶ 90、15∶ 85、20∶ 80、25∶ 75复配，分别得到5%、10%、15%、20%和25%小麦糊粉层复配粉。全麦粉：将麸皮用锤式旋风磨研磨成粉，按照小麦粉、通粉、麸皮、次粉和麦胚的出粉率配制而成，作为对照。

1.2 主要试剂

重铬酸钾：郑州派尼化学试剂厂；重氮盐Fast Blue B Zn(纯度大于95%)：加拿大TRC；热稳定α-淀粉酶液、烷基间苯二酚同系物C15∶ 0标准品：美国Sigma-Aldich公司；乙酸镁、硝酸(优级纯)、浓硫酸、硫酸铜、冰乙酸、甲醇、碳酸钠、碳酸氢钠、无水乙醇、苯酚、氮气、石油醚，以上试剂若无特殊说明均为分析纯。

1.3 仪器与设备

101 A-2电热鼓风干燥机：上海实验仪器厂有限公司；AB204-S分析天平、PL1502-S电子天平：瑞士Mettler Toledo公司；3100锤式旋风磨：瑞典Perten公司；4001113粉质仪、EXEK/6拉伸仪、803302黏度仪：德国Brabender公司；SCIENTZ-IID超声细胞破碎仪：宁波新芝生物科技股份有限公司；KJELTEC8400凯氏定氮仪：丹麦FOSS；UV-2550分光紫外光谱仪：日本岛津公司；CENTRIFUGE 5810R离心机：德国Eppendorf公司；SD MATTC破损淀粉测定仪：法国Chopin公司；JLZ降落数值测定仪：杭州天成光电有限公司。

1.4 方法

1.4.1 矿物质含量的测定

钠、铁、钾、铜、镁、钙、锌、钼、钴和锰含量的测定参照GB 5009.268—2016，磷含量的测定参照GB 5009.87—2016。

1.4.2 膳食纤维、B族维生素、氨基酸含量的测定

膳食纤维含量测定参照GB/T 5009.88—2014；VB1、VB2、VB6、叶酸、泛酸和烟酸含量的测定分别参照GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016、GB 5009.154—2016、GB 5009.211—2016、GB 5009.210—2016、GB 5009.89—2016；氨基酸含量测定参照GB/T 5009.124—2016。

1.4.3 烷基间苯二酚含量和脂肪酸值的测定

参照文献[9-10]的方法测定烷基间苯二酚含量；脂肪酸值测定参照GB/T 15684—2015。

1.4.4 重金属含量的测定

铅、砷、铬、镉和汞含量的测定参照GB 5009.268—2016。

1.4.5 基础理化指标测定

水分、灰分、粗蛋白和破损淀粉含量的测定分别参照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016和GB/T 31577—2015，降落数值的测定参照GB/T 10361—2008。

1.4.6 糊化特性和流变学特性测定

糊化特性的测定参照GB/T 27628—2011；面团揉混特性的测定参照GB/T 14614—2006；面团延展特性的测定参照GB/T 14615—2006。

2 结果与分析

2.1 糊粉层粉添加比例对复配粉矿物质含量的影响

测定原料和样品中各种矿物质含量，结果见表1。全麦粉中各种矿物质含量与小麦中的基本接近，而麸皮中矿物质含量明显高于全麦粉的，表明小麦中的矿物质在加工制粉过程中基本没有损失，而小麦籽粒中的矿物质在麸皮中显著富集，与相关研究结果一致[11-12]。因此，麸皮的加工利用对提升小麦的营养利用效率具有重要意义。在糊粉层复配粉中，所有测定的矿物质含量随着糊粉层粉添加比例的增加总体呈现逐渐上升的趋势。其中，5%糊粉层复配粉中的钴含量明显高于全麦粉的，而25%糊粉层复配粉中的磷、镁、铜、锌含量仍然较低，为全麦粉中含量的80%～90%。当糊粉层粉的添加比例分别为15%、25%、15%、5%、25%、25%时，复配粉中铁、钾、钠、钙、锰、钼等矿物质含量与全麦粉的接近。整体来看，糊粉层粉添加量15%～25%时可以得到与全麦粉矿物质含量相近的复配粉。

表1 小麦糊粉层复配粉的矿物质含量Table 1 Mineral content of compound flour with wheat aleurone layer mg/kg

2.2 糊粉层粉添加比例对复配粉B族维生素含量的影响

由表2可知，与小麦相比，全麦粉中VB2含量明显降低、叶酸含量显著升高、其他维生素含量相近，而麸皮中VB1、VB6、泛酸、叶酸和烟酸含量均明显升高。表明小麦制备全麦粉过程中对维生素的影响较小，但小麦麸皮中含有丰富的维生素，具有较高的营养利用价值。随着小麦糊粉层粉添加比例的增大，复配粉中VB1、VB2、VB6、泛酸、叶酸、烟酸等维生素含量均逐渐增加。25%糊粉层复配粉中的VB1含量仍然较低，约为全麦粉中含量的50%。当糊粉层粉的添加比例分别为25%、20%、25%、25%时，复配粉中VB6、泛酸、叶酸和烟酸含量与全麦粉的接近，表明小麦糊粉层粉添加比例的增高能够有效增加复配粉中B族维生素的含量。

表2 小麦糊粉层复配粉的B族维生素含量Table 2 Vitamin B content of compound flour with wheat aleurone layer g/100 g

2.3 糊粉层粉添加比例对复配粉氨基酸含量的影响

由表3可知，小麦中的氨基酸含量与全麦粉中的相差不大，而麸皮中的谷氨酸、蛋氨酸和脯氨酸含量明显低于全麦粉的。已有研究表明，谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸大多存在于面筋蛋白中[13]，主要位于小麦胚乳部分，因此，随着小麦糊粉层粉添加比例的增大，复配粉中谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量均逐渐减少，其他种类氨基酸含量均不断增加。整体来看，糊粉层粉添加比例为25%时，复配粉与全麦粉中的氨基酸含量接近。

表3 小麦糊粉层复配粉的氨基酸含量Table 3 Amino acid content of compound flour with wheat aleurone layer g/100 g

2.4 糊粉层粉添加比例对复配粉重金属含量的影响

铅、砷、铬、镉、汞在食品中的含量属于痕量级别，过多会对人体造成危害[14]。根据GB 2762—2019《食品中污染物限量》要求谷物及其制品中铅、镉、砷、汞、铬的限量指标分别为0.2、0.1、0.5、0.02、1.0 mg/kg。由表4可知，全麦粉中砷含量比小麦中的高，其他重金属含量与小麦中的均相近，且均未超过标准限量值。麸皮中各种重金属含量均低于标准限量值，但明显高于全麦粉的。因此，利用麸皮制备小麦糊粉层粉产品时，仍需加强相关重金属含量的检测。将小麦粉与糊粉层粉复配后，随着糊粉层粉添加比例的增大，复配粉中铅、砷、铬、镉含量均逐渐增加，汞未检出。复配粉中铅、铬含量均高于全麦粉的，当糊粉层粉添加比例分别为10%、15%时，复配粉中砷含量和镉含量与全麦粉中的相似。复配粉中各重金属含量均未超过限量标准，由此可见，小麦糊粉层粉复配不仅可以具有媲美全麦粉的营养价值，还可以提高其安全性。

表4 小麦糊粉层复配粉的重金属含量Table 4 Heavy metal content of compound flour with wheat aleurone layer mg/kg

2.5 糊粉层粉添加比例对复配粉基础理化指标的影响

由表5可知，复配粉水分、破损淀粉含量随着糊粉层粉添加比例的增大而逐渐减小，主要是因为糊粉层粉灰分含量较高，水分、淀粉含量较低所致。复配粉中灰分、烷基间苯二酚、总膳食纤维含量和脂肪酸值则随着糊粉层粉添加比例的增大而逐渐增大，小麦糊粉层粉来源小麦麸皮，烷基间苯二酚位于小麦籽粒的内果皮，矿物质含量较高[15]，因此复配粉中灰分、烷基间苯二酚含量逐渐增加。当糊粉层粉添加比例分别为20%、25%、20%、15%、25%时，复配粉中水分、灰分、烷基间苯二酚、脂肪酸值、总膳食纤维含量与全麦粉中的接近。小麦糊粉层复配粉中α-淀粉酶活性(降落数值)随着糊粉层粉添加比例的增加呈现先增加后减小的趋势，且复配粉的α-淀粉酶活性均低于全麦粉的。

表5 小麦糊粉层复配粉的基础理化指标Table 5 Basic physicochemical indexes of compound flour with wheat aleurone layer

2.6 小麦糊粉层复配粉的糊化特性

适当温度下面粉中的淀粉粒在水中溶胀、分裂，形成均匀状液体的过程称为糊化。在蒸煮或烘烤的过程中淀粉的糊化直接影响面制品的组织结构[16]。由表6可知，随着糊粉层粉添加比例的增大，复配粉糊化温度逐步升高，峰值黏度、最终恒温阶段黏度、回生值均逐渐降低，而崩解值先增大后减小，说明糊粉层粉导致复配粉变得不稳定，影响面筋在面团中的网络结构形成[17]。可能是糊粉层粉具有较高的α-淀粉酶活性，能分解淀粉聚合酶，从而导致复配粉糊化峰值黏度降低，复配粉中含有较高的膳食纤维和脂质，也会影响其糊化特性[18]。当糊粉层粉添加比例分别为10%、20%、15%时，复配粉的糊化温度、峰值黏度、崩解值与全麦粉的相似。

表6 小麦糊粉层复配粉的糊化特性Table 6 Gelatinization characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

2.7 小麦糊粉层复配粉的流变学特性

2.7.1 揉混特性

由表7可知，复配粉吸水率随着小麦糊粉层粉添加比例增大而逐渐升高，主要是因为随着糊粉层粉添加比例的增大，复配粉中膳食纤维的含量也逐渐增加，膳食纤维含有大量的亲水性基团，易吸水[19]。复配粉形成时间随着糊粉层粉添加比例的增大呈现先升高后降低的趋势，当添加比例为20%时达到最大值；稳定时间则随着糊粉层粉添加比例的增大而逐渐降低，当添加比例为25%时仍比全麦粉的高。小麦粉中面筋蛋白含量对面团的形成时间有影响，糊粉层粉添加量少，对面筋结构影响就小，并且糊粉层粉中蛋白含量较高，戊聚糖等多糖含量较高，从而导致面团的形成时间增大；稳定时间越小，说明面团的耐搅拌特性越弱，面团的韧性越差、筋力越低，面团品质也越差[20-21]。弱化度随着糊粉层粉含量的增加而呈现增大的趋势，弱化度大，表示面团在过度搅拌后面筋变弱的程度大，面团变软发黏，影响面制品的加工。当糊粉层粉添加比例分别为20%、10%、20%时，复配粉的吸水率、形成时间、弱化度与全麦粉的接近。

表7 小麦糊粉层复配粉的揉混特性Table 7 Farinograph characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

2.7.2 延展特性

面团的拉伸曲线面积、拉伸阻力、拉伸比例越大，表明面团中面筋网络结构牢固，面团的筋力和持气能力强[22]。由表8可知，拉伸曲线面积逐渐减小，说明面团的筋力变弱，流动变差。在45 min时，面团拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例均呈下降的趋势，说明随着糊粉层粉添加比例的增加，面团持气能力和筋力均变弱，主要是因为糊粉层粉中膳食纤维含量高，会引起面筋的部分脱水并影响其网络结构，对面团的黏弹性产生负面影响[23]。在90、135 min时，面团延伸度呈现逐渐减小的趋势，说明面团随着糊粉层粉比例的增加，延展特性和可塑性变差。随着时间的延长，面团拉伸曲线面积和拉伸比例变化较小，而拉伸阻力、最大拉伸阻力呈逐渐增大的趋势，变化较大，说明面团在揉面、成型、醒发的过程中均能保持良好的状态，且手工处理性能较好[24]。随着糊粉层粉添加比例的增大，复配粉面团的拉伸曲线面积、拉伸阻力、延伸度、最大拉伸阻力、拉伸比例均比全麦粉的高，并且随着时间的延长，趋势保持不变。

表8 小麦糊粉层复配粉的延展特性Table 8 Extension characteristics of compound flour with wheat aleurone layer

3 结论

以全麦粉作为参照，研究不同添加比例的小麦糊粉层复配粉中矿物质、维生素、氨基酸等营养物质含量。随着糊粉层粉添加比例的增加，仅谷氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量逐渐减少，其他各种组分含量均呈现增加的趋势。当糊粉层粉添加比例为15%～20%时，复配粉中矿物质、维生素、氨基酸等多种营养物质和烷基间苯二酚、总膳食纤维含量与全麦粉的接近，而灰分含量比全麦粉的低。

研究复配粉的糊化特性和面团流变学特性，发现复配粉的糊化温度随着糊粉层粉添加比例的增加而逐渐升高，峰值黏度则逐渐降低。随着糊粉层粉添加比例的增加，复配粉的吸水率逐渐增加，而稳定时间逐渐降低。当糊粉层粉添加量为20%时，复配粉的面团形成时间最长，弱化度最大。小麦糊粉层复配粉的拉伸特性表明，随着时间的变化，面团拉伸曲线面积和拉伸比例增大趋势不明显，而拉伸阻力、最大拉伸阻力呈明显增大的趋势。

总体来看，当糊粉层粉添加比例为15%～20%时，小麦糊粉层复配粉多数营养物质含量与全麦粉接近，且复配粉形成的面团在揉面、成型、醒发的过程中均能保持良好的状态。因此，15%～20%小麦糊粉层复配粉可用于开发营养价值更高的发酵面制食品。