不同制粉方式对运黑161全麦粉加工特性的影响

关 硕 刘 瑞 于章龙 孙元琳

(1 运城学院生命科学系/特色农产品加工山西省重点实验室，山西 运城 044000；2 山西农业大学棉花研究所，山西 运城 044000；3山西农业大学食品科学与工程学院，山西 太谷 030800)

随着“健康中国2030”规划纲要的提出，消费者的健康意识越来越强，全麦食品的健康功效也日益被公众所熟知[1]。全麦粉作为全谷物类食品原料之一，最大程度地保留了小麦籽粒的麸皮和胚芽。小麦籽粒麸皮中含有丰富的膳食纤维、矿物质和维生素等营养物质[2-3]。研究发现，长期食用全麦制品可降低患糖尿病、肥胖、心脑血管等疾病的风险[4-6]。虽然全麦面包含有丰富的营养物质，但由于全麦面包的产品质量和口感不理想，消费者对其接受度低于精面粉面包。因此在加工前需要选择合适的制粉方式，确定合适的粉碎粒度以保持全麦面包的适口性。目前，生产全麦粉的方法主要有直接粉碎法和回添法[7]。直接粉碎法是将小麦籽粒直接进行粉碎加工制得全麦粉；回添法是先精制面粉后再将麸皮回添制得全麦粉[8-9]。目前，国内外针对全麦面包的研究大多集中于不同粒度对全麦面包的影响，Navrotskyi等[10]认为，粗麸皮制作的面包比容和体积均小于细麸皮制作的面包。Cai等[11]认为，随着麸皮粒度减小，面包体积减小。Majzoobi等[12]研究发现，增加麸皮粒度对面包风味无显著影响，但对面包口感和品质产生负面影响。目前对不同制粉方式是否会对全麦面包产生影响的研究较少。

本研究以运黑161黑小麦为原料，将籽粒通过直接粉碎法和回添法两种不同粉碎方式制得的全麦粉分别过80、100、120目筛，并将其加工成面包，研究不同粉碎方式以及不同粒度对全麦粉的破损淀粉含量，直、支链淀粉含量，水合特性，发酵特性以及流变学特性的影响，并对其面包进行感官评定，进而选出合适的加工方式和粉碎粒度，以期为黑小麦全麦面包的制作提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

运黑161黑小麦籽粒，由山西农业大学棉花研究所提供。

1.2 仪器与设备

Y18型磨粉机、Y38型全自动粉质仪、Y03型拉伸仪，土耳其YUCEBAS公司；3100型锤式旋风磨，瑞典Perten仪器有限公司；YK-98小型超微粉碎机，山东省青州市益康中药机械配件厂；Mixolab2混合实验仪、F4流变发酵仪，法国肖邦技术公司；BHS系列双动和面机，邢台蓝邦机械制造厂；WFF型喷雾式发酵箱，广东省泓锋食品机械有限公司；PL-2A型电烘炉，泰州市恒联电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 运黑161面粉制备方法 利用Y18型磨粉机将清理除杂后的黑小麦籽粒磨粉过90目筛，收集其皮磨面粉及心磨面粉并混匀，于4℃冷藏保存。

1.3.2 全麦粉制备方法 直接粉碎法：利用3100型锤式旋风磨将清理除杂后的黑小麦籽粒磨粉，所得全麦粉经超微粉碎后分别过80、100、120目筛，于4℃冷藏保存。

回添法：分别收集皮磨面粉、心磨面粉、粗麸及细麸, 出粉率为66.5%。将1.3.1制备的面粉分别过80、100、120目筛，回收的麸皮经超微粉碎并过相应的目筛后按出粉率的比例回添，于4℃冷藏保存。

1.3.3 淀粉含量测定

1.3.3.1 破损淀粉含量 参考《GB/T 31577-2015粮油检验 小麦粉损伤淀粉测定》[13]测定破损淀粉含量。

1.3.3.2 直、支链淀粉含量 参考吴远琴等[14]的方法，并稍作修改。

直、支链淀粉标准曲线的绘制：以直链淀粉和支链淀粉标准品分别配制0.5 mg·mL-1直、支链淀粉标准溶液，分别吸取0.5 mg·mL-1直链淀粉标准溶液5、6、7、8、9、10 mL于6只100 mL烧杯中，各加蒸馏水40 mL，以0.1 mol·L-1HCl溶液调pH值至3～3.5之间，加入1 mL碘试剂，用蒸馏水定容至100 mL，静置20 min，以蒸馏水为空白对照，于620 nm波长下测定吸光度值，以吸光度值为纵坐标，直链淀粉含量(mg)为横坐标，绘制直链淀粉检测标准曲线。以同样的方法在556 nm波长下测定各梯度支链淀粉的吸光度值，绘制支链淀粉检测标准曲线。

样品中淀粉的提取方法[15]：将50 g面粉置于脱脂纱布上，用蒸馏水润湿反复揉洗，并收集滤液，3 000 r·min-1离心10 min，移去上清液，将沉淀烘干后即为淀粉。

样品中直、支链淀粉含量测定：称取约50 mg待测淀粉于100 mL烧杯中，后续步骤同制作标准曲线方法一致，以蒸馏水为空白对照，于620、556 nm处分别测定吸光度值。按以下公式计算直、支链淀粉含量：

式中，A为根据直、支链淀粉检测标准曲线计算的样品液中直、支链淀粉含量，mg；m为样品质量，g；B为直、支链淀粉标准品提取量，g。

1.3.4 吸水性测定 参考陈洁等[16]的方法并稍作修改。称取3 g待测样品溶于30 mL蒸馏水并于40℃的水浴锅中放置20 min，随后以4 000 r·min-1离心20 min，移去上清液，称量离心管中沉淀的质量。按以下公式计算样品的吸水性：

式中，M为离心管中沉淀质量，g；m为样品的质量，g。

1.3.5 溶解度与膨润力测定 参考张杰等[17]和Jitranut等[18]的方法并稍作修改。将0.5 g小麦淀粉样品(淀粉提取方法同1.3.3.2)溶于25 mL蒸馏水中于90℃的水浴锅中放置30 min，随后以3 000 r·min-1离心25 min。将上清液于105℃烘箱中烘至恒重。按以下公式计算溶解度和膨润力：

式中，A为上清液干物质质量，g；P为离心管中的沉淀质量，g；W为小麦淀粉质量，0.5 g。

1.3.6 酵母发酵力 参考艾志录等[19]的方法并稍作修改。称取面粉300 g，加入100 mL水揉混成面团，称取350 g面团置于发酵篮中，砝码配重2 kg，于温度28.5℃下测定3 h内面团发酵最大高度、面团释放CO2的最大高度、到达发酵最大高度的时间、到达释放CO2最大高度的时间、持气率和总体积等指标。

1.3.7 混合特性 参考《GB/T 37511-2019粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 混合试验仪法》[20]。

1.3.8 粉质特性 参考《GB/T 14614-2019粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》[21]。

1.3.9 拉伸特性 参考《GB/T 14615-2019粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》[22]。

1.3.10 面包制作方法 使用二次发酵法[23]制作面包。

1.3.11 面包比容测定 面包出炉5 min后使用天平称取质量，采用菜籽置换法测得面包体积。按以下公式计算面包比容：

面包比容(mL·g-1)=体积(mL)/质量(g)。

1.3.12 感官评价 评分标准参照《GB/T 14611-2008粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》[24]，并稍作修改，由6名经过培训的食品专业学生进行面包感官评定，评分项目包括面包体积、面包外观、面包芯色泽、面包芯质地、面包芯纹理结构和口感。

1.4 数据处理

每项指标均进行3次独立的重复试验测定。使用SPSS 25.0软件中的Duncan方差分析对数据进行差异显著性分析，显著性水平P<0.05，使用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉淀粉含量的影响

由表1可知，随着粒度的减小，破损淀粉和直链淀粉含量增加，支链淀粉含量减少。除回添法制备且过100目筛全麦粉以外，其余全麦粉破损淀粉含量均与黑小麦面粉存在显著差异(P<0.05)，两种制粉方式下过80目筛全麦粉的破损淀粉含量均小于黑小麦面粉，说明其在加工过程中的损伤程度低于黑小麦面粉加工时的损伤程度。全麦粉的直链淀粉含量显著高于黑小麦面粉(P<0.05)。一方面是由于支链淀粉相对易糊化，小粒径的麸皮在加工过程中经过反复研磨，温度升高，进而导致支链淀粉含量随着粒度的减小而减小；另一方面随着加工强度增加，破损淀粉含量增加，进而导致以结晶结构为主的支链淀粉链长变短，并向类似的短链转化，增加了直链淀粉的浸出[25]，从而导致支链淀粉含量减少，直链淀粉含量增加。回添法制备且过80目筛时全麦粉的直链淀粉含量最低，为7.00%。直接粉碎法制备且过80目筛时全麦粉的破损淀粉含量最低，为9.93%，支链淀粉含量最高，为80.18%。

表1 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉淀粉含量的影响

2.2 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉水合特性的影响

由图1可知，随着粒度的减小，全麦粉的溶解度和膨润力增加，直接粉碎法制备且过80目筛时的全麦粉溶解度、膨润力最小，分别为2.5%和3.0%。全麦粉的溶解度除直接粉碎法制备且过100目筛时与黑小麦面粉间无显著性差异(P>0.05)外，其余均有显著性差异(P<0.05)。直接粉碎法制备且过80目筛时全麦粉的膨润力与黑小麦面粉相比显著减小(P<0.05)，其余均显著上升(P<0.05)。

注：不同小写字母表示相同指标不同样品间差异显著(P<0.05)。下同。

2.3 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉发酵特性的影响

由表2可知，随着粒度的减小，面团的发酵高度(maximum height of dough fermentation, Hm)增大。全麦粉的持气率均高于黑小麦面粉，且随着粒度的减小，持气率上升。气体释放最大高度(H′m)随粒度的减小呈现先增大再减小的趋势。面团的气体释放高度和持气率在一定程度上影响了面团的发酵力；良好的发酵力可以使面制品拥有好的品质，特别是对产品的体积有积极贡献[26]。回添法生产的全麦粉面团发酵高度、持气率均小于直接粉碎法，说明回添法制备的全麦粉面团在发酵过程中与直接粉碎法制备的全麦粉相比结构易塌陷。

表2 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉发酵特性的影响

2.4 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉流变学特性的影响

2.4.1 混合特性

2.4.1.1 混合实验仪参数分析 由表3可知，与黑小麦面粉相比，全麦粉的稠度最小值减小，说明麸皮的加入使得面粉中蛋白质的弱化程度和糊化热稳定性稍有下降。随着粒度的减小，全麦粉的最终黏度呈现先增大后减小的趋势，直接粉碎制备的全麦粉峰值黏度和糊化特性高于回添法生产的全麦粉，说明回添法制备全麦粉的淀粉酶含量高于直接粉碎法制备的全麦粉。全麦粉的糊化特性大于黑小麦面粉，这可能与麸皮中的纤维难以糊化有关[26]。

表3 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉混合特性的影响

2.4.1.2 混合实验仪目标指数剖面图分析 目标指数剖面图如图2所示，图中的两条黑色闭合曲线之间的区域是面包目标指数区间[27]。由图2可知，麸皮的加入对混合指数影响较小，说明不同粉碎方式和粒度对面团的稳定性没有产生明显影响。直接粉碎法、回添法制粉方式下过80目筛样品的面筋指数均高于对照样品，证明此两种样品的面筋强度稍大，热稳定性好。直接粉碎法制备且过80目筛全麦粉的粘度指数高于所有样品，该全麦粉的粘度增加最大。

图2 全麦粉指数剖面图

在粉碎粒度超过80目时，全麦粉的面筋指数和淀粉酶指数已不在闭合环中，说明随着粒度的减小，全麦粉的面筋热稳定性减小且淀粉酶活性偏大，此时全麦粉已不适宜做面包。综上，两种制粉方式下全麦粉的粉碎粒度超过80目时不宜加工面包。

2.4.2 粉质特性 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉粉质特性的影响如表4所示，全麦粉的吸水率显著高于黑小麦面粉(P<0.05)，但形成时间无显著差异(P>0.05)，弱化度低于黑小麦面粉。在全麦粉加工过程中，随着粒度的减小，全麦粉的研磨损伤较大，破损淀粉含量和戊聚糖的增加导致全麦粉与蛋白质的水合作用增强，从而导致吸水率增加[28-30]。全麦粉的形成时间都高于黑小麦面粉，稳定时间随着粒度的减小先增大后减小，弱化度先减小后增大，可能是由于粉碎粒度较大时对面筋网络的形成有阻碍作用从而破坏面团的持气性[31]。除直接粉碎且过120目筛的全麦粉之外，其余全麦粉的粉质质量指数均高于黑小麦面粉。

表4 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉粉质特性的影响

2.4.3 拉伸特性 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉拉伸特性的影响如表5所示。醒发时间45 min时，随着粒度的减小，直接粉碎法制备全麦粉的拉伸能量、阻力值、最大阻力、比率及最大比率先上升后下降，回添法制备全麦粉的各项拉伸指标都呈上升趋势。原因可能是回添法制备全麦粉在过筛前仅将麸皮进行超微粉碎。而直接粉碎法制备全麦粉在过筛前将全麦粉进行超微粉碎，使得其麸皮和面粉的粒度细于回添法制备的全麦粉。由于粒度过细时阿拉伯木聚糖会与面筋蛋白争夺水分，另外戊聚糖易与面筋蛋白交联，进一步阻碍面筋网络的形成[32]。

表5 制粉方式及粉碎粒度对全麦粉拉伸特性的影响

面团的各项拉伸参数随着醒发时间的增加均有上升的趋势，在醒发时间为135 min时，直接粉碎法制备且过80目筛全麦粉的阻力值、比率以及最大比率最大。可能是由于随着醒发时间的增加，面团中的水分更加均匀，使得面团中的面筋充分吸水膨胀形成良好的网状结构[33]。同时淀粉颗粒也充分吸水膨胀，对面团韧性和延展性的提升起到了积极作用，导致面团的各项参数都呈上升趋势。

2.5 制粉方式及粉碎粒度对全麦面包品质的影响

2.5.1 制粉方式及粉碎粒度对面包比容的影响 由图3可知，随着粒度的减小，全麦面包的比容值呈下降趋势，两种制粉方式下同样的粒度横向对比来看，在过80目筛时，直接粉碎法制备的全麦粉比容值显著高于回添法制备的全麦粉。两种制粉方式下100目筛时比容值无显著差异，直接粉碎法制备且过120目筛时全麦粉的比容值最小，显著低于回添法制备且过120目筛全麦粉(P<0.05)。综合来看，直接粉碎法制备且过80目筛时全麦粉的比容值显著高于其他样品(P<0.05)，为6.14 mL·g-1。

图3 不同制粉方式及粉碎粒度对面包比容的影响

2.5.2 制粉方式及粉碎粒度对面包感官品质的影响 不同制粉方式及粉碎粒度对面包感官评分的影响见表6，面包实物图及横切面视图见图4。麸皮的加入使得面包表皮和面包芯内部颜色加深，这可能与黑小麦麸皮本身的色素有关；同时麸皮中含有丰富的氨基酸和还原糖，在烘焙过程中加速美拉德反应和焦糖化反应[10]，导致颜色加深，但全麦面包的口感与运黑16面粉制备面包相比无显著差异(P>0.05)。随着粒度的减小，全麦面包的面包芯色泽不均匀，纹理和质地的评分都有不同程度的降低，整体感官评分降低。综合感官评分结果来看，以直接粉碎法制备且过80目筛全麦粉为原料制作的全麦面包在所有全麦面包样品中总评分最高，仅次于对照组，但无显著差异(P>0.05)。该全麦面包的品质较佳。

图4 面包实物及横切面图

表6 不同制粉方式及粉碎粒度对面包感官评分的影响

3 讨论

黑小麦全麦粉具有良好的营养和保健功能[34]。制粉方式及粉碎粒度会对全麦粉的加工特性以及流变学特性产生影响，进而影响面制品的品质，因此研究不同制粉方式及粉碎粒度对全麦粉的影响具有重要意义。

淀粉是面粉的主要组成成分，对面制品的品质有较大影响[35]。本研究发现，全麦粉的破损淀粉含量随着粒度的减小而增加。直接粉碎法制备且过80目筛的全麦粉破损淀粉含量最低。破损淀粉是影响小麦粉流变学特性的重要指标之一。破损淀粉含量过高则糖分过剩，酵母产气速度快，醒发过度，导致面制品结构粗糙、口感发粘，从而对面制品产生一定的负面影响[36]。全麦粉的直链淀粉含量显著高于黑小麦面粉，且随粒度的减小而增加，支链淀粉含量随着粒度的减小而减小。其中回添法制备且过80目筛的全麦粉直链淀粉含量最低，直接粉碎法制备且过80目筛的全麦粉支链淀粉含量最高。小麦淀粉中直链淀粉的含量虽然不高，但却对面粉加工制品的品质影响较大。直链淀粉易溶于水、较粘稠，间接影响面制品的品质。小麦淀粉中的直链淀粉含量和面制品的总体评分呈负相关[37]。支链淀粉较难溶于水，其含量越高，淀粉的颗粒越大，峰值黏度也越大，有利于面制品品质改善[38]。姬翔等[39]认为随着全麦粉粒度的减小，破损淀粉和直链淀粉含量增加，支链淀粉含量减少。与本研究结论一致。

全麦粉的溶解度以及膨润力随粒度的减小而增加。溶解度主要是直链淀粉和一部分支链淀粉在膨胀后的颗粒溢出。在全麦粉的加工制作过程中，由于粒度越小全麦粉受到的剪切力越大，使得淀粉颗粒破损的更多，提高了全麦粉的溶解度，这与闵照永等[40]的研究结果一致。膨润力能反映淀粉和水相互作用的大小[41]。膨润力与淀粉的颗粒大小、组织结构有关[42]。由于粒度的减小导致全麦粉的颗粒更为松散，与水分子的水合作用增强，导致全麦粉的膨润力随粒度的减小而变大。淀粉的溶解度和膨润力对面包的感官评价和比容均有负向作用[43]。

本研究发现，随着醒发时间的增加，全麦粉面团的各项拉伸参数都有上升的趋势。在醒发时间为135 min时，直接粉碎法制备且过80目筛的全麦粉阻力值、比率以及最大比率最大。与杨思齐等[44]的研究结果一致。由于粒度较大(过筛小于80目)时，较粗的麸皮阻碍面筋网络形成，而粒度较小(过筛大于80目)时，过细的麸皮比表面积增大，麸皮中戊聚糖易与面筋蛋白发生交联，阻碍全麦面团面筋网络的形成。

随着粒度的减小，全麦面包的面包芯色泽不均匀，纹理和质地的评分都有不同程度的降低，整体感官评分降低。这与Cai等[11]的研究结果一致，说明麸皮粒度过细会对面包比容产生一定的负面影响，可能是由于小粒径麸皮在反复研磨过程中对面团造成的物理性破坏过多，破损淀粉含量的增加导致其比容减小，同时小粒径麸皮中的化学组分更容易与面筋相互作用进而影响面包品质[45]。

4 结论

本研究结果表明，直接粉碎且过80目筛全麦粉支链淀粉含量最高，为80.18%，破损淀粉含量最低，为9.93%，且溶解度、膨润力最小，分别为2.5%和3.0%。直接粉碎法制备全麦粉的发酵特性较优，表现为面团发酵高度、持气率等参数值较大。直接粉碎且过80目筛的全麦粉粉质质量指数最高，且该全麦粉在醒发135 min时拉伸阻力值较大。随着粒度的减小，全麦面包的比容值减小，直接粉碎法制备且过80目筛时全麦面包总评分最高，面包品质较佳。综合分析，直接粉碎法制备且过80目筛的全麦粉较适宜做面包。