酸改性麦麸粉对面粉粉质特性及面团质构特性的影响

姚慧慧，王 燕,，吴卫国，廖卢艳，赵传文

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128；2.长沙凯雪粮油食品有限公司，湖南 长沙 410008）

麦麸作为小麦制粉的主要副产物，在众多的可食用谷物加工副产物中占据了非常重要的地位。它含有丰富的膳食纤维、矿物质、类黄酮及多酚等，其中又以膳食纤维含量最高，是公认的安全性极高的天然食物膳食纤维源之一，具有治便秘、预防结肠癌、糖尿病、高血压、动脉硬化等功效，还有清除外源有害物质、减肥等作用[1]。美、日等国已把增加膳食纤维的摄入作为抑制糖尿病、冠心病、大肠癌的解决方法之一，也已将麦麸作为一种抗癌药物投入使用[2-3]。但是麦麸生物结构质地坚韧且很多营养素不易被人体消化吸收，由于其口感粗糙，食用极不适应等因素致使其开发应用领域局限。目前，国内绝大部分麦麸均用于饲料，少部分用于酱油、食醋的生产，在食品中的应用极少。因此，如何利用一定的加工技术对麦麸进行加工，改善麦麸口感，实现低成本、产业化、规模化，使其营养成分更好地溶出，达到食用要求，并将麦麸广泛运用于食品中是目前研究者们需要突破的工作重心之一。

通过对原料麦麸粉碎预处理后进行超声波协同酸解处理，大大地提高了麦麸内可溶性膳食纤维的含量，同时也改善了麦麸的口感。本研究将不同比例的酸改性麦麸粉与面粉混合，研究其对面粉粉质特性、糊化特性及面团拉伸特性、质构特性的影响，探讨酸改性麦麸粉对面团品质特性的影响，确定最佳添加量，以期能对面团品质的改良以及面制品的加工有所帮助，为谷物加工副产物的进一步加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料麦麸 香麦乡米面加工房；富强小麦粉 北京古船食品有限公司。

1.2 仪器与设备

AEY-220型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；JFZD粉质仪、JFZD拉伸仪 北京东孚久恒仪器技术有限公司；Super-3快速黏度仪 澳大利亚Newport科学分析仪器有限公司； ZN-400A万能高速粉碎机 浙江红景天工贸有限公司；TA-XT2质构仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 酸改性麦麸粉的制备

将原料麦麸经粉碎，在麦麸与0.04 mol/L硫酸溶液以料液比1∶10（g/mL），酸解温度83 ℃，酸解时间4.9 h，超声时间、温度、功率分别为35 min、15 ℃、100 W的条件下进行改性处理，而后将其低温干燥后再次进行相同条件的粉碎，即得酸改性麦麸粉，密封、备用。按每100 g面粉中分别添加质量分数3%、6%、9%、12%、15%酸改性麦麸粉的比例配成混合粉，以不添加酸改性麦麸粉的面粉作为对照组。

1.3.2 面粉粉质特性测定

按GB/T 14614—2006《小麦粉 面团的物理特性 吸水量和流变学特性的测定 粉质仪法》的方法进行测定。测定混合粉粉质特性5 个参数值：吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度以及粉质指数。

1.3.3 面团拉伸特性测定

按GB/T 14615—2006《小麦粉面团的物理特性 吸水量和流变学特性的测定 拉伸仪法》的方法进行测定。根据拉伸曲线读取相关面团拉伸参数，主要有面团最大拉伸阻力、拉伸阻力、延伸性、拉伸比数及拉伸面积。

1.3.4 面粉糊化特性的测定

按GB/T 24853—2010《小麦 黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定 快速黏度仪》的方法进行测定。测定混合粉糊化温度、峰值黏度、峰值时间、最低黏度、最终黏度、衰减值及回生值。

1.3.5 面团质构特性的测定

参照曹小敏[4]的方法，并进行一定的改进。将制备好的厚度均匀的面皮煮熟后，放入常温蒸馏水中静置30 s后捞出，沥干表面水分。将面皮置于载物台上，进行质构参数测定，每组进行5 个平行实验。对面团硬度、黏附性、弹性、咀嚼性、内聚性及回复性6 个特性参数进行研究。实验参数设定为测前速率1.00 mm/s、测试速率0.8 mm/s、测后速率1.00 mm/s、压缩程度70%、时间3.00 s、下压距离5.0 mm、触发力5.0 g。

1.4 数据处理

采用Origin 8.5软件进行整理数据和制作图表。采用SPSS 16.0软件对得到的数据进行方差分析及显著性检验和相关分析。P＜0.05，差异显著；P＜0.01，差异极显著。

2 结果与分析

2.1 酸改性麦麸粉对面粉粉质特性的影响

图1 酸改性麦麸粉添加量对面团吸水率的影响Fig.1 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough water absorption rate

2.1.1 酸改性麦麸粉对面团吸水率的影响

由图1可以看出，随着酸改性麦麸粉的添加，面团的吸水率不断提高，与Sudha等[5]的研究结果一致，这是由于麦麸改性后显著增加的可溶性膳食纤维含有大量的亲水基团，具有较强的持水力[6]；原料粉碎处理使得粉体表面积和孔隙率增加，从而增加了颗粒分散性、溶解性、吸附性[7-8]；此外，酸改性麦麸粉中所含的戊聚糖具有凝胶特性，网络了大量的水分[9]，从而使其吸水率显著提高。

图2 酸改性麦麸粉添加量对面团形成时间的影响Fig.2 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough formation time

2.1.2 酸改性麦麸粉对面团形成时间的影响

面团的形成时间反映面团面筋网络的形成速度。时间越短，说明其形成速度越快。由图2可以看出，酸改性麦麸粉的添加0%～15%，形成时间最大仅相差0.4 min，整体形成时间较短。不同添加量之间微小的形成时间变化可能是由于酸改性后的麦麸粉中可溶性膳食纤维含量显著提高，其高亲水性使得水分在较短的时间内被大量吸收，面粉颗粒不能完全吸水，导致面筋蛋白网状结构很难形成，延缓了面团的吸水，从而延长了面团的形成时间[1,9-11]。

2.1.3 酸改性麦麸粉对面团稳定时间的影响

图3 酸改性麦麸粉添加量对面团稳定时间的影响Fig.3 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on DST

面团的稳定性反映了面团对剪切力降解具有的抵抗力的大小，即面团的耐搅拌程度[1]。稳定时间越长，面团韧性越好，面筋的强度越大。如图3所示，酸改性麦麸粉添加量由0%～6%的过程，面团稳定时间随着添加量的增加而延长，但当添加量大于6%时，面团的稳定性与对照组相比有了较大程度地下降，麦麸膳食纤维不仅分子间能够相互交联形成网络，还与面筋蛋白间相互作用，形成复杂体系，改善了面筋的网络结构，提高了面团的稳定性；但是过大的添加量会导致面团中高聚物含量增大，吸水性能改变，这样的变化不利于面团的稳定[9]。

2.1.4 酸改性麦麸粉对面团弱化度的影响

图4 酸改性麦麸粉添加量对面团弱化度的影响Fig.4 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough weakening degree

从面团形成所获得最大稠度时粉质曲线的中线值与面团稠度衰变至12 min 时的粉质曲线的中线值的差值，称为弱化度[12]。面团的弱化度表示面团对机械搅拌的承受能力。其指标数值越大，面筋越弱，面团越易流变、塌陷变形[13-14]。由图4可以看出，随着酸改性麦麸粉添加量的增加，面团弱化度变化趋势呈先下降后上升，且在9%时达到最小值，但当添加量超过9%时，面团弱化度显著增加，此时面团吸水率高，面筋蛋白被过度稀释，面团无法形成一个良好的三维网络结构，只能形成多个稀松分散的网络区域，面团耐机械搅拌承受能力下降，面团塌陷变形较严重，面粉的品质呈现劣变趋势[9-11]。由此可见，酸改性麦麸粉的添加在一定程度上有助于面团特性的改善和提高，酸改性麦麸粉添加量在9%时，面团面筋强度相对最大。

2.1.5 酸改性麦麸粉对面团粉质指数的影响

图5 酸改性麦麸粉添加量对面团粉质指数的影响Fig.5 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on FQN

由图5可以看出，面团的粉质指数随着酸改性麦麸粉添加量的增加先下降再上升最后再下降的趋势，添加量为9%时，粉质指数最高。由此可见，添加适量的酸改性麦麸粉可以提高面团的粉质指数，有利于提高面粉的筋力。这可能是小麦粉加水揉制成面团的过程中，小麦蛋白中的巯基（—SH）将会被氧化成分子间二硫键（—S—S），使蛋白质分子间相互连接成三维空间的网状结构，即面筋网络。面团加工特性主要取决于分子间二硫键形成面筋网络的能力。麦麸经改性后蛋白质分子链直线排列、巯基充分暴露，与小麦粉混合揉混成面团可显著提高面筋网络的形成能力。但是，过量的酸改性麦麸粉会与面筋蛋白竞争水分，过多的水分含量会导致面团软塌，耐搅拌能力显著下降[15]。

2.2 酸改性麦麸粉对面团拉伸特性的影响

拉伸曲线反映面团形成后的流变学特性，评价面团拉伸特性的指标参数有最大拉伸阻力、拉伸阻力、延伸性、拉力比数及拉伸面积。本实验分别测定在醒发时间分别为45、90、135 min，酸改性麦麸粉添加量为0%、3%、6%、9%、12%、15%时的面团拉伸特性参数，见图6。

图6 酸改性麦麸粉对面团拉伸特性的影响Fig.6 Effect of acid-modif i ed wheat bran powder on tensile properties of dough

由图6可知，面团醒发时间分别为45、90、135 min时，酸改性麦麸粉添加量与面团拉伸特性各指标参数变化趋势的分析结果大致相同。即随着酸改性麦麸粉添加量的增加，面团的最大拉伸阻力、拉伸阻力、拉力比数升高，而延伸性和拉伸面积逐渐降低。最大拉伸阻力和拉伸阻力总体呈上升趋势，这是因为改性后的麦麸粉可溶性膳食纤维含量显著增加，且麦麸经过微细化预处理，其高持水性有利于面筋网络结构的维持，可以增加面团的拉伸性能[16]。酸改性麦麸粉的添加虽然增强了面团筋力，但破坏了面团的延伸性。这可能是因为酸改性麦麸粉吸收过量的水分稀释了面筋蛋白的浓度而导致的。此外，麦麸中可溶性膳食纤维在面团醒发过程中与提供弹性的麦谷蛋白和提供黏性的麦胶蛋白相互作用，改变了面团的网络结构，影响面团的拉伸特性[17]。拉力比数即抗拉强度，是衡量拉伸阻力与延伸度平衡的一个指标。其值随着酸改性麦麸粉添加量的增加以及面团醒发时间的延长而增大。拉伸面积代表面团的强度，亦称拉伸时所需的能量。曲线面积越大，表示面粉筋力越强，面粉烘焙品质越好。随着酸改性麦麸粉添加量的增加，拉伸面积呈下降趋势，这说明适量的酸改性麦麸粉对面粉品质的改善有利，但添加过量会致使面粉筋力变差，对面粉品质起了劣化作用。

2.3 酸改性麦麸粉对面粉糊化特性的影响

表1 酸改性麦麸粉添加量对面粉糊化特性的影响Table1 Effect of adding acid-modi fi ed wheat bran on gelatinization characteristics of fl our

淀粉糊化特性对面条等面制品的食用品质有重大影响[18]。如表1所示，峰值黏度反映地是淀粉在糊化过程中淀粉颗粒的膨胀程度[19-20]，它跟支链淀粉的含量、淀粉颗粒大小有关[21]，峰值黏度越高，对面制品食用品质越有利。当酸改性麦麸粉添加量为3%时，峰值黏度最高，表明其淀粉颗粒具有较好的黏附性，在糊化过程中具有较大的膨胀程度，能形成组织细腻的面团。但由于酸改性麦麸粉不含面筋蛋白，且具有强吸水作用，继续添加会稀释面筋蛋白，改变了小麦粉糊化体系组分以及热学特性，从而使峰值黏度受到影响[22]。淀粉糊由于温度的升高逐渐从凝胶态变成溶胶态，淀粉颗粒膨胀破裂，分子间距离变大，从而导致黏度急剧下降，达到最小值即为最低黏度，最低黏度反映了淀粉在高温条件下的耐剪切能力。添加量为6%时最低黏度值最大，说明其耐剪切力最强，15%时最弱。衰减值即峰值黏度与最低黏度的差值，它反映了淀粉糊在高温条件下的稳定性，其值越大，热糊稳定性越差。由表1可以看出，添加一定量酸改性麦麸粉的加入可以改善制品在加工过程中凝胶的稳定性。当温度逐渐降低，被直链和支链淀粉所包围的水分运动变弱，淀粉分子重新聚合，淀粉糊黏度再次上升，即温度冷却至50 ℃时的最高黏度为最终黏度，其值表征的是室温条件下淀粉糊的硬度大小，添加量为6%时最终黏度最高，说明其淀粉糊在室温条件下硬度较大[21]。最终黏度和最低黏度的差值即为回生值，反映淀粉抗老化性能的大小，它与支链淀粉的含量有关，含量越高，淀粉分子越容易在冷却过程中发生再聚集，回生值越高。研究表明，一定程度的回生对淀粉凝胶的强度和韧性能起到积极作用[23]。添加量为3%和6%具有较高的回生值，随着酸改性麦麸粉的增加，可溶性膳食纤维含量增多，且粉碎处理后其强吸水性与比重较多的面粉竞争水分，阻碍了小麦淀粉的充分糊化，从而导致最终黏度和回生值的下降[24]。淀粉在高温条件下形成均匀糊状物质，黏度迅速上升，此时的温度为糊化温度。糊化温度的高低与淀粉颗粒间堆积紧密度呈正比，堆积的越紧密，糊化温度就越高[25]。糊化完成的时间为峰值时间，是淀粉糊化的主要影响因素之一[21]，添加15%时峰值时间最短。

综上，随着酸改性麦麸粉添加量的增加，逐渐降低了淀粉-淀粉和淀粉-蛋白质之间形成的网络作用，从而使峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间及糊化温度整体呈先上升后下降的趋势[26-27]。由此可见，添加一定量的酸改性麦麸粉能改善面粉糊化特性。

2.4 酸改性麦麸粉对面团质构特性的影响

质地多面剖析法将感官知觉与其力学性质、几何特性结合起来进行定义，使得对质地的感官评价信息可以用客观的方法相互勾通或传递[28-29]。面团质构特性参数是衡量面制品品质特性的重要指标，在一定范围内，能较好地反映面团品质特性[30-34]。由表2可以看出，面团的硬度、弹性、黏附性、咀嚼性、内聚性及回复性随着酸改性麦麸粉添加量的增加均呈先增大后减小的趋势。当酸改性麦麸粉添加量为6%时，面团的硬度最大，这可能与其直链淀粉含量以及各分子间的排布、缠绕程度有关。添加量为6%、9%时，面团弹性较大，15%时弹性最小，添加6%时，内聚性最大。面团弹性、内聚性的大小跟淀粉分子以及面筋网络结构的交联点的多少呈正相关。添加量在0%～9%时，面团黏附性和咀嚼性逐渐增大，超过9%时则呈明显下降趋势。面团的硬度和咀嚼性增大可能是由于过量的酸改性麦麸粉所含的蛋白质、膳食纤维等营养成分阻碍了面筋网络的形成，也可能是因为酸改性麦麸粉具有良好的亲水、持水性能，影响了面筋蛋白的吸水以及淀粉的膨胀，且改性后的麦麸粉中破损淀粉含量显著增多会导致小麦粉吸水量显著增加，面团受水分含量过高的影响，黏弹性变差，从而使得面筋网络的形成受到限制，面筋弹性变差。因此，酸改性麦麸粉添加量不超过9%时，可以较显著地提高面团的质构特性。

表2 酸改性麦麸粉添加量对面团质构特性的影响Table2 Effect of adding acid-modi fi ed wheat bran on texture properties of dough

3 结 论

本实验主要研究酸改性麦麸粉添加量对面粉粉质特性、糊化特性及面团拉伸特性、质构特性的影响。研究表明：添加适量的酸改性麦麸粉可以提高面团的稳定时间和面团粉质指数，改善面粉粉质特性和糊化特性；面团的最大拉伸阻力、拉伸阻力及拉力比数增加，强化了面团的筋力；面团的延伸性、拉伸面积下降，其添加对面筋蛋白的浓度起到了稀释作用，从而弱化了面团的筋力。因此，酸改性麦麸粉的添加对面团的拉伸特性具有改善和弱化两方面的作用，其综合作用主要取决于酸改性麦麸粉的添加量，小麦粉本身的筋力以及面团醒发时间的长短也起到了一定的作用；添加一定量的酸改性麦麸粉后，由于面团中高聚物含量的增多，面团的硬度、弹性、咀嚼性及回复性等质构特性得到了不同程度地提高。综合粉质特性、拉伸特性、糊化特性及质构特性各指标的变化情况总结得出，当酸改性麦麸粉添加量在6%～9%之间时，面粉的稳定时间、粉质指数、峰值黏度、回生值及面团咀嚼性等均有了相对较大的改善。通过本实验的研究探讨，以期能为面团品质的改善及麦麸粉在面团中的应用提供一定的理论基础及实践意义。