小麦麸皮挤压加工对全麦粉面团及馒头的影响

李雪杰，张剑,2*，郑文刚，艾志录,2*

1(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州,450002) 2(农业农村部大宗粮食加工重点实验室，河南 郑州,450002)

全麦粉是由全粒小麦经过磨粉、筛分(分级适当颗粒大小)等步骤，保有与原来整粒小麦相同比例之胚乳、麸皮及胚芽等成分。其中的麸皮富含膳食纤维、维生素B和维生素E等大量人体必需的营养成分，但是以往的麸皮主要是用作饲料，经济价值不高。随着生活水平的不断提高以及社会的发展，小麦麸皮的功能性和营养性逐渐受到人们的重视，比如，在食品的生产制作过程中，加入小麦麸皮粉碎后制成的麦麸粉，可以有效提高粮食的利用率和食品的营养价值[1-3]。挤压加工技术目前在食品领域已经获得了快速的发展和广泛的应用，挤压加工后的食品，其物料特性发生了显著变化，食品中含有的大分子物质在高温、高压以及强剪切力的作用下被切形成小分子物质，从而改善了食品的口感、提高了可溶性膳食纤维的含量和人体的消化吸收率[4-6]。韩雪等[7]探讨分析了挤压技术在全麦粉加工中的应用状况以及研究进展，为该技术在食品领域中的应用提供了参考。冯春露等[8]曾将挤压加工技术用于处理麸皮并改善了麸片回添粉的储藏品质。目前，在利用挤压处理对全麦粉面团特性以及馒头制作的影响方面的研究还未见报道，本实验通过使用双螺杆挤压机对麸皮进行挤压处理，对比添加不同比例以及不同粒度的小麦麸皮制成的全麦粉面团的流变发酵特性、粉质和淀粉糊化特性以及成品馒头的外观色泽、内部结构和感官评定情况，同时作空白对照，得出麸皮添加量的最佳比例，为提高全麦粉的面团特性以及改善馒头的感官品质提供依据[9-11]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高筋小麦粉、小麦麸皮，郑州金苑面业有限公司；食用盐，中盐河南盐业物流配送有限公司；安琪酵母，安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器及设备

SYSLG30-IV双螺杆挤压膨化机，济南赛百诺科技开发有限公司；FOSS近红外谷物质分析仪，福斯华(北京)科贸有限公司；CS-200精密色差仪，杭州彩谱科技有限公司；RISE-2008激光粒度分析仪，济南润之科技有限公司；Mixolab混合实验仪，法国肖邦技术公司；FX-15S面包发酵箱，九阳股份有限公司；FA2004电子天平，上海良平仪器有限公司；RheofermentometreF4流变发酵仪，法国肖邦技术公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料处理

使用双螺杆挤压膨化机,首先将混合均匀的物料通过喂料机进入到主轴区域进行挤压，同时进行切割，把挤压膨化好的物料作为全麦粉放入储物箱冷却。在挤压过程中确定出最佳挤压参数。温度:喂料区、混合区、剪切区、泻压区温度分别为20、60、90、120 ℃；转速(频率)：主轴转速、进料转速和切断转速都是10 Hz；水分含量为15%。

第一组:粉碎使用锤式旋风磨、杯式磨；过筛使用65目筛网(CB30 JMP6)；将处理好的麸皮按不同添加量(2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的质量分数添加至高筋粉)，分别混合且混匀存放[12]。注：此过程进行的同时将未挤压的麸皮也采用同样方法处理，另外做一组空白对照。

第二组:粉碎使用锤式旋风磨、杯式磨；过筛使用CQ10、CQ16、CQ20、CB30、CB36、CB42目数筛网，过CQ10未过CQ16[(0.58～0.36)mm]的麸皮平均粒径为342.73 μm、过CQ16未过CQ20[(0.36～0.29)mm]的麸皮平均粒径为329.03 μm、过CQ20未过CB30[(0.29～0.20)mm]的麸皮平均粒径为242.99 μm、过CB30未过CB36[(0.20～0.18)mm]的麸皮平均粒径为175.40 μm、过CB36未过CB42[<0.18 mm]的麸皮平均粒径为135.52 μm，将处理好的麸皮按m(麸皮)∶m(高筋粉)=5∶100的比例混合当做全麦粉样品混匀存放。

1.3.2 水分、灰分、蛋白质的测定

采用近红外的方法，使用FOSS近红外谷物分析仪进行测定。

1.3.3 粒度的测定

采用郑学玲等[13]的方法，利用激光粒度分布仪测定谷物粉粒度分布。

1.3.4 面团流变发酵测定

使用Rheofermentometre F4面团流变发酵仪测定[14]。

1.3.5 混合特性的测定

使用Mixolab混合实验仪按照AACC 54—60.01标准[15],水分基数14%湿基，对吸水率、揉混面团时最大扭矩(C1)、面团蛋白质弱化最小扭矩(C2)、峰值黏度(C3)、热湖稳定时扭矩(C4)、面团冷却时扭矩(C5)及稳定时间进行测定。

1.3.6 色泽的测定

面粉颜色采用国际照明组织(commission internationale de Eclairage, CIE)1976年制定的均匀色立体图表色系统，即L*a*b*色系统表示。其中L*值表示亮度，它的值越大，越明亮；a*值表示红绿值，值越大，越发红；b*值表示黄蓝值，值越大，越发黄。

馒头测定：采用国标GB/T 21118—2007馒头制作方法制作馒头。用色差计测量馒头的L*值、a*值、b*值，每次对馒头测定3次，求出白度并取算术平均值。色差计每次开机后都要黑度、白度校准。

1.3.7 制作馒头成品

工艺流程[16]：和面→压面→成形→发酵→汽蒸熟制→成品

1.3.8 馒头高径比的测定

使用直尺分别测出馒头高度H和直径D，两者之比即为高径比(H/D)。

1.3.9 馒头比容的测定

使用油菜籽置换法来测定比容[17]。

1.3.10 馒头的的感官评定

对馒头的感官评定[18-19]由7人组成感官小组对馒头进行感官评分。根据馒头的表面色泽、结构、口感等方面打分，满分为100分，参考GB/T 17320—2013。

1.4 数据处理

本实验采用Excel 2003、SPSS 16.0数据处理软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 高筋小麦粉、麸皮的基本指标

高筋小麦粉、挤压麸皮与未挤压麸皮的基本指标如表1所示。

表1 面粉、麸皮的基本指标 单位：%

2.2 混合全麦粉面团的流变发酵特性

不同麸皮添加量对全麦粉面团流变学特性的影响见表2、表3；不同麸皮粒度对全麦粉面团流变学特性的影响见表4。

表2 挤压麸皮不同添加量对全麦粉流变特性的影响

表3 未挤压麸皮不同添加量对全麦粉流变特性的影响

表4 不同粒度的麸皮对全麦粉流变特性的影响

由表2可知，挤压过的麸皮全麦粉随着麸皮添加量的增加，面团的发酵高度(Hm)变化不显著；产气量(R1)差异性显著(P<0.05)，呈现先增加后降低的趋势，并在添加量为5%时达到最大；面团发酵达到最大高度的时间(T1)和持气量(R2)皆存在显著性差异(P<0.05)，且都呈现先上升后下降的趋势。出现这种现象的原因可能是由于未添加麸皮的纯高筋粉很容易达到最大发酵高度，所以花费的时间较短，但在发酵的过程中，面团产气的同时也在漏气，当麸皮添加量过多时，就会导致面筋结构被破坏，严重漏气[14]。由表3可知，当麸皮添加量为5%时，未挤压过的全麦粉面团的持气量(R2)低于挤压过的全麦粉面团；由表4可知，当麸皮添加量为5%时，随着麸皮粒度的减小，全麦粉面团的发酵高度(Hm)逐渐增加，持气量(R2)整体呈现上升趋势，这可能是由于引入全麦粉后，面团在发酵过程中的结构发生塌陷所致，LEE等[20]也得出了相似的结论。整体来看，未挤压的全麦粉面团的发酵高度和产气性更突出，但对于持气性来说，提高持气性能降低面团网络结构被破坏的程度，从而减缓面团发酵最大高度的下降趋势，因此挤压作用在一定程度可改善全麦粉面团的发酵特性。

2.3 混合特性的测定

不同麸皮添加量对全麦粉混合特性的影响见表5、表6；不同麸皮粒度对全麦粉混合特性的影响见表7。

表5 挤压麸皮不同添加量对全麦粉混合特性的影响

注：C1,揉混面团时的最大扭矩；C2,面团蛋白质弱化的最小扭矩；C3,峰值黏度；C4,热糊稳定时扭矩；C5，面团冷却时扭矩；C1-C2值，弱化度；C5-C4，淀粉的回生特性(下同)

表6 未挤压麸皮不同添加量对全麦粉混合特性的影响

表7 不同粒度的麸皮对全麦粉混合特性的影响

由表5可知，随着麸皮添加量的增加，挤压麸皮的面团稳定时间呈现先升高后降低的趋势，弱化度(C1-C2)呈增加趋势，最小扭矩(C2)逐渐减小，这表明麸皮的添加使面团蛋白质网络结构出现弱化。C3、C4、C5表示面团中淀粉的糊化特性，峰值黏度(C3)和回生值(C5-C4)随着麸皮添加量增加呈现先上升后下降趋势，回生特性在麸皮添加量为5%时达到最大。由表6可知，未挤压麸皮随着麸皮添加量的增加，其面团稳定时间逐渐降低，弱化度(C1-C2)逐渐增加，最小扭矩(C2)呈现先增加后降低的趋势，峰值黏度(C3)和回生值(C5-C4)的变化趋势相同，皆呈现先上升后下降的趋势。整体来看，随着麸皮添加量的增加，全麦粉面团的弱化度(C1-C2)逐渐增加，峰值黏度(C3)和回生值(C5-C4)呈现先上升后下降趋势，挤压面团的稳定时间始终大于未挤压面团，在麸皮添加量为5%时，弱化程度增加幅度较小，挤压麸皮的全麦粉回生值(C5-C4)高于未挤压麸皮，并达到最大，吴娜娜等[21]和RATNAYAKE等[22]的研究表明淀粉糊化的峰值黏度和回生值分别与其吸水膨胀与脱水收缩能力有关，当麸皮添加量较高时，体系中完整的淀粉颗粒相对减少，吸水膨胀能力和脱水收缩能力均已较弱。由表7可知，麸皮添加量为5%时，随着麸皮粒度的减小，面团稳定时间、弱化度(C1-C2)和回生值(C5-C4)的变化趋势不显著，这表明麸皮粒度对全麦粉的粉质和糊化特性影响较小。

2.4 麸皮粒径、添加量对馒头的影响

不同麸皮添加量对全麦粉馒头的影响见表8、表9；不同麸皮粒度对全麦粉馒头的影响见表10。

由表8和表9可知，随着麸皮添加量的增加，挤压和未挤压的全麦粉馒头，其亮度和比容同样呈下降趋势，但挤压过的全麦粉馒头下降得更慢，更好的保证了馒头的品质。由表10可知，当麸皮添加量为5%时，不同粒度的麸皮全麦粉做成的馒头随着粒度的减小，其亮度、比容整体增大，馒头的亮度增加，发酵能力更好，提高了馒头的感官品质，这与鲍庆丹[23]和陈莉等[24]的研究结论一致。

表8 挤压麸皮不同添加量对馒头的影响

表9 未挤压麸皮不同添加量对馒头的影响

表10 不同粒度的麸皮对馒头的影响

2.5 馒头的感官评定

不同麸皮添加量对全麦粉馒头感官评分的影响见表11、表12；不同麸皮粒度对全麦粉馒头感官评分的影响见表13。

由表11和表12可知，随着麸皮添加量的增加，挤压麸皮和未挤压麸皮的全麦粉馒头的比容评分、内部结构、弹性、口感数值均呈下降趋势，但相比之下，经过挤压处理的全麦粉馒头比容更大、口感更好、内部结构更均匀、完整。由表13可知，不同粒度的全麦粉馒头比容评分、表面结构、外观形状、内部结构、弹性、口感、风味方面均值之间存在显著性差异(P<0.05)。当麸皮粒度增大时，馒头的表面结构、感官品质均呈现下降趋势，根据曾维鹏等[25]的研究可以推测出现这可能是因为麸皮的糊粉层中存在影响馒头蒸煮特性的物质，如植酸、阿魏酸、谷胱甘肽等，糊粉层细胞的破坏可能释放这些成分，对馒头品质产生不利影响，所以实际生产中应选用粒度较小的麸皮。

表11 挤压麸皮不同添加量对馒头感官评分的影响

表12 未挤压麸皮不同添加量对馒头感官评分的影响

表13 不同粒度的麸皮对馒头感官评分的影响

3 结论

随着麸皮添加量的增加，全麦粉面团的发酵高度和产气量整体呈现增加趋势，持气量变化趋势不显著，但挤压的面团持气量要大于未挤压的面团持气量，并在麸皮添加量为5%时达到最大;全麦粉面团弱化度增加，峰值黏度和回生值呈现先上升后下降趋势，挤压面团的稳定时间始终大于未挤压面团。而在麸皮添加量为5%时，弱化程度增加幅度较小，挤压麸皮的全麦粉回生值高于未挤压麸皮，并达到最大。当麸皮添加量为5%时，随着麸皮粒度的减小，面团的最大发酵高度增大，产气量逐渐下降，面团的稳定时间、弱化度和淀粉的回生特性变化不显著，馒头的表面结构、感官品质均呈上升趋势。随着麸皮添加量的增加，挤压麸皮和未挤压麸皮的全麦粉馒头，其比容和感官评分同样呈现逐渐降低的趋势，但相比之下，经过挤压处理的全麦粉馒头比容更大、口感更好、内部结构更均匀、完整。

综合实验结果来看，当麸皮的添加量为5%时，挤压全麦粉的面团发酵特性、粉质和糊化特性、成品馒头的感官评分等各项性能指标皆优于未挤压麸皮的全麦粉，因此挤压加工处理可提高全麦粉的面团特性并改善馒头的感官品质，这为今后小麦麸皮在食品中的开发利用提供了一定的理论和技术依据。另外本实验只研究了双螺杆挤压机挤压麸皮对全麦粉面团特性和馒头品质的影响，今后，利用超高温蒸汽处理以及臭氧处理、微波处理等其他高新技术来改善全麦粉品质有待进一步研究。