不同碾磨方式小米糠对小麦面团特性及馒头品质的影响

武云娇，魏春红，石晓涵，赵姝婷，刘德志，王一飞，苏有韬，王维浩,2，张东杰，曹龙奎,2

(黑龙江八一农垦大学食品学院1，大庆 163319) (黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心2，大庆 163319)

小米也被称作为谷子或粟，属于禾本科植物[1]。小米糠是指小米经加工处理脱壳后所产生的副产物，是一类由种皮层、糊粉层和米胚芽三个部分组成的混合物，约占小米质量的10%[2]。小米糠的营养丰富，是一种良好的健康食品来源。Kim等[3]研究发现谷子对糖尿病具有一定改善功能。汪洋[4]研究发现小米糠对高胆固醇膳食小鼠具有降血脂作用。单树花等[5]研究发现小米糠中抗肿瘤活性蛋白可对人结肠癌和宫颈癌具有一定抗癌作用。李晓君等[6]研究发现小米糠多酚具有开发新型抗氧化剂的潜力。

目前，运用超微粉碎技术进行碾磨常见的设备有球磨机、气流粉碎机、振动磨机等。吴迪等[7]发现添加一定量经超微粉碎、挤压处理后的荞麦粉可有效改善面团加工性质与面条感官品质。王立东等[8]发现经流化床气流碾磨处理后的玉米淀粉老化速率降低，性质更稳定，利于贮存。汪雪雁等[9]发现经球磨碾磨处理后的玉米淀粉糊化温度和峰值黏度均下降。陈玲等[10]发现机械球磨处理可改变绿豆淀粉的结晶结构和流变特性。运用气流碾磨技术与球磨碾磨技术处理杂粮类的原料主要是以小麦、玉米和薯类为主[12]，关于小米糠的研究报道很少。

人们对馒头口感的高要求，使小麦粉的加工趋于精细化，导致丰富的营养物质流失，如膳食纤维、维生素、矿物质等[11]。目前，针对不同碾磨处理小米糠对小麦面团特性及馒头品质的影响研究鲜有报道。

本研究运用多功能粉碎机、流化床式气流粉碎机与行星式球磨机对小米糠进行碾磨，测定碾磨前后小米糠的理化性质，及其对面团和馒头品质特性的影响，旨在丰富碾磨小米糠对面团及馒头品质特性的理论研究，弥补小麦馒头中营养成分含量低的缺陷，赋予馒头良好芳香味，为小米糠的再利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

小米糠、大豆油、小麦粉、高活性干酵母。

1.2 仪器与设备

TJ-0.4 L行星式球磨机，1000 Y多功能粉碎机，LHL中试型流化床式气流粉碎机组，Bettersize 2000激光粒度分布仪，TGL 16 B台式离心机，DK-S 24恒温水浴锅，SFN 60-100压面机，LabMaster-aw水分活度测定仪，MB 25快速水分测定仪，TMS-PRO食品物性分析仪，NH 310电脑色差仪。

1.3 方法

1.3.1 小米糠原料的制备

普通碾磨：取300 g小米糠置于1000 Y多功能粉碎机中进行碾磨。每开机10 s停顿1次，反复粉碎2～3次后倒出样品，过60目筛，4 ℃下储存备用。

气流碾磨：参考王立东等[8]的方法并进行适当修改，采用LHL型流化床气流粉碎设备，喷嘴：3个，喷嘴角度：120°，粉碎气体：洁净压缩空气，温度：低于45 ℃；引风机流速：15 m3/min；粉碎时间：1 h，进料量1 kg碾磨后倒出样品，过60目筛，4 ℃下储存备用。

球磨碾磨：取球磨罐容积2/3的小米糠置于TJ-0.4 L行星式球磨机中进行碾磨。转速：200r/min，碾磨时间：2 h[13]。碾磨后倒出样品，过60目筛，4 ℃下储存备用。

1.3.2 小米糠的基本成分与粒度测定

粒度测定：启动粒度仪和Better Size 2000激光粒度分析系统，以去离子水为分散溶剂，少量多次加入样品，待加入样品至遮光度10%左右，等待机器自动检测，记录结果，每个样品重复测量3次[14]。

基本成分测定：水分参照GB 5009.3—2016中的重量法测定；蛋白质参照GB 5009.5—2016通过自动凯氏定氮仪测定，折算系数5.95；脂肪参照GB 5009.6—2016中的索氏抽提法测定。

1.3.3 小米糠的理化性质测定

持水力的测定：取1 g样品，加入20 mL蒸馏水，静置12 h，在4 000 r/min下离心25 min，倒液留渣，按式(1)进行计算[15]。

(1)

式中：W为持水力/g/g；m1为SDF吸水后样品和离心管的质量/g；m2为离心管的质量/g；m3为样品干质量/g。

水膨胀力的测定：取0.25 g样品，加入5 mL蒸馏水，搅拌去泡，静置12 h，按式(2)进行计算[16]。

(2)

式中：E为膨胀力/mL/g；V1为样品膨胀后的测定体积/mL；V2为样品干样的测定体积/mL；m为样品干质量/mg。

持油力的测定：取0.5 g样品，加入4 g大豆油，37 ℃水浴锅中密封静置4 h，4 000 r/min下离心15 min，倒液留渣，按式(3)进行计算[17]。

(3)

式中：O为持油力/g/g；m1为残渣的质量/mg；m2为样品的质量/mg。

结合脂肪能力的测定：参照李娜等[18]的测定方法：取4 g样品，加入20 mL大豆油，搅拌30 min(每5 min搅拌1次)，在1 600 r/min下离心25 min。游离的脂肪通过离心被分离，即1 g膳食纤维试样结合脂肪的量。

1.3.4 复配粉、面团及馒头的制备

复配粉的比例：将3种方式碾磨后的小米糠粉和小麦粉按比例混合。小米糠粉具体添加的质量分数为0%、5%、10%、15%、20%。以不添加任何小米糠粉的小麦粉组为空白对照组。

面团的制备：参考马薇薇等[19]的方法并做适当修改。根据设定比例准确称取3组200 g复配粉，每组加入140 g水、2 g酵母，进行揉和，在起酥机上来回辊压50次，直至面团光滑、不粘手且小米糠分布均匀，揉成圆形，静置待测。

馒头的制备：将制好的面团放入温度30 ℃，相对湿度85%的雾化面包发酵箱中发酵40 min。将醒发好的3个80 g面团从醒发箱中取出，蒸制25 min。之后冷却1 h，静置待测。

1.3.5 面团、馒头的质构特性及水合性能的测定

质构特性的测定：参考Shukri等[20]的方法并适当修改。取面团切片中心部位约10 mm的面片，用直径25 mm的切模器切取面片的中心部位，采用P/36 R型的探头来测定其质构特性。测定条件为：测前速度：3.0 mm/s，测试速度：1.0 mm/s、测后速度：1.0 mm/s，压缩时间间隔：3 s，压缩率：50%，起始力：5 N。

水分活度的测定：取1 g样品放进水分活度仪的样品盒中，启动水分活度仪进行测定并记录测定数值。

含水量的测定：取0.5 g样品均匀地洒在含水量测定仪的工作台上，启动含水量测定仪并记录测定数值。

1.3.6 馒头的比容测定

参考杨双等[21]的方法，采用小米替换法测定馒头比容。称取冷却后馒头的质量。用小米填满烧杯，倒出烧杯中小米，将馒头放入烧杯内，用小米填满烧杯，称量烧杯外剩余小米体积，馒头比容按式(4)计算：

(4)

式中：P为馒头的比容/mL/g；V为小米的体积/mL；M为馒头的质量/g。

1.3.7 馒头的色差测定

参考王丹等[22]测定色差的方法并做适当修改。将冷却后的馒头置于黑布上，拍摄馒头的俯视图与左视图。启动色差仪，调零，测定馒头切片色度空间值。测量后得出L*、a*和b*3个数值。其中L*表示亮度；a*值表示红绿色系；b*值表示黄蓝色系。

1.3.8 馒头的感官评定

参考王未[23]的测定方法并作适当修改。由10名专业评价员在舒适环境下组成，采用评分法对馒头进行感官评定。分别从馒头的外观、内观、风味3个方面展开，满分为100分，最终结果取10名评价员的平均评分。具体评分标准如表1。

表1 馒头的感官评分标准

1.4 数据统计与分析

所有的实验均重复进行3次，实验数据均取平均值并计算相对标准偏差，运用Microsoft Excel 2010进行数据整理，SPSS 22.0进行数据差异性分析，Origin 2019软件进行绘图处理。

2 结果与分析

2.1 不同碾磨方式小米糠的基本成分与粒径结果

碾磨粒径小、粉质细腻，在一定程度上可以改善杂粮口感粗糙的不足[24]。由表2可知，经过普通碾磨的小米糠D50为192.27 μm，球磨碾磨的小米糠D50为65.02 μm，气流碾磨的小米糠D50为25.94 μm，其中气流碾磨后的小米糠粒径最小，不同碾磨方式对粒径的影响差异性显著(P<0.05)。由表3可知，小米糠的水分和脂肪含量随粒径的减小而减小，蛋白质含量则随粒径的减小而上升，不同碾磨方式对含水量、脂肪含量的影响差异性显著(P<0.05)。此结果与许青莲等[25]的研究结果相吻合。原因可能是小米糠在碾磨过程中受到强烈的综合作用力，导致其中聚集得大颗粒蛋白质受到碾磨，被分散为游离状态，颗粒粒径越小说明碾磨越充分，细胞的破壁效果越好，因此蛋白质溶出率上升。

表2 不同碾磨方式小米糠的粒径

表3 不同碾磨方式小米糠的基本成分

2.2 不同碾磨方式小米糠的理化性质测定

不同碾磨方式处理小米糠后持水力、水膨胀力、持油力和结合脂肪能力测定结果如图1。经过气流碾磨与球磨碾磨后，小米糠的持水力、水膨胀力、持油力和结合脂肪能力得到了提高，此结果与曹琦琦等[26]的研究结果吻合。经气流碾磨后，样品持水力提高了44.29%，水膨胀力提高了41.67%，持油力提高了39.45%。分析原因是经过碾磨粉碎处理后，小米糠的粒径变小，颗粒表面积增大，羟基等亲水基团以及一些亲油基团逐渐暴露出来，导致持水力、持油力提高，同时也暴露出很多极性基团，导致膨胀力也提高[27]。

图1 小米糠的持水力、水膨胀力、持油力和结合脂肪能力

2.3 不同碾磨方式小米糠添加量对面团水合特性影响结果

由图2可见，添加碾磨小米糠后，面团的含水量随小米糠添加比例增加先下降在上升，当普通碾磨小米糠质量分数达到5%时，面团的含水量最小。添加不同比例碾磨的小米糠后面团水分活度随小米糠添加比例增加而下降，当球磨碾磨与气流碾磨小米糠质量分数为10%时，下降的趋势逐渐变缓。分析出现这样的原因是经碾磨处理后，小米糠颗粒被打碎，越来越多的亲水基团暴露出来，与空气中的水分结合，吸附空气中水分子的能力提高[28]。

图2 不同碾磨小米糠-小麦粉面团水合特性测定结果

2.4 馒头的质构特性的测定结果

不同碾磨小米糠添加量对小麦馒头的质构特性影响结果如表4。与纯小麦粉馒头相比，随碾磨小米糠添加量的增加，馒头内聚性与弹性明显下降(P<0.05)，馒头的硬度、胶黏性、咀嚼性明显提高(P<0.05)，此结果与张小村等[29]的研究结果相吻合。分析出现这样的原因是：馒头的弹性和内聚性主要取决于小麦粉的面筋蛋白含量，添加小米糠使面筋蛋白含量被稀释，导致形成面团蛋白质网状结构的能力被降低，使面团的保气能力也降低，从而阻碍面筋蛋白网络结构的形成所致[30]。其次添加小米糠使馒头的比容出现降低的趋势。分析出现这样的原因是：小米麸皮中含有丰富的纤维素，而纤维素具有很强的吸水力，阻碍了面筋蛋白的形成，降低了面团的保气力，最终导致比容减小。但当普通碾磨小米糠添加量不高于5%时，气流碾磨小米糠与球磨碾磨小米糠添加量不高于10%时，也能使馒头品质处于稳定状态。以小米糠的粒度为衡量标准，发现馒头的硬度随小米糠粒度的减小而下降，该结果与田兰兰等[31]的研究结果相同。但馒头的比容却随着添加小米糠的粒度变小而出现上升趋势，陈莉等[32]也曾得出全麦粉粒度小，馒头的比容增大的结论。分析出现这样的原因可能是小米糠粒径大，导致面筋蛋白的形成减弱，小米糠粒径小，面筋蛋白发生交互作用，增大了面团的持气性，使馒头变得疏松多孔，从而使馒头比容与硬度改变。

表4 不同碾磨小米糠-小麦粉馒头质构特性测定结果

2.5 馒头的色差分析结果

由表5可见，与纯小麦馒头相比，随小米糠的添加量增加，馒头的L*值呈下降趋势，a*值与b*值呈上升趋势，说明加入小米糠的馒头颜色越来越深，逐渐变暗，且发黄，分析可能是小米糠这类杂粮种皮本身就具有较深颜色导致，孙月等[33]研究小麦种皮与馒头色泽的相关性，本实验与其结果相吻合。有研究报道在全麦馒头中加入杂粮粉会导致产品的颜色变深[34]。当气流与球磨碾磨小米糠质量分数为10%，普粉质量分数5%时，馒头的色泽相对较亮，颜色适中。以小米糠粒度为衡量标准发现，加入小米糠粒度越小，馒头的L*值呈上升趋势，这与李雪杰等[35]的研究结果相吻合。

表5 不同碾磨方式小米糠的添加量对馒头色差的影响

2.6 馒头的感官评定结果

如表6～表8所示，小米糠馒头评价总分小于全麦馒头，这与馒头质构特性、色差的结果相对应，馒头质构特性中的弹性、比容下降，导致感官评分下降，主要是因为小米糠的添加会导致馒头的硬度增加、口感逐渐粗糙、口味微微发涩等问题的出现，但发现可以通过控制小米糠的粒度及添加量来改善感官品质。当气流碾磨小米糠与球磨碾磨小米糠质量分数不高于10%，普通碾磨小米糠质量分数不高于5%时，感官评分都在80分以上，且评分最高，说明在此条件下的馒头更符合大众的口味，馒头表面较光滑，色泽较亮，黏弹性较适宜，有嚼劲，且具有小米糠与小麦的芳香味。以小米糠粒度为衡量标准，发现馒头的感官评价总分随粒度的减小而出现上升的趋势，与陈莉等[32]的研究结果相吻合。添加粒径小的小米糠后，馒头的外观和内观会得到改善，口感细腻，且风味良好，具有杂粮独特芳香味。

3 结论

将普通碾磨、球磨碾磨、气流碾磨的小米糠适量添加可以改善面团的性质和提高馒头的品质特性。不同碾磨方式处理后的小米糠以及添加量对小麦面团的水合特性及馒头的品质特性影响显著。随着小米糠粒径的减小，小米糠的持水力、水膨胀力、持油力和结合脂肪能力得到提高。经物性分析仪、水分活度仪、水分测定仪、电脑色差仪分析显示，面团水合特性随小米糠添加量的增加而改变。小米糠的添加量和粒径与馒头硬度、胶黏性、咀嚼性呈正比关系，与馒头比容呈反比关系。L*值随添加量的增而下降，随粒度减小而上升。通过馒头的感官评定，当普通碾磨小米糠质量分数不高于5%，球磨与气流碾磨小米糠质量分数不高于10%时，综合评分最高，添加量过高会导致口感粗糙，色泽过深，反之则会口感发黏不佳。

表6 气流碾磨方式小米糠添加量对馒头感官评分的影响

表7 球磨碾磨方式小米糠添加量对馒头感官评分的影响

表8 普通碾磨方式小米糠添加量对馒头感官评分的影响