麥麩添加量和粒度對小麥淀粉糊化特性的影響

陳建省 田紀春 謝全剛 馬 凱 李國強 員艷苓

(山東農業大學作物生物學國家重點實驗室小麥品質育種研究室，泰安 271018)

麥麩添加量和粒度對小麥淀粉糊化特性的影響

陳建省 田紀春 謝全剛 馬 凱 李國強 員艷苓

(山東農業大學作物生物學國家重點實驗室小麥品質育種研究室，泰安 271018)

以強筋和中筋小麥粉為試驗材料，添加2個強筋小麥和2個中筋小麥麩皮，并采用5個添加量(5%，10%，15%，20%，25%)、4個粒度(0.16～0.43 mm，0.43～1.0 mm，1.5～2 mm，2.5～3.0 mm)處理，分析麥麩添加量、粒度對小麥粉糊化特性的影響。隨著麥麩添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、黏度面積、反彈值和峰值時間都呈現顯著下降趨勢，而淀粉糊化起始時間和糊化溫度均呈現的Y=AX2－BX+C二次曲線增加趨勢。峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、黏度面積、反彈值平均值隨著麩皮粒度的增大，均呈現升高趨勢，而麥麩粒度對糊化溫度和糊化起始時間沒有影響。中筋小麥麩皮粒度在0.16～2 mm之間對峰值黏度和黏度面積的影響沒有顯著的差異，而超過1.5 mm的強筋小麥麩皮粒度對峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積的影響差異顯著;小于2 mm的麩皮粒度對稀懈值的影響差異不顯著，小于1 mm的麩皮粒度對反彈值的影響差異不顯著。

小麥 麥麩 淀粉 糊化特性 粒度

膳食纖維是一種不能被人體消化吸收的多糖，通常直接進入大腸，在通過消化道的過程中吸水膨脹，刺激和促進腸蠕動，從而減少機體對糖分、脂肪的吸收;有稀釋腸內致癌物的濃度，縮短腸內致癌物與腸壁的接觸時間的作用，具有防治便秘［1］、腸癌［2－3］和預防糖尿病、肥胖癥及心腦血管疾病［4－5］的功效。麥麩中大約含有31%的膳食纖維，作為當前原料豐富、價格低廉、用途廣泛的膳食纖維基料已在國內外多種膳食纖維強化食品中添加。

針對麥麩膳食纖維對面團流變學特性以及對面包、面條、饅頭等食品品質影響方面的研究已有不同報道，多數研究認為谷糠膳食纖維的添加使面團的吸水率增加，面團形成時間延長;而使得面團的延展特性降低，面團的拉伸比增加［6－8］。Zhang等［9］利用硬紅冬、硬紅春、杜侖麥和軟白麥研究了3種粒度的麩皮對面團揉混特性的影響，發現麩皮的添加能夠顯著增加面團吸水率，降低面團形成時間和公差指數，而且細麩皮比粗麩皮降低面團形成時間和公差指數效果更為顯著;含有細麩皮的面團比粗麩皮面團更有彈性和韌性。Pomeravz［10］研究表明麥麩對面筋的稀釋和面筋與纖維物質的相互作用會導致面筋網狀結構的萎縮，使得面包體積會隨著纖維添加量的增加而減少，Lai等［11］也有一致的報道;而王亞偉等［12］則認為添加5%的纖維不會明顯影響面包的品質，而且可以改善面包的風味，當添加量增至10%時，其外觀和內在質量均明顯下降;Zhang等［13］研究發現添加細麩的面包比添加粗麩皮和中等細度麩皮的面包比容小而色澤差;添加平均細度0.415 mm中等細度的麥麩制作的面包比容顯著高于其他粒度的粗麩和細麩。在改善面包的風味和口感方面，軟白麥麩皮顯著好于硬紅春小麥麩皮，其原因尚不明確。邵佩蘭等［14］研究發現添加不同比例的麥麩膳食纖維，面條的品質均有不同程度的下降，麥麩膳食纖維用量越多，面條品質越差。但趙文華等［15］研究表明麥麩膳食纖維添加量不超過5%時的面條，其感官品質指標與空白樣面條接近，可以為市場所接受。

可見，以上研究主要分析了麥麩纖維與面筋蛋白相互作用引起面團流變學特性的變化，進而闡明膳食纖維對食品品質的影響，結論也存在較大爭議，而且僅從麥麩和面筋蛋白的角度難以解釋其中的原因。小麥粉中淀粉所占的比例最大，各類面制食品在加工過程中通常都會發生淀粉糊化現象，淀粉糊化特性與小麥粉的加工性能、食品的口感以及貯藏老化特性密切相關，但針對麥麩纖維添加量和粒度對淀粉糊化特性的影響鮮見報道。本試驗以2種不同筋力的小麥粉為材料、添加2種類型麩皮、4個粒度和5個添加量處理，分析麥麩纖維添加量和粒度對淀粉糊化特性的影響，旨在闡明小麥淀粉和麥麩在加工過程中的相互作用，以期為麥麩纖維在食品中的添加提供參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用山東農業大學小麥品質育種室培育的強筋小麥山農12和中筋小麥山農優麥2兩個普通小麥品種小麥粉為材料，添加山農12、師灤02、山農優麥2，山農15號小麥品種的麩皮，4種試驗用麩皮主要成分見表1。山農12和山農優麥2小麥粉的主要品質指標見表2。

表1 4種麩皮主要成分

表2 山農12和山農優麥2小麥粉的主要品質指標

1.2 儀器與設備

MLU－202實驗磨:無錫布勒機械制造有限公司;JJSD振動篩:上海嘉定有限公司;B－324半自動凱氏定氮儀:瑞士Büchi公司;2200型面筋洗滌儀、3100小型實驗磨、Centrifuge 2015離心機:瑞典Perten公司;Super3－RVA型快速黏度儀:澳大利亞新港公司;810104型電子粉質儀:德國Brabender公司; 722型分光光度計:上海精密科學儀器有限公司;Fibertec E1023:瑞典福斯－特卡托公司;WZZ－2B型自動旋光儀:上海長方光學儀器廠，SRJX馬福爐:南通農業科學儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥粉磨制

使用MLU－202實驗磨，按AACC 26－21A方法制粉。山農優麥2，山農15潤麥時間18 h，含水量14.0%;山農12、師灤02潤麥24h，含水量16.0%。 4個品種小麥的出粉率均在70%左右。4℃下保存備用。

1.3.2 麩皮的制備

取MLU－202實驗磨麩皮出口的麥麩，用直徑為3 mm和2.5 mm的JJSD振動篩，去除大于3 mm和小于2.5 mm的麩皮(粒度2.5～3 mm)作為試驗用最大粒度的麩皮，然后將該批麩皮同一樣品分別用3100小型實驗磨，通過更換配置實驗磨不同細度篩網(2 mm，1 mm，0.43 mm)和調整喂料速度及磨粉時間，磨制不同粒度大小的麩皮，將同一樣品磨制成95%以上的粒度分別符合0.16～0.43 mm，0.43～1 mm，1.5～2 mm粒度要求。

1.3.3 小麥粉粗蛋白含量測定

使用 B－324半自動凱氏定氮儀，換算系數5.70。

1.3.4 濕面筋含量及面筋指數的測定

用2200型面筋洗滌儀，測定方法按ICC－155標準，小麥粉10 g，濕面筋換算成14%濕基。利用Centrifuge2015離心機，經6 000 r/min離心1 min，稱量通過篩網的面筋和總面筋的量，二者的比值即為面筋指數。

1.3.5 水分含量的測定

基礎小麥粉、面筋和淀粉的水分含量按照GB 5497—1985方法測定。

1.3.6 麥麩與小麥粉的組配

稱取14%水分基的各種麩皮，按 5%、10%、15%、20%、25%比例分別添加到折合14%水分基的小麥粉中，使得麥麩與小麥粉總質量為2.50 g(14%水分基)。測定前麥麩與小麥粉混合均勻。

1.3.7 淀粉糊化特性的測定

用Super3－RVA型快速黏度儀，根據AACC 76－21法。測定模式選用標準方法1和標準分析方法1。測定起始溫度50℃，960 r/min混合10 s，測定速度為160 r/min，糊化階段從50℃升溫至95℃，耗時4 min 32 s，然后95℃恒溫3 min 30 s，隨后從95℃降溫至50℃耗時3 min 48 s，50℃恒溫2 min，整個測試共計13 min。每個樣品重復3次。黏度面積為淀粉糊化曲線與時間軸之間的積分面積，單位:RVU×min。

1.3.8 小麥粉粉質參數

按AACC－54－21測定，用50 g揉面缽。

1.3.9 灰分測定按

GB/T 5505—2008。

1.3.10 膳食纖維測定

測定參照《谷物品質測試理論與方法》膳食纖維分析儀法［16］。

1.3.11 淀粉測定

測定參照《谷物品質測試理論與方法》旋光法［17］。

1.4 統計分析

利用DPS 7.05和Excel統計軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 麥麩添加量對淀粉糊化特性的影響

2.1.1 麥麩添加量對峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度、反彈值及黏度面積的影響

由表3表明，添加0.43～1 mm粒度的山農優麥2麥麩，隨著添加量的增大，峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度、反彈值和黏度面積都顯著降低。每增加5%的麥麩，強筋小麥粉山農12各項黏度指標平均下降為10.0 RVU，6.6 RVU，3.4 RVU，9.4 RVU，2.7 RVU，70.0 RVU×min;下降純小麥粉相應指標的6.7%，6.6%，6.8%，5.2%，3.4%，6.6%。中筋小麥山農優麥2小麥粉分別下降19.4 RVU，15.7 RVU，3.7 RVU，19.8 RVU，4.1 RVU，121.3 RVU×min，下降純小麥粉相應指標的8.9%，7.0%，7.4%，4.5%，7.6%，8.4%，山農優麥2小麥粉糊化特性指標平均下降絕對數值和下降比例均高于山農12小麥粉。分析添加不同粒度的其他品種麥麩隨著添加量的變化表現出類似的下降趨勢。

表3 山農12麥麩添加量對小麥粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度、反彈值及黏度面積的影響

2.1.2 麥麩添加量對峰值時間、糊化起始時間和糊化溫度的影響

圖1至圖3表明添加0.43～1 mm粒度的山農優麥2麥麩對兩種小麥粉糊化起始時間、糊化溫度和峰值時間的影響趨勢，其中小麥粉峰值時間隨麥麩添加量的增加呈現二次曲線降低作用。強筋小麥山農12小麥粉峰值時間隨麥麩添加量變化曲線為Y=－AX2－BX+C，回歸系數為0.99;而中筋小麥山農優麥2小麥粉的變化曲線是Y=AX2－BX+C，回歸系數為0.94。麥麩添加量對糊化起始時間的影響表現出二次曲線增加趨勢，山農12小麥粉表現的回歸曲線的形式為Y=AX2－BX+C，山農優麥2小麥粉表現為Y=AX2+BX+C。麥麩添加量對糊化溫度的影響兩種小麥粉都表現出二次曲線Y=AX2－BX+ C增加趨勢。通過回歸曲線分析可知回歸系數都達顯著水平，但A、B值接近于0，C值較大，說明麥麩添加量對峰值時間和糊化起始時間的影響較小，但影響趨勢非常明確。兩種小麥粉糊化溫度隨著麥麩添加量的變化都表現出Y=AX2－BX+C上升趨勢。曲線系數A、B值都較大，回歸系數分別為0.99和0.95，這表明麥麩添加量對糊化溫度有顯著的影響。

圖1 麥麩添加量對峰值時間影響曲線

2.2 麩皮粒度對淀粉糊化特性的影響

2.2.1 麩皮粒度對淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏

表4表明，隨著麥麩粒度的增大，山農12小麥粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積平均值都呈現升高趨勢。兩個中筋小麥麩皮在粒度0.16～2 mm之間對峰值黏度和黏度面積、最終黏度的影響沒有顯著差異，大于2.5 mm的麩皮粒度對以上黏度指標的影響表現出顯著差異;兩個強筋小麥麩皮粒度超過1.5 mm時，粒度大小對峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積的影響則表現出明顯的差異。從4種麩皮不同粒度對黏度指標影響分析，0.16～1 mm粒度之間差異不顯著，而大于1.5 mm麩皮粒度對黏度指標的影響表現出顯著水平。粒度小于1.0 mm的強筋小麥(師欒02，山農12)麩皮對峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積影響都大于中筋小麥品種(山農優麥2、山農15)麩皮;但麩皮粒度大于1.5 mm的4個品種的麩皮對峰值黏度、低谷黏度和最終黏度的影響接近大小一致。

表4 添加10%不同粒度麥麩對山農12小麥粉相關指標的影響

2.2.2 麩皮粒度對淀粉稀懈值和反彈值、峰值時間、糊化溫度和糊化起始時間的影響

表5 添加10%的不同粒度麩皮對山農12小麥粉相關指標的影響

表5表明，添加小于2 mm的麥麩粒度對淀粉稀懈值的影響差異不顯著，添加麥麩的小麥粉都小于純小麥粉的稀懈值。大于2.5 mm的麩皮粒度對稀懈值的影響呈現顯著的升高，數值上超過了純小麥粉的稀懈值。隨著麩皮粒度增大，反彈值平均值呈上升趨勢，小于1 mm的麩皮粒度對反彈值的影響差異不顯著，大于1.5 mm的麩皮粒度對反彈值的影響表現出明顯差異，而且添加麥麩后的小麥粉反彈值超過了純小麥粉的反彈值;從平均值分析，兩種強筋小麥的麩皮對反彈值的影響大于兩種中筋小麥麩皮。小麥粉中添加10%的麥麩后，峰值時間比純小麥粉的峰值時間縮短大約0.2 min，小于2 mm的麥麩粒度對峰值時間的影響沒有差異，大于2.5 mm的麩皮粒度對峰值時間呈現顯著的降低作用，由此可知大粒徑麥麩有縮短峰值時間的作用;不同品種麥麩之間對峰值時間的影響沒有差異;麥麩粒度對糊化溫度和時間的影響沒有顯著差異。

3 討論

淀粉糊化特性主要由淀粉粒大小和比例、直鏈淀粉含量等本身特性決定，也受到混合物中影響水分活性的其他組分如糖分［17－18］、鹽［19］、蛋白質［20－21］的影響。小麥麩皮中主要成分是碳水化合物(約60%)和蛋白質(約15%)，碳水化合物中膳食纖維約占麩皮總質量的30%(包括纖維素、半纖維素和木質素)。麥麩膳食纖維含有很多葡萄糖殘基，具有大量的親水性基團，有很強的吸水膨脹特性。因此，添加麥麩后，小麥粉糊化體系組分和熱學特性發生了很大的變化，主要原因有兩個方面:一是添加的麥麩稀釋了糊化體系中淀粉濃度;另外，一些影響體系中的水分活性的組分如蛋白質和纖維素通過水分的吸附和膨脹等特性減少了糊化體系中可利用水的轉運，又不同程度的增大了淀粉/水的比例。

隨著麥麩添加量的增加，單位糊化體系中的淀粉含量減少，麥麩和淀粉是兩種性質不同的物質，麥麩對糊化淀粉以及面筋蛋白網絡形成隔離或斷裂作用，降低了淀粉－淀粉及淀粉－蛋白之間形成網絡符合物，降低了糊化黏度數值。雖然麩皮中也含有少量淀粉，但是麩皮淀粉中A型－淀粉粒比例大(約占淀粉粒的45%)，而且具有結晶度高、膨脹力大和直鏈淀粉高等特點，表現為峰值黏度、低谷黏度、糊化起始時間和峰值糊化溫度比小麥粉的淀粉低的糊化特性［22］，所以麩皮淀粉對小麥粉的淀粉糊化特性的影響也是負面的。從麩皮添加量對淀粉糊化特性的影響分析，麥麩對糊化體系中淀粉濃度稀釋作用和麥麩對糊漿網絡的隔離作用所引起的糊化指標的降低作用，大于由此引起的淀粉/水比例變大產生的正面升高作用。

麩皮包括果皮、種皮、珠心層和糊粉層，約占小麥籽粒的12%～17%，小麥胚乳約占小麥籽粒的3%［23］，實際小麥粉磨制過程中，胚乳被篩理混合到小麥麩皮中。不同粒度的麥麩來源于小麥外層結構的比例不同，因此蛋白質含量、碳水化合物、灰分、脂肪等組成也存在較大的差異［24］;另外，不同粒度的麥麩，其裸露的表層活性基團多少不一，它們與糊化淀粉形成糊漿網絡的能力也不一樣，以上都是引起淀粉糊化特性顯著變化的重要原因。

本試驗所用強筋小麥麩皮蛋白質含量比中筋小麥高，研究認為蛋白質對淀粉黏度指標起負面影響［25］，因此，添加強筋小麥麩皮對淀粉糊化特性的降低作用較大。另外不同品種麩皮其他成分如:纖維素、半纖維等葡萄糖殘基和其他活性基團如羧基和羥基類側鏈基團的不同都會影響到小麥粉糊化體系中水分的活性，至于哪種成分是導致不同品種麩皮影響淀粉糊化特性差異的主要因素尚不清楚，這值得進一步深入研究。

4 結論

麥麩添加量對淀粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度、反彈值和黏度面積都有顯著降低作用;峰值時間隨麥麩添加量的升高呈現二次曲線降低作用，麩皮添加量對強筋、中筋類型的小麥粉的糊化起始時間和糊化溫度均呈現顯著的Y=AX2－BX+C二次曲線增加趨勢。

小麥粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積、反彈值平均值隨著不同品種麩皮粒度的增大，都呈現升高趨勢。中筋小麥麩皮粒度在0.16～2 mm之間對峰值黏度和黏度面積的影響沒有顯著的差異，而粒度超過1.5 mm的強筋小麥麩皮，粒度對峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和黏度面積的影響表現出明顯的差異。小于2 mm的麩皮粒度對稀懈值的影響差異不顯著，小于1 mm的麩皮粒度對反彈值的影響差異不顯著。

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Effects of Wheat Bran Addition Dosage and Particle Size on Pasting Property of Wheat Flour

Chen Jiansheng Tian Jichun Xie Quangang Ma Kai Li Guoqiang Yun Yanling
(State Key Laboratory of Crop Biology/Group of Wheat Quality Breeding，Shandong Agricultural University，Tai'an 271018)

Aiming to study the effects of wheat bran addition dosage and bran particle size on the pasting property of wheat flour，wheat bran produced from two strong－gluten wheat varieties and two medium－gluten wheat vari-eties were added into flour separately，with bran addition dosage of 5%，10%，15%，20%，25%and with bran particle size of 0.16～0.43 mm，0.43～1.0 mm，1.5～2.0 mm，2.5～3.0 mm.The pasting property indexes of the tested flour samples were determined.Results:The peak viscosity，trough，final viscosity，area of viscosity，setback and peak time of the flour samples decline with increasing addition of wheat bran，but pasting onset time and pasting temperature rise following conic Y=AX2－BX+C in the same case.Bigger bran granularity leads the increase of peak viscosity，trough，final viscosity，area of viscosity，setback and peak time，but no effect on pasting temperature and pasting onset time.Medium－gluten wheat bran with particles size from 0.16 mm to 2.0 mm shows no significant different effect on peak viscosity and area of viscosity，while strong－gluten wheat bran with particle size more than 1.5 mm shows obviously different effect on peak viscosity，trough，final viscosity and area of viscosity.There is no remarkable effect of bran particles size on breakdown when bran particle size is smaller than 2.0 mm，and also no remarkable effect of bran particles size on setback when bran particle size is smaller than 1.0 mm.

wheat，bran，starch，pasting property，particle size

TS210.1 文獻標識碼:A 文章編號:1003－0174(2010)11－0018－07

973計劃(2009CB118300)，山東農業大學青年創業基金(23601)

2009－10－12

陳建省，男，1974年出生，講師，小麥品質育種

田紀春，男，1953年出生，教授，作物遺傳育種