酸改性麥麩粉對面粉粉質特性及面團質構特性的影響

姚慧慧，王 燕,，吳衛國，廖盧艷，趙傳文

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南 長沙 410128；2.長沙凱雪糧油食品有限公司，湖南 長沙 410008）

麥麩作為小麥制粉的主要副產物，在眾多的可食用谷物加工副產物中占據了非常重要的地位。它含有豐富的膳食纖維、礦物質、類黃酮及多酚等，其中又以膳食纖維含量最高，是公認的安全性極高的天然食物膳食纖維源之一，具有治便秘、預防結腸癌、糖尿病、高血壓、動脈硬化等功效，還有清除外源有害物質、減肥等作用[1]。美、日等國已把增加膳食纖維的攝入作為抑制糖尿病、冠心病、大腸癌的解決方法之一，也已將麥麩作為一種抗癌藥物投入使用[2-3]。但是麥麩生物結構質地堅韌且很多營養素不易被人體消化吸收，由于其口感粗糙，食用極不適應等因素致使其開發應用領域局限。目前，國內絕大部分麥麩均用于飼料，少部分用于醬油、食醋的生產，在食品中的應用極少。因此，如何利用一定的加工技術對麥麩進行加工，改善麥麩口感，實現低成本、產業化、規模化，使其營養成分更好地溶出，達到食用要求，并將麥麩廣泛運用于食品中是目前研究者們需要突破的工作重心之一。

通過對原料麥麩粉碎預處理后進行超聲波協同酸解處理，大大地提高了麥麩內可溶性膳食纖維的含量，同時也改善了麥麩的口感。本研究將不同比例的酸改性麥麩粉與面粉混合，研究其對面粉粉質特性、糊化特性及面團拉伸特性、質構特性的影響，探討酸改性麥麩粉對面團品質特性的影響，確定最佳添加量，以期能對面團品質的改良以及面制品的加工有所幫助，為谷物加工副產物的進一步加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料麥麩 香麥鄉米面加工房；富強小麥粉 北京古船食品有限公司。

1.2 儀器與設備

AEY-220型電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；JFZD粉質儀、JFZD拉伸儀 北京東孚久恒儀器技術有限公司；Super-3快速黏度儀 澳大利亞Newport科學分析儀器有限公司； ZN-400A萬能高速粉碎機 浙江紅景天工貿有限公司；TA-XT2質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 酸改性麥麩粉的制備

將原料麥麩經粉碎，在麥麩與0.04 mol/L硫酸溶液以料液比1∶10（g/mL），酸解溫度83 ℃，酸解時間4.9 h，超聲時間、溫度、功率分別為35 min、15 ℃、100 W的條件下進行改性處理，而后將其低溫干燥后再次進行相同條件的粉碎，即得酸改性麥麩粉，密封、備用。按每100 g面粉中分別添加質量分數3%、6%、9%、12%、15%酸改性麥麩粉的比例配成混合粉，以不添加酸改性麥麩粉的面粉作為對照組。

1.3.2 面粉粉質特性測定

按GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學特性的測定 粉質儀法》的方法進行測定。測定混合粉粉質特性5 個參數值：吸水率、形成時間、穩定時間、弱化度以及粉質指數。

1.3.3 面團拉伸特性測定

按GB/T 14615—2006《小麥粉面團的物理特性 吸水量和流變學特性的測定 拉伸儀法》的方法進行測定。根據拉伸曲線讀取相關面團拉伸參數，主要有面團最大拉伸阻力、拉伸阻力、延伸性、拉伸比數及拉伸面積。

1.3.4 面粉糊化特性的測定

按GB/T 24853—2010《小麥 黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速黏度儀》的方法進行測定。測定混合粉糊化溫度、峰值黏度、峰值時間、最低黏度、最終黏度、衰減值及回生值。

1.3.5 面團質構特性的測定

參照曹小敏[4]的方法，并進行一定的改進。將制備好的厚度均勻的面皮煮熟后，放入常溫蒸餾水中靜置30 s后撈出，瀝干表面水分。將面皮置于載物臺上，進行質構參數測定，每組進行5 個平行實驗。對面團硬度、黏附性、彈性、咀嚼性、內聚性及回復性6 個特性參數進行研究。實驗參數設定為測前速率1.00 mm/s、測試速率0.8 mm/s、測后速率1.00 mm/s、壓縮程度70%、時間3.00 s、下壓距離5.0 mm、觸發力5.0 g。

1.4 數據處理

采用Origin 8.5軟件進行整理數據和制作圖表。采用SPSS 16.0軟件對得到的數據進行方差分析及顯著性檢驗和相關分析。P＜0.05，差異顯著；P＜0.01，差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 酸改性麥麩粉對面粉粉質特性的影響

圖1 酸改性麥麩粉添加量對面團吸水率的影響Fig.1 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough water absorption rate

2.1.1 酸改性麥麩粉對面團吸水率的影響

由圖1可以看出，隨著酸改性麥麩粉的添加，面團的吸水率不斷提高，與Sudha等[5]的研究結果一致，這是由于麥麩改性后顯著增加的可溶性膳食纖維含有大量的親水基團，具有較強的持水力[6]；原料粉碎處理使得粉體表面積和孔隙率增加，從而增加了顆粒分散性、溶解性、吸附性[7-8]；此外，酸改性麥麩粉中所含的戊聚糖具有凝膠特性，網絡了大量的水分[9]，從而使其吸水率顯著提高。

圖2 酸改性麥麩粉添加量對面團形成時間的影響Fig.2 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough formation time

2.1.2 酸改性麥麩粉對面團形成時間的影響

面團的形成時間反映面團面筋網絡的形成速度。時間越短，說明其形成速度越快。由圖2可以看出，酸改性麥麩粉的添加0%～15%，形成時間最大僅相差0.4 min，整體形成時間較短。不同添加量之間微小的形成時間變化可能是由于酸改性后的麥麩粉中可溶性膳食纖維含量顯著提高，其高親水性使得水分在較短的時間內被大量吸收，面粉顆粒不能完全吸水，導致面筋蛋白網狀結構很難形成，延緩了面團的吸水，從而延長了面團的形成時間[1,9-11]。

2.1.3 酸改性麥麩粉對面團穩定時間的影響

圖3 酸改性麥麩粉添加量對面團穩定時間的影響Fig.3 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on DST

面團的穩定性反映了面團對剪切力降解具有的抵抗力的大小，即面團的耐攪拌程度[1]。穩定時間越長，面團韌性越好，面筋的強度越大。如圖3所示，酸改性麥麩粉添加量由0%～6%的過程，面團穩定時間隨著添加量的增加而延長，但當添加量大于6%時，面團的穩定性與對照組相比有了較大程度地下降，麥麩膳食纖維不僅分子間能夠相互交聯形成網絡，還與面筋蛋白間相互作用，形成復雜體系，改善了面筋的網絡結構，提高了面團的穩定性；但是過大的添加量會導致面團中高聚物含量增大，吸水性能改變，這樣的變化不利于面團的穩定[9]。

2.1.4 酸改性麥麩粉對面團弱化度的影響

圖4 酸改性麥麩粉添加量對面團弱化度的影響Fig.4 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on dough weakening degree

從面團形成所獲得最大稠度時粉質曲線的中線值與面團稠度衰變至12 min 時的粉質曲線的中線值的差值，稱為弱化度[12]。面團的弱化度表示面團對機械攪拌的承受能力。其指標數值越大，面筋越弱，面團越易流變、塌陷變形[13-14]。由圖4可以看出，隨著酸改性麥麩粉添加量的增加，面團弱化度變化趨勢呈先下降后上升，且在9%時達到最小值，但當添加量超過9%時，面團弱化度顯著增加，此時面團吸水率高，面筋蛋白被過度稀釋，面團無法形成一個良好的三維網絡結構，只能形成多個稀松分散的網絡區域，面團耐機械攪拌承受能力下降，面團塌陷變形較嚴重，面粉的品質呈現劣變趨勢[9-11]。由此可見，酸改性麥麩粉的添加在一定程度上有助于面團特性的改善和提高，酸改性麥麩粉添加量在9%時，面團面筋強度相對最大。

2.1.5 酸改性麥麩粉對面團粉質指數的影響

圖5 酸改性麥麩粉添加量對面團粉質指數的影響Fig.5 Effect of adding acid-modif i ed wheat bran on FQN

由圖5可以看出，面團的粉質指數隨著酸改性麥麩粉添加量的增加先下降再上升最后再下降的趨勢，添加量為9%時，粉質指數最高。由此可見，添加適量的酸改性麥麩粉可以提高面團的粉質指數，有利于提高面粉的筋力。這可能是小麥粉加水揉制成面團的過程中，小麥蛋白中的巰基（—SH）將會被氧化成分子間二硫鍵（—S—S），使蛋白質分子間相互連接成三維空間的網狀結構，即面筋網絡。面團加工特性主要取決于分子間二硫鍵形成面筋網絡的能力。麥麩經改性后蛋白質分子鏈直線排列、巰基充分暴露，與小麥粉混合揉混成面團可顯著提高面筋網絡的形成能力。但是，過量的酸改性麥麩粉會與面筋蛋白競爭水分，過多的水分含量會導致面團軟塌，耐攪拌能力顯著下降[15]。

2.2 酸改性麥麩粉對面團拉伸特性的影響

拉伸曲線反映面團形成后的流變學特性，評價面團拉伸特性的指標參數有最大拉伸阻力、拉伸阻力、延伸性、拉力比數及拉伸面積。本實驗分別測定在醒發時間分別為45、90、135 min，酸改性麥麩粉添加量為0%、3%、6%、9%、12%、15%時的面團拉伸特性參數，見圖6。

圖6 酸改性麥麩粉對面團拉伸特性的影響Fig.6 Effect of acid-modif i ed wheat bran powder on tensile properties of dough

由圖6可知，面團醒發時間分別為45、90、135 min時，酸改性麥麩粉添加量與面團拉伸特性各指標參數變化趨勢的分析結果大致相同。即隨著酸改性麥麩粉添加量的增加，面團的最大拉伸阻力、拉伸阻力、拉力比數升高，而延伸性和拉伸面積逐漸降低。最大拉伸阻力和拉伸阻力總體呈上升趨勢，這是因為改性后的麥麩粉可溶性膳食纖維含量顯著增加，且麥麩經過微細化預處理，其高持水性有利于面筋網絡結構的維持，可以增加面團的拉伸性能[16]。酸改性麥麩粉的添加雖然增強了面團筋力，但破壞了面團的延伸性。這可能是因為酸改性麥麩粉吸收過量的水分稀釋了面筋蛋白的濃度而導致的。此外，麥麩中可溶性膳食纖維在面團醒發過程中與提供彈性的麥谷蛋白和提供黏性的麥膠蛋白相互作用，改變了面團的網絡結構，影響面團的拉伸特性[17]。拉力比數即抗拉強度，是衡量拉伸阻力與延伸度平衡的一個指標。其值隨著酸改性麥麩粉添加量的增加以及面團醒發時間的延長而增大。拉伸面積代表面團的強度，亦稱拉伸時所需的能量。曲線面積越大，表示面粉筋力越強，面粉烘焙品質越好。隨著酸改性麥麩粉添加量的增加，拉伸面積呈下降趨勢，這說明適量的酸改性麥麩粉對面粉品質的改善有利，但添加過量會致使面粉筋力變差，對面粉品質起了劣化作用。

2.3 酸改性麥麩粉對面粉糊化特性的影響

表1 酸改性麥麩粉添加量對面粉糊化特性的影響Table1 Effect of adding acid-modi fi ed wheat bran on gelatinization characteristics of fl our

淀粉糊化特性對面條等面制品的食用品質有重大影響[18]。如表1所示，峰值黏度反映地是淀粉在糊化過程中淀粉顆粒的膨脹程度[19-20]，它跟支鏈淀粉的含量、淀粉顆粒大小有關[21]，峰值黏度越高，對面制品食用品質越有利。當酸改性麥麩粉添加量為3%時，峰值黏度最高，表明其淀粉顆粒具有較好的黏附性，在糊化過程中具有較大的膨脹程度，能形成組織細膩的面團。但由于酸改性麥麩粉不含面筋蛋白，且具有強吸水作用，繼續添加會稀釋面筋蛋白，改變了小麥粉糊化體系組分以及熱學特性，從而使峰值黏度受到影響[22]。淀粉糊由于溫度的升高逐漸從凝膠態變成溶膠態，淀粉顆粒膨脹破裂，分子間距離變大，從而導致黏度急劇下降，達到最小值即為最低黏度，最低黏度反映了淀粉在高溫條件下的耐剪切能力。添加量為6%時最低黏度值最大，說明其耐剪切力最強，15%時最弱。衰減值即峰值黏度與最低黏度的差值，它反映了淀粉糊在高溫條件下的穩定性，其值越大，熱糊穩定性越差。由表1可以看出，添加一定量酸改性麥麩粉的加入可以改善制品在加工過程中凝膠的穩定性。當溫度逐漸降低，被直鏈和支鏈淀粉所包圍的水分運動變弱，淀粉分子重新聚合，淀粉糊黏度再次上升，即溫度冷卻至50 ℃時的最高黏度為最終黏度，其值表征的是室溫條件下淀粉糊的硬度大小，添加量為6%時最終黏度最高，說明其淀粉糊在室溫條件下硬度較大[21]。最終黏度和最低黏度的差值即為回生值，反映淀粉抗老化性能的大小，它與支鏈淀粉的含量有關，含量越高，淀粉分子越容易在冷卻過程中發生再聚集，回生值越高。研究表明，一定程度的回生對淀粉凝膠的強度和韌性能起到積極作用[23]。添加量為3%和6%具有較高的回生值，隨著酸改性麥麩粉的增加，可溶性膳食纖維含量增多，且粉碎處理后其強吸水性與比重較多的面粉競爭水分，阻礙了小麥淀粉的充分糊化，從而導致最終黏度和回生值的下降[24]。淀粉在高溫條件下形成均勻糊狀物質，黏度迅速上升，此時的溫度為糊化溫度。糊化溫度的高低與淀粉顆粒間堆積緊密度呈正比，堆積的越緊密，糊化溫度就越高[25]。糊化完成的時間為峰值時間，是淀粉糊化的主要影響因素之一[21]，添加15%時峰值時間最短。

綜上，隨著酸改性麥麩粉添加量的增加，逐漸降低了淀粉-淀粉和淀粉-蛋白質之間形成的網絡作用，從而使峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間及糊化溫度整體呈先上升后下降的趨勢[26-27]。由此可見，添加一定量的酸改性麥麩粉能改善面粉糊化特性。

2.4 酸改性麥麩粉對面團質構特性的影響

質地多面剖析法將感官知覺與其力學性質、幾何特性結合起來進行定義，使得對質地的感官評價信息可以用客觀的方法相互勾通或傳遞[28-29]。面團質構特性參數是衡量面制品品質特性的重要指標，在一定范圍內，能較好地反映面團品質特性[30-34]。由表2可以看出，面團的硬度、彈性、黏附性、咀嚼性、內聚性及回復性隨著酸改性麥麩粉添加量的增加均呈先增大后減小的趨勢。當酸改性麥麩粉添加量為6%時，面團的硬度最大，這可能與其直鏈淀粉含量以及各分子間的排布、纏繞程度有關。添加量為6%、9%時，面團彈性較大，15%時彈性最小，添加6%時，內聚性最大。面團彈性、內聚性的大小跟淀粉分子以及面筋網絡結構的交聯點的多少呈正相關。添加量在0%～9%時，面團黏附性和咀嚼性逐漸增大，超過9%時則呈明顯下降趨勢。面團的硬度和咀嚼性增大可能是由于過量的酸改性麥麩粉所含的蛋白質、膳食纖維等營養成分阻礙了面筋網絡的形成，也可能是因為酸改性麥麩粉具有良好的親水、持水性能，影響了面筋蛋白的吸水以及淀粉的膨脹，且改性后的麥麩粉中破損淀粉含量顯著增多會導致小麥粉吸水量顯著增加，面團受水分含量過高的影響，黏彈性變差，從而使得面筋網絡的形成受到限制，面筋彈性變差。因此，酸改性麥麩粉添加量不超過9%時，可以較顯著地提高面團的質構特性。

表2 酸改性麥麩粉添加量對面團質構特性的影響Table2 Effect of adding acid-modi fi ed wheat bran on texture properties of dough

3 結 論

本實驗主要研究酸改性麥麩粉添加量對面粉粉質特性、糊化特性及面團拉伸特性、質構特性的影響。研究表明：添加適量的酸改性麥麩粉可以提高面團的穩定時間和面團粉質指數，改善面粉粉質特性和糊化特性；面團的最大拉伸阻力、拉伸阻力及拉力比數增加，強化了面團的筋力；面團的延伸性、拉伸面積下降，其添加對面筋蛋白的濃度起到了稀釋作用，從而弱化了面團的筋力。因此，酸改性麥麩粉的添加對面團的拉伸特性具有改善和弱化兩方面的作用，其綜合作用主要取決于酸改性麥麩粉的添加量，小麥粉本身的筋力以及面團醒發時間的長短也起到了一定的作用；添加一定量的酸改性麥麩粉后，由于面團中高聚物含量的增多，面團的硬度、彈性、咀嚼性及回復性等質構特性得到了不同程度地提高。綜合粉質特性、拉伸特性、糊化特性及質構特性各指標的變化情況總結得出，當酸改性麥麩粉添加量在6%～9%之間時，面粉的穩定時間、粉質指數、峰值黏度、回生值及面團咀嚼性等均有了相對較大的改善。通過本實驗的研究探討，以期能為面團品質的改善及麥麩粉在面團中的應用提供一定的理論基礎及實踐意義。