不同碾磨方式小米糠對小麥面團特性及饅頭品質的影響

武云嬌，魏春紅，石曉涵，趙姝婷，劉德志，王一飛，蘇有韜，王維浩,2，張東杰，曹龍奎,2

(黑龍江八一農墾大學食品學院1，大慶 163319) (黑龍江八一農墾大學國家雜糧工程技術研究中心2，大慶 163319)

小米也被稱作為谷子或粟，屬于禾本科植物[1]。小米糠是指小米經加工處理脫殼后所產生的副產物，是一類由種皮層、糊粉層和米胚芽三個部分組成的混合物，約占小米質量的10%[2]。小米糠的營養豐富，是一種良好的健康食品來源。Kim等[3]研究發現谷子對糖尿病具有一定改善功能。汪洋[4]研究發現小米糠對高膽固醇膳食小鼠具有降血脂作用。單樹花等[5]研究發現小米糠中抗腫瘤活性蛋白可對人結腸癌和宮頸癌具有一定抗癌作用。李曉君等[6]研究發現小米糠多酚具有開發新型抗氧化劑的潛力。

目前，運用超微粉碎技術進行碾磨常見的設備有球磨機、氣流粉碎機、振動磨機等。吳迪等[7]發現添加一定量經超微粉碎、擠壓處理后的蕎麥粉可有效改善面團加工性質與面條感官品質。王立東等[8]發現經流化床氣流碾磨處理后的玉米淀粉老化速率降低，性質更穩定，利于貯存。汪雪雁等[9]發現經球磨碾磨處理后的玉米淀粉糊化溫度和峰值黏度均下降。陳玲等[10]發現機械球磨處理可改變綠豆淀粉的結晶結構和流變特性。運用氣流碾磨技術與球磨碾磨技術處理雜糧類的原料主要是以小麥、玉米和薯類為主[12]，關于小米糠的研究報道很少。

人們對饅頭口感的高要求，使小麥粉的加工趨于精細化，導致豐富的營養物質流失，如膳食纖維、維生素、礦物質等[11]。目前，針對不同碾磨處理小米糠對小麥面團特性及饅頭品質的影響研究鮮有報道。

本研究運用多功能粉碎機、流化床式氣流粉碎機與行星式球磨機對小米糠進行碾磨，測定碾磨前后小米糠的理化性質，及其對面團和饅頭品質特性的影響，旨在豐富碾磨小米糠對面團及饅頭品質特性的理論研究，彌補小麥饅頭中營養成分含量低的缺陷，賦予饅頭良好芳香味，為小米糠的再利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

小米糠、大豆油、小麥粉、高活性干酵母。

1.2 儀器與設備

TJ-0.4 L行星式球磨機，1000 Y多功能粉碎機，LHL中試型流化床式氣流粉碎機組，Bettersize 2000激光粒度分布儀，TGL 16 B臺式離心機，DK-S 24恒溫水浴鍋，SFN 60-100壓面機，LabMaster-aw水分活度測定儀，MB 25快速水分測定儀，TMS-PRO食品物性分析儀，NH 310電腦色差儀。

1.3 方法

1.3.1 小米糠原料的制備

普通碾磨：取300 g小米糠置于1000 Y多功能粉碎機中進行碾磨。每開機10 s停頓1次，反復粉碎2～3次后倒出樣品，過60目篩，4 ℃下儲存備用。

氣流碾磨：參考王立東等[8]的方法并進行適當修改，采用LHL型流化床氣流粉碎設備，噴嘴：3個，噴嘴角度：120°，粉碎氣體：潔凈壓縮空氣，溫度：低于45 ℃；引風機流速：15 m3/min；粉碎時間：1 h，進料量1 kg碾磨后倒出樣品，過60目篩，4 ℃下儲存備用。

球磨碾磨：取球磨罐容積2/3的小米糠置于TJ-0.4 L行星式球磨機中進行碾磨。轉速：200r/min，碾磨時間：2 h[13]。碾磨后倒出樣品，過60目篩，4 ℃下儲存備用。

1.3.2 小米糠的基本成分與粒度測定

粒度測定：啟動粒度儀和Better Size 2000激光粒度分析系統，以去離子水為分散溶劑，少量多次加入樣品，待加入樣品至遮光度10%左右，等待機器自動檢測，記錄結果，每個樣品重復測量3次[14]。

基本成分測定：水分參照GB 5009.3—2016中的重量法測定；蛋白質參照GB 5009.5—2016通過自動凱氏定氮儀測定，折算系數5.95；脂肪參照GB 5009.6—2016中的索氏抽提法測定。

1.3.3 小米糠的理化性質測定

持水力的測定：取1 g樣品，加入20 mL蒸餾水，靜置12 h，在4 000 r/min下離心25 min，倒液留渣，按式(1)進行計算[15]。

(1)

式中：W為持水力/g/g；m1為SDF吸水后樣品和離心管的質量/g；m2為離心管的質量/g；m3為樣品干質量/g。

水膨脹力的測定：取0.25 g樣品，加入5 mL蒸餾水，攪拌去泡，靜置12 h，按式(2)進行計算[16]。

(2)

式中：E為膨脹力/mL/g；V1為樣品膨脹后的測定體積/mL；V2為樣品干樣的測定體積/mL；m為樣品干質量/mg。

持油力的測定：取0.5 g樣品，加入4 g大豆油，37 ℃水浴鍋中密封靜置4 h，4 000 r/min下離心15 min，倒液留渣，按式(3)進行計算[17]。

(3)

式中：O為持油力/g/g；m1為殘渣的質量/mg；m2為樣品的質量/mg。

結合脂肪能力的測定：參照李娜等[18]的測定方法：取4 g樣品，加入20 mL大豆油，攪拌30 min(每5 min攪拌1次)，在1 600 r/min下離心25 min。游離的脂肪通過離心被分離，即1 g膳食纖維試樣結合脂肪的量。

1.3.4 復配粉、面團及饅頭的制備

復配粉的比例：將3種方式碾磨后的小米糠粉和小麥粉按比例混合。小米糠粉具體添加的質量分數為0%、5%、10%、15%、20%。以不添加任何小米糠粉的小麥粉組為空白對照組。

面團的制備：參考馬薇薇等[19]的方法并做適當修改。根據設定比例準確稱取3組200 g復配粉，每組加入140 g水、2 g酵母，進行揉和，在起酥機上來回輥壓50次，直至面團光滑、不粘手且小米糠分布均勻，揉成圓形，靜置待測。

饅頭的制備：將制好的面團放入溫度30 ℃，相對濕度85%的霧化面包發酵箱中發酵40 min。將醒發好的3個80 g面團從醒發箱中取出，蒸制25 min。之后冷卻1 h，靜置待測。

1.3.5 面團、饅頭的質構特性及水合性能的測定

質構特性的測定：參考Shukri等[20]的方法并適當修改。取面團切片中心部位約10 mm的面片，用直徑25 mm的切模器切取面片的中心部位，采用P/36 R型的探頭來測定其質構特性。測定條件為：測前速度：3.0 mm/s，測試速度：1.0 mm/s、測后速度：1.0 mm/s，壓縮時間間隔：3 s，壓縮率：50%，起始力：5 N。

水分活度的測定：取1 g樣品放進水分活度儀的樣品盒中，啟動水分活度儀進行測定并記錄測定數值。

含水量的測定：取0.5 g樣品均勻地灑在含水量測定儀的工作臺上，啟動含水量測定儀并記錄測定數值。

1.3.6 饅頭的比容測定

參考楊雙等[21]的方法，采用小米替換法測定饅頭比容。稱取冷卻后饅頭的質量。用小米填滿燒杯，倒出燒杯中小米，將饅頭放入燒杯內，用小米填滿燒杯，稱量燒杯外剩余小米體積，饅頭比容按式(4)計算：

(4)

式中：P為饅頭的比容/mL/g；V為小米的體積/mL；M為饅頭的質量/g。

1.3.7 饅頭的色差測定

參考王丹等[22]測定色差的方法并做適當修改。將冷卻后的饅頭置于黑布上，拍攝饅頭的俯視圖與左視圖。啟動色差儀，調零，測定饅頭切片色度空間值。測量后得出L*、a*和b*3個數值。其中L*表示亮度；a*值表示紅綠色系；b*值表示黃藍色系。

1.3.8 饅頭的感官評定

參考王未[23]的測定方法并作適當修改。由10名專業評價員在舒適環境下組成，采用評分法對饅頭進行感官評定。分別從饅頭的外觀、內觀、風味3個方面展開，滿分為100分，最終結果取10名評價員的平均評分。具體評分標準如表1。

表1 饅頭的感官評分標準

1.4 數據統計與分析

所有的實驗均重復進行3次，實驗數據均取平均值并計算相對標準偏差，運用Microsoft Excel 2010進行數據整理，SPSS 22.0進行數據差異性分析，Origin 2019軟件進行繪圖處理。

2 結果與分析

2.1 不同碾磨方式小米糠的基本成分與粒徑結果

碾磨粒徑小、粉質細膩，在一定程度上可以改善雜糧口感粗糙的不足[24]。由表2可知，經過普通碾磨的小米糠D50為192.27 μm，球磨碾磨的小米糠D50為65.02 μm，氣流碾磨的小米糠D50為25.94 μm，其中氣流碾磨后的小米糠粒徑最小，不同碾磨方式對粒徑的影響差異性顯著(P<0.05)。由表3可知，小米糠的水分和脂肪含量隨粒徑的減小而減小，蛋白質含量則隨粒徑的減小而上升，不同碾磨方式對含水量、脂肪含量的影響差異性顯著(P<0.05)。此結果與許青蓮等[25]的研究結果相吻合。原因可能是小米糠在碾磨過程中受到強烈的綜合作用力，導致其中聚集得大顆粒蛋白質受到碾磨，被分散為游離狀態，顆粒粒徑越小說明碾磨越充分，細胞的破壁效果越好，因此蛋白質溶出率上升。

表2 不同碾磨方式小米糠的粒徑

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質測定

不同碾磨方式處理小米糠后持水力、水膨脹力、持油力和結合脂肪能力測定結果如圖1。經過氣流碾磨與球磨碾磨后，小米糠的持水力、水膨脹力、持油力和結合脂肪能力得到了提高，此結果與曹琦琦等[26]的研究結果吻合。經氣流碾磨后，樣品持水力提高了44.29%，水膨脹力提高了41.67%，持油力提高了39.45%。分析原因是經過碾磨粉碎處理后，小米糠的粒徑變小，顆粒表面積增大，羥基等親水基團以及一些親油基團逐漸暴露出來，導致持水力、持油力提高，同時也暴露出很多極性基團，導致膨脹力也提高[27]。

圖1 小米糠的持水力、水膨脹力、持油力和結合脂肪能力

2.3 不同碾磨方式小米糠添加量對面團水合特性影響結果

由圖2可見，添加碾磨小米糠后，面團的含水量隨小米糠添加比例增加先下降在上升，當普通碾磨小米糠質量分數達到5%時，面團的含水量最小。添加不同比例碾磨的小米糠后面團水分活度隨小米糠添加比例增加而下降，當球磨碾磨與氣流碾磨小米糠質量分數為10%時，下降的趨勢逐漸變緩。分析出現這樣的原因是經碾磨處理后，小米糠顆粒被打碎，越來越多的親水基團暴露出來，與空氣中的水分結合，吸附空氣中水分子的能力提高[28]。

圖2 不同碾磨小米糠-小麥粉面團水合特性測定結果

2.4 饅頭的質構特性的測定結果

不同碾磨小米糠添加量對小麥饅頭的質構特性影響結果如表4。與純小麥粉饅頭相比，隨碾磨小米糠添加量的增加，饅頭內聚性與彈性明顯下降(P<0.05)，饅頭的硬度、膠黏性、咀嚼性明顯提高(P<0.05)，此結果與張小村等[29]的研究結果相吻合。分析出現這樣的原因是：饅頭的彈性和內聚性主要取決于小麥粉的面筋蛋白含量，添加小米糠使面筋蛋白含量被稀釋，導致形成面團蛋白質網狀結構的能力被降低，使面團的保氣能力也降低，從而阻礙面筋蛋白網絡結構的形成所致[30]。其次添加小米糠使饅頭的比容出現降低的趨勢。分析出現這樣的原因是：小米麩皮中含有豐富的纖維素，而纖維素具有很強的吸水力，阻礙了面筋蛋白的形成，降低了面團的保氣力，最終導致比容減小。但當普通碾磨小米糠添加量不高于5%時，氣流碾磨小米糠與球磨碾磨小米糠添加量不高于10%時，也能使饅頭品質處于穩定狀態。以小米糠的粒度為衡量標準，發現饅頭的硬度隨小米糠粒度的減小而下降，該結果與田蘭蘭等[31]的研究結果相同。但饅頭的比容卻隨著添加小米糠的粒度變小而出現上升趨勢，陳莉等[32]也曾得出全麥粉粒度小，饅頭的比容增大的結論。分析出現這樣的原因可能是小米糠粒徑大，導致面筋蛋白的形成減弱，小米糠粒徑小，面筋蛋白發生交互作用，增大了面團的持氣性，使饅頭變得疏松多孔，從而使饅頭比容與硬度改變。

表4 不同碾磨小米糠-小麥粉饅頭質構特性測定結果

2.5 饅頭的色差分析結果

由表5可見，與純小麥饅頭相比，隨小米糠的添加量增加，饅頭的L*值呈下降趨勢，a*值與b*值呈上升趨勢，說明加入小米糠的饅頭顏色越來越深，逐漸變暗，且發黃，分析可能是小米糠這類雜糧種皮本身就具有較深顏色導致，孫月等[33]研究小麥種皮與饅頭色澤的相關性，本實驗與其結果相吻合。有研究報道在全麥饅頭中加入雜糧粉會導致產品的顏色變深[34]。當氣流與球磨碾磨小米糠質量分數為10%，普粉質量分數5%時，饅頭的色澤相對較亮，顏色適中。以小米糠粒度為衡量標準發現，加入小米糠粒度越小，饅頭的L*值呈上升趨勢，這與李雪杰等[35]的研究結果相吻合。

表5 不同碾磨方式小米糠的添加量對饅頭色差的影響

2.6 饅頭的感官評定結果

如表6～表8所示，小米糠饅頭評價總分小于全麥饅頭，這與饅頭質構特性、色差的結果相對應，饅頭質構特性中的彈性、比容下降，導致感官評分下降，主要是因為小米糠的添加會導致饅頭的硬度增加、口感逐漸粗糙、口味微微發澀等問題的出現，但發現可以通過控制小米糠的粒度及添加量來改善感官品質。當氣流碾磨小米糠與球磨碾磨小米糠質量分數不高于10%，普通碾磨小米糠質量分數不高于5%時，感官評分都在80分以上，且評分最高，說明在此條件下的饅頭更符合大眾的口味，饅頭表面較光滑，色澤較亮，黏彈性較適宜，有嚼勁，且具有小米糠與小麥的芳香味。以小米糠粒度為衡量標準，發現饅頭的感官評價總分隨粒度的減小而出現上升的趨勢，與陳莉等[32]的研究結果相吻合。添加粒徑小的小米糠后，饅頭的外觀和內觀會得到改善，口感細膩，且風味良好，具有雜糧獨特芳香味。

3 結論

將普通碾磨、球磨碾磨、氣流碾磨的小米糠適量添加可以改善面團的性質和提高饅頭的品質特性。不同碾磨方式處理后的小米糠以及添加量對小麥面團的水合特性及饅頭的品質特性影響顯著。隨著小米糠粒徑的減小，小米糠的持水力、水膨脹力、持油力和結合脂肪能力得到提高。經物性分析儀、水分活度儀、水分測定儀、電腦色差儀分析顯示，面團水合特性隨小米糠添加量的增加而改變。小米糠的添加量和粒徑與饅頭硬度、膠黏性、咀嚼性呈正比關系，與饅頭比容呈反比關系。L*值隨添加量的增而下降，隨粒度減小而上升。通過饅頭的感官評定，當普通碾磨小米糠質量分數不高于5%，球磨與氣流碾磨小米糠質量分數不高于10%時，綜合評分最高，添加量過高會導致口感粗糙，色澤過深，反之則會口感發黏不佳。

表6 氣流碾磨方式小米糠添加量對饅頭感官評分的影響

表7 球磨碾磨方式小米糠添加量對饅頭感官評分的影響

表8 普通碾磨方式小米糠添加量對饅頭感官評分的影響