不同制粉方式對運黑161全麥粉加工特性的影響

關 碩 劉 瑞 于章龍 孫元琳

(1 運城學院生命科學系/特色農產品加工山西省重點實驗室，山西 運城 044000；2 山西農業大學棉花研究所，山西 運城 044000；3山西農業大學食品科學與工程學院，山西 太谷 030800)

隨著“健康中國2030”規劃綱要的提出，消費者的健康意識越來越強，全麥食品的健康功效也日益被公眾所熟知[1]。全麥粉作為全谷物類食品原料之一，最大程度地保留了小麥籽粒的麩皮和胚芽。小麥籽粒麩皮中含有豐富的膳食纖維、礦物質和維生素等營養物質[2-3]。研究發現，長期食用全麥制品可降低患糖尿病、肥胖、心腦血管等疾病的風險[4-6]。雖然全麥面包含有豐富的營養物質，但由于全麥面包的產品質量和口感不理想，消費者對其接受度低于精面粉面包。因此在加工前需要選擇合適的制粉方式，確定合適的粉碎粒度以保持全麥面包的適口性。目前，生產全麥粉的方法主要有直接粉碎法和回添法[7]。直接粉碎法是將小麥籽粒直接進行粉碎加工制得全麥粉；回添法是先精制面粉后再將麩皮回添制得全麥粉[8-9]。目前，國內外針對全麥面包的研究大多集中于不同粒度對全麥面包的影響，Navrotskyi等[10]認為，粗麩皮制作的面包比容和體積均小于細麩皮制作的面包。Cai等[11]認為，隨著麩皮粒度減小，面包體積減小。Majzoobi等[12]研究發現，增加麩皮粒度對面包風味無顯著影響，但對面包口感和品質產生負面影響。目前對不同制粉方式是否會對全麥面包產生影響的研究較少。

本研究以運黑161黑小麥為原料，將籽粒通過直接粉碎法和回添法兩種不同粉碎方式制得的全麥粉分別過80、100、120目篩，并將其加工成面包，研究不同粉碎方式以及不同粒度對全麥粉的破損淀粉含量，直、支鏈淀粉含量，水合特性，發酵特性以及流變學特性的影響，并對其面包進行感官評定，進而選出合適的加工方式和粉碎粒度，以期為黑小麥全麥面包的制作提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

運黑161黑小麥籽粒，由山西農業大學棉花研究所提供。

1.2 儀器與設備

Y18型磨粉機、Y38型全自動粉質儀、Y03型拉伸儀，土耳其YUCEBAS公司；3100型錘式旋風磨，瑞典Perten儀器有限公司；YK-98小型超微粉碎機，山東省青州市益康中藥機械配件廠；Mixolab2混合實驗儀、F4流變發酵儀，法國肖邦技術公司；BHS系列雙動和面機，邢臺藍邦機械制造廠；WFF型噴霧式發酵箱，廣東省泓鋒食品機械有限公司；PL-2A型電烘爐，泰州市恒聯電器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 運黑161面粉制備方法 利用Y18型磨粉機將清理除雜后的黑小麥籽粒磨粉過90目篩，收集其皮磨面粉及心磨面粉并混勻，于4℃冷藏保存。

1.3.2 全麥粉制備方法 直接粉碎法：利用3100型錘式旋風磨將清理除雜后的黑小麥籽粒磨粉，所得全麥粉經超微粉碎后分別過80、100、120目篩，于4℃冷藏保存。

回添法：分別收集皮磨面粉、心磨面粉、粗麩及細麩, 出粉率為66.5%。將1.3.1制備的面粉分別過80、100、120目篩，回收的麩皮經超微粉碎并過相應的目篩后按出粉率的比例回添，于4℃冷藏保存。

1.3.3 淀粉含量測定

1.3.3.1 破損淀粉含量 參考《GB/T 31577-2015糧油檢驗 小麥粉損傷淀粉測定》[13]測定破損淀粉含量。

1.3.3.2 直、支鏈淀粉含量 參考吳遠琴等[14]的方法，并稍作修改。

直、支鏈淀粉標準曲線的繪制：以直鏈淀粉和支鏈淀粉標準品分別配制0.5 mg·mL-1直、支鏈淀粉標準溶液，分別吸取0.5 mg·mL-1直鏈淀粉標準溶液5、6、7、8、9、10 mL于6只100 mL燒杯中，各加蒸餾水40 mL，以0.1 mol·L-1HCl溶液調pH值至3～3.5之間，加入1 mL碘試劑，用蒸餾水定容至100 mL，靜置20 min，以蒸餾水為空白對照，于620 nm波長下測定吸光度值，以吸光度值為縱坐標，直鏈淀粉含量(mg)為橫坐標，繪制直鏈淀粉檢測標準曲線。以同樣的方法在556 nm波長下測定各梯度支鏈淀粉的吸光度值，繪制支鏈淀粉檢測標準曲線。

樣品中淀粉的提取方法[15]：將50 g面粉置于脫脂紗布上，用蒸餾水潤濕反復揉洗，并收集濾液，3 000 r·min-1離心10 min，移去上清液，將沉淀烘干后即為淀粉。

樣品中直、支鏈淀粉含量測定：稱取約50 mg待測淀粉于100 mL燒杯中，后續步驟同制作標準曲線方法一致，以蒸餾水為空白對照，于620、556 nm處分別測定吸光度值。按以下公式計算直、支鏈淀粉含量：

式中，A為根據直、支鏈淀粉檢測標準曲線計算的樣品液中直、支鏈淀粉含量，mg；m為樣品質量，g；B為直、支鏈淀粉標準品提取量，g。

1.3.4 吸水性測定 參考陳潔等[16]的方法并稍作修改。稱取3 g待測樣品溶于30 mL蒸餾水并于40℃的水浴鍋中放置20 min，隨后以4 000 r·min-1離心20 min，移去上清液，稱量離心管中沉淀的質量。按以下公式計算樣品的吸水性：

式中，M為離心管中沉淀質量，g；m為樣品的質量，g。

1.3.5 溶解度與膨潤力測定 參考張杰等[17]和Jitranut等[18]的方法并稍作修改。將0.5 g小麥淀粉樣品(淀粉提取方法同1.3.3.2)溶于25 mL蒸餾水中于90℃的水浴鍋中放置30 min，隨后以3 000 r·min-1離心25 min。將上清液于105℃烘箱中烘至恒重。按以下公式計算溶解度和膨潤力：

式中，A為上清液干物質質量，g；P為離心管中的沉淀質量，g；W為小麥淀粉質量，0.5 g。

1.3.6 酵母發酵力 參考艾志錄等[19]的方法并稍作修改。稱取面粉300 g，加入100 mL水揉混成面團，稱取350 g面團置于發酵籃中，砝碼配重2 kg，于溫度28.5℃下測定3 h內面團發酵最大高度、面團釋放CO2的最大高度、到達發酵最大高度的時間、到達釋放CO2最大高度的時間、持氣率和總體積等指標。

1.3.7 混合特性 參考《GB/T 37511-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 混合試驗儀法》[20]。

1.3.8 粉質特性 參考《GB/T 14614-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法》[21]。

1.3.9 拉伸特性 參考《GB/T 14615-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》[22]。

1.3.10 面包制作方法 使用二次發酵法[23]制作面包。

1.3.11 面包比容測定 面包出爐5 min后使用天平稱取質量，采用菜籽置換法測得面包體積。按以下公式計算面包比容：

面包比容(mL·g-1)=體積(mL)/質量(g)。

1.3.12 感官評價 評分標準參照《GB/T 14611-2008糧油檢驗 小麥粉面包烘焙品質試驗 直接發酵法》[24]，并稍作修改，由6名經過培訓的食品專業學生進行面包感官評定，評分項目包括面包體積、面包外觀、面包芯色澤、面包芯質地、面包芯紋理結構和口感。

1.4 數據處理

每項指標均進行3次獨立的重復試驗測定。使用SPSS 25.0軟件中的Duncan方差分析對數據進行差異顯著性分析，顯著性水平P<0.05，使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉淀粉含量的影響

由表1可知，隨著粒度的減小，破損淀粉和直鏈淀粉含量增加，支鏈淀粉含量減少。除回添法制備且過100目篩全麥粉以外，其余全麥粉破損淀粉含量均與黑小麥面粉存在顯著差異(P<0.05)，兩種制粉方式下過80目篩全麥粉的破損淀粉含量均小于黑小麥面粉，說明其在加工過程中的損傷程度低于黑小麥面粉加工時的損傷程度。全麥粉的直鏈淀粉含量顯著高于黑小麥面粉(P<0.05)。一方面是由于支鏈淀粉相對易糊化，小粒徑的麩皮在加工過程中經過反復研磨，溫度升高，進而導致支鏈淀粉含量隨著粒度的減小而減小；另一方面隨著加工強度增加，破損淀粉含量增加，進而導致以結晶結構為主的支鏈淀粉鏈長變短，并向類似的短鏈轉化，增加了直鏈淀粉的浸出[25]，從而導致支鏈淀粉含量減少，直鏈淀粉含量增加。回添法制備且過80目篩時全麥粉的直鏈淀粉含量最低，為7.00%。直接粉碎法制備且過80目篩時全麥粉的破損淀粉含量最低，為9.93%，支鏈淀粉含量最高，為80.18%。

表1 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉淀粉含量的影響

2.2 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉水合特性的影響

由圖1可知，隨著粒度的減小，全麥粉的溶解度和膨潤力增加，直接粉碎法制備且過80目篩時的全麥粉溶解度、膨潤力最小，分別為2.5%和3.0%。全麥粉的溶解度除直接粉碎法制備且過100目篩時與黑小麥面粉間無顯著性差異(P>0.05)外，其余均有顯著性差異(P<0.05)。直接粉碎法制備且過80目篩時全麥粉的膨潤力與黑小麥面粉相比顯著減小(P<0.05)，其余均顯著上升(P<0.05)。

注：不同小寫字母表示相同指標不同樣品間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.3 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉發酵特性的影響

由表2可知，隨著粒度的減小，面團的發酵高度(maximum height of dough fermentation, Hm)增大。全麥粉的持氣率均高于黑小麥面粉，且隨著粒度的減小，持氣率上升。氣體釋放最大高度(H′m)隨粒度的減小呈現先增大再減小的趨勢。面團的氣體釋放高度和持氣率在一定程度上影響了面團的發酵力；良好的發酵力可以使面制品擁有好的品質，特別是對產品的體積有積極貢獻[26]。回添法生產的全麥粉面團發酵高度、持氣率均小于直接粉碎法，說明回添法制備的全麥粉面團在發酵過程中與直接粉碎法制備的全麥粉相比結構易塌陷。

表2 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉發酵特性的影響

2.4 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉流變學特性的影響

2.4.1 混合特性

2.4.1.1 混合實驗儀參數分析 由表3可知，與黑小麥面粉相比，全麥粉的稠度最小值減小，說明麩皮的加入使得面粉中蛋白質的弱化程度和糊化熱穩定性稍有下降。隨著粒度的減小，全麥粉的最終黏度呈現先增大后減小的趨勢，直接粉碎制備的全麥粉峰值黏度和糊化特性高于回添法生產的全麥粉，說明回添法制備全麥粉的淀粉酶含量高于直接粉碎法制備的全麥粉。全麥粉的糊化特性大于黑小麥面粉，這可能與麩皮中的纖維難以糊化有關[26]。

表3 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉混合特性的影響

2.4.1.2 混合實驗儀目標指數剖面圖分析 目標指數剖面圖如圖2所示，圖中的兩條黑色閉合曲線之間的區域是面包目標指數區間[27]。由圖2可知，麩皮的加入對混合指數影響較小，說明不同粉碎方式和粒度對面團的穩定性沒有產生明顯影響。直接粉碎法、回添法制粉方式下過80目篩樣品的面筋指數均高于對照樣品，證明此兩種樣品的面筋強度稍大，熱穩定性好。直接粉碎法制備且過80目篩全麥粉的粘度指數高于所有樣品，該全麥粉的粘度增加最大。

圖2 全麥粉指數剖面圖

在粉碎粒度超過80目時，全麥粉的面筋指數和淀粉酶指數已不在閉合環中，說明隨著粒度的減小，全麥粉的面筋熱穩定性減小且淀粉酶活性偏大，此時全麥粉已不適宜做面包。綜上，兩種制粉方式下全麥粉的粉碎粒度超過80目時不宜加工面包。

2.4.2 粉質特性 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉粉質特性的影響如表4所示，全麥粉的吸水率顯著高于黑小麥面粉(P<0.05)，但形成時間無顯著差異(P>0.05)，弱化度低于黑小麥面粉。在全麥粉加工過程中，隨著粒度的減小，全麥粉的研磨損傷較大，破損淀粉含量和戊聚糖的增加導致全麥粉與蛋白質的水合作用增強，從而導致吸水率增加[28-30]。全麥粉的形成時間都高于黑小麥面粉，穩定時間隨著粒度的減小先增大后減小，弱化度先減小后增大，可能是由于粉碎粒度較大時對面筋網絡的形成有阻礙作用從而破壞面團的持氣性[31]。除直接粉碎且過120目篩的全麥粉之外，其余全麥粉的粉質質量指數均高于黑小麥面粉。

表4 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉粉質特性的影響

2.4.3 拉伸特性 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉拉伸特性的影響如表5所示。醒發時間45 min時，隨著粒度的減小，直接粉碎法制備全麥粉的拉伸能量、阻力值、最大阻力、比率及最大比率先上升后下降，回添法制備全麥粉的各項拉伸指標都呈上升趨勢。原因可能是回添法制備全麥粉在過篩前僅將麩皮進行超微粉碎。而直接粉碎法制備全麥粉在過篩前將全麥粉進行超微粉碎，使得其麩皮和面粉的粒度細于回添法制備的全麥粉。由于粒度過細時阿拉伯木聚糖會與面筋蛋白爭奪水分，另外戊聚糖易與面筋蛋白交聯，進一步阻礙面筋網絡的形成[32]。

表5 制粉方式及粉碎粒度對全麥粉拉伸特性的影響

面團的各項拉伸參數隨著醒發時間的增加均有上升的趨勢，在醒發時間為135 min時，直接粉碎法制備且過80目篩全麥粉的阻力值、比率以及最大比率最大。可能是由于隨著醒發時間的增加，面團中的水分更加均勻，使得面團中的面筋充分吸水膨脹形成良好的網狀結構[33]。同時淀粉顆粒也充分吸水膨脹，對面團韌性和延展性的提升起到了積極作用，導致面團的各項參數都呈上升趨勢。

2.5 制粉方式及粉碎粒度對全麥面包品質的影響

2.5.1 制粉方式及粉碎粒度對面包比容的影響 由圖3可知，隨著粒度的減小，全麥面包的比容值呈下降趨勢，兩種制粉方式下同樣的粒度橫向對比來看，在過80目篩時，直接粉碎法制備的全麥粉比容值顯著高于回添法制備的全麥粉。兩種制粉方式下100目篩時比容值無顯著差異，直接粉碎法制備且過120目篩時全麥粉的比容值最小，顯著低于回添法制備且過120目篩全麥粉(P<0.05)。綜合來看，直接粉碎法制備且過80目篩時全麥粉的比容值顯著高于其他樣品(P<0.05)，為6.14 mL·g-1。

圖3 不同制粉方式及粉碎粒度對面包比容的影響

2.5.2 制粉方式及粉碎粒度對面包感官品質的影響 不同制粉方式及粉碎粒度對面包感官評分的影響見表6，面包實物圖及橫切面視圖見圖4。麩皮的加入使得面包表皮和面包芯內部顏色加深，這可能與黑小麥麩皮本身的色素有關；同時麩皮中含有豐富的氨基酸和還原糖，在烘焙過程中加速美拉德反應和焦糖化反應[10]，導致顏色加深，但全麥面包的口感與運黑16面粉制備面包相比無顯著差異(P>0.05)。隨著粒度的減小，全麥面包的面包芯色澤不均勻，紋理和質地的評分都有不同程度的降低，整體感官評分降低。綜合感官評分結果來看，以直接粉碎法制備且過80目篩全麥粉為原料制作的全麥面包在所有全麥面包樣品中總評分最高，僅次于對照組，但無顯著差異(P>0.05)。該全麥面包的品質較佳。

圖4 面包實物及橫切面圖

表6 不同制粉方式及粉碎粒度對面包感官評分的影響

3 討論

黑小麥全麥粉具有良好的營養和保健功能[34]。制粉方式及粉碎粒度會對全麥粉的加工特性以及流變學特性產生影響，進而影響面制品的品質，因此研究不同制粉方式及粉碎粒度對全麥粉的影響具有重要意義。

淀粉是面粉的主要組成成分，對面制品的品質有較大影響[35]。本研究發現，全麥粉的破損淀粉含量隨著粒度的減小而增加。直接粉碎法制備且過80目篩的全麥粉破損淀粉含量最低。破損淀粉是影響小麥粉流變學特性的重要指標之一。破損淀粉含量過高則糖分過剩，酵母產氣速度快，醒發過度，導致面制品結構粗糙、口感發粘，從而對面制品產生一定的負面影響[36]。全麥粉的直鏈淀粉含量顯著高于黑小麥面粉，且隨粒度的減小而增加，支鏈淀粉含量隨著粒度的減小而減小。其中回添法制備且過80目篩的全麥粉直鏈淀粉含量最低，直接粉碎法制備且過80目篩的全麥粉支鏈淀粉含量最高。小麥淀粉中直鏈淀粉的含量雖然不高，但卻對面粉加工制品的品質影響較大。直鏈淀粉易溶于水、較粘稠，間接影響面制品的品質。小麥淀粉中的直鏈淀粉含量和面制品的總體評分呈負相關[37]。支鏈淀粉較難溶于水，其含量越高，淀粉的顆粒越大，峰值黏度也越大，有利于面制品品質改善[38]。姬翔等[39]認為隨著全麥粉粒度的減小，破損淀粉和直鏈淀粉含量增加，支鏈淀粉含量減少。與本研究結論一致。

全麥粉的溶解度以及膨潤力隨粒度的減小而增加。溶解度主要是直鏈淀粉和一部分支鏈淀粉在膨脹后的顆粒溢出。在全麥粉的加工制作過程中，由于粒度越小全麥粉受到的剪切力越大，使得淀粉顆粒破損的更多，提高了全麥粉的溶解度，這與閔照永等[40]的研究結果一致。膨潤力能反映淀粉和水相互作用的大小[41]。膨潤力與淀粉的顆粒大小、組織結構有關[42]。由于粒度的減小導致全麥粉的顆粒更為松散，與水分子的水合作用增強，導致全麥粉的膨潤力隨粒度的減小而變大。淀粉的溶解度和膨潤力對面包的感官評價和比容均有負向作用[43]。

本研究發現，隨著醒發時間的增加，全麥粉面團的各項拉伸參數都有上升的趨勢。在醒發時間為135 min時，直接粉碎法制備且過80目篩的全麥粉阻力值、比率以及最大比率最大。與楊思齊等[44]的研究結果一致。由于粒度較大(過篩小于80目)時，較粗的麩皮阻礙面筋網絡形成，而粒度較小(過篩大于80目)時，過細的麩皮比表面積增大，麩皮中戊聚糖易與面筋蛋白發生交聯，阻礙全麥面團面筋網絡的形成。

隨著粒度的減小，全麥面包的面包芯色澤不均勻，紋理和質地的評分都有不同程度的降低，整體感官評分降低。這與Cai等[11]的研究結果一致，說明麩皮粒度過細會對面包比容產生一定的負面影響，可能是由于小粒徑麩皮在反復研磨過程中對面團造成的物理性破壞過多，破損淀粉含量的增加導致其比容減小，同時小粒徑麩皮中的化學組分更容易與面筋相互作用進而影響面包品質[45]。

4 結論

本研究結果表明，直接粉碎且過80目篩全麥粉支鏈淀粉含量最高，為80.18%，破損淀粉含量最低，為9.93%，且溶解度、膨潤力最小，分別為2.5%和3.0%。直接粉碎法制備全麥粉的發酵特性較優，表現為面團發酵高度、持氣率等參數值較大。直接粉碎且過80目篩的全麥粉粉質質量指數最高，且該全麥粉在醒發135 min時拉伸阻力值較大。隨著粒度的減小，全麥面包的比容值減小，直接粉碎法制備且過80目篩時全麥面包總評分最高，面包品質較佳。綜合分析，直接粉碎法制備且過80目篩的全麥粉較適宜做面包。