挤压与汽爆麦麸添加对小麦粉糊化特性的影响

李 治,吴 涛,刘 锐,隋文杰,张 民*

(天津科技大学新农村发展研究院,食品生物技术教育部工程研究中心,食品工程与生物技术学院,天津 300457)

摘 要: 以低筋、中筋和高筋小麦粉为材料,考察原麦麸、挤压麦麸和汽爆麦麸的添加量、粒度对小麦粉糊化特性的影响。结果表明:在0.178~0.250 mm粒度范围内,随着麦麸添加量的增加,小麦粉峰值黏度、最终黏度和回生值都显著性下降(P<0.05),而糊化温度和糊化起始时间则呈现二次曲线增加的趋势。汽爆麦麸和挤压麦麸对于小麦粉糊化起始时间和糊化温度的提升效果明显高于原麦麸。随着原麦麸粒径的减小,中筋、高筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值均呈现先降低再升高的变化趋势,而3 种麦麸糊化温度和糊化起始时间呈现下降趋势。在0.150~0.420 mm粒度范围内时,原麦麸的粒度对低筋小麦粉回生值的影响具有显著差异(P<0.05);挤压麦麸和汽爆麦麸的粒度对中筋小麦粉峰值黏度的影响无显著差异(P>0.05);原麦麸和汽爆麦麸的粒度对高筋小麦粉峰值黏度的影响具有显著差异(P<0.05)。

关键词: 挤压麦麸;汽爆麦麸;粒度;添加量;糊化特性

麦麸是小麦粉加工过程中产生的副产物,因其蛋白质、矿物质和膳食纤维的含量丰富,所以麦麸具有独特的营养价值[1]。然而,大部分麦麸都被直接用作动物饲料,只有少部分用于高膳食纤维食品,其深加工和再利用程度较低。

挤压处理作为一种食品原料加工预处理方式,可以将均质、破碎、杀菌、融熔和熟化等复杂操作融为一体,具有污染少,能耗低[2]和提高可溶性膳食纤维含量[3]等特点。近年,随着对挤压技术的深入研究,其在食品加工如生产全谷物早餐和休闲膨化食品等挤压食品[4]以及食品原料的改性处理[5]中得到了广泛应用。蒸汽爆破是一种应用广泛的物理化学预处理方法[6],且蒸汽爆破具有价格低廉、无污染和效率高等特点[7],还可以提高麦麸原料中戊聚糖的含量[8]并且有利于麦麸营养物质的溶出[9]。蒸汽爆破技术不仅在饲料加工、制糖、发酵剂和木质纤维素原料预处理等行业应用广泛,在食品原料的加工领域的研究也在不断地深入[10]。因此挤压和蒸汽爆破处理在麦麸加工过程中发挥着重要的作用。

目前关于麦麸的添加对面团流变学特性以及对面制品品质影响的研究已有很多。田兰兰等[11]研究发现添加了麦麸粉的馒头拥有较浓的麦香味,但是口感变粗糙,馒头的品质随着麦麸添加量的增加而变差。陈建省等[12]认为,面条的质构特性随着麸皮添加量和粒度的增加而降低。范玲等[13]通过研究发现,随着麦麸粒径的减小,发酵面团的黏弹性增加。然而熊礼橙等[14]研究发现全麦面团的黏性和弹性模量则随着麦麸粒径的减小而减小。Zhang Decai等[15]研究发现麦麸粒度的减小能够增加面团的黏弹性和韧性,麦麸的添加有利于面团吸水率的提高。Bleis等[16]研究表明麦麸的添加不利于面筋网络结构的形成,导致面包体积变小,这与Pomeravz[17]和Lai[18]等的研究结果一致。Zhang等[19]研究发现麦麸粒度的减小会对面包的比容和色泽产生不良影响。

小麦粉中淀粉含量最高,在面制品加工过程中常发生淀粉糊化的现象,该现象的发生与面制品的品质特征紧密相连,而麦麸对面粉糊化作用的影响以及作用机理有待进一步研究。虽然挤压膨化和蒸汽爆破技术已在食品原料加工领域得到广泛应用。但经该技术处理的麦麸,其添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响鲜有报道。本研究以3 种不同筋力的小麦粉为原料,添加3 种类型麸皮、3 种粒度和5 个添加量处理,分析麦麸种类、添加量和粒度对淀粉糊化特性的影响,旨在阐明小麦粉和麦麸在加工过程中的相互作用,以期为麦麸在食品中的添加提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

麦麸、低筋小麦粉、中筋小麦粉、高筋小麦粉山东发达面粉集团有限公司。

1.2 仪器与设备

BJ-100型高速多功能粉碎机 浙江爱雪厨房设备有限公司;DS32-VII实验双螺杆挤压机 济南赛信机械有限公司;QBS-2008型蒸汽爆破机 鹤壁正道生物能源有限公司;803201型微型糊化仪 德国布拉本德公司;标准筛 上虞市五星冲压筛具厂;JM-C型电子天平余姚市纪铭称重校验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 挤压麦麸的制备

用双螺杆挤压机将水分质量分数为40%的麦麸进行挤压,得到规则、均匀、一致的挤出物,经60 ℃烘干,得挤压麦麸。挤压条件:螺杆转速120 r/min,挤压I区温度120 ℃,挤压II区温度140 ℃,挤压III区温度160 ℃,挤压IV区温度160 ℃。

1.3.2 汽爆麦麸的制备

用蒸汽爆破机将麦麸汽爆后,得到蒸汽爆破物料,经60 ℃烘干,得汽爆麦麸。汽爆条件:保压时间5 min、料液比1∶0.7(g/mL)、蒸汽压力0.8 MPa。

1.3.3 不同粒度麦麸的制备

将原麦麸、挤压麦麸和汽爆麦麸分别进行粉碎后,依次通过不同细度的筛网(0.420、0.250、0.178、0.150 mm),得到不同粒度麦麸,其粒度范围分别为0.250~0.420、0.178~0.250、0.150~0.178 mm。

1.3.4 糊化特性的测定

将麦麸按照5%、10%、15%、20%、25%比例添加到小麦粉中,且麦麸与小麦粉总质量为2.50 g。采用Brabender糊化黏度仪测定,测定起始温度30 ℃,测定速率250 r/min,测试范围120 cmg,升温速率7.5 ℃/min,92 ℃恒温5 min,随后按照降温速率7.5 ℃/min降温至50 ℃,然后50 ℃恒温5 min。

1.4 数据统计分析

所有实验均重复3 次,Excel 2016软件统计分析所有数据,计算标准误差并制图;应用SPSS 19软件进行方差分析(ANOVA),利用邓肯式多重比较对差异显著性进行分析,P<0.05,差异显著,具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 3 种麦麸添加量对小麦粉糊化特性的影响

2.1.1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉黏度特性的影响

表1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉黏度特性的影响
Table 1 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of low-gluten wheat fl our

注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

麦麸种类 添加量/% 峰值黏度/BU 最终黏度/BU 回生值/BU原麦麸0 95.33±2.49a 165.33±1.89a 76.33±1.89a 5 90.67±0.47b 155.00±1.63b 71.00±0.82b 10 77.00±0.82c 129.33±0.47c 60.67±1.25c 15 71.00±0.82d 117.67±0.47d 54.00±1.41d 20 59.67±0.94e 105.00±0.82e 49.67±0.47e 25 52.33±0.47f 93.33±0.47f 46.00±0.82f挤压麦麸0 95.33±2.49a 165.33±1.89a 76.33±1.89a 5 85.33±0.47b 149.67±0.47b 70.67±0.47b 10 75.67±0.47c 130.00±0.82c 60.33±0.47c 15 60.67±0.47d 107.00±0.82d 50.67±1.25d 20 54.67±0.47e 96.00±0.82e 44.33±0.94e 25 50.00±0.82f 86.00±0.82f 41.67±1.25f 0 95.33±2.49a 165.33±1.89a 76.33±1.89a 5 79.33±0.94b 139.67±0.47b 64.33±0.47b 10 74.33±1.25c 125.67±0.47c 59.00±1.41c 15 66.00±1.41d 113.00±1.41d 54.00±0.82d 20 56.00±0.82e 100.00±0.82e 50.33±0.94e 25 46.00±1.41f 82.67±1.25f 42.67±0.94f汽爆麦麸

由表1可以看出,在0.178~0.250 mm粒度范围内,随着麦麸添加量的增加,低筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低(P<0.05)。每增加5%的原麦麸,低筋粉中各项黏度指标平均下降为8.60、14.40、6.07 BU;较未添加麦麸时,下降了9.02%、8.71%、7.95%。每增加5%的挤压麦麸,低筋粉中各项指标平均下降9.07、15.87、6.93 BU;较未添加麦麸时,下降了9.51%、9.60%、9.08%。每增加5%的汽爆麦麸,低筋粉中各项指标平均下降9.87、16.53、6.73 BU;较未添加麦麸时,下降了10.35%、10.00%、8.82%。由以上分析可知,在0.178~0.250 mm粒度范围内,汽爆麦麸对于低筋小麦粉的峰值黏度和最终黏度的削弱作用强于其他2 种麦麸,挤压麦麸对于低筋小麦粉的回生值的削弱作用最强。

2.1.2 3 种麦麸添加量对中筋小麦粉黏度特性的影响

由表2可以看出,在0.178~0.250 mm粒度范围内,随着麦麸添加量的增加,中筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低(P<0.05)。每增加5%的原麦麸,中筋粉中各项黏度指标平均下降6.87、10.93、4.92 BU;较未添加麦麸时,下降了8.73%、8.45%、8.03%。每增加5%的挤压麦麸,中筋粉中各项指标平均下降6.87、10.47、4.95 BU;较未添加麦麸时,下降了8.73%、8.09%、7.49%。每增加5%的汽爆麦麸,中筋粉中各项指标平均下降7.73、11.47、4.92 BU;较未添加麦麸时,下降了9.83%、8.87%、8.03%。由此可知,在0.178~0.250 mm粒度范围,汽爆麦麸对于中筋小麦粉的峰值黏度和最终黏度的削弱作用强于其他2 种麦麸,挤压麦麸对于中筋小麦粉的回生值的削弱作用最弱。

表2 3 种麦麸添加量对中筋小麦粉黏度特性的影响
Table 2 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of medium-gluten wheat fl our

麦麸种类 添加量/% 峰值黏度/BU最终黏度/BU 回生值/BU原麦麸0 78.67±0.47a129.33±1.25a61.27±1.25a 5 74.33±0.47b130.33±1.25b57.67±0.47b 10 64.00±0.82c104.33±0.47c49.33±1.25c 15 56.00±0.82d 91.67±0.47d 46.67±0.47d 20 49.00±0.82e 84.33±0.94e 41.67±0.47e 25 44.33±1.25f 74.67±0.94f 36.67±0.47f挤压麦麸0 78.67±0.47a129.33±1.25a61.27±1.25a 5 75.33±0.94b124.33±1.70b58.67±0.94b 10 62.67±0.94c107.67±0.94c54.00±1.41c 15 56.67±1.25d 94.67±1.25d 46.33±0.47d 20 50.67±1.25e 86.00±1.41e 41.33±0.47e 25 44.33±0.94f 77.00±0.82f 38.33±0.47f汽爆麦麸0 78.67±0.47a129.33±1.25a61.27±1.25a 5 71.33±0.47b116.67±1.25b55.33±1.70b 10 61.00±0.82c105.33±1.70c54.33±1.70c 15 52.67±1.25d 93.67±0.94d 47.33±2.62d 20 46.67±1.25e 81.33±1.25e 41.33±2.36e 25 40.00±0.82f 72.00±1.41f36.67±0.47e

2.1.3 3 种麦麸添加量对高筋小麦粉黏度特性的影响

表3 3 种麦麸添加量对高筋小麦粉黏度特性的影响
Table 3 Effect of addition and type of wheat bran on pasting properties of high-gluten wheat fl our

麦麸种类 添加量/% 峰值黏度/BU最终黏度/BU 回生值/BU原麦麸0 73.33±0.94a114.00±2.94a52.33±0.94a 5 65.33±0.47b104.33±1.25b47.00±1.41b 10 56.33±1.25c 96.00±0.82c47.33±1.25c 15 51.33±1.25d 85.33±1.25d 40.67±0.94d 20 41.67±0.47e 69.67±0.47e 35.33±1.25e 25 40.67±0.94f 69.33±0.94f35.00±0.82e挤压麦麸0 73.33±0.94a114.00±2.94a52.33±0.94a 5 66.00±0.82b104.67±1.25b47.67±0.94b 10 56.00±0.82c 91.67±0.94c43.33±0.47c 15 50.00±0.82d 84.67±0.47d 38.67±2.05d 20 44.33±0.47e 75.00±1.41e 34.33±0.47e 25 41.00±0.82f 69.33±0.94f 34.00±1.41f汽爆麦麸0 73.33±0.94a114.00±2.94a52.33±0.94a 5 71.67±0.47b111.67±0.94b47.67±0.47b 10 59.00±0.82c 94.67±0.47c43.00±0.82c 15 52.00±0.82d 88.33±0.47d 43.33±0.94d 20 43.33±0.47e 75.33±0.47e 38.00±0.82e 25 40.67±0.47f 70.33±0.47f 33.33±0.47f

由表3可以看出,在0.178~0.250 mm粒度范围内,随着麦麸添加量的增加,小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值都有显著性降低(P<0.05)。每增加5%的原麦麸,高筋粉中各项指标平均下降6.53、8.93、3.47 BU;较未添加麦麸时,下降了8.91%、7.84%、6.62%。每增加5%的挤压麦麸,高筋粉中各项指标平均下降6.47、8.93、3.67 BU;较未添加麦麸时,下降了8.82%、7.84%、7.01%。每增加5%的汽爆麦麸,高筋粉中各项指标平均下降6.53、8.73、3.80 BU;较未添加麦麸时,下降了8.91%、7.66%、7.26%。由上述分析可知,在0.178~0.250 mm粒度范围内,3 种麦麸对于高筋小麦粉的黏度特性均有明显的减弱作用,挤压麦麸对于高筋小麦粉的峰值黏度削弱作用最差,汽爆麦麸对于高筋小麦粉的最终黏度削弱作用最差,麦麸对于高筋小麦粉的回生值削弱作用最差。

2.2 3 种麦麸添加量对糊化起始时间和糊化温度的影响

图1 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉(A)、中筋小麦粉(B)和高筋
小麦粉(C)糊化起始时间和糊化温度的影响
Fig. 1 Effect of addition and type of wheat bran on gelatinization onset time and temperature of low- (A), medium- (B) and high-gluten fl our (C)

1.糊化起始时间;2.糊化温度。

表4 3 种麦麸添加量对低筋小麦粉、中筋小麦粉和高筋小麦粉糊化起始时间和糊化温度的二次拟合曲线
Table 4 Qudratic fi tted curves for the effect of addition and type of wheat bran on gelatinization onset time and temperature of fl our

小麦粉种类 麦麸种类 糊化起始时间 糊化温度二次拟合曲线R2 二次拟合曲线R2低筋小麦粉原麦麸y=0.019 6x2+0.025 1x+6.426 0.993 8y=0.111 3x2+0.225 3x+78.541 0.997 0挤压麦麸y=0.004 6x2+0.145 5x+6.302 0.983 3y=0.067 7x2+0.710 3x+77.921 0.993 3汽爆麦麸y=0.007 3x2+0.131 0x+6.327 0.984 1y=0.068 0x2+0.688 6x+78.013 0.994 2中筋小麦粉原麦麸y=-0.000 2x2+0.142 1x+6.627 0.907 8y=-0.012 5x2+1.024 6x+79.600 0.980 0挤压麦麸y=-0.002 7x2+0.162 8x+6.661 0.980 4y=-0.006 3x2+1.074 3x+79.623 0.978 3汽爆麦麸y=-0.007 1x2+0.181 7x+6.654 0.992 3y=-0.043 9x2+1.241 5x+79.476 0.982 9高筋小麦粉原麦麸y=0.002 9x2+0.059 1x+7.138 0.986 0y=0.042 0x2+0.286 8x+83.093 0.981 2挤压麦麸y=0.000 2x2+0.089 3x+7.113 0.997 7y=0.004 6x2+0.596 1x+82.930 0.995 8汽爆麦麸y=0.001 3x2+0.094 4x+7.079 0.956 6y=0.018 4x2+0.609 8x+82.675 0.963 8

如图1所示,添加0.178~0.420 mm粒度原麦麸、挤压麦麸、汽爆麦麸,总体来看,在同一添加量条件下,添加汽爆麦麸和挤压麦麸的小麦粉其糊化温度和糊化起始时间高于添加原麦麸的小麦粉。通过对实验数据进行二次拟合后发现(表4),小麦粉的峰值时间和糊化温都随着麦麸添加量的增加而增加,且挤压麦麸和汽爆原麦麸对小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提高效果明显强于度麦麸。其中,挤压麦麸对于低筋和中筋小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提升作用最强,汽爆麦麸对于高筋小麦粉的糊化温度和糊化起始时间的提升作用最强。

2.3 3 种麦麸粒度对小麦粉糊化特性的影响

2.3.1 3 种麦麸粒度粒度对低筋小麦粉糊化特性的影响

表5 3 种麦麸粒度对低筋小麦粉糊化特征参数的影响
Table 5 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of low-gluten wheat fl our

糊化特征参数原麦麸粒度/mm麦麸种类原麦麸 挤压麦麸 汽爆麦麸峰值黏度/BU 0.250~0.420 61.33±1.25b 61.67±0.47a 55.33±1.25b 0.178~0.250 59.67±0.94b 54.67±0.47b 56.00±0.82b 0.150~0.178 70.00±0.82a 60.00±0.82c 58.33±0.47a最终黏度/BU 0.250~0.420 101.33±0.47c102.33±1.25a 98.00±1.41b 0.178~0.250 105.00±0.82b 96.00±0.82c 100.00±0.82a 0.150~0.178 112.33±0.94a 99.33±1.25b 100.33±0.47a回生值/BU 0.250~0.420 47.67±0.47c 45.00±1.63a 51.00±0.82a 0.178~0.250 49.67±0.47b 44.33±0.94a 50.33±0.94ab 0.150~0.178 51.67±1.25a 43.00±0.82a 48.33±0.94b糊化温度/℃0.250~0.420 83.43±0.19a 83.13±0.12a 83.57±0.19a 0.178~0.250 82.37±0.09b 83.00±0.08a 83.37±0.09a 0.150~0.178 81.77±0.21c 81.87±0.09b 82.47±0.09b糊化起始时间/min 0.250~0.420 7.19±0.02a 7.14±0.02a 7.19±0.02a 0.178~0.250 7.04±0.02b 7.12±0.02a 7.18±0.02a 0.150~0.178 6.91±0.06c 6.98±0.02b 7.08±0.02b

由表5可知,当麦麸添加量固定为20%时,在0.178~0.420 mm粒度范围内,原麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对低筋小麦粉峰值黏度的影响并没有显著差异(P>0.05),在0.150~0.250 mm范围内,粒度大小对峰值黏度的影响具有显著性差异(P<0.05),而挤压麦麸在0.150~0.420 mm粒度范围内时,麸皮粒度的大小对峰值黏度的影响表现出显著差异(P<0.05)。原麦麸和挤压麦麸的粒度大于0.150 mm时,粒度大小对低筋小麦粉最终黏度的影响表现出显著性差异(P<0.05);汽爆麦麸的粒度在0.150~0.250 mm范围内时,粒度大小对于小麦粉最终黏度并没有显著性的影响(P>0.05)。在0.150~0.420 mm粒度范围内时,只有原麦麸的粒度大小对于低筋小麦粉回生值的影响具有显著性差异(P<0.05)。低筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而降低,由此可知小粒径的麦麸有缩短低筋小麦粉糊化起始时间和降低糊化温度的作用。在0.150~0.420 mm粒度范围内,挤压麦麸的添加对于低筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值呈现先下降后上升的变化趋势。

2.3.2 3 种麦麸粒度对中筋小麦粉糊化特性的影响

表6 3 种麦麸粒度对中筋小麦粉糊化特征参数的影响
Table 6 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of medium-gluten wheat fl our

糊化特征参数麦麸粒度/mm麦麸种类原麦麸 挤压麦麸 汽爆麦麸峰值黏度/BU 0.250~0.420 55.00±0.82a 48.67±1.25a45.00±0.82a 0.178~0.250 49.00±0.82b 50.67±1.25a 46.67±1.25a 0.150~0.178 54.33±0.47a 51.33±1.89a 48.67±2.36a最终黏度/BU 0.250~0.420 95.00±0.82a83.00±1.63ab80.67±0.47b 0.178~0.250 84.33±0.94b 86.00±1.41a 81.33±1.25b 0.150~0.178 90.67±0.94a 81.33±1.89b 90.00±0.82a回生值/BU 0.250~0.420 47.00±0.82a 40.67±0.47b 42.33±0.47b 0.178~0.250 41.67±0.47c41.33±0.47ab41.33±2.36b 0.150~0.178 44.00±0.82b 42.33±0.47a 50.00±1.63a糊化温度/℃0.250~0.420 85.23±0.05a 84.23±0.17a85.37±0.09a 0.178~0.250 84.87±0.12b 84.43±0.17a 84.33±0.12b 0.150~0.178 84.10±0.16c 83.50±0.08b 83.80±0.08c糊化起始时间/min 0.250~0.420 7.44±0.01a 7.29±0.02a 7.48±0.02a 0.178~0.250 7.38±0.02b 7.33±0.03a 7.37±0.03b 0.150~0.178 7.30±0.03c 7.21±0.02b 7.24±0.02c

如表6所示,当麦麸添加量固定为20%时,在0.150~0.420 mm粒度范围内,挤压麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对中筋小麦粉的峰值黏度的影响并没有显著差异(P>0.05),而在中筋小麦粉中添加0.150~0.250 mm的原麦麸时,其粒度大小对于小麦粉的峰值黏度的影响具有显著性差异(P<0.05)。原麦麸在0.178~0.420 mm粒度范围内时,粒度大小对中筋小麦粉的最终黏度的影响有显著性差异(P<0.05)。在0.150~0.250 mm粒度范围内时,原麦麸和汽爆麦麸的粒度大小对于中筋小麦粉的回生值的影响均具有显著性差异(P<0.05)。中筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而降低。在0.150~0.420 mm粒度范围内,原麦麸的添加对于中筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值和回生值均呈现先下降后上升的变化趋势。

2.3.3 3 种麦麸粒度对高筋小麦粉糊化特性的影响

由表7可知,当麦麸添加量固定为20%时,在0.150~0.420 mm粒度范围内,原麦麸和汽爆麦麸的添加对高筋小麦粉的峰值黏度的影响具有显著差异(P<0.05)。原麦麸和汽爆麦麸的粒度在0.150~0.420 mm粒度范围内时,粒度大小对高筋小麦粉的最终黏度的影响均有显著性差异(P<0.05)。在0.178~0.420 mm粒度范围内时,3 种麦麸的粒度大小对于高筋小麦粉回生值的影响均具有显著性差异(P<0.05)。高筋小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而呈现降低趋势,由此可知小粒径的麦麸能缩短高筋小麦粉糊化起始时间和降低糊化温度。在0.150~0.420 mm粒度范围内,原麦麸和挤压麦麸的添加对于高筋小麦粉的峰值黏度值、最终黏度值和回生值均呈现先下降后上升的变化趋势。

表7 3 种麦麸粒度对高筋小麦粉糊化特征参数的影响
Table 7 Effect of particle size and type of wheat bran on pasting properties of high-gluten wheat fl our

糊化特征参数麦麸粒度/mm麦麸种类原麦麸 挤压麦麸 汽爆麦麸峰值黏度/BU 0.250~0.420 49.33±0.47b 45.67±0.47a 45.67±0.47a 0.178~0.250 41.67±0.47c 44.33±0.47a 43.33±0.47b 0.150~0.178 55.00±0.82a 44.67±0.94a 41.67±0.47c最终黏度/BU 0.250~0.420 80.67±0.47b 79.33±1.25a 84.00±0.82a 0.178~0.250 69.67±0.47c75.00±1.41b75.33±0.47b 0.150~0.178 90.33±0.47a77.00±0.82ab72.67±0.97c回生值/BU 0.250~0.420 38.00±0.82b 38.00±0.82a 42.00±1.41a 0.178~0.250 35.33±1.25c 34.33±0.47c38.00±0.82b 0.150~0.178 42.67±0.47a36.33±0.94b39.00±0.82b糊化温度/℃0.250~0.420 85.93±0.09a 86.03±0.05a 86.27±0.24a 0.178~0.250 85.50±0.08b 86.10±0.14a 86.20±0.08a 0.150~0.178 85.13±0.05c 85.33±0.05b 86.07±0.05a糊化起始时间/min 0.250~0.420 7.56±0.02a 7.57±0.01a 7.59±0.03a 0.178~0.250 7.49±0.02b 7.57±0.01a 7.61±0.02a 0.150~0.178 7.41±0.02c 7.47±0.01b 7.58±0.01a

3 结 论

3 种麦麸添加量对小麦粉黏度特性实验结果表明,在0.178~0.250 mm粒度范围内,随着3 种麦麸添加量的增加,小麦粉峰值黏度、最终黏度和回生值都呈显著性下降趋势(P<0.05),而其糊化温度和糊化起始时间则呈现二次曲线增加趋势。麦麸的种类对小麦粉黏度特性的影响有明显区别,汽爆麦麸对小麦粉的峰值黏度的削弱作用最强,而对高筋小麦粉的最终黏度削弱作用最弱。

综上所述,麦麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性均有明显的影响。研究表明,淀粉糊化特性主要受到淀粉自身类型、结构与外部因素这两方面的影响,其中外部因素包括:添加剂,如盐类[20]和糖类[21]等;酸碱度[22]和水分含量[23]。小麦麸皮中膳食纤维含量高(约30%),且膳食纤维具有较强的吸水膨胀能力[24]。所以麦麸的添加会导致麦麸与淀粉产生竞争性的吸水[25]。麦麸中膳食纤维等物质通过对水分的吸收减少了整个体系中自由水的转运,降低了水分运动性,阻碍淀粉的糊化作用,导致小麦粉糊化黏度值的下降,且麦麸添加量越大,小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值下降越明显。

3 种麦麸粒度对小麦粉黏度特性实验结果表明,当麦麸的添加量为20%时,在0.150~0.420 mm粒度范围内时,随着原麦麸粒径的减小,中筋、高筋小麦粉的峰值黏度、最终黏度和回生值均呈现先降低再升高的变化趋势,3 种小麦粉的糊化起始时间和糊化温度均随着麦麸粒度的减小而呈现降低趋势,且粒度大小对其影响均显著(P<0.05),由此可知小粒径的麦麸有缩短糊化起始时间和降低糊化温度的作用。原麦麸的粒度对低筋小麦粉回生值的影响具有显著性差异(P<0.05);挤压麦麸和汽爆麦麸的粒度对中筋小麦粉峰值黏度的影响并没有显著差异(P>0.05);原麦麸和汽爆麦麸的粒度对高筋小麦粉峰值黏度的影响具有显著差异(P<0.05)。

麦麸的种类和粒度对小麦粉糊化特性的影响原因则可能是由于麸皮粒度的大小对于小麦粉由于不同粒度的麸皮其营养物质的含量有较大区别,且不同粒度的麸皮其表面活性基团也有差异[26]。挤压处理和汽爆处理会对麦麸的营养物质以及活性基团的含量产生影响[27-28],从而影响小麦粉的糊化特性。

麦麸中富含膳食纤维,麦麸在面制品中的添加能够提升产品的营养价值,因此探究麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性的影响对面制品的生产具有一定的实际意义。本实验对麦麸的种类、添加量和粒度对小麦粉糊化特性的影响进行测定,后期可继续研究麦麸中的具体成分对小麦粉糊化特性的影响效果与作用机制,为麦麸在面制品中的实际应用提供理论基础。

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Effect of Extruded and Steam Exploded Wheat Bran on Pasting Properties of Wheat Flour

LI Zhi, WU Tao, LIU Rui, SUI Wenjie, ZHANG Min*
(New Rural Development Research Institute, Engineering Research Center of Food Biotechnology, Ministry of Education,College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)

Abstract: In this work, the effects of the amount and particle size of natural, extruded, and steam exploded wheat bran on the gelatinization characteristics of wheat fl our with different gluten contents were investigated. The results showed that the peak viscosity, fi nal viscosity and setback of wheat fl our significantly decreased with the increase of wheat bran content(P < 0.05), while the gelatinization temperature and onset time increased quadratically, more significantly with the addition of extruded and steam exploded wheat bran relative to the natural one. The peak viscosity, fi nal viscosity and setback of natural wheat fl our with high and medium contents of gluten declined fi rst and then rose with decreasing particle size of wheat bran, whereas the gelatinization temperature and onset time decreased continuously. The setback of low-gluten fl our significantly changed with particle size of wheat bran in the range of 0.150-0.420 mm. There was no significant difference in the effect of the particle size of extruded and steam exploded wheat bran on the peak viscosity of medium-gluten fl our(P > 0.05), while the peak viscosity of high-gluten fl our was significantly inf l uenced by the particle size of natural and steam exploded wheat bran (P < 0.05).

Keywords: extruded bran; steam exploded bran; particle size; addition level; pasting properties

收稿日期:2017-11-29

基金项目:天津市教委科研计划重点资助项目(2017ZD02);天津科技大学新农村发展研究院开放基金资助项目(XNC002);食品生物技术教育部工程研究中心工程化应用项目(SPZX002-18)

第一作者简介:李治(1992—)(ORCID: 0000-0002-4947-1298),男,硕士研究生,研究方向为食品科学。E-mail: 491106042@qq.com

*通信作者简介:张民(1972—)(ORCID: 0000-0003-4030-1425),男,教授,博士,研究方向为食品科学。E-mail: zm0201@tust.edu.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20171129-362

中图分类号:TS211.2

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2019)06-0041-07

引文格式:李治, 吴涛, 刘锐, 等. 挤压与汽爆麦麸添加对小麦粉糊化特性的影响[J]. 食品科学, 2019, 40(6): 41-47. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20171129-362. http://www.spkx.net.cn

LI Zhi, WU Tao, LIU Rui, et al. Effect of extruded and steam exploded wheat bran on pasting properties of wheat fl our[J].Food Science, 2019, 40(6): 41-47. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20171129-362.http://www.spkx.net.cn