不同碾磨方式小米糠對小麥面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)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(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院1，大慶 163319) (黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)國家雜糧工程技術(shù)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(jīng)加工處理脫殼后所產(chǎn)生的副產(chǎn)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(zhì)量的10%[2]。小米糠的營養(yǎng)豐富，是一種良好的健康食品來源。Kim等[3]研究發(fā)現(xiàn)谷子對糖尿病具有一定改善功能。汪洋[4]研究發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)小米糠中抗腫瘤活性蛋白可對人結(jié)腸癌和宮頸癌具有一定抗癌作用。李曉君等[6]研究發(fā)現(xiàn)小米糠多酚具有開發(fā)新型抗氧化劑的潛力。

目前，運(yùn)用超微粉碎技術(shù)進(jìn)行碾磨常見的設(shè)備有球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)、振動磨機(jī)等。吳迪等[7]發(fā)現(xiàn)添加一定量經(jīng)超微粉碎、擠壓處理后的蕎麥粉可有效改善面團(tuán)加工性質(zhì)與面條感官品質(zhì)。王立東等[8]發(fā)現(xiàn)經(jīng)流化床氣流碾磨處理后的玉米淀粉老化速率降低，性質(zhì)更穩(wěn)定，利于貯存。汪雪雁等[9]發(fā)現(xiàn)經(jīng)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(fā)現(xiàn)機(jī)械球磨處理可改變綠豆淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和流變特性。運(yùn)用氣流碾磨技術(shù)與球磨碾磨技術(shù)處理雜糧類的原料主要是以小麥、玉米和薯類為主[12]，關(guān)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(xì)化，導(dǎo)致豐富的營養(yǎng)物質(zhì)流失，如膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等[11]。目前，針對不同碾磨處理小米糠對小麥面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)的影響研究鮮有報道。

本研究運(yùn)用多功能粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)與行星式球磨機(jī)對小米糠進(jìn)行碾磨，測定碾磨前后小米糠的理化性質(zhì)，及其對面團(tuán)和饅頭品質(zhì)特性的影響，旨在豐富碾磨小米糠對面團(tuán)及饅頭品質(zhì)特性的理論研究，彌補(bǔ)小麥饅頭中營養(yǎng)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(shí)驗(yàn)材料

小米糠、大豆油、小麥粉、高活性干酵母。

1.2 儀器與設(shè)備

TJ-0.4 L行星式球磨機(jī)，1000 Y多功能粉碎機(jī)，LHL中試型流化床式氣流粉碎機(jī)組，Bettersize 2000激光粒度分布儀，TGL 16 B臺式離心機(jī)，DK-S 24恒溫水浴鍋，SFN 60-100壓面機(jī)，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(jī)中進(jìn)行碾磨。每開機(jī)10 s停頓1次，反復(fù)粉碎2～3次后倒出樣品，過60目篩，4 ℃下儲存?zhèn)溆谩?/p>

氣流碾磨：參考王立東等[8]的方法并進(jìn)行適當(dāng)修改，采用LHL型流化床氣流粉碎設(shè)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(fēng)機(jī)流速：15 m3/min；粉碎時間：1 h，進(jìn)料量1 kg碾磨后倒出樣品，過60目篩，4 ℃下儲存?zhèn)溆谩?/p>

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(jī)中進(jìn)行碾磨。轉(zhuǎn)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?zhèn)溆谩?/p>

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(tǒng)，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(jī)器自動檢測，記錄結(jié)果，每個樣品重復(fù)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(zhì)參照GB 5009.5—2016通過自動凱氏定氮儀測定，折算系數(shù)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(zhì)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(jìn)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(zhì)量/g；m2為離心管的質(zhì)量/g；m3為樣品干質(zhì)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(jìn)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(zhì)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(jìn)行計算[17]。

(3)

式中：O為持油力/g/g；m1為殘渣的質(zhì)量/mg；m2為樣品的質(zhì)量/mg。

結(jié)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(jié)合脂肪的量。

1.3.4 復(fù)配粉、面團(tuán)及饅頭的制備

復(fù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(tuán)的制備：參考馬薇薇等[19]的方法并做適當(dāng)修改。根據(jù)設(shè)定比例準(zhǔn)確稱取3組200 g復(fù)配粉，每組加入140 g水、2 g酵母，進(jìn)行揉和，在起酥機(jī)上來回輥壓50次，直至面團(tuán)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(tuán)放入溫度30 ℃，相對濕度85%的霧化面包發(fā)酵箱中發(fā)酵40 min。將醒發(fā)好的3個80 g面團(tuán)從醒發(fā)箱中取出，蒸制25 min。之后冷卻1 h，靜置待測。

1.3.5 面團(tuán)、饅頭的質(zhì)構(gòu)特性及水合性能的測定

質(zhì)構(gòu)特性的測定：參考Shukri等[20]的方法并適當(dāng)修改。取面團(tuán)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(zhì)構(gòu)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(jìn)水分活度儀的樣品盒中，啟動水分活度儀進(jìn)行測定并記錄測定數(shù)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(shù)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(zhì)量。用小米填滿燒杯，倒出燒杯中小米，將饅頭放入燒杯內(nèi)，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(zhì)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(dāng)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(diào)零，測定饅頭切片色度空間值。測量后得出L*、a*和b*3個數(shù)值。其中L*表示亮度；a*值表示紅綠色系；b*值表示黃藍(lán)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(dāng)修改。由10名專業(yè)評價員在舒適環(huán)境下組成，采用評分法對饅頭進(jìn)行感官評定。分別從饅頭的外觀、內(nèi)觀、風(fēng)味3個方面展開，滿分為100分，最終結(jié)果取10名評價員的平均評分。具體評分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 饅頭的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有的實(shí)驗(yàn)均重復(fù)進(jìn)行3次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均取平均值并計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，運(yùn)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)差異性分析，Origin 2019軟件進(jìn)行繪圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同碾磨方式小米糠的基本成分與粒徑結(jié)果

碾磨粒徑小、粉質(zhì)細(xì)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(jīng)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(zhì)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(jié)果與許青蓮等[25]的研究結(jié)果相吻合。原因可能是小米糠在碾磨過程中受到強(qiáng)烈的綜合作用力，導(dǎo)致其中聚集得大顆粒蛋白質(zhì)受到碾磨，被分散為游離狀態(tài)，顆粒粒徑越小說明碾磨越充分，細(xì)胞的破壁效果越好，因此蛋白質(zhì)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(zhì)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(jié)合脂肪能力測定結(jié)果如圖1。經(jīng)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(jié)合脂肪能力得到了提高，此結(jié)果與曹琦琦等[26]的研究結(jié)果吻合。經(jīng)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(jīng)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(tuán)以及一些親油基團(tuán)逐漸暴露出來，導(dǎo)致持水力、持油力提高，同時也暴露出很多極性基團(tuán)，導(dǎo)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(jié)合脂肪能力

2.3 不同碾磨方式小米糠添加量對面團(tuán)水合特性影響結(jié)果

由圖2可見，添加碾磨小米糠后，面團(tuán)的含水量隨小米糠添加比例增加先下降在上升，當(dāng)普通碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時，面團(tuán)的含水量最小。添加不同比例碾磨的小米糠后面團(tuán)水分活度隨小米糠添加比例增加而下降，當(dāng)球磨碾磨與氣流碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，下降的趨勢逐漸變緩。分析出現(xiàn)這樣的原因是經(jīng)碾磨處理后，小米糠顆粒被打碎，越來越多的親水基團(tuán)暴露出來，與空氣中的水分結(jié)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(tuán)水合特性測定結(jié)果

2.4 饅頭的質(zhì)構(gòu)特性的測定結(jié)果

不同碾磨小米糠添加量對小麥饅頭的質(zhì)構(gòu)特性影響結(jié)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(nèi)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(jié)果與張小村等[29]的研究結(jié)果相吻合。分析出現(xiàn)這樣的原因是：饅頭的彈性和內(nèi)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(dǎo)致形成面團(tuán)蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的能力被降低，使面團(tuán)的保氣能力也降低，從而阻礙面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成所致[30]。其次添加小米糠使饅頭的比容出現(xiàn)降低的趨勢。分析出現(xiàn)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(qiáng)的吸水力，阻礙了面筋蛋白的形成，降低了面團(tuán)的保氣力，最終導(dǎo)致比容減小。但當(dāng)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(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)。以小米糠的粒度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)饅頭的硬度隨小米糠粒度的減小而下降，該結(jié)果與田蘭蘭等[31]的研究結(jié)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(xiàn)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(jié)論。分析出現(xiàn)這樣的原因可能是小米糠粒徑大，導(dǎo)致面筋蛋白的形成減弱，小米糠粒徑小，面筋蛋白發(fā)生交互作用，增大了面團(tuán)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(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果

2.5 饅頭的色差分析結(jié)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(fā)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(dǎo)致，孫月等[33]研究小麥種皮與饅頭色澤的相關(guān)性，本實(shí)驗(yàn)與其結(jié)果相吻合。有研究報道在全麥饅頭中加入雜糧粉會導(dǎo)致產(chǎn)品的顏色變深[34]。當(dāng)氣流與球磨碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，普粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，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(jié)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(jié)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(zhì)構(gòu)特性、色差的結(jié)果相對應(yīng)，饅頭質(zhì)構(gòu)特性中的彈性、比容下降，導(dǎo)致感官評分下降，主要是因?yàn)樾∶卓返奶砑訒?dǎo)致饅頭的硬度增加、口感逐漸粗糙、口味微微發(fā)澀等問題的出現(xiàn)，但發(fā)現(xiàn)可以通過控制小米糠的粒度及添加量來改善感官品質(zhì)。當(dāng)氣流碾磨小米糠與球磨碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于10%，普通碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)饅頭的感官評價總分隨粒度的減小而出現(xiàn)上升的趨勢，與陳莉等[32]的研究結(jié)果相吻合。添加粒徑小的小米糠后，饅頭的外觀和內(nèi)觀會得到改善，口感細(xì)膩，且風(fēng)味良好，具有雜糧獨(dú)特芳香味。

3 結(jié)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(tuán)的性質(zhì)和提高饅頭的品質(zhì)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(tuán)的水合特性及饅頭的品質(zhì)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(jié)合脂肪能力得到提高。經(jīng)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(tuán)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(guān)系，與饅頭比容呈反比關(guān)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(dāng)普通碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于5%，球磨與氣流碾磨小米糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于10%時，綜合評分最高，添加量過高會導(dǎo)致口感粗糙，色澤過深，反之則會口感發(fā)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