亞麻籽粕對小麥面團特性的影響

楊波 王曉彤 周盛敏 楊光

摘要：為探究亞麻籽粕作為配料粉的加工適用性，以豐富傳統發酵面制品的種類，將冷榨亞麻籽粕按不同比例（5%～50%）與小麥粉復配，分析其對小麥面團的熱機械學、熱力學、流變學、面筋含量及微觀結構的影響。結果表明：隨亞麻籽粕添加量的增大，面團吸水率增大，回生值和面團的形成時間降低；復配粉的糊化溫度升高；面團發酵的最大高度和產CO2總量下降，氣體保留率升高；彈性模量和粘性模量先增大后減??；面筋含量減少且有序結構略有降低，面團網絡結構連續性變差。當亞麻籽粕添加量在5%～25%之間時，對小麥面團特性的影響較小，而當添加量超過25%時，小麥面團的特性嚴重劣變。綜上，為了保持面制品感官品質，提高亞麻籽粕的利用率和面制品的營養價值，亞麻籽粕的添加量不宜超過25%。

關鍵詞：亞麻籽粕；面團；回生值；流變特性；網絡結構

中圖分類號：TS 210

文獻標志碼：A

亞麻籽含有豐富的脂肪、膳食纖維和蛋白質，同時富含多種生物活性化合物，它們對癌癥、糖尿病和心血管疾病有一些潛在的保護作用，被用作天然健康產品[1]。但是亞麻籽中還含有一些抗營養因子，如生氰糖苷。根據FAO/WHO食品添加劑聯合專家委員會（ JECFA）制定的氰化物健康指導值，熟制亞麻籽中的氰化物對一般人群健康風險極低，而且加熱、微波和煮等加工處理方式可降解亞麻籽及制品中生氰糖苷的含量，增加其安全性[2]。所以近年亞麻籽相關研究及市面上相關產品逐漸增多，例如：Liu等[3]習研究了亞麻籽粉對小麥面團及饅頭品質的影響，發現亞麻籽的添加降低了面粉的最終黏度、崩解值和回生值，但對面團的流變學特性影響不大；Codin等[4]研究了金黃色和棕色亞麻籽對面團流變學特性的影響，發現兩種亞麻籽都改變了面團的流變特性；Koneva等[5]研究了亞麻籽復配粉的面團流變和面包特性，發現亞麻籽粉最佳添加量為7.5%～10%。

亞麻籽粕是亞麻籽經過加工并提取油脂后的副產物，其中膳食纖維、蛋白質和生物活性物質都得到了大幅度的提高。亞麻籽粕在提高食品的營養價值方面具有巨大的潛力，同時其纖維素和亞麻蛋白發揮著持水性、乳化性及增稠性等功能[6]。雖然生氰糖苷含量也會隨著油脂的提取而增加，但是本文采用部分脫脂的亞麻籽粕作為原料，生氰糖苷含量未得到明顯提升，而且在原料制備、儲存和產品生產的一系列熟制過程中生氰糖苷會分解，因此部分脫脂的亞麻籽粕仍具有較大的食用價值。

目前國內外學者對于亞麻籽的研究已有少許，但是對于亞麻籽粕的研究甚少，對小麥面團的流變學特性及發酵面制品的影響也尚不清楚。因此本文將冷榨亞麻籽粕添加到小麥粉中，分析其對小麥面團流變學特性及結構的影響，了解亞麻籽粕復合粉加工特性，以期為亞麻籽粕在傳統發酵面制品上的應用提供理論指導，從而提高亞麻籽粕附加值。

1 材料與方法

1.1 材料

單桿螺旋壓榨機：香格牌；藍金山高筋粉：益海嘉里（昆山）食品工業有限公司；白砂糖：太古糖業有限公司；食用鹽：中鹽長江鹽化有限公司；耐高糖酵母：安琪酵母股份有限公司；冷榨亞麻籽粕：由豐益（上海）生物技術研發中心實驗室自制。

1.2 儀器

多功能小型粉碎機：華布斯；和面機：德國Diosna；醒發箱、電烤爐：新麥機械有限公司；Mixolab2混合實驗儀、F4流變發酵儀：法國肖邦公司；Q2000差示掃描量熱儀：美國TA儀器；MCRIOI流變儀：安東帕商貿有限公司；Nicolet is5傅里葉變換紅外光譜儀：Thermo Scientific；Q150T鍍膜系列：英國QUORUM公司；FEI Quanta 450型掃描電子顯微鏡：美國FEI公司。

1.3方法

1.3.1亞麻籽粕粉及其復配粉的制備

亞麻籽粕粉的制備：挑選出品質較好的亞麻籽，稱取篩選、除雜后的亞麻籽200g緩慢勻速地倒人螺桿壓榨機的進料口進行壓榨提油，收集所得固形物為亞麻籽粕。將亞麻籽粕進行粉碎，而后過20目篩，得到亞麻籽粕粉，隨后密封冷藏，備用。（脂肪24%、蛋白質33%、纖維素34%） 亞麻籽粕復配粉的制備：分別將亞麻籽粕粉以0%，5%，15%，25%，35%和50%的比例與小麥粉復配（以復合粉總質量計算），密封冷藏，備用。并以不添加亞麻籽粕的小麥粉為對照。

1.3.2熱機械學性能的測定

利用Mixolab混合實驗儀，使用“Chopin+”協議測定復配粉熱機械學性能[7]。

1.3.3熱力學特性的測定

稱取樣品3～5 mg，樣品與超純水按質量比1：2加入DSC坩堝中，壓蓋密封。升溫速率為5℃/min，掃描溫度范圍15～140℃。

1.3.4發酵流變特性的測定

向復配粉中加入1.2%酵母、1%食鹽及5%白砂糖（以復配粉總質量計算），一起放入和面機中攪拌11 min（慢速4 min，快速3 min，慢速4 min）和成面團（加水量參照Mixolab混合實驗儀測定結果）。

參考王杰瓊等[8]踟的方法，使用F4流變發酵儀測定面團的發酵流變學特性。

1.3.5動態流變特性的測定

100 g復配粉與水混合和成面團，用于動態流變學測試（加水量參照Mixolab測定結果）。

參考王杰瓊等[8]的方法，根據線性粘彈性區測試確定頻率掃描條件：平板間距2 mm，直徑20 mm，溫度25℃，應變力0.2%，掃描頻率0.1～50 Hz。

1.3.6 濕面筋的測定

參考GB/T 5 506.1-2008《小麥和小麥粉面筋含量》手洗法測定濕面筋[9]。稱取10 g樣品于燒杯中，用移液管逐滴加入20 g/L氯化鈉溶液7 ml，不斷攪拌形成面團。用氯化鈉溶液不斷沖洗直至洗滌面團的水無淀粉檢出，排水后稱重，即為濕面筋質量。

1.3.7 二級結構的測定

按上述方法將制備好的面筋進行真空冷凍干燥、粉碎，取2 mg樣品加入200 mg KBr研磨，壓片制樣，使用傅里葉紅外光譜儀進行4 000～400 cm-1波段掃描，掃描次數32次，分辨率為4 cm-1。利用OMNIC和Origin 2019b軟件對酰胺I帶進行處理，計算分離峰的面積確定面筋的二級結構。

1.3.8微觀結構的測定

將不同配粉面團在-80℃的超低溫冰箱中預凍24 h后，真空冷凍干燥48 h，將凍干的樣品切成5 mm3的小塊放在貼有雙面導電膠的金屬圓盤上進行離子濺射儀噴金，置于掃描電子顯微鏡內分別在500和1 000倍下進行觀察，使用掃描電子顯微鏡對樣品微觀結構進行拍攝。

1.3.9 數據處理

本實驗指標除發酵流變學實驗設2組重復以外，其余均設3組平行，采用SPSS 25軟件對數據進行統計學分析，Origin 2019b軟件作圖，數據均以平均值±標準偏差來表示。

2 結果與分析

2.1 亞麻籽粕粉對小麥面團熱機械學性能的影響

亞麻籽粞粉對小麥面團熱機械學性能的影響如表1所示。其中：M為亞麻籽粞粉的添加量占比，Cl-C2為弱化度；C3-C4為黏度崩解值；C5-04為回生值；不同字母a～f表示差異顯著（P<0.05）。由表1可知，小麥粉的吸水率為65.35%，亞麻籽粕添加后面團吸水率逐漸增大，且隨著添加量的增大，呈逐漸上升的趨勢（增加了4.3%～22.7%）。上升的原因是因為亞麻籽粕中含有較多的纖維，其中含有很多羥基能夠與水相互作用，從而增加了復配粉的吸水率[10-11]。Liu等[3]研究了亞麻籽粉對小麥粉糊化性能、熱機械學及微觀結構的影響，指出隨著亞麻籽粉添加量的增大，吸水率呈下降趨勢（從58.5%下降到56.9%），推測原因可能是由于亞麻籽粒徑較大和脂肪含量較高導致的。本文中的吸水率結果與Liu等研究結果相反，造成這種現象的原因可能是因為亞麻籽粕中油脂含量減少、膳食纖維含量的升高導致的。亞麻籽粕在油脂、蛋白及膳食纖維含量上與亞麻籽有較大差異，同時采用的小麥粉也可能不同（一般饅頭制作采用中筋小麥粉，本文采用高筋小麥粉），因此可能會對復配粉的流變學性質帶來較大差異。

面團形成時間是在30℃恒溫攪拌形成最大扭矩（稠度）所用的時間，反映面筋的強度，形成時間越長，面筋越強。與對照相比，添加亞麻籽粕后的面團形成時間顯著降低（降低了36.2%～63.3%）?？赡苁且驗閬喡樽哑煞鄣脑龆嗍沟脧团浞壑行←溍娼畹鞍妆幌♂專ㄐ←溍娼畹鞍字兄饕写既艿鞍缀凸鹊鞍?，能夠與水形成網絡結構），面筋網絡結構遭到破壞[7'12]。當亞麻籽粕添加量達15%以上時，復合面團的形成時間基本上不再改變，可能的原因是添加量為15%時由于面團中的多糖增多已經使面團稠度達到了最大值，所以隨著添加量的增大不會改變形成時間。穩定時間反映面團的耐揉性，與其關系成正比[13]。隨著亞麻籽粕的加入，穩定時間整體呈先下降再上升的趨勢，在25%添加量時用時最短（較對照降低了48.2%）。減小的原因可能是亞麻籽粕的增多使復配粉中面筋蛋白減少，面筋蛋白不能形成連續的面筋結構導致耐揉性差[14]。增大的原因可能是隨著亞麻籽粕的繼續加入，可溶性膳食纖維含量也在增多，攪拌時使得面團的黏度增大，混合儀將攪拌時的這些力也當成了面團的穩定性，所以亞麻籽粕繼續增多，使得面團達到最大稠度的時間延長，從而穩定時間增大[8]。在25%添加量內，雖然穩定時間變小耐揉性變差，但是可以通過縮小揉面時間來解決，同時減少了能量損耗。

弱化度Cl-C2表示面團的耐破壞程度，弱化度大，面筋強度差，面團易流散，操作過程中不易成型[15]。當亞麻籽粕添加量為5%～35%時，與對照相比，弱化度未出現顯著性差異。當添加量達50%時，亞麻籽粕面團弱化度顯著性降低，表明此添加量下的面團穩定性好。此結果與Liu等[3]研究的結果不一致，這可能是因為Liu等使用的是亞麻籽，而本文使用的是經過部分脫脂后的亞麻籽粕。與亞麻籽相比，亞麻籽粕中油脂含量較低，可溶性膳食纖維含量更高，因此能夠吸收更多的水分，使面團更緊實、不易被破壞。另一個原因可能是在含油較低的情況下，亞麻籽粕中的可溶性纖維更易與小麥中的面筋網絡進行聯結，對面筋網絡起到一定的修復作用，因此，在一定添加范圍內面團的耐破壞程度沒有顯著性差異。

黏度崩解值C3-C4表示淀粉糊化熱穩定性，其值越小，穩定性越強。與對照相比，隨著亞麻籽粕添加量的增加，黏度崩解值呈先減小后上升的趨勢。當添加量為5%時，面團黏度崩解值低于對照，說明少量添加亞麻籽粕對面團的熱穩定性有利，超過一定添加量對熱穩定性有不利影響。

回生值C5-C4反映產品的老化程度和貨架期，其值越大，越容易老化[7，10]。與對照相比，添加亞麻籽粕，回生值顯著減小。亞麻籽粕含較多亞麻膠，能夠較快與大量的自由水結合，使水分流動性減小，水分遷移速度慢從而降低回生值。同時亞麻籽粕中還含有許多不溶性纖維又能以非水合狀態填補在淀粉粒四周，起到阻擋作用，抑制了淀粉的不可逆吸水又使淀粉重結晶能力減弱[16]。當添加量大于25%時，繼續增大添加量，回生值并未出現顯著性變化。此結果可以用來預測亞麻籽粕能夠延長相關面制品的貨架期。

2.2 亞麻籽粕對小麥粉熱力學特性的影響

亞麻籽粕的添加量對小麥粉熱力學特性的影響如圖1和表2所示。圖l為小麥粉及亞麻籽粕復配粉的DSC曲線。第一個吸熱峰出現在57～77℃，主要由小麥淀粉糊化引起的；第二個吸熱峰出現在86～117℃，主要由淀粉一脂質復合物引起的[17]。隨著亞麻籽粕的加入，兩個吸熱峰都向右發生了偏移，說明糊化溫度有升高趨勢。

由表2可知，小麥粉的第一個峰的起始糊化溫度、峰值糊化溫度、終止糊化溫度和糊化焓值分別為57.42，65.11， 75.11℃和5.878 J/g。亞麻籽粕的加入使復配粉的起始糊化溫度、峰值糊化溫度和終止糊化溫度升高，熱焓值降低，可能是因為淀粉與可溶性纖維之間的氫鍵相互作用，降低淀粉分子鏈的移動性，從而導致淀粉糊化溫度增加，延緩了糊化發生[18]；另一個原因可能是亞麻籽粕的加入使復配粉中亞麻蛋白質含量增加，此蛋白質易于包裹在淀粉顆粒表面，使淀粉糊化難度增加，糊化溫度升高。此外，亞麻籽粕中的膳食纖維會與淀粉爭奪水分，使淀粉與水的結合能力降低，導致熱焓值降低[19]。第二個吸熱峰是淀粉一脂質復合物的解離峰，隨著亞麻籽粕添加量的增大，起始糊化溫度、峰值糊化溫度、終止糊化溫度均呈增大的趨勢，且熱焓值增加。這說明隨著亞麻籽粕添加量的增大，破壞淀粉一脂質復合物需要更多的能量，復合物也更穩定[17]。這可能是因為與小麥粉相比，亞麻籽粕中含有較多的脂肪，從而更易與小麥粉中的淀粉形成穩定的復合物。

2.3 亞麻籽粕對面團發酵流變學特性的影響

發酵過程中面團的最大高度Hm與面包的體積直接相關，它是評價面團樣品烘焙性能的重要參數之一。亞麻籽粨對面團發酵流變學特性的影響如表3所示。由表3可知，添加亞麻籽粕后，Hm整體呈減小趨勢。與對照組相比，當添加量為5%時，Hm與對照無顯著差異，但添加量達15%及以上時，Hm顯著降低（降低了26.3%～65 .2%），可能是因為亞麻籽粕中含有大量膳食纖維與面筋蛋白競爭水，導致面筋蛋白中水分減少，面筋網絡塌陷或者破壞面筋網絡形成，從而導致Hm的下降[12]。

CO2產氣總量Vt直接反應酵母在面團中的產氣能力。由表3可以看出，添加量達15%及以上時，Vt顯著低于對照組，并且隨著添加量的增大，Vt沒有顯著差異。這可能是亞麻籽粕中酵母能夠利用的單糖較少，從而導致產氣量減少[20]。C02保留量Vr隨著添加量的增加呈降低趨勢，其中添加25%時較對照僅下降了15.6%，當添加量為3 5%時，Vr大幅度下降，下降了30.4%。氣體保留率R隨著亞麻籽粕的添加呈先增大再減小的趨勢，添加亞麻籽粕后，R顯著大于對照，當添加量為25%時，R最大。王杰瓊等[8]指出面團中包裹氣體的液膜破裂導致面團發酵后期氣體的泄露，而不是淀粉一面筋基質的破裂導致的氣體損失，亞麻籽粕中含有的一些蛋白、多糖和脂質可以穩定液膜，助于在氣液表面形成一層脂質單膜，從而使持氣性更好。雖然加了亞麻籽粕的面團發酵高度減小，但是持氣性較好，烘焙時氣體更不易溢出，從而可以推測最終產品的體積及比容與小麥產品相差較小。

2.4 亞麻籽粕對面團動態流變學特性的影響

面團的動態流變學特性與產品的加工特性、工藝及最終產品的品質等有關。彈性模量G'反映物質類固體性質，表征物料彈性；粘性模量G”反映類液體性質，表征物料粘性。由圖2可知，所有面團樣品的G'與G”均隨頻率增加而增加，且G'>G”，說明所有復配面團的彈性特征比粘性特征突出，面團呈現彈性流體的性質[8]。

與對照相比，添加量為5%時，面團G'和G”都有顯著增加。這可能是由于亞麻籽粕中多糖物質具有很強的結合能力，導致小麥面筋蛋白的聚集和巰基／二硫鍵交換，以及水膠體引起的新氫鍵的形成，從而最終增加了面筋網絡的強度和混合面團的粘彈性[18]。然而，較高的亞麻籽粕添加量對混合面團的粘彈性有負面影響。當添加量為15%及以上時，G和G”也都較對照明顯下降?？赡苡捎诓蝗苄岳w維素、多糖及亞麻蛋白和面筋蛋白之間對水的競爭，導致延遲蛋白質水合和干擾三維網絡的發展，有助于降低混合面團樣品中的Gt和G”[21-22]。

2.5 亞麻籽粕對面團濕面筋含量的影響

面筋是由麥谷蛋白和醇溶蛋白以一定比例經水合后形成的具有粘彈性的膠質。傳統白面包的制作離不開面筋，一般高筋粉（濕面筋含量≥30%）用于制作面包[23]。亞麻籽粕添加量對面團中濕面筋含量的影響如圖3所示。隨著亞麻籽粕添加量的增大，面團濕面筋的含量逐漸下降，說明亞麻籽粕粉對小麥粉中濕面筋有稀釋作用，這與Liu等[3]的研究結果相似，亞麻籽粕的加入會降低濕面筋含量。亞麻籽粕粉中包含膳食纖維、油脂和亞麻蛋白等，其中不溶性纖維素會破壞面筋結構，而亞麻籽蛋白主要由球蛋白（58%～66%）和白蛋白（20%～42%）組成，醇溶蛋白和谷蛋白含量相對較低[24]，進而導致濕面筋含量下降。與小麥粉濕面筋含量相比（37.85%），當添加量在15%時濕面筋含量為31.65%，較之下降了16.4%。當添加量在25%時，濕面筋含量為19.75%，與對照相比濕面筋含量大幅度下降，下降了47.8%。當亞麻籽粕添加量為35%時，其濕面筋含量僅為9%，此添加量下的混合粉已嚴重破壞面筋，不適用于面包的生產制作。

2.6 亞麻籽粕對面筋二級結構的影響

面團中面筋蛋白的二級結構反映小麥蛋白分子間的相互作用，它影響著面團的黏彈性，其中Gc．螺旋和B．折疊是面筋蛋白的有序二級結構，且p．折疊被認為是最穩定的，p．轉角和無規則卷曲是無序二級結構[25]。其中酰胺I帶中蛋白質二級結構有不同的吸收波數譜峰：β-折疊（1 600～1 640 cm-1），Gc．螺旋（1 650-1 670 cm-l）．無規則卷曲（1 640-1 650 cm-1），β．轉角（1 670～1 700 crri-l）[26]。由圖4可知，α-螺旋和B．折疊有序結構在二階結構中占比為47.7%～54.4%。與對照相比（53.3%），添加量在25%時，有序結構含量僅下降了6.9%；當添加量在35%時，較對照下降了10.5%。小麥蛋白二級結構中α-螺旋結構是一個穩定牢固的彈性結構，主要影響面筋的彈性和硬度[27]。所有面團面筋蛋白的α-螺旋和無規則卷曲結構的含量隨著添加量的增大而升高，其中α-螺旋與對照相比（13.0%），增加率為11.9%～30.8%，說明亞麻籽粕的加入會增加面團的彈性和硬度。β-折疊與面筋蛋白的黏性有關[25]，與對照組相比，β-折疊結構含量隨著添加量的增大呈逐漸減小的趨勢。當添加量15%時，β-折疊結構含量與對照相比下降了12.0%；添加量為3 5%時，β-折疊結構含量較對照下降了23.8%。Wang等[27]認為面團中較強的氫鍵和弱的疏水作用力會使β-折疊含量降低。隨著亞麻籽粕添加量的增大，膳食纖維增加，對水更具親和力，面筋蛋白可利用的水分減少，這有助于面筋蛋白亞基間形成氫鍵，從而使β-折疊含量降低轉化為β-轉角結構。β-轉角含量隨著添加量的增大逐漸呈增大趨勢，添加量為3 5%時，β-轉角含量比對照增加了13.5%。整體而言，亞麻籽粕粉的添加雖然稀釋了面筋，但面筋的有序結構含量僅小幅度減小，對蛋白質質量影響較小。

2.7 亞麻籽粕對面團微觀結構的影響

由圖5（a）和圖5（c）可知，小麥面團形成了連續的網絡結構，具有明顯的面筋骨架，小麥淀粉顆粒包裹在其中，暴露在外面的淀粉顆粒很少，有利于形成連續的面筋網絡。由圖5（b）和圖5（d）可知，添加亞麻籽粕后，面團面筋網絡結構逐漸被破壞，面筋的連續性較差，原因可能是亞麻籽粕的添加阻礙了淀粉顆粒與小麥蛋白的融合，其填充到面筋網絡中使結構變得疏松不連續，出現蛋白拉絲狀和聯結物。此現象與劉婷婷[28]的亞麻籽一小麥混粉面團的微觀結構中結果相似。雖然添加亞麻籽粕會導致面筋蛋白含量及面筋網絡連續性下降，但是在25%添加量下仍能形成完整的網絡結構。

3 結論

亞麻籽粕的加入可以改變小麥粉的流變學性質及最終產品的品質，當亞麻籽粕加入量在25%以內時，對小麥面團的流變學特性影響較小，在較高添加量下（25%以上），將對面團的流變學特性產生較大影響。當添加量為25%時，雖然流變學性質有所下降、筋力下降，但是仍能形成面筋網絡，面筋蛋白二級結構質量與小麥面筋相當，面團持氣性最好，回生值最低。綜合考慮，25%添加量不僅會增加產品的營養價值還會延長貨架期，其仍具有加工適用性；當亞麻籽粕添加量超出25%時，面團特性嚴重劣變，不適于作為傳統發酵面制品的配料粉。

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