米糠粉對面團(tuán)流變學(xué)特性影響研究

左祥莉，章焰，陳潔，孫美玲，劉齊

（湖北大學(xué)知行學(xué)院糧食與食品工程學(xué)院，湖北 武漢 430011）

我國是稻谷種植大國，也是稻谷生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國。2019年，全年糧食產(chǎn)量66 384萬噸，其中稻谷產(chǎn)量20 961萬噸，占糧食總產(chǎn)量1/3[1]。目前，國內(nèi)市場上雖有少量糙米、未拋光大米的銷售，但市場占有量仍以精米為主。對于精米的加工，我國主要是采用3級(jí)或4級(jí)碾米和兩道拋光技術(shù)。在精米的加工過程中，碾白和拋光工序會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，即米糠。近年來，無論是小米還是大米，人們越來越重視對米糠的研究和開發(fā)利用，主要包括米糠提取物的開發(fā)，如米糠油[2-3]、米糠蛋白[4-7]、米糠肽[8]、米糠多糖[9-11]、米糠植酸鈣[12-13]等；米糠穩(wěn)定化方法研究，如干燥法、微波法、擠壓膨化法等[14-17]；米糠添加物對食品消化的影響[18]等。同時(shí)，部分研究者將米糠作為添加物加工米糠類食品，如米糠饅頭[19]、米糠蛋糕[20-21]、米糠餅干[22-23]等。在這些米糠類食品的研究中，對米糠混合粉研究的較多，但是對于大米碾白和拋光中產(chǎn)生的各級(jí)副產(chǎn)物的研究和利用較少。

糙米的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)分別是果皮、種皮、珠心層、糊粉層、亞糊粉層、淀粉質(zhì)胚乳，還包括胚等多個(gè)部分組成[24]。因此，在大米加工中，不同碾白和拋光工序產(chǎn)生的米糠會(huì)有所差異。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，第1道和第2道碾白粉中含有大量的米胚，且脂肪酸組成較為合理，附加值高，與精米和面粉的差異較大，常作為米糠油的加工原料[25]；而第3道和第4道碾白粉組分相似、兩道拋光粉的成分相似。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，將第3道和第4道碾白粉混合成粗粉、兩道拋光粉混合為細(xì)粉，分別以粗粉和細(xì)粉的添加量為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，測定其對面團(tuán)粉質(zhì)拉伸特性的影響；然后將粗粉和細(xì)粉進(jìn)行配比，形成混合粉添加到面粉中，研究混合粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)拉伸特性的影響。為豐富面粉產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值、節(jié)約成本和開發(fā)相關(guān)面粉產(chǎn)品提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面粉（金沙河家用小麥粉）：邢臺(tái)金沙河面業(yè)有限責(zé)任公司；氯化鈉（分析純）：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

加工副產(chǎn)物原料：棗陽某大米加工廠加工副產(chǎn)物。粗粉為加工中3、4級(jí)碾白產(chǎn)生的副產(chǎn)物，細(xì)粉為1、2級(jí)拋光產(chǎn)生的副產(chǎn)物。其加工工藝流程如圖1所示。

圖1 稻谷加工基本工藝流程圖Fig.1 The process diagram of paddy

1.2 儀器與設(shè)備

粉質(zhì)儀（JFZD）、拉伸儀（JMLD150）：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 粗粉、細(xì)粉添加量的單因素試驗(yàn)

按比例分別將粗粉、細(xì)粉和常規(guī)面粉混合，粗粉和細(xì)粉占比均為5%、10%、15%、20%、25%、30%，加空白對照（面粉），共13組試樣。然后對試樣進(jìn)行粉質(zhì)拉伸試驗(yàn)，方法參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試粉質(zhì)儀法》和GB/T 14615—2019《糧油檢驗(yàn)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試?yán)靸x法》。每次試驗(yàn)重復(fù)2次。

1.3.2 粗粉、細(xì)粉復(fù)配配比對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

粗粉、細(xì)粉復(fù)配配比對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響見表1。

表1 復(fù)配粉中粗粉、細(xì)粉添加量Table 1 The content of different grade rice bran in mixed flour

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析，Excel軟件作圖，表中數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

2.1.1 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)吸水率的影響

不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)吸水率的影響見圖2。

圖2 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)吸水率的影響Fig.2 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on water absorption of dough

由圖2可知，不同的細(xì)粉添加量對面團(tuán)吸水率影響不顯著。而隨著粗粉添加量的增加，面團(tuán)吸水率整體下降，且添加量高于20%時(shí)，吸水率明顯下降，這說明吸水率并不會(huì)隨著面粉中的細(xì)粉添加量的增加而升高。

2.1.2 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)形成時(shí)間的影響

不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)形成時(shí)間的影響見圖3。

圖3 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)形成時(shí)間的影響Fig.3 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on dough development time

由圖3可知，添加粗粉后，面團(tuán)的形成時(shí)間整體呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢，但當(dāng)添加量為5%～25%時(shí)，面團(tuán)的形成時(shí)間整體呈下降趨勢。添加細(xì)粉后的面團(tuán)形成時(shí)間整體縮短。這可能因?yàn)榇址鄣念w粒偏大，少量粗粉使水更容易進(jìn)入面粉顆粒之間的間隙，但當(dāng)粗粉添加量過多時(shí)，纖維增加了面團(tuán)形成過程中的物理空間阻礙，干擾了蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)和面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與淀粉顆粒的結(jié)合，同時(shí)纖維的高持水性使面筋形成時(shí)間延長[26-27]，而細(xì)粉中纖維較少，淀粉偏多，吸水速度較快，形成時(shí)間短[28]。

2.1.3 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響

面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間反映其耐攪拌能力。不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響見圖4。

圖4 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響Fig.4 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on stability time of dough

由圖4可知，隨著粗粉添加量的增加，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間在5%～25%范圍內(nèi)呈先上升后下降的趨勢。粗粉添加量為10%和20%時(shí)，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與空白組差異不顯著；粗粉添加量為15%時(shí)，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間顯著高于空白對照。隨著細(xì)粉添加量的增加面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈下降趨勢。這表明無論是粗粉還是細(xì)粉，添加量過大均削弱面筋原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[29]。

2.1.4 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)弱化度的影響

弱化度反應(yīng)面團(tuán)對機(jī)械攪拌的承受能力，也反應(yīng)面筋的強(qiáng)度，弱化度越大表明面團(tuán)的筋力越小。不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)弱化度的影響見圖5。

圖5 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)弱化度的影響Fig.5 Effects of different addition amount of coarse powder or fine powder on weakening degree of dough

由圖5可知，隨著粗粉或者細(xì)粉添加量的增加，弱化度均呈上升趨勢。當(dāng)粗粉添加量高于15%、細(xì)粉添加量高于10%時(shí)，其面團(tuán)弱化度與空白差異性顯著。粗粉添加量在5%～25%內(nèi)，其形成的面團(tuán)弱化度之間差異性不顯著。細(xì)粉添加量在5%～10%時(shí)，其形成的面團(tuán)弱化度之間差異性不顯著。15%～30%時(shí)，添加粗粉和細(xì)粉的面粉其形成的面團(tuán)弱化度顯著高于對照組。

2.1.5 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)的影響

粉質(zhì)指數(shù)是面團(tuán)粉質(zhì)特性的綜合反映，該值是評價(jià)面粉質(zhì)量的一種指標(biāo)。不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)的影響見圖6。

圖6 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)的影響Fig.6 Effects of different addition amount of coarse powder or fine powder on farinograph quality number

由圖6可知，粗粉添加量低于15%時(shí)，粉質(zhì)指數(shù)整體呈上升趨勢，且高于空白對照。粗粉添加量為15%時(shí)，粉質(zhì)指數(shù)與空白差異性顯著，其余各組均與空白差異性不顯著。表明適量的粗粉對面團(tuán)的粉質(zhì)效果有積極影響。添加了細(xì)粉的樣品形成面團(tuán)的粉質(zhì)指數(shù)越來越小。細(xì)粉添加量≤20%時(shí)，雖然形成面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，但與空白差異性不顯著。當(dāng)細(xì)粉添加量≥25%時(shí)，其面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)與空白差異性顯著；表明適當(dāng)添加細(xì)粉的面團(tuán)在面筋質(zhì)量上能夠與試驗(yàn)空白相當(dāng)。

綜上，由粉質(zhì)特性結(jié)果可知，無論是粗粉還是細(xì)粉，當(dāng)添加量過大時(shí)，都會(huì)對面團(tuán)的粉質(zhì)特性指標(biāo)如面團(tuán)吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)指數(shù)等產(chǎn)生消極影響，同時(shí)弱化度增加，但當(dāng)適量添加時(shí)，如粗粉在20%以內(nèi)，細(xì)粉在15%以內(nèi)時(shí)，粗粉或細(xì)粉對面團(tuán)大部分的粉質(zhì)特性指標(biāo)的影響較小，或者不顯著。

2.2 不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)拉伸特性的影響

面團(tuán)的拉伸能量越大，表明面團(tuán)筋力越強(qiáng)；拉伸阻力越大，面團(tuán)彈性理論上越好、硬度越大。不同添加量的粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)拉伸特性的影響見表2、表3。

表2 不同粗粉添加量對面團(tuán)拉伸特性的影響Table 2 Effects of different addition of coarse powder on dough tensile properties

表3 不同細(xì)粉添加量對面團(tuán)拉伸特性的影響Table 3 Effects of different addition of fine powder on dough tensile properties

續(xù)表3 不同細(xì)粉添加量對面團(tuán)拉伸特性的影響Continue table 3 Effects of different addition of fine powder on dough tensile properties

由表2、表3可知，隨著粗粉或細(xì)粉的增加，面團(tuán)的拉伸能量和拉伸阻力整體下降，且拉伸能量與空白差異性顯著。隨著醒發(fā)時(shí)間的延長，添加5%～25%粗粉的面團(tuán)，其拉伸能量隨著時(shí)間延長差異性不顯著，拉伸阻力則呈增加趨勢；添加5%～10%細(xì)粉的面團(tuán)，其拉伸能量和拉伸阻力隨著時(shí)間延長呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。因此，米糠粉添加量的增加會(huì)降低面團(tuán)的抗拉強(qiáng)度，所以添加量應(yīng)限定在一定范圍內(nèi)。

在延伸度方面，由表2、表3可知，隨著粗粉或細(xì)粉添加量的增加，延伸度整體下降。在醒發(fā)時(shí)間45 min時(shí)，添加5%粗粉的面團(tuán)的延伸度與空白的延伸度不存在顯著性差異，繼續(xù)增加添加量則差異顯著。添加細(xì)粉的面團(tuán)，其延伸度降低較為明顯，說明細(xì)粉添加量對面團(tuán)延伸度影響較大。

在拉伸比方面，由表2可知，隨著粗粉添加量逐漸增加，除醒發(fā)時(shí)間45 min、添加量為30%粗粉組外，面團(tuán)的拉伸比數(shù)值顯著低于空白。隨著醒發(fā)時(shí)間增加，除15%粗粉外，添加粗粉的組均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，說明粗粉添加會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)醒發(fā)變軟和流散的現(xiàn)象，過量添加會(huì)使其變硬。由表3可知，細(xì)粉添加量在5%～10%時(shí)與空白差異性不顯著，說明細(xì)粉添加后對面團(tuán)的拉伸比影響與粗粉正好相反，能夠通過適當(dāng)比例復(fù)配彌補(bǔ)各自不足，同時(shí)說明粗粉對面團(tuán)拉伸特性的影響較細(xì)粉偏小。

綜合粉質(zhì)和拉伸結(jié)果整體來看，當(dāng)粗粉添加量為10%～20%、細(xì)粉添加量為10%以內(nèi)時(shí)，面團(tuán)的流變學(xué)特性各指標(biāo)與空白差異相對較小。

2.3 粗粉、細(xì)粉復(fù)配后對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

由面團(tuán)流變學(xué)結(jié)果可知，粗粉添加量為10%、15%、20%；細(xì)粉添加量為5%和10%時(shí)，面團(tuán)的流變學(xué)性能與空白差異較小。粗粉和細(xì)粉對面團(tuán)的延伸度、拉伸比等指標(biāo)的影響相反，因此將其按比例復(fù)配后測定面團(tuán)流變學(xué)特性并測其性能。通過流變學(xué)特性確定合適的復(fù)配比例。粗粉、細(xì)粉復(fù)配后對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響見圖7。

圖7 復(fù)配粉中不同粗粉和細(xì)粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Fig.7 Effects of different addition amounts of coarse powder and fine powder in mixed powder on farinograph properties of dough

由圖7可知，不同粗粉和細(xì)粉添加量的復(fù)配粉的面團(tuán)吸水率最好的是細(xì)粉5%與粗粉10%、細(xì)粉10%與粗粉10%、細(xì)粉10%與粗粉15%3個(gè)復(fù)配組合，三者與空白差異性不顯著。6組復(fù)配粉的穩(wěn)定時(shí)間和弱化度均與空白差異性顯著。細(xì)粉5%粗粉15%組和細(xì)粉10%粗粉10%組的粉質(zhì)指數(shù)顯著高于空白組，說明這兩組復(fù)配粉形成的面團(tuán)粉質(zhì)參數(shù)較好。

不同粗粉、細(xì)粉添加量的復(fù)配粉的面團(tuán)拉伸特性見表4。

由表4可知，隨著粗粉和細(xì)粉添加量的增加，面團(tuán)的拉伸能量和拉伸阻力整體呈下降趨勢，且與空白差異顯著，但細(xì)粉5%與粗粉10%組、細(xì)粉5%與粗粉15%組、細(xì)粉10%與粗粉10%組之間絕大部分差異不顯著，且與空白組之間的差異最小。此外，隨著醒發(fā)時(shí)間延長，各復(fù)配組形成面團(tuán)的拉伸能量整體呈現(xiàn)下降趨勢。

同時(shí)，細(xì)粉5%與粗粉10%組、細(xì)粉5%與粗粉15%組，兩復(fù)配組形成的面團(tuán)延伸度在45 min和135 min時(shí)與空白差異性不顯著。說明當(dāng)復(fù)配粉總添加量在20%以內(nèi)時(shí)，能夠有效的保持面團(tuán)的延展性；超過20%時(shí)，會(huì)因?yàn)槊娼畹鞍椎臏p少而影響面團(tuán)的延展性能。此外，各復(fù)配組面團(tuán)的拉伸比數(shù)值低于空白，且隨著醒發(fā)時(shí)間變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，說明復(fù)配后形成的面團(tuán)延伸度高，面團(tuán)發(fā)酵時(shí)容易變軟和流散。

綜合各復(fù)配組的粉質(zhì)拉伸特性結(jié)果，粗粉和細(xì)粉復(fù)配后添加量超過20%時(shí)，面團(tuán)的粉質(zhì)拉伸結(jié)果和對照組差異顯著，低于20%時(shí)，面團(tuán)的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果與對照組差異性不顯著或差異最小。其中，面團(tuán)筋力和面筋強(qiáng)度最好的是細(xì)粉5%與粗粉15%組。

3 結(jié)論

本研究將大米加工中第3、4道碾白粉混合成粗粉、兩道拋光粉混合為細(xì)粉，以添加量為單因素找到了其對面團(tuán)粉質(zhì)拉伸特性影響較小的添加量，即粗粉添加量為10%～20%，細(xì)粉添加量為10%以內(nèi)。然后以10%、15%、20%的粗粉和5%、10%的細(xì)粉進(jìn)行配比，得出對面團(tuán)流變學(xué)特性影響較小或者具有改進(jìn)作用的粗粉和細(xì)粉配比，發(fā)現(xiàn)面團(tuán)筋力和強(qiáng)度最好的為細(xì)粉5%與粗粉15%復(fù)配比例，此范圍內(nèi)復(fù)配可以作為面粉添加替代物，其形成的面團(tuán)粉質(zhì)指數(shù)顯著高于空白、拉伸比與空白無顯著性差異，穩(wěn)定時(shí)間低于空白。該類粉適合于餅干、面條、餃子、蛋糕等非發(fā)酵類食品的制作。