麸皮预处理对全麦面团及面包的影响

朱 璠， 李 言， 钱海峰， 张 晖， 齐希光， 王 立

(江南大学食品学院，无锡 214122)

全麦食品富含膳食纤维、维生素、矿物质等营养物质，具有减肥、预防心血管疾病、抗癌、改善肠道菌群等功能，因此以全麦为原料开发产品备受关注[1]。虽然全麦食品营养丰富，且具有较多健康作用，但其产品的品质受到很大影响。Hemdane等[2]研究表明麸皮颗粒阻碍了面筋网络的形成，破坏气室，使全麦面团持气性降低，从而使全麦制品的比容较小，硬度较大；而且麸皮中的膳食纤维亲水性强，和面筋蛋白竞争性吸水，使面团不易延伸，加工性差。李金河等[3]提出还原型谷胱甘肽会和面筋蛋白的二硫键反应得到游离巯基，使二硫键含量减少，游离巯基含量增加，同时会和蛋白质结合，阻碍了蛋白质的进一步交联，导致面筋网络的稳定性变差。Kock等[4]发现全麦面团的稳定性低于小麦面团，并测得麸皮中含有还原性物质如谷胱甘肽，推测其会将二硫键还原成游离巯基从而使全麦面团的稳定性降低。另外Bin等[5]研究表明麸皮中的一些不饱和脂肪酸含量和生物酶活性高，容易使麸皮氧化产生哈喇味。

因此，许多学者提出了不同的改良全麦食品品质的方法，目前常用的方法有减小麸皮粒径、添加改良剂(酶制剂、氧化剂、乳化剂)和改良制面工艺等[6]。也有一些学者研究了麸皮预处理对全麦食品品质的影响，Kock等[4]对麸皮进行高压蒸汽处理，发现全麦面包比容增加。Abdel-Haleem[7]将麸皮放入175 ℃烘箱处理20 min，得到全麦粉的稳定性增加，面包的比容增加，感官评分提高。郝春明等[8]对麸皮进行挤压膨化处理，发现全麦粉的稳定性降低，全麦面团的拉伸曲线面积和延伸度减小。但整体而言，将这些预处理对全麦食品品质的影响进行比较的报道很少。因此，本实验选用微波、烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽对小麦麸皮进行预处理，将处理后的小麦麸皮回添至小麦粉中，从而探究不同的预处理方式对全麦面团和面包品质的影响，以期选出一种能有效提高其品质的预处理方式。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋小麦粉、麸皮；尿素、盐酸胍：分析纯；总淀粉测定试剂盒；还原型谷胱甘肽标品。

1.2 仪器与设备

HC-800Y型高速多功能粉碎机，Brabender粉质拉伸仪，L550型离心机，T9紫外分光光度计，TA.XT plus物性仪，DHR-3流变仪。

1.3 方法

1.3.1 麸皮预处理

根据前期实验结果，选择过60目筛的麸皮进行预处理：

微波处理[9]：称取60 g麸皮平铺于玻璃圆盘中，料层厚度约为1 cm，微波功率为800 W，处理1 min，冷却至室温。

烘烤处理[10]：称取60 g麸皮平铺于烤盘中，料层厚度约为1 cm，在170 ℃的烤箱中焙烤30 min，冷却至室温。

常压蒸汽处理[11]：称取60 g麸皮平铺于不锈钢蒸屉中的纱布上，料层厚度约为1 cm，水沸腾后把蒸屉放在蒸锅上，处理15 min，室温风干。

高压蒸汽处理[12]：称取60 g麸皮平铺于灭菌篮的纱布上，料层厚度约为1 cm，在121 ℃，0.09 MPa下处理15 min，室温风干。

各种方式处理后的样品重新研磨过60目筛，密封于4 ℃储藏备用。

1.3.2 麸皮基本成分的测定

麸皮的膳食纤维参照GB 5009.88—2014进行测定。

还原型谷胱甘肽含量参照刘国琴等[13]的方法略作修改。取5 g麸皮加入50 mL水，在55 ℃下提取15 min，得到样液。配置0.02 g/L的还原型谷胱甘肽标准溶液，分别取0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL加水至2 mL，加入5 mL磷酸溶液(质量分数为5%)、1 mL碘化钾溶液(质量分数为5%)和2滴淀粉指示剂，用0.01 mmol/L的碘酸钾溶液滴定至蓝色，记录碘酸钾的体积，制作标准曲线。取0.1 mL样液加水稀释至2 mL，滴定并记录碘酸钾的体积，计算样液中的还原型谷胱甘肽含量。

1.3.3 全麦面团的制备

将未经过预处理的麸皮和经过预处理的麸皮分别按出粉率(1∶4)回添至高筋小麦粉中，搅拌均匀后装于塑封袋中，置于4 ℃备用，以不添加麸皮的高筋小麦粉为对照组。称取300 g全麦粉、3.9 g盐、24 g糖于和面机中混合均匀后加入适量的水，搅拌至面团能撕出薄膜后加入18 g黄油，搅拌至面团撕出的薄膜无毛边后取出面团，于室温静置30 min，取部分面团测动态流变特性，其余样品冷冻干燥备用。

1.3.4 游离巯基和二硫键含量的测定

参照Beveridge等[14]的方法测定游离巯基和二硫键的含量。取75 mg冷冻干燥的全麦面团样品加入1 mL Tris-Gly缓冲液(10.4 g Tris，6.9 g Gly，1.2 g EDTA，用HCl调pH至8.0)，混匀后加入4.7 g盐酸胍，用Tris-Gly缓冲液定容至10 mL，离心取上清液得到样液。游离巯基：取1 mL样液加入4 mL尿素-盐酸胍溶液(8 mol/L尿素+5 mol/L盐酸胍溶液，用Tris-Gly缓冲液配置)和0.05 mL Ellman’s试剂(4 mg/mL DTNB溶液，用Tris-Gly缓冲液配置)，在412 nm处测吸光度。二硫键：取1 mL样液加入0.05 mL巯基乙醇和4 mL尿素-盐酸胍溶液混合均匀，在25 ℃下放置1 h后加入10 mL三氯乙酸(质量分数为12%)，继续在25 ℃下放置1 h，4 000 r/min离心15 min，倒掉上清液，加入5 mL三氯乙酸洗涤沉淀两次后加入10 mL尿素溶液(8 M尿素溶液，用Tris-Gly缓冲液配置)将沉淀溶解，加入0.04 mL Ellman’s试剂，在412 nm处测吸光度。

式中：A412为412 nm处的吸光度；D为稀释因子，游离巯基D=5.02，总巯基D=10；C为样液质量浓度/mg干物质/mL；N1为游离巯基浓度/μmol/g；N2为总巯基浓度/μmol/g。

1.3.5 粉质拉伸特性的测定

粉质拉伸特性分别参照GB/T 14614—2019、GB/T 14615—2019使用Brabender粉质仪进行测定。

1.3.6 动态流变特性的测定

参考杨炜[15]的方法并稍作修改，将静置30 min后的面团放于流变仪的载物台上，将平板(40 mm圆形平板)下压至2 mm处，刮去多余的面团后涂一层硅油，静置5 min后开始对样品进行频率扫描，测量弹性模量(G′)和黏性模量(G″)随频率的变化。频率扫描参数为：温度25 ℃，应变0.02%，频率范围为0.1～100 Hz。

1.3.7 全麦面包的制作

采用一次发酵法进行面包制作，称取300 g全麦粉、3.9 g盐、24 g糖、3.6 g酵母于和面机中混合均匀后加入适量的水，搅拌至面团能撕出薄膜后加入18 g黄油，搅拌至面团撕出的薄膜无毛边后取出面团，于室温静置30 min后切割成150 g的面团，静置15 min后整型，放入醒发箱(35 ℃，相对湿度80%)醒发约90 min，放入烤箱(上火180 ℃，下火200 ℃)烘烤25 min，置于室温冷却后进行测定。

1.3.7.1 比容的测定[16]

采用小米置换法测定面包的比容，比容(mL/g)=体积/质量

1.3.7.2 面包质构的测定[16]

将面包切成20 mm厚的薄片，取中间部分进行测定，TPA测试参数为：探头为P/25，测试前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测试后速度2 mm/s，应变为60%，触发力5.0 g，2次压缩间隔时间：5 s。

1.4 数据分析

实验均进行3次重复。通过Excel 2019和SPSS 16.0进行数据处理，使用Duncan法进行组间显著性分析(P<0.05)，通过Origin 2018进行绘图。

2 结果与分析

2.1 麸皮预处理对基本组成的影响

由表1可以看出，4种预处理对粗蛋白含量、总淀粉含量、粗脂肪含量均无显著影响。微波、烘烤、常压蒸汽处理对膳食纤维的影响不显著，高压蒸汽处理使不溶性膳食纤维含量显著降低，可溶性膳食纤维含量显著增加，常世敏等[17]用高压蒸汽处理膳食纤维也得到类似结果，可能是因为高压使部分不溶性膳食纤维的糖苷键发生断裂，转变成可溶性膳食纤维[7]。研究表明还原型谷胱甘肽可以和面筋蛋白的二硫键发生反应，生成游离巯基，从而削弱面筋网络，影响面制品品质[3]。和未处理的麸皮相比，微波处理对还原型谷胱甘肽的影响不显著，烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽处理分别使还原型谷胱甘肽含量降低了44.41%、66.77%和69.30%，Kock等[4]也得到类似结果，可能是因为还原型谷胱甘肽在高温条件下易被氧化。常压蒸汽和高压蒸汽处理的麸皮还原型谷胱甘肽含量低于微波和烘烤处理，可能是因为还原型谷胱甘肽在湿热条件下更容易被破坏[18]。

表1 麸皮预处理对基本组成的影响(干基)

2.2 麸皮预处理对全麦面团游离巯基和二硫键含量的影响

面筋蛋白由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白通过二硫键交联形成，是影响面制品品质的重要因素，因此二硫键含量和面制品品质密切相关[19]。表2结果表明，与小麦粉面团相比，全麦面团的游离巯基含量显著增加，二硫键含量显著减少，这一方面是因为麸皮代替了部分小麦粉，使面筋蛋白的含量减少，另一方面麸皮中膳食纤维的强亲水性、戊聚糖的氧化凝胶特性均使二硫键易发生断裂[20]。和未处理的全麦面团相比，微波、烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽处理使全麦面团的游离巯基含量分别减少了15.03%、34.57%、40.43%、42.77%，二硫键含量分别增加了12.13%、30.15%、51.35%、38.63%，可能是因为添加预处理后的麸皮使二硫键被还原成巯基的数量减少，王华东[21]对麸皮进行热处理，发现热处理可以使游离巯基含量减少，二硫键含量增加。

表2 麸皮预处理对游离巯基和二硫键含量的影响

2.3 麸皮预处理对粉质特性的影响

由表3可以看出，全麦粉的吸水率显著高于小麦粉，这是因为麸皮中含有大量的膳食纤维，其具有的羟基结构和水结合形成氢键，提高了吸水率[22]。微波、烘烤使全麦粉的吸水率稍有降低，但不显著，Abdel-Haleem[7]和王华东[21]也得到类似的结果，可能是因为微波、烘烤处理使麸皮表面形成脂质涂层，降低了麸皮的吸水率[10]。常压蒸汽、高压蒸汽处理使全麦粉的吸水率显著降低，可能是因为该处理使部分不溶性膳食纤维转变成可溶性膳食纤维，导致水合能力降低[17]。全麦粉的面团形成时间显著高于小麦粉，这是因为膳食纤维和面筋蛋白竞争性吸水，导致面筋吸水形成网络的时间变长[21]。4种预处理方式对全麦粉的面团形成时间虽有影响但不显著。小麦粉的面团稳定性显著高于全麦粉，这是因为麸皮中的膳食纤维在填充面筋网络过程中，对其造成了一定的破坏，从而使面团的强度和对机械搅拌的耐受力降低[23]。微波处理对全麦粉的稳定性影响不显著，可能是因为微波处理的时间太短，影响较小，但延长微波处理时间会导致麸皮烧焦。烘烤、常压蒸汽和高压蒸汽处理使全麦面团的稳定性分别比未处理的提高了1.6、4.2、2.5 min，Nandeesh等[12]也得到类似的结果，可能是因为预处理降低了麸皮中还原型谷胱甘肽的含量，减小了对二硫键的破坏，从而提高了面团的稳定性[7]。

表3 麸皮预处理对粉质特性的影响

2.4 麸皮预处理对拉伸特性的影响

由表4可见，随着醒发时间的延长，拉伸曲线面积和拉伸阻力增加，可能是因为醒发是一个消除应力和蛋白质分子空间结构重构的过程，会使面团筋力变强，强度变大。相同的醒发时间下，小麦粉面团的拉伸曲线面积、延伸度、最大拉伸阻力均大于全麦粉，可能是因为麸皮稀释了面筋蛋白，并填充在面筋网络中，破坏了面筋蛋白的交联，使面团强度变小，更容易断裂[24]。经过常压蒸汽和高压蒸汽处理的全麦面团的最大拉伸阻力显著大于未处理的，可能是因为高温使麸皮中的谷胱甘肽等还原性物质含量降低，减小了麸皮对面团的破坏作用，从而使面团强度变大。而经过常压蒸汽和高压蒸汽处理的全麦面团的延伸度显著小于未处理的，王华东[21]提出可能是面团强度变大，不易流变导致的。

表4 麸皮预处理对拉伸特性的影响

2.5 麸皮预处理对全麦面团动态流变特性的影响

由图1和图2可以看出麸皮预处理对全麦面团的动态流变特性产生了一定的影响。随着扫描频率的增加，所有面团的G′和G″均增加，且G′>G″，说明所有面团的弹性均大于黏性，具有类似固体的性质。在同一扫描频率下，全麦面团的G′和G″均大于小麦粉面团，这和徐小云[25]、AHMED等[26]的研究结果类似，可能是因为麦麸填充在面筋网络中，使面团不易形变，从而G′增加，并且麸皮阻碍了面筋网络的延伸，使G″增加[27]。高压蒸汽预处理的全麦面团的G′和G″最大，其次是经过常压蒸汽和烘烤处理的全麦面团，未处理和微波处理的全麦面团G′和G″最小，可能是因为烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽不同程度地降低了谷胱甘肽含量、提高了二硫键含量，使面筋网络结构增强，从而使全麦面团的黏弹性增加[28]。

图1 麸皮预处理对G′的影响

图2 麸皮预处理对G″的影响

2.6 麸皮预处理对全麦面包的影响

由表5看出，和小麦面包相比，全麦面包的比容显著减小，这可能是因为全麦粉中麸皮代替了部分小麦粉，面筋含量较低，并且麸皮填充在面筋网络中破坏了气室，从而导致全麦面包的持气性差，膨胀程度较低，体积较小[2]。和未处理的全麦面包相比，微波对比容的影响不显著，烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽处理分别使比容增加了6.92%、9.34%、5.19%，Abdel-Haleem[7]也得到类似结果，可能是因为预处理降低了还原型谷胱甘肽含量、提高了二硫键含量，从而提高面团的持气性，使比容增加。

表5 麸皮预处理对全麦面包的影响

全麦面包的硬度大于小麦面包，可能是因为麸皮破坏了气室，从而导致全麦面包比容较小，硬度较大，全麦面包的弹性和回复性小于小麦面包，可能是因为麸皮破坏了面筋网络，导致面包变形后难以恢复[29]。微波对全麦面包的质构影响不显著，烘烤、常压蒸汽、高压蒸汽使面包的硬度、胶黏性和咀嚼性显著降低，弹性也有所提高，Majzoobi等[30]也得到类似结果，可能是因为预处理使还原型谷胱甘肽含量减少，降低了麸皮对面筋网络的破坏程度，使比容增加，从而使全麦面包的硬度、胶黏性和咀嚼性显著降低，弹性也有所改善，其中常压蒸汽处理的效果最好。

注：A为普通面包，B为未处理，C为微波，D为烘烤，E为常压蒸汽，F为高压蒸汽。图3 麸皮预处理对面包的影响

3 结论

微波、烘烤、常压蒸汽和高压蒸汽处理使麸皮中还原型谷胱甘肽含量发生不同程度的下降，使全麦面团的二硫键含量相应提高，从而提高了全面面团的稳定性及全麦面包的品质。从4种预处理对全麦面团和面包的影响看，微波处理的影响不显著；常压蒸汽和高压蒸汽处理使全麦粉的稳定性显著增加；烘烤、常压蒸汽和高压蒸汽处理均使全麦面面包的比容增加，硬度、胶黏性和咀嚼性显著降低，弹性显著提高，但是高压蒸汽和烘烤处理的改善程度小于常压蒸汽处理，因此常压蒸汽可作为一种理想的麸皮预处理方法。