麸皮粒径对全麦面片水分分布及挂面品质的影响

乔菊园 郭晓娜 朱科学

(江南大学食品学院，无锡 214122)

随着人们对健康饮食的需求增加，全麦粉在全球的生产和消费逐年递增。麸皮富含膳食纤维、维生素、矿物质、酚类等物质[1]，赋予了全麦粉很高的营养价值。全麦制品种类丰富，包括全麦馒头、面条、烘焙食品及休闲食品等，其中全麦挂面由于其食用方便、货架期长、便于储存[2]等优点广受消费者青睐。

麸皮的加入会改变面团的流变学特性[3]，影响全麦挂面的感官、质构品质。黄莲燕[3]将麸皮添加到小麦粉中，结果显示面团吸水率、形成时间显著增加，同时面团的微观结构遭到破坏。研究表明，随着麸皮添加量的增大，面条的感官评分显著下降[4]，熟面的硬度和咀嚼性显著下降[5]。麸皮粒径的下降可以改善面条的光滑度和适口性[4]。针对不同粒径全麦挂面的研究主要集中于麸皮粒径对面条宏观品质的影响，但关于麸皮粒径对全麦面片中水分分布及挂面微观结构的影响研究甚少。本实验研究不同麸皮粒径对全麦挂面品质特性(质构、蒸煮、感官品质)的影响，并采用低场核磁共振(LF-NMR)研究全麦面片水分分布，利用扫描电镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)分别观察干挂面和熟面的截面微观结构，为全麦挂面的工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

麸皮、小麦粉。

1.2 仪器与设备

HWJZ-5型真空和面机，SK-240型面条机，SYT-030型智能挂面干燥实验台，TA.XT plus型物性分析仪，MesoMR23-060V-1型低场核磁共振分析仪，SES-01型低温粉碎机，FW100型高速粉碎机，su1510型扫描电子显微镜，LSM710型激光共聚焦显微镜。

1.3 方法

1.3.1 全麦粉的制备方法

将麸皮经低温粉碎机粉碎后分别通过不同的筛网(40、60、80、100、120目)，未通过的麸皮采用超速粉碎机继续粉碎，直至不同筛网的筛上物含量小于5%，与过筛的粉碎物混合。将所得到的5种粒度(目数)麸皮分别与小麦粉按2∶7的比例进行混合，得到全麦粉，在 4 ℃冰箱保存备用。

1.3.2 挂面的制作工艺

小麦粉全麦粉+ 适量水(面团含水量达到35%)→真空和面机(真空度-0.06 MPa，高速搅拌120 s，低速搅拌300 s) → 醒发箱(30 ℃，70%RH)静置熟化30 min→连续压延15道→面片压至厚度为0.8 mm后切条→干燥→室温储藏备用。

1.3.3 数据统计与分析

所有数据采用SPSS23和OriginPro 8处理和绘图。选择Duncan分析，在P<0.05 检验水平上对数据进行显著性分析。数据均来自3次以上独立实验测定结果的平均值，数据表示为平均值±标准差。

1.3.4 全麦面片水分分布的测定

参考刘锐等[6]方法并做适当修改。精准称取3 g生面片置于样品瓶中，用生料带封口防止水分散失，迅速放入直径25 mm的核磁共振专用试管，然后置于低场核磁共振测试腔体内，利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列进行扫描，测定样品的自旋-自旋弛豫时间T2。参数设置：采样频率SW=100.0 kHz，采样间隔时间TW=1 000 ms，回波个数等于0.3 ms，累加次数 NS=4。检测结束后保存数据，然后进入T2反演程序得出生面条T2弛豫时间反演谱图。

1.3.5 全麦挂面蒸煮特性的测定

1.3.6 全麦挂面质构特性的测定

挂面煮至最佳蒸煮时间后捞出，经冷水冷却后沥干，保鲜膜平整覆盖后测量。通过质构仪进行测定，使用前对仪器进行力和高度校准。全质构测定：探头，P/35；操作模式，压力测定；测试前速度，0.8 mm/s，测试速度，0.8 mm/s，测试后速度，2.0 mm/s；测试距离，75%样品厚度；感应力，Auto-10 g，重复10次。拉伸测定：探头，A/SPR；操作模式，拉力测定；测试前、中、后速度分别为1、1、10 mm/s，校准距离为20 mm，拉伸距离为50 mm，触发力为5 g，重复10次。

1.3.7 全麦挂面感官评价

将煮好的面条放入感官杯中，由品评人员按照标准，对产品的各项感官特征进行打分。面条评分标准在LS/T 3202—1993《面条用小麦粉》中面条品尝项目和评分标准的基础上进行适当的改动[7]。色泽：指面条表面的颜色及其均匀性，具有全麦粉本身的颜色，且分布较为均一为8.5～10分；颜色一般，分布较不均匀，为6～8.5分；色发灰、发暗，分布很不均匀为1～6分。感官评价总分为100分，其中色泽10分，表观状态15分，适口性20分，韧性20分，黏性10分，光滑性10分，食味15分。

1.3.8 全麦挂面截面微观结构的测定

参考刘明等[8]的方法进行测定。将白面(对照组)及不同粒径全麦挂面用镊子掰断，将横截面立放至载物台上，经离子溅射喷金后置于扫描电镜下观察断面，截面放大倍数为500倍。

1.3.9 全麦熟面截面微观结构的测定

采用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察全麦熟面截面的微观结构。根据Silva等[9]的方法进行适当修改：将煮后的全麦面条切成约5 mm的小段，并用冷冻切片机将其切成40 μm的切片，用含有0.25%异硫氰酸荧光素和0.025%罗丹明B的溶液对其染色1 min。洗去多余染色液后，盖上盖玻片，倒置于显微镜下观察。

2 结果与讨论

2.1 麸皮粒径对全麦面片水分分布的影响

采用低场核磁共振(LF-NMR)研究了不同粒径麸皮对全麦面片水分分布的影响。经测定发现，全麦面片的弛豫时间分为3个峰，表明样品中主要存在3种状态的水，分别为强结合水、弱结合水和自由水，所占比例用A21、A22和A23来表示，结果如表1。强结合水主要是与麸皮紧密结合的水[10]，弱结合水主要是与蛋白、淀粉结合的水[11]，自由水是物理截留水。

当麸皮粒径由40目逐渐下降时，A21显著(P<0.05)减少，A22显著(P<0.05)增加。两种状态水含量的变化可能是因为粒径的下降导致麸皮持水量减少，蛋白质淀粉结合了更多的水，这更有利于蛋白质网络的形成及面团流变性的改善，最终提高全麦挂面的宏观品质。当麸皮粒径从100目进一步下降时，A21和A22不再明显变化。随着麸皮粒径的下降，自由水的含量呈现先下降后上升的趋势，在麸皮粒径为100目时达到了最小值。流动性较高的自由水含量下降，与蛋白质和淀粉紧密结合的水增加，蛋白面筋网络结构进一步形成，有利于挂面的品质的改善。

表1 麸皮粒径对全麦面片水分分布的影响

2.2 麸皮粒径对全麦挂面蒸煮特性的影响

蒸煮品质是面条品质的一个重要方面，包括吸水率和蒸煮损失率。不同粗细度麸皮复配的全麦挂面和精白挂面(对照组)的吸水率和蒸煮损失率结果见图1。

注：不同小写字母间表示组间显著性差异。图1 麸皮粒径对全麦熟面蒸煮特性的影响

全麦挂面的吸水率整体高于对照组，这可能是由于麸皮富含高吸水能力的纤维导致的。当麸皮粒径逐渐减小时，全麦挂面的吸水率呈现先增后减再趋于稳定的趋势。当麸皮粒径从40目降到60目时，全麦挂面吸水率稍有增加；当麸皮粒径从60目下降到80目时，全麦挂面的吸水率显著(P<0.05)下降，可能是因为较小的麸皮颗粒对面条蛋白质网络的干扰较小，蛋白质网络结构更好地包裹住淀粉，减少了淀粉的过度吸水溶胀，使得面条吸水率降低。当麸皮粒径小于80目后，全麦挂面的吸水率的变化趋势平缓，与白面没有显著性差异。

麸皮的存在破坏了面条蛋白质网络结构的连续性，导致煮面时淀粉更容易析出，因此全麦挂面的蒸煮损失率显著高于对照组(P<0.05)。随着麸皮粒径的下降，全麦挂面的蒸煮损失率在80目时显著减少(P<0.05)。一方面，麸皮粒径减小，其对面筋网络结构的物理阻碍减小，面筋网络形成得更加连续，减少了挂面在蒸煮过程中的淀粉溶出；另一方面，可能与麸皮粒径下降带来的水分重新分布有关，麸皮结合的水减少，蛋白质淀粉结合了更多的水，自由水含量减少，有利于改善面筋网络结构的连续性。当麸皮粒径小于80目时，蒸煮损失率不再明显变化，仍显著高于对照组(P<0.05)。

2.3 麸皮粒径对全麦挂面质构特性的影响

如表2所示，对照组的弹性、咀嚼性、回复性均显著(P<0.05)高于全麦挂面，这与白面较好的面筋结构有关。麸皮粒径对煮后全麦挂面的质构特性有较大影响。全麦挂面的硬度随着麸皮粒径的下降而增大，与Niu等[12]的实验结果一致。一方面，麸皮颗粒的减小导致其产生的空间阻碍较小[13]，面条面筋结构得以更好地形成，将淀粉更好地包裹起来，防止其在蒸煮时过度溶胀，赋予了面条更坚实的质地；另一方面，粒径较大的麸皮持水量明显高于小颗粒的麸皮，粒径下降使得部分原先与麸皮结合的水被释放，蛋白淀粉有机会结合更多的水，有利于形成更完善的网络结构。全麦挂面的弹性、咀嚼性和回复性均在麸皮粒径为100目时达到最大值，随后未出现明显的变化。

表2 麸皮粒径对全麦熟面全质构的影响

在面条拉伸实验中，拉断距离代表面条的延展性，拉伸力代表了面条的韧性[14]，是评价面条品质的重要指标。从表3可知，全麦挂面的拉断距离均显著低于白面，Shiau[15]等也发现麸皮的添加明显降低了熟面的延展性，并指出可能与麸皮干扰蛋白面筋网络的形成有关。随着麸皮粒径的下降，全麦挂面的拉断距离先增大后减小，在麸皮粒径为100目时达到最大值。粒径的下降有助于全麦面拉伸特性的改善，但粒径过小的麸皮颗粒会嵌入面筋网络影响其连续性，导致面条的拉断距离又出现下降(120目)。当麸皮颗粒较大(40目)时，全麦挂面的拉伸力显著(P<0.05)低于白面，当粒径下降时，拉伸力不断增大，在麸皮粒径为60目时与白面间不存在显著性差异，粒径的下降明显增大了全麦面条的强度。

表3 麸皮粒径对全麦熟面拉伸特性的影响

2.4 麸皮粒径对全麦挂面感官品质的影响

不同麸皮粒径全麦挂面的感官评分如表4所示。随着麸皮粒径的下降，感官总评分不断增加；当麸皮粒径小于100目后，感官总分不再明显增大。其中，面条色泽、表观状态、韧性、光滑性均随着麸皮粒径的下降而不断改善。各组间适口性、黏性及食味基本无显著性差异，与Steglich等[16]的研究结果一致。当麸皮颗粒较大时，全麦挂面表观粗糙，韧性较差，口感不佳[17]，而感官评价的结果说明降低麸皮粒径是改善面条口感的一种有效手段，但当粒径降低到一定程度后，感官评分不再明显增加，后期需要通过其他手段来进一步改善全麦挂面的口感。

2.5 麸皮粒径对全麦挂面截面微观结构的影响

面条的微观结构与其宏观特性有很大关系[18]。观察图2a，对照组的微观截面连续致密，淀粉颗粒被紧紧地包裹在面筋网络中，彼此之间结合紧密。当麸皮粒径为40目(图2b)时，麸皮颗粒很大，破坏了面筋蛋白网络的连续性，椭圆形的淀粉颗粒裸露在外，黄莲燕等[3]结果也显示谷物麸皮的加入会破坏面筋蛋白的微观结构。当对面条进行煮制时，未被包裹的淀粉颗粒很容易析进汤里增大混汤率，部分解释了全麦挂面的蒸煮损失显著高于白面的现象。当麸皮粒径为80目(图2c)时，虽然仍能看到较大的麸皮，但裸露在外的淀粉颗粒已经有所减少；当麸皮颗粒为100目(图2d)时，几乎看不到裸露的淀粉颗粒，整个面筋网络结构较为致密连续，麸皮对面条结构的破坏大大减小，与熟面宏观品质的改善相对应。

图2 麸皮粒径对全麦挂面截面微观结构的影响

2.6 麸皮粒径对全麦熟面截面微观结构的影响

采用激光共聚焦显微镜对熟面条内部截面进行了切片和染色观察，图3中橙色、黄色部分表示为蛋白网络结构，红色为麸皮部分，绿色主要为淀粉部分。观察图3a，对照组的蛋白质网络结构呈现连续、致密的状态，淀粉颗粒大多都已经完全溶胀并与蛋白紧密结合；当麸皮粒径为40目(图3b)时，可以看到大颗粒麸皮破坏了蛋白质网络结构的连续性，网络结构变得疏松、不连贯；从图3c(80目)中可以看到麸皮颗粒明显变小，整个蛋白网络结构比图3b连续、完整，全麦熟面硬度的提高可能与其有关；当麸皮粒径为100目(图3d)时，面筋网络结构变得更加连续、明显，淀粉或麸皮都被较好地包裹在网络结构中，与此对应，全麦面的弹性、咀嚼性、回复性和拉伸特性也达到最大值。

表4 麸皮粒径对全麦熟面感官品质的影响/分

图3 麸皮粒径对全麦熟面截面微观结构的影响

3 结论

研究麸皮粒径对全麦面片水分分布、挂面品质及面条微观结构的影响。通过NMR研究发现，随着麸皮粒径的下降，强结合水的含量降低，弱结合水所占比例增加，自由水的含量呈现先下降后增加的趋势。蒸煮结果显示，全麦挂面的蒸煮损失率明显高于对照组(白面)，麸皮粒径的下降可以减少蒸煮损失率；全麦挂面吸水率随着麸皮粒径的下降出现先升后降的趋势。麸皮粒径下降可以改善全麦熟面的质构特性及拉伸性能。感官评价的结果显示，全麦挂面的表观状态、韧性、光滑性随着麸皮粒径的下降而得到改善。SEM和CLSM的结果表明，随着麸皮粒径的下降，全麦挂面中面筋网络结构变得更加致密连续，更好地包裹住淀粉。