米糠粉对面团流变学特性影响研究

左祥莉，章焰，陈洁，孙美玲，刘齐

（湖北大学知行学院粮食与食品工程学院，湖北 武汉 430011）

我国是稻谷种植大国，也是稻谷生产大国和消费大国。2019年，全年粮食产量66 384万吨，其中稻谷产量20 961万吨，占粮食总产量1/3[1]。目前，国内市场上虽有少量糙米、未抛光大米的销售，但市场占有量仍以精米为主。对于精米的加工，我国主要是采用3级或4级碾米和两道抛光技术。在精米的加工过程中，碾白和抛光工序会产生大量的副产物，即米糠。近年来，无论是小米还是大米，人们越来越重视对米糠的研究和开发利用，主要包括米糠提取物的开发，如米糠油[2-3]、米糠蛋白[4-7]、米糠肽[8]、米糠多糖[9-11]、米糠植酸钙[12-13]等；米糠稳定化方法研究，如干燥法、微波法、挤压膨化法等[14-17]；米糠添加物对食品消化的影响[18]等。同时，部分研究者将米糠作为添加物加工米糠类食品，如米糠馒头[19]、米糠蛋糕[20-21]、米糠饼干[22-23]等。在这些米糠类食品的研究中，对米糠混合粉研究的较多，但是对于大米碾白和抛光中产生的各级副产物的研究和利用较少。

糙米的结构由外到内分别是果皮、种皮、珠心层、糊粉层、亚糊粉层、淀粉质胚乳，还包括胚等多个部分组成[24]。因此，在大米加工中，不同碾白和抛光工序产生的米糠会有所差异。经研究发现，第1道和第2道碾白粉中含有大量的米胚，且脂肪酸组成较为合理，附加值高，与精米和面粉的差异较大，常作为米糠油的加工原料[25]；而第3道和第4道碾白粉组分相似、两道抛光粉的成分相似。本研究在前期研究基础上，将第3道和第4道碾白粉混合成粗粉、两道抛光粉混合为细粉，分别以粗粉和细粉的添加量为单因素进行试验，测定其对面团粉质拉伸特性的影响；然后将粗粉和细粉进行配比，形成混合粉添加到面粉中，研究混合粉添加量对面团粉质拉伸特性的影响。为丰富面粉产品营养价值、节约成本和开发相关面粉产品提供思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

面粉（金沙河家用小麦粉）：邢台金沙河面业有限责任公司；氯化钠（分析纯）：天津市凯通化学试剂有限公司。

加工副产物原料：枣阳某大米加工厂加工副产物。粗粉为加工中3、4级碾白产生的副产物，细粉为1、2级抛光产生的副产物。其加工工艺流程如图1所示。

图1 稻谷加工基本工艺流程图Fig.1 The process diagram of paddy

1.2 仪器与设备

粉质仪（JFZD）、拉伸仪（JMLD150）：北京东孚久恒仪器技术有限公司。

1.3 方法

1.3.1 粗粉、细粉添加量的单因素试验

按比例分别将粗粉、细粉和常规面粉混合，粗粉和细粉占比均为5%、10%、15%、20%、25%、30%，加空白对照（面粉），共13组试样。然后对试样进行粉质拉伸试验，方法参照GB/T 14614—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》和GB/T 14615—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试拉伸仪法》。每次试验重复2次。

1.3.2 粗粉、细粉复配配比对面团流变学特性的影响

粗粉、细粉复配配比对面团流变学特性的影响见表1。

表1 复配粉中粗粉、细粉添加量Table 1 The content of different grade rice bran in mixed flour

1.4 数据处理

采用SPSS软件进行差异显著性分析，Excel软件作图，表中数据结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同添加量的粗粉和细粉对面团粉质特性的影响

2.1.1 不同添加量的粗粉和细粉对面团吸水率的影响

不同添加量的粗粉和细粉对面团吸水率的影响见图2。

图2 不同添加量的粗粉和细粉对面团吸水率的影响Fig.2 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on water absorption of dough

由图2可知，不同的细粉添加量对面团吸水率影响不显著。而随着粗粉添加量的增加，面团吸水率整体下降，且添加量高于20%时，吸水率明显下降，这说明吸水率并不会随着面粉中的细粉添加量的增加而升高。

2.1.2 不同添加量的粗粉和细粉对面团形成时间的影响

不同添加量的粗粉和细粉对面团形成时间的影响见图3。

图3 不同添加量的粗粉和细粉对面团形成时间的影响Fig.3 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on dough development time

由图3可知，添加粗粉后，面团的形成时间整体呈现先上升后下降再上升的趋势，但当添加量为5%～25%时，面团的形成时间整体呈下降趋势。添加细粉后的面团形成时间整体缩短。这可能因为粗粉的颗粒偏大，少量粗粉使水更容易进入面粉颗粒之间的间隙，但当粗粉添加量过多时，纤维增加了面团形成过程中的物理空间阻碍，干扰了蛋白质分子间的交联和面筋网络结构与淀粉颗粒的结合，同时纤维的高持水性使面筋形成时间延长[26-27]，而细粉中纤维较少，淀粉偏多，吸水速度较快，形成时间短[28]。

2.1.3 不同添加量的粗粉和细粉对面团稳定时间的影响

面团的稳定时间反映其耐搅拌能力。不同添加量的粗粉和细粉对面团稳定时间的影响见图4。

图4 不同添加量的粗粉和细粉对面团稳定时间的影响Fig.4 Effects of different addition amount of coarse powder fine powder on stability time of dough

由图4可知，随着粗粉添加量的增加，面团稳定时间在5%～25%范围内呈先上升后下降的趋势。粗粉添加量为10%和20%时，面团稳定时间与空白组差异不显著；粗粉添加量为15%时，面团稳定时间显著高于空白对照。随着细粉添加量的增加面团稳定时间呈下降趋势。这表明无论是粗粉还是细粉，添加量过大均削弱面筋原有的网络结构[29]。

2.1.4 不同添加量的粗粉和细粉对面团弱化度的影响

弱化度反应面团对机械搅拌的承受能力，也反应面筋的强度，弱化度越大表明面团的筋力越小。不同添加量的粗粉和细粉对面团弱化度的影响见图5。

图5 不同添加量的粗粉和细粉对面团弱化度的影响Fig.5 Effects of different addition amount of coarse powder or fine powder on weakening degree of dough

由图5可知，随着粗粉或者细粉添加量的增加，弱化度均呈上升趋势。当粗粉添加量高于15%、细粉添加量高于10%时，其面团弱化度与空白差异性显著。粗粉添加量在5%～25%内，其形成的面团弱化度之间差异性不显著。细粉添加量在5%～10%时，其形成的面团弱化度之间差异性不显著。15%～30%时，添加粗粉和细粉的面粉其形成的面团弱化度显著高于对照组。

2.1.5 不同添加量的粗粉和细粉对面团粉质指数的影响

粉质指数是面团粉质特性的综合反映，该值是评价面粉质量的一种指标。不同添加量的粗粉和细粉对面团粉质指数的影响见图6。

图6 不同添加量的粗粉和细粉对面团粉质指数的影响Fig.6 Effects of different addition amount of coarse powder or fine powder on farinograph quality number

由图6可知，粗粉添加量低于15%时，粉质指数整体呈上升趋势，且高于空白对照。粗粉添加量为15%时，粉质指数与空白差异性显著，其余各组均与空白差异性不显著。表明适量的粗粉对面团的粉质效果有积极影响。添加了细粉的样品形成面团的粉质指数越来越小。细粉添加量≤20%时，虽然形成面团粉质指数呈现下降趋势，但与空白差异性不显著。当细粉添加量≥25%时，其面团粉质指数与空白差异性显著；表明适当添加细粉的面团在面筋质量上能够与试验空白相当。

综上，由粉质特性结果可知，无论是粗粉还是细粉，当添加量过大时，都会对面团的粉质特性指标如面团吸水率、稳定时间、粉质指数等产生消极影响，同时弱化度增加，但当适量添加时，如粗粉在20%以内，细粉在15%以内时，粗粉或细粉对面团大部分的粉质特性指标的影响较小，或者不显著。

2.2 不同添加量的粗粉和细粉对面团拉伸特性的影响

面团的拉伸能量越大，表明面团筋力越强；拉伸阻力越大，面团弹性理论上越好、硬度越大。不同添加量的粗粉和细粉对面团拉伸特性的影响见表2、表3。

表2 不同粗粉添加量对面团拉伸特性的影响Table 2 Effects of different addition of coarse powder on dough tensile properties

表3 不同细粉添加量对面团拉伸特性的影响Table 3 Effects of different addition of fine powder on dough tensile properties

续表3 不同细粉添加量对面团拉伸特性的影响Continue table 3 Effects of different addition of fine powder on dough tensile properties

由表2、表3可知，随着粗粉或细粉的增加，面团的拉伸能量和拉伸阻力整体下降，且拉伸能量与空白差异性显著。随着醒发时间的延长，添加5%～25%粗粉的面团，其拉伸能量随着时间延长差异性不显著，拉伸阻力则呈增加趋势；添加5%～10%细粉的面团，其拉伸能量和拉伸阻力随着时间延长呈现逐渐增大的趋势。因此，米糠粉添加量的增加会降低面团的抗拉强度，所以添加量应限定在一定范围内。

在延伸度方面，由表2、表3可知，随着粗粉或细粉添加量的增加，延伸度整体下降。在醒发时间45 min时，添加5%粗粉的面团的延伸度与空白的延伸度不存在显著性差异，继续增加添加量则差异显著。添加细粉的面团，其延伸度降低较为明显，说明细粉添加量对面团延伸度影响较大。

在拉伸比方面，由表2可知，随着粗粉添加量逐渐增加，除醒发时间45 min、添加量为30%粗粉组外，面团的拉伸比数值显著低于空白。随着醒发时间增加，除15%粗粉外，添加粗粉的组均呈现先上升后下降的趋势，说明粗粉添加会导致面团醒发变软和流散的现象，过量添加会使其变硬。由表3可知，细粉添加量在5%～10%时与空白差异性不显著，说明细粉添加后对面团的拉伸比影响与粗粉正好相反，能够通过适当比例复配弥补各自不足，同时说明粗粉对面团拉伸特性的影响较细粉偏小。

综合粉质和拉伸结果整体来看，当粗粉添加量为10%～20%、细粉添加量为10%以内时，面团的流变学特性各指标与空白差异相对较小。

2.3 粗粉、细粉复配后对面团流变学特性的影响

由面团流变学结果可知，粗粉添加量为10%、15%、20%；细粉添加量为5%和10%时，面团的流变学性能与空白差异较小。粗粉和细粉对面团的延伸度、拉伸比等指标的影响相反，因此将其按比例复配后测定面团流变学特性并测其性能。通过流变学特性确定合适的复配比例。粗粉、细粉复配后对面团流变学特性的影响见图7。

图7 复配粉中不同粗粉和细粉添加量对面团粉质特性的影响Fig.7 Effects of different addition amounts of coarse powder and fine powder in mixed powder on farinograph properties of dough

由图7可知，不同粗粉和细粉添加量的复配粉的面团吸水率最好的是细粉5%与粗粉10%、细粉10%与粗粉10%、细粉10%与粗粉15%3个复配组合，三者与空白差异性不显著。6组复配粉的稳定时间和弱化度均与空白差异性显著。细粉5%粗粉15%组和细粉10%粗粉10%组的粉质指数显著高于空白组，说明这两组复配粉形成的面团粉质参数较好。

不同粗粉、细粉添加量的复配粉的面团拉伸特性见表4。

由表4可知，随着粗粉和细粉添加量的增加，面团的拉伸能量和拉伸阻力整体呈下降趋势，且与空白差异显著，但细粉5%与粗粉10%组、细粉5%与粗粉15%组、细粉10%与粗粉10%组之间绝大部分差异不显著，且与空白组之间的差异最小。此外，随着醒发时间延长，各复配组形成面团的拉伸能量整体呈现下降趋势。

同时，细粉5%与粗粉10%组、细粉5%与粗粉15%组，两复配组形成的面团延伸度在45 min和135 min时与空白差异性不显著。说明当复配粉总添加量在20%以内时，能够有效的保持面团的延展性；超过20%时，会因为面筋蛋白的减少而影响面团的延展性能。此外，各复配组面团的拉伸比数值低于空白，且随着醒发时间变化呈现先上升后下降的趋势，说明复配后形成的面团延伸度高，面团发酵时容易变软和流散。

综合各复配组的粉质拉伸特性结果，粗粉和细粉复配后添加量超过20%时，面团的粉质拉伸结果和对照组差异显著，低于20%时，面团的各个指标的数值结果与对照组差异性不显著或差异最小。其中，面团筋力和面筋强度最好的是细粉5%与粗粉15%组。

3 结论

本研究将大米加工中第3、4道碾白粉混合成粗粉、两道抛光粉混合为细粉，以添加量为单因素找到了其对面团粉质拉伸特性影响较小的添加量，即粗粉添加量为10%～20%，细粉添加量为10%以内。然后以10%、15%、20%的粗粉和5%、10%的细粉进行配比，得出对面团流变学特性影响较小或者具有改进作用的粗粉和细粉配比，发现面团筋力和强度最好的为细粉5%与粗粉15%复配比例，此范围内复配可以作为面粉添加替代物，其形成的面团粉质指数显著高于空白、拉伸比与空白无显著性差异，稳定时间低于空白。该类粉适合于饼干、面条、饺子、蛋糕等非发酵类食品的制作。