蒸汽爆炸作用以及小麦麸皮颗粒尺寸的减小对全麦面团和饼干品质特性的影响

时间:2026年2月18日
来源:Journal of Cereal Science

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小麦麸皮经蒸汽爆破和粒度减小协同处理后,显著提升酚类化合物、黄酮及可溶性阿拉伯木聚糖含量,改善面团持水性和粘弹性,降低饼干淀粉可消化性并增强硬度。

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冯孔|岳丽|卢洪润
山东理工大学药学科学与食品工程学院,蛋白质与肽类药物应用技术山东省重点实验室,中国聊城252000

摘要

小麦麸皮具有有益的健康特性,并且有助于降低烘焙产品中的淀粉含量。本研究探讨了蒸汽爆炸(SE)处理和颗粒大小减小对小麦麸皮粉的物理化学性质的影响,以及由此制备的全麦面粉面团和饼干的质量。结果表明,SE处理显著提高了麸皮粉中的总酚类化合物(高达28.48 mg/g)、总黄酮类化合物(高达6.48 mg/g)和可水提取的阿拉伯木聚糖(高达22.17%)的含量。使用SE处理过的麸皮(SWB)制成的面团表现出更高的吸水能力和溶剂保持能力,但稳定性较低,表明其面筋网络发生了变化。质地分析显示,细小的SWB颗粒(<150目)使面团成为一种具有优异弹性和粘性的复合凝胶。添加了细小SWB的饼干结构更紧密,硬度更大,体外淀粉消化率显著降低。主成分分析确定SWB-150为最佳配方,其相对结晶度较高,蛋白质二级结构以β-折叠片为主(61.52%)。这些发现为使用改良小麦麸皮开发高纤维、营养丰富的烘焙产品奠定了理论基础。

引言

小麦麸皮是碾磨过程中的主要副产品,由于其丰富性和低成本,在动物饲料中得到广泛应用(Prückler等人,2014年)。它富含促进健康的成分,如膳食纤维和酚类化合物。研究表明,麸皮成分可以调节饥饿感和饱腹感,影响血糖反应,具有益生元活性,并能清除自由基(Prückler等人,2014年)。鉴于其丰富的可用性和营养价值,人们已投入大量努力将其纳入增值食品中。由于多种有益的生理效应,越来越多地将小麦麸皮重新加入面粉配方中。然而,尽管具有这些健康优势,技术和营养方面的限制仍阻碍了其更广泛的利用。麸皮中的许多生物活性化合物与难消化的多糖结合,严重限制了其生物利用度。这种较差的生物利用度是限制其广泛应用的主要障碍。因此,提高生物利用度成为促进小麦麸皮消费的有效策略。
物理干预措施,如蒸汽爆炸和研磨,为提高小麦麸皮中营养成分的生物利用度提供了有希望的方法(Prückler等人,2014年)。减小颗粒大小已成为减少在谷物基食品中添加麸皮时负面影响的成熟技术。颗粒结构的变化会影响其物理、化学和功能特性。一般来说,更细的颗粒通过增加表面积或破坏糊粉层细胞来释放细胞内物质,从而增强生物活性化合物的释放。蒸汽爆炸结合了热水和机械应力来改性材料,在谷物加工研究中引起了越来越多的关注(Kong等人,2024年)。通过破坏细胞壁结构,这一过程有助于释放细胞成分。研究表明,蒸汽爆炸显著提高了小麦麸皮中的可溶性膳食纤维和酚类化合物的含量,从而改善了抗氧化和抗增殖性能,同时有效降低了植酸含量(Kong等人,2020年)。蒸汽爆炸预处理对于非酶促褐变反应中的风味发展至关重要(Zhao等人,2021年)。因此,蒸汽爆炸处理后的小麦麸皮有望成为强化面粉产品的功能性成分。我们之前的工作评估了蒸汽爆炸和研磨对小麦麸皮物理化学性质的影响,但未评估其应用性能。虽然单独使用研磨或蒸汽爆炸可以部分缓解原始麸皮的固有限制,但它们对功能性能的综合影响仍大部分未被探索。蒸汽爆炸和颗粒大小减小的协同作用可能破坏小麦麸皮的刚性结构,从而显著提高生物活性化合物的生物利用度,从根本上改变全麦面团的质量特性,并生产出营养强化产品。
为了研究这种协同潜力并开发新型高纤维营养产品,我们选择了饼干作为理想的模型系统。作为全球流行的烘焙食品,饼干具有价格实惠、便于携带、易于食用、口味多样和保质期长的优点(Ge等人,2023年)。传统上,饼干是由不含营养丰富麸皮层的精制面粉制成的,因此非常适合进行强化。添加小麦麸皮可以显著提高其营养价值。此外,如Zhao等人(2021年)所指出的,蒸汽爆炸带来的棕色色素通常很受饼干外观的欢迎。
现有文献主要集中在单独应用于小麦麸皮的各种加工技术上。蒸汽爆炸和颗粒大小减小之间的相互作用机制,以及它们对复杂烘焙产品(如饼干)的全面影响,需要进一步研究。本研究旨在阐明蒸汽爆炸和颗粒大小减小对小麦麸皮粉的物理化学性质,以及相应的全麦面团和饼干的影响。评估内容包括面粉特性(包括化学成分、颜色参数和颗粒大小)、面团性质(如溶剂保持能力、粉质仪行为和质地特征)以及饼干参数(特别是硬度、颜色指标、结构特征和淀粉消化率)。这些研究结果可为开发高质量的小麦麸皮强化食品提供有价值的见解。

材料

实验所用的小麦麸皮含有13.3%的蛋白质、4.3%的脂质和43.5%的膳食纤维,小麦面粉含有10.2%的蛋白质、1.2%的脂质和74.6%的碳水化合物,均来自青岛卫良食品有限公司(中国青岛)。此外,α-淀粉酶(35 U mg-1)和淀粉葡萄糖苷酶(1 × 105 U mL-1)购自麦克林生化有限公司(中国上海)。

样品制备

蒸汽爆炸处理使用QBS-80设备进行(河北正道生物能源有限公司,中国)。

小麦麸皮粉的外观特性和化学成分

表1详细列出了小麦麸皮粉的颜色特性。结果表明,蒸汽爆炸显著影响了这些参数,尤其是降低了L*值,表明其表面外观比未经处理的样品更暗淡。这种变化归因于高温下的美拉德反应(Zhao等人,2021年)。在所有样品中,较细的颗粒大小与更高的亮度相关,这与先前的研究结果一致(Liang

结论

本研究证实,蒸汽爆炸和颗粒大小减小的协同应用是改良小麦麸皮的有效策略。这种联合处理破坏了其刚性结构,同时通过提高酚类化合物和黄酮类化合物的生物利用度以及可水提取阿拉伯木聚糖的溶解度来实现营养增强,并通过改变其与食品基质的相互作用来改善功能。

作者贡献声明

岳丽:研究。冯孔:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,项目管理,研究,资金获取,概念构思。卢洪润:研究

未引用的参考文献

Kong等人,2022年。

利益冲突

作者们没有需要报告的利益冲突。

伦理指南

本研究不需要伦理批准。

利益冲突声明

我们确认手稿已得到所有署名作者的批准,且没有其他符合作者资格但未列出的人。我们进一步确认手稿中作者的顺序得到了所有人的认可。所有作者声明所描述的工作是原创研究,尚未在其他地方全部或部分发表。
没有利益冲突

致谢

本工作得到了山东省自然科学基金(ZR2022QC242)、山东省科技中小企业创新能力提升项目(2023TSGC0377)、聊城市科技中小企业攀登计划(2023PDJH22)、山东省企业技术创新项目计划(2025537150000182)、聊城大学畜牧学科开放项目(31946220714)以及聊城研究基金的支持。

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