張偉博，李鑫君，楊立濤，范俊峰

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083)

雙擠壓膨化可提高對(duì)麥麩膳食纖維的溶解性

張偉博，李鑫君，楊立濤，范俊峰

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083)

采用雙螺桿擠壓膨化機(jī)處理添加了0%、10%、20%、30%玉米的小麥麩皮及100%玉米的樣品，提取各組樣品中的水溶性膳食纖維(SDF)、水不溶性膳食纖維(IDF)、總麥麩纖維(TDF)，從而選出SDF含量最高的一組，并測(cè)定了100%麥麩與添加20%玉米樣品的組分，研究了由該兩組樣品提取出來(lái)的SDF的物理性質(zhì)。結(jié)果表明：水溶性麥麩纖維有了很大的變化，其中添加20%玉米的樣品組相對(duì)于其他樣品組提高了4.33%～7.00%，被改性的物質(zhì)主要是不溶性纖維中的半纖維素。由添加20%玉米的樣品組得到的SDF相對(duì)于同條件下未添加玉米的樣品組的膨脹力由0.100 4增長(zhǎng)到2.291 0mL/g，保水能力由2.098 9增長(zhǎng)到4.274 6g/g，水溶解度由79.29%增長(zhǎng)到84.02%。

雙擠壓膨化；麥麩；膳食纖維；組分；物理性質(zhì)

高膳食纖維的攝入可以顯著降低心血管疾病、中風(fēng)、高血壓、糖尿病、肥胖和某些腸胃道疾病的風(fēng)險(xiǎn)[1]。根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)提供的報(bào)告可知，成年人每天應(yīng)攝入25g以上的膳食纖維，才能保證營(yíng)養(yǎng)均衡，而我國(guó)成年人每天從食物中獲取的膳食纖維僅有8～10g[14]，不到《中國(guó)居民膳食指南》推薦量的一半，且水溶性膳食纖維相比于水不溶性纖維有更強(qiáng)的抗氧化能力，更易形成凝乳和乳化劑，使其更容易加入食品中[2]。

我國(guó)是小麥種植大國(guó)，2016年小麥年產(chǎn)量超過(guò)1.3億t[3]，麥麩是小麥制粉加工中的主要副產(chǎn)品，約占小麥總量的30%[4]。麥麩中含有相對(duì)較高濃度的膳食纖維、半纖維素、蛋白質(zhì)、纖維素、微量元素等[5]，麥麩的口感差，人們很難接受，目前我國(guó)主要用于飼料等傳統(tǒng)加工，麥麩未得到深層次的利用，極少有麥麩類食品上市[6]。

雙擠壓膨化技術(shù)是集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)一系列單元同時(shí)并連續(xù)操作的新型加工技術(shù)[7]，其工藝簡(jiǎn)單、能耗低、成本低，且無(wú)廢水、廢氣排出，減少了食品生產(chǎn)過(guò)程中的污染源[8]，且在改善雜糧口感、純化不良因子、提高蛋白消化率等方面具有重要作用。擠壓膨化后的產(chǎn)品種類多，營(yíng)養(yǎng)成分保存率和消化率高，食用方便。近年來(lái)，在蛋白質(zhì)改性、膳食纖維改性上展現(xiàn)出良好的前景[3]，因此，可通過(guò)雙擠壓膨化提高麥麩纖維的溶解性，且具有大規(guī)?；a(chǎn)的可能性。

因膨化需要有淀粉質(zhì)成分[9]，所以本文采用麥麩與玉米的共擠壓膨化技術(shù)，通過(guò)比較由不同玉米添加量的麥麩提取出來(lái)的SDF含量，確定出最優(yōu)的麩皮與玉米的比例。又因?yàn)檫m量的玉米添加量有可能改變非水溶性膳食纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響其物理性能，因此測(cè)定了添加20%玉米前后SDF的持水力、膨脹率和水溶解度。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1材料 麥麩，由鄭州海嘉食品有限公司提供，是2015年收獲的小麥。其干物質(zhì)組成為水分12.2%、灰分5.7%、脂肪3.9%、蛋白質(zhì)14.1%、粗纖維10.5%、碳水化合物53.6%。

玉米，由鄭州海嘉食品有限公司提供，為2015年收獲的玉米。

1.1.2試劑 α-淀粉酶、3，5二羥基水楊酸、NaOH、HCl、HNO3等。

1.1.3儀器 DS32—Ⅱ型雙螺桿擠壓膨化試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南賽信膨化機(jī)械有限公司，同向嚙合。

1.2 樣品的制備

膨化條件如表1，然后將經(jīng)過(guò)雙擠壓膨化后得到的小麥麩皮和玉米的混合樣品，進(jìn)行粉碎，篩分出80～100目的樣品，作為以下研究所用的樣品。

表1 小麥麩皮膨化的條件

1.3 水溶性麥麩纖維含量的測(cè)定

按照AACC方法32-21[13]進(jìn)行。稱取5g樣品，進(jìn)行脫脂，加水蒸煮，待溫度下降至60℃。加入0.3%的α-淀粉酶，于65℃恒溫震蕩45 min分解淀粉類物質(zhì)，加堿水解蛋白，水洗至中性，滅酶，離心，沉淀即為水不溶性纖維，上清液用95%的乙醇萃取得到沉淀，凍干[2]。

1.4 麥麩纖維組成的分析

1.4.1纖維素含量的測(cè)定 取0.10g樣品，加入醋酸和硝酸混合液5mL，于沸水浴中30 min，轉(zhuǎn)至離心管中，稀釋冷卻后，以8 000r/min離心15min，去除上清液，再加蒸餾水離心，以同樣的方法再洗2次。取沉淀加入混合液(稱重鉻酸鉀25g，溶于250mL蒸餾水中，在冷涼的情況下逐漸加入800mL比重為1.84的濃硫酸，仔細(xì)混勻)10mL，搖勻后沸水浴15min，加入KI溶液5mL，用0.2mol/L的硫代硫酸鈉滴定至溶液剛顯藍(lán)色且0.5min內(nèi)不變色，另作一組未加麥麩的空白[11-12]。

1.4.2半纖維素含量的測(cè)定 取0.1～0.2g樣品于燒杯中，加入硝酸鈣溶液，煮沸，離心，將沉淀沖洗，然后向沉淀中加鹽酸，置沸水浴中，不時(shí)攪拌下，沸騰45min；冷卻后離心，將上清液移入100mL容量瓶，將沉淀沖洗3次，洗滌液并入容量瓶中；向容量瓶中加1滴酚酞，用NaOH中和至顯玫瑰色，定容，隨后將其過(guò)濾至燒杯中，棄去最初幾滴濾液，并對(duì)照葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行分析。取2mL濾液加DNS溶液1.5mL，沸水浴5min，冷卻后定容至15mL，于540nm的波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。測(cè)出還原糖的量乘以0.9即為半纖維素的量[12]。

1.5 可溶性纖維素的性質(zhì)分析

1.5.1膨脹力的測(cè)定 取干品粉末1g于試管中，逐漸混合10mL蒸餾水。清除氣泡后，在室溫下保持24h。記錄膨脹前后樣品的體積(mL)[10]。

(1)

1.5.2保水能力的測(cè)定 15mL蒸餾水緩慢加入250mg的樣品，在室溫下放置1h。3 000r/min離心20min，收集殘?jiān)⒎Q重。該保水能力表示為每毫克干的樣品含水的克數(shù)[1]。

(2)

1.5.3溶解度的測(cè)定 0.5g的樣品緩慢混合50mL蒸餾水。然后，混合物在恒溫水浴90 ℃下輕輕地?cái)嚢?0min后，離心3 000r/min 15min。上層清液被干燥，直到重量是常數(shù)，收集殘?jiān)⒎Q重[2]。

1.6 感官及儀器評(píng)價(jià)

(1)感官評(píng)價(jià)：入口后的渣感，平滑感，吞咽感，其他，能否接受；(2)膨化前后的顏色變化，把樣品打成粉，用色彩色差計(jì)測(cè)定LAB值。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓膨化對(duì)水溶性纖維溶解度的影響

膳食纖維樣品的纖維含量與玉米的添加量有密切的關(guān)系，膳食纖維經(jīng)過(guò)雙擠壓膨化處理后，SDF含量發(fā)生了很大的變化，TDF含量減少了，其中由F3樣品組制得的SDF最多，相比于其他組高4.33%～7.00%，IDF和TDF含量下降，結(jié)果使SDF在總膳食纖維TDF中的比例增加，從而提高了麥麩膳食纖維產(chǎn)品的品質(zhì)(表2)。因此，以下研究將把F3樣品組和以F1樣品組為對(duì)照組作為研究的對(duì)象。

2.2 擠壓膨化對(duì)纖維組成的影響

添加20%玉米的樣品組與未添加玉米的樣品相比較，半纖維素的百分含量相差4.29%，與由F1組制得的SDF差異非常顯著，而纖維素的含量相差1.82%。說(shuō)明在擠壓處理過(guò)程中，所增加的水溶性組分大部分來(lái)自于物料中的半纖維素(表3)。

表2 雙擠壓膨化對(duì)水溶性纖維溶解度的影響

注：SDF表示水溶性膳食纖維、IDF表示水不溶性膳食纖維、TDF表示總膳食纖維。用方差分析方法進(jìn)行分析，相同字母表示沒(méi)有差異，不同字母表示有顯著性差異，下同

表3 擠壓膨化對(duì)纖維組成的影響

2.3可溶性纖維素顆粒膨脹率、結(jié)合能、溶解度

F3樣品相對(duì)于等條件下的F1樣品制得的水溶性麥麩纖維的膨脹率、保水能力、溶解度都大大提高了。影響麥麩纖維的持水力和膨脹力的因素主要是物料的顆粒度和空間組織結(jié)構(gòu)。不同來(lái)源的膳食纖維，物料的顆粒度和空間組織結(jié)構(gòu)的情況差異很大，同時(shí)擠壓處理使得可溶性成分增大，故持水力和膨脹力有差異。這為經(jīng)過(guò)雙擠壓膨化處理并加入20%玉米的麥麩可以作膨脹食品提供新的理論依據(jù)(表4)。

表4 可溶性麥麩纖維的性質(zhì)

2.4 雙擠壓膨化對(duì)麥麩感官性質(zhì)的影響

F3樣品與F1樣品口感都比較圓滑，無(wú)渣感。經(jīng)色彩色差計(jì)檢測(cè)后，由表5可知，△E=1.29表示不合格，說(shuō)明F1與F3樣品的顏色有較大的差別，添加20%玉米的麥麩相對(duì)于100%麥麩的顏色偏白、偏紅、偏黃?？诟懈?xì)膩、顏色更鮮艷，為麥麩成為食品提供了有利的條件。

表5 F1樣品相對(duì)于F3樣品的顏色變化

注：△L為正表示比對(duì)照樣品淺、為負(fù)表示深；△a為正表示比對(duì)照樣品紅、為負(fù)表示綠；△b為正表示比對(duì)照樣品黃、為負(fù)表示藍(lán)；△E表示總色差

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)雙擠壓膨化處理的添加20%玉米的麥麩樣品含有的水溶性膳食纖維最多，并且提取出來(lái)的SDF的膨脹力、保水能力與未添加玉米的麥麩樣品提取出來(lái)的有顯著性差異。這可能是玉米的適量添加，大大提高了從樣品中提取的水溶性麥麩纖維的親水集團(tuán)的裸露程度和組織疏松帶來(lái)的組織滯留水分能力的增加，使得不同來(lái)源的膳食纖維組合比單個(gè)膳食纖維的表面積大，形成了1+1>2的效果。

在雙擠壓膨化處理過(guò)程中，玉米的添加量很重要，所使用的添加量使得SDF含量最高時(shí)，效果最好。顯然，添加20%玉米可能對(duì)纖維的降解有催化作用，但發(fā)生顯著降解的部分仍然是半纖維素。從化學(xué)組成上看，半纖維素是由不同單糖組成的雜聚糖，整個(gè)體系的均一性非常差，而且易受破壞。纖維素分子中β-鍵型則是能量最低態(tài)、最穩(wěn)定的[15]。

綜上所述，雙擠壓膨化處理可以改善麥麩的口感，添加適量的玉米可以提高可溶性麥麩纖維的含量，以及促進(jìn)半纖維素向水溶性纖維轉(zhuǎn)化?！?/p>

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(責(zé)任編輯 唐建敏)

Double Blasting Extrusion Emproves Solubility of Wheat Bran Dietary Fiber

ZHANG Wei-bo，LI Xin-jun，YANG Li-tao，F(xiàn)AN Jun-feng
(Food Science and Technology Department，Biological Science and Technology College, Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)

This paper studied the effect of double blasting extrusion on the solubility of wheat bran.Wheat brans added with 0%，10%，20%，30%and corn added with 100% were processed by the double blasting extrusion，and the water soluble dietary fiber(SDF)，water insoluble dietary fiber(IDF)and total wheat bran fiber(TDF)were determined，and the physical properties of obtained SDF were also investigated.It was found that the wheat bran added with 20%(W20)corn had highest content of SDF with，and the water soluble fiber from wheat bran after treatment changed obviously，W20 increased 4.33%～7.00% than the other groups.Further study found that the modified material was mainly hemicellulose in the insoluble fiber in W20.Due to the addition of 20% of the corn，the expansion force of SDF in W20 increased from 0.100 4 to 2.291 0mL/g，water retention increased from 2.098 9 to 4.274 6g/g，water solubility from 79.29% to 84.02%.

double blasting extrusion；wheat bran；dietary dfiber；component；physical property

雙擠壓膨化提高麥麩膳食纖維的溶解性(項(xiàng)目編號(hào)：X201610022058)。

張偉博(1995— )，女，學(xué)士，研究方向：食品科學(xué)。

范俊峰(1970— )，男，博士，碩士生導(dǎo)師，副教授，研究方向：食品科學(xué)。