全麥粉常用的加工方式是將麥麩和胚分離，經穩(wěn)定化處理后再按照天然谷物的比例進行回填重組制成。研究發(fā)現(xiàn)，麥麩韌性的質構使其采用常規(guī)的粉碎方式難以獲得與小麥粉相同的粒徑，導致回填后顆粒細度不均勻；此外，麥麩回填后會影響小麥粉面筋蛋白網(wǎng)絡結構的形成，導致面筋質量較差、面團成型能力減弱等問題。

超微粉碎技術是由粉體工程學、生物工程與食品工程等交叉而成的常規(guī)改性技術手段。研究發(fā)現(xiàn)，麥麩經超微粉碎后，粉體的粒徑顯著減小，顆粒分布更加均勻，比表面積和孔隙率明顯增加，粉體的持水性、持油性、吸水溶脹性、水溶性、陽離子交換能力發(fā)生一定的改善。

農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院的王寶儀、胡雪芳、李媛媛*等構建梯度添加麥谷蛋白-麥麩超微共粉體系，通過測定麥麩超微改性復合粉的粒徑分布、色澤變化、水合特性、填充特性、流動特性及微觀形態(tài)等，研究超微粉碎過程中梯度麥谷蛋白添加對麥麩超微粉品質特性的影響；表征面團拉伸特性，研究梯度添加麥谷蛋白-麥麩超微粉對面團特性的影響，獲得超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白改善麥麩品質特性的調控策略，最終實現(xiàn)為全麥食品加工提供優(yōu)質新型原料的目的。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩粒徑分布的影響

粒徑分布是衡量粉末樣品質量的重要參數(shù)。由表1可知，與WBUP相比，添加麥谷蛋白顯著降低麥麩超微粉的粒徑（P＜0.05），改善粉體粒徑分布；其中，WBCP-4的Dv50以及D[4,3]與D[3,2]間的差值均顯著減小，Span值也由2.49降低至2.08。且隨著粒徑的減小顆粒數(shù)量增加，比表面積由389.60 m2/g增加至517.01 m2/g。D[4,3]和D[3,2]間的差值越小意味著樣品具有更加規(guī)則且均一的顆粒形態(tài)。如圖1所示，所有粉體的粒徑均呈單峰分布，表明麥麩經過超微粉碎后能很好地保持粒徑的集中度與均一化。因此，本研究結果表明超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白可以有效降低麥麩超微粉顆粒大小，促使其粒徑分布變窄，均一性增強。

微細化是一個涉及斷裂、破碎和聚集的動態(tài)過程，這意味著在球磨過程中強烈的機械力可能會造成顆粒團聚，從而使顆粒的分布變得不均勻。當超微粉碎時間過長，粉體顆粒細碎狀態(tài)達到一定程度時，部分粉體之間很易發(fā)生相互黏結團聚的現(xiàn)象，導致樣品的理化特性會有所下降。由表1所示，在麥麩超微粉碎過程中添加麥谷蛋白，粉體粒徑顯著減小，表明超微粉碎協(xié)同梯度麥谷蛋白在一定程度上可以改善麥麩的團聚行為。粉體團聚主要是粉末表面電性的增加和粒子間范德華力的吸引所致。因此，在超微粉碎時加入麥谷蛋白，麥谷蛋白和麥麩中的膳食纖維在超微粉碎力的作用下，與不銹鋼鐵輥相互摩擦，產生相同的正電荷，增大了粉體之間的電荷斥力，使粉體不易發(fā)生團聚，顯著降低粒徑。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩色澤的影響

色澤是表征粉體感官品質的一項重要指標。梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉的色澤變化如圖2和表2所示。添加麥谷蛋白前后麥麩超微粉的顏色存在一定的差異，其中WBUP組（圖2A）顏色較暗沉，隨著麥谷蛋白添加量的增加，麥麩超微粉的顏色逐漸由米褐色變?yōu)槊S色（圖2B～F），說明麥麩超微粉碎過程中添加麥谷蛋白顯著提高了麥麩超微粉的白度。通過色度測定發(fā)現(xiàn)添加麥谷蛋白顯著提高麥麩超微粉的亮度（L*），促使超微粉的色澤趨向紅色；與WBUP組相比，麥麩超微粉的黃藍（b*）值也有顯著增加，即色澤趨向黃色。因此，麥谷蛋白的增加顯著提高麥麩超微粉的亮度，黃度和紅度也有所提高，麥麩超微粉的色澤呈現(xiàn)出明顯的改觀。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩水合性質的影響

持水力和持油力是衡量樣品在外界離心力作用下保水能力和保油能力的指標，其對麥麩超微粉的加工特性至關重要。如圖3A所示，麥谷蛋白添加對麥麩超微粉的持水力無顯著影響。本研究中隨著麥谷蛋白的添加，麥麩超微粉顆粒尺寸減小，顆粒空隙變小導致堆積效應減小，對持水力同時存在負面影響。然而，麥谷蛋白本身具有較好的持水力，因此盡管麥麩-麥谷蛋白超微復合粉粒徑降低，其持水力和麥麩超微粉相比沒有顯著差異，說明添加麥谷蛋白弱化了超微粉碎對顆粒較小的麥麩持水力較弱現(xiàn)象的影響。如圖3B所示，添加麥谷蛋白后，麥麩超微粉的持油力顯著提升。麥谷蛋白-麥麩超微復合粉在加工過程中能在一定程度上減少脂肪流失，同時更好地吸附腸道中的脂類，降低血清膽固醇含量，實現(xiàn)降血脂的目的。

溶解度通?？梢苑从呈秤闷焚|，與食品中組分的消化和吸收有關，其大小主要與粉體和水溶液之間的接觸面積有關。由圖3C可以看出，麥谷蛋白添加量增加至4%時，麥麩超微粉的溶解度顯著增加。研究發(fā)現(xiàn)，粉體粒徑減小，比表面積增大，親水性基團暴露增多，顆粒與水的接觸面積和接觸位點增多，因此溶解度增加。

膨脹力是衡量食品中膳食纖維品質特性的關鍵指標。膨脹力越大，粉體溶于水后的穩(wěn)定性、懸浮性越好。由圖3D可知，與WBUP相比，添加麥谷蛋白后，麥麩超微粉的膨脹力顯著提高。然而，隨著麥谷蛋白添加量的增加，麥麩超微粉膨脹力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最高時達到3.88 mL/g。這可能是由于麥谷蛋白抑制了顆粒間的團聚行為以及黏附作用，對水的束縛能力減弱，使粉末的體積膨脹有所減小。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩堆積密度和振實密度的影響

超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩堆積密度和振實密度的影響如圖4所示。隨著麥谷蛋白添加量的增加，麥麩超微粉的堆積密度由0.313 g/mL上升至0.377 g/mL，振實密度由0.433 g/mL增加至0.523 g/mL，說明超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白可以提高麥麩超微粉的充填物性。研究發(fā)現(xiàn)，麥麩超微粉粒度較大時，不具有規(guī)則且均一的顆粒形態(tài)，在敲擊振動過程中粉體堆積效應有所保留，而隨著粉體顆粒變小，在受到外部敲擊振動時，粉體中的架空、空洞等結構被破壞，從而使粉體的振實密度增大。同時，隨著粉體粒度的減小，顆粒以及顆粒間的縫隙減小，顆粒間的內部結構更加緊密，導致堆積及振實密度增加。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩休止角和滑角的影響

休止角和滑角通常用來反映粉體的流動性，其值越小表明粉體流動性越好。如圖5所示，隨著麥谷蛋白添加量的增加，麥麩超微粉樣品的休止角和滑角逐漸減小，休止角由40.15°減小至37.54°，滑角由34.18°減小至28.69°，說明超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白處理顯著提升了麥麩超微粉的流動性。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩晶體結構的影響

X射線衍射圖譜分析可有效反應晶體結構與特性。如圖6A所示，所有麥麩超微粉樣品在2θ＝22°附近均出現(xiàn)了強烈的衍射信號峰，峰形較為圓鈍，為纖維素I型的002晶面，可以判斷為纖維素I型結構，為結晶區(qū)與非結晶區(qū)兩相共存的狀態(tài)。此外，各樣品的峰形基本保持一致，且衍射峰強度無顯著差異，說明梯度麥谷蛋白的添加不會引起晶型的轉變。

由圖6B所示，隨著麥谷蛋白添加量的增加，麥麩超微粉樣品的結晶度指數(shù)先增大后減小，其中WBCP-4樣品結晶度指數(shù)達到最大，為26.19%。Hong等研究表明，普通粉碎、超微粉碎和低溫冷凍-超微粉碎的柳葉櫟粉膳食纖維結晶度指數(shù)分別為26.73%、30.57%、38.10%；超微粉碎和低溫冷凍-超微粉碎顯著提高了柳葉櫟膳食纖維粉的結晶度指數(shù)，破壞了纖維素I型晶體中的無定形結構，從而導致持水力、膨脹力、持油力等理化性質的變化。此外，部分大晶體被破壞成小晶體后在加工過程中可以重新構建，從而提高結晶度指數(shù)。因此可以推測，本研究超微粉碎促進了麥谷蛋白和麥麩膳食纖維相互作用，促使被破壞的晶體結構重新形成了新的晶體結構，從而提高了麥麩超微粉的結晶度指數(shù)。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩中蛋白質二級結構的影響

經過超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白處理后，麥麩最直接的變化是顆粒大小的減小，這一過程可能涉及化學鍵和分子間相互作用的破壞，以及內部官能團的暴露和相互作用?？梢酝ㄟ^傅里葉變換紅外光譜有效評估樣品在超微粉碎后化學官能團的變化。梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉的傅里葉變換紅外光譜如圖7所示，不同樣品的傅里葉變換紅外光譜顯示出高度的相似性，各樣品特征基團吸收峰的形狀沒有明顯差異，沒有引起新的吸收峰出現(xiàn)，表明樣品具有共同的官能團。

在麥麩超微粉的主要特征峰中，3 270 cm-1附近的峰歸因于麥麩超微粉中纖維素和半纖維素中—OH的伸縮振動，這是半纖維素（木聚糖）中的典型鍵。此外，在2 923 cm-1附近產生的吸收峰可能是C—H的伸縮振動引起的；酰胺I帶的吸收峰出現(xiàn)在1 650 cm-1左右，對應C＝O伸縮振動和N—H彎曲振動，代表乙?；娜┪?。如圖7所示，與WBUP相比，WBCP樣品（2%～4%）在1 650 cm-1和3 270 cm-1頻段有輕微偏移。本研究中超微粉碎協(xié)同適度梯度麥谷蛋白添加（2%～4%）進一步促進了麥麩超微粉纖維素和半纖維素的分子內糖苷鍵斷裂，這與梯度添加麥谷蛋白后，麥谷蛋白-麥麩超微復合粉粒徑顯著降低結果一致。

酰胺I帶（1 700～1 600 cm-1）通常用于估計蛋白質的二級結構，通過去卷積化計算出各結構的相對含量如表3所示。梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉的蛋白質二級結構以β-折疊結構占比最高，然后依次為β-轉角和α-螺旋。與對照組相比，引入麥谷蛋白后，麥麩超微粉中蛋白質二級結構的相對含量略微發(fā)生變化，隨著蛋白含量的增加，α-螺旋及無規(guī)卷曲含量降低，β-折疊含量先升高后降低，β-轉角含量增加。因此，適度麥谷蛋白添加（2%～4%）增強了梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉體系氫鍵作用，為后續(xù)提升面團拉伸特性提供了結構基礎。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對麥麩微觀結構的影響

利用掃描電子顯微鏡在放大倍數(shù)為500 倍和5 000 倍條件下分別觀察梯度麥谷蛋白添加對麥麩超微粉微觀結構的影響，形貌結果如圖8所示。如圖8A1～F1所示，在500 倍的放大條件下，可觀察到各組樣品呈片狀分布。WBUP組粒徑較大且分布不均，存在無定形大碎片，有孔隙分布（圖8A1）。隨著麥谷蛋白添加量的增加，顆粒出現(xiàn)大碎片向小碎片的轉變（圖8B1～D1）。當麥谷蛋白添加量增加至4%時，顆粒明顯變小且相較于WBUP顆粒更加圓滑，顆粒分布均勻（圖8E1）。在放大5 000 倍的條件下，樣品的顯微圖像更加清晰，那些光滑的球形或橢圓形物質和片層狀物質可能是淀粉和粗糙的蛋白質，而具有不規(guī)則尺寸和形狀的薄片可能是纖維的結構特征。如圖8A2所示，麥麩超微粉表面出現(xiàn)孔洞結構，片狀結構尺寸較大，不規(guī)則形狀薄片大小分布不均；然而，在超微粉碎麥麩的過程中協(xié)同添加麥谷蛋白發(fā)現(xiàn)其微觀結構連接比較緊密，無較多孔狀結構（圖8B2～F2）。因此，在超微粉碎麥麩的過程中適度添加麥谷蛋白，會對麥麩的結構產生一定影響，粉體顆粒尺寸減小且均一性增強，顆粒堆積狀態(tài)更加緊密，顆粒間孔隙減少。

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超微粉碎協(xié)同麥谷蛋白對全麥面團拉伸特性的影響

由表4可知，隨著梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉中麥谷蛋白添加量的增加，全麥面團P值顯著增加，L值及G值顯著降低，P/L逐漸增大且始終大于1，說明梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉回填顯著提升了全麥面團的韌性，減弱了面團延伸性。梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉中麥谷蛋白添加改變了麥醇溶蛋白和麥谷蛋白的相對占比，因此，新型全麥面團韌性顯著提高。此外，全麥面團的W值隨著梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉中麥谷蛋白添加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；在麥谷蛋白添加量提升至5%時，W值反而會降低，這與傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射的結果一致，說明適度麥谷蛋白添加增強了梯度麥谷蛋白-麥麩超微復合粉體系氫鍵作用，有利于面筋蛋白網(wǎng)絡結構的形成，增強全麥面團的面筋強度及彈性，減少麥麩直接回填對面筋蛋白結構的影響，有助于提升面團的成型能力。

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結 論

為提升麥麩加工過程中的理化和功能特性，本實驗研究了超微粉碎過程中梯度麥谷蛋白添加對麥麩超微粉品質特性的影響，結果顯示，超微粉碎協(xié)同梯度麥谷蛋白添加促進了麥麩細胞壁基質破碎，有效降低麥麩超微粉的顆粒尺寸且增強其均一性，改善了麥麩超微粉團聚行為，提升了其白度、持油力、溶解度和膨脹力等特性，增加了粉體填充特性、流動性。重要的是，超微粉碎協(xié)同適度麥谷蛋白添加（2%～4%）促進了麥麩超微粉中無定形纖維素和部分結晶纖維素的解構，提高了麥麩超微粉的結晶度指數(shù)；促使麥麩超微粉纖維素和半纖維素的分子內糖苷鍵斷裂，增強了共粉體系氫鍵作用，進而改善粉體品質特性，提高全麥面團的韌性、彈性及面筋強度，減少麥麩直接回填對面筋蛋白結構的影響。通過本研究可知，超微粉碎協(xié)同適度麥谷蛋白添加為改善麥麩超微粉加工適宜性、提升全麥面團的拉伸特性提供了新思路。后續(xù)研究應聚焦超微粉碎協(xié)同梯度麥谷蛋白添加改性麥麩粉回填制備全麥粉對全麥面團品質特性及全麥產品加工特性的影響，以期通過該技術的應用解決傳統(tǒng)全麥饅頭等產品口感粗糙、質地干硬等關鍵問題。

第一作者：

王寶儀碩士研究生

農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院農產品加工工程研究所

王寶儀，女，中共黨員，研究方向為加工副產物高值化利用。2019—2023年，就讀于哈爾濱商業(yè)大學，食品科學與工程專業(yè)，獲工學學士學位；2023年推免至中國農業(yè)大學攻讀碩士學位，食品工程專業(yè)，期間在農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院農產品加工工程研究所實習1 年。獲得榮譽：2020-2021學年度本科生國家獎學金，2023—2024學年中國農業(yè)大學碩士二等學業(yè)獎學金。

通信作者：

李媛媛工程師

農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院農產品加工工程研究所

李媛媛，博士，農產品加工技術研發(fā)工程師，研究方向為功能活性物質開發(fā)與利用。近5 年，主持國家自然科學基金青年基金項目1 項，廳局級課題2 項；參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金面上項目等省部級以上項目課題10 余項，獲中國技術市場協(xié)會金橋獎項目一等獎等榮譽獎勵5 項；第一/通信作者發(fā)表SCI/EI論文20余篇，申請發(fā)明專利7 項，授權實用新型專利3 項；參編論著2 部；參與編制《大連現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)中心概念性方案》等農業(yè)規(guī)劃咨詢項目10余項。

本文《超微粉碎協(xié)同梯度添加麥谷蛋白改善麥麩品質特性》來源于《食品科學》2025年46卷第8期283-292頁，作者：王寶儀，胡雪芳，裴海生，翟曉娜，梁亮，李媛媛。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241021-126.。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：李雄；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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