《Journal of Cereal Science》：Food Potential of Wheat Brewer’s Spent Grain Modified by Extrusion: Impact on the Characteristics of Wheat Flour and Commercial Steamed Bread
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小麦 brewer’s spent grain (WBSG) 在不同水分条件下进行挤压处理，并与小麦粉混合，以研究其对小麦面团和蒸面包物化性质的影响。结果表明，水分含量为25%时，挤压后的WBSG（EWBSG）的水溶性指数（8.00%）和乳化稳定性（3.56%）达到最大值。随着EWBSG用量的增加，面团吸水率、发育时间、面筋指数及储存模量（G’）和损失模量（G’’）均有所提高，而柔软度降低和持水能力下降。挤压处理的WBSG可作为小麦粉的潜在营养和感官改良剂，最佳添加量为不超过15%。
Jinyang Wang|Zhen Ji|Zhengtao Zhao|Yuqi Zhang|Shaolei Guo|Mixue Yan|Kang Xu|Mengmeng Guo
山东省农业大学食品科学与工程学院食品营养与健康重点实验室，中国泰安271018
摘要
本研究在不同水分条件下对小麦啤酒糟（WBSG）进行了挤压处理，并将其与小麦粉混合，以探讨其对小麦面团和蒸面包物理化学性质的影响。结果表明，当水分含量为25%时，挤压后的WBSG（EWBSG）的水溶性指数（8.00%）和乳化稳定性（3.56%）达到最佳。增加EWBSG的用量可以提高面团的吸水性、面团发展时间和粉质仪指数（farinograph index），以及储能模量（G’）和损耗模量（G’’），同时降低面团的软化程度和粘滞性。随着EWBSG用量的增加，面筋膜逐渐破裂并分离，麦谷蛋白链变得更加明显，自由水的流动性增强，但持水能力下降。蒸面包的扩展比（spread ratio）、L*值和b*值与EWBSG的用量呈负相关，而硬度（hardness）、a*值和ΔE值则呈正相关。适量添加EWBSG可以提升蒸面包的巧克力色泽和麦芽风味。然而，当EWBSG含量达到20%时，蒸面包表面会出现裂纹。总体而言，EWBSG作为一种有前景的营养和感官改良剂，其最佳添加量不超过15%。
引言
啤酒糟（BSG）是啤酒酿造过程中产生的典型副产品，占酿造过程中总副产品的85%，是一种宝贵的膳食纤维（50-70%，w/w）和蛋白质（18-30%，w/w）来源。BSG中的纤维成分主要由半纤维素（28%）、木质素（28%）和纤维素（17%）组成（Mussatto等人，2006年）。其蛋白质主要由醇溶蛋白和部分麦谷蛋白组成，具有优异的功能特性，如持油和持水能力、乳化及发泡性能（Devnani等人，2023年）。此外，BSG还含有丰富的生物活性酚类物质，如阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸（Eche等人，2025年）。多项研究表明，这些羟基肉桂酸具有抗氧化作用，能抑制癌细胞生长，对免疫细胞具有抗凋亡作用，并具有免疫调节作用。因此，BSG被广泛应用于面包、饼干、松饼、蛋糕、华夫饼和零食等产品中，以增加蛋白质、纤维和生物活性抗氧化剂的含量。然而，目前BSG的主要用途仍是作为动物饲料（Jaeger等人，2021年）。近年来，人们越来越关注对BSG成分进行高效改性，以实现其在人类营养中的最大价值。
为了改善BSG作为食品原料的性能，已采用了多种处理方法，如发酵、酶处理和物理处理。挤压是一种结合热处理和机械处理的先进食品加工技术，具有产品形状独特、成本低廉、节能高效、环保等优点（Yadav等人，2025年）。有研究表明，挤压处理可提高谷物副产品的膳食纤维溶解度，并降低抗营养成分（如植酸）的含量（Mironeasa等人，2023年）。通过对BSG进行热机械处理，可降低不可溶性膳食纤维（IDF）的含量，同时增加可溶性膳食纤维（SDF）的含量（Gutiérrez-Barrutia等人，2022年），并提高蛋白质、矿物质和脂肪的含量（Sanchez-Zannatta等人，2024年）。然而，由于热处理导致多糖与其他成分发生聚合，BSG中的化合物和生物活性化合物在食品挤压物中的回收率会降低（Cervantes-Ramirez等人，2022年）。不过，挤压处理使BSG中的黑色素含量增加，从而显著提升了其抗氧化活性，表明挤压后的BSG可以作为传统面粉的替代品，降低食品的热量值并延长保质期（Hejna等人，2021年）。上述结果的差异主要受挤压过程中的多种因素影响，包括温度、水分含量、螺杆速度和螺杆配置等。
因此，本研究的主要目的是利用挤压技术提高BSG中可溶性和生物活性成分的浓度，提升其加工适用性。次要目标是评估改性BSG在食品中的应用潜力，以蒸面包（一种传统的亚洲主食）为例进行验证。最终，本研究旨在开发提高BSG营养价值的方法，并将其应用于蒸面包配方中，为满足人类能量需求和缓解全球食物短缺问题提供新的途径。
材料与试剂
湿态WBSG来自中国泰安的山东泰山啤酒有限公司的小麦精酿啤酒酿造过程。酿造用麦芽由50%的小麦麦芽和50%的大麦麦芽组成。商业小麦粉（水分含量11.7%，淀粉65.1%，蛋白质12.1%）购自兴旺面粉厂（中国泰安）。用于制作面包的活性干酵母购自宜昌安琪酵母有限公司。所有分析级或HPLC级别的化学试剂均从相关供应商处购买。
挤压对WBSG质量的影响
表1显示了不同水分条件下挤压处理对WBSG物理化学性质的影响。结果表明，WBSG与EWBSG之间的总膳食纤维（TDF）含量没有显著差异。然而，挤压处理显著提高了可溶性膳食纤维（SDF）的含量，而不可溶性膳食纤维（IDF）的含量略有下降。EWBSG-25样品的IDF含量最低，SDF含量最高，但各EWBSG样品之间的差异不显著。Yan等人（2015年）的研究也得出了类似的结果。
结论
挤压处理显著改善了WBSG的功能特性，尤其是其溶解性和乳化能力，最佳效果出现在水分含量为25%时。将EWBSG加入小麦面团中后，提高了面团的吸水性、面团发展时间、粉质仪稳定性及粘弹性，同时降低了面团的软化程度和粘滞性。这些变化最终提高了蒸面包的硬度，并赋予了其良好的感官品质。
作者贡献声明
Kang Xu：项目监督与管理。Shaolei Guo：资源获取与实验研究。Yuqi Zhang：软件使用与方法设计。Mixue Yan：实验研究。Mengmeng Guo：论文撰写、审稿与编辑、概念构思。Zhengtao Zhao：论文撰写、审稿与编辑、数据可视化。Zhen Ji：资源获取与实验研究。Jinyang Wang：论文初稿撰写、数据分析与数据整理
未引用参考文献
AACC International, 2011; Beltrán-Borbor et al., 2025; Stojceska and Ainsworth, 2008.
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了山东省科技创新青年人才计划（SDAST2024QTA088）和潍坊市科技型中小企业创新能力提升项目（2024TS1073）的支持。
