周文卓，溫紀平

河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

小麥是我國居民最重要的口糧作物，其籽粒經(jīng)清理、調質后，在機械力作用下使皮層、麥胚與胚乳分離，并將胚乳研磨成粉的過程稱之為小麥制粉[1-2]。在我國北方，人們以面食為主，面條、饅頭、油條、花卷的制作都離不開小麥粉[3]。這些面制品品質與小麥粉品質密切相關，而影響小麥粉品質的因素很多，如小麥質地、剝刮率、制粉過程中取粉率高低等[4]。

在制品經(jīng)過某道系統(tǒng)研磨后，穿過粉篩篩下物流量占本道系統(tǒng)流量或1皮磨流量的百分比，稱為取粉率。取粉率是檢測研磨強度的重要指標，在保證面粉廠加工效益、控制粉路正常運行等方面有重要指導意義[5]。通過調節(jié)磨輥軋距、小麥粉取粉率和粒度改變，從而對小麥粉品質也產(chǎn)生一定影響。宋燕燕等[6]指出，隨小麥粉粒度減小，破損淀粉含量呈增加趨勢。靳燦燦等[7]研究表明，相同研磨條件下，隨小麥粉粒度減小，面粉白度增大，破損淀粉含量增大，從而導致吸水率上升，影響面團流變學特性。Barak等[8]研究發(fā)現(xiàn)，面粉粒度與水分含量、濕面筋含量、破損淀粉含量顯著相關。

在制粉過程中，無論采用何種制粉方法，前路心磨都是主要出粉部位，且前路心磨物料純凈，品質較好。前路心磨研磨搭配撞擊磨松粉，盡可能使其大量成粉，減少物料后推，節(jié)約能源，縮短粉路。作者選取4個前路心磨系統(tǒng)(1M1、1M2、1M3、2M1)磨上物，通過在線調節(jié)磨粉機磨輥軋距，從而改變研磨強度，隨后經(jīng)過撞擊磨松粉，高方平篩篩理，每個系統(tǒng)得到3種不同研磨強度的小麥粉，以取粉率高低表示研磨強度強弱。作者研究研磨強度改變對不同系統(tǒng)小麥粉粒度分布、小麥粉基本指標、糊化特性、面團流變學特性的影響，為心磨軋距調節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐，為小麥適度加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥及1M1、1M2、1M3、2M1入磨物料：鄭州天地人面粉實業(yè)有限公司。

小麥基本品質指標：水分含量11.35%、灰分含量1.65%、容重803.4 g/L、千粒重446.55 g、硬度64.3。1M1、1M2、1M3、2M1入磨物料基本指標如表1所示。

氯化鈉、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、甲基紅、亞甲基藍、碘化鉀、硫代硫酸鈉、鹽酸、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀均為分析純。

1.2 儀器及設備

LS-30粉篩：無錫穗邦科技有限公司； NKT全自動激光粒度分析儀：山東耐克特分析儀器有限公司； WSB-IV智能白度測定儀、MJ-III型面筋數(shù)量和質量測定儀：杭州大成光電儀器有限公司；分析天平：梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；破損淀粉儀：法國肖邦技術公司Chopin Technologies；Foss Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀：福斯分析儀器公司；WZZ-2S自動旋光儀：上海中光儀器儀表有限公司；粉質儀： 德國Brabender公司；電熱鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司。

表1 樣品基本指標

1.3 試驗方法

1.3.1 原料粉的制備

選取4種心磨系統(tǒng)1M1、1M2、1M3、2M1磨上物，通過在線調節(jié)各系統(tǒng)磨粉機兩磨輥之間的軋距，每個系統(tǒng)得到3種不同研磨強度的物料，隨后經(jīng)過撞擊磨松粉，再經(jīng)高方平篩篩理，得到12種小麥粉。根據(jù)研磨后物料取粉率由低到高(L、M、H)來表示研磨強度由弱到強，共12種物料，分別記為1M1L、1M1M、1M1H、1M2L、1M2M、1M2H、1M3L、1M3M、1M3H、2M1L、2M1M、2M1H。

1.3.2 小麥粉和撞擊磨松粉前、后物料粒度及小麥粉粒度分布的測定

使用激光粒度儀測定12種物料經(jīng)過撞擊磨前、后物料和篩理后小麥粉D50(顆粒累積分布為50%的粒徑，即平均粒徑)，折光率控制在10%～15%之間。

參照CB/T 5507—2008中篩分法測定小麥粉的粒度分布。將12種小麥粉用驗粉篩篩分為A(留存118 μm)、B(穿過118 μm留存100 μm)、C(穿過100 μm留存85 μm)、D(穿過85 μm)4種不同粒度小麥粉，稱質量，得其粒度分布。

1.3.3 小麥及小麥粉基本特性的測定

容重測定參照GB/T 5498—2013；硬度指數(shù)測定參照GB/T 21304—2007；水分含量測定參照GB 5009.3—2016；灰分含量測定參照GB 5009.4—2016；蛋白質含量的測定參照GB 5009.5—2016；濕面筋含量及面筋指數(shù)的測定參照GB/T 5506.2—2008；粗淀粉含量的測定采用1%鹽酸旋光法；破損淀粉含量測定參照AACC方法76-31 肖邦破損淀粉儀法；降落數(shù)值測定參照GB/T 10361—2008。

1.3.4 小麥粉糊化特性、流變學特性的測定

糊化特性的測定參照GB/T 24853—2010。粉質特性的測定參照GB/T 14614—2019；拉伸特性的測定參照GB/T 14615—2019。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)分析處理，用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 撞擊松粉前、后物料基本指標分析

制粉過程中，通常采用撞擊松粉機處理前路心磨磨粉機研磨后的物料，起到分散粉片、粉碎物料、縮短心磨道數(shù)的作用[9]。由表2可以看出，心磨研磨的物料經(jīng)撞擊松粉后取粉率提高，1M3系統(tǒng)取粉率增加幅度最小，這是因為物料經(jīng)心磨研磨后已有較高取粉率。物料經(jīng)撞擊松粉機D50減小，撞擊松粉前后1M1物料D50變化幅度大，1M3物料D50變化幅度小，這是因為物料經(jīng)研磨后已達到較小粒度。由于2M1入磨物料粒徑較小，磨粉機、松粉機對小粒徑物料的作用效果不明顯，2M1H撞擊松粉前后物料D50變化最小。水分是小麥粉安全儲藏的重要物質，也是面粉中最容易變化的組分，因散失而減少，吸潮而增加[10]。物料經(jīng)撞擊松粉后水分減少，這是因為物料在撞擊機內與撞擊座圈四周摩擦碰撞產(chǎn)生熱量所致。各系統(tǒng)物料隨研磨強度增強，取粉率增大，灰分含量無明顯變化。這是因為撞擊前后物料未經(jīng)篩理等其他方式處理，物料中除水分外其他組分變化不大。

2.2 研磨強度對小麥粉粒度及粒度分布的影響

如圖1所示，1M1、1M2、1M3、2M1各系統(tǒng)小麥粉D50都隨研磨強度增強而降低，1M1小麥粉D50最大。1M2系統(tǒng)小麥粉D50變化趨勢最平緩，這是因為磨輥有一定程度的磨損，調節(jié)軋距對取粉率及小麥粉粒度影響不大。由圖2可知，在A、B粒度區(qū)間1M1系統(tǒng)小麥粉占比最大，在C、D粒度區(qū)間占比最??；1M3、2M1系統(tǒng)小麥粉與之相反。

表2 撞擊松粉前、后物料基本指標對比

圖1 不同研磨強度下小麥粉的D50

圖2 不同研磨強度下小麥粉粒度分布

2.3 研磨強度對小麥粉基本指標的影響

4個系統(tǒng)不同研磨強度下小麥粉基本指標見表3，各系統(tǒng)小麥粉水分含量隨研磨強度增強而減小，且2M1系統(tǒng)小麥粉水分含量最少，這是因為取粉率高小麥粉研磨強度大，水分散失多，且2M1面粉粉路長，水分散失更多。1M3、2M1小麥粉水分含量比撞擊松粉后物料水分含量高，這可能是因為小顆粒物料在篩理過程中更易吸收空氣中的水分。各系統(tǒng)小麥粉灰分含量均無顯著性差異，這是因為所取原始物料為比較純凈的胚乳顆粒，經(jīng)研磨、撞擊、松粉、篩理后小麥粉灰分無明顯變化，且灰分含量都遠低于0.7%(國標對特制一等小麥粉灰分的要求)。各系統(tǒng)小麥粉的白度都隨研磨強度增強而增大，這是因為小粒度小麥粉相對表面積大，反光效果好，白度增加。各系統(tǒng)不同取粉率小麥粉中粗淀粉含量呈無規(guī)律性變化，1M3小麥粉淀粉含量最少。粗蛋白質含量高，這可能與1M3入磨胚乳顆粒更接近小麥籽粒的外層有關，小麥籽粒從中心到皮層蛋白質含量增加，大淀粉數(shù)量減少。各系統(tǒng)小麥粉隨取粉率增大，粗蛋白含量呈小幅度增加趨勢，這可能是因為研磨強度增大，破壞了淀粉與蛋白質的結合體，使更多的蛋白質碎片游離出來。面筋含量和面筋指數(shù)分別在面筋數(shù)量和質量上共同影響小麥粉的食用品質。各系統(tǒng)不同取粉率的小麥粉，濕面筋含量隨研磨強度增強而整體上呈增大趨勢，這與粗蛋白含量變化趨勢一致；面筋指數(shù)隨研磨強度增強呈波動性變化，無明顯變化趨勢。1M1H小麥粉面筋指數(shù)最大，這可能是由于谷蛋白與醇溶蛋白的比例大，谷蛋白含量高，Chaudhary等[11]研究表明，添加了谷蛋白的面團微觀結構存在緊密牢固而富有彈性的面筋網(wǎng)絡，谷蛋白有助于將面筋結構保持在一起。小麥制粉過程中受到機械力作用導致淀粉顆粒損傷，形成破損淀粉。不同系統(tǒng)小麥粉隨取粉率增大，研磨強度增強，小麥粉顆粒粒度減小，破損淀粉含量顯著提高。降落數(shù)值可以反映α-淀粉酶活性，降落數(shù)值越高表明α-淀粉酶活性越低，降落數(shù)值變化趨勢與破損淀粉含量變化趨勢相反，這可能是因為隨著研磨強度增強，取粉率增大，破損淀粉含量增大，而破損淀粉更易被水解。

表3 不同研磨強度下小麥粉基本指標

2.4 研磨強度對小麥粉糊化特性的影響

小麥粉中含有大量的淀粉，淀粉發(fā)生糊化作用對面制品的黏度和感官產(chǎn)生影響[12]。由表4可知，峰值黏度可在一定程度上反映淀粉酶活性的高低，峰值黏度隨不同系統(tǒng)小麥粉研磨強度增大而減小，這與降落數(shù)值變化趨勢一致。衰減值反映淀粉糊的熱穩(wěn)定性，各系統(tǒng)粉較強研磨強度小麥粉的衰減值較小，淀粉糊熱穩(wěn)定性較好。這可能是因為強研磨強度小麥粉取粉率高，小麥粉中小分子顆粒淀粉增多，分子間結合緊密，在吸水膨脹過程中強度大，不易破裂， 最終導致衰減值下降[13]?；厣捣从车矸劾匣厣潭龋飨到y(tǒng)粉小麥粉的回生值隨研磨強度增大總體上呈減小趨勢，這可能是因為強研磨強度小麥粉中直鏈淀粉含量低。糊化溫度反映淀粉糊化的難易程度，1M2、1M3系統(tǒng)粉糊化溫度隨研磨強度增大而降低，這可能是因為小粒度小麥粉和破損淀粉更容易與水結合使淀粉分子間氫鍵被破壞，糊化溫度降低。1M1不同研磨強度系統(tǒng)粉中1M1M糊化溫度最高，可能是因為粗淀粉和B淀粉含量高，Kim等[14]研究表明，A淀粉比B淀粉峰值黏度、最低黏度、最終黏度和回生值高，糊化溫度比B淀粉低。

2.5 研磨強度對小麥粉粉質、拉伸特性的影響

不同系統(tǒng)小麥粉吸水率隨研磨強度增大而增大，這與強研磨強度小麥粉中破損淀粉和蛋白質含量高有關。水分子僅進入完整淀粉晶體區(qū)域以外的無定形區(qū)，隨著研磨強度增加淀粉受到機械損傷，晶體區(qū)域被打破，更多的淀粉顆粒暴露在外界環(huán)境中，這時所加入的水主要以間隙水的形式存在，由于淀粉粒的微孔狀結構，水分子可進入整個淀粉粒，吸水量增加[15-17]。形成時間反映面團的彈性，弱化度、穩(wěn)定時間反映面筋的強度，粉質指數(shù)是對面團粉質特性的綜合評價[18]。由表5可知，1M2、1M3小麥粉形成時間、穩(wěn)定時間長，弱化度小，粉質指數(shù)高，說明兩個系統(tǒng)粉制成面團的彈性大、筋力強、耐揉性好。這可能是因為1M2系統(tǒng)小麥粉破損淀粉含量少，且面筋指數(shù)較高； 1M3系統(tǒng)小麥粉粗蛋白、濕面筋含量高。2M1小麥粉弱化度高，形成時間、穩(wěn)定時間短，粉質指數(shù)小，這可能是因為小麥粉中破損淀粉含量高導致吸水率大幅度增加，面團易流變，面團筋力減弱。1M2L與1M2M、1M3M與1M3H、2M1L與2M1M這3組粉隨研磨強度增大，穩(wěn)定時間延長，粉質指數(shù)增大，可能是因為較強的研磨條件促使小麥粉中含有半胱氨酸的α-和γ-醇溶蛋白通過交換二硫鍵轉化成醇不溶性的谷蛋白，降低了醇溶蛋白與谷蛋白的比例，谷蛋白大聚體含量增加，面筋特性得到改善[19]。

表4 不同研磨強度下小麥粉糊化特性

表5 不同研磨強度下小麥粉粉質特性

面團拉伸特性可以用來評價小麥粉品質，通過不同醒發(fā)時間拉伸曲線表示的面團拉伸性能指導發(fā)酵面制品的生產(chǎn)[20-21]。拉伸面積表示拉伸能量，反映面筋筋力強弱；拉伸阻力可以用來反映面團的強度和筋力，以及面團在發(fā)酵過程中保持CO2的能力，評論面團的發(fā)酵性能；延伸度表示面團的延展性和可縮性；拉伸比例是拉伸阻力與延伸度的比值，是衡量面團拉伸阻力和延伸性之間平衡關系的一個重要指標。由表6可知，1M1、1M2、1M3、2M14個系統(tǒng)小麥粉拉伸比例隨發(fā)酵時間延長而增大，隨研磨強度增大而增大。4個系統(tǒng)小麥粉制成面團在醒發(fā)90 min時拉伸面積較大， 1M1H、1M2M、1M3H、2M1L4個面團的拉伸阻力、拉伸比例較大，延伸度較小，表明此時面團的強度大、筋力強、持氣性好。

表6 不同研磨強度下小麥粉拉伸特性

3 結論

心磨研磨的物料經(jīng)撞擊松粉后取粉率提高，平均粒徑減小，水分降低，灰分無明顯變化。隨研磨強度增大，1M1、1M2、1M3、2M1各系統(tǒng)小麥粉D50降低，各系統(tǒng)小麥粉水分含量、降落數(shù)值減小，白度、蛋白質、濕面筋、破損淀粉含量隨取粉率增大而增大，淀粉含量隨研磨強度增大呈無規(guī)律性變化，灰分含量均遠低于國標一等品要求。在糊化特性中峰值黏度、回生值隨不同系統(tǒng)小麥粉研磨強度增大總體上呈減小趨勢，各系統(tǒng)粉較高取粉率的小麥粉，衰減值較小，1M2、1M3系統(tǒng)粉糊化溫度隨研磨強度增大而降低。在流變學特性中，不同系統(tǒng)小麥粉吸水率隨研磨強度增大而增大，1M2、1M3小麥粉形成時間、穩(wěn)定時間長，弱化度小，粉質指數(shù)高，2M1小麥粉弱化度高，形成時間、穩(wěn)定時間短，粉質指數(shù)小。1M2L與1M2M、1M3M與1M3H、2M1L與2M1M這3組小麥粉隨研磨強度增大，穩(wěn)定時間延長，粉質指數(shù)增大。1M1、1M2、1M3、2M14個系統(tǒng)小麥粉拉伸比例隨發(fā)酵時間延長而增大，隨研磨強度增大而增大。4個系統(tǒng)小麥粉制成的面團在醒發(fā)90 min時拉伸面積較大，1M1H、1M2M、1M3H、2M1L4個面團的拉伸阻力、拉伸比例較大，延伸度較小。該試驗研究了研磨強度對不同系統(tǒng)小麥粉品質的影響，對于指導小麥加工廠生產(chǎn)配粉、粉路設計及節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)等方面具有重要意義，下一步可研究不同研磨強度小麥粉對其面制品品質的影響。