超微粉碎對小麥粉品質特性影響的研究

關二旗 郭武漢 卞 科

（河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001）

超微粉碎對小麥粉品質特性影響的研究

關二旗 郭武漢 卞 科

（河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001）

為探討超微粉碎對小麥粉品質及面團流變學特性的影響，提高小麥粉制作面制食品的適宜性，選取優質強筋小麥樣品，采用布勒實驗磨粉機進行研磨制粉，再利用氣流粉碎機對小麥粉進行超微粉碎處理，得到6種不同粒度的超微粉碎小麥粉樣品，分析超微粉碎小麥粉品質及面團流變學特性（粉質參數）。結果表明：隨著小麥粉粒度的減小，濕面筋含量、干面筋含量、降落數值均顯著降低，破損淀粉含量、沉淀值、吸水量均顯著提高（P＜0.05）；淀粉糊化的峰值黏度、面團穩定時間、粉質質量指數均呈先增大后減小的變化規律。當小麥粉顆粒粒徑D50由43.07μm減小至25.81μm時，其淀粉糊化的峰值黏度由136 RVU顯著增加至149 RVU；當小麥粉顆粒粒徑D50由43.07μm減小至15.22μm時，其面團穩定時間由10.6 min增加至14.8 min。因此，綜合考慮超微粉碎對小麥粉蛋白質品質、淀粉品質和面團穩定性的影響，采用超微粉碎技術對小麥粉進行適度加工，粒度（D50）達到25μm左右時，可以顯著改善其淀粉糊化特性與面團加工特性。

小麥粉 超微粉碎 理化特性 面團流變學特性

超微粉碎一般是指將3 mm以上的物料粉碎至10～25μm以下的過程［1］。經過超微粉碎后，物料顆粒粒度的減小導致表面積及孔隙率增加，微粒表面分子排列、電子分存結構、晶體結構均會發生變化，使得超微粉體具備獨特的理化特性，如良好的分散性、吸附性、溶解性、化學活性等［2］。作為一種新型的食品加工方法，目前超微粉碎技術在食品加工領域得到了廣泛應用［3］。粉碎是小麥研磨制粉過程中最為重要的工藝環節之一。研究表明，采用不同制粉工藝磨制的小麥粉，其粒度存在顯著差異［4－5］。小麥粉粒度大小的變化對其理化特性、面團加工特性及面制品品質均有一定的影響［6］。目前，常規小麥制粉工藝制取的小麥粉粒度一般在110～190μm之間。當對小麥粉進行超細粉碎處理時，采用分級技術將不同粒度的小麥粉顆粒分離后，其中的蛋白質就會發生“轉移”和“集中”［7］。當小麥粉顆粒的粒徑D90小于10μm時，蛋白質含量可提高1倍多。因此，通過小麥粉微細化處理和粒度分級，可獲得不同蛋白質含量的產品，以滿足制作不同面食制品的質量要求［8］。另外，在超微粉碎過程中，受外界作用力的影響，小麥粉顆粒會產生表面結構的變化，即小麥粉顆粒表面的粗糙度有所增加，甚至出現微孔和裂縫，同時伴隨著晶格畸變、晶態轉化等現象的發生，使得小麥粉中破損淀粉含量、吸水量均顯著提高，糊化黏度降低，對面團的加工品質及面制食品的質量產生重要影響［9－13］。

小麥是中國第二大糧食作物，也是日常消費的重要糧食品種，在以面制食品為主的北方尤其如此。但是，國產小麥品質普遍存在著＂高筋不強、低筋不弱＂的現象，很難滿足生產某些種類面制食品的需求。研究超微粉碎對小麥粉理化特性影響的客觀規律，對于改善小麥粉品質及面制食品質量、拓寬小麥資源的利用范圍均具有重要的實際應用價值和指導意義。為此，本研究選取優質強筋小麥樣品為試驗材料，研究超微粉碎后小麥粉加工特性的變化規律，為小麥粉品質改良、專用小麥粉生產及食品加工提供科學依據，提升國產小麥的加工利用價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

優質強筋小麥樣品：中糧集團鄭州海嘉食品有限公司，籽粒硬度指數（HI）為72%，蛋白質質量分數為14.8%。

1.2 儀器與設備

MLU202型試驗磨：瑞士Buhler公司；QYF－100型氣流粉碎機：江蘇昆山密友實業有限公司；Winner3001型干粉激光粒度分析儀：濟南微納儀器有限公司；Sdmatic破損淀粉測定儀：法國特里白特－雷諾公司；FN1800降落數值儀、Perten－2200型自動面筋洗滌儀、GLUTORK－2020型面筋烘干儀：瑞典Perten儀器公司；RVA快速黏度儀：澳大利亞Newport Scientific公司；Brabender電子型粉質儀：德國Brabender公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥粉制備

對小麥樣品進行清理除雜及調質，小麥籽粒水分質量分數調節至16%，潤麥24 h。調質完畢，采用MLU202型實驗磨粉機進行研磨制粉，收集各系統得到的小麥粉并混合均勻。

1.3.2 超微粉碎小麥粉制備

采用QYF－100型氣流粉碎機對混合均勻的小麥粉進行超微粉碎處理，氣流壓力為（0.80±0.5）MPa，氣流溫度為（5±0.5）℃。通過調整氣流粉碎機變頻電機轉速（3 000～13 800 r／min）及粉碎次數，控制超微粉碎小麥粉的粒度。

1.3.3 超微粉碎小麥粉粒度測試

采用Winner3001型干粉激光粒度分析儀對超微粉碎小麥粉粉體的粒徑及粒度分布進行分析。其中：D10、D50、D90分別表示在粒徑累積分布曲線上，10%、50%、90%的樣品顆粒直徑小于或等于此值。D50又稱為中位徑，Dav表示粒徑分布的平均粒徑。

1.3.4 超微小麥粉品質分析

水分含量測定：參照GB／T 5497—1985。濕面筋含量測定：參照GB／T 5506.2—2008。干面筋含量測定：參照GB／T 5506.4—2008。面筋指數測定：參照LS／T 6102—1995。沉淀值測定：參照 NY／T 1095—2006。降落數值測定：參照NF V03.720。破損淀粉含量測定：參照 AACC76—31。淀粉糊化特性測定：參照AACC76—21。面團流變學特性測定：參照GB／T 14614—2006。

1.4 數據統計

采用 Statistical Analysis System V8（SAS Institute，1997）統計分析軟件對數據進行方差分析；采用鄧肯氏新復極差法進行多重比較，檢驗水平為P＜0.05；采用Excel 2007處理數據和圖表。

2 結果與分析

2.1 超微粉碎小麥粉粒度分析

采用氣流粉碎機對小麥粉（H0）進行干法粉碎，通過調整氣流粉碎機的變頻電機的轉速和粉碎次數，依次得到5種超微粉碎小麥粉樣品，其粒度測定結果列于表1。在變頻電機轉速為10 200 r／min的條件下進行一次粉碎，小麥粉顆粒的D10、D50、D90分別為4.45、15.22、48.61μm，平均粒徑 Dav為21.74 μm，達到超微粉體的粒徑范圍要求（10～25μm）。隨著變頻電機轉速的提高和粉碎次數的增加，小麥粉的平均粒徑不斷減小。當變頻電機轉速達到138 000 r／min時，對小麥粉進行 2次粉碎，其 D10、D50、D90分別為3.63、10.14、32.32μm，平均粒徑 Dav為15.25μm。

表1 小麥粉樣品粒度分析結果

2.2 超微粉碎對小麥粉蛋白質品質性狀的影響

從表2可以看出，隨著小麥粉粒度的減小，濕面筋含量、干面筋含量均呈減小趨勢：H0＜H1＜H2＜H3＜H4＜H5。方差分析結果表明，不同粒度小麥粉的濕面筋含量、干面筋含量存在顯著差異，但面筋指數無顯著差異（P＜0.05），這說明超微粉碎處理對小麥粉的面筋含量具有顯著影響，對面筋指數無顯著影響。

表2 不同粒度小麥粉的蛋白質品質性狀

沉淀值與面團的穩定時間、最大拉伸阻力等性狀指標存在極顯著正相關關系，且這種關系不隨群體構成、來源的變化而改變，是衡量小麥面筋質和量的重要指標［14］。本研究對小麥粉SDS沉淀值的測定結果表明，隨著小麥粉粒度的減小，沉淀值明顯提高；與H0相比，H5的沉淀值增加了1.25倍。方差分析結果顯示，不同粒度小麥粉樣品間的沉淀值差異均達到顯著水平（P＜0.05）。由此可知，采用超微粉碎技術對小麥粉進行微細化處理可以顯著提高其沉淀值。

2.3 超微粉碎對小麥粉淀粉品質性狀的影響

由表3分析結果可知，隨著小麥粉粒度的減小，其破損淀粉含量增加，降落數值減小，不同粒度小麥粉的破損淀粉含量及降落數值存在顯著差異（P＜0.05）。這一結果表明，與經過一次研磨制取的小麥粉相比，超微粉碎小麥粉中破損淀粉顆粒顯著增加，淀粉糊化過程中溶液的黏度顯著降低。小麥粉中的淀粉分為大粒淀粉（A淀粉，粒徑25～35μm）和小粒淀粉（B淀粉，粒徑2～8μm）2類。大粒淀粉與小粒淀粉含量的改變對面團加工特性及面制食品的加工品質均有重要影響［15］。經過超微粉碎后的小麥粉，其淀粉粒度分布及破損淀粉含量發生了顯著變化，必然導致小麥粉的理化特性及面制食品品質發生改變。

淀粉糊化特性測定結果表明，當小麥粉顆粒粒徑D50由43.07μm降至25.81μm時，淀粉糊化的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度和回生值均顯著增加（P＜0.05）。對于白鹽面條的制作來講，峰值黏度與面條評分高度正相關［16］。因此，小麥粉經過適當程度的微細化處理，可以在提高淀粉糊化峰值黏度的基礎上，改善白鹽面條的質量狀況。但是，進一步超微化處理，隨著小麥粉粒徑的逐漸減小，淀粉糊化的峰值黏度則顯著降低，這對于制作白鹽面條顯然十分不利。因此，可以采取小麥粉適度超微粉碎的加工處理方法，對其白鹽面條的制作品質加以改善。

表3 不同粒度小麥粉的淀粉品質性狀

2.4 超微粉碎對小麥粉面團物理特性（粉質參數）的影響

從表4可以看出，隨著小麥粉粒度的減小，其吸水量顯著提高，面團粉質參數各指標間差異顯著（P＜0.05）。小麥粉顆粒粒徑 D50為 15.22μm時（H3），面團的穩定時間達到最大值，為14.8 min，較H0提高了4.2 min；粉質質量指數同時達到最好水平。隨著小麥粉顆粒粒徑D50進一步減小，面團穩定時間、粉質質量指數均顯著減小，面團弱化度顯著提高。在小麥籽粒中，基質蛋白質和淀粉粒黏合在一起［17］。小麥籽粒被研磨粉碎成粉加水揉混形成面團的過程中，在空氣的氧化作用下，小麥蛋白中的巰基（—SH）將會被氧化成分子間二硫鍵（—S—S—），使蛋白質分子間相互連接成在三維空間的網狀結構，即面筋網絡［18－19］。面團加工特性的優劣主要依賴于小麥谷蛋白亞基通過分子間二硫鍵形成面筋網絡能力的大?。?0］。對小麥粉進行超微粉碎，在面團的攪拌與揉混過程中，剪切力使蛋白質分子鏈直線排列和—HS充分暴露，可提高小麥蛋白質分子間二硫鍵形成面筋網絡的能力［21］。但是，過度超微粉碎后，破損淀粉含量的顯著提高會導致小麥粉吸水量顯著增加，形成的面團受水分含量過高的影響，面團黏彈性變差，耐攪拌能力顯著下降［22］。

表4 不同粒度小麥粉面團的物理特性（粉質儀法）

3 討論

小麥籽粒中各組分分布很不均勻，經過研磨制粉后，不同粒度范圍的小麥粉其組分存在顯著差異［23］。有研究表明，粒度在17μm以下的小麥粉，主要組分為蛋白質碎片和淀粉顆粒，蛋白質含量高于平均值；粒度在17～40μm之間的小麥粉，主要組分為大粒淀粉與部分附著有蛋白質的淀粉顆粒，蛋白質含量低于平均值；粒度在41μm以上的小麥粉，主要組分為胚乳團塊，蛋白質含量接近平均值［24］。Betty等［25］的研究結果顯示，在16～25μm范圍內，隨著小麥粉粒度的增加，蛋白質含量顯著下降，淀粉顆粒數量顯著增加。小麥粉粒度的變化，導致其組分發生顯著變化，進而影響小麥粉的理化特性和最終面制品品質。Wang等［26］研究發現，隨著小麥粉粒度的減小，其破損淀粉含量和吸水率均顯著提高。Miller等［27］、Pulkki等［28］的研究結果表明，中等偏細的小麥粉具有較好的烘焙特性。

本研究采用超微粉碎技術對小麥粉進行處理，隨著其顆粒粒徑的減小，小麥粉品質及面團物理特性（粉質參數）均發生顯著變化：濕面筋含量、干面筋含量顯著降低，沉淀值和破損淀粉均顯著提高，降落數值顯著減?。≒＜0.05）；糊化峰值黏度和面團穩定時間均呈先增大后減小的變化規律。綜合考慮超微粉碎處理對小麥粉蛋白質品質、淀粉品質和面團穩定性的影響，本研究認為將小麥粉進行適度超微粉碎處理，粒度（D50）達到25μm左右時，可以顯著改善其淀粉糊化特性和面團加工特性。有關超微粉碎處理后小麥粉粒度變化對面條、饅頭、面包等面制食品品質的影響，還有待進一步研究。

4 結論

超微粉碎處理對小麥粉品質特性影響顯著。經過適度超微粉碎處理，小麥粉粒徑（D50）達到25μm左右時，可以顯著改變其淀粉糊化特性和面團物理特性（粉質參數），有利于面團加工特性的改善；過度超微粉碎處理，則會導致小麥粉的淀粉糊化峰值黏度顯著降低，面團黏彈性變差，耐攪拌能力顯著下降，不利于面團加工特性的改善。

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The Effect of Superfine Grinding on the Quality ofWheat Flour

Guan Erqi Guo Wuhan Bian Ke
（School of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

In order to discuss the effects of supermicro－grinding on wheat flour properties and the rheology characteristics of dough，as well as to improve its suitability of making flour food，the research selected the wheat sampleswith good quality，and adopted the Bühler test flourmiller grinding，and then made use of the jetmiller for the supermicro－milling of thewheat flour，and obtained 6 kinds of sampleswith differentgranularities，analyzed the supermicro－milling wheat flour properties and the rheology characteristics of dough（the farinograph parameters）.The results showed that：with the decreasing of thewheat flour granularity，the contentofwetgluten and dry gluten as well as the falling number all fell obviously，while the damaged starch content，flour sedimentation value and soakage all improved obviously（P＜0.05）.The peak viscosity of the starch paste，dough stability time，and farinograph quality indexes all showed the transformation rule of first increasing，and then decreasing.When thewheat flour particle size D50decreased from 43.07μm to 25.81μm，its peak viscosity of the starch paste increased obviously from 136 RVU to 149 RVU；and when the flour particle size D50decreased from 43.07μm to 15.22μm，its dough stability time increased from 10.6 min to 14.8 min.Therefore，took the comprehensive consideration of the effects of super micro－grinding on the properties of the wheat flour and dough，aswell as the paste stability，and adopted the super micro－grinding technology to process the wheat flour moderately，its characteristics of starch pasting and the paste processing propertieswill be obviously improved，when the granularity（D50）reached to about25μm.

wheat flour，supermicro－grinding，physicochemical properties，dough rheological properties

TS211.4

A

1003－0174（2015）11－0026－05

時間：2015－11－18 22：51：36

網絡出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20151118.2251.002.html

國家現代農業（小麥）產業技術體系專項經費（CARS－03），河南工業大學博士科研啟動基金（2012BS 010）

2014－12－15

關二旗，男，1982年出生，博士，講師，谷物科學技術及農產品質量與安全

卞科，男，1960年出生，教授，谷物化學及農產品貯藏與加工工程