研磨強(qiáng)度對(duì)不同系統(tǒng)小麥粉粒度及品質(zhì)的影響

周文卓，溫紀(jì)平

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

小麥?zhǔn)俏覈?guó)居民最重要的口糧作物，其籽粒經(jīng)清理、調(diào)質(zhì)后，在機(jī)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(guò)程稱(chēng)之為小麥制粉[1-2]。在我國(guó)北方，人們以面食為主，面條、饅頭、油條、花卷的制作都離不開(kāi)小麥粉[3]。這些面制品品質(zhì)與小麥粉品質(zhì)密切相關(guān)，而影響小麥粉品質(zhì)的因素很多，如小麥質(zhì)地、剝刮率、制粉過(guò)程中取粉率高低等[4]。

在制品經(jīng)過(guò)某道系統(tǒng)研磨后，穿過(guò)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(chēng)為取粉率。取粉率是檢測(cè)研磨強(qiáng)度的重要指標(biāo)，在保證面粉廠加工效益、控制粉路正常運(yùn)行等方面有重要指導(dǎo)意義[5]。通過(guò)調(diào)節(jié)磨輥軋距、小麥粉取粉率和粒度改變，從而對(duì)小麥粉品質(zhì)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(shì)。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(dǎo)致吸水率上升，影響面團(tuán)流變學(xué)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(guān)。

在制粉過(guò)程中，無(wú)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(zhì)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(gè)前路心磨系統(tǒng)(1M1、1M2、1M3、2M1)磨上物，通過(guò)在線調(diào)節(jié)磨粉機(jī)磨輥軋距，從而改變研磨強(qiáng)度，隨后經(jīng)過(guò)撞擊磨松粉，高方平篩篩理，每個(gè)系統(tǒng)得到3種不同研磨強(qiáng)度的小麥粉，以取粉率高低表示研磨強(qiáng)度強(qiáng)弱。作者研究研磨強(qiáng)度改變對(duì)不同系統(tǒng)小麥粉粒度分布、小麥粉基本指標(biāo)、糊化特性、面團(tuán)流變學(xué)特性的影響，為心磨軋距調(diào)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(shí)業(yè)有限公司。

小麥基本品質(zhì)指標(biāo)：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(biāo)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(lán)、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(shè)備

LS-30粉篩：無(wú)錫穗邦科技有限公司； NKT全自動(dòng)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(cè)定儀、MJ-III型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)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(guó)肖邦技術(shù)公司Chopin Technologies；Foss Kjeltec 8400全自動(dòng)凱氏定氮儀：福斯分析儀器公司；WZZ-2S自動(dòng)旋光儀：上海中光儀器儀表有限公司；粉質(zhì)儀： 德國(guó)Brabender公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

表1 樣品基本指標(biāo)

1.3 試驗(yàn)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(guò)在線調(diào)節(jié)各系統(tǒng)磨粉機(jī)兩磨輥之間的軋距，每個(gè)系統(tǒng)得到3種不同研磨強(qiáng)度的物料，隨后經(jīng)過(guò)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(lái)表示研磨強(qiáng)度由弱到強(qiáng)，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(cè)定

使用激光粒度儀測(cè)定12種物料經(jīng)過(guò)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(cè)定小麥粉的粒度分布。將12種小麥粉用驗(yàn)粉篩篩分為A(留存118 μm)、B(穿過(guò)118 μm留存100 μm)、C(穿過(guò)100 μm留存85 μm)、D(穿過(guò)85 μm)4種不同粒度小麥粉，稱(chēng)質(zhì)量，得其粒度分布。

1.3.3 小麥及小麥粉基本特性的測(cè)定

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

1.3.4 小麥粉糊化特性、流變學(xué)特性的測(cè)定

糊化特性的測(cè)定參照GB/T 24853—2010。粉質(zhì)特性的測(cè)定參照GB/T 14614—2019；拉伸特性的測(cè)定參照GB/T 14615—2019。

1.4 數(shù)據(jù)分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 撞擊松粉前、后物料基本指標(biāo)分析

制粉過(guò)程中，通常采用撞擊松粉機(jī)處理前路心磨磨粉機(jī)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?yàn)槲锪辖?jīng)心磨研磨后已有較高取粉率。物料經(jīng)撞擊松粉機(jī)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?yàn)槲锪辖?jīng)研磨后已達(dá)到較小粒度。由于2M1入磨物料粒徑較小，磨粉機(jī)、松粉機(jī)對(duì)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(chǔ)藏的重要物質(zhì)，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?yàn)槲锪显谧矒魴C(jī)內(nèi)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(qiáng)度增強(qiáng)，取粉率增大，灰分含量無(wú)明顯變化。這是因?yàn)樽矒羟昂笪锪衔唇?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(qiáng)度對(duì)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(qiáng)度增強(qiáng)而降低，1M1小麥粉D50最大。1M2系統(tǒng)小麥粉D50變化趨勢(shì)最平緩，這是因?yàn)槟ポ佊幸欢ǔ潭鹊哪p，調(diào)節(jié)軋距對(duì)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(biāo)對(duì)比

圖1 不同研磨強(qiáng)度下小麥粉的D50

圖2 不同研磨強(qiáng)度下小麥粉粒度分布

2.3 研磨強(qiáng)度對(duì)小麥粉基本指標(biāo)的影響

4個(gè)系統(tǒng)不同研磨強(qiáng)度下小麥粉基本指標(biāo)見(jiàn)表3，各系統(tǒng)小麥粉水分含量隨研磨強(qiáng)度增強(qiáng)而減小，且2M1系統(tǒng)小麥粉水分含量最少，這是因?yàn)槿》勐矢咝←湻垩心?qiáng)度大，水分散失多，且2M1面粉粉路長(zhǎng)，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?yàn)樾☆w粒物料在篩理過(guò)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(wú)顯著性差異，這是因?yàn)樗≡嘉锪蠟楸容^純凈的胚乳顆粒，經(jīng)研磨、撞擊、松粉、篩理后小麥粉灰分無(wú)明顯變化，且灰分含量都遠(yuǎn)低于0.7%(國(guó)標(biāo)對(duì)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(qiáng)度增強(qiáng)而增大，這是因?yàn)樾×６刃←湻巯鄬?duì)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(wú)規(guī)律性變化，1M3小麥粉淀粉含量最少。粗蛋白質(zhì)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(guān)，小麥籽粒從中心到皮層蛋白質(zhì)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(shì)，這可能是因?yàn)檠心?qiáng)度增大，破壞了淀粉與蛋白質(zhì)的結(jié)合體，使更多的蛋白質(zhì)碎片游離出來(lái)。面筋含量和面筋指數(shù)分別在面筋數(shù)量和質(zhì)量上共同影響小麥粉的食用品質(zhì)。各系統(tǒng)不同取粉率的小麥粉，濕面筋含量隨研磨強(qiáng)度增強(qiáng)而整體上呈增大趨勢(shì)，這與粗蛋白含量變化趨勢(shì)一致；面筋指數(shù)隨研磨強(qiáng)度增強(qiáng)呈波動(dòng)性變化，無(wú)明顯變化趨勢(shì)。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(tuán)微觀結(jié)構(gòu)存在緊密牢固而富有彈性的面筋網(wǎng)絡(luò)，谷蛋白有助于將面筋結(jié)構(gòu)保持在一起。小麥制粉過(guò)程中受到機(jī)械力作用導(dǎo)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(qiáng)度增強(qiáng)，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(shì)與破損淀粉含量變化趨勢(shì)相反，這可能是因?yàn)殡S著研磨強(qiáng)度增強(qiáng)，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(qiáng)度下小麥粉基本指標(biāo)

2.4 研磨強(qiáng)度對(duì)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(duì)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(qiáng)度增大而減小，這與降落數(shù)值變化趨勢(shì)一致。衰減值反映淀粉糊的熱穩(wěn)定性，各系統(tǒng)粉較強(qiáng)研磨強(qiáng)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?yàn)閺?qiáng)研磨強(qiáng)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(jié)合緊密，在吸水膨脹過(guò)程中強(qiáng)度大，不易破裂， 最終導(dǎo)致衰減值下降[13]?；厣捣从车矸劾匣厣潭?，各系統(tǒng)粉小麥粉的回生值隨研磨強(qiáng)度增大總體上呈減小趨勢(shì)，這可能是因?yàn)閺?qiáng)研磨強(qiáng)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(qiáng)度增大而降低，這可能是因?yàn)樾×６刃←湻酆推茡p淀粉更容易與水結(jié)合使淀粉分子間氫鍵被破壞，糊化溫度降低。1M1不同研磨強(qiáng)度系統(tǒng)粉中1M1M糊化溫度最高，可能是因?yàn)榇值矸酆虰淀粉含量高，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(qiáng)度對(duì)小麥粉粉質(zhì)、拉伸特性的影響

不同系統(tǒng)小麥粉吸水率隨研磨強(qiáng)度增大而增大，這與強(qiáng)研磨強(qiáng)度小麥粉中破損淀粉和蛋白質(zhì)含量高有關(guān)。水分子僅進(jìn)入完整淀粉晶體區(qū)域以外的無(wú)定形區(qū)，隨著研磨強(qiáng)度增加淀粉受到機(jī)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(shí)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(jié)構(gòu)，水分子可進(jìn)入整個(gè)淀粉粒，吸水量增加[15-17]。形成時(shí)間反映面團(tuán)的彈性，弱化度、穩(wěn)定時(shí)間反映面筋的強(qiáng)度，粉質(zhì)指數(shù)是對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的綜合評(píng)價(jià)[18]。由表5可知，1M2、1M3小麥粉形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，弱化度小，粉質(zhì)指數(shù)高，說(shuō)明兩個(gè)系統(tǒng)粉制成面團(tuán)的彈性大、筋力強(qiáng)、耐揉性好。這可能是因?yàn)?M2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(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間短，粉質(zhì)指數(shù)小，這可能是因?yàn)樾←湻壑衅茡p淀粉含量高導(dǎo)致吸水率大幅度增加，面團(tuán)易流變，面團(tuán)筋力減弱。1M2L與1M2M、1M3M與1M3H、2M1L與2M1M這3組粉隨研磨強(qiáng)度增大，穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)，粉質(zhì)指數(shù)增大，可能是因?yàn)檩^強(qiáng)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(guò)交換二硫鍵轉(zhuǎn)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(qiáng)度下小麥粉糊化特性

表5 不同研磨強(qiáng)度下小麥粉粉質(zhì)特性

面團(tuán)拉伸特性可以用來(lái)評(píng)價(jià)小麥粉品質(zhì)，通過(guò)不同醒發(fā)時(shí)間拉伸曲線表示的面團(tuán)拉伸性能指導(dǎo)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(qiáng)弱；拉伸阻力可以用來(lái)反映面團(tuán)的強(qiáng)度和筋力，以及面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中保持CO2的能力，評(píng)論面團(tuán)的發(fā)酵性能；延伸度表示面團(tuán)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(tuán)拉伸阻力和延伸性之間平衡關(guān)系的一個(gè)重要指標(biāo)。由表6可知，1M1、1M2、1M3、2M14個(gè)系統(tǒng)小麥粉拉伸比例隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而增大，隨研磨強(qiáng)度增大而增大。4個(gè)系統(tǒng)小麥粉制成面團(tuán)在醒發(fā)90 min時(shí)拉伸面積較大， 1M1H、1M2M、1M3H、2M1L4個(gè)面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸比例較大，延伸度較小，表明此時(shí)面團(tuán)的強(qiáng)度大、筋力強(qiáng)、持氣性好。

表6 不同研磨強(qiáng)度下小麥粉拉伸特性

3 結(jié)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(wú)明顯變化。隨研磨強(qiáng)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(zhì)、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(qiáng)度增大呈無(wú)規(guī)律性變化，灰分含量均遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)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(qiáng)度增大總體上呈減小趨勢(shì)，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(qiáng)度增大而降低。在流變學(xué)特性中，不同系統(tǒng)小麥粉吸水率隨研磨強(qiáng)度增大而增大，1M2、1M3小麥粉形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，弱化度小，粉質(zhì)指數(shù)高，2M1小麥粉弱化度高，形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間短，粉質(zhì)指數(shù)小。1M2L與1M2M、1M3M與1M3H、2M1L與2M1M這3組小麥粉隨研磨強(qiáng)度增大，穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)，粉質(zhì)指數(shù)增大。1M1、1M2、1M3、2M14個(gè)系統(tǒng)小麥粉拉伸比例隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而增大，隨研磨強(qiáng)度增大而增大。4個(gè)系統(tǒng)小麥粉制成的面團(tuán)在醒發(fā)90 min時(shí)拉伸面積較大，1M1H、1M2M、1M3H、2M1L4個(gè)面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸比例較大，延伸度較小。該試驗(yàn)研究了研磨強(qiáng)度對(duì)不同系統(tǒng)小麥粉品質(zhì)的影響，對(duì)于指導(dǎo)小麥加工廠生產(chǎn)配粉、粉路設(shè)計(jì)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(qiáng)度小麥粉對(duì)其面制品品質(zhì)的影響。