短粉路回添法工藝因素對全麥粉品質的影響

趙吉凱，王夢杰，王鳳成

（河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

短粉路回添法工藝因素對全麥粉品質的影響

趙吉凱，王夢杰，王鳳成*

（河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

以強筋、中強筋、中筋小麥為原料，采用短粉路回添法制備全麥粉，研究了正交法優(yōu)化皮磨制粉的磨輥參數(shù)，以及不同因素對全麥粉基本理化指標、糊化和粉質特性的影響。結果表明：皮磨磨輥參數(shù)的影響程度依次為：磨輥軋距＞3B齒數(shù)＞2B齒數(shù)＞1B齒數(shù)；在短粉路回添法制備全麥粉工藝中，隨著潤麥水分的增加，同一小麥品種全麥粉的灰分含量無顯著差異，全麥粉的白度值、降落數(shù)值呈上升趨勢，而破損淀粉值和吸水率分別降低了0.4～1.1 UCD、0.7～2.8個百分點，糊化指標均呈上升趨勢，形成時間與穩(wěn)定時間增加了0.1～0.4 min，而弱化度呈下降趨勢；添加石磨后，3種小麥全麥粉的水分含量、降落數(shù)值分別降低了0.15～0.45個百分點、18.2～34.7 s，白度值與含砂量分別增加了0.5～0.6個百分點、0.002～0.006個百分點，破損淀粉值和吸水率分別增加了0.6～1.2 UCD、1.2～2.3個百分點，峰值黏度、衰減值、回生值呈下降趨勢，而穩(wěn)定時間、弱化度、粉質質量指數(shù)無規(guī)律性變化。

短粉路；回添法；潤麥水分；石磨

0 引言

目前，消費者對全谷物食品的營養(yǎng)功能[1-3]已逐漸形成共識，全谷物食品如面包、曲奇、餅干等受到了消費者的青睞。全麥粉加工方法主要有直接粉碎法和回添法[4-5]，采用微粉機的直接粉碎法工藝簡單，但由于小麥籽粒完全經(jīng)微粉機擠壓、切割、撞擊等機械力的作用[6]，造成產(chǎn)量低、電耗高、產(chǎn)熱高、破損淀粉值高等一系列問題，從而導致全麥粉生產(chǎn)成本增高及粉體品質下降。與直接粉碎法加工相比，常規(guī)的回添法制粉工藝粉路長，但若采用齒輥前路出粉、后路微粉碎的工藝設計，穩(wěn)定化處理及超微粉碎均可獨立進行，超微粉碎的效率更高、能耗更低，產(chǎn)熱低，成本相對降低。郝春明等[7]采用回添法，比較研究小麥麩皮擠壓膨化處理對全麥粉品質的影響，結果表明擠壓膨化處理麩皮回添工藝對全麥粉的品質有明顯改變。目前關于短粉路回添法加工工藝中不同因素對全麥粉及其饅頭品質特性影響的研究報道還較少，尤其采用1B、2B、3B（輥式皮磨）加微粉碎或石磨制備全麥粉還沒有系統(tǒng)的研究。

本文首先以中強筋小麥為原料，采用正交法優(yōu)化皮磨制粉的磨輥參數(shù)，以期能簡化制粉流程，降低生產(chǎn)能耗及成本；再以中筋、中強筋、強筋小麥為原料，研究短粉路回添法工藝因素（潤麥水分、添加石磨工序）對全麥粉基本理化品質、糊化及粉質特性的影響，以期能提高全麥粉的品質，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

強筋小麥：內蒙古恒豐食品工業(yè)股份有限公司；中強筋小麥：一加一天然面粉有限公司；中筋小麥：思豐粉業(yè)有限公司，混合麥。

無水乙醇：天津市科密歐化學試劑有限公司；硼酸、氫氧化鉀鹽酸、氫氧化鈉、苯、硫代硫酸鈉：洛陽市化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

電熱鼓風干燥箱：上海樹立儀器儀表有限公司；布勒實驗磨：瑞士布勒公司；粉篩、小麥硬度指數(shù)測定儀：無錫錫糧機械制造有限公司；TBJS-40×170YM燕麥碾刷剝皮除菌機、QGWFJ-30水冷粗糧全谷物微粉機：魯山縣萬通通機械制造有限公司；面筋儀：瑞典Perten儀器公司；電子粉質儀、電子拉伸儀：德國布拉班德公司；SDmatic破損淀粉儀：法國肖邦公司；RVA-TecMaster快速黏度測試儀：波通澳大利亞有限公司；FOSS kjeltec8400自動定氮儀：丹麥FOSS公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥的調質方法

設定潤麥時間24 h、潤麥溫度25℃，根據(jù)目標水分進行調質，加水量的計算公式為：

式中：加水量，mL；W為樣品質量，g；M1為目標水分含量，%；M0為原始水分含量，%。

1.3.2 皮磨制粉評分測定

采用布勒實驗磨的制粉評分方法，稱取2 000 g小麥進行潤麥，經(jīng)過皮磨系統(tǒng)（3B）研磨后，收集并稱質量，隨后取適量混勻的面粉樣品進行水分和灰分測定，參考雷小艷等[8]的方法。

1.3.3 皮磨制粉條件優(yōu)化

影響皮磨制粉的因素較多，包括取樣、制粉室溫度濕度、潤麥條件、磨輥齒數(shù)、排列方式及軋距設置等，其中磨輥齒數(shù)及軋距設置是本試驗重點關注的方面。對小麥樣品進行不同皮磨（1B、2B、3B）齒數(shù)、磨輥軋距條件下的制粉試驗，以同一樣品各條件下的制粉評分為指標進行正交試驗，確定適合皮磨制粉的條件。

1.3.4 制粉方法

1.3.4.1 制備精細面粉

采用MLU-202型布勒試驗磨粉機，潤麥水分為15%，出粉率控制在70%左右。不同品種面粉的理化品質指標見表1。

1.3.4.2 制備全麥粉

全麥粉制粉流程見圖1。

表1 不同品種面粉的理化品質指標Table 1 Physical and chemical quality indexes of wheat flour from different varieties

圖1 全麥粉制粉流程Fig.1 Flow diagram of milling of whole wheat flour

細粉：經(jīng)過粉篩篩理后，粒度小于80目（80目粉篩篩下物）的物料；粗粉：經(jīng)過粉篩篩理后，粒度大于80目（80目粉篩篩上物）的物料。

將小麥水分調質為12%、13.5%、15%后進行制粉，收集各系統(tǒng)粉并混勻，置于4℃冰箱儲藏備用。

小麥（潤麥水分為13.5%、15%）經(jīng)過圖1工藝得到細粉及粗粉，將粗粉倒入石磨中研磨3遍，軋距為0.05 mm，篩理后將80目篩上物倒至水冷粗糧全谷物微粉機進行粉碎（配置80目的篩網(wǎng)），最后收集各系統(tǒng)粉并混勻，置于4℃冰箱中儲藏備用。

1.3.5 全麥粉理化品質測定

白度測定：參照 GB/T 22427.6—2008；濕面筋含量測定：參照GB/T 5506.1—2008；破損淀粉測定：參照肖邦破損淀粉儀的操作流程；粗蛋白含量測定：參照GB/T 5511—2008；糊化特性測定：參照GB/T 24853—2010；粉質特性測定：參照GB/T 14614—2006。

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

測定和分析結果采用SPSSV20.0、Origin8.5和Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理，部分結果以平均值±標準差表示，指標內部的均值比較采用單因素方差分析，多重比較采用Tukey法，采用95%置信度（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 磨輥參數(shù)優(yōu)化

2.1.1 正交試驗設計

選用中強筋小麥為代表樣品，以小麥制粉評分為指標，綜合考察皮磨磨輥軋距、磨輥（1B、2B、3B）齒數(shù)4個因素對制粉效果的影響，采用正交表進行正交試驗，確定皮磨制粉的最佳制粉參數(shù)。按表2、表3的正交因子水平設計正交試驗。

表2 L9（34）正交試驗設計Table 2Factors and levels of L9（34）design

表3 磨輥軋距Table 3 Parameters of rolling distance

2.1.2 正交試驗結果

由表4可見，各因素對樣品制粉評分的影響程度依次為A＞D＞C＞B。磨輥軋距對制粉評分影響最大，其次是3B齒數(shù)，最后是1B齒數(shù)。對于A因素有 A3＜A1＜A2，對于 B 因素有 B3＜B2＜B1，對于 C 因素有 C1＜C2＜C3，對于 D 因素有 D1＜D2＜D3，因此可確定最佳工藝條件為A2B1C3D3。

表4 L9（34）正交試驗結果Table 4 Design and results of L9（34）

2.1.3 最佳工藝條件驗證試驗

取2 000 g中強筋小麥，在最佳工藝條件A2B1C3D3下，重復3次試驗，測得制粉評分為66.83，符合試驗的直觀結果。皮磨磨輥參數(shù)如表5所示。

表5 皮磨磨輥參數(shù)Table 5 Parameters of grinding roller

2.2 潤麥水分對全麥粉品質的影響

2.2.1 對全麥粉基本理化指標的影響

由圖2可知，3種小麥在回添法制備全麥粉過程中水分損失為0.55～1.28個百分點，隨著潤麥水分的增加，磨粉過程中水分的損失增加；灰分主要存在于小麥籽粒的皮層和糊粉層，其含量分別為4.47%和13.95%[9]。由圖3可知，隨著潤麥水分的增加，同一品種內全麥粉的灰分含量無顯著差異，品種間的差異主要是由小麥籽粒本身灰分含量的差異導致[10-11]；由圖4可知，隨著潤麥水分的增加，同一品種內全麥粉的白度值增加了0.4～1.0個百分點；破損淀粉含量對面團流變學特性及烘焙品質具有重要影響，由圖5可知，全麥粉中破損淀粉值顯著高于面粉1.0～3.2 UCD，隨著潤麥水分的增加，全麥粉的破損淀粉值下降了0.4～1.1 UCD，這可能是因為小麥籽粒內淀粉是以淀粉粒形式埋存在蛋白質的基質中，形成淀粉-蛋白質結構，當潤麥水分較低時，小麥蛋白質與淀粉粒間的結合力強，結構緊密，胚乳質地堅硬，磨粉過程中受到機械力的作用，易產(chǎn)生破損淀粉，隨著潤麥水分的增加，進入到胚乳中的水分也不斷增加，充斥于淀粉-蛋白質基質之中，使得蛋白質與淀粉粒之間的結合力變弱，胚乳結構質地松軟，磨粉過程中不易產(chǎn)生破損淀粉[12]；由圖6可知，隨著潤麥水分的增加，全麥粉的降落數(shù)值呈上升趨勢，分別增加了16.7～42.5 s、17.2～38.9 s、13.8～28.9 s，研究發(fā)現(xiàn)破損淀粉含量與面粉的降落數(shù)值呈負相關，破損淀粉使面粉對α-淀粉酶的敏感性增強，導致黏度降低[13]。

圖2 潤麥水分對全麥粉水分含量的影響Fig.2 Effect of tempering degree on the moisture content of whole wheat flour

圖3 潤麥水分對全麥粉灰分含量的影響Fig.3 Effect of tempering degree on the ash content of whole wheat flour

圖4 潤麥水分對全麥粉白度的影響Fig.4 Effect of tempering degree on the whiteness value of whole wheat flour

圖5 潤麥水分對全麥粉破損淀粉值的影響Fig.5 Effect of tempering degree on the damaged starch value of whole wheat flour

圖6 潤麥水分對全麥粉降落數(shù)值的影響Fig.6 Effect of tempering degree on the falling number value of whole wheat flour

2.2.2 對全麥粉糊化特性的影響

張琴[14]研究發(fā)現(xiàn)潤麥時間對小麥粉的黏度無顯著影響，而不同小麥品種對其有一定影響。不同潤麥水分對全麥粉糊化特性的影響結果見表6。

表6 不同潤麥水分制得全麥粉的糊化特性Table 6 Gelatinization properties of whole wheat flour with different tempering degrees

由表6可知，隨著潤麥水分的增加，3種小麥全麥粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、峰值時間、糊化溫度均呈上升趨勢，這與付文軍[15]的研究結果相一致，分別增加了 20～76 mPa·s、18～48 mPa·s、28～84 mPa·s、0.02～0.14 min、0.31～1.48 ℃，這可能是由于隨著潤麥水分的增加，全麥粉的破損淀粉含量減少，而破損淀粉越多，支鏈淀粉的破壞越嚴重，導致全麥粉在發(fā)生糊化時，支鏈淀粉的氫鍵締合作用減弱，造成黏度等指標下降[16]。

2.2.3 對全麥粉粉質特性的影響

由表7可知，隨著潤麥水分的增加，3種小麥全麥粉的吸水率分別降低了0.7～1.5個百分點、1.3～2.1個百分點和1.4～2.8個百分點，隨著小麥入磨水分的增加全麥粉的水分也增加，導致吸水率減小[17]。另外，破損淀粉含量高吸水率高的規(guī)律已經(jīng)被研究證實；隨著潤麥水分的增加，3種小麥全麥粉的形成時間、穩(wěn)定時間呈上升趨勢，其中形成時間分別增加了0.1～0.3 min、0.2～0.3 min和0.3～0.4 min，穩(wěn)定時間分別增加了0.2～0.4 min、0.1～0.4 min、0.2～0.3 min，而弱化度呈降低趨勢。這可能是由于潤麥水分的增加，導致全麥粉中水分增加，在形成面團時，有更多的水分子與面筋蛋白的親水基團結合，促使蛋白質顆粒間相互黏結，面筋網(wǎng)絡結構筋力增強，從而表現(xiàn)為形成時間與穩(wěn)定時間增大，弱化度減小。

表7 不同潤麥水分制得全麥粉的粉質特性指標Table 7 Farinogragh characteristics of whole wheat flour with different tempering degrees

2.3 添加石磨工序對全麥粉品質的影響

2.3.1 對全麥粉基本理化指標的影響

由圖7可知，添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的水分損失了0.15～0.45個百分點；由圖8可知，添加石磨工序對全麥粉的灰分含量（干基）無顯著影響，由于全麥粉理論上含有小麥籽粒的全部麩皮，故可將灰分作為全麥粉真?zhèn)蔚囊粋€重要指標[18]。由圖9可知，添加石磨后，3種小麥全麥粉的白度增加了0.5～0.6個百分點，表明添加石磨能夠有效改善全麥粉的色澤，這可能是由于添加石磨可將粗粉中附著于麩皮的淀粉及蛋白顆粒粉碎并篩分出來，另外，大部分麩皮也被進一步粉碎，從而使全麥粉的白度增加。由圖10可知，添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的含砂量增加了0.002～0.006個百分點。其中潤麥水分為13.5%的強筋小麥全麥粉的含砂量達到了0.023%，超過了標準要求的≤0.02%，而潤麥水分為15.0%的中強筋、中筋小麥全麥粉的含砂量分別為0.019%、0.018%，符合LST 3244—2015全麥粉的要求。由圖11可知，添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的破損淀粉值增加了0.6～1.2 UCD，這可能是由于粗粉中殘留的小淀粉顆粒通過石磨研磨暴露出來，被石磨粗糙的磨盤搓碾，易導致?lián)p傷，另外，隨著潤麥水分增加，使蛋白質與淀粉粒間的結合力變弱，結構疏松，研磨過程中受到機械力的作用，產(chǎn)生的破損淀粉相對較少。由圖12可知，添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的降落數(shù)值降低了18.2～34.7 s，破損淀粉含量與面粉的降落數(shù)值呈負相關，所以添加石磨工序會導致全麥粉的降落數(shù)值降低。

圖7 添加石磨工序對全麥粉水分含量的影響Fig.7 Effect of stone milling on the moisture content of whole wheat flour

圖8 添加石磨工序對全麥粉灰分含量的影響Fig.8 Effect of stone milling on the ash content of whole wheat flour

圖9 添加石磨工序對全麥粉白度的影響Fig.9 Effect of stone milling on the whiteness value of whole wheat flour

圖10 添加石磨工序對全麥粉含砂量的影響Fig.10 Effect of stone milling on the sand content of whole wheat flour

圖11 添加石磨工序對全麥粉破損淀粉值的影響Fig.11 Effect of stone milling on the damaged starch value of whole wheat flour

圖12 添加石磨工序對全麥粉降落數(shù)值的影響Fig.12 Effect of stone milling on the falling number value of whole wheat flour

2.3.2 對全麥粉糊化特性指標的影響

由表8可知，添加石磨工序對全麥粉糊化特性有顯著影響。添加石磨工序后，全麥粉的峰值黏度、衰減值、回生值[19]分別降低了 42～79 mPa·s、6～20 mPa·s和 13～47 mPa·s，而峰值時間、糊化溫度無顯著變化，破損淀粉越多，支鏈淀粉的破壞越嚴重，導致黏度等指標下降的結論已由2.2.2證實，除此之外，研磨程度的增大，易造成糊化淀粉分子間重排的阻礙作用增大，從而導致淀粉糊化后的低溫穩(wěn)定性增強，老化作用減弱。

2.3.3 對全麥粉粉質特性指標的影響

由表9可知，添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的吸水率分別增加了1.8～2.1個百分點、1.9～2.3個百分點和1.2～1.9個百分點，除此之外，3種小麥全麥粉的形成時間略有增加，而穩(wěn)定時間、弱化度、粉質質量指數(shù)無規(guī)律性變化。

3 結論

綜合考察皮磨磨輥軋距、磨輥（1B、2B、3B）齒數(shù)4個因素對制粉效果的影響，正交優(yōu)化皮磨磨輥參數(shù)，4種因素影響程度依次為：磨輥軋距＞3B齒數(shù)＞2B齒數(shù)＞1B齒數(shù)。最佳工藝條件為：1B齒數(shù)為3.2牙/cm，軋距為0.30 mm，2B齒數(shù)為6.3牙/cm，軋距為 0.08 mm，3B齒數(shù)為 9.4牙/cm，軋距為0.03 mm。在短粉路回添法制備全麥粉工藝中，隨著潤麥水分的增加，同一小麥品種全麥粉的灰分含量無顯著差異，3種小麥全麥粉的白度、降落數(shù)值呈上升趨勢，而破損淀粉值下降了0.4～1.1 UCD，糊化指標均呈上升趨勢，吸水率降低了0.7～2.8個百分點，形成時間、穩(wěn)定時間呈均上升趨勢，增加了0.1～0.4 min，而弱化度呈降低趨勢；對粗粉添加石磨工序后，3種小麥全麥粉的水分含量、降落數(shù)值分別降低了0.15～0.45個百分點、18.2～34.7 s，白度增加了0.5～0.6個百分點，含砂量增加了0.002～0.006個百分點，破損淀粉值增加了0.6～1.2 UCD，峰值黏度、衰減值、回生值均呈下降趨勢，而峰值時間、糊化溫度無顯著變化。全麥粉的吸水率增加了1.2～2.3個百分點，形成時間略有增加，而穩(wěn)定時間、弱化度、粉質質量指數(shù)則呈無規(guī)律性變化。

表8 全麥粉的糊化特性Table 8 Gelatinization properties of whole wheat flour with stone milling

表9 全麥粉的粉質特性指標Table 9 Farinogragh characteristics of whole wheat flour with stone milling

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EFFECT OF BRAN RECOMBINING PROCESS OF SHORT MILLING ON QUALITIES OF WHOLE WHEAT FLOUR

ZHAO Jikai，WANG Mengjie，WANG Fengcheng
（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

The whole wheat flour was prepared by bran recombining process of short milling process with strong gluten，middle-strong gluten and middle gluten wheat as the raw materials in the present study. The bran roller parameters were optimized by orthogonal method，and the effect of different factors on the physical and chemical indexes，gelatinization and farinograph characteristics of whole wheat flour was evaluated. The results showed that the influence order of bran roller parameters was as follows: roll clearance ＞ teeth number of 3B ＞ teeth number of 2B ＞ teeth number of 1B; in the bran recombining process of short milling，the ash content of the same wheat variety of whole wheat flour had no significant difference with the increasing of tempering degrees，while the whiteness and falling number of WWF increased; the damaged starch value and water absorption rate decreased by 0.4～1.1 UCD and 0.7～2.8 percent point，respectively; indicators of gelatinization properties of the WWF increased; nevertheless，the formation time and stability time increased by 0.1～0.4 min，while the weakness degree of the WWF decreased. After adding stone milling，the moisture content and falling number of WWF of the three varieties of whole wheat flour decreased by 0.15～0.45 percent point and 18.2～34.7 s，respectively; the whiteness and sand content of WWF increased by 0.5～0.6 percent point and 0.002～0.006 percent point，respectively; the damaged starch value and water absorption rate increased by 0.6～1.2 UCD and 1.2～2.3 percent point，respectively; the peak viscosity，breakdown value and setback value had an decreasing trend; however，the stability time，softening degree and FQN showed no regular changes.

short milling；bran recombining process；tempering degree；stone milling

TS211.4

B

1673-2383(2017)06-0048-08

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20171226.1723.018.html

網(wǎng)絡出版時間：2017-12-26 17:24:10

2017-03-20

趙吉凱（1991—），男，山東濱州人，碩士研究生，研究方向為糧食深加工。

*通信作者