不同粉碎方式對小麥粉粒度及品質(zhì)的影響

蔡文雅，田瀟凌，孫冰華，王曉曦，馬思雨

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

小麥加工前期主要是通過粉碎來降低小麥粉顆粒的粒徑[1]，以制備口感細膩的面制品。粉碎作為小麥加工工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對小麥粉的物理特性、功能特性以及微觀形態(tài)有重要影響，進而影響其加工品質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量。研究表明，無論是小麥、大米、高粱、大麥或者黑麥，采用不同的粉碎方式對其進行制粉時，都可能會改變谷物粉的顏色、粒度、表面積、容重、破損淀粉含量、結(jié)構(gòu)和功能特性，從而導(dǎo)致谷物粉具有不同的理化特性[2-5]。不同的制粉方式得到的小麥粉粒度存在顯著差異，而粒度對小麥粉理化特性、面團加工特性以及面制品品質(zhì)均會產(chǎn)生一定影響[6-8]。齊婧等[9]指出,不同粒度區(qū)間的小麥粉對面條品質(zhì)有較大影響，粒度過大或過小均不合適。小麥制粉時受到的機械力有研磨、剪切、撞擊、擠壓等，不同的機械力對小麥籽粒的作用方式不同，其中輥式磨粉機以研磨、擠壓為主，撞擊機以沖擊、碰撞為主，高速萬能粉碎機以剪切為主。研磨設(shè)備、研磨次數(shù)以及其他研磨參數(shù)的改變均會造成研磨強度的差異，進而影響小麥粉的加工性能[10]。田建珍等[11]對不同輥式實驗?zāi)シ鬯榈玫降男←湻圻M行了研究，發(fā)現(xiàn)其粒度存在較大差異，尤其是細小顆粒粉的分布很不均衡。此外，于爽等[12]研究發(fā)現(xiàn)，布勒磨制得的樣品出粉率、水分、破損淀粉含量均顯著高于布拉班德磨粉機。

鑒于小麥加工方式對面粉及面制品品質(zhì)的重要影響，一味地降低面粉的粒度，過度地追求精加工會造成小麥固有營養(yǎng)組分的大量流失[13]。因此，尋求一種適度的小麥加工方式，同時盡可能地保留原有營養(yǎng)組分并使面制品具有較好口感，是眾多研究者一直以來探索的目標。基于此，作者以不同筋力小麥籽粒為原料，采用3種不同機械力粉碎方式的研磨設(shè)備(撞擊磨(IM)、錘式磨(HM)、萬能粉碎機(UP))，探究不同機械力粉碎方式對小麥粉粒度、理化品質(zhì)及糊化特性的影響，為合理調(diào)整小麥加工精度、充分保留小麥營養(yǎng)成分提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

新麥26(高筋，簡稱X)：河南久圣禾新科種業(yè)有限公司；揚麥20(低筋，簡稱Y)：江蘇金土地種業(yè)有限公司。

1.2 儀器與試劑

MLU-202型實驗?zāi)シ蹤C：瑞士布勒公司；FMFZ36型撞擊磨：河北蘋樂面粉機械集團有限公司；JXFM110型錘式磨：杭州其偉光電科技有限公司；XY-100型萬能粉碎機：浙江省永康市松青五金廠；BT-9300H型激光粒度儀：遼寧丹東百特儀器有限公司；KjeltecTM 8400型凱氏定氮儀：丹麥福斯公司；CR-10型色度儀：日本柯尼卡美能達公司；SD matic破損淀粉儀：法國肖邦公司；RVA-TM快速黏度分析儀：瑞典波通儀器公司。

碘化鉀：天津市福晨化學(xué)試劑廠；硫代硫酸鈉、溴甲酚綠：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硼酸、甲基紅：洛陽市化學(xué)試劑廠；硫酸銅、氫氧化鈉：西隴化工股份有限公司；硫酸鉀：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；硫酸：洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；石油醚：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；上述試劑均為分析純。

1.3 方法

1.3.1 小麥胚乳顆粒粉的制備

對兩種小麥籽粒在室溫(約25 ℃)下進行潤麥，目標水分含量均為15%，其中新麥26潤麥24 h，揚麥20潤麥18 h，加水量參照NY/T 1094.1—2006進行計算。將潤麥完成后的小麥籽粒經(jīng)布勒實驗?zāi)テつハ到y(tǒng)研磨,取后路制品篩理(去除細麩)后，得到胚乳顆粒粉。

1.3.2 不同粒度小麥粉的制備

將制得的胚乳顆粒粉樣品混合均勻后各分裝3份，使用IM、HM、UP進行粉碎。

IM粉碎：將提前分裝好的新麥26胚乳顆粒粉取出1份并再均分為3份，分別使用IM(粉碎頻率為35 Hz)粉碎1、6、10次，收集所得小麥粉并標記為X-IM1、X-IM2、X-IM3；揚麥20操作同上，樣品分別標記為Y-IM1、Y-IM2、Y-IM3。

HM粉碎：將提前分裝好的新麥26胚乳顆粒粉取出1份并再均分為3份，分別使用HM(粉碎頻率50 Hz)粉碎1、2、3次，收集所得小麥粉并標記為X-HM1、X-HM2、X-HM3；揚麥20操作同上，樣品分別標記為Y-HM1、Y-HM2、Y-HM3。

UP粉碎：將提前分裝好的新麥26胚乳顆粒粉取出1份并再均分為3份，分別使用UP(粉碎頻率50 Hz)粉碎60、120、180 s，收集所得小麥粉并標記為X-UP1、X-UP2、X-UP3；揚麥20操作同上，樣品分別標記為Y-UP1、Y-UP2、Y-UP3；粉碎過程中每粉碎5 s，暫停2 min使機器冷卻。

1.3.3 小麥粉粒度的測定

采用BT-9300H型激光粒度儀在遮光率為15%時進行測定，測量結(jié)果用D10(表示累計分布百分數(shù)達到10%時所對應(yīng)的粒徑值)、D50(表示累計分布百分數(shù)達到50%時所對應(yīng)的粒徑值)、D90(表示累計分布百分數(shù)達到90%時所對應(yīng)的粒徑值)表示。

1.3.4 小麥粉品質(zhì)指標的測定

水分含量的測定參照GB 5009.3—2016；灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016；粗脂肪含量的測定參照GB/T 1477—2008；粗蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016；色度的測定參照GB/T 27628—2011；破損淀粉含量的測定參照肖邦損傷淀粉儀的操作流程，結(jié)果以碘吸收率Ai表示；糊化特性的測定參照GB/T 24853—2010。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每個指標平行測定3次；采用SPSS Statistics 20進行數(shù)據(jù)處理，用單因素方差分析法檢驗，顯著性水平為P<0.05；采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粉碎方式對小麥粉粒度的影響

小麥粉的粒徑對面制品加工及食用品質(zhì)有著極其重要的影響，不同面制品所需要的小麥粉粒徑也不同。由表1可知，無論小麥粉的筋力高低，經(jīng)過IM粉碎后所得的小麥粉D90均為最大(>120 μm)，說明IM粉碎得到的小麥粉中大顆粒粉較多，即相比于HM、UP而言，在本試驗條件下IM的粉碎能力較弱。同時，采用3種粉碎方式處理的樣品D10與D50變化均較小，而D90下降較為明顯，即多次粉碎時，機械力較大程度上作用于粗顆粒粉(>90 μm)，小顆粒(3.5 μm左右)可能不再被破碎。總的來看，使用IM粉碎后，低筋小麥粉的粒徑大于高筋小麥粉；而經(jīng)HM、UP粉碎后，高筋小麥粉的粒徑大于低筋小麥粉。

表1 不同粉碎方式對小麥粉粒徑的影響Table 1 Effects of different milling methods on the particle size of wheat flour μm

圖1是經(jīng)過3種粉碎方式處理后的小麥粉的粒度分布曲線圖，3種粉碎方式得到的小麥粉的粒度曲線均呈現(xiàn)四峰形態(tài)，但不同粒度區(qū)間的峰高變化較大。隨著小麥粉粒度的減小，較大顆粒的峰值略有降低，中等顆粒的峰值有所增加，小顆粒的峰值增幅較小。其中IM處理后的小麥粉大顆粒較多。只有IM處理后小麥粉的粒度分布呈現(xiàn)較為明顯的四峰形態(tài)，而HM與UP處理后的粒度分布曲線中，10～100 μm區(qū)間峰值較大，明顯高于小顆粒峰值，且隨著樣品粒度的減小，峰值不斷增高，尤其是HM處理后的小麥粉在10～100 μm區(qū)間的高度增幅較大。此外，從圖1e和圖1f看出，揚麥20經(jīng)過HM和UP處理得到的小麥粉顆粒分布相對均勻，大多集中在10～100 μm，同時整個峰形也在向左側(cè)粒徑減小的方向移動。

2.2 不同粉碎方式對小麥粉品質(zhì)的影響

2.2.1 不同粉碎方式對小麥粉基本理化指標的影響

由表2可知，經(jīng)過3種粉碎方式處理，兩種小麥粉的水分含量與原胚乳顆粒粉差異顯著，整體呈現(xiàn)出下降的趨勢。其中IM和UP處理后所得到的小麥粉水分含量下降幅度較低，而HM處理后的小麥粉水分含量最低。原因是在粉碎時機械力會產(chǎn)生一定的熱量，促使樣品水分散失，其中HM工作時產(chǎn)熱比其他兩種方式多，導(dǎo)致小麥粉水分散失較多。但無論是高筋麥還是低筋麥，粉碎方式及粉碎強度的變化對小麥粉灰分含量影響不明顯。3種不同的機械力粉碎對高筋小麥粉的粗脂肪含量未產(chǎn)生顯著影響，而低筋小麥粉經(jīng)過3種粉碎方式處理后，粗脂肪含量均出現(xiàn)了較為顯著的下降趨勢，不過隨著粒徑的減小，脂肪含量的變化趨勢較為平緩。3種粉碎方式對新麥26小麥粉的蛋白含量影響不明顯；對于揚麥20小麥粉而言，HM與UP處理后蛋白質(zhì)含量顯著下降，且隨著小麥粉粒徑的減小，蛋白質(zhì)含量逐漸下降，其中HM處理后蛋白含量下降最為顯著?？偟膩砜矗?種粉碎方式中，只有HM對小麥粉的基本指標影響較大，其他兩種方式對小麥粉基本指標的影響甚微。原因可能是HM帶來的錘擊、剪切等機械力較強，小麥粉破碎程度較高，胚乳細胞破裂從而使其基本指標發(fā)生較大改變。

2.2.2 不同粉碎方式對小麥粉色度的影響

小麥粉的色度是評價其加工精度的主要指標，很大程度上影響著面粉及面制品的加工品質(zhì)。由表3可知，3種粉碎方式中，IM處理的小麥粉亮度較低，原因可能是IM對小麥胚乳顆粒的粉碎程度比其他兩種方式低，得到的小麥粉粒徑較大，導(dǎo)致其相對表面積較小，從而反光作用較低，就使得小麥粉的亮度較低，這與Protonotariou等[5]的結(jié)論一致。整體來看，UP處理的小麥粉色澤較好，亮度高、紅綠度和黃藍度均較低。

注：a、b、c分別是IM、HM、UP粉碎后的新麥26小麥粉的粒度分布；d、e、f分別是IM、HM、UP粉碎后的揚麥20小麥粉的粒度分布。圖1 不同粉碎方式對小麥粉粒度分布的影響Fig.1 Effects of different milling methods on the particle size distribution of wheat flour

表2 不同粉碎方式對小麥粉基本理化指標的影響Table 2 Effects of different milling methods on the basic physicochemical indexes of wheat flour %

2.2.3 不同粉碎方式對小麥粉破損淀粉含量的影響

小麥粉品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響面制品的品質(zhì)，而破損淀粉含量則是決定小麥粉品質(zhì)的重要因素之一[14]。在制粉過程中小麥籽粒會受到一系列機械力的作用，如擠壓、剪切、撞擊等，從而導(dǎo)致一些淀粉顆粒破裂、表面粗糙，這種外觀破損、晶體結(jié)構(gòu)受到破壞的淀粉稱為破損淀粉[15]。破損淀粉易水解、更易被酶水解。適當?shù)钠茡p淀粉含量能夠提高面團的吸水性、持氣性，從而增大面包的體積[16]。從圖2可知，破損淀粉含量隨著小麥粉粒徑的減小呈現(xiàn)出增長的趨勢，這與姬翔等[17]的研究結(jié)果一致。其中揚麥20小麥粉經(jīng)IM處理后，破損淀粉含量增長幅度較大，但仍遠遠小于其他兩種處理方式，這是因為IM對胚乳顆粒的粉碎程度較低，得到的小麥粉粒徑較大，對淀粉顆粒的損傷程度也就較低?？v觀兩種小麥品種，由HM處理的樣品其破損淀粉含量在3種處理方式中均最高，可能是因為樣品在HM中受到的錘擊、碰撞和摩擦等作用力較強，胚乳顆粒被粉碎成粒度較小的顆粒，淀粉受損程度較高，這與Wang等[18]的研究結(jié)果一致。已有研究指出，破損淀粉含量升高會使面條品質(zhì)劣化，使其色澤加深、黏度降低、蒸煮損失率增加、適口性變差[19-20]。對比兩個小麥品種，在相同粉碎條件下，新麥26小麥粉比揚麥20更容易被粉碎成較小的顆粒，而且新麥26小麥粉的破損淀粉含量較高，表明小麥筋力越強，蛋白質(zhì)與淀粉結(jié)合程度越高，使其破碎需要更大的作用力。

表3 不同粉碎方式對小麥粉色度的影響Table 3 Effects of different milling methods on the color of wheat flour

注:同一品種柱狀圖上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2 不同粉碎方式對小麥粉破損淀粉含量的影響Fig.2 Effects of different milling methods on the damaged starch content of wheat flour

2.2.4 不同粉碎方式對小麥粉糊化特性的影響

淀粉是小麥的主要組分之一，對小麥粉和面制品的加工及食用品質(zhì)有重要影響[21]。小麥品種、制粉方式、小麥粉粒度等均會影響淀粉的糊化特性。不同粉碎方式對小麥粉糊化特性的影響見表4和表5。

由表4可知，隨著撞擊次數(shù)的增加，新麥26小麥粉的峰值黏度、低谷黏度、衰減值、最終黏度、峰值時間不斷增加，有研究顯示，峰值黏度高的面粉容易蒸煮，加工出的饅頭評分較高，面條食用品質(zhì)較好[22]，這表明使用IM粉碎得到的小麥粉的食用品質(zhì)可能會隨著粒度的降低得到改善。在使用HM進行粉碎時，小麥粉低谷黏度、最終黏度、回生值、峰值時間在粉碎2次時達到最高，這與HM造成的破損淀粉含量增加有關(guān)，破損淀粉含量越高，水分子越易進入淀粉內(nèi)部，使其較易糊化。用UP進行不同時間的粉碎后，小麥粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值均隨著粉碎時間的延長而減小，衰減值則在粉碎120 s時最高、180 s時最低。而衰減值與淀粉的糊化熱穩(wěn)定性呈負相關(guān)，衰減值越小，淀粉的糊化熱穩(wěn)定性越好[23]。即表明采用萬能粉碎機粉碎180 s得到的小麥粉糊化熱穩(wěn)定性最好，加工特性也有所提高。

由表5可知，揚麥20胚乳顆粒粉經(jīng)3種粉碎方式處理后，小麥粉的糊化特性差異顯著。其中IM處理后的小麥粉峰值黏度、衰減值以及峰值時間是最低的，但低谷黏度、糊化溫度要略高于其他兩種方式處理所得的小麥粉，由于IM粉碎后的小麥粉顆粒較大，糊化過程中水分子難以進入到淀粉顆粒內(nèi)部，所以糊化溫度較高，且此條件處理的小麥粉糊化熱穩(wěn)定較好。

表4 不同粉碎方式對新麥26小麥粉糊化特性的影響Table 4 Effects of different milling methods on the gelatinization properties of Xinmai 26 wheat flour

表5 不同粉碎方式對揚麥20小麥粉糊化特性的影響Table 5 Effects of different milling methods on the gelatinization properties of Yangmai 20 wheat flour

綜合表4、表5來看，不論小麥筋力高低，用HM處理后樣品的糊化溫度均最低，該現(xiàn)象與損傷淀粉含量有關(guān)，損傷淀粉含量越高，支鏈淀粉的破壞程度越嚴重，導(dǎo)致小麥粉在發(fā)生糊化時，支鏈淀粉的氫鍵締合作用減弱，從而具有較低的糊化溫度[24]。對比兩個小麥品種，發(fā)現(xiàn)新麥26小麥粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值和峰值時間均高于揚麥20小麥粉，但其衰減值顯著低于揚麥20，表明相比于低筋小麥粉，高筋小麥粉食用品質(zhì)更高，且熱穩(wěn)定較好。

3 結(jié)論

3種粉碎方式中撞擊磨對胚乳顆粒粉(粒徑>100 μm)的粉碎能力最弱，得到的小麥粉粒徑較大，破損淀粉少(碘吸收率均<80%)；錘式磨粉碎能力最強，對小麥粉的基本指標影響較大，尤其是水分含量隨著錘式磨粉碎次數(shù)的增加顯著下降，且破損淀粉含量最高(碘吸收率均>90%)，糊化溫度最低；而萬能粉碎機粉碎能力略次于錘式磨，但其制得小麥粉的粉色最好。所以要根據(jù)小麥粉的最終用途選擇加工方式，對于要求破損淀粉含量低，且小麥粉粒度不需要過細的推薦使用撞擊磨，對色度要求較高的推薦使用萬能粉碎機，而對水分含量要求較高的則要避免使用錘式磨。