小麥制粉過程前、中、后路粉品質及流變學特性差異分析

王愛華，鄭學玲

河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

我國的面粉生產(chǎn)體系已經(jīng)逐漸完善,大多數(shù)大中型制粉車間的制粉系統(tǒng)由皮磨、心磨、渣磨、尾磨，以及重篩、打麩、吸風等數(shù)量眾多的子系統(tǒng)組成,這些出粉系統(tǒng)分別剝刮小麥籽粒的不同部位，所以不同系統(tǒng)面粉的質量品質和特性都具有顯著的差異[1]。目前國內(nèi)外對系統(tǒng)粉的蛋白質、破損淀粉、干濕面筋含量及流變學特性等都做了大量的研究[2-13]，前路皮磨和渣磨系統(tǒng)粉管提取的面粉面筋含量高、穩(wěn)定性好、延伸性好且拉伸面積大，灰分低、白度好、破損淀粉少的出粉點主要集中在前路心磨系統(tǒng)。

賈祥祥等[14]指出，面粉廠前、中、后路粉面粉的質量特性存在明顯差異，水分含量、峰值黏度和降落數(shù)值逐漸降低，灰分和濕面筋含量由前路向后路逐漸增加，即在碾磨過程中，前路粉和后路粉在品質上存在顯著差異。前路粉的水分含量、峰值黏度和降落數(shù)值均高于后路粉，而灰分和濕面筋含量則相反。此外，粉體的吸水率、弱化程度、形成時間和延展性由前路到后路逐漸增加[15]。黃社章等[16]在系統(tǒng)粉管的質量特性研究中指出，前路粉的形成時間最短，中、后路粉的形成時間較長，從前路粉到后路粉的穩(wěn)定時間逐漸縮短，弱化程度和吸水率增加，從前路粉到后路粉延伸性增加，阻力減小。

出于對成本的考慮，目前國內(nèi)外淀粉、谷朊粉一般利用后路粉進行生產(chǎn)，雖然后路粉制備的淀粉、谷朊粉產(chǎn)量高，但質量較差。基于這種現(xiàn)狀，作者對3種小麥粉的前、中、后路粉的品質及流變特性進行了比較分析，探究各路粉之間存在的具體差異性，為后期具有針對性的系統(tǒng)粉配粉，工業(yè)生產(chǎn)小麥淀粉和谷朊粉品質的提高及原料面粉的選用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

河南某面粉企業(yè)生產(chǎn)線基礎粉：思豐F1、F2、F3；普麥F1、F2、F3；優(yōu)麥F1、F2、F3。前路粉F1主要來源：前路皮磨、前路心磨等。中路粉F2主要來源：前路重篩、中路心磨等。后路粉F3主要來源：后路皮磨(4B、5B)、吸風粉XF、打麩粉DF、后路重篩(3D、4D)、2T、2S、后路心磨(6M、7M、8M)等。

1.2 儀器與設備

Haake RS6000旋轉流變儀：德國賽默飛世爾科技有限公司；RVA-4快速黏度分析儀：澳大利亞Newport Scientifi公司；Mixograph電子揉混儀：南京銘奧儀器設備有限公司；降落數(shù)值儀：瑞典Falling Number公司；破損淀粉儀：法國肖邦技術公司；MJ-III型面筋數(shù)量和質量測定儀、白度儀：杭州天成光電儀器廠；JHMZ型針式和面機：北京東方孚德科技發(fā)展中心；Foss Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀：福斯分析儀器公司；101A-2型電熱鼓風干燥箱：上海實驗儀器廠有限公司；粉質儀、拉伸儀：德國布拉班德公司；恒溫水浴振蕩器：金壇市華峰儀器有限公司；DL-5-B離心機：上海安亭科學儀器有限公司；馬弗爐：上海躍進醫(yī)療器械廠；F4發(fā)酵流變儀：法國Chopin。

1.3 方法

1.3.1 小麥前、中、后路粉基本理化指標的測定

水分含量的測定參照GB 5009.3—2010方法；白度的測定參照GB/T 22427.6—2008方法；灰分的測定參照GB/T 55056—2008方法；蛋白質含量的測定參照GB/T 5511—2008方法；濕面筋含量的測定參照GB/T 5506.2—2008方法；破損淀粉含量的測定參照AACC 76—61方法；降落數(shù)值的測定參照GB 10361—2008方法；面筋吸水率的測定參照GB/T 21924—2008方法。

1.3.2 前、中、后路粉水溶物總量的測定

準確稱取1.00 g面粉，放入干燥潔凈的50 mL離心管中，加入10 mL的蒸餾水，輕搖混勻，然后把樣品放入25 ℃的恒溫渦旋振蕩器中，振蕩1 h直至完全混勻，取出樣品，以4 000 r/min離心20 min，得到上清液，即水溶物。將上清液倒入干燥至恒質量的鋁盒，置于鼓風干燥箱中，40 ℃干燥10 h，然后105 ℃干燥3 h，取出冷卻直至恒質量。

1.3.3 前、中、后路粉的糊化特性測定

糊化特性的測定參照GB/T 24853—2010方法。

1.3.4 前、中、后路粉面團的流變學特性測定

1.3.4.1 前、中、后路粉面團粉質、拉伸特性測定

面團粉質特性的測定參照GB/T 14614—2006方法；面團拉伸特性的測定參照GB/T 14615—2006方法。

1.3.4.2 前、中、后路粉面團動態(tài)流變學特性測定

面團動態(tài)流變學測定參照文獻[17]。稱取10 g面粉放入揉混儀和面缽中，將面粉與蒸餾水按2∶1(g/L)混合揉勻，揉制時間設定為2 min，將揉好的面團用保鮮膜包好松弛10 min，然后切一小塊面團，放置在流變儀上，降下平板，切去多余的部分，用油密封，啟動頻率掃描。參數(shù)設置：剪切速率(0.10±0.01) s-1,頻率0.1～10 Hz,溫度25 ℃,平板間距1 mm,探頭類型P35 Ti L。

1.3.4.3 前、中、后路粉面團的發(fā)酵特性測定

稱取250 g面粉，放入面粉攪拌機。稱取2 g安琪干酵母，加入125 mL蒸餾水使其完全溶解，然后放入面團攪拌機中。面團攪拌時間設定為2 min，稱取315 g面團，放入流變發(fā)酵罐中，手握拳，用手背輕輕按壓平整，然后加配質量2 kg、發(fā)酵溫度30 ℃、時間8 h，點擊開始即可。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010和SPSS 25.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同小麥前、中、后路粉基本理化指標分析

表1是3種小麥粉的前、中、后路粉的基本理化指標，3種小麥粉的前、中、后路粉的灰分、蛋白質含量、干濕面筋含量、降落數(shù)值呈逐漸升高的趨勢，而白度、面筋指數(shù)和面筋吸水率則呈現(xiàn)降低的趨勢。這是由于小麥中的蛋白質大部分都存在于小麥籽粒的胚乳和糊粉層中，胚乳中蛋白質含量由內(nèi)向外增加，但質量越來越差。前路粉大部分是來自于小麥籽粒中心部位，粉色好、面筋含量低、質量好，而后路粉則是由后路皮磨、打麩粉等重復篩理后所得到，粉色較差，面筋含量雖高，但質量低；3種小麥粉的前、中、后路粉水溶物含量都呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，后路粉水溶物含量最高，這是因為大部分的纖維素、脂肪都存在于糊粉層和皮層中，絕大部分的糖存在于胚乳中[18]。從表1可知，3種小麥粉的前、中、后路粉損傷淀粉含量均呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，可能與其設備工藝及系統(tǒng)粉管來源有關。3種小麥粉的前、中、后路粉的降落數(shù)值均呈逐漸升高的趨勢，降落數(shù)值是反映面粉中酶活性的一個重要指標，前路粉降落數(shù)值低，酶活性高，后路粉則相反。這可能是因為隨著蛋白質含量的增加，淀粉含量降低，從而增強了兩者的結合度，延緩了α-淀粉酶對糊化淀粉的液化作用?？梢?，同一工藝不同車間生產(chǎn)的前、中、后路粉的質量指標是有顯著性差異的，但規(guī)律性一致。

2.2 不同小麥前、中、后路粉糊化特性分析

在面粉糊化過程中，面筋形成的網(wǎng)絡結構包裹著淀粉顆粒使其不能充分吸水，所以小麥面粉糊化是淀粉和蛋白質共同作用的結果。由表2可知，3種小麥粉的前、中、后路粉由前路到后路其峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值和峰值時間均呈逐漸降低的趨勢，糊化溫度則呈升高趨勢。這是因為在小麥籽粒中由內(nèi)而外直鏈淀粉含量是降低的，而直鏈淀粉含量又與面粉的糊化特性呈顯著正相關[19]，所以其黏度呈降低的趨勢，糊化溫度與濕面筋含量呈正相關?？偟膩碚f，3種小麥的前、中、后路粉之間的糊化特性具有明顯的差異，且具有一致的規(guī)律性變化。

表1 不同小麥前、中、后路粉基本理化指標

表2 不同小麥前、中、后路粉的糊化特性

2.3 不同小麥前、中、后路粉面團流變學特性分析

2.3.1 不同小麥前、中、后路粉面團粉質、拉伸特性分析

面團的形成時間、穩(wěn)定時間是面粉粉質特性中的兩個重要指標，面團在形成的過程中，形成時間越短，穩(wěn)定時間越長，面團的韌性越好，面筋強度越大。從表3可以看出，3種小麥粉的前、中、后路粉的吸水率是逐漸增加的，后路粉的形成時間長于前路粉，穩(wěn)定時間、弱化度和粉質指數(shù)沒有一致的規(guī)律性，思豐F1、優(yōu)麥F2和普麥F1的弱化度在同一小麥粉中最低，粉質指數(shù)最高，這可能是小麥品種不同而存在差異。

在拉伸過程中，面團拉伸阻力越大，延展性越小，面筋強度越強，蛋白質質量越好。延展性好的面團會拉長，不易破裂，有利于發(fā)酵過程中氣泡的生長和較強的保氣能力。由表4可知，3種小麥粉前、中、后路粉的拉伸阻力和最大拉伸阻力由前路到后路逐漸降低。有研究表明，小麥胚乳中心醇溶蛋白含量相對較少，胚乳外層相對較多，由內(nèi)到外逐漸增加，因此延伸性逐漸提高[8]?？偟膩碚f，3種小麥的前、中、后路粉的拉伸特性具有明顯的差異性和規(guī)律性。

2.3.2 不同小麥前、中、后路粉面團動態(tài)流變學特性分析

動態(tài)流變學是一種連續(xù)的微變形，是面團流變學性質的一項重要指標。其中兩個重要參數(shù)黏性模量(G″)與彈性模量(G′)之比為損耗因子(tanα)。如果tanα比值大于1，則表示物體的黏性較強；如果tanα比值小于1，則表示物體的彈性較強。從圖1可以看出，不同品種的面團損耗因子不同，且隨著頻率的增加，損耗因子先減小后增加。所有樣品的tanα均小于1，說明面團的彈性大于黏聚力，彈性是面團的主要特征。

表3 不同小麥前、中、后路粉的粉質特性

表4 不同小麥前、中、后路粉的拉伸特性

圖1 面團損耗因子隨頻率的變化

用流變儀對不同小麥前、中、后路粉制作的面團進行動態(tài)流變學分析,結果如圖2和圖3所示。隨著頻率的增加，面團的彈性模量和黏性模量均呈逐漸上升的趨勢。結合圖1可知，各小麥粉的前、中、后路粉的彈性均大于黏性，且具有相同的變化規(guī)律。

圖2 面團彈性模量隨頻率的變化

圖3 面團黏性模量隨頻率的變化

2.3.3 不同小麥前、中、后路粉面團發(fā)酵特性分析

面團發(fā)酵特性主要與面粉中的蛋白網(wǎng)絡結構、淀粉的特性及發(fā)酵劑中的微生物的含量和種類有關[20]。由表5可知，不同小麥粉的前、中、后路粉中，由F1至F3，面團最大膨脹高度先升高再降低；面團的總產(chǎn)氣量、氣體釋放曲線的最大高度及穩(wěn)定時間均逐漸升高；持氣率呈現(xiàn)降低的趨勢。由此可知，后路粉面團的膨脹高度低，產(chǎn)氣能力強，但持氣能力弱，穩(wěn)定性高；前、中路粉面團膨脹高度高，產(chǎn)氣能力弱，穩(wěn)定性相對較低，但持氣能力較強。

2.4 不同小麥前、中、后路粉理化指標與流變學、糊化特性的相關性分析

表5 不同小麥前、中、后路粉面團的發(fā)酵特性

表6 不同小麥前、中、后路粉理化指標與流變學、糊化特性的相關性分析

3 結論

通過對3種小麥粉前、中、后路粉的理化指標的測定及面團流變學特性的分析，可知不同粉路面粉的組分分布及特性呈現(xiàn)一定的規(guī)律和差異：各小麥粉由前路到后路，其灰分、蛋白質含量、干濕面筋含量、降落數(shù)值、糊化溫度、吸水率、延伸度均逐漸升高，白度、面筋指數(shù)、峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間、拉伸阻力、最大拉伸阻力均逐漸降低，損傷淀粉、水溶物含量均呈先降低再升高的趨勢，存在明顯的差異性和一致的規(guī)律性；后路粉的形成時間高于前路粉，穩(wěn)定時間、弱化度、粉質指數(shù)的變化沒有一致的規(guī)律性。在面團發(fā)酵過程中，后路粉面團的膨脹高度低，產(chǎn)氣能力強，但持氣能力弱，穩(wěn)定性高；前、中路粉面團膨脹高度高，產(chǎn)氣能力弱，穩(wěn)定性相對較低，但持氣能力較強。

目前國內(nèi)外對各系統(tǒng)粉的研究較多，而對由各系統(tǒng)粉組成的前、中、后路粉的品質及規(guī)律性的研究還不夠深入，后續(xù)可進一步深入分析其在大分子水平及機理上的差異，找出差異性的根本原因。可以本研究作為基礎理論支撐，對后期具有針對性的系統(tǒng)粉配粉，工業(yè)生產(chǎn)小麥淀粉和谷朊粉品質的提高及原料面粉的選用提供理論基礎。