潤麥技術(shù)對小麥粉品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

楊書林，惠 瀅，張曉雙，蔣榮霞，劉 婧，韓艷芳?

（1. 中糧糧谷控股有限公司，北京100020；2. 中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，老年營養(yǎng)食品研究北京市工程實驗室，北京102209；3. 中糧（鄭州）糧油工業(yè)有限公司，河南 鄭州 450016；4. 中糧利金（天津）糧油股份有限公司，天津 300122）

小麥水分調(diào)節(jié)又稱調(diào)質(zhì)，俗稱潤麥，是小麥制粉過程中重要的加工工序，其對小麥出粉率、微生物含量、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、企業(yè)生產(chǎn)成本等均有重要影響。潤麥的本質(zhì)是通過控制小麥籽粒內(nèi)部水分的遷移分布使得胚乳和皮層易于分離，從而達(dá)到制粉目的。合適的潤麥時間可以促使不同麥粒之間的水分均勻一致，麥粒皮層和胚乳的水分合理分配，從而提高小麥的制粉加工性能。不同原糧品種、水質(zhì)、加水量、溫度、時間、季節(jié)和氣候等均會影響潤麥過程中水分含量和分布均勻程度，從而對后續(xù)研磨加工和產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響。

目前小麥粉加工企業(yè)在潤麥工藝中普遍面臨著潤麥時間長、潤麥不均勻、容易滋生微生物等技術(shù)難題。隨著工業(yè)化水平不斷提高和新加工技術(shù)出現(xiàn)，潤麥處理方式也形式多樣，其歸納起來主要有兩類：一是以縮短潤麥時間為目的，主要有熱處理潤麥、振動潤麥、超聲潤麥、真空潤麥、壓裂破損潤麥、生物酶制劑潤麥等；二是以降低產(chǎn)品中微生物含量為目的，主要有鹽水潤麥、酸性水潤麥、臭氧潤麥等。通過選擇合適的潤麥方式或?qū)⒉煌瑵欫湻绞较嘟Y(jié)合，有利于實現(xiàn)節(jié)約潤麥時間，降低微生物含量，提高出粉率和產(chǎn)品穩(wěn)定性的目的，同時還可以降低生產(chǎn)成本。

本文詳細(xì)介紹了小麥潤麥的基本原理以及原糧、加水量、不同溫濕度、時間等因素對小麥潤麥的影響，重點闡述了熱處理、振動、超聲、真空、壓裂破損、生物酶制劑、鹽水、酸性水和其他減菌處理等不同潤麥方式對小麥加工過程及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，總結(jié)了不同潤麥方式的優(yōu)缺點及其在當(dāng)前國內(nèi)實際生產(chǎn)應(yīng)用情況，并對未來我國小麥潤麥技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行展望，以期為小麥加工制粉企業(yè)提供借鑒和參考。

1 小麥潤麥的原理及其影響因素

1.1 小麥潤麥的原理

小麥籽粒各部分結(jié)構(gòu)與組成不同，決定其吸水性能的差異。小麥籽粒由外至內(nèi)分別由麥皮（4.6%～6.4%）、珠心層（1.5%～2.5%）、糊粉層（6%～8.9%）、胚（1.4%～3.8%）和胚乳（77%～85%）五部分組成[1]。其中，由管狀細(xì)胞組成的麥皮和胚結(jié)構(gòu)疏松多孔，吸水能力較強(qiáng)。珠心層很薄，在溫度低于50 ℃時不易透水；糊粉層厚約40～70 μm，其吸水快且易于膨脹。胚乳主要由淀粉和蛋白質(zhì)基質(zhì)組成，其組織結(jié)構(gòu)緊密，吸水性較差。Song等[2]利用三維核磁共振成像技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在小麥內(nèi)部平均水分含量為12%（濕基）時，胚乳水分含量在7.3%～16.4%之間變化，水分相差高達(dá)9.1%。

小麥加水后需要一定時間來重新分配水分，以滿足碾磨工藝要求。小麥潤濕前期，水分經(jīng)過胚進(jìn)入糊粉層和胚乳中，到了小麥潤麥后期和潤麥完成時，胚的水分仍然遠(yuǎn)高于其他組織[3]。小麥潤麥過程水分轉(zhuǎn)移有兩種主途徑和一種輔助途徑[4]：一是水分通過珠心層進(jìn)入胚，并向內(nèi)茸毛端擴(kuò)散；二是水通過糊粉層細(xì)胞壁由外向內(nèi)滲透。輔助途徑則是將水分由茸毛端逐步向胚乳中心遷移。在潤麥完成后，胚乳中心的水分梯度一直很高，從胚到茸毛端，水分含量不斷降低，進(jìn)一步證明了胚是主要水分傳遞的路徑之一[5]。

1.2 影響小麥潤麥的主要因素

1.2.1 原糧對小麥潤麥的影響

原糧質(zhì)量尤其是小麥品種均勻性與水分均勻性對潤麥工藝有很大影響。相同水分的條件下，不同質(zhì)地小麥潤麥過程中水分從小麥的表面滲透到小麥中心的時間不同。軟質(zhì)小麥胚乳結(jié)構(gòu)疏松，水分容易進(jìn)入胚乳內(nèi)部，所需潤麥時間較短。與軟質(zhì)小麥相比，硬質(zhì)小麥蛋白含量高，組織結(jié)構(gòu)更為致密，水分滲透進(jìn)入胚乳內(nèi)部速度較慢，因此需要更多的水和較長潤麥時間才能軟化被皮層包裹著的胚乳。通常，對硬質(zhì)小麥可進(jìn)行二次著水潤麥，第一次潤麥水分為15%～17%，第二次潤麥水分為18%～18.5%，每次著水后都應(yīng)保持潤麥時間不少于 12 h；軟質(zhì)小麥潤麥水分為 14.5%～15.5%，持續(xù)時間為16 h。實際生產(chǎn)中往往需要將兩種小麥進(jìn)行凈麥搭配使用，此時應(yīng)先清理完硬質(zhì)小麥后再清理軟質(zhì)小麥，使硬質(zhì)小麥提前進(jìn)入潤麥倉，利用時間差調(diào)整兩種小麥的潤麥效果，可有效地保持入磨麥水分平衡和小麥籽粒軟硬相統(tǒng)一。

1.2.2 加水量對潤麥影響

小麥潤麥水分關(guān)系著出粉率、生產(chǎn)效率和比能耗的高低。Warechowska等[6]研究潤麥水分（12%～18%）對硬質(zhì)和中硬質(zhì)小麥影響表明，隨著潤麥水分含量增加，比研磨能量和研磨效率指數(shù)增加，出粉率降低，蛋白質(zhì)和面筋含量減少，面團(tuán)形成時間縮短。潤麥水分增加強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)和吸附能力，有利于面包制作過程中面團(tuán)的吸水和保持穩(wěn)定。Cappelli等[7]研究潤麥水分（11%～17%）對弱筋小麥的影響發(fā)現(xiàn)，小麥水分能顯著影響面團(tuán)流變性（面團(tuán)的穩(wěn)定性、韌性和延展性）和面包特性。隨著水分增加，面團(tuán)延展性增加，韌性降低。面團(tuán)穩(wěn)定性在13%水分時最大。面包比容在較高潤麥水分（13%和 15%）條件下得到顯著改善。此外，潤麥時應(yīng)根據(jù)原糧品種及水分含量來控制加水量。若含水量太低，小麥表皮和胚乳無法更好地分離，會導(dǎo)致小麥粉中麩星較多、粉色較差。如果含水量較高，盡管麩皮與胚乳更易于分離，但由于物料較潮濕，流散性不好，給篩理分級帶來很大困難[8]。

1.2.3 不同溫濕度對小麥潤麥的影響

環(huán)境溫濕度對潤麥的影響也不容忽視。劉濤[9]和李林軒[10]認(rèn)為在實際加工過程中應(yīng)考慮車間內(nèi)溫度和濕度對制粉效果的影響。當(dāng)溫度上升，小麥籽粒酶活動增加，分子運動和水分熱傳導(dǎo)增強(qiáng)，從而促進(jìn)了小麥籽粒水分遷移，提高滲透速率，縮短了水分達(dá)到平衡所需時間。而在北方冬季氣溫低，潤麥過程中易出現(xiàn)加不進(jìn)去水導(dǎo)致潤麥效果較差的現(xiàn)象。當(dāng)室內(nèi)空氣的相對濕度過大，小麥水分不易蒸發(fā)，應(yīng)少著水；當(dāng)室內(nèi)空氣相對濕度小而氣溫較高，則應(yīng)多著水[11]。因此，在高溫多雨季節(jié)要少加水或縮短潤麥時間，而在低溫干燥條件下應(yīng)適量多加水或增加潤麥時間。

1.2.4 時間對小麥潤麥的影響

潤麥時間改變小麥籽粒內(nèi)部的水分分布狀況，最終影響小麥加工性能和小麥粉品質(zhì)。王偉[12]研究不同潤麥條件下小麥籽粒中結(jié)合水、束縛水、自由水分布的變化，發(fā)現(xiàn)不同潤麥時間及潤麥加水量對軟、硬麥籽粒中水分分布有一定的影響。理想狀況下，經(jīng)潤麥8～12 h后，小麥內(nèi)部基本完成體積膨脹和水分平衡。但實際制粉加工過程中，由于受到較多因素影響，潤麥時間往往超過12 h，一般弱筋或軟質(zhì)小麥潤麥需16～24 h，而強(qiáng)筋或硬質(zhì)小麥潤麥時間為 24～32 h。王紹文等[13]研究表明，在潤麥0～18 h內(nèi)，隨著時間延長，中筋小麥的胚乳與麩皮越容易分離，出粉率增加且灰分降低。陳倩等[14]研究結(jié)果表明，不同潤麥時間（8～40 h）對中筋和強(qiáng)筋小麥粉4種溶劑保持力（Solvent Retention Capacity，SRC）均有影響，且適當(dāng)延長潤麥時間有利于降低破損淀粉含量。

2 潤麥技術(shù)研究進(jìn)展

常規(guī)潤麥雖然操作簡便，但原糧在15%～16%的潤麥水分下密閉潤麥20 h左右，極易滋生微生物[15-16]。國內(nèi)外學(xué)者主要從縮短潤麥時間和降低小麥粉菌落總數(shù)角度研究新型潤麥技術(shù)及其對小麥粉品質(zhì)的影響。

2.1 熱處理潤麥

潤麥溫度會影響水分滲透速度，熱水潤麥、蒸汽潤麥等均是通過調(diào)整溫度來實現(xiàn)改善潤麥的目的。熱水潤麥?zhǔn)怯眉訜岬揭欢囟鹊乃M(jìn)行潤麥，在20～43 ℃時，溫度每增加12 ℃，水分滲透速度可以提高4倍；當(dāng)水溫高于43 ℃，水分滲透增速變小[17]。適當(dāng)?shù)臐欫湝囟瓤梢钥s短潤麥時間，殺滅小麥中不耐高溫的微生物和蟲卵，降低小麥粉中微生物含量，同時在研磨小麥時保留麩皮完整、減少小麥粉灰分含量，同時還可在一定程度上改善小麥粉的理化特性和烘焙特性[18-20]。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著潤麥溫度升高，小麥粉總淀粉和支鏈淀粉含量增加，蛋白數(shù)量下降[21]，但蛋白質(zhì)量提高，面筋指數(shù)變大[1]，面筋筋力增強(qiáng)，從而改善了面團(tuán)的流變學(xué)特性。這主要是由于加熱使高分子面筋蛋白受熱聚集增大了蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于加熱潤麥溫度過高會引起小麥籽粒中蛋白質(zhì)變性和淀粉糊化，降低小麥粉的使用效果，所以潤麥的水分溫度以42～46 ℃為宜，高寒地區(qū)則應(yīng)保持在46～52 ℃之間。

蒸汽潤麥?zhǔn)抢谜羝麑π←溨苯舆M(jìn)行加熱處理，該方法對酶活影響較大。一方面，蒸汽的高溫降低脂肪氧化酶活性[22]，使其對類胡蘿卜素的氧化能力下降，對小麥粉及面條制品色澤產(chǎn)生不利影響。另一方面，蒸汽處理降低多酚氧化酶活性，從而抑制生鮮面制品返色。此外，蒸汽處理能顯著降低小麥粉中微生物和灰分含量[23]，顯著增加峰值黏度[24]，同時促使淀粉部分糊化，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)或淀粉之間凝聚形成較大聚合體，延長面團(tuán)穩(wěn)定時間，增加小麥粉穩(wěn)定性[19,25]。

2.2 振動潤麥

振動著水潤麥法是小麥著水后先進(jìn)行預(yù)混攪拌，然后經(jīng)過高頻振動送入潤麥倉潤麥[26]。與常規(guī)潤麥水分遷移原理不同，振動潤麥可以消除水分子表面張力，使被堵塞的小麥毛細(xì)管打開，而且能夠產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，縮短最佳潤麥時間并提高出粉率[27]。振動潤麥能夠使中筋小麥潤麥時間縮短至10～14 h，高筋小麥潤麥時間縮短至12～16 h[28]。國內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者對新型振動潤麥著水機(jī)開展相關(guān)設(shè)計和研發(fā)[29]，這為振動潤麥廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.3 超聲潤麥

超聲處理已經(jīng)在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但在小麥粉生產(chǎn)中應(yīng)用研究較少。Yüksel等[30]研究超聲對硬質(zhì)小麥的潤濕效果發(fā)現(xiàn)，超聲能增加水分吸收和擴(kuò)散到小麥中心的速度。與傳統(tǒng)潤麥相比，超聲潤麥生產(chǎn)的小麥粉顆粒更細(xì)、灰分低、面筋指數(shù)高，粉質(zhì)拉伸性能提高，在面包制作中應(yīng)用也更好。

2.4 真空潤麥

真空潤麥?zhǔn)窃谡婵窄h(huán)境中進(jìn)行加水潤麥的潤麥方式。真空潤麥能夠大大縮短潤麥時間，50 min就達(dá)到常規(guī)潤麥24～36 h的效果。與常規(guī)潤麥相比，真空潤麥后小麥粉整體粒徑較大，醇溶蛋白和破損淀粉含量較低，麥谷蛋白和支鏈淀粉含量較高[21]。隨著潤麥真空度的增加，粗蛋白和面筋含量增加，小麥粉的降落數(shù)值與真空度呈一定正相關(guān)[31]。真空潤麥還能降低小麥中的微生物數(shù)量，在一定潤麥溫度（25 ℃）和潤麥水分（15%）條件下，隨著真空度（40%～80%）的增加，小麥表面菌落總數(shù)、霉菌、酵母菌數(shù)和蠟樣芽孢桿菌數(shù)均呈減少趨勢，而大腸桿菌變化不明顯[32]。由于該方法對設(shè)備密封性要求較高且能源消耗大，目前僅在實驗室中進(jìn)行應(yīng)用研究。仲麗蘭等[33]基于專利分析后認(rèn)為，真空調(diào)質(zhì)是目前主要的小麥調(diào)質(zhì)技術(shù)專利申請方向。

2.5 壓裂破損潤麥

壓裂破損潤麥?zhǔn)峭ㄟ^壓裂、研磨或碾皮處理破壞小麥表皮后再進(jìn)行潤麥，該方式能加速水分滲透，大大縮短潤麥時間。研究表明，采用壓裂潤麥法可節(jié)約一半潤麥時間[34]；若采用輕微研磨潤麥，只需約30 min即可完成潤麥，且對小麥加工性能和品質(zhì)沒有影響[35-36]。陳成[5]研究剝皮率對潤麥時間的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)剝皮率在6%以下時，每增加3%剝皮率可節(jié)省潤麥時間1 h，但當(dāng)剝皮率超過 6%時則對潤麥時間沒有顯著影響。破損潤麥雖然可以縮短潤麥時間，但會加大麩皮和胚乳分離難度，增加小麥粉麩星含量，從而影響加工性能和產(chǎn)品品質(zhì)。目前壓裂破損潤麥技術(shù)尚不成熟，距離實際生產(chǎn)應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入研究。

2.6 生物酶制劑潤麥

酶制劑潤麥?zhǔn)抢妹钢苿┤趸←溒咏Y(jié)構(gòu)，加速潤麥過程中水分遷移，使胚乳和皮層易于分離，既可以縮短潤麥時間又防止?jié)欫溸^程中微生物滋生。李利民等[37]發(fā)現(xiàn)添加0.15 g/kg纖維素酶或戊聚糖酶潤麥5 h的出粉率均可達(dá)75%以上，明顯高于常規(guī)潤麥條件（清水，24 h）下的小麥粉出粉率（70.98%）。酶制劑潤麥操作簡便、高效專一，且對小麥粉品質(zhì)影響不大，具有較好的發(fā)展前景。

2.7 鹽水潤麥

鹽水潤麥?zhǔn)侵敢砸欢舛鹊柠}水進(jìn)行潤麥，主要有以下幾個方面的作用[1,38-40]：一是能顯著降低潤麥時小麥的微生物活性；二是鹽水中的氯化鈉可以強(qiáng)化面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高小麥面筋指數(shù)，增強(qiáng)面團(tuán)延展性和彈性；三是灰分含量增加，原因在于鹽水使麥皮表面脆性增大，增加了麥皮和胚乳分離難度，導(dǎo)致研磨時麩星更易混入小麥粉中；四是對小麥粉粒度分布有一定的影響，含鹽量5%能使皮磨粉粒度集中在11 xx篩網(wǎng)上，含鹽量5%和15%均能降低心磨14 xx篩網(wǎng)下的粒度含量。王大一[38]發(fā)現(xiàn)小麥粉表面微生物數(shù)量與鹽水濃度成反比，與鹽水潤麥時間成正比。盡管提高鹽水濃度能降低微生物含量，但是同時也增加了小麥粉中的灰分，降低了小麥粉白度，因此必須控制鹽水的濃度在合理范圍內(nèi)。

2.8 酸性水潤麥

潤麥水的酸堿度會對酶活、微生物數(shù)量、小麥粉品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。Sabillón等[41]使用含有機(jī)酸（乙酸或乳酸）和 NaCl溶液潤麥發(fā)現(xiàn)，無論潤麥溫度如何變化，所有溶液較空白對照組均能顯著降低軟硬小麥中病原微生物數(shù)量（P<0.05），其中乳酸（5.0%）和NaCl組合能夠有效滅活沙門氏菌、大腸桿菌等微生物，且對滅活硬質(zhì)小麥中微生物效果更好。CHEN等[42]采用含不同量活性氯的微酸性電解水（SAEW）潤麥，隨著SAEW濃度的增加，面制品中的菌落總數(shù)、酵母和霉菌數(shù)量以及次粉和麩皮中總多酚、脂肪酶活性、多酚氧化酶活性顯著降低，且對小麥次粉粉質(zhì)特性有一定改善。Suo等[43]研究低溫等離子體活化水（PAW）潤麥結(jié)果表明，PAW能顯著降低麩皮、小麥粉中的菌落總數(shù)和低等級小麥粉中多酚氧化酶、脂肪酶、脂氧合酶活性，同時小麥粉中游離巰基含量和糊化黏度值下降。

2.9 其他減菌處理潤麥

為更好解決潤麥引起的微生物問題，臭氧和二氧化氯被用于研究生產(chǎn)低菌化小麥粉的潤麥工藝，同時其安全性也得到證實[44]。國外大量研究表明，臭氧和二氧化氯對潤麥過程小麥籽粒、小麥粉及副產(chǎn)物具有顯著殺菌作用，且殺菌效果與臭氧水濃度有關(guān)[45-47]。譚靜[48]研究不同濃度臭氧水（0～10.5 mg/L）和二氧化氯水（0～100 mg/L）潤麥發(fā)現(xiàn)，8 mg/L和10.5 mg/L的臭氧水、濃度大于50 mg/L的二氧化氯水均能顯著降低小麥表面、麥麩、次粉和小麥粉中的細(xì)菌總數(shù)、霉菌/酵母菌和芽孢菌總數(shù)（P<0.05），且對出粉率、感官指標(biāo)、理化品質(zhì)指標(biāo)均無顯著影響（P>0.05）。周建新[49]的研究認(rèn)為，20 ℃潤麥時，濃度5.5 mg/L臭氧水就能顯著降低小麥粉中微生物數(shù)量（P<0.05），且對小麥粉脂肪酸值、色差值等品質(zhì)指標(biāo)無負(fù)面影響。此外，臭氧潤麥具有加速降解嘔吐毒素（DON）的效果，在臭氧濃度水濃度為 58.32 mg/L、潤麥水溫為30 ℃時，DON降解效率可達(dá)19.99%[50]。

3 總結(jié)與展望

潤麥工藝對提高生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益和改善產(chǎn)品質(zhì)量作用至關(guān)重要。國外對各種潤麥方式的研究開展較早，對潤麥機(jī)理及其對小麥加工性能和小麥粉品質(zhì)的影響進(jìn)行了深入研究。近年來，越來越多的國內(nèi)小麥粉加工企業(yè)和研究學(xué)者也在進(jìn)行潤麥技術(shù)的研究。研究表明，小麥潤麥過程的水分遷移與分布規(guī)律已基本明確，一是水分通過珠心層進(jìn)入胚乳，向內(nèi)茸毛端擴(kuò)散，二是水通過糊粉層細(xì)胞壁自外向里滲入，三是通過輔助路徑將水分由茸毛端逐步向胚乳中心擴(kuò)散，進(jìn)入胚乳內(nèi)部的水分一般24 h后分布趨向平穩(wěn)。小麥潤麥調(diào)質(zhì)效果與小麥均勻性、軟硬質(zhì)、水溫、環(huán)境溫濕度、著水設(shè)備、潤麥方式以及潤麥時間等因素有關(guān)。軟質(zhì)小麥胚乳結(jié)構(gòu)疏松，水分容易進(jìn)入胚乳內(nèi)部，所需潤麥時間較短；硬質(zhì)小麥蛋白含量高，組織結(jié)構(gòu)更為致密，水分滲透進(jìn)入胚乳內(nèi)部速度較慢，可使用二次潤麥的方式來保證潤麥效果；在一定溫度范圍內(nèi)，溫度增加可以提高水分滲透速度，一般在夏季小麥的潤麥時間較冬季時要短，蒸汽潤麥、熱水潤麥都是通過提高溫度來縮短潤麥時間；合理的潤麥時間可以保證小麥胚乳水分分布均勻，時間過短水分未完全進(jìn)入胚乳內(nèi)部，時間過長會導(dǎo)致小麥表皮干燥，影響小麥粉質(zhì)量；振動潤麥技術(shù)通過高頻振動消除水分子表面張力，最佳潤麥時間縮短至8～16 h，該潤麥方式得到國內(nèi)大型小麥粉企業(yè)的認(rèn)可與應(yīng)用；壓裂破碎同樣可大幅縮短潤麥時間，但會增加小麥粉麩星含量，降低小麥粉品質(zhì)，故企業(yè)較少使用該方式潤麥；鹽水潤麥可有效降低微生物含量，但增加了麥皮表面脆性，增加小麥粉麩星含量，在企業(yè)中使用較少。

綜上所述，通過選擇合適的潤麥方式并控制合理的潤麥條件，有利于節(jié)約潤麥時間，提升小麥籽粒水分均勻性，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，降低微生物數(shù)量，應(yīng)加大相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用力度。但部分潤麥方式也會影響小麥粉品質(zhì)，不符合國內(nèi)蒸煮類食品對高精度小麥粉的要求，而且我國小麥品種多而復(fù)雜，筆者認(rèn)為可進(jìn)一步針對不同小麥品種，在小麥潤麥水分精準(zhǔn)計算與控制調(diào)節(jié)、不同潤麥方式結(jié)合對小麥潤麥效果以及小麥粉應(yīng)用品質(zhì)的影響等方面開展更加深入的研究。