小麥制粉系統(tǒng)各粉路小麥粉營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分布情況研究

班進(jìn)福，趙彥坤，郭家寶，高振賢，曹 巧，戚茂乾，張國(guó)叢

(1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050041；2.河北省小麥工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050041；3.河北趙羅面業(yè)有限公司，河北 石家莊 050041)

中國(guó)是世界上最大的小麥消費(fèi)國(guó)，從整個(gè)世界范圍來(lái)看，小麥總產(chǎn)量中用作食品加工的占70%以上，而在中國(guó)這個(gè)比例超過(guò)90%。這就意味著在我國(guó)有90%的小麥?zhǔn)潜患庸こ煞酆笞龀擅嬷破?，直接作為主食被人們消費(fèi)[1]。小麥制粉是利用研磨、篩理、清粉等設(shè)備，將凈麥的皮層與胚乳分離，并把胚乳磨成粉[2]，制粉加工過(guò)程使小麥組分得以重組，分配至不同粉路之中，皮層、糊粉層及胚等部位被歸為麩皮等制粉副產(chǎn)物，胚乳則主要加工成不同品質(zhì)的小麥粉[3]。大多數(shù)大中型制粉車(chē)間的制粉系統(tǒng)由皮磨、心磨、渣磨，以及重篩、打麩、吸風(fēng)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)小麥粉的質(zhì)量品質(zhì)和特性都具有顯著的差異[4]。鐵與氧氣運(yùn)輸和氧化還原反應(yīng)密切相關(guān)，對(duì)促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)抵抗疾病和調(diào)節(jié)組織呼吸等有重要作用，缺鐵會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)性貧血[5]。每人每日鐵攝入量推薦標(biāo)準(zhǔn)為10～15 mg[6]。鋅是多種生物酶的活性中心基團(tuán)，可增強(qiáng)免疫功能、促進(jìn)食欲、干擾病毒復(fù)制、促進(jìn)傷口愈合、影響基因表達(dá)及細(xì)胞生長(zhǎng)復(fù)制。缺鋅影響生長(zhǎng)發(fā)育和免疫力，引起各種皮膚炎癥并造成心肌損傷[5]。每人每日鋅攝入量推薦標(biāo)準(zhǔn)為12～15 mg[6]。鈣是構(gòu)成骨骼和牙齒的重要成分,有助于人體的正常發(fā)育。維生素是維持機(jī)體生命活動(dòng)過(guò)程所必需的微量低分子有機(jī)化合物，一般無(wú)法由生物體自身產(chǎn)生，需要從食物中攝取[7]。維生素 A 缺乏是造成“夜盲癥”的主要原因，可導(dǎo)致兒童生長(zhǎng)遲緩、貧血、免疫力下降[8]。高膳食纖維食品可以使餐后血糖反應(yīng)平穩(wěn)，有助于維持肥胖癥和糖尿病患者的正常身體機(jī)能[9]。歐洲國(guó)家每人每日膳食纖維的攝入量推薦標(biāo)準(zhǔn)為11～33 g[10]。本研究通過(guò)對(duì)小麥制粉過(guò)程中，不同粉路小麥粉的蛋白組成、淀粉組成、粗纖維、膳食纖維、銅、鐵、鋅和鈣含量進(jìn)行檢測(cè)、分析和總結(jié)，以了解各粉路小麥粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分布規(guī)律，為配粉生產(chǎn)加工需要的小麥專(zhuān)用粉提供技術(shù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選取河北趙羅面業(yè)有限公司制粉系統(tǒng)為研究對(duì)象，研磨石優(yōu)20小麥。一次性在39個(gè)粉路抽取小麥粉5 kg用于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)檢測(cè)，樣品心磨粉24個(gè)(包括1M1中、1M1下、1M2上、1M2中、1M2下、1M3上、1M3中、2M1上、2M1中、2M2上、2M2中、2M2下、3M1上、3M1中、3M2上、3M2中、3M2下、4M上、4M中、5M上、5M下、6M上、6M下和7M下)，渣磨粉3個(gè)(包括1S1、1S2、2S)，尾磨粉2個(gè)(1T和2T)，皮磨粉5個(gè)(3BC、4BC、5BC、3BF、和4BF)，重篩粉5個(gè)(包括D1上、D1D2上、D1D3上、D2上和D3上)。

CSF6膳食纖維測(cè)定儀，意大利盈盛國(guó)際控股有限公司；MS204S電子天平，METTLER TOLEDO；TU-1810D紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Agilent 1260Ⅱ高效液相色譜儀、1290Ⅱ/6470A液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀，Agilent Technologies；SX-G07125節(jié)能箱式電阻爐，天津中環(huán)電爐股份有限公司；DH-101-2BY電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：采用GB 5009.5—2016第一法；淀粉含量的測(cè)定：采用GB/T 5009.9—2016；粗纖維(CF)的測(cè)定：采用GB/T 5009.10—2003；膳食纖維(DF)的測(cè)定：采用GB 5009.88—2014；銅含量的測(cè)定：采用GB 5009.13—2017第二法；鐵含量的測(cè)定：采用GB 5009.90—2016 第一法；鋅含量的測(cè)定：采用GB 5009.14—2017 第一法；鈣含量的測(cè)定：采用GB 5009.92—2016 第一法；VB1的測(cè)定：采用GB 5009.84—2016 第一法；VB2的測(cè)定：采用GB 5009.85—2016 第一法；VB6的測(cè)定：采用GB 5009.154—2016 第二法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS V8對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，采用Duncan multiple comparison法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 制粉粉路小麥粉蛋白質(zhì)及淀粉分布規(guī)律

小麥制粉粉路小麥粉蛋白質(zhì)含量見(jiàn)圖1，小麥制粉粉路小麥粉淀粉含量見(jiàn)圖2。

由圖1、圖2可知，石優(yōu)20小麥品種制粉粉路小麥粉蛋白質(zhì)含量有顯著性差異(P<0.05)。5BC粉路小麥粉蛋白質(zhì)含量最高，顯著高于其它粉路小麥粉(P<0.05)。1M1下粉路小麥粉蛋白質(zhì)含量最低，顯著低于其它粉路小麥粉(P<0.05)。淀粉含量在粉路間存在顯著性差異(P<0.05)，M2上粉路小麥粉淀粉含量顯著高于其它粉路小麥粉，7M下粉路小麥粉淀粉含量顯著低于其它粉路小麥粉。

圖1 小麥制粉粉路小麥粉蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖2 小麥制粉粉路小麥粉淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 制粉粉路小麥粉礦物質(zhì)含量分布規(guī)律

小麥制粉粉路小麥粉銅含量見(jiàn)圖3。

圖3 小麥制粉粉路小麥粉銅含量

由圖3可見(jiàn)，7M下粉路銅元素含量顯著高于其它粉路小麥粉(P<0.05)，1M2下、D1D2上和2M1上粉路顯著低于其它粉路小麥粉(除1M2中、1M1中和1M2上)(P<0.05)。Cu元素含量前5位的粉路從高到低分別為：7M下、D1D3上、6M下、2T和6M上，Cu元素含量后5位的粉路從高到低分別為：1M1中、1M2上、1M2下、D1D2上和2M1上；心磨粉、尾磨粉和皮磨粉系統(tǒng)，隨著研磨次數(shù)的增加Cu元素含量逐漸增大；渣磨粉和重篩粉系統(tǒng)Cu元素含量變化不明顯。說(shuō)明越接近小麥籽粒皮層，Cu元素含量越大。

小麥制粉粉路小麥粉鐵含量見(jiàn)圖4。

圖4 小麥制粉粉路小麥粉鐵含量

由圖4可見(jiàn)，4BF粉路小麥粉鐵元素含量顯著高于其他粉路小麥粉，2M2上粉路顯著低于其它粉路小麥粉(P<0.05)。Fe元素含量前5位的粉路從高到低分別為：4BF、7M下、2T、D1上和D1D3上，F(xiàn)e元素含量后5位從高到低的粉路分別為：1M2中、2M2下、2M2中、1M2下和2M2上；尾磨粉、皮磨粉和心磨粉后路的Fe元素含量明顯高于其他粉路小麥粉。

小麥制粉粉路小麥粉鋅含量見(jiàn)圖5。

圖5 小麥制粉粉路小麥粉鋅含量

由圖5可見(jiàn)，7M下粉路小麥粉鋅含量顯著高于其它粉路小麥粉，2M2上和1M2中粉路顯著低于其它粉路小麥粉(P<0.05)。Zn元素含量前5位從高到低的粉路分別為：7M下、2T、6M下、6M上和4BF，Zn元素含量后5位的粉路分別為：1M3上、1M3中、1M1中、2M2上和1M2中；心磨粉、渣磨粉、尾磨粉和皮磨粉系統(tǒng)，隨著研磨次數(shù)的增加Zn元素含量逐漸增大；說(shuō)明越接近小麥籽粒皮層，Zn元素含量越大。

小麥制粉粉路小麥粉Ca含量見(jiàn)圖6。

圖6 小麥制粉粉路小麥粉鈣含量

由圖6可見(jiàn)，4BF粉路小麥粉鈣元素含量顯著高于其它粉路小麥粉，1M3中和2M2下粉路小麥粉顯著低于其它粉路小麥粉(P<0.05)。鈣元素含量前5位的粉路從高到低分別為：4BF、D1D3上、D1上、7M下和D1D2上，鈣元素含量后5位的粉路分別為：1M3上、1M2下、1M1下、1M3中和2M2下。心磨粉、渣磨粉、尾磨粉和皮磨粉系統(tǒng)，隨著研磨次數(shù)的增加鈣元素含量逐漸增大；說(shuō)明越接近小麥籽粒皮層，鈣元素含量越大。皮磨4BF 鈣元素含量在制粉粉路系統(tǒng)中最高。

2.3 制粉粉路小麥粉纖維素含量分布規(guī)律

小麥制粉粉路小麥粉粗纖維含量見(jiàn)圖7。

圖7 小麥制粉粉路小麥粉粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由圖7可見(jiàn)，粗纖維含量在粉路小麥粉中存在顯著性差異(P<0.05)。7M下粉路小麥粉粗纖維含量顯著高于其他粉路小麥粉，1M1中和1M2下顯著低于其他粉路小麥粉(除2M2上、1S2、3M2上、1M2中和2M1上)(P<0.05)；粗纖維含量前5位從高到低的粉路分別為：7M下、6M下、5BC、5M下和2T，粗纖維含量后5位的粉路分別為：3M2上、1M2中、2M1上、1M1中和1M2下；說(shuō)明心磨粉系統(tǒng)隨著磨粉次數(shù)的增加，粗纖維含量逐漸增大，心磨粉后路粗纖維含量最高。

小麥制粉粉路小麥粉膳食纖維含量見(jiàn)圖8。

圖8 小麥制粉粉路小麥粉膳食纖維含量

由圖8可見(jiàn)，膳食纖維含量在粉路小麥粉中存在顯著性差異(P<0.05)。7M下粉路小麥粉顯著高于其他粉路小麥粉，1M2上、3M2中和2M1上粉路小麥粉膳食纖維含量顯著低于其他粉路小麥粉(除1M2下)(P<0.05)。膳食纖維含量前5位從高到低的粉路分別為：7M下、6M下、5M下、2T和4BC，膳食纖維含量后5位的粉路分別為：1M1下、1M2下、1M2上、3M2中和2M1上；說(shuō)明心磨粉系統(tǒng)隨著磨粉次數(shù)的增加，膳食纖維含量逐漸增大，心磨粉后路膳食纖維含量最高。

2.4 制粉粉路小麥粉維生素含量分布規(guī)律

VB6：VB6含量在粉路小麥粉中存在顯著性差異(P<0.05)。6M上粉路小麥粉VB6含量顯著高于其他粉路小麥粉，1M2中、1M1中、2M2下、1M1下、1M3上和1M2下粉路顯著低于其他粉路小麥粉(P<0.05)；VB6含量前5位的粉路從高到低分別為：6M上、2T、4BF、6M下和1T，VB6含量后5位的粉路分別為：1M1中、2M2下、1M1下、1M3上和1M2下；說(shuō)明心磨粉系統(tǒng)VB6含量隨著研磨次數(shù)的增加逐漸增大，心磨粉越接近小麥籽粒皮層，VB6含量越高(見(jiàn)表1)。

VB1：1M1中、1M1下、1M2上、1M2中、1M2下、1M3上、1M3中、2M2上、2M2中、2M2下、3M2上、3M2中和D2上粉路中VB1含量未檢出，其他粉路VB1含量存在顯著性差異(P<0.05)，6M上和7M下粉路小麥粉VB1含量顯著性高于其他粉路小麥粉，D1D2上和D1上粉路小麥粉VB1含量顯著性低于其他粉路小麥粉(除3M2下、2M1上和未檢出粉路)(P<0.05)；VB1含量前5位的粉路從高到低分別為：6M上、7M下、6M下、5M下和2T。說(shuō)明心磨粉后路、皮磨粉后路和尾磨粉維生素B1含量明顯高于其他粉路小麥粉，心磨粉前路VB1含量最低(見(jiàn)表1)。

表1 石優(yōu)20小麥制粉粉路小麥粉維生素含量顯著性分析

VB2：1M2中和2M2中粉路VB2含量在小麥粉中未檢出，其他粉路小麥粉含量在粉路小麥粉中存在顯著性差異，7M下粉路小麥粉顯著高于其他粉路小麥粉(P<0.05)，3M1上、3M2中和2M2上粉路小麥粉顯著低于其他粉路小麥粉(P<0.05)。VB2含量前5位的粉路從高到低分別為：7M下、2T、5M下、4BF和6M下，VB2含量后5位的粉路分別為：3M1上、3M2中、2M2上、1M2中和2M2中。說(shuō)明心磨粉后路、尾磨粉和皮磨粉后路VB2含量明顯高于其他粉路小麥粉(見(jiàn)表1)。

2.5 主成分分析

采用主成分分析法對(duì)39個(gè)粉路小麥粉進(jìn)行分析，結(jié)果表明，前2個(gè)主成分的特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)80.577 7%(見(jiàn)表2)，已能綜合粉路小麥粉性狀的大部分信息。

表2 主成分分析

由主成分載荷陣(見(jiàn)表3)得知，第一主成分主要綜合了粗纖維、膳食纖維、銅、鋅、淀粉、維生素B1和維生素B2的信息，其中粗纖維、膳食纖維、銅、鋅、維生素B1、維生素B2在第一主成分上呈正向分布，即PC1越大，粗纖維、膳食纖維、銅、鋅、維生素B1、維生素B2取值越大，淀粉含量在第一主成分上呈負(fù)向分布，即PC1越大，淀粉含量取值越??；第二主成分主要綜合了蛋白質(zhì)含量、鐵含量、鈣含量和維生素B6的信息，均呈正向分布。

表3 主成分載荷陣

2.6 聚類(lèi)分析

根據(jù)粉路小麥粉蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、銅、鐵、鋅、鈣、粗纖維、膳食纖維、維生素B1、維生素B2、維生素B6含量，對(duì)制粉粉路進(jìn)行聚類(lèi)分析。

從聚類(lèi)分析結(jié)果可知，在類(lèi)間距離為10時(shí)，39個(gè)粉路小麥粉可分為三大類(lèi)(見(jiàn)圖9)。

圖9 粉路小麥粉聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖

由圖9可見(jiàn)第Ⅰ類(lèi)聚集了15個(gè)粉路，分別為1M1中、1M1下、1M2上、1M2中、1M2下、1M3上、1M3中、2M1上、2M1中、2M2上0、2M2中、2M2下、3M2上、3M2中和3M2下，第Ⅱ類(lèi)聚集了17個(gè)粉路，分別為：3M1上、3M1中、4M上、4M中、5M上、1S1、1S2、2S、1T、3BC、4BC、5BC、3BF、D1上、D1D2上、D2上和D3上，第Ⅲ類(lèi)聚集了7個(gè)粉路，分別為：5M下、6M上、6M下、7M下、2T、4BF和D1D3上。

4 討論與結(jié)論

本研究得出，隨著研磨次數(shù)的增加，制粉粉路小麥粉Cu、Fe、Zn、Ca、CF、DF、VB1、VB2和VB6含量逐漸增大。心磨粉粉路7M下Cu、Zn、VB2、CF和DF含量最高，心磨粉6M上和7M下VB1含量最高，皮磨粉4BF的Fe和Ca含量最高?？傮w來(lái)說(shuō)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高的制粉粉路為：7M下、2T、6M下、4BF、6M上、5M下、D1D3上和D1上。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較低的制粉粉路主要是心磨粉前路粉，分別為：1M1中、1M1下、1M2上、1M2中、1M2下、1M3上、1M3中、2M1上、、2M2上、2M2中、2M2下。根據(jù)主成分分析得出2個(gè)主成分可以反映原變量80.577 7%的粉路小麥粉營(yíng)養(yǎng)綜合信息，另外聚類(lèi)分析將這39個(gè)粉路粉分為3類(lèi)。

由于小麥粉在生產(chǎn)過(guò)程中除去了幾乎全部的皮層，而研究發(fā)現(xiàn)，小麥中大部分的礦物質(zhì)元素都存在于種子的皮層[11]，所以小麥粉與完整的小麥相比，礦物質(zhì)含量很少。Tang等[12]對(duì)中國(guó)43種小麥系統(tǒng)粉礦物質(zhì)元素分布的研究表明，麩皮和渣磨粉的礦物質(zhì)元素含量最高；而小麥系統(tǒng)粉中，ⅢB含量最高，其次是3M、ⅡB和2M，ⅠB和1M的含量最低；王曉曦等[13]研究發(fā)現(xiàn)研究小麥制粉過(guò)程中，不同系統(tǒng)小麥粉中各礦物質(zhì)的分布情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：小麥中含鎂、Ca、磷、鉀四種礦物質(zhì)元素較高，其次是鈉，而Cu、Fe、錳、Zn含量極低；小麥中的礦物質(zhì)主要集中在小麥的皮層和胚中；在相同的系統(tǒng)中，從前路到后路，礦物質(zhì)的含量有逐步增高的趨勢(shì)，與本研究結(jié)果一致。魏帥等[14]以小麥籽粒為研究對(duì)象，采用瑞士Buhler MLU-202型實(shí)驗(yàn)制粉機(jī)對(duì)鉛、鎘含量不同的小麥籽粒樣品制粉加工，測(cè)定不同粉路產(chǎn)品的鉛、鎘、蛋白質(zhì)及灰分含量，分析鉛、鎘、灰分、蛋白含量關(guān)系，結(jié)果表明，鉛、鎘和灰分呈現(xiàn)出粗麩>細(xì)麩>皮粉>心粉的趨勢(shì)，且存在后路粉>前路粉的特點(diǎn)。楊居榮等[15]使用組織解剖法分離了小麥穎殼、皮層、胚和胚乳，分別測(cè)定不同部位的Pb、Cd、Cu含量，表明皮層和胚中的Pb、Cd含量顯著高于胚乳。王云霞等[16]使用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)研究小麥籽粒中Mn、Cu、Zn、P 4種金屬元素的含量分布，結(jié)果表明，靠近小麥皮層的部位金屬元素含量較高，而小麥籽粒內(nèi)部胚乳部分金屬元素含量較低，與本研究結(jié)果一致。