小麥分級(jí)改善小麥及小麥粉品質(zhì)的研究

韓文燕，王鳳成,2*，魏 雪，王曉玲

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.國家糧食加工裝備工程技術(shù)研究中心，河南 開封 475200 3.惠民縣宇東面粉有限公司，山東 濱州 251700

小麥在生長、收獲、運(yùn)輸、存儲(chǔ)的過程中，可能會(huì)遭受自然災(zāi)害、病蟲害感染，導(dǎo)致其中存在不完善?；蚧烊腚s質(zhì)等，影響小麥的清潔、安全性。小麥的不完善粒包括蟲蝕、病斑、生芽、生霉、破損等，這些不完善粒的胚或胚乳受到損傷但仍具有使用價(jià)值[1],而不完善粒與飽滿籽粒之間的容重差異則是實(shí)現(xiàn)小麥分級(jí)的重要條件[2]。隋春暖[3]的研究表明不完善粒的組織結(jié)構(gòu)疏松，胚乳含量低，會(huì)導(dǎo)致面粉灰分高。梅清等[4]的研究表明相同品種小麥的容重、千粒重也是影響其加工品質(zhì)的重要指標(biāo)。田偉[5]的研究表明霉變、蟲蝕小麥加工后不僅影響面粉色澤與品質(zhì)，還可能含有對(duì)人體有害的有毒物質(zhì)如嘔吐毒素等。湯安學(xué)等[6-7]的研究表明蟲蝕、破損等也會(huì)對(duì)小麥內(nèi)部的淀粉造成損傷。

周家貴[8]的研究表明對(duì)小麥進(jìn)行分級(jí)加工可以提高其利用率。溫紀(jì)平等[9]的研究也表明采用分級(jí)工藝能夠有效分選出優(yōu)質(zhì)小麥，顯著提升小麥與面粉的質(zhì)量。王鳳成等[10-11]的研究表明比重分級(jí)不僅能夠有效去除原糧中的雜質(zhì)，還能對(duì)其進(jìn)行分級(jí)。李毅念等[12]的研究表明比重分選能夠有效分選不同容重的物料。盧大新[13]的研究表明萌動(dòng)小麥能夠通過比重分選機(jī)進(jìn)行有效的內(nèi)部品質(zhì)的分級(jí)。重力分級(jí)去石機(jī)及其改型的比重分級(jí)機(jī)是目前面粉廠常用的分級(jí)設(shè)備，王宏等[14]的研究表明，比重分級(jí)機(jī)在分選不完善粒的應(yīng)用中顯示出較好的效果。目前大多數(shù)面粉廠并未將小麥分級(jí)設(shè)備更好地融入小麥清理加工工藝中，為了保證面粉品質(zhì)，通常分選出的輕質(zhì)小麥比例較高，這使得分選出的輕質(zhì)小麥中可能含有大量的飽滿籽粒，造成部分小麥的損失。作者以普通中強(qiáng)筋小麥為原料，設(shè)計(jì)了3道小麥分級(jí)新工藝，在保障經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，有效分選出小麥中的不完善粒，降低飽滿籽粒的損失，保障小麥的安全性，并研究每道分級(jí)的小麥籽粒的理化指標(biāo)、小麥粉的理化指標(biāo)、糊化特性、粉質(zhì)特性和拉伸特性，分析分級(jí)工藝對(duì)小麥及小麥粉品質(zhì)的影響，對(duì)改善小麥與小麥粉品質(zhì)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

中強(qiáng)筋小麥：山東惠民宇東面粉集團(tuán)有限公司。

硫代硫酸鈉、硼酸：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；碘化鉀：上海振欣試劑廠；氯化鈉：北京化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

61-71容重器：上海東方衡器廠；Infraneo Junior 近紅外分析儀、101FAR-1電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海樹立儀器儀表有限公司；JYDB小麥硬度指數(shù)測定儀：無錫錫糧機(jī)械制造有限公司；KSW-5-12A馬弗爐：天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司；MLU-202實(shí)驗(yàn)?zāi)ィ喝鹗坎祭展?；SDmatic破損淀粉儀：法國肖邦公司；面筋儀：瑞典Perten儀器公司；MICGIA色差計(jì)：日本佐竹公司；FA2004電子分析天平：上海上平儀器有限公司；電子粉質(zhì)儀、電子拉伸儀：德國布拉本德公司；RVA-TecMaster快速黏度測試儀：波通澳大利亞有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小麥分級(jí)工藝

由圖1可知，小麥分級(jí)主要有3道分級(jí)階段。第1道分級(jí)，初清后小麥在重力分級(jí)去石機(jī)中進(jìn)行，該機(jī)器有重質(zhì)口、輕質(zhì)口兩個(gè)物料出口和一個(gè)去石口，該階段重質(zhì)小麥占比70%，進(jìn)入后續(xù)清理流程，輕質(zhì)小麥占比30%進(jìn)入第2道分級(jí)階段。第2道分級(jí)階段也在重力分級(jí)去石機(jī)中進(jìn)行，同樣有重質(zhì)、輕質(zhì)兩個(gè)物料口和一個(gè)去石口，該階段重質(zhì)小麥占比75%與第1道分級(jí)重質(zhì)小麥匯集進(jìn)入其他清理步驟，輕質(zhì)小麥占比25%則進(jìn)入第3道分級(jí)階段。第3道分級(jí)階段在比重分級(jí)機(jī)中進(jìn)行，有3個(gè)物料出口，分別為重質(zhì)小麥占比30%、混合小麥占比40%、輕質(zhì)小麥占比30%，其中混合小麥將在該階段循環(huán)分選。

1.3.2 小麥籽粒特性測定

容重測定參照GB/T 5498—2013；千粒重測定參照GB/T 5519—2018；不完善粒測定參照GB/T 5494—2019；硬度測定參照GB/T 21304—2007；嘔吐毒素測定采用膠體金免疫層析法；水分測定參照GB 5009.3—2016；灰分測定參照GB 5009.4—2016。

1.3.3 制粉

制粉采用布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)，潤麥水分為15%。

1.3.4 小麥粉品質(zhì)特性測定

白度測定參照GB/T 27628—2011；濕面筋、面筋指數(shù)測定參照GB/T 5506.2—2008；降落數(shù)值測定參照GB/T 10361—2008；破損淀粉測定參照GB/T 31577—2015。

1.3.5 小麥粉糊化特性粉質(zhì)特性、拉伸特性測定

糊化特性測定參照GB/T 24853—2010；粉質(zhì)特性測定參照GB/T 14614—2019；拉伸特性測定參照GB/T 14615—2019。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel、SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作，采用單因素方差分析顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 分級(jí)工藝對(duì)小麥籽?；纠砘笜?biāo)的影響

由表1可知，每道分級(jí)階段重質(zhì)口小麥的容重、千粒重都顯著高于輕質(zhì)口小麥，而不完善粒含量、嘔吐毒素含量、灰分含量則均顯著低于輕質(zhì)口。

表1 分級(jí)工藝對(duì)小麥籽?；纠砘笜?biāo)的影響

原料小麥經(jīng)過第1道分級(jí)后，重質(zhì)1小麥的容重、千粒重都顯著提高，不完善粒含量降低到0.60%，嘔吐毒素含量降低到163.50 μg/kg，相較于原料小麥品質(zhì)顯著提高，小麥中的不完善粒和嘔吐毒素聚集于輕質(zhì)1小麥中，不完善粒含量達(dá)到了5.69%。不完善粒含量會(huì)影響小麥的容重，不完善粒含量高時(shí)小麥的容重就低[15]。該小麥樣品中不完善粒多為蟲蝕、病斑粒，這些籽粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，組織疏松，導(dǎo)致籽粒質(zhì)量降低，從而造成容重、千粒重的顯著降低，同時(shí)胚乳部分的損失使小麥中的含粉量少，輕質(zhì)小麥的灰分含量增大，出粉率有所降低。

輕質(zhì)1小麥經(jīng)二道分級(jí)后，獲得的重質(zhì)2小麥的容重、千粒重顯著高于輕質(zhì)2小麥，不完善粒含量、灰分含量則顯著低于輕質(zhì)2。輕質(zhì)2中不完善粒含量12.98%，顯著高于輕質(zhì)1小麥，經(jīng)過該分級(jí)階段，進(jìn)一步分選出了品質(zhì)較優(yōu)的小麥。二道分級(jí)階段重質(zhì)2小麥的容重、硬度指數(shù)、灰分含量都與一道分級(jí)重質(zhì)1小麥沒有顯著性差異，但相對(duì)于重質(zhì)1小麥不完善粒含量、嘔吐毒素含量顯著增加，出粉率有所降低，這是由于該分級(jí)階段的來料小麥為經(jīng)第1道分級(jí)分選出的輕質(zhì)1小麥，其不完善粒含量為5.69%，約是原料小麥不完善粒含量的2倍，影響了小麥的分選效果。第2道分級(jí)效果較第1道分級(jí)稍差。李毅念等[16]的研究結(jié)果也顯示，當(dāng)小麥中不完善粒占比越小時(shí)，分選效果越好。

輕質(zhì)2小麥進(jìn)入第3道分級(jí)，該階段小麥品質(zhì)變化顯著，重質(zhì)3、混合3、輕質(zhì)3出口小麥的容重、千粒重、出粉率都依次顯著降低，輕質(zhì)3小麥的出粉率降低到61.98%，而不完善粒含量與灰分含量則依次顯著增高。大量不完善粒集中在該階段的輕質(zhì)3中，使輕質(zhì)3不完善粒含量達(dá)到29.73%。重質(zhì)3小麥相對(duì)重質(zhì)1、重質(zhì)2小麥容重、千粒重顯著降低，而不完善粒含量則顯著升高。試驗(yàn)結(jié)果表明，每道分級(jí)階段的重質(zhì)小麥與輕質(zhì)小麥籽粒的理化品質(zhì)具有顯著性差異，各分級(jí)階段分選出的輕質(zhì)小麥出粉率低，而灰分含量高，尤其是第3道分級(jí)的輕質(zhì)小麥，出粉率顯著降低，灰分含量顯著增高。但各出口小麥的硬度指數(shù)差異并不顯著。

2.2 分級(jí)工藝對(duì)小麥粉基本理化品質(zhì)的影響

小麥分級(jí)前后小麥粉的理化指標(biāo)結(jié)果如表2所示。

表2 分級(jí)前后小麥粉的理化指標(biāo)

一道分級(jí)后兩出口小麥粉的濕面筋含量沒有顯著差異，但重質(zhì)1小麥粉面筋指數(shù)顯著高于輕質(zhì)1。常共宇等[17-19]研究不同不完善粒的存在對(duì)面粉品質(zhì)的影響表明，萌動(dòng)、蟲蝕、病斑傷及胚乳時(shí)，小麥中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞，使面筋質(zhì)量變差。這也是不完善粒含量多的輕質(zhì)1小麥粉面筋指數(shù)顯著降低的原因。重質(zhì)1小麥粉的降落數(shù)值為461 s，不僅顯著高于輕質(zhì)1小麥粉，相較于原料小麥粉也有提高。降落數(shù)值是間接反映α-淀粉酶活性的重要指標(biāo)，不完善粒含量多的小麥降落數(shù)值低，反映其不完善粒中的α-淀粉酶活性高。不完善粒對(duì)面粉品質(zhì)影響的相關(guān)研究也表明不完善粒的存在對(duì)于面粉中α-淀粉酶活性的影響與本文呈相似的結(jié)果[20-21]。輕質(zhì)1小麥的破損淀粉含量顯著低于重質(zhì)1，蟲蝕、破損等對(duì)小麥籽粒內(nèi)部的淀粉造成損傷，但由于不完善粒中胚乳占整個(gè)小麥籽粒的比例減少，麥皮對(duì)胚乳淀粉起到了部分保護(hù)作用，淀粉顆粒與磨輥表面接觸會(huì)相對(duì)較少，從而導(dǎo)致不完善粒含量高的小麥中破損淀粉含量反而降低了。

二道分級(jí)后，重質(zhì)2小麥粉灰分含量顯著低于輕質(zhì)2小麥粉，面筋指數(shù)、破損淀粉含量顯著高于輕質(zhì)小麥，降落數(shù)值與濕面筋含量則沒有顯著性差異。重質(zhì)2小麥粉各項(xiàng)理化指標(biāo)與重質(zhì)1沒有顯著性差異。三道分級(jí)后，各出口小麥粉的灰分含量、破損淀粉含量存在顯著性差異，重質(zhì)3、混合3、輕質(zhì)3的小麥粉灰分含量依次升高，降落數(shù)值、破損淀粉含量依次降低，但降落數(shù)值的降低趨勢并不顯著。

2.3 分級(jí)工藝對(duì)小麥粉糊化特性的影響

分級(jí)前后小麥粉糊化特性指標(biāo)如表3所示。

表3 分級(jí)前后小麥粉糊化特性指標(biāo)

由表3可知，一道分級(jí)后，重質(zhì)1小麥粉峰值黏度、最低黏度、最終黏度都顯著高于原料小麥粉和輕質(zhì)1小麥粉，衰減值低于原料小麥粉和輕質(zhì)1小麥粉。峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值、峰值時(shí)間都會(huì)受到淀粉含量的影響，同時(shí)淀粉-蛋白質(zhì)的相互作用也是重要影響因素[22]。蟲蝕、赤霉病粒內(nèi)部淀粉結(jié)構(gòu)遭到破壞，會(huì)降低面粉的糊化黏度、峰值時(shí)間。但試驗(yàn)結(jié)果顯示不同出口小麥粉的糊化溫度并沒有顯著性差異。二道分級(jí)后，重質(zhì)2小麥粉的峰值黏度、最低黏度、峰值時(shí)間顯著高于輕質(zhì)2小麥粉，但相較于重質(zhì)1的小麥粉沒有顯著性差異，而輕質(zhì)2小麥粉的最低黏度、峰值時(shí)間相較于輕質(zhì)1小麥粉又進(jìn)一步降低。衰減值則呈現(xiàn)與其相反的結(jié)果，重質(zhì)2小麥粉的衰減值顯著低于輕質(zhì)2。三道分級(jí)后，重質(zhì)3小麥粉的最低黏度、最終黏度相較于重質(zhì)1與重質(zhì)2小麥粉顯著降低，而峰值黏度與峰值時(shí)間雖稍低于重質(zhì)1與重質(zhì)2小麥粉，但差異并不顯著。輕質(zhì)3中不完善粒含量的顯著提高，蟲蝕粒的大量增加，造成其淀粉結(jié)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，使其黏度顯著減小。衰減值是反映熱糊穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，在每道分級(jí)階段，輕質(zhì)小麥粉的衰減值都顯著高于重質(zhì)小麥粉，表明輕質(zhì)小麥粉的熱糊穩(wěn)定性差，而重質(zhì)1、重質(zhì)2、重質(zhì)3小麥粉的衰減值依次增加，其熱糊穩(wěn)定性也依次變差。

小麥粉的糊化特性主要受淀粉的含量、種類和顆粒大小的影響[23-24]。試驗(yàn)中所用小麥為同一品種，進(jìn)行不同階段的分級(jí)后，不同出口小麥的糊化特性存在顯著差異，這種差異主要是由小麥中的不完善粒造成的，這些損傷會(huì)導(dǎo)致淀粉結(jié)構(gòu)與組成的變化，影響小麥粉的糊化特性。

2.4 分級(jí)工藝對(duì)小麥粉粉質(zhì)特性的影響

由表4可知，原料小麥經(jīng)一道分級(jí)后，重質(zhì)1小麥粉的吸水率、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)都高于原料小麥粉與輕質(zhì)1小麥粉，弱化度顯著低于輕質(zhì)1小麥粉。試驗(yàn)結(jié)果顯示通過第1道分級(jí)，分離出不完善粒與不飽滿粒到輕質(zhì)口，已經(jīng)顯著提高了重質(zhì)1小麥粉的粉質(zhì)質(zhì)量。二道分級(jí)后，重質(zhì)2小麥粉吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間與粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)都顯著高于輕質(zhì)2小麥粉，弱化度顯著低于輕質(zhì)2小麥粉，但與一道分級(jí)重質(zhì)1小麥粉沒有顯著性差異。二道分級(jí)通過對(duì)一道輕質(zhì)小麥的分選，進(jìn)一步分選出品質(zhì)較好的小麥。第3道分級(jí)分選出的重質(zhì)3小麥粉的吸水率、穩(wěn)定時(shí)間及粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均顯著低于重質(zhì)1和重質(zhì)2，但仍顯著高于同階段的混合3與輕質(zhì)3小麥粉。

表4 分級(jí)后小麥粉粉質(zhì)特性指標(biāo)

粉質(zhì)特性是衡量面團(tuán)耐揉性與內(nèi)在品質(zhì)的主要指標(biāo)。破損淀粉值越低，則面團(tuán)吸水率越低，面粉筋力越強(qiáng)，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間越長[25]，弱化度越高，面筋越弱，這些指標(biāo)能綜合反映面粉的粉質(zhì)質(zhì)量[26]。結(jié)果顯示每道分級(jí)階段的重質(zhì)小麥粉的粉質(zhì)質(zhì)量都顯著優(yōu)于輕質(zhì)小麥粉，面團(tuán)筋力更好。

2.5 分級(jí)工藝對(duì)小麥粉拉伸特性的影響

分級(jí)前后小麥粉拉伸特性指標(biāo)(135 min)如表5所示。原料小麥經(jīng)一道分級(jí)后，分選出的重質(zhì)1小麥粉面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸能量與拉伸比例都顯著高于輕質(zhì)1，通過小麥分級(jí)顯著提高了面團(tuán)強(qiáng)度和筋力，使面團(tuán)具有更好的抗拉強(qiáng)度。經(jīng)第2道分級(jí)分選出的重質(zhì)2小麥粉拉伸阻力、拉伸能量、拉伸比例與重質(zhì)1小麥粉沒有顯著性差異，表明兩種面團(tuán)的質(zhì)量較為接近，但顯著高于輕質(zhì)2。經(jīng)第3道分級(jí)后，按重質(zhì)3、混合3、輕質(zhì)3的次序，面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸能量、拉伸比例均依次減小。

表5 分級(jí)后小麥粉拉伸特性指標(biāo)(135 min)

面團(tuán)的拉伸特性中，拉伸阻力主要反映面團(tuán)的強(qiáng)度、筋力以及持氣性，而延伸度則反映了面團(tuán)的延展性和可塑性，拉伸比例反映了面團(tuán)的抗拉強(qiáng)度。面團(tuán)的各項(xiàng)拉伸指標(biāo)主要受小麥粉中蛋白質(zhì)的影響，輕質(zhì)口中的小麥，籽粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與組成發(fā)生變化，蟲蝕、病斑、生霉等破壞了小麥內(nèi)部的蛋白質(zhì)組成，導(dǎo)致面團(tuán)的拉伸特性發(fā)生改變。

3 結(jié)論

原料小麥經(jīng)過第1道分級(jí)顯著降低了小麥中的不完善粒含量與嘔吐毒素含量，顯著提高了小麥的容重與千粒重，提高了小麥粉的品質(zhì)。第1道分級(jí)與第2道分級(jí)重質(zhì)小麥粉的各項(xiàng)理化指標(biāo)、糊化特性、粉質(zhì)特性、拉伸特性(除最大拉伸比例和延伸度外)差異不顯著，這2個(gè)出口小麥可以合并為重質(zhì)小麥進(jìn)行后續(xù)處理。第3道分級(jí)階段重質(zhì)小麥雖然不完善粒含量高于一道與二道分級(jí)階段的重質(zhì)小麥，且糊化特性、粉質(zhì)質(zhì)量、拉伸特性較差，但其不完善粒含量(3.02%)、容重(772 g/L)仍符合國家標(biāo)準(zhǔn)中二等小麥的標(biāo)準(zhǔn)，但其中癟麥含量較多，需要與重質(zhì)小麥分開處理，提高利用率。小麥分級(jí)工藝三道分級(jí)階段都能夠顯著地分選出優(yōu)質(zhì)小麥，但隨著分級(jí)階段的進(jìn)行，進(jìn)入每道分級(jí)設(shè)備的小麥中不完善粒含量的增大，使分選出的小麥品質(zhì)逐漸變差，有待優(yōu)化不完善粒含量高的小麥分級(jí)工藝。