小麦淀粉粒机械损伤程度与面粉品质关系

孙 宇 李利民 张 杰 韩小贤 郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450052）

小麦淀粉粒机械损伤程度与面粉品质关系

孙 宇 李利民 张 杰 韩小贤 郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450052）

以河南优质小麦品种——矮抗58为试验材料，研究小麦淀粉机械损伤程度与面粉品质之间的关系。结果表明：机械粉碎强度可以控制淀粉粒的损伤程度，粉碎强度从0Hz增加到130Hz，损伤淀粉含量增加了5.52%，而面粉的平均粒度从70.94μm降到14.77μm；面粉的降落数值和沉降数值与损伤淀粉含量分别呈负相关和正相关；面粉中面筋的含量和质量与损伤淀粉含量关系不大；淀粉损伤程度与面粉的吸水率呈正相关；损伤淀粉含量在6.54%～9.66%时，面粉的稳定时间变化不大，当损伤淀粉含量增加到12.06%时，面粉的稳定时间降低；面团的发酵稳定性随着淀粉损伤含量的增加而呈递减趋势，面团水平总体上随着损伤淀粉含量的增加而呈递增趋势。

机械损伤；损伤淀粉；面粉品质

损伤淀粉是指小麦在制粉时，由于机械的碾压作用，有少量的淀粉外层细胞膜被损伤，从而造成淀粉粒的损伤［1］。小麦损伤淀粉含量，会影响到面粉的很多性质，如面团流变学特性和黏度等［2，3］。国外对机械处理后的小麦粉中淀粉的粉碎方式与损伤程度进行了研究［4－7］，发现经过球磨处理后的小麦淀粉颗粒出现较多的伤痕和裂纹，导致在面团调制过程中，面粉的吸水率增加；淀粉损伤后，颗粒的结晶结构逐渐转变成部分结晶最后成为非结晶形态，使之容易被α－淀粉酶水解，有利于发酵过程的进行。

不同的面制食品要求小麦面粉具有不同的损伤淀粉含量，淀粉粒及其损伤后特性对小麦育种、加工和面制食品品质有着重要的理论指导意义。小麦加工过程是基于机械力、热因素的物理过程，在加工过程中淀粉粒由于机械力和热的作用会发生损伤，从而导致面粉品质特性的变化，目前中国对机械力作用所引起的淀粉粒损伤，及其对面粉品质的影响研究较少。本试验以中国优质小麦品种——矮抗58为研究对象，拟通过机械粉碎强度控制引发淀粉粒损伤，探索机械粉碎强度与小麦淀粉粒损伤之间的规律，探讨淀粉颗粒损伤与小麦粉品质关系，为制粉工业及面制品行业提供理论与技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

单颗粒谷物测定仪：SKCS4100，瑞典波通公司；

布勒实验磨：MLU202，瑞士布勒公司；

面筋仪：Perten 2100型，瑞典波通公司；

FN仪：1800型，瑞典Falling Number公司；

粉质仪：Farinograph－E，德国布拉班德公司；

紫外分光光度计：UV－2000，美国优尼科公司；

超微粉碎机：XFJ－260，中国金科粉碎机械有限公司。

经调查统计分析，经治疗后常规组74例患者中，显效25例，有效32例，无效17例，总有效率为77.03%（57/74）；研究组74例患者中，显效32例，有效35例，无效7例，总有效率为90.54%（67/74）。统计数据表明，研究组患者治疗效果明显优于常规组（χ2=4.067 0，P=0.043 7<0.05）。

1.2 试验方法

1.2.1 小麦籽粒特性测定 采用瑞典波通公司的SKCS4100系统，在3～4min对300个小麦籽粒的特性进行测定，然后进行统计分析，可显示出平均值、标准差和绘出直方图，并可同时得到谷物水分、硬度指数、籽粒质量、籽粒直径等指标。

1.2.2 制粉 采用BUHLER试验磨磨粉，根据籽粒的硬度确定润麦加水量，硬麦水分16%，中麦水分15%，软麦不超过14%，润麦时间为24h。出粉率控制在70%左右。

1.2.3 超微粉碎 将用试验磨制得的面粉分别放入超微粉碎机中，分别以45，70，100，130Hz的功率粉碎，得超微粉碎面粉样品待测。

1.2.4 沉降数值、降落数值及淀粉损伤含量测定 采用AACC（美国谷物化学师协会）方法测定。

1.2.5 面粉粒度测定 采用激光衍射粒度分析仪测定。

1.2.6 面粉面筋测定 采用瑞典Perton公司的Gluten Index面筋指数仪测定。包括2200型面筋仪、2015型离心仪。湿面筋含量按GB/T 14608——2008测定，结果换算成14%湿基。在进行测定时，每个样品做2次平行试验，取其平均值作为该样品的测试值。

1.2.7 面粉粉质测定 采用GB/T 14614——2006方法测定。

1.2.8 面团发酵特性测定 面粉300g（14.0%水分基础）、酵母（普通酵母）3%、盐2%、糖1%，开始制备面团15min前用24mL蒸馏水溶解，放入成熟度仪醒发室预热。将面粉倒入粉质仪揉面钵，再倒入酵母溶液和盐水（预溶），启动粉质仪搅拌面团至面团形成（时间最短4min，最长15min），终点稠度应为（500±20）FU。将制备好的面团分割成两块，每块155g左右，放入成熟度曲线仪醒发室发酵，时间间隔为35，15，30min，在两次预发酵期间用揉圆器成型面团一次，转速为15r/min。最后一次发酵结束后，精确称重150g面团，揉圆器成形，面团针眼向下放入仪器配备的塑料碗中，盖上一层塑料薄膜，用冲压装置压平面团，放入发酵室内的磁性支座上，调整记录笔至零线上，打开开关，测定开始，面团的成熟度曲线将被记录下来。

2 结果与分析

2.1 小麦籽粒特性分析

小麦籽粒特性的测定采用单颗粒谷物测定仪（SKCS）进行测定，测定结果如表1所示。美国按SKCS划分软硬小麦的方法：SKCS硬度指数值大于90为超硬麦，81～90为很硬，65～80为硬麦，45～64为中硬，35～44为中软，25～34为软麦，10～24为很软，硬度指数值小于10为超软。矮抗58的小麦籽粒硬度指数为67.73，所以受试样品为硬麦，籽粒的单颗粒谷物重为41.63mg，粒径为3.06mm。

由表2可知，随着碎粉强度的加强，更多的大颗粒转变为小颗粒，尤其是未经粉碎的淀粉经过功率为45Hz的超微粉碎后，面粉的粒度发生了很大的变化，当粉碎强度继续加强时，面粉的粒度继续减小，但减小的趋势减缓。由此可以看出超微粉碎对面粉的微细化达到了很好的效果，根据上述粒度分布的特征，可以认为从45Hz超微粉碎处理面粉开始，就对面粉颗粒粒度产生较大影响，100Hz和130Hz粉碎处理使颗粒粒度进一步减小，但减小趋势减缓。

表1 矮抗58小麦籽粒特性测定结果Table 1 Analytical data of Aikang 58wheat kernel parameters

2.2 不同粉碎强度的小麦粉的颗粒粒度分析

表2为不同粉碎强度得到的小麦粉颗粒粒度分布。

表2 小麦粉颗粒粒度分布†Table 2 Parcel size distribution of wheat flour /μm

2.3 粉碎强度与淀粉损伤程度的关系

面粉在超微粉碎过程中，当碎粉力足够大时，且力的作用很迅猛时，面粉颗粒瞬间产生的应力超过了其机械强度，其颗粒相对平滑的表面变得粗糙，甚至出现开裂和破碎，使面粉颗粒体积显著减小。在这一过程中，面粉颗粒表面性质改变，也会出现颗粒晶格畸变、晶态转化，使晶体的淀粉颗粒向非晶形态转化，并使面粉中损伤含量增加［8］。在不同的粉碎强度下，面粉的损伤含量变化见图1。

图1 机械粉碎强度与淀粉粒损伤程度关系Figure 1 Relationship between mechanical crushing strength and the damaged exent of the starch granules

由图1可知，损伤淀粉含量与未粉碎的面粉相比，增加了大约一倍，可见随着粉碎强度的增加，损伤淀粉含量呈上升趋势，即粉碎强度越强，淀粉损伤程度越大。

2.4 损伤淀粉含量对面粉品质的影响

对经过不同粉碎强度处理的面粉进行基本品质指标测定，主要测定了面粉水分含量、灰分含量、降落数值、沉降数值、湿面筋含量和面筋指数。

由表3可知，不同损伤程度的面粉灰分含量十分相近，而面粉的降落数值与面粉中损伤淀粉含量呈显著负相关，即面粉降落数值越小则损伤淀粉含量越多，这一结论与王迎辉等的研究结果［1］相同，导致这一现象的原因可能是由于淀粉粒被损伤后，对酶反应的敏感程度大大提高，更容易受到酶的侵袭而被水解成低聚糖，从而使体系黏度下降，降落数值变小；面粉的沉降数值随着损伤淀粉含量的增加而急速增大；面粉中面筋主要是由麦谷蛋白和醇溶蛋白络合而成，其数量和损伤淀粉的含量没有直接关系，这一结论也可在本研究中得到证实，但在洗面筋的过程中发现，随着粉碎强度的增加，面筋的延伸性降低，经130Hz处理后的小麦粉的面筋几乎没有延伸性。

表3 面粉基本品质测定结果Table 3 Data on flour properties

2.5 损伤淀粉含量对面团特性的影响

对损伤淀粉含量不同的小麦粉进行粉质测试，测试结果见表4。由表4可知，淀粉损伤程度与面粉的吸水率呈正相关，这一结果与前人的研究结果［8］一致，淀粉机械损伤程度增加而导致面粉吸水率的上升的主要原因是淀粉粒受到损伤时，晶体区域被打破，从而水分子能够进入到整个淀粉粒。从表4还可看出，面粉未经粉碎处理时，面团的形成时间较短、粉质质量指数不高，一旦面粉经粉碎后，面团的形成时间急剧增加，粉质指数也有所增加，但随着粉碎强度的增加，面团形成时间和粉质指数基本保持不变。当损伤淀粉含量在6.54%～9.66%时，面粉的稳定时间变化不大，当损伤淀粉含量增加到12.06%时，面粉的稳定时间降低，这可能是由于面粉中破损淀粉的增加，面粉的吸水率提高，导致面团和面过程缩短，稳定时间降低［2］。

面团的发酵特性对最终产品的质量具有非常重要的影响。面团的最终发酵时间表示达到最好发酵状态所需要的时间，耐发酵的面粉具有较长的发酵稳定性，面团水平是面团达到最佳发酵状态时面团的体积，弹性是峰值区域内曲线的最大宽度。面团的发酵稳定性和面团水平可以用来综合评价面团的发酵特性。表5为经过不同粉碎强度的小麦粉所进行的发酵测试结果。由表5可知，不同损伤淀粉含量的面粉具有不同的发酵特性，面团的最终发酵时间在损伤淀粉含量超过7.30%后急剧降低；当粉碎功率在0Hz和45Hz，即损伤淀粉含量在6.54%和7.30%时，面团较耐发酵，当损伤淀粉含量在12.06%时，面团的发酵稳定性较差，即面粉不耐发酵。以上可以看出：面团的发酵稳定性随着淀粉损伤含量的增加而呈递减趋势，面团水平总体上随着损伤淀粉含量的增加而呈递增趋势。

表4 面团粉质参数测定结果Table 4 Data on farinograph parameters

表5 面团发酵特性测定结果Table 5 Data on dough fermentation characteristics

3 总结

通过机械粉碎强度可以控制淀粉粒的损伤程度，淀粉机械损伤程度随着粉碎强度的增加而增大；同时，粉碎强度对面粉的粒度也有较大的影响，未粉碎的面粉粒度平均值为70.94μm，当粉碎强度达到130Hz时，面粉的粒度降到14.77μm；面粉的降落数值与面粉中损伤淀粉含量呈负相关关系，即面粉降落数值越小则损伤淀粉含量越多，而面粉沉降数值随着损伤淀粉含量的增加而增大；面粉中面筋的含量和质量与损伤淀粉含量关系不大；淀粉损伤程度与面粉的吸水率呈正相关，损伤淀粉含量在6.54%～9.66%时，面粉的稳定时间变化不大，当损伤淀粉含量增加到12.06%时，面粉的稳定时间降低；不同损伤淀粉含量的面粉具有不同的发酵特性，面团的发酵稳定性随着淀粉损伤含量的增加而呈递减趋势，面团水平总体上随着损伤淀粉含量的增加而呈递增趋势。

1 王迎辉，卢晓霆，王江伟，等.小麦粉降落数值与破损淀粉含量及小麦含芽率的关系［J］.长春工业大学学报，2008，29（4）：455～458.

2 王坤，吕振磊，王雨生，等.变性淀粉对面团流变学特性和面包品质的影响［J］.食品与机械，2011，27（4）：20～24.

3 王晓曦，王忠诚，曹维让，等.小麦破损淀粉含量与面团流变学特性及降落数值的关系［J］.郑州工程学院学报，2001，22（3）：53～57.

4 Mok C，Dick J W.Response of starch of different wheat classes to ball milling［J］.Cereal Chemistry，1991，68：409～412.

5 Stark J R，Yin X S.The effect of physical damage on large and small barley starch granules［J］.Starch，1986，38：369～373.

6 Baldwin P M，Adler J，Davies M C，et al.Starch damage part 1：Characterization of granule damage in ball－milled potato starch study by SEM［J］.Starch，1995，47：247～251.

7 Ever A D.Production and measurement of starch damage in flour［J］.Starch，1988，40：309～311.

8 吴雪辉，陈玲.超细粉碎应用于面粉加工中的研究［J］.食品科技，2001（2）：9～10.

Relationship between mechanical damage of wheat starch granules and flour properties

SUN yu LI Li－min ZHANG Jie HANXiao－xianZHENG Xue－ling

（Grain College，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan450052，China）

Based on Aikang 58wheat sample，the relationship between mechanical damage of wheat starch granules and flour properties was studied.The results indicated that the damaged exent of the starch granules was controled by mechanical crushing strength，add the crushing strength form 0Hz to 130Hz，the damage starch content（DSC）increased 5.52%，while the average particle size of wheat starch was decreased from 70.94μm to 14.77μm；Falling number showed negative relationship with DSC，while sedimentation values increased as DSC increased；Wet gluten content and gluten index had little relationship with DSC；Water absorption of dough showed significant positive correlations with DSC；DSC between 6.54%and 9.66%，stability of dough had little change，stability of dough reduced when DSC increased to 12.06%；The dough fermentation stability with the increase of DSC was decreased and the dough size was increased，respectively.

mechanical damage；damage starch；flour properties

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.008

国家自然科学基金项目（编号：31101243）；河南省小麦产业技术体系建设专项资金资助项目（编号：S2010－01－G06）

孙宇（1985－），女，河南工业大学在读硕士研究生。E－mail：sunyu39912214＠163.com

郑学玲

2011－08－01