超微粉碎对小麦粉品质特性影响的研究

关二旗 郭武汉 卞 科

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

超微粉碎对小麦粉品质特性影响的研究

关二旗 郭武汉 卞 科

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

为探讨超微粉碎对小麦粉品质及面团流变学特性的影响，提高小麦粉制作面制食品的适宜性，选取优质强筋小麦样品，采用布勒实验磨粉机进行研磨制粉，再利用气流粉碎机对小麦粉进行超微粉碎处理，得到6种不同粒度的超微粉碎小麦粉样品，分析超微粉碎小麦粉品质及面团流变学特性（粉质参数）。结果表明：随着小麦粉粒度的减小，湿面筋含量、干面筋含量、降落数值均显著降低，破损淀粉含量、沉淀值、吸水量均显著提高（P＜0.05）；淀粉糊化的峰值黏度、面团稳定时间、粉质质量指数均呈先增大后减小的变化规律。当小麦粉颗粒粒径D50由43.07μm减小至25.81μm时，其淀粉糊化的峰值黏度由136 RVU显著增加至149 RVU；当小麦粉颗粒粒径D50由43.07μm减小至15.22μm时，其面团稳定时间由10.6 min增加至14.8 min。因此，综合考虑超微粉碎对小麦粉蛋白质品质、淀粉品质和面团稳定性的影响，采用超微粉碎技术对小麦粉进行适度加工，粒度（D50）达到25μm左右时，可以显著改善其淀粉糊化特性与面团加工特性。

小麦粉 超微粉碎 理化特性 面团流变学特性

超微粉碎一般是指将3 mm以上的物料粉碎至10～25μm以下的过程［1］。经过超微粉碎后，物料颗粒粒度的减小导致表面积及孔隙率增加，微粒表面分子排列、电子分存结构、晶体结构均会发生变化，使得超微粉体具备独特的理化特性，如良好的分散性、吸附性、溶解性、化学活性等［2］。作为一种新型的食品加工方法，目前超微粉碎技术在食品加工领域得到了广泛应用［3］。粉碎是小麦研磨制粉过程中最为重要的工艺环节之一。研究表明，采用不同制粉工艺磨制的小麦粉，其粒度存在显著差异［4－5］。小麦粉粒度大小的变化对其理化特性、面团加工特性及面制品品质均有一定的影响［6］。目前，常规小麦制粉工艺制取的小麦粉粒度一般在110～190μm之间。当对小麦粉进行超细粉碎处理时，采用分级技术将不同粒度的小麦粉颗粒分离后，其中的蛋白质就会发生“转移”和“集中”［7］。当小麦粉颗粒的粒径D90小于10μm时，蛋白质含量可提高1倍多。因此，通过小麦粉微细化处理和粒度分级，可获得不同蛋白质含量的产品，以满足制作不同面食制品的质量要求［8］。另外，在超微粉碎过程中，受外界作用力的影响，小麦粉颗粒会产生表面结构的变化，即小麦粉颗粒表面的粗糙度有所增加，甚至出现微孔和裂缝，同时伴随着晶格畸变、晶态转化等现象的发生，使得小麦粉中破损淀粉含量、吸水量均显著提高，糊化黏度降低，对面团的加工品质及面制食品的质量产生重要影响［9－13］。

小麦是中国第二大粮食作物，也是日常消费的重要粮食品种，在以面制食品为主的北方尤其如此。但是，国产小麦品质普遍存在着＂高筋不强、低筋不弱＂的现象，很难满足生产某些种类面制食品的需求。研究超微粉碎对小麦粉理化特性影响的客观规律，对于改善小麦粉品质及面制食品质量、拓宽小麦资源的利用范围均具有重要的实际应用价值和指导意义。为此，本研究选取优质强筋小麦样品为试验材料，研究超微粉碎后小麦粉加工特性的变化规律，为小麦粉品质改良、专用小麦粉生产及食品加工提供科学依据，提升国产小麦的加工利用价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

优质强筋小麦样品：中粮集团郑州海嘉食品有限公司，籽粒硬度指数（HI）为72%，蛋白质质量分数为14.8%。

1.2 仪器与设备

MLU202型试验磨：瑞士Buhler公司；QYF－100型气流粉碎机：江苏昆山密友实业有限公司；Winner3001型干粉激光粒度分析仪：济南微纳仪器有限公司；Sdmatic破损淀粉测定仪：法国特里白特－雷诺公司；FN1800降落数值仪、Perten－2200型自动面筋洗涤仪、GLUTORK－2020型面筋烘干仪：瑞典Perten仪器公司；RVA快速黏度仪：澳大利亚Newport Scientific公司；Brabender电子型粉质仪：德国Brabender公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦粉制备

对小麦样品进行清理除杂及调质，小麦籽粒水分质量分数调节至16%，润麦24 h。调质完毕，采用MLU202型实验磨粉机进行研磨制粉，收集各系统得到的小麦粉并混合均匀。

1.3.2 超微粉碎小麦粉制备

采用QYF－100型气流粉碎机对混合均匀的小麦粉进行超微粉碎处理，气流压力为（0.80±0.5）MPa，气流温度为（5±0.5）℃。通过调整气流粉碎机变频电机转速（3 000～13 800 r／min）及粉碎次数，控制超微粉碎小麦粉的粒度。

1.3.3 超微粉碎小麦粉粒度测试

采用Winner3001型干粉激光粒度分析仪对超微粉碎小麦粉粉体的粒径及粒度分布进行分析。其中：D10、D50、D90分别表示在粒径累积分布曲线上，10%、50%、90%的样品颗粒直径小于或等于此值。D50又称为中位径，Dav表示粒径分布的平均粒径。

1.3.4 超微小麦粉品质分析

水分含量测定：参照GB／T 5497—1985。湿面筋含量测定：参照GB／T 5506.2—2008。干面筋含量测定：参照GB／T 5506.4—2008。面筋指数测定：参照LS／T 6102—1995。沉淀值测定：参照 NY／T 1095—2006。降落数值测定：参照NF V03.720。破损淀粉含量测定：参照 AACC76—31。淀粉糊化特性测定：参照AACC76—21。面团流变学特性测定：参照GB／T 14614—2006。

1.4 数据统计

采用 Statistical Analysis System V8（SAS Institute，1997）统计分析软件对数据进行方差分析；采用邓肯氏新复极差法进行多重比较，检验水平为P＜0.05；采用Excel 2007处理数据和图表。

2 结果与分析

2.1 超微粉碎小麦粉粒度分析

采用气流粉碎机对小麦粉（H0）进行干法粉碎，通过调整气流粉碎机的变频电机的转速和粉碎次数，依次得到5种超微粉碎小麦粉样品，其粒度测定结果列于表1。在变频电机转速为10 200 r／min的条件下进行一次粉碎，小麦粉颗粒的D10、D50、D90分别为4.45、15.22、48.61μm，平均粒径 Dav为21.74 μm，达到超微粉体的粒径范围要求（10～25μm）。随着变频电机转速的提高和粉碎次数的增加，小麦粉的平均粒径不断减小。当变频电机转速达到138 000 r／min时，对小麦粉进行 2次粉碎，其 D10、D50、D90分别为3.63、10.14、32.32μm，平均粒径 Dav为15.25μm。

表1 小麦粉样品粒度分析结果

2.2 超微粉碎对小麦粉蛋白质品质性状的影响

从表2可以看出，随着小麦粉粒度的减小，湿面筋含量、干面筋含量均呈减小趋势：H0＜H1＜H2＜H3＜H4＜H5。方差分析结果表明，不同粒度小麦粉的湿面筋含量、干面筋含量存在显著差异，但面筋指数无显著差异（P＜0.05），这说明超微粉碎处理对小麦粉的面筋含量具有显著影响，对面筋指数无显著影响。

表2 不同粒度小麦粉的蛋白质品质性状

沉淀值与面团的稳定时间、最大拉伸阻力等性状指标存在极显著正相关关系，且这种关系不随群体构成、来源的变化而改变，是衡量小麦面筋质和量的重要指标［14］。本研究对小麦粉SDS沉淀值的测定结果表明，随着小麦粉粒度的减小，沉淀值明显提高；与H0相比，H5的沉淀值增加了1.25倍。方差分析结果显示，不同粒度小麦粉样品间的沉淀值差异均达到显著水平（P＜0.05）。由此可知，采用超微粉碎技术对小麦粉进行微细化处理可以显著提高其沉淀值。

2.3 超微粉碎对小麦粉淀粉品质性状的影响

由表3分析结果可知，随着小麦粉粒度的减小，其破损淀粉含量增加，降落数值减小，不同粒度小麦粉的破损淀粉含量及降落数值存在显著差异（P＜0.05）。这一结果表明，与经过一次研磨制取的小麦粉相比，超微粉碎小麦粉中破损淀粉颗粒显著增加，淀粉糊化过程中溶液的黏度显著降低。小麦粉中的淀粉分为大粒淀粉（A淀粉，粒径25～35μm）和小粒淀粉（B淀粉，粒径2～8μm）2类。大粒淀粉与小粒淀粉含量的改变对面团加工特性及面制食品的加工品质均有重要影响［15］。经过超微粉碎后的小麦粉，其淀粉粒度分布及破损淀粉含量发生了显著变化，必然导致小麦粉的理化特性及面制食品品质发生改变。

淀粉糊化特性测定结果表明，当小麦粉颗粒粒径D50由43.07μm降至25.81μm时，淀粉糊化的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度和回生值均显著增加（P＜0.05）。对于白盐面条的制作来讲，峰值黏度与面条评分高度正相关［16］。因此，小麦粉经过适当程度的微细化处理，可以在提高淀粉糊化峰值黏度的基础上，改善白盐面条的质量状况。但是，进一步超微化处理，随着小麦粉粒径的逐渐减小，淀粉糊化的峰值黏度则显著降低，这对于制作白盐面条显然十分不利。因此，可以采取小麦粉适度超微粉碎的加工处理方法，对其白盐面条的制作品质加以改善。

表3 不同粒度小麦粉的淀粉品质性状

2.4 超微粉碎对小麦粉面团物理特性（粉质参数）的影响

从表4可以看出，随着小麦粉粒度的减小，其吸水量显著提高，面团粉质参数各指标间差异显著（P＜0.05）。小麦粉颗粒粒径 D50为 15.22μm时（H3），面团的稳定时间达到最大值，为14.8 min，较H0提高了4.2 min；粉质质量指数同时达到最好水平。随着小麦粉颗粒粒径D50进一步减小，面团稳定时间、粉质质量指数均显著减小，面团弱化度显著提高。在小麦籽粒中，基质蛋白质和淀粉粒黏合在一起［17］。小麦籽粒被研磨粉碎成粉加水揉混形成面团的过程中，在空气的氧化作用下，小麦蛋白中的巯基（—SH）将会被氧化成分子间二硫键（—S—S—），使蛋白质分子间相互连接成在三维空间的网状结构，即面筋网络［18－19］。面团加工特性的优劣主要依赖于小麦谷蛋白亚基通过分子间二硫键形成面筋网络能力的大小［20］。对小麦粉进行超微粉碎，在面团的搅拌与揉混过程中，剪切力使蛋白质分子链直线排列和—HS充分暴露，可提高小麦蛋白质分子间二硫键形成面筋网络的能力［21］。但是，过度超微粉碎后，破损淀粉含量的显著提高会导致小麦粉吸水量显著增加，形成的面团受水分含量过高的影响，面团黏弹性变差，耐搅拌能力显著下降［22］。

表4 不同粒度小麦粉面团的物理特性（粉质仪法）

3 讨论

小麦籽粒中各组分分布很不均匀，经过研磨制粉后，不同粒度范围的小麦粉其组分存在显著差异［23］。有研究表明，粒度在17μm以下的小麦粉，主要组分为蛋白质碎片和淀粉颗粒，蛋白质含量高于平均值；粒度在17～40μm之间的小麦粉，主要组分为大粒淀粉与部分附着有蛋白质的淀粉颗粒，蛋白质含量低于平均值；粒度在41μm以上的小麦粉，主要组分为胚乳团块，蛋白质含量接近平均值［24］。Betty等［25］的研究结果显示，在16～25μm范围内，随着小麦粉粒度的增加，蛋白质含量显著下降，淀粉颗粒数量显著增加。小麦粉粒度的变化，导致其组分发生显著变化，进而影响小麦粉的理化特性和最终面制品品质。Wang等［26］研究发现，随着小麦粉粒度的减小，其破损淀粉含量和吸水率均显著提高。Miller等［27］、Pulkki等［28］的研究结果表明，中等偏细的小麦粉具有较好的烘焙特性。

本研究采用超微粉碎技术对小麦粉进行处理，随着其颗粒粒径的减小，小麦粉品质及面团物理特性（粉质参数）均发生显著变化：湿面筋含量、干面筋含量显著降低，沉淀值和破损淀粉均显著提高，降落数值显著减小（P＜0.05）；糊化峰值黏度和面团稳定时间均呈先增大后减小的变化规律。综合考虑超微粉碎处理对小麦粉蛋白质品质、淀粉品质和面团稳定性的影响，本研究认为将小麦粉进行适度超微粉碎处理，粒度（D50）达到25μm左右时，可以显著改善其淀粉糊化特性和面团加工特性。有关超微粉碎处理后小麦粉粒度变化对面条、馒头、面包等面制食品品质的影响，还有待进一步研究。

4 结论

超微粉碎处理对小麦粉品质特性影响显著。经过适度超微粉碎处理，小麦粉粒径（D50）达到25μm左右时，可以显著改变其淀粉糊化特性和面团物理特性（粉质参数），有利于面团加工特性的改善；过度超微粉碎处理，则会导致小麦粉的淀粉糊化峰值黏度显著降低，面团黏弹性变差，耐搅拌能力显著下降，不利于面团加工特性的改善。

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The Effect of Superfine Grinding on the Quality ofWheat Flour

Guan Erqi Guo Wuhan Bian Ke
（School of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

In order to discuss the effects of supermicro－grinding on wheat flour properties and the rheology characteristics of dough，as well as to improve its suitability of making flour food，the research selected the wheat sampleswith good quality，and adopted the Bühler test flourmiller grinding，and then made use of the jetmiller for the supermicro－milling of thewheat flour，and obtained 6 kinds of sampleswith differentgranularities，analyzed the supermicro－milling wheat flour properties and the rheology characteristics of dough（the farinograph parameters）.The results showed that：with the decreasing of thewheat flour granularity，the contentofwetgluten and dry gluten as well as the falling number all fell obviously，while the damaged starch content，flour sedimentation value and soakage all improved obviously（P＜0.05）.The peak viscosity of the starch paste，dough stability time，and farinograph quality indexes all showed the transformation rule of first increasing，and then decreasing.When thewheat flour particle size D50decreased from 43.07μm to 25.81μm，its peak viscosity of the starch paste increased obviously from 136 RVU to 149 RVU；and when the flour particle size D50decreased from 43.07μm to 15.22μm，its dough stability time increased from 10.6 min to 14.8 min.Therefore，took the comprehensive consideration of the effects of super micro－grinding on the properties of the wheat flour and dough，aswell as the paste stability，and adopted the super micro－grinding technology to process the wheat flour moderately，its characteristics of starch pasting and the paste processing propertieswill be obviously improved，when the granularity（D50）reached to about25μm.

wheat flour，supermicro－grinding，physicochemical properties，dough rheological properties

TS211.4

A

1003－0174（2015）11－0026－05

时间：2015－11－18 22：51：36

网络出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20151118.2251.002.html

国家现代农业（小麦）产业技术体系专项经费（CARS－03），河南工业大学博士科研启动基金（2012BS 010）

2014－12－15

关二旗，男，1982年出生，博士，讲师，谷物科学技术及农产品质量与安全

卞科，男，1960年出生，教授，谷物化学及农产品贮藏与加工工程