小麦制粉过程前、中、后路粉品质及流变学特性差异分析

王爱华，郑学玲

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

我国的面粉生产体系已经逐渐完善,大多数大中型制粉车间的制粉系统由皮磨、心磨、渣磨、尾磨，以及重筛、打麸、吸风等数量众多的子系统组成,这些出粉系统分别剥刮小麦籽粒的不同部位，所以不同系统面粉的质量品质和特性都具有显著的差异[1]。目前国内外对系统粉的蛋白质、破损淀粉、干湿面筋含量及流变学特性等都做了大量的研究[2-13]，前路皮磨和渣磨系统粉管提取的面粉面筋含量高、稳定性好、延伸性好且拉伸面积大，灰分低、白度好、破损淀粉少的出粉点主要集中在前路心磨系统。

贾祥祥等[14]指出，面粉厂前、中、后路粉面粉的质量特性存在明显差异，水分含量、峰值黏度和降落数值逐渐降低，灰分和湿面筋含量由前路向后路逐渐增加，即在碾磨过程中，前路粉和后路粉在品质上存在显著差异。前路粉的水分含量、峰值黏度和降落数值均高于后路粉，而灰分和湿面筋含量则相反。此外，粉体的吸水率、弱化程度、形成时间和延展性由前路到后路逐渐增加[15]。黄社章等[16]在系统粉管的质量特性研究中指出，前路粉的形成时间最短，中、后路粉的形成时间较长，从前路粉到后路粉的稳定时间逐渐缩短，弱化程度和吸水率增加，从前路粉到后路粉延伸性增加，阻力减小。

出于对成本的考虑，目前国内外淀粉、谷朊粉一般利用后路粉进行生产，虽然后路粉制备的淀粉、谷朊粉产量高，但质量较差。基于这种现状，作者对3种小麦粉的前、中、后路粉的品质及流变特性进行了比较分析，探究各路粉之间存在的具体差异性，为后期具有针对性的系统粉配粉，工业生产小麦淀粉和谷朊粉品质的提高及原料面粉的选用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

河南某面粉企业生产线基础粉：思丰F1、F2、F3；普麦F1、F2、F3；优麦F1、F2、F3。前路粉F1主要来源：前路皮磨、前路心磨等。中路粉F2主要来源：前路重筛、中路心磨等。后路粉F3主要来源：后路皮磨(4B、5B)、吸风粉XF、打麸粉DF、后路重筛(3D、4D)、2T、2S、后路心磨(6M、7M、8M)等。

1.2 仪器与设备

Haake RS6000旋转流变仪：德国赛默飞世尔科技有限公司；RVA-4快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientifi公司；Mixograph电子揉混仪：南京铭奥仪器设备有限公司；降落数值仪：瑞典Falling Number公司；破损淀粉仪：法国肖邦技术公司；MJ-III型面筋数量和质量测定仪、白度仪：杭州天成光电仪器厂；JHMZ型针式和面机：北京东方孚德科技发展中心；Foss Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪：福斯分析仪器公司；101A-2型电热鼓风干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；粉质仪、拉伸仪：德国布拉班德公司；恒温水浴振荡器：金坛市华峰仪器有限公司；DL-5-B离心机：上海安亭科学仪器有限公司；马弗炉：上海跃进医疗器械厂；F4发酵流变仪：法国Chopin。

1.3 方法

1.3.1 小麦前、中、后路粉基本理化指标的测定

水分含量的测定参照GB 5009.3—2010方法；白度的测定参照GB/T 22427.6—2008方法；灰分的测定参照GB/T 55056—2008方法；蛋白质含量的测定参照GB/T 5511—2008方法；湿面筋含量的测定参照GB/T 5506.2—2008方法；破损淀粉含量的测定参照AACC 76—61方法；降落数值的测定参照GB 10361—2008方法；面筋吸水率的测定参照GB/T 21924—2008方法。

1.3.2 前、中、后路粉水溶物总量的测定

准确称取1.00 g面粉，放入干燥洁净的50 mL离心管中，加入10 mL的蒸馏水，轻摇混匀，然后把样品放入25 ℃的恒温涡旋振荡器中，振荡1 h直至完全混匀，取出样品，以4 000 r/min离心20 min，得到上清液，即水溶物。将上清液倒入干燥至恒质量的铝盒，置于鼓风干燥箱中，40 ℃干燥10 h，然后105 ℃干燥3 h，取出冷却直至恒质量。

1.3.3 前、中、后路粉的糊化特性测定

糊化特性的测定参照GB/T 24853—2010方法。

1.3.4 前、中、后路粉面团的流变学特性测定

1.3.4.1 前、中、后路粉面团粉质、拉伸特性测定

面团粉质特性的测定参照GB/T 14614—2006方法；面团拉伸特性的测定参照GB/T 14615—2006方法。

1.3.4.2 前、中、后路粉面团动态流变学特性测定

面团动态流变学测定参照文献[17]。称取10 g面粉放入揉混仪和面钵中，将面粉与蒸馏水按2∶1(g/L)混合揉匀，揉制时间设定为2 min，将揉好的面团用保鲜膜包好松弛10 min，然后切一小块面团，放置在流变仪上，降下平板，切去多余的部分，用油密封，启动频率扫描。参数设置：剪切速率(0.10±0.01) s-1,频率0.1～10 Hz,温度25 ℃,平板间距1 mm,探头类型P35 Ti L。

1.3.4.3 前、中、后路粉面团的发酵特性测定

称取250 g面粉，放入面粉搅拌机。称取2 g安琪干酵母，加入125 mL蒸馏水使其完全溶解，然后放入面团搅拌机中。面团搅拌时间设定为2 min，称取315 g面团，放入流变发酵罐中，手握拳，用手背轻轻按压平整，然后加配质量2 kg、发酵温度30 ℃、时间8 h，点击开始即可。

1.3.5 数据处理

用Excel 2010和SPSS 25.0软件对试验数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦前、中、后路粉基本理化指标分析

表1是3种小麦粉的前、中、后路粉的基本理化指标，3种小麦粉的前、中、后路粉的灰分、蛋白质含量、干湿面筋含量、降落数值呈逐渐升高的趋势，而白度、面筋指数和面筋吸水率则呈现降低的趋势。这是由于小麦中的蛋白质大部分都存在于小麦籽粒的胚乳和糊粉层中，胚乳中蛋白质含量由内向外增加，但质量越来越差。前路粉大部分是来自于小麦籽粒中心部位，粉色好、面筋含量低、质量好，而后路粉则是由后路皮磨、打麸粉等重复筛理后所得到，粉色较差，面筋含量虽高，但质量低；3种小麦粉的前、中、后路粉水溶物含量都呈现先降低再升高的趋势，后路粉水溶物含量最高，这是因为大部分的纤维素、脂肪都存在于糊粉层和皮层中，绝大部分的糖存在于胚乳中[18]。从表1可知，3种小麦粉的前、中、后路粉损伤淀粉含量均呈现先降低再升高的趋势，可能与其设备工艺及系统粉管来源有关。3种小麦粉的前、中、后路粉的降落数值均呈逐渐升高的趋势，降落数值是反映面粉中酶活性的一个重要指标，前路粉降落数值低，酶活性高，后路粉则相反。这可能是因为随着蛋白质含量的增加，淀粉含量降低，从而增强了两者的结合度，延缓了α-淀粉酶对糊化淀粉的液化作用。可见，同一工艺不同车间生产的前、中、后路粉的质量指标是有显著性差异的，但规律性一致。

2.2 不同小麦前、中、后路粉糊化特性分析

在面粉糊化过程中，面筋形成的网络结构包裹着淀粉颗粒使其不能充分吸水，所以小麦面粉糊化是淀粉和蛋白质共同作用的结果。由表2可知，3种小麦粉的前、中、后路粉由前路到后路其峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值和峰值时间均呈逐渐降低的趋势，糊化温度则呈升高趋势。这是因为在小麦籽粒中由内而外直链淀粉含量是降低的，而直链淀粉含量又与面粉的糊化特性呈显著正相关[19]，所以其黏度呈降低的趋势，糊化温度与湿面筋含量呈正相关。总的来说，3种小麦的前、中、后路粉之间的糊化特性具有明显的差异，且具有一致的规律性变化。

表1 不同小麦前、中、后路粉基本理化指标

表2 不同小麦前、中、后路粉的糊化特性

2.3 不同小麦前、中、后路粉面团流变学特性分析

2.3.1 不同小麦前、中、后路粉面团粉质、拉伸特性分析

面团的形成时间、稳定时间是面粉粉质特性中的两个重要指标，面团在形成的过程中，形成时间越短，稳定时间越长，面团的韧性越好，面筋强度越大。从表3可以看出，3种小麦粉的前、中、后路粉的吸水率是逐渐增加的，后路粉的形成时间长于前路粉，稳定时间、弱化度和粉质指数没有一致的规律性，思丰F1、优麦F2和普麦F1的弱化度在同一小麦粉中最低，粉质指数最高，这可能是小麦品种不同而存在差异。

在拉伸过程中，面团拉伸阻力越大，延展性越小，面筋强度越强，蛋白质质量越好。延展性好的面团会拉长，不易破裂，有利于发酵过程中气泡的生长和较强的保气能力。由表4可知，3种小麦粉前、中、后路粉的拉伸阻力和最大拉伸阻力由前路到后路逐渐降低。有研究表明，小麦胚乳中心醇溶蛋白含量相对较少，胚乳外层相对较多，由内到外逐渐增加，因此延伸性逐渐提高[8]。总的来说，3种小麦的前、中、后路粉的拉伸特性具有明显的差异性和规律性。

2.3.2 不同小麦前、中、后路粉面团动态流变学特性分析

动态流变学是一种连续的微变形，是面团流变学性质的一项重要指标。其中两个重要参数黏性模量(G″)与弹性模量(G′)之比为损耗因子(tanα)。如果tanα比值大于1，则表示物体的黏性较强；如果tanα比值小于1，则表示物体的弹性较强。从图1可以看出，不同品种的面团损耗因子不同，且随着频率的增加，损耗因子先减小后增加。所有样品的tanα均小于1，说明面团的弹性大于黏聚力，弹性是面团的主要特征。

表3 不同小麦前、中、后路粉的粉质特性

表4 不同小麦前、中、后路粉的拉伸特性

图1 面团损耗因子随频率的变化

用流变仪对不同小麦前、中、后路粉制作的面团进行动态流变学分析,结果如图2和图3所示。随着频率的增加，面团的弹性模量和黏性模量均呈逐渐上升的趋势。结合图1可知，各小麦粉的前、中、后路粉的弹性均大于黏性，且具有相同的变化规律。

图2 面团弹性模量随频率的变化

图3 面团黏性模量随频率的变化

2.3.3 不同小麦前、中、后路粉面团发酵特性分析

面团发酵特性主要与面粉中的蛋白网络结构、淀粉的特性及发酵剂中的微生物的含量和种类有关[20]。由表5可知，不同小麦粉的前、中、后路粉中，由F1至F3，面团最大膨胀高度先升高再降低；面团的总产气量、气体释放曲线的最大高度及稳定时间均逐渐升高；持气率呈现降低的趋势。由此可知，后路粉面团的膨胀高度低，产气能力强，但持气能力弱，稳定性高；前、中路粉面团膨胀高度高，产气能力弱，稳定性相对较低，但持气能力较强。

2.4 不同小麦前、中、后路粉理化指标与流变学、糊化特性的相关性分析

表5 不同小麦前、中、后路粉面团的发酵特性

表6 不同小麦前、中、后路粉理化指标与流变学、糊化特性的相关性分析

3 结论

通过对3种小麦粉前、中、后路粉的理化指标的测定及面团流变学特性的分析，可知不同粉路面粉的组分分布及特性呈现一定的规律和差异：各小麦粉由前路到后路，其灰分、蛋白质含量、干湿面筋含量、降落数值、糊化温度、吸水率、延伸度均逐渐升高，白度、面筋指数、峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间、拉伸阻力、最大拉伸阻力均逐渐降低，损伤淀粉、水溶物含量均呈先降低再升高的趋势，存在明显的差异性和一致的规律性；后路粉的形成时间高于前路粉，稳定时间、弱化度、粉质指数的变化没有一致的规律性。在面团发酵过程中，后路粉面团的膨胀高度低，产气能力强，但持气能力弱，稳定性高；前、中路粉面团膨胀高度高，产气能力弱，稳定性相对较低，但持气能力较强。

目前国内外对各系统粉的研究较多，而对由各系统粉组成的前、中、后路粉的品质及规律性的研究还不够深入，后续可进一步深入分析其在大分子水平及机理上的差异，找出差异性的根本原因。可以本研究作为基础理论支撑，对后期具有针对性的系统粉配粉，工业生产小麦淀粉和谷朊粉品质的提高及原料面粉的选用提供理论基础。