粒度与小麦粉品质关系的研究

刘梦，温纪平，周文卓

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

小麦是一种重要的粮食作物[1]。小麦粉食品加工特性优越、面制品口感良好且营养丰富，是人们最主要的消费谷物加工品[2]。在小麦粉加工过程中，粒度反映小麦粉的加工精度，是影响小麦粉品质的一项重要指标。小麦粉的粒度不同，其组成成分不同，相应理化特性也会发生变化，从而影响小麦粉面制品品质[3-4]。本文将系统粉筛分成不同粒度小麦粉，研究其灰分、白度、淀粉、蛋白质、溶剂保持力、糊化和流变学特性等，分析粒度和小麦粉品质关系，探索面制品适度筛分条件，为小麦制粉行业发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

心磨系统粉（1M3、2M1系统粉）：郑州天地人面粉实业有限公司。

K-TSTA淀粉总含量检测试剂盒、K-AMYL直链支链淀粉检测试剂盒：合肥莱尔生物科技有限公司；碳酸钠、乳酸、蔗糖（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；水：蒸馏水（三级）。

1.2 仪器与设备

LS-30粉筛：无锡穗邦科技有限公司；WGB-2000L智能白度测定仪：杭州天成光电有限公司；NKT全自动激光粒度分析仪：山东耐克特分析仪器有限公司；电子式粉质仪：德国Brabender公司；NG型吹泡仪：法国Chopin技术公司；QUANTA FEG 250扫描电镜仪：美国Ted Pella公司。

1.3 试验方法

1.3.1 不同粒度小麦粉理化指标的测定

参照GB/T 5507—2008《粮油检验粉类粗细度测定》中的方法采用电动粉筛筛分，得到4种不同粒度区间小麦粉（A 区间：粒度＞118 μm、B 区间：100 μm＜粒度≤118 μm、C 区间：85 μm＜粒度≤100 μm、D 区间：粒度≤85 μm）；灰分测定参照 GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中的方法；白度通过白度仪测定；平均粒径（D50）：采用激光粒度仪测定筛理后的小麦粉平均粒径，折光率控制在10%～15%；蛋白质测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的方法；湿面筋及面筋指数的测定参照GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉面筋含量第2部分：仪器法测定湿面筋》中的方法；破损淀粉测定参照AACC 76-31《小麦破损测定方法》中的方法；降落数值参照GB/T 10361—2008《小麦、黑麦及其面粉，杜伦麦及其粗粒粉降落数值的测定Hagberg-Perten法》中的方法进行测定；总淀粉测定采用K-TSTA淀粉总含量检测试剂盒；直/总淀粉测定采用KAMYL直链支链淀粉检测试剂盒。

1.3.2 不同粒度小麦粉溶剂保持力的测定

溶剂保持力的测定参照GB/T 35866—2018《粮油检验小麦粉溶剂保持力的测定》中的方法。

1.3.3 不同粒度小麦粉糊化特性的测定

糊化特性的测定参照GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速粘度仪法》中的方法。

1.3.4 不同粒度小麦粉流变学特性的测定

粉质特性的测定参照GB/T 14614—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》中的方法；吹泡特性的测定参照GB/T 14614.4—2005《小麦粉面团流变特性测定吹泡仪法》中的方法。

1.3.5 不同粒度小麦粉颗粒形态测定

将干燥的不同粒度小麦粉整齐有序地黏在金属小圆盘上，真空镀金，通过扫描电镜放大1000倍观察。

1.4 数据统计与分析

采用Excel和SPSS处理数据；采用Origin制图。

2 结果与分析

2.1 粒度对小麦粉灰分及白度的影响

不同粒度小麦粉的灰分含量、白度及平均粒径见表1。

表1 不同粒度小麦粉灰分、白度及平均粒径Table 1 The ash，whiteness and average particle size of wheat flour with different particle sizes

由表1可知，小麦粉随筛分粒度减小，灰分含量呈减小趋势，2M1系统粉在A粒度区间灰分含量达0.53%，明显高于其他粒度区间，可能因为2M1系统粉加工精度低，筛分后其A粒度区间小麦粉中含有少量的麸星、麸屑导致灰分含量高。

小麦粉随粒度减小，白度显著增大（P＜0.05），2M1系统粉在A粒度区间白度值最小，仅为68.7。这是由于粒度减小，其相对表面积增加，反光效果增强，白度增加[5]。

2.2 粒度对小麦粉蛋白质相关指标的影响

不同粒度小麦粉的蛋白质含量、湿面筋含量及面筋指数见表2。

表2 不同粒度小麦粉蛋白质相关指标Table 2 Protein related indexes of wheat flour with different granularity

由表2可知，2M1系统粉蛋白质含量无显著性变化。1M3系统粉随筛分粒度减小，蛋白质含量呈波浪式变化，在A粒度区间小麦粉蛋白质含量较高，这可能是因为筛分之后大粒度小麦粉中混有小麸星，麸星属于小麦皮层，含有丰富的蛋白质。户重雪等[6]研究表明，蛋白质含量在小麦胚乳中由外到内逐渐下降。随小麦粉粒度减小蛋白质含量先减后增再减小，在C粒度区间呈现最大值，这可能是随小麦粉粒度减小，小麦粉中更多的蛋白质碎片从淀粉-蛋白质结合体中剥离下来；D粒度区间的蛋白质含量较低，这与其破损淀粉含量高有关。

随筛分粒度减小，湿面筋含量整体上减小。1M3系统粉湿面筋含量D粒度区间与其他粒度区间相比显著下降（P＜0.05）。2M1系统粉湿面筋含量在A粒度区间最高，这可能是因为吸附一定水分的麸星被包裹于面筋蛋白之中，使得湿面筋含量上升。李建华等[7]研究表明，制作北方发酵包子最佳湿面筋含量为28%～32%；北方馒头湿面筋含量一般要求＞28%[8]。

小麦粉面筋指数随着筛分粒度的减小，呈先增后减趋势，在B、C粒度区间面筋指数较高，面筋筋力强。大粒度区间小麦粉面筋指数较低，这可能是由于大颗粒粉中混有的少量麸星，在小麦粉成团的过程，麸星附着于面筋蛋白膜中，使其连续性遭到破坏，导致面筋筋力减弱，面筋指数减小[9]。小粒度区间小麦粉的面筋指数也比较低，这可能是两方面原因造成的。1）小粒度小麦粉中破损淀粉的含量高，吸水能力强，面团筋力减弱。2）小粒度小麦粉中两种面筋蛋白比例不合适，麦谷蛋白含量低，麦醇溶蛋白含量高，会导致面筋弹性差且易延伸形变，面筋网络结构不牢固。Chaudhary等[10]研究表明，麦谷蛋白有助于形成紧密、牢固而有弹性的面筋网络结构。

2.3 粒度对小麦粉淀粉相关指标的影响

不同粒度小麦粉的淀粉相关指标变化见表3。

表3 不同粒度小麦粉淀粉相关指标Table 3 Starch related indexes of wheat flour with different granularities

由表3可知，随筛分粒度减小，破损淀粉含量显著增加，这是由于小粒度小麦粉受到的机械作用力大，相对来说损伤淀粉较多。随筛分粒度的减小，1M3系统粉的降落数值降低，一方面是α-淀粉酶活性随粒度减小而增大，另一方面可能是随小麦粉粒度减小其破损淀粉含量增加，破损淀粉更易被α-淀粉酶水解为小分子糖[11]。随筛分粒度的减小，2M1系统粉降落数值呈先增后减趋势。有研究表明，α-淀粉酶主要沉积于糊粉层和麦胚中[12]。2M1系统粉在A粒度区间小麦粉白度值最低，灰分最高，且有少量麸屑混入其中，从而推断这一粒度区间小麦粉含有糊粉层和麦胚，α-淀粉酶含量较高，导致其降落数值较低。

随筛分粒度减小，1M3系统粉总淀粉含量变化与其蛋白质含量变化趋势相反，2M1系统粉总淀粉含量呈现先增加后减小再增加的趋势。1M3系统粉的直链淀粉与总淀粉的比值随着粒度减小整体呈增加趋势；2M1系统粉则先增加后减小再增加，在C粒度区间较低但高于A粒度区间，这与小粒度小麦粉的破损淀粉含量增加有关。陈玉峰[13]研究发现，随淀粉含量增加（蛋白含量降低）面条质构特性、拉伸特性呈显著下降变化，面条蒸煮损失率显著增加。Bettge等[14]研究表明，随直链淀粉增加其破损淀粉含量增大，面条品质下降。

2.4 粒度对小麦粉溶剂保持力的影响

溶剂保持力一般用于软质小麦粉品质的预测，也可用于硬质小麦粉品质的测定[15-18]。姜松等[19]研究表明，较低碳酸氢钠溶液保持力、较高乳酸和蔗糖溶液保持力的小麦粉制成挂面，蒸煮之后面条的硬度、咀嚼性、弹性大。不同粒度小麦粉的溶剂保持力如图1所示。

图1 不同粒度小麦粉溶剂保持力Fig.1 Solvent retention capacity of wheat flour with different particle sizes

由图1可知，随小麦粉粒度减小，水溶剂保持力呈减小趋势，这可能是由于小颗粒小麦粉中破损淀粉含量高，小麦粉吸水能力上升但持水能力下降导致水溶剂保持力较低。2M1系统粉的A粒度区间小麦粉水溶剂保持力最大，这与其灰分、蛋白质、麸星含量较高有关。

1M3系统粉随小麦粉粒度减小碳酸钠溶剂保持力逐渐增大，2M1系统粉的A粒度区间小麦粉碳酸钠溶剂保持力最高。随小麦粉粒度减小乳酸溶剂保持力呈先增后减趋势，在B、C粒度区间呈较大值。蔗糖溶剂保持力先减后增，总戊聚糖主要存在于小麦麸皮中，故大粒度区间蔗糖溶剂保持力较高。在B、C粒度区间小麦粉蔗糖溶剂保持力呈较小值，小麦粉品质较好。

2.5 粒度对小麦粉糊化特性的影响

淀粉的峰值黏度、回生值和衰减值与面条硬度、口感及品质密切相关[20]。淀粉的峰值黏度、最终黏度和衰减值与馒头弹性呈正相关[21]。不同粒度小麦粉的糊化特性变化见表4。

由表4可知，1M3系统粉随小麦粉粒度减小，峰值黏度降低，可能是因为小粒度小麦粉α-淀粉酶含量大、活性强，淀粉酶在糊化过程中使淀粉分解。直链淀粉与支链淀粉相比更易溶于热水。2M1系统粉随小麦粉粒度减小，峰值黏度先增后减，小麦粉的各黏度值变化趋势相同。

1M3系统粉随小麦粉粒度减小，衰减值在C粒度区间最低。这可能是由于适当减小小麦粉粒度，使小分子淀粉颗粒间结合更紧密，在糊化过程中吸水溶胀过程不易破裂，衰减值减小；也可能是小颗粒小麦粉中B-型淀粉（淀粉颗粒完整度较低、边缘破损程度较高，呈球状或不规则的多面体状，粒径为2 μm～10 μm）含量高，其衰减值低于A-型淀粉（淀粉颗粒完整，表面光滑，呈扁圆状或透镜状，粒径为 10 μm～35 μm）。2M1系统粉随小麦粉粒度减小，衰减值无明显变化。

1M3系统粉回生值与黏度值变化趋势一致，2M1系统粉回生值无明显变化。小粒度小麦粉的糊化温度明显升高，这可能是因为D粒度区间颗粒小，小颗粒粉中的蛋白质及其水解物通过氢键或疏水相互作用黏附在淀粉颗粒表面，可以通过与淀粉分子的静电相互作用来抑制淀粉颗粒的分解[22]；也可能是由于小粒度小麦粉中B-型淀粉含量多，存在较多的脂质和磷脂阻碍淀粉颗粒的吸水膨胀[23]，导致糊化温度高，黏度值、衰减值、回生值降低。还可能是因为小颗粒完整淀粉粒和小粒径蛋白质的结构紧密，相对不易水解、糊化。

2.6 粒度对小麦粉流变学特性的影响

2.6.1 粒度对小麦粉粉质特性的影响

不同粒度小麦粉的粉质特性变化见表5。

由表5可知，1M3、2M1系统粉在A粒度区间吸水率最大，这是因为大粒度区间小麦粉中混有麸星，麸星中的戊聚糖有良好的吸水性；而且该粒度区间小麦粉的蛋白质含量高，吸水能力强。

随小麦粉粒度减小，面团形成时间、稳定时间和粉质质量指数均先增后减。1M3系统粉在B粒度区间和2M1系统粉在C粒度区间小麦粉稳定时间最长，这可能是因为麦谷蛋白的含量高，其二硫键结合牢固且难以打开。弱化度呈先减后增趋势。各系统小麦粉在A粒度区间弱化度显著（P＜0.05）高于其他粒度区间小麦粉，这可能是由于大粒度区间存在的麸星降低了面团筋力。

2.6.2 粒度对小麦粉吹泡特性的影响

不同粒度小麦粉的吹泡特性变化见表6。

表6 不同粒度小麦粉吹泡特性变化Table 6 Changes in foaming characteristics of wheat flour with different particle sizes

由表6可知，随筛分粒度减小，面团延伸能力L值先增后减，1M3系统粉的L值在B粒度区间达到最大值、2M1系统粉的L值在C粒度区间达最大值。这可能与麦醇溶蛋白的含量有关。随筛分粒度减小，面团弹韧性P值逐渐减小，这可能麦谷蛋白的含量有关。2M1系统粉随筛分粒度减小面团筋力W值增加，1M3系统粉随筛分粒度减小，W值减小、面团筋力减弱，这可能与小麦粉蛋白质含量和面筋指数有关。随筛分粒度减小，P/L值呈减小趋势，表示面团韧性减弱，延伸性增强。

2.7 粒度对小麦粉颗粒形态的影响

不同粒度小麦粉的颗粒形态如图2所示。

图2 不同粒度小麦粉扫描电镜Fig.2 SEM of wheat flour with different granularities

由图2可知，1M3、2M1系统粉随筛分粒度减小，小麦粉颗粒粒径明显减小，视野中小麦粉颗粒增多。各系统A、B粒度范围小麦粉，含有许多较大的胚乳颗粒，破损淀粉含量较少，因此，该粒度区间小麦粉流散性好，颗粒分散均匀。随筛分粒度的减小，大胚乳颗粒减少，淀粉粒、破损淀粉及小间质碎片逐渐增多。而C、D粒度范围小麦粉，含有许多小淀粉颗粒、小间质碎片，破损淀粉含量增多，由于小颗粒物增多，静电吸附作用明显造成小麦粉流散性差，小颗粒间出现集聚现象[24]。

3 结论

本文以1M3、2M1两种系统粉为原料，通过筛分研究粒度与小麦粉品质的关系，以期为小麦粉适度加工提供理论基础。结果表明，1M3、2M1系统粉随筛分粒度减小，灰分含量减少、白度增大、破损淀粉含量增多，湿面筋含量下降，面筋指数先增后减；2M1系统粉蛋白质含量无显著变化、总淀粉含量和降落数值先增加后降低；1M3系统粉蛋白质和总淀粉含量呈波浪变化、降落数值显著下降，在C粒度区间总淀粉含量较低、蛋白含量高、面筋品质较好。随筛分粒度减小，B、C粒度区间水溶剂保持力和乳酸溶剂保持力较高、蔗糖溶剂保持力较低；1M3系统粉碳酸钠溶剂保持力逐渐增大，而2M1系统粉在A粒度区间值最大。随筛分粒度减小，糊化温度呈上升趋势，1M3系统粉黏度和回生值降低、衰减值在C粒度区间最小，2M1系统粉黏度先增后减，衰减值、回生值无明显变化趋势。随筛分粒度的减小，小麦粉面团形成时间、稳定时间和粉质质量指数呈现先增大后减小的趋势，弱化度呈先减小后增大趋势，吸水率在A粒度区间最高；小麦粉面团延伸性L值呈先增后减趋势，P值、P/L值呈减小趋势；1M3系统粉W值减小，2M1系统粉W值增加。综上所述，B、C粒度区间小麦粉的品质较好。小麦粉制粉过程中，要做到适度加工，粒度过大或过小都会对小麦粉品质造成影响。