小麥淀粉粒機(jī)械損傷程度與面粉品質(zhì)關(guān)系

孫 宇 李利民 張 杰 韓小賢 鄭學(xué)玲

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450052）

小麥淀粉粒機(jī)械損傷程度與面粉品質(zhì)關(guān)系

孫 宇 李利民 張 杰 韓小賢 鄭學(xué)玲

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450052）

以河南優(yōu)質(zhì)小麥品種——矮抗58為試驗(yàn)材料，研究小麥淀粉機(jī)械損傷程度與面粉品質(zhì)之間的關(guān)系。結(jié)果表明：機(jī)械粉碎強(qiáng)度可以控制淀粉粒的損傷程度，粉碎強(qiáng)度從0Hz增加到130Hz，損傷淀粉含量增加了5.52%，而面粉的平均粒度從70.94μm降到14.77μm；面粉的降落數(shù)值和沉降數(shù)值與損傷淀粉含量分別呈負(fù)相關(guān)和正相關(guān)；面粉中面筋的含量和質(zhì)量與損傷淀粉含量關(guān)系不大；淀粉損傷程度與面粉的吸水率呈正相關(guān)；損傷淀粉含量在6.54%～9.66%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間變化不大，當(dāng)損傷淀粉含量增加到12.06%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間降低；面團(tuán)的發(fā)酵穩(wěn)定性隨著淀粉損傷含量的增加而呈遞減趨勢，面團(tuán)水平總體上隨著損傷淀粉含量的增加而呈遞增趨勢。

機(jī)械損傷；損傷淀粉；面粉品質(zhì)

損傷淀粉是指小麥在制粉時(shí)，由于機(jī)械的碾壓作用，有少量的淀粉外層細(xì)胞膜被損傷，從而造成淀粉粒的損傷［1］。小麥損傷淀粉含量，會影響到面粉的很多性質(zhì)，如面團(tuán)流變學(xué)特性和黏度等［2，3］。國外對機(jī)械處理后的小麥粉中淀粉的粉碎方式與損傷程度進(jìn)行了研究［4－7］，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過球磨處理后的小麥淀粉顆粒出現(xiàn)較多的傷痕和裂紋，導(dǎo)致在面團(tuán)調(diào)制過程中，面粉的吸水率增加；淀粉損傷后，顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變成部分結(jié)晶最后成為非結(jié)晶形態(tài)，使之容易被α－淀粉酶水解，有利于發(fā)酵過程的進(jìn)行。

不同的面制食品要求小麥面粉具有不同的損傷淀粉含量，淀粉粒及其損傷后特性對小麥育種、加工和面制食品品質(zhì)有著重要的理論指導(dǎo)意義。小麥加工過程是基于機(jī)械力、熱因素的物理過程，在加工過程中淀粉粒由于機(jī)械力和熱的作用會發(fā)生損傷，從而導(dǎo)致面粉品質(zhì)特性的變化，目前中國對機(jī)械力作用所引起的淀粉粒損傷，及其對面粉品質(zhì)的影響研究較少。本試驗(yàn)以中國優(yōu)質(zhì)小麥品種——矮抗58為研究對象，擬通過機(jī)械粉碎強(qiáng)度控制引發(fā)淀粉粒損傷，探索機(jī)械粉碎強(qiáng)度與小麥淀粉粒損傷之間的規(guī)律，探討淀粉顆粒損傷與小麥粉品質(zhì)關(guān)系，為制粉工業(yè)及面制品行業(yè)提供理論與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

單顆粒谷物測定儀：SKCS4100，瑞典波通公司；

布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)ィ篗LU202，瑞士布勒公司；

面筋儀：Perten 2100型，瑞典波通公司；

FN儀：1800型，瑞典Falling Number公司；

粉質(zhì)儀：Farinograph－E，德國布拉班德公司；

紫外分光光度計(jì)：UV－2000，美國優(yōu)尼科公司；

超微粉碎機(jī)：XFJ－260，中國金科粉碎機(jī)械有限公司。

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)治療后常規(guī)組74例患者中，顯效25例，有效32例，無效17例，總有效率為77.03%（57/74）；研究組74例患者中，顯效32例，有效35例，無效7例，總有效率為90.54%（67/74）。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，研究組患者治療效果明顯優(yōu)于常規(guī)組（χ2=4.067 0，P=0.043 7<0.05）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小麥籽粒特性測定 采用瑞典波通公司的SKCS4100系統(tǒng)，在3～4min對300個(gè)小麥籽粒的特性進(jìn)行測定，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可顯示出平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和繪出直方圖，并可同時(shí)得到谷物水分、硬度指數(shù)、籽粒質(zhì)量、籽粒直徑等指標(biāo)。

1.2.2 制粉 采用BUHLER試驗(yàn)?zāi)ツシ郏鶕?jù)籽粒的硬度確定潤麥加水量，硬麥水分16%，中麥水分15%，軟麥不超過14%，潤麥時(shí)間為24h。出粉率控制在70%左右。

1.2.3 超微粉碎 將用試驗(yàn)?zāi)ブ频玫拿娣鄯謩e放入超微粉碎機(jī)中，分別以45，70，100，130Hz的功率粉碎，得超微粉碎面粉樣品待測。

1.2.4 沉降數(shù)值、降落數(shù)值及淀粉損傷含量測定 采用AACC（美國谷物化學(xué)師協(xié)會）方法測定。

1.2.5 面粉粒度測定 采用激光衍射粒度分析儀測定。

1.2.6 面粉面筋測定 采用瑞典Perton公司的Gluten Index面筋指數(shù)儀測定。包括2200型面筋儀、2015型離心儀。濕面筋含量按GB/T 14608——2008測定，結(jié)果換算成14%濕基。在進(jìn)行測定時(shí)，每個(gè)樣品做2次平行試驗(yàn)，取其平均值作為該樣品的測試值。

1.2.7 面粉粉質(zhì)測定 采用GB/T 14614——2006方法測定。

1.2.8 面團(tuán)發(fā)酵特性測定 面粉300g（14.0%水分基礎(chǔ)）、酵母（普通酵母）3%、鹽2%、糖1%，開始制備面團(tuán)15min前用24mL蒸餾水溶解，放入成熟度儀醒發(fā)室預(yù)熱。將面粉倒入粉質(zhì)儀揉面缽，再倒入酵母溶液和鹽水（預(yù)溶），啟動粉質(zhì)儀攪拌面團(tuán)至面團(tuán)形成（時(shí)間最短4min，最長15min），終點(diǎn)稠度應(yīng)為（500±20）FU。將制備好的面團(tuán)分割成兩塊，每塊155g左右，放入成熟度曲線儀醒發(fā)室發(fā)酵，時(shí)間間隔為35，15，30min，在兩次預(yù)發(fā)酵期間用揉圓器成型面團(tuán)一次，轉(zhuǎn)速為15r/min。最后一次發(fā)酵結(jié)束后，精確稱重150g面團(tuán)，揉圓器成形，面團(tuán)針眼向下放入儀器配備的塑料碗中，蓋上一層塑料薄膜，用沖壓裝置壓平面團(tuán)，放入發(fā)酵室內(nèi)的磁性支座上，調(diào)整記錄筆至零線上，打開開關(guān)，測定開始，面團(tuán)的成熟度曲線將被記錄下來。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒特性分析

小麥籽粒特性的測定采用單顆粒谷物測定儀（SKCS）進(jìn)行測定，測定結(jié)果如表1所示。美國按SKCS劃分軟硬小麥的方法：SKCS硬度指數(shù)值大于90為超硬麥，81～90為很硬，65～80為硬麥，45～64為中硬，35～44為中軟，25～34為軟麥，10～24為很軟，硬度指數(shù)值小于10為超軟。矮抗58的小麥籽粒硬度指數(shù)為67.73，所以受試樣品為硬麥，籽粒的單顆粒谷物重為41.63mg，粒徑為3.06mm。

由表2可知，隨著碎粉強(qiáng)度的加強(qiáng)，更多的大顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)樾☆w粒，尤其是未經(jīng)粉碎的淀粉經(jīng)過功率為45Hz的超微粉碎后，面粉的粒度發(fā)生了很大的變化，當(dāng)粉碎強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)時(shí)，面粉的粒度繼續(xù)減小，但減小的趨勢減緩。由此可以看出超微粉碎對面粉的微細(xì)化達(dá)到了很好的效果，根據(jù)上述粒度分布的特征，可以認(rèn)為從45Hz超微粉碎處理面粉開始，就對面粉顆粒粒度產(chǎn)生較大影響，100Hz和130Hz粉碎處理使顆粒粒度進(jìn)一步減小，但減小趨勢減緩。

表1 矮抗58小麥籽粒特性測定結(jié)果Table 1 Analytical data of Aikang 58wheat kernel parameters

2.2 不同粉碎強(qiáng)度的小麥粉的顆粒粒度分析

表2為不同粉碎強(qiáng)度得到的小麥粉顆粒粒度分布。

表2 小麥粉顆粒粒度分布?Table 2 Parcel size distribution of wheat flour /μm

2.3 粉碎強(qiáng)度與淀粉損傷程度的關(guān)系

面粉在超微粉碎過程中，當(dāng)碎粉力足夠大時(shí)，且力的作用很迅猛時(shí)，面粉顆粒瞬間產(chǎn)生的應(yīng)力超過了其機(jī)械強(qiáng)度，其顆粒相對平滑的表面變得粗糙，甚至出現(xiàn)開裂和破碎，使面粉顆粒體積顯著減小。在這一過程中，面粉顆粒表面性質(zhì)改變，也會出現(xiàn)顆粒晶格畸變、晶態(tài)轉(zhuǎn)化，使晶體的淀粉顆粒向非晶形態(tài)轉(zhuǎn)化，并使面粉中損傷含量增加［8］。在不同的粉碎強(qiáng)度下，面粉的損傷含量變化見圖1。

圖1 機(jī)械粉碎強(qiáng)度與淀粉粒損傷程度關(guān)系Figure 1 Relationship between mechanical crushing strength and the damaged exent of the starch granules

由圖1可知，損傷淀粉含量與未粉碎的面粉相比，增加了大約一倍，可見隨著粉碎強(qiáng)度的增加，損傷淀粉含量呈上升趨勢，即粉碎強(qiáng)度越強(qiáng)，淀粉損傷程度越大。

2.4 損傷淀粉含量對面粉品質(zhì)的影響

對經(jīng)過不同粉碎強(qiáng)度處理的面粉進(jìn)行基本品質(zhì)指標(biāo)測定，主要測定了面粉水分含量、灰分含量、降落數(shù)值、沉降數(shù)值、濕面筋含量和面筋指數(shù)。

由表3可知，不同損傷程度的面粉灰分含量十分相近，而面粉的降落數(shù)值與面粉中損傷淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)，即面粉降落數(shù)值越小則損傷淀粉含量越多，這一結(jié)論與王迎輝等的研究結(jié)果［1］相同，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是由于淀粉粒被損傷后，對酶反應(yīng)的敏感程度大大提高，更容易受到酶的侵襲而被水解成低聚糖，從而使體系黏度下降，降落數(shù)值變小；面粉的沉降數(shù)值隨著損傷淀粉含量的增加而急速增大；面粉中面筋主要是由麥谷蛋白和醇溶蛋白絡(luò)合而成，其數(shù)量和損傷淀粉的含量沒有直接關(guān)系，這一結(jié)論也可在本研究中得到證實(shí)，但在洗面筋的過程中發(fā)現(xiàn)，隨著粉碎強(qiáng)度的增加，面筋的延伸性降低，經(jīng)130Hz處理后的小麥粉的面筋幾乎沒有延伸性。

表3 面粉基本品質(zhì)測定結(jié)果Table 3 Data on flour properties

2.5 損傷淀粉含量對面團(tuán)特性的影響

對損傷淀粉含量不同的小麥粉進(jìn)行粉質(zhì)測試，測試結(jié)果見表4。由表4可知，淀粉損傷程度與面粉的吸水率呈正相關(guān)，這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果［8］一致，淀粉機(jī)械損傷程度增加而導(dǎo)致面粉吸水率的上升的主要原因是淀粉粒受到損傷時(shí)，晶體區(qū)域被打破，從而水分子能夠進(jìn)入到整個(gè)淀粉粒。從表4還可看出，面粉未經(jīng)粉碎處理時(shí)，面團(tuán)的形成時(shí)間較短、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)不高，一旦面粉經(jīng)粉碎后，面團(tuán)的形成時(shí)間急劇增加，粉質(zhì)指數(shù)也有所增加，但隨著粉碎強(qiáng)度的增加，面團(tuán)形成時(shí)間和粉質(zhì)指數(shù)基本保持不變。當(dāng)損傷淀粉含量在6.54%～9.66%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間變化不大，當(dāng)損傷淀粉含量增加到12.06%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間降低，這可能是由于面粉中破損淀粉的增加，面粉的吸水率提高，導(dǎo)致面團(tuán)和面過程縮短，穩(wěn)定時(shí)間降低［2］。

面團(tuán)的發(fā)酵特性對最終產(chǎn)品的質(zhì)量具有非常重要的影響。面團(tuán)的最終發(fā)酵時(shí)間表示達(dá)到最好發(fā)酵狀態(tài)所需要的時(shí)間，耐發(fā)酵的面粉具有較長的發(fā)酵穩(wěn)定性，面團(tuán)水平是面團(tuán)達(dá)到最佳發(fā)酵狀態(tài)時(shí)面團(tuán)的體積，彈性是峰值區(qū)域內(nèi)曲線的最大寬度。面團(tuán)的發(fā)酵穩(wěn)定性和面團(tuán)水平可以用來綜合評價(jià)面團(tuán)的發(fā)酵特性。表5為經(jīng)過不同粉碎強(qiáng)度的小麥粉所進(jìn)行的發(fā)酵測試結(jié)果。由表5可知，不同損傷淀粉含量的面粉具有不同的發(fā)酵特性，面團(tuán)的最終發(fā)酵時(shí)間在損傷淀粉含量超過7.30%后急劇降低；當(dāng)粉碎功率在0Hz和45Hz，即損傷淀粉含量在6.54%和7.30%時(shí)，面團(tuán)較耐發(fā)酵，當(dāng)損傷淀粉含量在12.06%時(shí)，面團(tuán)的發(fā)酵穩(wěn)定性較差，即面粉不耐發(fā)酵。以上可以看出：面團(tuán)的發(fā)酵穩(wěn)定性隨著淀粉損傷含量的增加而呈遞減趨勢，面團(tuán)水平總體上隨著損傷淀粉含量的增加而呈遞增趨勢。

表4 面團(tuán)粉質(zhì)參數(shù)測定結(jié)果Table 4 Data on farinograph parameters

表5 面團(tuán)發(fā)酵特性測定結(jié)果Table 5 Data on dough fermentation characteristics

3 總結(jié)

通過機(jī)械粉碎強(qiáng)度可以控制淀粉粒的損傷程度，淀粉機(jī)械損傷程度隨著粉碎強(qiáng)度的增加而增大；同時(shí)，粉碎強(qiáng)度對面粉的粒度也有較大的影響，未粉碎的面粉粒度平均值為70.94μm，當(dāng)粉碎強(qiáng)度達(dá)到130Hz時(shí)，面粉的粒度降到14.77μm；面粉的降落數(shù)值與面粉中損傷淀粉含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即面粉降落數(shù)值越小則損傷淀粉含量越多，而面粉沉降數(shù)值隨著損傷淀粉含量的增加而增大；面粉中面筋的含量和質(zhì)量與損傷淀粉含量關(guān)系不大；淀粉損傷程度與面粉的吸水率呈正相關(guān)，損傷淀粉含量在6.54%～9.66%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間變化不大，當(dāng)損傷淀粉含量增加到12.06%時(shí)，面粉的穩(wěn)定時(shí)間降低；不同損傷淀粉含量的面粉具有不同的發(fā)酵特性，面團(tuán)的發(fā)酵穩(wěn)定性隨著淀粉損傷含量的增加而呈遞減趨勢，面團(tuán)水平總體上隨著損傷淀粉含量的增加而呈遞增趨勢。

1 王迎輝，盧曉霆，王江偉，等.小麥粉降落數(shù)值與破損淀粉含量及小麥含芽率的關(guān)系［J］.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，29（4）：455～458.

2 王坤，呂振磊，王雨生，等.變性淀粉對面團(tuán)流變學(xué)特性和面包品質(zhì)的影響［J］.食品與機(jī)械，2011，27（4）：20～24.

3 王曉曦，王忠誠，曹維讓，等.小麥破損淀粉含量與面團(tuán)流變學(xué)特性及降落數(shù)值的關(guān)系［J］.鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，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 吳雪輝，陳玲.超細(xì)粉碎應(yīng)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

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：31101243）；河南省小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（編號：S2010－01－G06）

孫宇（1985－），女，河南工業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：sunyu39912214＠163.com

鄭學(xué)玲

2011－08－01