潤麥技術對小麥粉品質影響的研究進展

楊書林，惠 瀅，張曉雙，蔣榮霞，劉 婧，韓艷芳?

（1. 中糧糧谷控股有限公司，北京100020；2. 中糧營養健康研究院有限公司，營養健康與食品安全北京市重點實驗室，老年營養食品研究北京市工程實驗室，北京102209；3. 中糧（鄭州）糧油工業有限公司，河南 鄭州 450016；4. 中糧利金（天津）糧油股份有限公司，天津 300122）

小麥水分調節又稱調質，俗稱潤麥，是小麥制粉過程中重要的加工工序，其對小麥出粉率、微生物含量、產品品質穩定、企業生產成本等均有重要影響。潤麥的本質是通過控制小麥籽粒內部水分的遷移分布使得胚乳和皮層易于分離，從而達到制粉目的。合適的潤麥時間可以促使不同麥粒之間的水分均勻一致，麥粒皮層和胚乳的水分合理分配，從而提高小麥的制粉加工性能。不同原糧品種、水質、加水量、溫度、時間、季節和氣候等均會影響潤麥過程中水分含量和分布均勻程度，從而對后續研磨加工和產品品質產生影響。

目前小麥粉加工企業在潤麥工藝中普遍面臨著潤麥時間長、潤麥不均勻、容易滋生微生物等技術難題。隨著工業化水平不斷提高和新加工技術出現，潤麥處理方式也形式多樣，其歸納起來主要有兩類：一是以縮短潤麥時間為目的，主要有熱處理潤麥、振動潤麥、超聲潤麥、真空潤麥、壓裂破損潤麥、生物酶制劑潤麥等；二是以降低產品中微生物含量為目的，主要有鹽水潤麥、酸性水潤麥、臭氧潤麥等。通過選擇合適的潤麥方式或將不同潤麥方式相結合，有利于實現節約潤麥時間，降低微生物含量，提高出粉率和產品穩定性的目的，同時還可以降低生產成本。

本文詳細介紹了小麥潤麥的基本原理以及原糧、加水量、不同溫濕度、時間等因素對小麥潤麥的影響，重點闡述了熱處理、振動、超聲、真空、壓裂破損、生物酶制劑、鹽水、酸性水和其他減菌處理等不同潤麥方式對小麥加工過程及產品品質的影響，總結了不同潤麥方式的優缺點及其在當前國內實際生產應用情況，并對未來我國小麥潤麥技術的發展進行展望，以期為小麥加工制粉企業提供借鑒和參考。

1 小麥潤麥的原理及其影響因素

1.1 小麥潤麥的原理

小麥籽粒各部分結構與組成不同，決定其吸水性能的差異。小麥籽粒由外至內分別由麥皮（4.6%～6.4%）、珠心層（1.5%～2.5%）、糊粉層（6%～8.9%）、胚（1.4%～3.8%）和胚乳（77%～85%）五部分組成[1]。其中，由管狀細胞組成的麥皮和胚結構疏松多孔，吸水能力較強。珠心層很薄，在溫度低于50 ℃時不易透水；糊粉層厚約40～70 μm，其吸水快且易于膨脹。胚乳主要由淀粉和蛋白質基質組成，其組織結構緊密，吸水性較差。Song等[2]利用三維核磁共振成像技術研究發現，在小麥內部平均水分含量為12%（濕基）時，胚乳水分含量在7.3%～16.4%之間變化，水分相差高達9.1%。

小麥加水后需要一定時間來重新分配水分，以滿足碾磨工藝要求。小麥潤濕前期，水分經過胚進入糊粉層和胚乳中，到了小麥潤麥后期和潤麥完成時，胚的水分仍然遠高于其他組織[3]。小麥潤麥過程水分轉移有兩種主途徑和一種輔助途徑[4]：一是水分通過珠心層進入胚，并向內茸毛端擴散；二是水通過糊粉層細胞壁由外向內滲透。輔助途徑則是將水分由茸毛端逐步向胚乳中心遷移。在潤麥完成后，胚乳中心的水分梯度一直很高，從胚到茸毛端，水分含量不斷降低，進一步證明了胚是主要水分傳遞的路徑之一[5]。

1.2 影響小麥潤麥的主要因素

1.2.1 原糧對小麥潤麥的影響

原糧質量尤其是小麥品種均勻性與水分均勻性對潤麥工藝有很大影響。相同水分的條件下，不同質地小麥潤麥過程中水分從小麥的表面滲透到小麥中心的時間不同。軟質小麥胚乳結構疏松，水分容易進入胚乳內部，所需潤麥時間較短。與軟質小麥相比，硬質小麥蛋白含量高，組織結構更為致密，水分滲透進入胚乳內部速度較慢，因此需要更多的水和較長潤麥時間才能軟化被皮層包裹著的胚乳。通常，對硬質小麥可進行二次著水潤麥，第一次潤麥水分為15%～17%，第二次潤麥水分為18%～18.5%，每次著水后都應保持潤麥時間不少于 12 h；軟質小麥潤麥水分為 14.5%～15.5%，持續時間為16 h。實際生產中往往需要將兩種小麥進行凈麥搭配使用，此時應先清理完硬質小麥后再清理軟質小麥，使硬質小麥提前進入潤麥倉，利用時間差調整兩種小麥的潤麥效果，可有效地保持入磨麥水分平衡和小麥籽粒軟硬相統一。

1.2.2 加水量對潤麥影響

小麥潤麥水分關系著出粉率、生產效率和比能耗的高低。Warechowska等[6]研究潤麥水分（12%～18%）對硬質和中硬質小麥影響表明，隨著潤麥水分含量增加，比研磨能量和研磨效率指數增加，出粉率降低，蛋白質和面筋含量減少，面團形成時間縮短。潤麥水分增加強化面筋網絡和吸附能力，有利于面包制作過程中面團的吸水和保持穩定。Cappelli等[7]研究潤麥水分（11%～17%）對弱筋小麥的影響發現，小麥水分能顯著影響面團流變性（面團的穩定性、韌性和延展性）和面包特性。隨著水分增加，面團延展性增加，韌性降低。面團穩定性在13%水分時最大。面包比容在較高潤麥水分（13%和 15%）條件下得到顯著改善。此外，潤麥時應根據原糧品種及水分含量來控制加水量。若含水量太低，小麥表皮和胚乳無法更好地分離，會導致小麥粉中麩星較多、粉色較差。如果含水量較高，盡管麩皮與胚乳更易于分離，但由于物料較潮濕，流散性不好，給篩理分級帶來很大困難[8]。

1.2.3 不同溫濕度對小麥潤麥的影響

環境溫濕度對潤麥的影響也不容忽視。劉濤[9]和李林軒[10]認為在實際加工過程中應考慮車間內溫度和濕度對制粉效果的影響。當溫度上升，小麥籽粒酶活動增加，分子運動和水分熱傳導增強，從而促進了小麥籽粒水分遷移，提高滲透速率，縮短了水分達到平衡所需時間。而在北方冬季氣溫低，潤麥過程中易出現加不進去水導致潤麥效果較差的現象。當室內空氣的相對濕度過大，小麥水分不易蒸發，應少著水；當室內空氣相對濕度小而氣溫較高，則應多著水[11]。因此，在高溫多雨季節要少加水或縮短潤麥時間，而在低溫干燥條件下應適量多加水或增加潤麥時間。

1.2.4 時間對小麥潤麥的影響

潤麥時間改變小麥籽粒內部的水分分布狀況，最終影響小麥加工性能和小麥粉品質。王偉[12]研究不同潤麥條件下小麥籽粒中結合水、束縛水、自由水分布的變化，發現不同潤麥時間及潤麥加水量對軟、硬麥籽粒中水分分布有一定的影響。理想狀況下，經潤麥8～12 h后，小麥內部基本完成體積膨脹和水分平衡。但實際制粉加工過程中，由于受到較多因素影響，潤麥時間往往超過12 h，一般弱筋或軟質小麥潤麥需16～24 h，而強筋或硬質小麥潤麥時間為 24～32 h。王紹文等[13]研究表明，在潤麥0～18 h內，隨著時間延長，中筋小麥的胚乳與麩皮越容易分離，出粉率增加且灰分降低。陳倩等[14]研究結果表明，不同潤麥時間（8～40 h）對中筋和強筋小麥粉4種溶劑保持力（Solvent Retention Capacity，SRC）均有影響，且適當延長潤麥時間有利于降低破損淀粉含量。

2 潤麥技術研究進展

常規潤麥雖然操作簡便，但原糧在15%～16%的潤麥水分下密閉潤麥20 h左右，極易滋生微生物[15-16]。國內外學者主要從縮短潤麥時間和降低小麥粉菌落總數角度研究新型潤麥技術及其對小麥粉品質的影響。

2.1 熱處理潤麥

潤麥溫度會影響水分滲透速度，熱水潤麥、蒸汽潤麥等均是通過調整溫度來實現改善潤麥的目的。熱水潤麥是用加熱到一定溫度的水進行潤麥，在20～43 ℃時，溫度每增加12 ℃，水分滲透速度可以提高4倍；當水溫高于43 ℃，水分滲透增速變小[17]。適當的潤麥溫度可以縮短潤麥時間，殺滅小麥中不耐高溫的微生物和蟲卵，降低小麥粉中微生物含量，同時在研磨小麥時保留麩皮完整、減少小麥粉灰分含量，同時還可在一定程度上改善小麥粉的理化特性和烘焙特性[18-20]。在一定溫度范圍內，隨著潤麥溫度升高，小麥粉總淀粉和支鏈淀粉含量增加，蛋白數量下降[21]，但蛋白質量提高，面筋指數變大[1]，面筋筋力增強，從而改善了面團的流變學特性。這主要是由于加熱使高分子面筋蛋白受熱聚集增大了蛋白質網絡結構。由于加熱潤麥溫度過高會引起小麥籽粒中蛋白質變性和淀粉糊化，降低小麥粉的使用效果，所以潤麥的水分溫度以42～46 ℃為宜，高寒地區則應保持在46～52 ℃之間。

蒸汽潤麥是利用蒸汽對小麥直接進行加熱處理，該方法對酶活影響較大。一方面，蒸汽的高溫降低脂肪氧化酶活性[22]，使其對類胡蘿卜素的氧化能力下降，對小麥粉及面條制品色澤產生不利影響。另一方面，蒸汽處理降低多酚氧化酶活性，從而抑制生鮮面制品返色。此外，蒸汽處理能顯著降低小麥粉中微生物和灰分含量[23]，顯著增加峰值黏度[24]，同時促使淀粉部分糊化，蛋白質與蛋白質或淀粉之間凝聚形成較大聚合體，延長面團穩定時間，增加小麥粉穩定性[19,25]。

2.2 振動潤麥

振動著水潤麥法是小麥著水后先進行預混攪拌，然后經過高頻振動送入潤麥倉潤麥[26]。與常規潤麥水分遷移原理不同，振動潤麥可以消除水分子表面張力，使被堵塞的小麥毛細管打開，而且能夠產生虹吸效應，縮短最佳潤麥時間并提高出粉率[27]。振動潤麥能夠使中筋小麥潤麥時間縮短至10～14 h，高筋小麥潤麥時間縮短至12～16 h[28]。國內已經有學者對新型振動潤麥著水機開展相關設計和研發[29]，這為振動潤麥廣泛應用奠定了基礎。

2.3 超聲潤麥

超聲處理已經在食品工業中得到廣泛應用，但在小麥粉生產中應用研究較少。Yüksel等[30]研究超聲對硬質小麥的潤濕效果發現，超聲能增加水分吸收和擴散到小麥中心的速度。與傳統潤麥相比，超聲潤麥生產的小麥粉顆粒更細、灰分低、面筋指數高，粉質拉伸性能提高，在面包制作中應用也更好。

2.4 真空潤麥

真空潤麥是在真空環境中進行加水潤麥的潤麥方式。真空潤麥能夠大大縮短潤麥時間，50 min就達到常規潤麥24～36 h的效果。與常規潤麥相比，真空潤麥后小麥粉整體粒徑較大，醇溶蛋白和破損淀粉含量較低，麥谷蛋白和支鏈淀粉含量較高[21]。隨著潤麥真空度的增加，粗蛋白和面筋含量增加，小麥粉的降落數值與真空度呈一定正相關[31]。真空潤麥還能降低小麥中的微生物數量，在一定潤麥溫度（25 ℃）和潤麥水分（15%）條件下，隨著真空度（40%～80%）的增加，小麥表面菌落總數、霉菌、酵母菌數和蠟樣芽孢桿菌數均呈減少趨勢，而大腸桿菌變化不明顯[32]。由于該方法對設備密封性要求較高且能源消耗大，目前僅在實驗室中進行應用研究。仲麗蘭等[33]基于專利分析后認為，真空調質是目前主要的小麥調質技術專利申請方向。

2.5 壓裂破損潤麥

壓裂破損潤麥是通過壓裂、研磨或碾皮處理破壞小麥表皮后再進行潤麥，該方式能加速水分滲透，大大縮短潤麥時間。研究表明，采用壓裂潤麥法可節約一半潤麥時間[34]；若采用輕微研磨潤麥，只需約30 min即可完成潤麥，且對小麥加工性能和品質沒有影響[35-36]。陳成[5]研究剝皮率對潤麥時間的影響發現，當剝皮率在6%以下時，每增加3%剝皮率可節省潤麥時間1 h，但當剝皮率超過 6%時則對潤麥時間沒有顯著影響。破損潤麥雖然可以縮短潤麥時間，但會加大麩皮和胚乳分離難度，增加小麥粉麩星含量，從而影響加工性能和產品品質。目前壓裂破損潤麥技術尚不成熟，距離實際生產應用還有待進一步深入研究。

2.6 生物酶制劑潤麥

酶制劑潤麥是利用酶制劑弱化小麥皮層結構，加速潤麥過程中水分遷移，使胚乳和皮層易于分離，既可以縮短潤麥時間又防止潤麥過程中微生物滋生。李利民等[37]發現添加0.15 g/kg纖維素酶或戊聚糖酶潤麥5 h的出粉率均可達75%以上，明顯高于常規潤麥條件（清水，24 h）下的小麥粉出粉率（70.98%）。酶制劑潤麥操作簡便、高效專一，且對小麥粉品質影響不大，具有較好的發展前景。

2.7 鹽水潤麥

鹽水潤麥是指以一定濃度的鹽水進行潤麥，主要有以下幾個方面的作用[1,38-40]：一是能顯著降低潤麥時小麥的微生物活性；二是鹽水中的氯化鈉可以強化面筋網狀結構，提高小麥面筋指數，增強面團延展性和彈性；三是灰分含量增加，原因在于鹽水使麥皮表面脆性增大，增加了麥皮和胚乳分離難度，導致研磨時麩星更易混入小麥粉中；四是對小麥粉粒度分布有一定的影響，含鹽量5%能使皮磨粉粒度集中在11 xx篩網上，含鹽量5%和15%均能降低心磨14 xx篩網下的粒度含量。王大一[38]發現小麥粉表面微生物數量與鹽水濃度成反比，與鹽水潤麥時間成正比。盡管提高鹽水濃度能降低微生物含量，但是同時也增加了小麥粉中的灰分，降低了小麥粉白度，因此必須控制鹽水的濃度在合理范圍內。

2.8 酸性水潤麥

潤麥水的酸堿度會對酶活、微生物數量、小麥粉品質產生一定影響。Sabillón等[41]使用含有機酸（乙酸或乳酸）和 NaCl溶液潤麥發現，無論潤麥溫度如何變化，所有溶液較空白對照組均能顯著降低軟硬小麥中病原微生物數量（P<0.05），其中乳酸（5.0%）和NaCl組合能夠有效滅活沙門氏菌、大腸桿菌等微生物，且對滅活硬質小麥中微生物效果更好。CHEN等[42]采用含不同量活性氯的微酸性電解水（SAEW）潤麥，隨著SAEW濃度的增加，面制品中的菌落總數、酵母和霉菌數量以及次粉和麩皮中總多酚、脂肪酶活性、多酚氧化酶活性顯著降低，且對小麥次粉粉質特性有一定改善。Suo等[43]研究低溫等離子體活化水（PAW）潤麥結果表明，PAW能顯著降低麩皮、小麥粉中的菌落總數和低等級小麥粉中多酚氧化酶、脂肪酶、脂氧合酶活性，同時小麥粉中游離巰基含量和糊化黏度值下降。

2.9 其他減菌處理潤麥

為更好解決潤麥引起的微生物問題，臭氧和二氧化氯被用于研究生產低菌化小麥粉的潤麥工藝，同時其安全性也得到證實[44]。國外大量研究表明，臭氧和二氧化氯對潤麥過程小麥籽粒、小麥粉及副產物具有顯著殺菌作用，且殺菌效果與臭氧水濃度有關[45-47]。譚靜[48]研究不同濃度臭氧水（0～10.5 mg/L）和二氧化氯水（0～100 mg/L）潤麥發現，8 mg/L和10.5 mg/L的臭氧水、濃度大于50 mg/L的二氧化氯水均能顯著降低小麥表面、麥麩、次粉和小麥粉中的細菌總數、霉菌/酵母菌和芽孢菌總數（P<0.05），且對出粉率、感官指標、理化品質指標均無顯著影響（P>0.05）。周建新[49]的研究認為，20 ℃潤麥時，濃度5.5 mg/L臭氧水就能顯著降低小麥粉中微生物數量（P<0.05），且對小麥粉脂肪酸值、色差值等品質指標無負面影響。此外，臭氧潤麥具有加速降解嘔吐毒素（DON）的效果，在臭氧濃度水濃度為 58.32 mg/L、潤麥水溫為30 ℃時，DON降解效率可達19.99%[50]。

3 總結與展望

潤麥工藝對提高生產效率、經濟效益和改善產品質量作用至關重要。國外對各種潤麥方式的研究開展較早，對潤麥機理及其對小麥加工性能和小麥粉品質的影響進行了深入研究。近年來，越來越多的國內小麥粉加工企業和研究學者也在進行潤麥技術的研究。研究表明，小麥潤麥過程的水分遷移與分布規律已基本明確，一是水分通過珠心層進入胚乳，向內茸毛端擴散，二是水通過糊粉層細胞壁自外向里滲入，三是通過輔助路徑將水分由茸毛端逐步向胚乳中心擴散，進入胚乳內部的水分一般24 h后分布趨向平穩。小麥潤麥調質效果與小麥均勻性、軟硬質、水溫、環境溫濕度、著水設備、潤麥方式以及潤麥時間等因素有關。軟質小麥胚乳結構疏松，水分容易進入胚乳內部，所需潤麥時間較短；硬質小麥蛋白含量高，組織結構更為致密，水分滲透進入胚乳內部速度較慢，可使用二次潤麥的方式來保證潤麥效果；在一定溫度范圍內，溫度增加可以提高水分滲透速度，一般在夏季小麥的潤麥時間較冬季時要短，蒸汽潤麥、熱水潤麥都是通過提高溫度來縮短潤麥時間；合理的潤麥時間可以保證小麥胚乳水分分布均勻，時間過短水分未完全進入胚乳內部，時間過長會導致小麥表皮干燥，影響小麥粉質量；振動潤麥技術通過高頻振動消除水分子表面張力，最佳潤麥時間縮短至8～16 h，該潤麥方式得到國內大型小麥粉企業的認可與應用；壓裂破碎同樣可大幅縮短潤麥時間，但會增加小麥粉麩星含量，降低小麥粉品質，故企業較少使用該方式潤麥；鹽水潤麥可有效降低微生物含量，但增加了麥皮表面脆性，增加小麥粉麩星含量，在企業中使用較少。

綜上所述，通過選擇合適的潤麥方式并控制合理的潤麥條件，有利于節約潤麥時間，提升小麥籽粒水分均勻性，穩定產品質量，降低微生物數量，應加大相關技術的推廣應用力度。但部分潤麥方式也會影響小麥粉品質，不符合國內蒸煮類食品對高精度小麥粉的要求，而且我國小麥品種多而復雜，筆者認為可進一步針對不同小麥品種，在小麥潤麥水分精準計算與控制調節、不同潤麥方式結合對小麥潤麥效果以及小麥粉應用品質的影響等方面開展更加深入的研究。