粒度與小麥粉品質關系的研究

劉夢，溫紀平，周文卓

（河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

小麥是一種重要的糧食作物[1]。小麥粉食品加工特性優越、面制品口感良好且營養豐富，是人們最主要的消費谷物加工品[2]。在小麥粉加工過程中，粒度反映小麥粉的加工精度，是影響小麥粉品質的一項重要指標。小麥粉的粒度不同，其組成成分不同，相應理化特性也會發生變化，從而影響小麥粉面制品品質[3-4]。本文將系統粉篩分成不同粒度小麥粉，研究其灰分、白度、淀粉、蛋白質、溶劑保持力、糊化和流變學特性等，分析粒度和小麥粉品質關系，探索面制品適度篩分條件，為小麥制粉行業發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

心磨系統粉（1M3、2M1系統粉）：鄭州天地人面粉實業有限公司。

K-TSTA淀粉總含量檢測試劑盒、K-AMYL直鏈支鏈淀粉檢測試劑盒：合肥萊爾生物科技有限公司；碳酸鈉、乳酸、蔗糖（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；水：蒸餾水（三級）。

1.2 儀器與設備

LS-30粉篩：無錫穗邦科技有限公司；WGB-2000L智能白度測定儀：杭州天成光電有限公司；NKT全自動激光粒度分析儀：山東耐克特分析儀器有限公司；電子式粉質儀：德國Brabender公司；NG型吹泡儀：法國Chopin技術公司；QUANTA FEG 250掃描電鏡儀：美國Ted Pella公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同粒度小麥粉理化指標的測定

參照GB/T 5507—2008《糧油檢驗粉類粗細度測定》中的方法采用電動粉篩篩分，得到4種不同粒度區間小麥粉（A 區間：粒度＞118 μm、B 區間：100 μm＜粒度≤118 μm、C 區間：85 μm＜粒度≤100 μm、D 區間：粒度≤85 μm）；灰分測定參照 GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中的方法；白度通過白度儀測定；平均粒徑（D50）：采用激光粒度儀測定篩理后的小麥粉平均粒徑，折光率控制在10%～15%；蛋白質測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的方法；濕面筋及面筋指數的測定參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉面筋含量第2部分：儀器法測定濕面筋》中的方法；破損淀粉測定參照AACC 76-31《小麥破損測定方法》中的方法；降落數值參照GB/T 10361—2008《小麥、黑麥及其面粉，杜倫麥及其粗粒粉降落數值的測定Hagberg-Perten法》中的方法進行測定；總淀粉測定采用K-TSTA淀粉總含量檢測試劑盒；直/總淀粉測定采用KAMYL直鏈支鏈淀粉檢測試劑盒。

1.3.2 不同粒度小麥粉溶劑保持力的測定

溶劑保持力的測定參照GB/T 35866—2018《糧油檢驗小麥粉溶劑保持力的測定》中的方法。

1.3.3 不同粒度小麥粉糊化特性的測定

糊化特性的測定參照GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定快速粘度儀法》中的方法。

1.3.4 不同粒度小麥粉流變學特性的測定

粉質特性的測定參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試粉質儀法》中的方法；吹泡特性的測定參照GB/T 14614.4—2005《小麥粉面團流變特性測定吹泡儀法》中的方法。

1.3.5 不同粒度小麥粉顆粒形態測定

將干燥的不同粒度小麥粉整齊有序地黏在金屬小圓盤上，真空鍍金，通過掃描電鏡放大1000倍觀察。

1.4 數據統計與分析

采用Excel和SPSS處理數據；采用Origin制圖。

2 結果與分析

2.1 粒度對小麥粉灰分及白度的影響

不同粒度小麥粉的灰分含量、白度及平均粒徑見表1。

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

由表1可知，小麥粉隨篩分粒度減小，灰分含量呈減小趨勢，2M1系統粉在A粒度區間灰分含量達0.53%，明顯高于其他粒度區間，可能因為2M1系統粉加工精度低，篩分后其A粒度區間小麥粉中含有少量的麩星、麩屑導致灰分含量高。

小麥粉隨粒度減小，白度顯著增大（P＜0.05），2M1系統粉在A粒度區間白度值最小，僅為68.7。這是由于粒度減小，其相對表面積增加，反光效果增強，白度增加[5]。

2.2 粒度對小麥粉蛋白質相關指標的影響

不同粒度小麥粉的蛋白質含量、濕面筋含量及面筋指數見表2。

表2 不同粒度小麥粉蛋白質相關指標Table 2 Protein related indexes of wheat flour with different granularity

由表2可知，2M1系統粉蛋白質含量無顯著性變化。1M3系統粉隨篩分粒度減小，蛋白質含量呈波浪式變化，在A粒度區間小麥粉蛋白質含量較高，這可能是因為篩分之后大粒度小麥粉中混有小麩星，麩星屬于小麥皮層，含有豐富的蛋白質。戶重雪等[6]研究表明，蛋白質含量在小麥胚乳中由外到內逐漸下降。隨小麥粉粒度減小蛋白質含量先減后增再減小，在C粒度區間呈現最大值，這可能是隨小麥粉粒度減小，小麥粉中更多的蛋白質碎片從淀粉-蛋白質結合體中剝離下來；D粒度區間的蛋白質含量較低，這與其破損淀粉含量高有關。

隨篩分粒度減小，濕面筋含量整體上減小。1M3系統粉濕面筋含量D粒度區間與其他粒度區間相比顯著下降（P＜0.05）。2M1系統粉濕面筋含量在A粒度區間最高，這可能是因為吸附一定水分的麩星被包裹于面筋蛋白之中，使得濕面筋含量上升。李建華等[7]研究表明，制作北方發酵包子最佳濕面筋含量為28%～32%；北方饅頭濕面筋含量一般要求＞28%[8]。

小麥粉面筋指數隨著篩分粒度的減小，呈先增后減趨勢，在B、C粒度區間面筋指數較高，面筋筋力強。大粒度區間小麥粉面筋指數較低，這可能是由于大顆粒粉中混有的少量麩星，在小麥粉成團的過程，麩星附著于面筋蛋白膜中，使其連續性遭到破壞，導致面筋筋力減弱，面筋指數減小[9]。小粒度區間小麥粉的面筋指數也比較低，這可能是兩方面原因造成的。1）小粒度小麥粉中破損淀粉的含量高，吸水能力強，面團筋力減弱。2）小粒度小麥粉中兩種面筋蛋白比例不合適，麥谷蛋白含量低，麥醇溶蛋白含量高，會導致面筋彈性差且易延伸形變，面筋網絡結構不牢固。Chaudhary等[10]研究表明，麥谷蛋白有助于形成緊密、牢固而有彈性的面筋網絡結構。

2.3 粒度對小麥粉淀粉相關指標的影響

不同粒度小麥粉的淀粉相關指標變化見表3。

表3 不同粒度小麥粉淀粉相關指標Table 3 Starch related indexes of wheat flour with different granularities

由表3可知，隨篩分粒度減小，破損淀粉含量顯著增加，這是由于小粒度小麥粉受到的機械作用力大，相對來說損傷淀粉較多。隨篩分粒度的減小，1M3系統粉的降落數值降低，一方面是α-淀粉酶活性隨粒度減小而增大，另一方面可能是隨小麥粉粒度減小其破損淀粉含量增加，破損淀粉更易被α-淀粉酶水解為小分子糖[11]。隨篩分粒度的減小，2M1系統粉降落數值呈先增后減趨勢。有研究表明，α-淀粉酶主要沉積于糊粉層和麥胚中[12]。2M1系統粉在A粒度區間小麥粉白度值最低，灰分最高，且有少量麩屑混入其中，從而推斷這一粒度區間小麥粉含有糊粉層和麥胚，α-淀粉酶含量較高，導致其降落數值較低。

隨篩分粒度減小，1M3系統粉總淀粉含量變化與其蛋白質含量變化趨勢相反，2M1系統粉總淀粉含量呈現先增加后減小再增加的趨勢。1M3系統粉的直鏈淀粉與總淀粉的比值隨著粒度減小整體呈增加趨勢；2M1系統粉則先增加后減小再增加，在C粒度區間較低但高于A粒度區間，這與小粒度小麥粉的破損淀粉含量增加有關。陳玉峰[13]研究發現，隨淀粉含量增加（蛋白含量降低）面條質構特性、拉伸特性呈顯著下降變化，面條蒸煮損失率顯著增加。Bettge等[14]研究表明，隨直鏈淀粉增加其破損淀粉含量增大，面條品質下降。

2.4 粒度對小麥粉溶劑保持力的影響

溶劑保持力一般用于軟質小麥粉品質的預測，也可用于硬質小麥粉品質的測定[15-18]。姜松等[19]研究表明，較低碳酸氫鈉溶液保持力、較高乳酸和蔗糖溶液保持力的小麥粉制成掛面，蒸煮之后面條的硬度、咀嚼性、彈性大。不同粒度小麥粉的溶劑保持力如圖1所示。

圖1 不同粒度小麥粉溶劑保持力Fig.1 Solvent retention capacity of wheat flour with different particle sizes

由圖1可知，隨小麥粉粒度減小，水溶劑保持力呈減小趨勢，這可能是由于小顆粒小麥粉中破損淀粉含量高，小麥粉吸水能力上升但持水能力下降導致水溶劑保持力較低。2M1系統粉的A粒度區間小麥粉水溶劑保持力最大，這與其灰分、蛋白質、麩星含量較高有關。

1M3系統粉隨小麥粉粒度減小碳酸鈉溶劑保持力逐漸增大，2M1系統粉的A粒度區間小麥粉碳酸鈉溶劑保持力最高。隨小麥粉粒度減小乳酸溶劑保持力呈先增后減趨勢，在B、C粒度區間呈較大值。蔗糖溶劑保持力先減后增，總戊聚糖主要存在于小麥麩皮中，故大粒度區間蔗糖溶劑保持力較高。在B、C粒度區間小麥粉蔗糖溶劑保持力呈較小值，小麥粉品質較好。

2.5 粒度對小麥粉糊化特性的影響

淀粉的峰值黏度、回生值和衰減值與面條硬度、口感及品質密切相關[20]。淀粉的峰值黏度、最終黏度和衰減值與饅頭彈性呈正相關[21]。不同粒度小麥粉的糊化特性變化見表4。

由表4可知，1M3系統粉隨小麥粉粒度減小，峰值黏度降低，可能是因為小粒度小麥粉α-淀粉酶含量大、活性強，淀粉酶在糊化過程中使淀粉分解。直鏈淀粉與支鏈淀粉相比更易溶于熱水。2M1系統粉隨小麥粉粒度減小，峰值黏度先增后減，小麥粉的各黏度值變化趨勢相同。

1M3系統粉隨小麥粉粒度減小，衰減值在C粒度區間最低。這可能是由于適當減小小麥粉粒度，使小分子淀粉顆粒間結合更緊密，在糊化過程中吸水溶脹過程不易破裂，衰減值減小；也可能是小顆粒小麥粉中B-型淀粉（淀粉顆粒完整度較低、邊緣破損程度較高，呈球狀或不規則的多面體狀，粒徑為2 μm～10 μm）含量高，其衰減值低于A-型淀粉（淀粉顆粒完整，表面光滑，呈扁圓狀或透鏡狀，粒徑為 10 μm～35 μm）。2M1系統粉隨小麥粉粒度減小，衰減值無明顯變化。

1M3系統粉回生值與黏度值變化趨勢一致，2M1系統粉回生值無明顯變化。小粒度小麥粉的糊化溫度明顯升高，這可能是因為D粒度區間顆粒小，小顆粒粉中的蛋白質及其水解物通過氫鍵或疏水相互作用黏附在淀粉顆粒表面，可以通過與淀粉分子的靜電相互作用來抑制淀粉顆粒的分解[22]；也可能是由于小粒度小麥粉中B-型淀粉含量多，存在較多的脂質和磷脂阻礙淀粉顆粒的吸水膨脹[23]，導致糊化溫度高，黏度值、衰減值、回生值降低。還可能是因為小顆粒完整淀粉粒和小粒徑蛋白質的結構緊密，相對不易水解、糊化。

2.6 粒度對小麥粉流變學特性的影響

2.6.1 粒度對小麥粉粉質特性的影響

不同粒度小麥粉的粉質特性變化見表5。

由表5可知，1M3、2M1系統粉在A粒度區間吸水率最大，這是因為大粒度區間小麥粉中混有麩星，麩星中的戊聚糖有良好的吸水性；而且該粒度區間小麥粉的蛋白質含量高，吸水能力強。

隨小麥粉粒度減小，面團形成時間、穩定時間和粉質質量指數均先增后減。1M3系統粉在B粒度區間和2M1系統粉在C粒度區間小麥粉穩定時間最長，這可能是因為麥谷蛋白的含量高，其二硫鍵結合牢固且難以打開。弱化度呈先減后增趨勢。各系統小麥粉在A粒度區間弱化度顯著（P＜0.05）高于其他粒度區間小麥粉，這可能是由于大粒度區間存在的麩星降低了面團筋力。

2.6.2 粒度對小麥粉吹泡特性的影響

不同粒度小麥粉的吹泡特性變化見表6。

表6 不同粒度小麥粉吹泡特性變化Table 6 Changes in foaming characteristics of wheat flour with different particle sizes

由表6可知，隨篩分粒度減小，面團延伸能力L值先增后減，1M3系統粉的L值在B粒度區間達到最大值、2M1系統粉的L值在C粒度區間達最大值。這可能與麥醇溶蛋白的含量有關。隨篩分粒度減小，面團彈韌性P值逐漸減小，這可能麥谷蛋白的含量有關。2M1系統粉隨篩分粒度減小面團筋力W值增加，1M3系統粉隨篩分粒度減小，W值減小、面團筋力減弱，這可能與小麥粉蛋白質含量和面筋指數有關。隨篩分粒度減小，P/L值呈減小趨勢，表示面團韌性減弱，延伸性增強。

2.7 粒度對小麥粉顆粒形態的影響

不同粒度小麥粉的顆粒形態如圖2所示。

圖2 不同粒度小麥粉掃描電鏡Fig.2 SEM of wheat flour with different granularities

由圖2可知，1M3、2M1系統粉隨篩分粒度減小，小麥粉顆粒粒徑明顯減小，視野中小麥粉顆粒增多。各系統A、B粒度范圍小麥粉，含有許多較大的胚乳顆粒，破損淀粉含量較少，因此，該粒度區間小麥粉流散性好，顆粒分散均勻。隨篩分粒度的減小，大胚乳顆粒減少，淀粉粒、破損淀粉及小間質碎片逐漸增多。而C、D粒度范圍小麥粉，含有許多小淀粉顆粒、小間質碎片，破損淀粉含量增多，由于小顆粒物增多，靜電吸附作用明顯造成小麥粉流散性差，小顆粒間出現集聚現象[24]。

3 結論

本文以1M3、2M1兩種系統粉為原料，通過篩分研究粒度與小麥粉品質的關系，以期為小麥粉適度加工提供理論基礎。結果表明，1M3、2M1系統粉隨篩分粒度減小，灰分含量減少、白度增大、破損淀粉含量增多，濕面筋含量下降，面筋指數先增后減；2M1系統粉蛋白質含量無顯著變化、總淀粉含量和降落數值先增加后降低；1M3系統粉蛋白質和總淀粉含量呈波浪變化、降落數值顯著下降，在C粒度區間總淀粉含量較低、蛋白含量高、面筋品質較好。隨篩分粒度減小，B、C粒度區間水溶劑保持力和乳酸溶劑保持力較高、蔗糖溶劑保持力較低；1M3系統粉碳酸鈉溶劑保持力逐漸增大，而2M1系統粉在A粒度區間值最大。隨篩分粒度減小，糊化溫度呈上升趨勢，1M3系統粉黏度和回生值降低、衰減值在C粒度區間最小，2M1系統粉黏度先增后減，衰減值、回生值無明顯變化趨勢。隨篩分粒度的減小，小麥粉面團形成時間、穩定時間和粉質質量指數呈現先增大后減小的趨勢，弱化度呈先減小后增大趨勢，吸水率在A粒度區間最高；小麥粉面團延伸性L值呈先增后減趨勢，P值、P/L值呈減小趨勢；1M3系統粉W值減小，2M1系統粉W值增加。綜上所述，B、C粒度區間小麥粉的品質較好。小麥粉制粉過程中，要做到適度加工，粒度過大或過小都會對小麥粉品質造成影響。