預皮磨處理對小麥粉衛生和品質的影響

王琳琳，王鳳成*，齊兵建，關婭楠，王法璽，高鵬

（1.河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450052；2.河北蘋樂面粉機械集團有限公司，河北 石家莊 050800）

我國原糧小麥中雜質的含量較高，小麥籽粒在播種、運輸和貯藏過程中會產生微生物、泥土、灰塵等雜質和病蟲害[1]，小麥籽粒含有的有害物質（如霉菌、嘔吐毒素等）基本只存在于小麥外皮層[2]，極少情況下會通過機械損傷進入到小麥籽粒內部[3]。如果在送入皮磨系統前不能將小麥籽粒清理干凈，則會嚴重影響小麥以及小麥制品的衛生安全性[4]。小麥在濕法清理時使用洗麥機能夠徹底清除小麥表面及腹溝處的雜質污染，但是使用這種方式需要消耗的水資源很多，洗麥后的水直接排放會造成污染，因此干法清理成為主流，但是由于小麥籽粒具有特殊的結構，小麥籽粒腹溝處的皮層和雜質是隱藏的，很難達到濕法清理的清理程度。

國外很多面粉廠使用輥磨、撞擊磨、擦麥機等設備來補充皮磨系統的工作，它們被用于一皮磨前作為小麥的預處理，也就是預皮磨工藝[5]。預皮磨對磨輥以及軋距的設置有一定的要求，其理念是輕微破壞小麥籽粒的胚乳結構，將入磨前的小麥壓扁，不破碎小麥籽粒，使其表面輕微發生裂變、胚乳變酥[6]，便于后續研磨，并且磨后取粉率接近于零，渣心越少越好[7]，經過預皮磨處理后的小麥再經篩分或吸風除去細小麥皮、麥毛后再送入皮磨系統將其研磨成面粉[8]。我國為了改進現代小麥制粉技術，提高干法清理后凈麥的品質，很多大中小型面粉廠開始增設預皮磨工藝，試圖使小麥入磨前的雜質含量降到最低，從而減少污染物進入面粉的概率，并取得了不錯的效果。但是目前對于預皮磨的輥面參數及軋距如何設置才能達到更好的制粉效果的研究鮮見。本文使用齒/齒磨輥，設置不同的軋距對小麥進行預皮磨處理，用不同軋距研磨后的剝刮率表示研磨效果，研究預皮磨對入磨小麥的表面清理、出粉率以及小麥粉質量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中強筋小麥：市售；平板計數瓊脂、孟加拉紅培養基、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、煌綠乳糖膽鹽肉湯：北京奧博星生物技術有限責任公司；硫代硫酸鈉、硼酸（均為分析純）：天津市凱通化學試劑有限公司；碘化鉀（分析純）：上海振欣試劑廠；氯化鈉（分析純）：北京化工廠。

1.2 儀器與設備

6F-2235 輥式磨粉機：河北蘋樂面粉機械集團有限公司；CH2000 變頻器：中達電通股份有限公司；JJSF-Ⅲ驗粉篩：上海嘉定糧油儀器有限公司；61-71容重器：上海東方衡器廠；MFJ-W153 磨豆機：北京利任科技股份有限公司；101FAR-1 電熱鼓風干燥箱：上海樹立儀器儀表有限公司；JYDB 小麥硬度指數測定儀：無錫錫糧機械制造有限公司；KSW-5-12A 馬弗爐：天津市中環實驗電爐有限公司；MLU-202 實驗磨粉機：瑞士布勒公司；FAST-300 振動篩分機：新鄉市法斯特機械有限公司；SDmatic 破損淀粉儀：法國肖邦公司；Glutomatic2100/210 面筋儀：瑞典Perten 儀器公司；MICGIA 色差計：日本佐竹公司；FA2004 電子分析天平：上海上平儀器有限公司；DSX-280B 型手提式壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫療器械廠；SPX-250B-Z 型培養箱：上海博迅醫療生物儀器股份有限公司；THZ-82A 型振蕩器：金壇市杰瑞爾電器有限公司；SW-CJ-1D 型單人單面垂直凈化工作臺：蘇州智凈凈化設備有限公司；LRH-550-S 恒溫恒濕培養箱：韶關市泰宏醫療器械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原糧小麥的清理

用篩子手動篩去原糧小麥中的細小雜質，人工挑除小麥中的麥秸、麥糠、石子等明顯雜質。

1.3.2 潤麥

仿照商業磨坊使入磨小麥水分含量為15.8%，采用一次潤麥法，潤麥20～24 h，著水后攪拌均勻。參照NY/T 1094.1—2006《小麥實驗制粉第1 部分：設備、樣品制備和潤麥》[9]中的水分調節表來計算加水量。

1.3.3 預皮磨試驗

將6F-2235 輥式磨粉機的磨輥重新拉絲，磨輥參數為適合預皮磨的參數，快慢輥均為齒輥，具體參數如表1 所示。通過調節喂料開啟門大小來調節預皮磨的流量、調節變頻器的轉速來設置預皮磨的轉速，預皮磨流量設置為800～900 kg/（cm·24 h），流量和轉速的調節均模擬面粉工廠的生產。

表1 磨粉機磨輥參數Table 1 Parameters of roller mill

1.3.4 預皮磨不同軋距對小麥及小麥粉的影響

將變頻器調節為47 Hz（由于6F-2235 輥式磨粉機的磨輥直徑為220 mm，而商業磨坊磨粉機的磨輥直徑為250 mm，變頻器的頻率調節為47 Hz 時，6F-2235磨粉機的轉速為608 r/min，使6F-2235 磨粉機的磨輥線速度與通常磨粉機的線速度相同，相當于通常商業磨坊磨粉機的轉速為540 r/min，后文所有沒有標注的轉速均已換算成通常商業磨坊轉速），喂料開啟門設置為5.5 mm，使用塞尺調節軋距[10]，將磨輥軋距調節為2.4、2.3、2.2、2.1、2.0 mm 分別進行試驗，一次進料3 kg潤后小麥。

1.3.5 預皮磨剝刮率的測定

使用20 目篩網的驗粉篩將預皮磨磨后小麥進行篩分，篩上物料為預皮磨磨后產生形變的凈麥，篩下物料為預皮磨研磨下來的細物料，預皮磨的剝刮率按式（1）計算。

式中：K 為預皮磨的剝刮率，%；A 為20 目篩網篩下物的質量，g；m1為預皮磨磨后小麥的質量，g。

1.3.6 預皮磨磨后小麥中細物料粒度分布的測定

使用傳統篩分法將不同預皮磨參數磨后小麥的20 目篩下細物料用驗粉篩進行粒度分析，驗粉篩的篩網或篩絹規格有32W、54GG、6XX、9XX，采用傳統篩分法將其篩分為20W/32W、32W/54GG、54GG/6XX、6XX/9XX、9XX/--，共5 種不同粒度的物料，分別稱重計量，并將其裝入密封袋中備用。

1.3.7 小麥籽粒特性的測定

容重參照GB/T 5498—2013《糧油檢驗容重測定》測定；千粒重參照GB/T 5519—2018《谷物與豆類千粒重的測定》測定；水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》測定；灰分含量參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》測定；嘔吐毒素采用膠體金免疫層析法測定；菌落總數參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》測定；大腸桿菌參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》測定；霉菌及酵母菌參照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》測定。

1.3.8 小麥磨粉

潤麥后未經過預皮磨處理的小麥和預皮磨磨后篩分后的凈麥分別用實驗磨粉機進行磨粉。

磨粉后出1B、2B、3B、1M、2M 和3M 共6 種等級粉以及大麩和次粉，分別稱重并計算出率，將6 個出口的等級粉裝入密封袋中混合備用。

出粉率、大麩出率、次粉出粉率分別按下式（2）、（3）、（4）計算。

式中：X 為出粉率，%；mB為1B 粉+2B 粉+3B 粉質量，g；mM為1M 粉+2M 粉+3M 粉質量，g；mC為大麩質量，g；mZ為次粉質量，g；XC為大麩出率，%；XZ為次粉出粉率，%。

1.3.9 大片狀麩皮占比的測定

小麥磨粉后的大麩皮用20 目篩網進行篩分，大片狀麩皮占比按式（5）計算。

式中：D 為大片狀麩皮占比，%；F1為篩分麩皮時振動篩篩上物的質量，g；F 為篩分的麩皮總質量，g。

1.3.10 小麥粉品質指標測定

白度參照GB/T 27628—2011《糧油檢驗小麥粉粉色、麩星的測定》測定；濕面筋參照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》測定；破損淀粉參照GB/T 31577—2015《糧油檢驗小麥粉損傷淀粉測定安培計法》測定。

1.4 數據處理

每個試驗重復3 次，利用Excel、SPSS 20.0 進行數據分析和圖表制作，采用單因素方差分析顯著性。

2 結果與分析

2.1 預皮磨不同軋距處理后小麥籽粒形貌變化

小麥經過預皮磨不同軋距處理后的形貌見圖1。

圖1 不同軋距處理對小麥籽粒形貌變化的影響Fig.1 Effect of roll clearance in prebreak on the morphology of wheat grain

由圖1 可以看出，小麥經過軋距為2.4 mm 的預皮磨處理后，大部分小麥籽粒表面沒有發生太大變化，小麥表面的部分灰、細碎皮層和麥毛被磨輥研磨出來，少部分腹溝變得松動，但仍相連，部分小麥沿橫截面或腹溝處發生輕微裂變，極少量胚乳會從沿橫截面裂開處研磨出來；隨著軋距的減小，小麥表面有越來越多的灰、細碎皮層和麥毛被研磨出來，部分小麥籽粒沿腹溝掰開，腹溝處藏匿的雜質暴露，可能會被磨輥研磨除去，但是小麥沿橫截面裂開的程度也隨著軋距的減小而變大，雜質被研磨掉的同時也會有越來越多的胚乳被研磨出來，當軋距為2.0 mm 時，小麥發生形變和裂變的程度較大，以至于沿橫截面和腹溝處斷裂產生碎麥，麩皮破損嚴重。

2.2 預皮磨不同軋距對小麥剝刮率的影響

剝刮率是小麥經過預皮磨研磨后，穿過20 目篩網的大粗粒、麥渣、細粉和麩屑組成的物料量占進料小麥量的百分比，相關研究表明剝刮率可以用來評定皮磨的研磨工藝效果，剝刮率對磨后小麥的質量和品質有著很大的影響[12]，因此，剝刮率也可以用來評定預皮磨的研磨工藝效果。小麥經過預皮磨不同軋距處理后的剝刮率見表2。

表2 預皮磨不同軋距處理對剝刮率的影響Table 2 Effect of roll clearance in prebreak on release

由表2 可知，預皮磨的轉速一定時，軋距對預皮磨的研磨效果影響較大，軋距越小，小麥籽粒受到快輥和慢輥之間作用力越大，受到的研磨強度也就越大[13]，小麥發生形變和裂變的程度也變大，因此預皮磨的剝刮率隨著軋距的減小而顯著增大，這與劉培康等[14]的研究結果一致。但是預皮磨機器的軋距設置不宜過小，若軋距過小，則小麥形變程度大，甚至破碎成幾瓣，部分胚乳暴露，剝刮出來的胚乳所占比例增多，不利于一皮磨研磨制粉。

2.3 預皮磨磨后篩后細物料理化指標的測定

預皮磨磨后小麥用20 目篩網進行篩分，篩下物為小麥表面被研磨下來的細小毛皮粉塵和少量胚乳，測定不同軋距預皮磨處理篩下物的理化指標，結果如表3 所示。

表3 不同軋距預皮磨處理篩下細物料的理化指標Table 3 Physical and chemical indexes of screened fine materials after prebreak with different roll clearances

由表3 可知，隨著軋距的減小，預皮磨磨后篩分后的細物料的水分含量、白度逐漸增大，灰分含量、菌落總數、大腸桿菌、霉菌及酵母菌逐漸減少。當預皮磨軋距為2.4 mm 時，此時預皮磨剝刮率較小，小麥籽粒受到磨輥的研磨強度較弱，剝刮下的物料以細碎的灰、皮層、麥毛為主，基本沒有胚乳被研磨出來，此時細物料的灰分含量、微生物含量最高。當軋距逐漸減小，剝刮率逐漸增大，小麥籽粒受到磨輥的研磨程度變大，小麥表皮上的灰、皮層、麥毛被研磨出來的同時，會有越來越多的低灰分胚乳也被研磨出來，胚乳的灰分含量、白度、微生物均低于小麥表皮上的灰、皮層、麥毛。

2.4 預皮磨不同軋距磨后細物料粒度分析

將預皮磨不同軋距磨后篩后細物料用32W、54GG、6XX、9XX 四層篩網進行篩分，篩分后各篩網上的細物料粒度分析如圖2 所示。

圖2 預皮磨不同軋距研磨下細物料粒度分布Fig.2 Particle size distribution of fine materials after prebreak with different roll clearances

預皮磨不同軋距研磨下的細物料中，粒度為20W/32W（大粗粒）、32W/54GG（粗粒）和54GG/6XX（細粒）的物料為粒狀物料，由圖2 可知，這些粒狀物料含量較多，占細物料的比例高于80%，粒度為6XX/9XX與9XX/--的物料為粉狀，占比較少，不足20%，且預皮磨不同軋距研磨后細物料的粒度分布基本沒有變化，這是由于減少軋距只能增強磨輥對小麥的擠壓程度，增加了磨后細物料的量，但并不能改變細物料的粒度分布。Galindez-Najera 等[15]通過對磨粉機研磨后的小麥進行光譜分析發現，磨后細物料的粒度分布取決于小麥麩皮層的性質和結構。

預皮磨不同軋距磨后篩后不同粒度細物料的灰分如圖3 所示。

圖3 不同軋距下細物料各粒度物料的灰分（干基）Fig.3 Ash content of fine materials with different particle sizes after prebreak with different roll clearances（based on dry weight）

由圖3 可知，預皮磨不同軋距磨后篩分后細物料中，同等粒度細物料的灰分含量隨著軋距的減小顯著降低（P＜0.05）。這是由于軋距過高時，小麥形變嚴重，被研磨出來的低灰分胚乳增多；同等軋距下，粒度為9XX/--（細粉）、6XX/9XX（粗粉）的灰分含量較高，粒度為32W/54GG（粗粒）、54GG/6XX（細粒）、20W/32W（大粗粒）的灰分含量較低，粒度為9XX/--（細粉）和6XX/9XX（粗粉）的灰分含量高于--/20W，經過預皮磨處理后的小麥可以將這部分高灰分的粉提前篩分出來，避免在磨粉時混入前路面粉中，使面粉的質量更好，并且篩分出來的此種粒度的粉含有大量灰分，可以當作飼料用粉或工業用粉。通常在面粉廠中，粒度為20W/32W（大粗粒）、32W/54GG（粗粒）和54GG/6XX（細粒）的物料與渣磨物料相似，可送入清粉機進行處理，然后與其它物料同質合并，或者直接送入渣磨[16]。

2.5 預皮磨處理對小麥籽粒基本理化指標的影響

預皮磨入磨小麥為原糧小麥加水潤麥后的小麥，預皮磨處理后的小麥用20 目篩網進行篩分，測定篩上產生輕微形變或裂變的凈麥的理化指標，結果見表4。

表4 預皮磨不同軋距處理20 目篩上小麥的理化指標Table 4 Physical and chemical indexes of wheat passed a 20-mesh sieve after prebreak with different roll clearances

由表4 可知，與未經預皮磨處理小麥相比，隨著預皮磨軋距的減小，其灰分含量沒有發生顯著性的變化，小麥容重、表面嘔吐毒素、表面微生物含量顯著降低（P＜0.05），潤麥后的小麥經過預皮磨處理后，雖然會有高灰分的皮層、灰、麥毛被剝刮下來，但是預皮磨的剝刮率很低，因此剝刮下來極少量的高灰分物料并不會顯著降低預皮磨磨后凈麥的灰分含量，隨著軋距的減小，剝刮率升高，預皮磨磨輥將更多皮層、灰、麥毛剝刮下來的同時，會有更多低灰分含量的胚乳被研磨出來，使細物料的灰分含量降低，預皮磨的剝刮率最高為2%左右，不會明顯改變預皮磨磨后凈麥的灰分含量。預皮磨磨后小麥籽粒胚乳變得酥松，軋距越小，麥粒發生輕微形變或裂變的程度越大，小麥籽粒所占的空間變大，因此小麥的容重隨著軋距的減小而顯著降低。預皮磨處理后，小麥表面的灰、皮層、麥毛被研磨出來并篩分除去，而微生物和嘔吐毒素主要聚集在小麥的表皮上，因此預皮磨磨后小麥的嘔吐毒素、菌落總數、大腸桿菌、霉菌及酵母菌都顯著低于預皮磨磨前小麥，隨著軋距的減小，小麥腹溝暴露，小麥被剝刮下來的皮層、麥毛增多，因此小麥表面的嘔吐毒素和微生物也隨著軋距的減小而降低。軋距為2.0 mm 與軋距為2.1 mm 的預皮磨磨后小麥相比，嘔吐毒素和微生物的數量并沒有顯著差異，這可能是因為當預皮磨軋距過大時，研磨出來的灰、皮層、毛麥不會顯著增加，只是小麥發生形變的程度更大，產生更多的碎麥，研磨出來更多的胚乳顆粒。

2.6 預皮磨對小麥出粉率的影響

將未經預皮磨處理的小麥和經過不同軋距預皮磨處理的小麥分別進行磨粉，磨粉結果如圖4 所示。

圖4 預皮磨不同軋距處理對小麥總出粉率的影響Fig.4 Effect of roll clearance in prebreak on total flour yield of wheat

由圖4 可知，預皮磨磨后小麥與常規潤麥后的小麥相比，隨著預皮磨軋距的逐漸減小，總出粉率先升高后降低。小麥經過預皮磨處理后，胚乳變得酥松，有利于后續的皮磨剝刮，心磨制粉，因此出粉率會升高，預皮磨軋距過小，即剝刮率過大時，小麥籽粒發生形變和裂變的程度變大，更多的小麥沿橫截面斷開，會產生較多的碎麥，且碎麥的出粉率低[17]。并且剝刮率過高，小麥胚乳被研磨出來的量增多，胚乳的損失使小麥中的含粉量少，造成出粉率下降[18]。次粉是含有部分小麥胚芽和胚乳的細碎麩屑，是小麥加工的一種副產物[19]，隨著軋距的減小，次粉出粉率逐漸降低，這可能是因為預皮磨處理后的小麥會被磨齒剝離部分細小皮層，并且軋距越小剝離除去的細小皮層越多，小麥部分細碎皮層在預皮磨階段已經被除去，因此預皮磨磨后小麥送入磨粉處理后其次粉出粉率會降低，還有一方面原因可能是預皮磨磨后小麥籽粒胚乳結構酥松，后續皮磨系統剝刮皮層上的胚乳時剝刮得更干凈，減少細碎麩屑混入胚乳中的概率，從而降低了次粉出粉率。

2.7 預皮磨對磨粉后麩皮的大小的影響

將預皮磨不同軋距處理后的小麥磨粉后得到的大麩皮用20 目篩網進行篩分，篩上物為大片狀麩皮，篩下物為碎麩皮，篩分結果見圖5。

圖5 預皮磨不同軋距處理大麩篩分后大片狀麩皮占比Fig.5 Proportion of large pieces of bran after prebreak with different roll clearances

由圖6 可知，小麥籽粒磨粉后的大麩中，與未經預皮磨處理小麥相比，預皮磨磨后小麥的大片狀麩皮占比隨著軋距的減小先增大后減小，當軋距為2.3 mm時，大麩中大片狀麩皮的占比最高，這是因為預皮磨磨后小麥籽粒受到磨輥的擠壓，在麩皮沒有較大損傷的情況下胚乳酥化，籽粒輕微開裂，磨粉時減少了麩皮的破碎，保證麩皮的完整性[20]，但是隨著軋距的進一步減小，小麥發生形變的程度加深，麩皮損傷嚴重，甚至會發生破碎，產生碎麥，因此大片狀麩皮占比會減少。

2.8 預皮磨對小麥粉基本理化品質的影響

灰分含量（干基）、白度、濕面筋含量是衡量小麥粉品質的重要指標，能夠反映小麥粉的加工精度，破損淀粉會對面粉及面粉制品的功能性質和營養品質產生一定的影響，經預皮磨處理以及經過預皮磨不同軋距處理后小麥粉的理化指標見表5。

表5 預皮磨不同軋距處理小麥粉的理化指標Table 5 Physical and chemical indexes of wheat flour after prebreak with different roll clearances

由表5 可知，與未經預皮磨處理的小麥磨得的小麥粉相比，預皮磨軋距為2.4 mm 處理后的凈麥所磨得的小麥粉的灰分含量顯著降低，白度顯著升高（P＜0.05），較低的剝刮率能夠使預皮磨磨后凈麥的灰分含量減少，達到了清理小麥的效果，從而提高小麥粉的品質。當軋距繼續減小，預皮磨剝刮率升高，小麥粉的灰分含量升高，白度降低，這可能是由于預皮磨磨后小麥胚乳結構變得酥松，在磨粉時保證麩皮的完整性，在一定程度上提高了面粉精度，但是剝刮率越大小麥形變程度越高、碎麥越多，磨粉時越難將細碎麩皮完全和面粉分開，影響面粉的精度。

濕面筋含量是評價面粉品質的重要指標，面筋蛋白主要來自胚乳，剝刮率較小時，預皮磨磨后小麥籽粒的胚乳基本沒有損失，此時濕面筋含量與未經預皮磨處理的小麥粉相比沒有顯著性差異，隨著軋距繼續減小，預皮磨磨后籽粒胚乳損失增多，但是可能因為是小麥發生形變的程度大，小麥籽粒粘連的皮層破損較多，且破碎率高，磨粉時會將部分細小麩星混入面粉中，麩星被包裹于面筋蛋白之中，從而使得濕面筋含量上升[21]。

預皮磨處理后的小麥胚乳結構酥松，淀粉顆粒間的空隙變大，磨粉時胚乳更容易被磨細成粉，使得小麥受到機械破壞作用變小[22]，另一方面原因可能是預皮磨剝刮率較大時，小麥籽粒的胚乳部分流失，小麥皮層對胚乳有一定的保護作用，磨輥接觸淀粉顆粒的機會相對減少，從而導致面粉的破損淀粉下降。

3 結論

原料小麥經過預皮磨合適的軋距處理并篩分除去小于20 目的細碎物料以后，能夠顯著降低小麥籽粒的容重、微生物和嘔吐毒素，進一步清理了小麥籽粒。預皮磨磨后小于20 目的物料隨著軋距的減小其灰分含量、嘔吐毒素、微生物含量顯著減少，白度顯著增加，軋距越小，細物料中的胚乳含量越多，在面粉廠可送入清粉機或渣磨進一步處理。與未經預皮磨處理的小麥相比較，軋距為2.4 mm 和2.3 mm 的預皮磨處理后的小麥磨粉后得到的次粉含量少，減少了皮層的破碎，增加大麩皮的含量，提高了出粉率，軋距為2.4 mm的預皮磨磨后小麥磨粉后的面粉的精度提高，軋距過小時，小麥產生形變嚴重，且有過多碎麥產生，不利于出粉，但不會對面粉的品質產生不利影響。