劉芯羽，劉澤龍，2，*，杜昱蒙，3，4，任晨剛，3，4，任國寶，3，4，王滿意，3，4

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院，北京102209；2.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京100048；3.營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，北京102209；4.老年營養(yǎng)食品研究北京市工程實驗室，北京102209）

全麥粉是重要的全谷物類食品之一，它保留了小麥籽粒幾乎全部的麩皮和胚芽，并且膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)以及烷基間苯二酚等含量顯著高于普通小麥粉[1]。麩皮和胚芽是全麥粉主要的營養(yǎng)物質(zhì)來源，小麥胚約10%的脂肪中80%是不飽和脂肪酸，其中50%以上是亞油酸。全麥粉中的膳食纖維則能被腸道有益細菌利用產(chǎn)生短鏈脂肪酸并降低pH值，抑制腐生菌的生長，減少致癌物質(zhì)產(chǎn)生。小麥膳食纖維還能夠產(chǎn)生飽腹感，并縮短食物通過消化器官的時間，降低葡萄糖的吸收，減緩淀粉水解，增加糞便容積，降低腸內(nèi)壓等。因此，經(jīng)常食用全麥粉有預(yù)防肥胖、保護腸道健康等效果[2-3]，還能有效降低患心腦血管疾病等慢性病的風(fēng)險[4]。隨著科學(xué)普及，消費者對于全谷物類食品的關(guān)注在逐步提升。已知制粉所保留的小麥完整度與產(chǎn)品營養(yǎng)成分保留量正向相關(guān)[5-6]。常見的全麥粉加工方式有兩種：一種是目前國內(nèi)常采用的回添法，該方法將小麥的麩皮、胚與胚乳分離，粉碎并穩(wěn)定化后按比例回添到小麥粉中，該種全麥粉的穩(wěn)定性較高。另一種是全小麥籽粒粉碎法，該方法將未去除麩皮和胚的完整小麥直接粉碎得到全麥粉，這種全麥粉保留了小麥籽粒幾乎全部的營養(yǎng)成分[7-10]。

面團的結(jié)構(gòu)性質(zhì)特別是流變學(xué)特征，在很大程度上會影響全麥制品的品質(zhì)。由于是否含有麥麩是全麥粉與小麥粉組成的主要區(qū)別，根據(jù)研究報道，經(jīng)過回添穩(wěn)定化處理的麩皮、胚芽和次粉后的全麥粉，相比普通小麥粉，會增加面團吸水量，降低面團穩(wěn)定時間和拉伸能力。而全麥粉的粒度達到超微范圍時，粉質(zhì)均勻，面團加工指標(biāo)的變化更加規(guī)律[11-12]。此外，麩皮部分的尺寸也會對面團加工特性產(chǎn)生影響。根據(jù)報道，隨著麩皮粒度增加，面團形成時間和穩(wěn)定時間會隨之降低[13-14]。但是，在目前全麥粉面團特性的研究中，大部分全麥粉是通過實驗室制備獲得，而國內(nèi)對工業(yè)制備的全籽粒粉碎全麥粉及其面團特性的研究相對較少。在小麥全籽粒宏量連續(xù)制取的過程中，裝備與過程控制等方面與實驗室自制會產(chǎn)生差異，從而可能影響產(chǎn)品的加工應(yīng)用特性。

本研究通過對全籽粒小麥進行工業(yè)微粉碎獲得不同粒度的全麥粉樣品，并對不同溫度下保存的全麥粉的加工特性進行對比研究，旨在為完善全麥粉的全籽粒粉碎加工工藝提供參考。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

優(yōu)質(zhì)白麥：中糧面業(yè)（德州）有限公司；無水乙醇、乙醇（95%）、鄰苯二甲酸氫鉀、酚酞（99%）、濃硫酸、氫氧化鈉、丙酮、石油醚（沸程30℃～60℃）、氯化鈉（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

試驗沖擊磨（CR1000）：山東精華工程設(shè)備有限公司；氣引式粉碎機（FDV）：祐麒機械有限公司；全自動旋風(fēng)磨（M3100）：波通瑞華科學(xué)儀器（北京）；面筋質(zhì)量數(shù)量測定儀[面筋儀（Glutomatic-2200）、離心機（Centrifuge 2015）]：瑞典Perten儀器公司；電子粉質(zhì)儀（Farinograph AT自動型）、電子拉伸儀（Extensograph-E）：德國Brabender儀器公司；數(shù)字瓶口滴定器（Titrette）：德國普蘭德公司；凱氏定氮儀（8400）：丹麥福斯分析儀器公司；激光粒度儀（Mastersizer 3000）：英國馬爾文公司；醫(yī)用臺式離心機（TDZ5-WS）：長沙平凡儀器儀表有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 全麥粉制備

將原料小麥投入進料倉，由喂料器送入試驗專用工業(yè)沖擊磨中，通過控制主機、分級器、風(fēng)機頻率等參數(shù)，獲得粒度從高到低的3種全麥粉1號、2號和3號樣品。樣品分別在室溫[（22±1）℃]和冷藏[（4±1）℃）]下保存70 d后進行加工特性的測試。其中，1號粒徑最大（D90：302.5 μm），2 號樣品粒徑適中（D90：147μm），3號樣品粒徑最小（D90：123.5 μm）。上述小麥原料在冷藏70 d后另外使用以下兩種實驗室設(shè)備進行制粉：（1）氣引式粉碎機：勻速進料，粉碎過程電流不超過4A，獲得全麥粉4號，其粒徑D90約為115 μm；（2）全自動旋風(fēng)磨：勻速進料，小麥粉碎過篩后，進入收集裝置，獲得全麥粉5號，其粒徑D90約為320 μm。而后測定面筋指標(biāo)并與工業(yè)微粉碎樣品進行對比。

全麥粉樣品的水分、蛋白含量和脂肪酸值見表1。

表1 全麥粉樣品的水分、蛋白含量與脂肪酸值Table 1 Moisture content，protein content and fatty acid value of the whole wheat flours

1.3.2 粒徑測試

使用馬爾文Mastersizer 3000激光粒度儀，采用干法粒徑測試系統(tǒng)。參數(shù)為氣壓：2 bar；進樣速度：65%；折射率：1.59；顆粒密度：1.05 g/m3；背景測量持續(xù)時間：10 s；樣品測量持續(xù)時間：20 s；背景穩(wěn)定時間：120 s。

1.3.3常規(guī)理化指標(biāo)檢測方法

水分：GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》。

蛋白質(zhì)：GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》。

脂肪酸值：GB/T 15684-2015《谷物碾磨制品脂肪酸值的測定》。

1.3.4 全麥粉主要加工特性指標(biāo)的測定

濕面筋測定：根據(jù)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》并使用篩孔孔徑為840 μm的聚酰胺篩進行測定。每個樣品測定兩次，每次兩個平行（每組平行試驗絕對差值不大于1 g/100 g），取雙試驗兩個測定結(jié)果算平均值。

面筋指數(shù)測定：根據(jù)LS/T 6102-1995《小麥粉濕面筋質(zhì)量測定法-面筋指數(shù)法》進行測定。每個樣品每次測定兩個平行，本測試中雙試驗誤差不大于15個單位，或取3次試驗的平均值。

粉質(zhì)特性測定：根據(jù)GB/T 14614-2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學(xué)特性測試粉質(zhì)儀法》進行測定。每個樣品測定兩次，取兩個測定結(jié)果算平均值。

拉伸特性測定：根據(jù)GB/T 14615-2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學(xué)特性測試?yán)靸x法》進行測定。每個樣品測定兩次，每次兩個平行，取雙試驗兩個測定結(jié)果算平均值。

1.4 統(tǒng)計與分析

所有試驗數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Excel對數(shù)據(jù)進行處理，并采用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，指標(biāo)均值比較采用單因素方差分析，多重比較采用 Tukey HSD 法，置信度為 95%（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕面筋和面筋指數(shù)

面團的流變學(xué)特性主要由面筋引起。濕面筋含量，特別是面筋指數(shù)是鑒定小麥粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一[15]，而全麥粉中的麩皮和胚芽會稀釋面筋并降低面筋含量[16]。全麥粉的濕面筋含量及面筋指數(shù)見圖1。

圖1 全麥粉的濕面筋含量及面筋指數(shù)Fig.1 Wet gluten content and gluten index of the whole wheat flours

由圖1可知，全麥粉樣品的濕面筋含量約在27%～32%。室溫保存的全麥粉隨著粒度的減小，濕面筋含量顯著減?。╬＜0.05），其中，1號樣品的濕面筋含量最高。冷藏保存的全麥粉隨著粒度減小濕面筋含量無明顯差異（p＞0.05），并且其濕面筋含量總體上高于室溫樣品。由于室溫條件下的長期儲存會增加小麥蛋白的降解與可溶性，而儲藏溫度的降低會減少面筋蛋白自由巰基的氧化交聯(lián)和蛋白功能性，從而能更好的保留蛋白性能[17]。小麥在冷藏后所獲得的全麥粉（4號和5號），其濕面筋含量與冷藏保存樣品無顯著差異（p＞0.05）。

面筋指數(shù)大小與面筋筋力強弱成正比，一般強筋力大于75%，弱筋力小于30%[18]。室溫保存下，1號～3號樣品的面筋指數(shù)在中等筋力范圍隨粒度減小逐漸增加，但不顯著（p＞0.05）。相比室溫樣品，冷藏全麥粉的面筋指數(shù)從不低于33%減少到7%～17%，而4號和5號樣品的面筋指數(shù)也在這個范圍內(nèi)。冷藏全麥粉與現(xiàn)磨全麥粉樣品筋力偏弱的現(xiàn)象相似，并且兩者的面筋指數(shù)與全麥粉粒度均呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)性。室溫條件下，隨著樣品粒度減小，面筋指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢。這與之前麩皮回添的報道結(jié)果相吻合，說明粗粒度麩皮更容易影響面筋網(wǎng)絡(luò)形成，減弱面筋筋力[13]。但本研究中室溫樣品間面筋指數(shù)的差異并不顯著（p＞0.05）。冷藏樣品的面筋指數(shù)總體上明顯低于室溫樣品（p＜0.05）。已知面筋和面團的強度與彈性性能主要由高分子量谷蛋白亞基（high molecular weight glutenin subunit，HMW-GS）和低分子量谷蛋白亞基（low molecular weight glutenin subunit，LMW-GS）共同形成二硫鍵交聯(lián)的蛋白聚集網(wǎng)絡(luò)所提供。面筋蛋白的谷氨酰胺殘基含量高，也會形成大量分子內(nèi)和分子間氫鍵，并通過形成分子間氫鍵提供黏彈性。在低溫保存條件下，巰基/二硫鍵交換以及氫鍵等低能級分子間鍵的斷裂與形成都會受到影響，影響了全麥粉的后熟[18-20]。從樣品的脂肪酸含量（表1）推測冷藏的相關(guān)樣品反應(yīng)水平應(yīng)該更低。此外，粒度最低的3號樣品的面筋指數(shù)顯著低于其他粒度的樣品（p＜0.05）。由于高粉碎強度對面筋蛋白可能產(chǎn)生較大機械損傷，并且小麥麩的混入也會引起麥谷蛋白的解聚。所以，根據(jù)結(jié)果判斷上述因素對小麥面筋質(zhì)量的影響應(yīng)該無法在冷藏條件下通過后熟作用得到恢復(fù)[21]。

2.2 粉質(zhì)特性分析

粉質(zhì)曲線可以表征面團的耐揉和特性，評價被測面粉的內(nèi)在質(zhì)量。全麥粉粒度和儲藏溫度對其粉質(zhì)特性的影響見表2。

表2 全麥粉粒度和儲藏溫度對其粉質(zhì)特性的影響Table 2 Effect of particle size and storage temperature on farinographical properties of whole wheat flour

根據(jù)表2所示，隨著全麥粉粒度的減小，吸水率明顯增加（p＜0.05）。已知面粉的吸水量與原始水分、面筋蛋白含量、損傷淀粉含量有關(guān)。破損淀粉和面筋含量越高，面粉的吸水率也越大[22-23]。這與本研究中破損淀粉與濕面筋（圖1）的結(jié)果相吻合。

面團形成時間反映面粉的筋力，兩者間呈正相關(guān)。對于普通小麥粉來說，一般形成時間1.0 min～2.0 min的軟麥粉適宜做餅干和糕點。形成時間在4.0 min以上硬麥粉適合生產(chǎn)面包粉等高筋粉。穩(wěn)定時間反映面團耐受機械的能力，也是評價面團內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)[22]。本研究中全麥粉的形成時間在4.30 min～5.58 min，穩(wěn)定時間在5.96 min～8.90 min。冷藏樣品的上述兩項指標(biāo)整體上短于室溫樣品。其中，室溫保存的1號全麥粉樣品的面團形成時間和穩(wěn)定時間均短于2號和3號全麥粉樣品，但差異不顯著。弱化度反映面團在攪拌過程中的破壞速度和對機械攪拌的承受能力，也代表著面筋的強度。前者（1號）的弱化度最大，綜合說明其面筋強度較弱，這也進一步驗證了面筋指數(shù)的測定結(jié)果。無論是室溫保存還是冷藏保存，2號樣品形成時間和穩(wěn)定時間最長，弱化度較低，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)最優(yōu)，說明中等粒度可以更好的保證全麥面團的韌性和耐攪拌性[13]。此外，在冷藏樣品中，3號樣品的形成時間、穩(wěn)定時間都是顯著偏低的（p＜0.05），并且粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)也最低。這與面筋測試結(jié)果相符，冷藏的細粒度全麥粉樣品筋力與強度下降明顯。中粒度樣品在不同溫度的樣品組別中，均擁有最大的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)。以上說明全麥粉的粒度控制將有助于優(yōu)化產(chǎn)品的粉質(zhì)特性，而冷藏保存對于細粒度樣品的面筋性能影響較大。

2.3 拉伸特性分析

拉伸曲線主要用于評價面團的抗拉阻力和延伸度等特性。它反映了麥谷蛋白網(wǎng)絡(luò)強度和抗延伸阻力，以及由麥膠蛋白貢獻的流動性和延伸所需要的黏合力[22，24]。拉伸曲線面積反應(yīng)“粉力”大小。全麥粉粒度和儲藏溫度對其拉伸特性的影響見表3。

由表3可見，所有樣品的粉力、最大拉伸阻力在同一樣品45 min～135 min的醒發(fā)過程中呈現(xiàn)遞增的趨勢，延伸度則呈現(xiàn)遞減的趨勢。其中，室溫樣品粉力隨粉碎粒度的降低基本呈現(xiàn)遞減趨勢。而冷藏樣品中2號中等粒度樣品的粉力普遍高于1號和3號樣品，且在135 min醒發(fā)后具有顯著差異（p＜0.05）。

最大拉伸阻力表示面團的強度和筋力，并呈正相關(guān)。兩種溫度下保存的樣品，在不同的醒發(fā)時間下都是2號樣品的拉伸阻力最大。這與粉質(zhì)儀測定結(jié)果相符，2號樣品在兩種保存溫度下均表現(xiàn)出較高的面團強度和筋力。冷藏樣品的拉伸阻力均明顯低于室溫保存的相同樣品（p＜0.05），說明其面團強度和筋力下降。延伸度表示面團的延展性和可塑性。拉伸長度大，面團的延展性好，抗拉阻力小。拉伸阻力隨發(fā)酵時間增幅明顯的面團更適合長時間發(fā)酵，而延伸度較好的面團相對柔軟，發(fā)酵時間短[22]。本研究中，對于在不同醒發(fā)時間下的同一樣品，延伸度的變化與拉伸阻力呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。對于室溫樣品，在相同醒發(fā)時間下均以2號樣品的延伸度最低，但樣品間差異并不顯著（p＞0.05）。2號樣品的面團強度和筋力更好，在發(fā)酵、揉團和成型時可以體現(xiàn)出良好的性能。但在冷藏樣品中，2號樣品的面團延伸度最大，且明顯高于其他樣品（p＜0.05），該樣品面團會比較柔軟，發(fā)酵時間短。由表3可知，該樣品的高粉力值是拉伸阻力和延伸度共同貢獻的結(jié)果。對比室溫和冷藏樣品時發(fā)現(xiàn)，冷藏樣品的面團力學(xué)指標(biāo)基本上均顯著低于室溫樣品。這也進一步說明冷藏保存全麥粉會對其面筋性能產(chǎn)生負面影響，并且產(chǎn)品的加工特性與粉碎強度密切相關(guān)。

表3 全麥粉粒度和儲藏溫度對其拉伸特性的影響Table 3 Effect of particle size and storage temperature on extensographical properties of whole wheat flour

3 結(jié)論

全麥粉在室溫保存下濕面筋含量與其粉碎粒度呈正相關(guān)，而冷藏條件下上述相關(guān)性不顯著。冷藏保存樣品面筋指數(shù)顯著低于室溫樣品。全麥粉粒度與吸水率呈負相關(guān)，與粉力（室溫樣品）呈正相關(guān)。冷藏保存全麥粉樣品的面團形成時間、穩(wěn)定時間以及拉伸阻力均小于室溫保存樣品。中等粒度全麥粉的面團形成/穩(wěn)定時間最長、弱化度較低，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)最優(yōu)，拉伸阻力最大。全麥粉的粒度控制助于優(yōu)化產(chǎn)品的流變學(xué)特性。相比室溫保存，冷藏保存使樣品的面團力學(xué)指標(biāo)顯著降低，且對于細粒度樣品的面團粉質(zhì)特性影響較大。