林江濤，程夢(mèng)麗，谷玉娟，孫靈靈

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001)

小麥調(diào)質(zhì)也稱小麥水分調(diào)節(jié)或潤麥，可改善小麥制粉效果。加水潤麥一定時(shí)間后小麥籽粒內(nèi)部水分重新調(diào)整，使皮層韌性增加而胚乳強(qiáng)度降低，有利于胚乳和皮層分離從而改善制粉加工性能[1]，最終對(duì)小麥粉品質(zhì)和面制品品質(zhì)產(chǎn)生積極作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，小麥調(diào)質(zhì)需考慮加水量、溫度、時(shí)間和調(diào)質(zhì)方式等因素[2]。調(diào)質(zhì)后入磨水分和調(diào)質(zhì)時(shí)間影響面粉粒度、出粉率等制粉特性[3-4]，這是由于小麥籽粒各組分結(jié)構(gòu)及其吸水性的不同，調(diào)質(zhì)時(shí)水分遷移過程影響皮層與胚乳結(jié)合程度及胚乳破裂方式。調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉理化特性、面團(tuán)流變學(xué)特性和面制品蒸煮品質(zhì)也有較大影響[5-7]，同時(shí)潤麥過程中充足水分和較長調(diào)質(zhì)時(shí)間為微生物生長繁殖提供條件[8-9]，容易引發(fā)微生物滋生安全問題，所以，適當(dāng)?shù)男←溦{(diào)質(zhì)是必要的。

國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于調(diào)質(zhì)對(duì)潤麥過程中水分遷移、霉菌和大腸桿菌等微生物含量、小麥粉制粉特性和小麥粉品質(zhì)和面制品品質(zhì)研究較多。王偉和陳成[10-11]利用核磁共振技術(shù)表征了小麥內(nèi)部的水分狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)不同調(diào)質(zhì)條件下小麥中結(jié)合水、束縛水和自由水有變化。隨著潤麥水分和時(shí)間的增加，常規(guī)調(diào)質(zhì)處理后小麥粉中菌落總數(shù)、芽孢桿菌和酵母菌等微生物數(shù)量增多[12]，采用蒸汽調(diào)質(zhì)、真空調(diào)質(zhì)和臭氧調(diào)質(zhì)可有效防止微生物滋生[13-15]。白俊艷和于磊等[16-17]研究表明不同調(diào)質(zhì)溫度和時(shí)間下小麥粉出粉率、灰分和白度有差異，潤麥水分的改變影響小麥粉出粉率、蛋白質(zhì)含量、面筋含量、峰值黏度和谷值黏度等面粉特性[18]，影響小麥粉顆粒度組成[19-20]。

調(diào)質(zhì)后小麥粉粒度的系統(tǒng)研究報(bào)道較少，而關(guān)于調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉蛋白質(zhì)含量影響研究較多，但對(duì)其變化本質(zhì)仍需探索。本文通過改變調(diào)質(zhì)水分、調(diào)質(zhì)溫度和調(diào)質(zhì)方式，研究調(diào)質(zhì)與小麥粉粒度、組分變化關(guān)系，為實(shí)際生產(chǎn)中小麥調(diào)質(zhì)與制粉研磨提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新麥26 河南風(fēng)行種業(yè)有限公司(水分11.2%、干基粗蛋白為15.5%、濕面筋含量32.0%、硬度指數(shù)65.6)；硫酸銅、氫氧化鈉、硼酸、碘化鉀 洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；硫酸鉀 天津市大茂化學(xué)試劑廠；氯化鈉 天津市北辰方正試劑廠；無水乙醇 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；以上試劑均為分析純。

MLU-202布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)?瑞士布勒公司；Kjeltec 8400全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥FOSS儀器公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市華峰儀器有限公司；Sdmatic破損淀粉測(cè)定儀 瑞典Perten儀器公司；BT-9300H激光粒度分布儀 丹東市百特儀器有限公司；L550離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 小麥調(diào)質(zhì) 常溫調(diào)質(zhì)：準(zhǔn)確稱取2.5 kg小麥于自封袋中，均勻加水使水分分別為14.5%、15.5%、16.5%，封口混合搖勻5 min，將其置于恒溫箱中，并設(shè)定調(diào)質(zhì)時(shí)間為24 h，調(diào)質(zhì)溫度為25 ℃。加溫調(diào)質(zhì)：準(zhǔn)確稱取2.5 kg小麥于自封袋中，分別加入25、35、45 ℃的水，封口混合搖勻5 min，將其置于恒溫箱中調(diào)質(zhì)，當(dāng)調(diào)質(zhì)時(shí)間分別為24 、10 、6 h時(shí)均達(dá)到15.5%的調(diào)質(zhì)水分。真空調(diào)質(zhì)：準(zhǔn)確稱取1 kg小麥，放入真空桶內(nèi)，采用RS-3旋片式真空泵抽真空至0.09 MPa，然后使用醫(yī)用針管通過硅膠塞孔注入25 ℃蒸餾水并搖勻5 min。從真空度達(dá)到要求時(shí)計(jì)時(shí)，待調(diào)質(zhì)時(shí)間為1 h時(shí)開啟放氣閥，使桶內(nèi)壓力為目標(biāo)真空度的一半，再調(diào)質(zhì)1 h后打開放氣閥，取出進(jìn)行測(cè)定。調(diào)質(zhì)水分可根據(jù)如下公式計(jì)算：

式中：M為樣品質(zhì)量，g；W1為水分，%；W0為原始水分，%。

1.2.2 制粉 采用NY/T 1094.2-2006布勒氏法對(duì)調(diào)質(zhì)后小麥進(jìn)行研磨，并收集小麥粉以備實(shí)驗(yàn)測(cè)定使用。其中，小麥粉總重與入磨前小麥重量之比表示小麥粉出粉率。

1.2.3 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 根據(jù)GB 5009.4-2016測(cè)定小麥粉灰分含量；采用色差計(jì)測(cè)定小麥粉L*、a*和b*。

1.2.4 小麥粉粒度分布測(cè)定 參考王陽等方法測(cè)定小麥粉粒度分布[21]。

1.2.5 小麥粉組成測(cè)定 蛋白組分提取及蛋白含量測(cè)定采用連續(xù)振蕩法[22]，依次用水、10%氯化鈉、75%乙醇、0.2%氫氧化鈉逐步提取小麥粉中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白；依據(jù)GB 5009.5-2016自動(dòng)凱氏定氮法測(cè)定總蛋白含量及各蛋白組分含量；根據(jù)直鏈淀粉/支鏈淀粉試劑盒法測(cè)定直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量[23]；參考AACC方法76-31肖邦破損淀粉儀法測(cè)定破損淀粉含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，圖表中不同小寫字母表示樣品間存在顯著性差異(P<0.05)。采用Origin 9.1軟件作圖。數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)質(zhì)條件下小麥粉出粉率和加工精度指標(biāo)

不同調(diào)質(zhì)條件對(duì)出粉率和加工精度等小麥制粉品質(zhì)的影響如表1所示，隨著調(diào)質(zhì)水分增加，小麥粉出粉率、灰分、a*和b*呈顯著降低趨勢(shì)，L*逐漸增加，分析原因是由于水分充足時(shí)小麥皮韌性增大，面粉中混入麩皮較少，因此小麥粉出粉率降低，L*逐漸增加，顏色越來越亮，小麥粉黃綠程度減低。小麥胚乳中心部分灰分低，糊粉層灰分含量高，水分充足時(shí)會(huì)使小麥皮層韌性較大，皮層與胚乳易于分離[24]，同時(shí)糊粉層難以從皮層中剝刮下來，最終使得小麥粉灰分含量降低。調(diào)質(zhì)溫度增加時(shí)，小麥粉出粉率、灰分先降低后升高，這與于磊等[17]的研究有所不同，究其原因可能是原糧與調(diào)質(zhì)溫度處理方式不同造成的。與常溫調(diào)質(zhì)相比，真空調(diào)質(zhì)小麥粉出粉率降低、灰分增加，這說明真空調(diào)質(zhì)后小麥制粉品質(zhì)變差。真空調(diào)質(zhì)后小麥粉亮度和黃藍(lán)值無顯著變化(P>0.05)，由此表明真空調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉色澤沒有太大影響。

表1 不同調(diào)質(zhì)方式下小麥粉出粉率和加工精度指標(biāo)Table 1 Wheat flour yield and processing accuracy indexes under different tempering methods

2.2 調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉粒度分布的影響

2.2.1 不同調(diào)質(zhì)水分對(duì)小麥粉粒度分布的影響 不同調(diào)質(zhì)水分下小麥粉粒度分布見圖1，當(dāng)調(diào)質(zhì)水分增加時(shí)，小麥研磨制得粒徑在45 μm以下的小顆粒粉占比先升高后降低，即在水分為15.5%時(shí)達(dá)到最大值，不同水分條件下小麥粉粒徑在45～80 μm的中等顆粒粉占比無顯著性差異(P>0.05)，粒徑在80 μm以上的大顆粒粉占比先降低后升高，即在水分為15.5%時(shí)最小。整體上看，調(diào)質(zhì)目標(biāo)水分15.5%時(shí)小麥粉顆粒度較細(xì)，原因是調(diào)質(zhì)水分增多可使皮層韌性增加、胚乳強(qiáng)度降低[25]，皮層中含有疏松多孔的纖維，吸水后脆度降低，在研磨制粉時(shí)不易破碎，胚乳主要由蛋白質(zhì)和淀粉組成，由于胚乳中蛋白質(zhì)和淀粉吸水膨脹系數(shù)有差距[26]，吸水后易產(chǎn)生位移，二者結(jié)合力變?nèi)酰呷榻Y(jié)構(gòu)變得疏松，在制粉時(shí)易破碎成較細(xì)顆粒粉。當(dāng)水分再增加時(shí)，皮層和胚乳水分含量較高，不利于麥皮上胚乳剝刮下來，較多水分影響小麥粉篩理分級(jí)。

圖1 不同調(diào)質(zhì)水分下小麥粉粒度分布Fig.1 Granule size distribution of wheat flour under different moisture conditioning conditions

2.2.2 不同調(diào)質(zhì)溫度對(duì)小麥粉粒度分布的影響 調(diào)質(zhì)溫度不同也會(huì)造成小麥粉粒度的差異。由圖2可知，隨著調(diào)質(zhì)溫度的增加，小于45 μm的小顆粒占比呈降低趨勢(shì)，大于80 μm的大顆粒粉占比逐漸升高，45～80 μm的中等顆粒粉占比無顯著性差異(P>0.05)。整體上看，調(diào)質(zhì)溫度升高后小麥粉顆粒度增大，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是較高溫度加速水分散失[27]，對(duì)胚乳起軟化作用[24]，不利于胚乳研磨破碎制粉，最終致使調(diào)質(zhì)溫度越高小麥粉整體顆粒度越大。

圖2 不同調(diào)質(zhì)溫度下小麥粉粒度分布Fig.2 Granule size distribution of wheat flour at different tempering temperatures

2.2.3 調(diào)質(zhì)方式對(duì)小麥粉粒度分布的影響 通過對(duì)比真空調(diào)質(zhì)和常規(guī)調(diào)質(zhì)下小麥粉粒度分布(圖3)，發(fā)現(xiàn)真空調(diào)質(zhì)后粒徑在45 μm以下的小顆粒粉占比低于常規(guī)調(diào)質(zhì)，粒徑在80 μm以上的大顆粒粉占比高于常規(guī)調(diào)質(zhì)，但調(diào)質(zhì)條件的改變對(duì)45～80 μm的中顆粒粉占比基本無影響。整體來說，真空調(diào)質(zhì)后小麥粉粒度變粗，原因可能是真空調(diào)質(zhì)下小麥胚乳中蛋白質(zhì)和淀粉結(jié)合較強(qiáng)，在研磨時(shí)不易分離，最終使得小麥粉顆粒度較粗。

圖3 真空調(diào)質(zhì)與常規(guī)調(diào)質(zhì)小麥粉粒度分布Fig.3 Particle size distribution of wheat flour with vacuum conditioning quality and conventional tempering quality

2.3 調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉主要組分的影響

2.3.1 不同調(diào)質(zhì)水分對(duì)小麥粉蛋白組分和淀粉組分的影響 從圖4可以看出，隨著調(diào)質(zhì)水分的增加，總蛋白含量逐漸降低，這主要與蛋白質(zhì)較多分布在皮層有關(guān)，水分的增加不利于麥皮蛋白剝刮下來[18]。清球蛋白是可溶性蛋白或代謝蛋白，為小麥生長發(fā)育提供調(diào)節(jié)作用[28]；麥谷蛋白和醇溶蛋白與水混合形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，稱為面筋蛋白[29]。由圖4知，調(diào)質(zhì)水分16.5%時(shí)醇溶蛋白較高，麥谷蛋白較低，不同調(diào)質(zhì)水分小麥粉中可溶性蛋白變化較小，原因是清球蛋白多分布于麥胚和糊粉層，醇溶蛋白和麥谷蛋白較多分布在胚乳中[30]。

圖4 不同調(diào)質(zhì)水分下小麥粉蛋白組分含量Fig.4 Contents of wheat flour protein components under different moisture conditioning conditions

由圖5知，隨著調(diào)質(zhì)水分的增加，小麥粉破損淀粉含量呈降低趨勢(shì)，這是因?yàn)檎{(diào)質(zhì)水分增多時(shí)，小麥研磨制粉過程中淀粉顆粒從胚乳團(tuán)塊中剝落時(shí)受磨輥損傷減小[18]，從而產(chǎn)生較少量的破損淀粉。當(dāng)調(diào)質(zhì)水分增加時(shí)，小麥粉中總淀粉含量呈先降低后升高的趨勢(shì)，即在調(diào)質(zhì)水分為15.5%時(shí)總淀粉含量較低，這可能與蛋白含量較高有關(guān)。改變調(diào)質(zhì)水分不會(huì)引起直支鏈淀粉的變化(P>0.05)。

圖5 不同調(diào)質(zhì)水分下小麥粉淀粉組分含量Fig.5 Contents of starch components of wheat flour in different tempering target water

2.3.2 不同調(diào)質(zhì)溫度對(duì)小麥粉蛋白組分和淀粉組分的影響 圖6為不同調(diào)質(zhì)溫度條件下小麥粉蛋白組分，隨著調(diào)質(zhì)溫度升高，總蛋白和麥谷蛋白含量降低，清蛋白、球蛋白與醇溶蛋白無顯著變化(P>0.05)。這是因?yàn)檎{(diào)質(zhì)溫度增加時(shí)，混入到皮層中蛋白質(zhì)較多，加大了面粉中蛋白質(zhì)的損失，研究表明，麥谷蛋白越接近糊粉層含量越高[31]，因此，制粉時(shí)胚乳外層麥谷蛋白損失較多。

圖6 不同調(diào)質(zhì)溫度下小麥粉蛋白組分含量Fig.6 Content of protein components in wheat flour at different tempering temperatures

由圖7知，調(diào)質(zhì)溫度的改變會(huì)對(duì)小麥粉淀粉組分產(chǎn)生影響，隨著調(diào)質(zhì)溫度的升高，小麥粉總淀粉、支鏈淀粉呈升高趨勢(shì)，破損淀粉呈減低趨勢(shì)，直鏈淀粉含量無顯著變化(P>0.05)。較高溫度加強(qiáng)了胚乳和皮層結(jié)合程度，研磨時(shí)混入麩皮的胚乳多，淀粉在接近皮層胚乳中含量較低，外層胚乳損失越多，淀粉含量越高。調(diào)質(zhì)溫度升高時(shí)，胚乳團(tuán)塊中剝落的淀粉顆粒受磨輥損傷減小[24]，導(dǎo)致破損淀粉含量降低，這與上述不同調(diào)質(zhì)溫度下小麥粉粗細(xì)度結(jié)果相一致。

圖7 不同調(diào)質(zhì)溫度下小麥粉淀粉組分含量Fig.7 Contents of starch components in wheat flour at different tempering temperatures

2.3.3 調(diào)質(zhì)方式對(duì)小麥粉蛋白組分和淀粉組分的影響 通過對(duì)比常規(guī)調(diào)質(zhì)和真空調(diào)質(zhì)下小麥粉蛋白組分發(fā)現(xiàn)(圖8)，真空調(diào)質(zhì)下小麥粉中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白與總蛋白含量均低于常規(guī)調(diào)質(zhì)，谷蛋白含量與之相反。原因是真空調(diào)質(zhì)后淀粉蛋白間結(jié)合力增強(qiáng)，研磨制粉時(shí)混入皮層中蛋白質(zhì)增多，總蛋白損失較多，其中清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白越靠近皮層含量越高[22]，所以真空調(diào)質(zhì)后其含量較低，而麥谷蛋白增加可能與這3種蛋白質(zhì)含量降低有關(guān)。

圖8 常規(guī)調(diào)質(zhì)與真空調(diào)質(zhì)的小麥粉蛋白組分含量對(duì)比Fig.8 Content comparison of wheat flour protein components between conventional conditioning and vacuum conditioning

與常規(guī)調(diào)質(zhì)相比(圖9)，真空調(diào)質(zhì)小麥粉總淀粉、支鏈淀粉高于常規(guī)調(diào)質(zhì)，破損淀粉低于常規(guī)調(diào)質(zhì)，直鏈淀粉含量無顯著性差異(P>0.05)。這是因?yàn)檎婵照{(diào)質(zhì)小麥粉皮層和胚乳間結(jié)合程度增強(qiáng)而不易分離，混入皮層蛋白質(zhì)較多，淀粉在接近皮層胚乳中含量較低，淀粉含量越高，胚乳中剝落的淀粉顆粒受磨輥損傷減小[24]，這與上述真空調(diào)質(zhì)下小麥粉粗細(xì)度結(jié)果相一致。

圖9 常規(guī)調(diào)質(zhì)與真空調(diào)質(zhì)的小麥粉淀粉組分含量對(duì)比Fig.9 Content comparison of wheat flour starch components between conventional conditioning and vacuum conditioning

3 結(jié)論

調(diào)質(zhì)條件的改變對(duì)小麥制粉品質(zhì)、粒度分布和組成有顯著影響，在調(diào)質(zhì)水分15.5%，調(diào)質(zhì)溫度25 ℃時(shí)小麥粉整體顆粒度較細(xì)且出粉率較高，小麥制粉品質(zhì)較好，這說明國內(nèi)多數(shù)工廠采用15.5%的經(jīng)驗(yàn)入磨水分是有科學(xué)道理的。加溫調(diào)質(zhì)可降低潤麥時(shí)間，但小麥粉麥谷蛋白含量較低、總淀粉含量較高，這對(duì)小麥粉及面制品品質(zhì)十分不利。真空調(diào)質(zhì)后小麥粉出粉率較低、灰分值較高，這說明真空調(diào)質(zhì)后小麥制粉品質(zhì)較常規(guī)調(diào)質(zhì)差。綜上，在調(diào)質(zhì)水分為15.5%、調(diào)質(zhì)溫度25 ℃時(shí)，小麥制粉品質(zhì)較好。