杜凱欣，王鳳成,2,*，SOTS Serhii，欒奇莉，王法璽，李宜鍇

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001；2.國家糧食加工裝備工程技術(shù)研究中心，河南開封 475200；3.惠民縣宇東面粉有限公司，山東濱州 251700）

小麥的潛在污染物大多來源于環(huán)境，包括空氣、土壤、水等。大多數(shù)污染是微生物性質(zhì)的，但也包含重金屬和化學(xué)污染物。在小麥表面生長的真菌產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物屬于多種污染中最具毒性的污染物[1]。小麥皮層質(zhì)量僅占粒重的15%左右[2]，但麥皮表面附著的微生物污染占整粒小麥的87%以上[3]。表面微生物如果進(jìn)入小麥籽粒內(nèi)部或在后續(xù)制粉工藝混入小麥粉中將導(dǎo)致食物中毒[4-5]。清理設(shè)備和工藝決定了小麥深加工或小麥制粉產(chǎn)品的品質(zhì)與安全[6]。小麥?zhǔn)斋@后依據(jù)粒徑質(zhì)量、顏色形狀、內(nèi)部強(qiáng)度等物理性質(zhì)的差異來清理不完善粒和小麥表面，據(jù)此原理設(shè)計的清理設(shè)備包括高方篩、重力分級機(jī)、色選機(jī)、精選機(jī)、打麥機(jī)等，清理工序包括篩選、比重分級、色選、打麥、刷麥等[7-9]。

其中打、剝、刷等表面處理類工序是影響小麥清理程度的基礎(chǔ)工序和關(guān)鍵步驟。Magyar 等[10]通過對比四種不同設(shè)備組合的小麥制粉流程，發(fā)現(xiàn)色選機(jī)和打麥機(jī)的組合可以最有效地降低小麥粉中的毒素濃度。在俄羅斯聯(lián)邦的工業(yè)面粉廠，主要使用打麥機(jī)和擦刷機(jī)（如R3-BMO 或A1-BSHM）清理小麥表面的污染，但經(jīng)此處理后碎粒含量顯著增加[11]。英國Henry Simon 公司生產(chǎn)的HSKKSI 型強(qiáng)力打麥機(jī)通過摩擦和打擊清理小麥外皮和雜質(zhì)，分解和去除癟麥、蟲蝕粒。我國目前廣泛使用的FDMW 型臥式打麥機(jī)，是“七五”國家重點科技計劃的產(chǎn)品，存在體積大、碎麥多、故障率高的缺陷[12]?？紤]到外源污染物主要存在于小麥表面，同時為改善傳統(tǒng)打麥的缺陷，糧食加工行業(yè)提出谷物輕剝皮或柔性脫皮處理[13-15]。該處理不僅需要在較短的碾磨工藝中提高小麥粉的品質(zhì)[16]，同時需要減少糧粒破碎，達(dá)到節(jié)糧減損的效果[17]?；诖颂嶙h開發(fā)出清理原理（轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)）相似的清理設(shè)備有Bühler 公司的MHXM-W 輕度剝皮機(jī)、漢中三益公司的FBGY 系列小麥剝皮機(jī)等[18]。

目前有大量的研究工作側(cè)重于小麥粉或制品的衛(wèi)生特性和品質(zhì)差異[19-21]，然而涉及原糧小麥衛(wèi)生特性方面的研究較少，并且大多集中在剝皮率4%以上的處理[22]。如何在減少破碎、保證小麥皮層完整、保留整粒小麥營養(yǎng)成分的情況下，通過加工處理有效地清理小麥并將污染物控制在國家標(biāo)準(zhǔn)安全限量內(nèi)是十分迫切的。為了探究柔性清理技術(shù)或剝皮率小于1%的輕剝皮加工技術(shù)對小麥清理效果的影響，本文采用新型FBPY 小麥剝皮機(jī)和傳統(tǒng)FDMW 打麥機(jī)作為研究對象，模擬面粉廠實際生產(chǎn)情況，設(shè)計出三種清理工藝對小麥進(jìn)行表面清理，旨在研究輕度剝皮與打麥處理對小麥表面清理效果的差異性表現(xiàn)，以期為后續(xù)制粉工藝或全麥制品加工提供符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和麩皮結(jié)構(gòu)完整的小麥產(chǎn)品，為面粉廠在實際生產(chǎn)中進(jìn)行設(shè)備選型和工藝優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中筋硬質(zhì)冬小麥 于2022 年6 月收獲自山東省青島市平度地區(qū)，經(jīng)晾曬后貯藏于某糧庫；無水乙醇、乙酸乙酯、重氮鹽、甲醇、鹽酸、間苯三酚、冰乙酸、葡萄糖、亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉、硫酸鋅等 分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂、平板計數(shù)瓊脂、酶標(biāo)工作液 生物試劑，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

FBPY-S-1 30 小麥剝皮機(jī) 工作腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子是表面帶螺紋的鍥形金剛砂板，定子是金剛砂筒[23]（圖1），漢中三益科技有限責(zé)任公司；FDMW30×60打麥機(jī) 工作腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子是鑄鐵打板，定子是鋼絲編制篩筒[24]（圖2），河北蘋樂面粉機(jī)械集團(tuán)有限公司；101-2EBS 電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；SX4-10 馬弗爐 上海樹立儀器儀表有限公司；JYDB100×40 小麥硬度指數(shù)測定儀 布勒糧食檢驗儀器無錫有限公司；UV-2000 紫外-可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；WZZ-2S 自動旋光儀 上海申光儀器儀表有限公司；Co.S-3400N II 型掃描電鏡 日本HITACHI 公司；DC-12 氮吹儀 上海安譜實驗科技股份有限公司；SPX-250 生化培養(yǎng)箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；Scientz-II D 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；SSBC-RE 微孔板酶標(biāo)儀 洛陽中科生物芯片技術(shù)有限公司；HJ-6A 恒溫磁力攪拌器 金壇市華峰儀器有限公司；5810R 高速離心機(jī) 德國Eppendorf儀器有限公司。

圖1 FBPY-S-1 30 小麥剝皮機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Rotor structure diagram of FBPY-S-1 30 debranner

圖2 FDMW30×60 打麥機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Rotor structure diagram of FDMW30×60 scourer

1.2 實驗方法

1.2.1 清理工藝流程 工藝一為原料直接清理：原糧→剝皮→篩分、原糧→打麥→篩分；

工藝二為原糧一清潤麥后二清（即在工藝一之后增加潤麥工序和一次清理工序）：原糧→剝皮→篩分→潤麥→剝皮→篩分、原糧→打麥→篩分→潤麥→打麥→篩分；

工藝三為原糧先潤麥后清理：原糧→潤麥→剝皮→篩分、原糧→潤麥→打麥→篩分。

各步驟的具體操作要點及最佳運行參數(shù)如下：

原糧：根據(jù)GB/T 5491-1985《糧食、油料檢驗 扦樣、分樣法》取樣；

剝皮：使用FBPY-S-1 30 小麥剝皮機(jī)，保持進(jìn)機(jī)原糧20 kg、電壓409 V、負(fù)載電流8.1 A、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速350 r/min、進(jìn)料口開度40%；

打麥：使用FDMW30×60 打麥機(jī)，保持進(jìn)機(jī)原糧20 kg、電壓390 V、負(fù)載電流14.9 A、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速660 r/min、進(jìn)料口開度40%；

潤麥：根據(jù)NY/T 1094.1-2006《小麥實驗制粉第1 部分：設(shè)備、樣品制備和潤麥》，使?jié)櫤笮←溗诌_(dá)到15%；

篩分：方法見1.2.2、1.2.3。

各步驟的實驗現(xiàn)場如圖3 所示。

圖3 各步驟的實驗現(xiàn)場Fig.3 Experimental site of each step

1.2.2 增碎率的測定 小麥樣品的碎麥率參考GB/T 5494-2019 并加以修改：取小麥樣品m1約1 kg，精確至0.01 g，放入篩孔直徑為2.5 mm 的選篩上。然后將選篩放在玻璃板或光滑的桌面上，用雙手以110～120 次/min 的速度，按順時針方向和逆時針方向各篩動1 min。篩動的范圍掌握在選篩直徑擴(kuò)大8～10 cm。篩后靜止片刻，將上層篩的篩上物和下層篩的篩下物分別倒入分析盤內(nèi)?？ㄔ诤Y孔中間的顆粒屬于篩上物。收集篩下碎麥粒并稱量m2，精確至0.01 g，計其中碎麥粒（每粒小麥不完整性達(dá)到80%以上）含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w0，按式（1）計算：

式中：w0為樣品的碎麥率，%；m1為取樣的質(zhì)量，g；m2為樣品中碎麥的質(zhì)量，g。

設(shè)備的增碎率w 按式（2）計算：

式中：w 為設(shè)備的增碎率，%；w1為進(jìn)機(jī)小麥的碎麥率，%；w2為出機(jī)小麥的碎麥率，%。

1.2.3 整機(jī)出雜率、去糠率、剝皮率和出灰率的測定

取設(shè)備集塵斗中的所有出機(jī)雜質(zhì)m1，精確至0.01 g，計整機(jī)出雜率為β，按式（3）計算；

式中：β為整機(jī)出雜率，%；m1為出機(jī)雜質(zhì)的質(zhì)量，g；20×103為進(jìn)機(jī)原糧的質(zhì)量，g。

剝皮機(jī)的出機(jī)雜質(zhì)包含剝下的麥糠和麥皮，麥皮又包含附著在麥皮上一同被剝下的麥灰，因此剝皮機(jī)集塵斗中除去麥糠的其它雜質(zhì)記為麥皮雜質(zhì)，比例記為剝皮率。打麥機(jī)的出機(jī)雜質(zhì)包含打下的麥糠和麥灰，因此打麥機(jī)集塵斗中除去麥糠的其它雜質(zhì)記為麥灰雜質(zhì)，比例記為出灰率。將所有出機(jī)雜質(zhì)放入篩孔直徑為2.0 mm 的選篩上。篩分操作同1.2.2，繼而得到篩上物麥糠m2、篩下物麥皮或麥灰m3，精確至0.01 g，計去糠率為 μ，按式（4）計算。剝皮機(jī)的剝皮率或打麥機(jī)的出灰率為ε，按式（5）計算：

式中： μ為去糠率，%； ε為剝皮率或出灰率，%；m2為篩上物的質(zhì)量，g；m3為篩下物的質(zhì)量，g；20×103為進(jìn)機(jī)原糧的質(zhì)量，g。

1.2.4 皮層微觀結(jié)構(gòu)的觀察 分別取不同處理后小麥籽粒的橫截面進(jìn)行觀察，其中上表面為自然斷面，下表面為平整面。將樣品進(jìn)行噴金處理后，置于掃描電鏡下觀察并拍照。

1.2.5 阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan，AX）含量的測定參考Douglas[25]的方法進(jìn)行測定，稱取4.5～5.5 mg樣品于具塞試管中，依次加入2 mL 蒸餾水和10 mL顯色劑（由110 mL 冰乙酸，2 mL 濃鹽酸，5 mL 20%的間苯三酚醇溶液和1 mL 1.75%葡萄糖水溶液混合配制而成），置于沸水浴中反應(yīng)25 min 后迅速用冷水冷卻，分別在552 nm 和510 nm 處測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算阿拉伯木聚糖含量。該實驗標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程是y=7.0137x-2.0704（R2=0.9993）。

1.2.6 烷基間苯二酚（Alkylresorcinol，ARs）含量的測定 參考彭田園等[26]的方法稍作修改，稱取全麥粉樣品0.5 g（精確至0.1 mg），置于50 mL 離心管中，加入40 mL 乙酸乙酯，使用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)進(jìn)行超聲提取2 min（開1 s，關(guān)1 s），設(shè)定功率285 W。然后將提取液在3000 r/min 條件下離心10 min，取1 mL 上清液至離心管中，用氮氣吹干。然后加入2 mL重氮鹽工作溶液，混勻后室溫避光孵育60 min。用紫外分光光度計在520 mm 處進(jìn)行檢測。該實驗標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程是y=0.2427x-0.0036（R2=0.9998）。

1.2.7 理化成分的測定 水分含量的測定參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》；灰分含量的測定參照GB 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》；容重的測定參照GB/T 5498-2013《糧油檢驗 容重測定》；硬度指數(shù)（Hardness index，HI）的測定參照GB/T 21304-2007《小麥硬度測定 硬度指數(shù)法》；總淀粉（Total starch，TS）含量的測定參照GB/T 20378-2006《原淀粉 淀粉含量的測定》；粗蛋白（Crude protein，PRO）含量的測定參照GB/T 24899-2010《糧油檢驗 小麥粗蛋白質(zhì)含量測定》。

1.2.8 衛(wèi)生指標(biāo)的測定 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）的測定參照GB 5009.111-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其乙?；苌锏臏y定》；菌落總數(shù)（Aerobic plate count）參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》；大腸菌群（Coliforms）參照GB 4789.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 大腸菌群計數(shù)》。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 及SPSS 22 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，用Wilcoxon、Duncan 法進(jìn)行差異性檢驗，并用Origin 2018 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 剝皮與打麥處理對物料組分出率的影響

經(jīng)過不同設(shè)備處理后的雜質(zhì)出率是表征設(shè)備清理效果最直觀的指標(biāo)。如表1 所示，工藝一至工藝三，F(xiàn)BPY-S-1 30 小麥剝皮機(jī)的整機(jī)出雜率均顯著高于FDMW30×60 打麥機(jī)（P<0.05），剝皮機(jī)的去糠率均顯著高于打麥機(jī)（P<0.05），剝皮機(jī)的剝皮率均大于打麥機(jī)的出灰率，表明剝皮機(jī)對小麥的清雜程度高于打麥機(jī)。同時發(fā)現(xiàn)工藝一中單次剝皮處理的清雜效率最佳，整機(jī)出雜率為1.13%、去糠率為0.5%、剝皮率為0.63%，可能的原因是潤麥增加了小麥皮層的韌性，而工藝一的干法清理使麥糠和麥皮保持干燥時的脆性，所以在剝皮機(jī)的碾削機(jī)械力下麥糠和麥皮更易與小麥籽粒分離。工藝二潤后單次剝皮處理的清雜效率不及工藝一，但連續(xù)兩次剝皮處理的效率之和最高，其整機(jī)出雜率為1.93%、去糠率為0.85%、剝皮率為1.08%。對出機(jī)小麥進(jìn)行篩分得到篩上物主流小麥、篩下物碎麥。工藝一至工藝三中剝皮機(jī)的增碎率差別不大，分別為0.13%、0.11%、0.1%，但均顯著低于打麥機(jī)的0.24%、0.29%、0.38%（P<0.05）。因為剝皮機(jī)依靠金剛砂板轉(zhuǎn)子對小麥表面進(jìn)行低速磨削處理，作用力為摩擦力，打麥機(jī)依靠鑄鐵打板轉(zhuǎn)子對小麥籽粒進(jìn)行高速打擊處理，作用力為打擊力。對同一小麥籽粒而言，打麥機(jī)所施加的機(jī)械力大于剝皮機(jī)，因此打麥機(jī)的增碎率遠(yuǎn)高于剝皮機(jī)。同時剝皮機(jī)通過轉(zhuǎn)子的反復(fù)搓磨將更多的麥糠和部分麥皮剝落，這對于降低小麥加工過程中的增碎率和提升清理效率具有重要意義。從工作原理和效率角度分析，小麥剝皮機(jī)優(yōu)于打麥機(jī)更適合于清理原糧小麥。

表1 不同設(shè)備處理后各組分的質(zhì)量占比結(jié)果Table 1 Mass proportion results of components treated with different equipments

2.2 剝皮與打麥處理后小麥的籽粒表現(xiàn)

2.2.1 剝皮與打麥處理后小麥的形貌變化 采用掃描電子顯微鏡在放大倍數(shù)2000 倍下分別觀察了不同工藝流程下，剝皮機(jī)和打麥機(jī)處理后小麥皮層的微觀結(jié)構(gòu)變化。如圖4 所示，兩個設(shè)備的進(jìn)機(jī)小麥皮層結(jié)構(gòu)完整（圖4a、e），表皮角質(zhì)化細(xì)胞、糊粉層細(xì)胞、胚乳細(xì)胞清晰可見。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝一的剝皮處理后（圖4b），鱗狀角質(zhì)化表皮被輕微磨平，內(nèi)果皮及糊粉層完整，說明在此處理下外果皮被輕微地剝落。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝二的剝皮處理后（圖4c），表皮被摩擦破裂外翻，內(nèi)果皮及糊粉層完整，外果皮進(jìn)一步被剝落。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝三的剝皮處理后（圖4d），鱗狀角質(zhì)化表皮被磨平，內(nèi)果皮及糊粉層完整，外果皮的剝落程度與工藝一相近。以上結(jié)果表明，剝皮機(jī)對小麥籽粒的處理效果體現(xiàn)在表皮層，屬于輕剝皮處理，當(dāng)連同表面雜質(zhì)剝落下部分表皮后，既能起到對小麥的清理作用又能保證麩皮結(jié)構(gòu)的完整性，使后續(xù)的制粉工藝可以碾磨下完整的麩皮。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝一的打麥處理后（圖4f），小麥表皮和整體結(jié)構(gòu)幾乎無變化。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝二的打麥處理后（圖4g），皮層變得疏松，表皮、下表皮及內(nèi)果皮之間有不同程度的分離但皮層結(jié)構(gòu)完整。當(dāng)小麥經(jīng)過工藝三的打麥處理后（圖4h），小麥表皮角質(zhì)化結(jié)構(gòu)依然存在，整體結(jié)構(gòu)完整。以上結(jié)果表明，打麥機(jī)對小麥籽粒的處理效果不涉及小麥皮層，對皮層厚度無影響，但多次打麥處理后小麥皮層結(jié)構(gòu)松散。整體結(jié)果表明，工藝一和工藝三中單次剝皮處理可以將小麥外果皮輕微地剝落。單次打麥處理后小麥籽粒的整體結(jié)構(gòu)仍然完整，對皮層厚度無影響。工藝二經(jīng)過兩次剝皮處理后小麥表面雜質(zhì)連同外果皮被剝落，經(jīng)過兩次打麥處理后小麥皮層結(jié)構(gòu)松散但完整。

圖4 電鏡下不同設(shè)備處理后小麥的表層結(jié)構(gòu)（2000×）Fig.4 Surface structure of wheat treated with different equipment (2000×)

2.2.2 剝皮與打麥處理后小麥皮層成分的變化 利用掃描電鏡觀察小麥皮層的微觀結(jié)構(gòu)可以大致確定不同設(shè)備對小麥皮層的處理情況，但要更加客觀地分析外果皮乃至內(nèi)果皮的存在情況，還需要通過測定小麥皮層所含的營養(yǎng)組分來進(jìn)行分析。有文獻(xiàn)表明，外果皮和內(nèi)果皮中所含有的化學(xué)組分各不相同，尤其是AX 和ARs 的含量相差較大[27-28]。AX 是一種非淀粉多糖，富集于粗膳食纖維中，小麥中的AX 主要存在于外果皮[29]，而內(nèi)果皮及外種皮中則富含一種酚類物質(zhì)——ARs，其含量隨剝皮時間的增加而減小[30]。從圖5 可以看出工藝一至工藝三每項工藝中，經(jīng)剝皮機(jī)處理后小麥的AX 含量均呈下降趨勢，降低率分別為13%、8%、11%。對比打麥機(jī)處理后小麥的AX 含量無顯著變化（P>0.05），說明小麥在干燥狀態(tài)或是潤后的濕潤狀態(tài)，剝皮機(jī)的碾削處理都會剝落下一定量的小麥果皮，使小麥籽粒的AX 含量減少。不同設(shè)備處理后小麥的AX 含量變化與掃描電鏡的皮層留存情況吻合，即打麥機(jī)對小麥表皮無影響或影響很小，而剝皮機(jī)對小麥表皮有一定剝落效果，可以輕度剝皮。在工藝二中，處理前的小麥樣品取潤麥后待進(jìn)機(jī)的小麥，即工藝一的出機(jī)小麥再經(jīng)過潤麥處理，因此小麥籽粒的AX 含量與工藝一處理后小麥的AX 含量相似。且工藝二中潤后再經(jīng)剝皮處理的小麥AX 含量降低率低于工藝一和工藝三，原因是潤麥?zhǔn)果溒さ捻g度增強(qiáng)，同時小麥已經(jīng)過一清處理，剝皮機(jī)對其剝皮效果降低，此變化趨勢與表1中不同工藝下剝皮機(jī)的剝皮率變化情況一致。但如圖6 所示，使用不同設(shè)備處理小麥時，小麥的ARs 含量基本不變或者變化很小，表明兩種設(shè)備在三種工藝下對小麥皮層的處理均未深入至種皮或內(nèi)果皮。綜上，潤麥工序會使剝皮機(jī)剝落外果皮的效果減弱，但減弱幅度較小。同時表面處理設(shè)備可以保證小麥外果皮不會被完全去除，麩皮整體結(jié)構(gòu)完整，這將有利于后續(xù)制粉工藝中磨粉機(jī)從完整的小麥麩皮上剝刮下胚乳粉。

圖5 不同設(shè)備處理后小麥AX 含量的變化Fig.5 Changes of AX content in wheat after treatment with different equipments

圖6 不同設(shè)備處理后小麥ARs 含量的變化Fig.6 Changes of ARs content in wheat after treatment with different equipments

2.3 剝皮與打麥處理對小麥理化成分的影響

兩種設(shè)備處理后小麥的理化成分變化如表2 所示?；曳趾渴切←溄?jīng)高溫灼燒后殘留的無機(jī)物含量，其主要分布在皮層[31]，是鑒別小麥加工精度或確定等級的依據(jù)，在表面清理階段，灰分含量的變化也可體現(xiàn)清理程度[32]。工藝一至工藝三經(jīng)剝皮機(jī)處理后小麥籽粒的灰分含量顯著降低（P<0.05），其中剝皮機(jī)在工藝一中的灰分下降0.06%、工藝二的灰分下降0.05%、工藝三的灰分下降0.09%，打麥機(jī)對應(yīng)的灰分分別下降0.05%、0.03%、004%?？梢姡瑒兤C(jī)對小麥的清理程度高于打麥機(jī)，進(jìn)一步可以得出工藝三的清理程度最高，這是因為潤麥時，水介質(zhì)促使混在物料中無機(jī)物雜質(zhì)強(qiáng)烈地粘附在麥皮表面，剝皮機(jī)剝落小麥果皮的同時可以將大部分灰雜去除。對于同一批次小麥來說，在形狀大小、成熟度、胚乳質(zhì)地等條件相同的情況下，容重增加意味著谷物被清理[33]。打麥機(jī)在工藝一中對小麥容重影響較大，處理后小麥容重升高42 g/L，這是因為打麥機(jī)將蟲蝕粒等不完善粒擊碎后產(chǎn)生的碎麥量多，隨著打擊產(chǎn)生的碎不完善粒和碎麥粒被篩去，主流小麥容重大幅升高。而剝皮機(jī)在工藝二中顯現(xiàn)容重優(yōu)勢，處理后小麥容重升高54 g/L，說明經(jīng)過兩次剝皮和篩分處理，皮雜被有效地清理和篩除，清理效果更佳。兩種設(shè)備處理后均對小麥的HI 影響不大，說明施加的機(jī)械力不至于改變小麥的硬度。同時主要存在于小麥胚乳中的TS 和PRO 含量在不同設(shè)備處理后變化不大，說明基于物理原理清理小麥的剝皮機(jī)和打麥機(jī)不會對小麥胚乳成分產(chǎn)生影響[34]。在實際生產(chǎn)中如果原糧表面較臟，可以考慮在潤麥前后均設(shè)置剝皮機(jī)進(jìn)行連續(xù)地清理，通過累加一清和二清工藝的結(jié)果，得出經(jīng)過兩次清理后小麥的灰分累計降低0.11%，容重累計提升84 g/L，為三種工藝中提升小麥理化品質(zhì)的最佳選擇。

表2 不同設(shè)備處理后小麥理化成分的變化Table 2 Changes of physical and chemical components in wheat after treatment with different equipments

2.4 剝皮與打麥處理對小麥衛(wèi)生指標(biāo)的影響

2.4.1 剝皮與打麥處理對DON 含量的影響 DON 是小麥感染鐮刀菌屬真菌后產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物[35]，俗稱“嘔吐毒素”。生長成熟的小麥在高溫高濕條件下易受鐮刀菌感染，此真菌汲取麥粒中營養(yǎng)物質(zhì)并造成麥粒表面形成霉?fàn)钗铩Ｎ覈←淒ON 的限量標(biāo)準(zhǔn)為1000 μg/kg。由圖7 得出，工藝一原糧小麥經(jīng)過一次剝皮處理后小麥籽粒的DON 含量顯著降低（P<0.05），降低率為44%。在工藝二中，處理前的小麥樣品取潤麥后待進(jìn)機(jī)的小麥，即工藝一的出機(jī)小麥再經(jīng)過潤麥處理，因此小麥籽粒的DON 含量與工藝一處理后小麥的DON 含量相似，同時經(jīng)過潤麥工序小麥DON 含量有所升高。工藝二潤后小麥再經(jīng)過一次剝皮處理的DON 含量降低39%。工藝三原糧直接經(jīng)過潤麥后進(jìn)行一次剝皮處理的DON 降低36%。工藝一的單次剝皮處理使DON 含量降低幅度最大，說明干法磨削更有利于去除小麥表面毒素。對比打麥機(jī)僅打除浮雜未進(jìn)行剝皮，工藝一DON 降低率為31%，工藝二DON 降低率為7%，工藝三DON降低率為12%。在工藝一的干法清理中毒素與麥皮粘連性低，易被打麥機(jī)的打擊機(jī)械力去除，而工藝二和工藝三小麥經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，打麥機(jī)對DON 的去除效果明顯降低，但剝皮機(jī)對DON 的清理效果受調(diào)質(zhì)處理的影響較小。對比得出三種工藝下，剝皮機(jī)對DON 的去除率均顯著高于打麥機(jī)（P<0.05），打麥機(jī)對DON 的去除效果較差，表明磨削表皮的清理方式對降低小麥中的毒素含量方面具有很大優(yōu)勢。

圖7 不同設(shè)備處理后小麥DON 含量的變化Fig.7 Changes of DON content in wheat after treatment with different equipments

2.4.2 剝皮與打麥處理對微生物含量的影響 我國在LS/T 3248-2017 中限制小麥粉的真菌毒素、污染物和農(nóng)藥殘留的安全指數(shù) ≤0.7，但我國還未形成對小麥或小麥粉微生物含量的限制標(biāo)準(zhǔn)。從圖8 和圖9可以得出，工藝一剝皮處理后，菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)量顯著降低（P<0.05），菌落總數(shù)降低率為35%，大腸菌群降低率為51%；工藝二潤后小麥再經(jīng)過一次剝皮處理，此時，設(shè)備進(jìn)機(jī)小麥的微生物數(shù)量較工藝一處理后有所上升，原因是濕潤的潤麥條件適宜微生物生長，也有研究表明小麥籽粒的微生物數(shù)量在調(diào)質(zhì)過程中會有所增加[36]。隨著基數(shù)增加，工藝二剝皮處理后菌落總數(shù)降低率為27%，大腸菌群降低率為58%。工藝三剝皮處理后，菌落總數(shù)降低率為34%，大腸菌群降低率為56%?？梢钥闯鰟兤C(jī)對大腸菌群的清理效果較佳。對比打麥機(jī)在工藝一中使菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)量有所降低，菌落總數(shù)降低率為17%，大腸菌群降低率為26%；工藝二菌落總數(shù)降低率為19%，大腸菌群降低率為18%。工藝三菌落總數(shù)降低率為13%，大腸菌群降低率為17%，但打麥機(jī)對兩類微生物的降低率均顯著小于剝皮機(jī)（P<0.05）。衛(wèi)生指標(biāo)實驗表明小麥果皮是有害微生物的主要富集部位，當(dāng)小麥經(jīng)過剝皮機(jī)處理后外果皮被部分剝?nèi)ィ←溩蚜５恼婢⑸锖看蠓档?。?dāng)小麥經(jīng)過打麥機(jī)處理后，微生物含量降低率較小。如果在實際生產(chǎn)中使用打麥機(jī)，可以參照工藝一將打麥機(jī)設(shè)置在潤麥前的清理階段，其對毒素和微生物的降低效率高于潤麥后。雖然打麥機(jī)對小麥表面微生物有一定清理效果，但去除效果較剝皮機(jī)差。如果在實際生產(chǎn)中使用剝皮機(jī)，可以參照工藝二將剝皮機(jī)設(shè)置在潤麥前和潤麥后的清理階段，這將有效改善小麥的衛(wèi)生品質(zhì)。

圖8 不同設(shè)備處理后小麥菌落總數(shù)含量的變化Fig.8 Changes of aerobic plate count of wheat after treatment with different equipments

圖9 不同設(shè)備處理后小麥大腸菌群含量的變化Fig.9 Changes of coliforms count in wheat after treatment with different equipments

3 結(jié)論

本研究以未清理的原糧小麥為原料進(jìn)行表面清理試驗，采用原糧直接清理、一清潤麥后二清、原料先潤麥后清理這三種工藝進(jìn)行處理，探究了FBPYS-1 30 小麥剝皮機(jī)和FDMW30×60 打麥機(jī)在三種清理工藝中對小麥清理效果的影響，為小麥清理設(shè)備選型和工藝優(yōu)化提供一定參考。在設(shè)備選型方面，基于不同工作原理（轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)）的剝皮機(jī)的清理效率高于打麥機(jī)。整機(jī)出雜率是打麥機(jī)的3～4 倍，增碎率平均較打麥機(jī)低0.19%，以規(guī)模為500 t/d 的面粉廠為例，預(yù)計日均可節(jié)約糧食960 kg。剝皮機(jī)金剛砂板轉(zhuǎn)子的磨削作用使小麥表皮的微觀形貌發(fā)生變化，在工藝二中表面雜質(zhì)連同部分外果皮被剝落，種皮及以下組織完整。0.45%～0.63%的輕剝皮處理既保證小麥表面大部分污染物被去除，又最大限度降低雜質(zhì)進(jìn)入小麥胚乳的可能性。同時，在衛(wèi)生指標(biāo)方面，剝皮機(jī)對真菌毒素和微生物的清除效率高于打麥機(jī)近2 倍，未來面粉廠在清理工段的設(shè)備配置可以考慮將傳統(tǒng)打麥機(jī)替換成剝皮機(jī)。在工藝優(yōu)化方面，若面粉廠僅設(shè)置一道表面清理流程，可以參照工藝一進(jìn)行直接地剝皮處理，單次剝皮處理后的整機(jī)出雜率為1.13%、小麥籽?；曳纸档?.06%、DON 含量可降低44%，菌落總數(shù)減少35%、大腸桿菌減少51%。若原糧污染程度較高的情況下可以參照工藝二在潤麥前后分別設(shè)置剝皮機(jī)，經(jīng)過兩次剝皮處理后的整機(jī)出雜率可達(dá)1.93%，灰分下降0.11%、DON 含量降低62%，菌落總數(shù)減少49%、大腸桿菌減少78%。以此實驗結(jié)論為理論基礎(chǔ)來提升小麥清理工序的效率，從而實現(xiàn)小麥的節(jié)糧、高效生產(chǎn)。