调质对小麦粉粒度及组分的影响

林江涛，程梦丽，谷玉娟，孙灵灵

(河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001)

小麦调质也称小麦水分调节或润麦，可改善小麦制粉效果。加水润麦一定时间后小麦籽粒内部水分重新调整，使皮层韧性增加而胚乳强度降低，有利于胚乳和皮层分离从而改善制粉加工性能[1]，最终对小麦粉品质和面制品品质产生积极作用。在实际生产中，小麦调质需考虑加水量、温度、时间和调质方式等因素[2]。调质后入磨水分和调质时间影响面粉粒度、出粉率等制粉特性[3-4]，这是由于小麦籽粒各组分结构及其吸水性的不同，调质时水分迁移过程影响皮层与胚乳结合程度及胚乳破裂方式。调质对小麦粉理化特性、面团流变学特性和面制品蒸煮品质也有较大影响[5-7]，同时润麦过程中充足水分和较长调质时间为微生物生长繁殖提供条件[8-9]，容易引发微生物滋生安全问题，所以，适当的小麦调质是必要的。

国内外学者关于调质对润麦过程中水分迁移、霉菌和大肠杆菌等微生物含量、小麦粉制粉特性和小麦粉品质和面制品品质研究较多。王伟和陈成[10-11]利用核磁共振技术表征了小麦内部的水分状态，发现不同调质条件下小麦中结合水、束缚水和自由水有变化。随着润麦水分和时间的增加，常规调质处理后小麦粉中菌落总数、芽孢杆菌和酵母菌等微生物数量增多[12]，采用蒸汽调质、真空调质和臭氧调质可有效防止微生物滋生[13-15]。白俊艳和于磊等[16-17]研究表明不同调质温度和时间下小麦粉出粉率、灰分和白度有差异，润麦水分的改变影响小麦粉出粉率、蛋白质含量、面筋含量、峰值黏度和谷值黏度等面粉特性[18]，影响小麦粉颗粒度组成[19-20]。

调质后小麦粉粒度的系统研究报道较少，而关于调质对小麦粉蛋白质含量影响研究较多，但对其变化本质仍需探索。本文通过改变调质水分、调质温度和调质方式，研究调质与小麦粉粒度、组分变化关系，为实际生产中小麦调质与制粉研磨提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新麦26 河南风行种业有限公司(水分11.2%、干基粗蛋白为15.5%、湿面筋含量32.0%、硬度指数65.6)；硫酸铜、氢氧化钠、硼酸、碘化钾 洛阳昊华化学试剂有限公司；硫酸钾 天津市大茂化学试剂厂；氯化钠 天津市北辰方正试剂厂；无水乙醇 天津市凯通化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

MLU-202布勒实验磨 瑞士布勒公司；Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪 丹麦FOSS仪器公司；HH-2数显恒温水浴锅 金坛市华峰仪器有限公司；Sdmatic破损淀粉测定仪 瑞典Perten仪器公司；BT-9300H激光粒度分布仪 丹东市百特仪器有限公司；L550离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 小麦调质 常温调质：准确称取2.5 kg小麦于自封袋中，均匀加水使水分分别为14.5%、15.5%、16.5%，封口混合摇匀5 min，将其置于恒温箱中，并设定调质时间为24 h，调质温度为25 ℃。加温调质：准确称取2.5 kg小麦于自封袋中，分别加入25、35、45 ℃的水，封口混合摇匀5 min，将其置于恒温箱中调质，当调质时间分别为24 、10 、6 h时均达到15.5%的调质水分。真空调质：准确称取1 kg小麦，放入真空桶内，采用RS-3旋片式真空泵抽真空至0.09 MPa，然后使用医用针管通过硅胶塞孔注入25 ℃蒸馏水并摇匀5 min。从真空度达到要求时计时，待调质时间为1 h时开启放气阀，使桶内压力为目标真空度的一半，再调质1 h后打开放气阀，取出进行测定。调质水分可根据如下公式计算：

式中：M为样品质量，g；W1为水分，%；W0为原始水分，%。

1.2.2 制粉 采用NY/T 1094.2-2006布勒氏法对调质后小麦进行研磨，并收集小麦粉以备实验测定使用。其中，小麦粉总重与入磨前小麦重量之比表示小麦粉出粉率。

1.2.3 小麦粉品质指标测定 根据GB 5009.4-2016测定小麦粉灰分含量；采用色差计测定小麦粉L*、a*和b*。

1.2.4 小麦粉粒度分布测定 参考王阳等方法测定小麦粉粒度分布[21]。

1.2.5 小麦粉组成测定 蛋白组分提取及蛋白含量测定采用连续振荡法[22]，依次用水、10%氯化钠、75%乙醇、0.2%氢氧化钠逐步提取小麦粉中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白；依据GB 5009.5-2016自动凯氏定氮法测定总蛋白含量及各蛋白组分含量；根据直链淀粉/支链淀粉试剂盒法测定直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量[23]；参考AACC方法76-31肖邦破损淀粉仪法测定破损淀粉含量。

1.3 数据处理

采用SPSS 20软件对数据进行显著性分析，图表中不同小写字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)。采用Origin 9.1软件作图。数据结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同调质条件下小麦粉出粉率和加工精度指标

不同调质条件对出粉率和加工精度等小麦制粉品质的影响如表1所示，随着调质水分增加，小麦粉出粉率、灰分、a*和b*呈显著降低趋势，L*逐渐增加，分析原因是由于水分充足时小麦皮韧性增大，面粉中混入麸皮较少，因此小麦粉出粉率降低，L*逐渐增加，颜色越来越亮，小麦粉黄绿程度减低。小麦胚乳中心部分灰分低，糊粉层灰分含量高，水分充足时会使小麦皮层韧性较大，皮层与胚乳易于分离[24]，同时糊粉层难以从皮层中剥刮下来，最终使得小麦粉灰分含量降低。调质温度增加时，小麦粉出粉率、灰分先降低后升高，这与于磊等[17]的研究有所不同，究其原因可能是原粮与调质温度处理方式不同造成的。与常温调质相比，真空调质小麦粉出粉率降低、灰分增加，这说明真空调质后小麦制粉品质变差。真空调质后小麦粉亮度和黄蓝值无显著变化(P>0.05)，由此表明真空调质对小麦粉色泽没有太大影响。

表1 不同调质方式下小麦粉出粉率和加工精度指标Table 1 Wheat flour yield and processing accuracy indexes under different tempering methods

2.2 调质对小麦粉粒度分布的影响

2.2.1 不同调质水分对小麦粉粒度分布的影响 不同调质水分下小麦粉粒度分布见图1，当调质水分增加时，小麦研磨制得粒径在45 μm以下的小颗粒粉占比先升高后降低，即在水分为15.5%时达到最大值，不同水分条件下小麦粉粒径在45～80 μm的中等颗粒粉占比无显著性差异(P>0.05)，粒径在80 μm以上的大颗粒粉占比先降低后升高，即在水分为15.5%时最小。整体上看，调质目标水分15.5%时小麦粉颗粒度较细，原因是调质水分增多可使皮层韧性增加、胚乳强度降低[25]，皮层中含有疏松多孔的纤维，吸水后脆度降低，在研磨制粉时不易破碎，胚乳主要由蛋白质和淀粉组成，由于胚乳中蛋白质和淀粉吸水膨胀系数有差距[26]，吸水后易产生位移，二者结合力变弱，胚乳结构变得疏松，在制粉时易破碎成较细颗粒粉。当水分再增加时，皮层和胚乳水分含量较高，不利于麦皮上胚乳剥刮下来，较多水分影响小麦粉筛理分级。

图1 不同调质水分下小麦粉粒度分布Fig.1 Granule size distribution of wheat flour under different moisture conditioning conditions

2.2.2 不同调质温度对小麦粉粒度分布的影响 调质温度不同也会造成小麦粉粒度的差异。由图2可知，随着调质温度的增加，小于45 μm的小颗粒占比呈降低趋势，大于80 μm的大颗粒粉占比逐渐升高，45～80 μm的中等颗粒粉占比无显著性差异(P>0.05)。整体上看，调质温度升高后小麦粉颗粒度增大，产生这一现象的原因是较高温度加速水分散失[27]，对胚乳起软化作用[24]，不利于胚乳研磨破碎制粉，最终致使调质温度越高小麦粉整体颗粒度越大。

图2 不同调质温度下小麦粉粒度分布Fig.2 Granule size distribution of wheat flour at different tempering temperatures

2.2.3 调质方式对小麦粉粒度分布的影响 通过对比真空调质和常规调质下小麦粉粒度分布(图3)，发现真空调质后粒径在45 μm以下的小颗粒粉占比低于常规调质，粒径在80 μm以上的大颗粒粉占比高于常规调质，但调质条件的改变对45～80 μm的中颗粒粉占比基本无影响。整体来说，真空调质后小麦粉粒度变粗，原因可能是真空调质下小麦胚乳中蛋白质和淀粉结合较强，在研磨时不易分离，最终使得小麦粉颗粒度较粗。

图3 真空调质与常规调质小麦粉粒度分布Fig.3 Particle size distribution of wheat flour with vacuum conditioning quality and conventional tempering quality

2.3 调质对小麦粉主要组分的影响

2.3.1 不同调质水分对小麦粉蛋白组分和淀粉组分的影响 从图4可以看出，随着调质水分的增加，总蛋白含量逐渐降低，这主要与蛋白质较多分布在皮层有关，水分的增加不利于麦皮蛋白剥刮下来[18]。清球蛋白是可溶性蛋白或代谢蛋白，为小麦生长发育提供调节作用[28]；麦谷蛋白和醇溶蛋白与水混合形成面筋网络结构，称为面筋蛋白[29]。由图4知，调质水分16.5%时醇溶蛋白较高，麦谷蛋白较低，不同调质水分小麦粉中可溶性蛋白变化较小，原因是清球蛋白多分布于麦胚和糊粉层，醇溶蛋白和麦谷蛋白较多分布在胚乳中[30]。

图4 不同调质水分下小麦粉蛋白组分含量Fig.4 Contents of wheat flour protein components under different moisture conditioning conditions

由图5知，随着调质水分的增加，小麦粉破损淀粉含量呈降低趋势，这是因为调质水分增多时，小麦研磨制粉过程中淀粉颗粒从胚乳团块中剥落时受磨辊损伤减小[18]，从而产生较少量的破损淀粉。当调质水分增加时，小麦粉中总淀粉含量呈先降低后升高的趋势，即在调质水分为15.5%时总淀粉含量较低，这可能与蛋白含量较高有关。改变调质水分不会引起直支链淀粉的变化(P>0.05)。

图5 不同调质水分下小麦粉淀粉组分含量Fig.5 Contents of starch components of wheat flour in different tempering target water

2.3.2 不同调质温度对小麦粉蛋白组分和淀粉组分的影响 图6为不同调质温度条件下小麦粉蛋白组分，随着调质温度升高，总蛋白和麦谷蛋白含量降低，清蛋白、球蛋白与醇溶蛋白无显著变化(P>0.05)。这是因为调质温度增加时，混入到皮层中蛋白质较多，加大了面粉中蛋白质的损失，研究表明，麦谷蛋白越接近糊粉层含量越高[31]，因此，制粉时胚乳外层麦谷蛋白损失较多。

图6 不同调质温度下小麦粉蛋白组分含量Fig.6 Content of protein components in wheat flour at different tempering temperatures

由图7知，调质温度的改变会对小麦粉淀粉组分产生影响，随着调质温度的升高，小麦粉总淀粉、支链淀粉呈升高趋势，破损淀粉呈减低趋势，直链淀粉含量无显著变化(P>0.05)。较高温度加强了胚乳和皮层结合程度，研磨时混入麸皮的胚乳多，淀粉在接近皮层胚乳中含量较低，外层胚乳损失越多，淀粉含量越高。调质温度升高时，胚乳团块中剥落的淀粉颗粒受磨辊损伤减小[24]，导致破损淀粉含量降低，这与上述不同调质温度下小麦粉粗细度结果相一致。

图7 不同调质温度下小麦粉淀粉组分含量Fig.7 Contents of starch components in wheat flour at different tempering temperatures

2.3.3 调质方式对小麦粉蛋白组分和淀粉组分的影响 通过对比常规调质和真空调质下小麦粉蛋白组分发现(图8)，真空调质下小麦粉中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白与总蛋白含量均低于常规调质，谷蛋白含量与之相反。原因是真空调质后淀粉蛋白间结合力增强，研磨制粉时混入皮层中蛋白质增多，总蛋白损失较多，其中清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白越靠近皮层含量越高[22]，所以真空调质后其含量较低，而麦谷蛋白增加可能与这3种蛋白质含量降低有关。

图8 常规调质与真空调质的小麦粉蛋白组分含量对比Fig.8 Content comparison of wheat flour protein components between conventional conditioning and vacuum conditioning

与常规调质相比(图9)，真空调质小麦粉总淀粉、支链淀粉高于常规调质，破损淀粉低于常规调质，直链淀粉含量无显著性差异(P>0.05)。这是因为真空调质小麦粉皮层和胚乳间结合程度增强而不易分离，混入皮层蛋白质较多，淀粉在接近皮层胚乳中含量较低，淀粉含量越高，胚乳中剥落的淀粉颗粒受磨辊损伤减小[24]，这与上述真空调质下小麦粉粗细度结果相一致。

图9 常规调质与真空调质的小麦粉淀粉组分含量对比Fig.9 Content comparison of wheat flour starch components between conventional conditioning and vacuum conditioning

3 结论

调质条件的改变对小麦制粉品质、粒度分布和组成有显著影响，在调质水分15.5%，调质温度25 ℃时小麦粉整体颗粒度较细且出粉率较高，小麦制粉品质较好，这说明国内多数工厂采用15.5%的经验入磨水分是有科学道理的。加温调质可降低润麦时间，但小麦粉麦谷蛋白含量较低、总淀粉含量较高，这对小麦粉及面制品品质十分不利。真空调质后小麦粉出粉率较低、灰分值较高，这说明真空调质后小麦制粉品质较常规调质差。综上，在调质水分为15.5%、调质温度25 ℃时，小麦制粉品质较好。