分層分離磨粉技術對黑麥主要理化特性的影響

陳志成 田雙起 屈凌波 喬永峰

(河南工業大學糧油食品學院1，鄭州 450001) (鄭州大學2，鄭州 450001)

分層分離磨粉技術對黑麥主要理化特性的影響

陳志成1田雙起1屈凌波2喬永峰1

(河南工業大學糧油食品學院1，鄭州 450001) (鄭州大學2，鄭州 450001)

利用分層分離磨粉技術和小麥磨粉的硬度指數特性，分析黑麥和普通小麥的不同粉層的營養特性以及出粉率。結果顯示在黑麥(BW 3201)中的氨基酸含量要比普通小麥(YN19)中氨基酸的含量高13.91%～23.32%。比較分析黑麥和普通小麥中微量元素Se、Fe、Ca 的含量變化，結果表明不同的分層分離磨粉技術對黑麥和普通小麥的胚乳，糊粉層以及麩皮中的微量元素的含量也有較大變化。黑麥和普通小麥的掃描電鏡以及理化特性分析為不同粉層的定量和定性研究提供了重要的技術支撐，有利于黑麥的有效加工利用和主食品產業化的進一步推廣。

黑麥 濕面筋 總膳食纖維 微量元素 氨基酸

黑麥麩皮和胚芽中含有很多對人體有益的營養素和生理功能性組分，又有多種具有健康功能益處的現代意義上的植物素[1]。植物素是植物組織體內的次級代謝產物，主要是指那些來源于植物組織的、在人體消化過程中具有某些特定生理功能的生理活性化合物。在大量的流行病學研究案例中，通過對全谷物攝入組分與構成(即麩皮、胚芽和胚乳中的生理活性化合物)相關數據的分析，這也進而證明決定全谷物食品健康益處的關鍵因子主要存在于麩皮中，這表明加強對麩皮的系統研究是全麥食品開發的重點。因此，越來越注重對黑麥麩皮中各組分因子的營養、生理功能特性及其加工利用等方面的科學研究。

黑麥不僅在礦物質、蛋白質含量上比普通小麥高，在氨基酸構成上與普通小麥也不相同[2]。比如，“中普黑麥1號” “中普紫麥1號”和“中普綠麥1號”不僅在賴氨酸的含量上優于普通小麥，在稀有的微量元素鐵、鋅、硒、碘的含量上也比普麥高，尤其是鈣和鐵的含量高出普通小麥的數倍之多。有色糧食均有一定的花色苷，使得這類糧食具有抗氧化、清除自由基的功能。另外，有色食品還賦予食品一定的顏色，能夠起到吸引消費者的作用。值得注意的是有研究表明，彩色小麥的花色苷類物質可以保持人類身體的健康和抑制心血管疾病的發生方面[3-5]，這是彩色小麥與普通小麥的重要差別之一。

小麥是最為重要的谷物品種之一。小麥籽粒由胚乳、麩皮和胚芽構成，淀粉質的胚乳占到籽粒總重量的80%～83%，麩皮約占15%～17%，胚芽約占2%～3%，當然，其質量組成比例會隨著品種的不同表現出一定的差異性。小麥食品諸如饅頭、面條、燒餅和油條等，是我國民眾特別是北方民眾日常膳食的重要組成部分[6]，也是我國膳食營養指導寶塔中的主要基礎要素食品。小麥食品的原料主要是小麥粉。按照傳統的制粉技術，小麥粉主要是由小麥籽粒中的胚乳磨制達到一定粒度范圍而成的，而幾乎全部的麩皮和大部分胚芽被作為副產品[7-8]在制粉過程中予以去除[9]，去除這些副產品往往被低值化地用于飼養或發酵等產業。本研究通過試驗的方法來分析比較彩色(黑麥3201)小麥與普通小麥理化性質的差別，為深度開發利用彩色小麥，提高彩色小麥的附加值提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

普麥煙農19：汝州市夢想食品有限公司；黑麥3201：南陽市沃而康農業技術有限公司。氫氧化鈉(分析純)：上海華彭實業有限公司；鹽酸(分析純)：開封開化有限公司試劑廠；硫酸(分析純)：洛陽市化學試劑廠；硫酸鉀(分析純)：天津市凱通化學試劑有限公司；硼酸(分析純)：天津市永大化學試劑有限公司；無水碳酸鈉(分析純)；洛陽市化學試劑廠；硫酸銅(分析純)：天津市天力化學試劑有限公司。

1.2 試驗儀器

JMFB70×30實驗室小麥磨粉機；LFS-30粉篩；WSB-V智能白度測定儀； KYKY-2800B掃描電子顯微鏡；LRMM8040-3-D布勒實驗磨粉機、JYDB 100×40小麥硬度指數測定儀：布勒糧食檢驗儀器無錫有限公司；Aqua-TR水分容重測定儀：法國雷諾肖邦儀器；MJ-Ⅲ型雙頭面筋測定儀：杭州麥哲儀器有限公司；Kjeltec 8400FOSS全自動凱氏定氮儀： 丹麥FOSS公司；Biochrom 30+氨基酸自動分析儀：英國biochrom公司；Agilent 240FS AA火焰原子吸收光譜儀：安捷倫科技有限公司；SD101-2AS電熱鼓風干燥箱、SX2-8-10箱式電爐：南通華泰實驗儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

1.3.1.1 將收集到的彩色小麥(黑麥3201)和普通小麥煙農19進行清理、潤麥(參照NY/T 1094.1—2006)。

1.3.1.2 將收集到的彩色小麥和普通小麥潤麥后用3皮3心的實驗磨粉機對小麥進行磨粉處理，收集得到麩皮備用，得到的粉樣記為3B粉。

1.3.1.3 將1.3.1.2中的麩皮用2皮2心的布勒磨粉機碾磨，用粉篩篩理后取上層麩皮和下層粉，下層粉記為5B粉。

1.3.1.4 將1.3.1.3中的麩皮用2皮2心的布勒磨粉機碾磨，用粉篩篩理后取上層麩皮和下層粉，下層粉記為7B粉。

1.3.1.5 將1.3.1.4中的麩皮用2皮2心的布勒磨粉機碾磨，用粉篩篩理后取上層麩皮和下層粉，下層粉記為9B粉。

1.3.2 出粉率的計算

出粉率按公式計算：

式中：K為小麥粉的出粉率/%；m1為驗粉篩篩得粉的質量/g；m2為入磨麩皮的質量/g。

1.3.3 白度的分析方法

白度的分析采用智能白度儀分析，操作流程：開機→2 min后→裝上黑筒→按校零→3 s后→取下黑筒，裝上標準白板→按校準→3 s后→取下白板，裝上樣品→后顯示的數據為樣品白度值。

1.3.4 常規指標的測定

灰分：參考GB/T 5505—2008方法采用550 ℃灼燒法測定；氨基酸：按照 GB/T 5009.124—2003方法采用氨基酸自動分析儀測定；鐵元素：按照 GB/T 5009.90—2003方法采用原子吸收光譜測定；鈣元素：按照 GB/T 5009.92—2003方法采用原子吸收光譜測定；硒元素：按照 GB/T 5009.93—2010方法采用原子吸收光譜測定。

2 結果與討論

2.1 麩皮粉的出粉率分析

由表1可知，隨著碾磨道數的增加，麩皮的出粉率越來越低。因為隨著碾磨程度的加深，小麥的皮層上粉越來越少，基本被剝刮干凈。導致其出粉率呈下降趨勢。從表中數據可以看出同一號粉相比黑麥3201的出粉率最高，煙農19的出粉率最低。黑麥3201的5B粉出粉率最高時達到4.93%，煙農19的9B粉出粉率最低時僅為1.23%。

表1 各皮層小麥粉的出粉率/%

2.2 麩皮粉的白度分析

白度是評價小麥粉品質的重要指標，小麥粉的白度取決于小麥粉里的麩星含量、小麥粉的灰分、小麥粉的粗細度等，因此分析小麥粉的白度具有重要的價值。彩色小麥和普通小麥各皮層粉的白度見表2。

表2 各皮層小麥粉的白度

注：Ducan多重比較每一行標有不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，標有相同字母表示沒有顯著差異(P>0.05)。

由表2可知，隨著碾磨程度的增加，各皮層粉的白度呈下降的趨勢。同一品種小麥不同粉的白度存在顯著性差異。因為隨著碾磨程度的加深，得到的粉樣越來越接近小麥的皮層，導致碎麩混入粉中，影響其白度。彩色小麥的白度低于普通小麥，因為彩色小麥的麩皮粉中混有一定量的碎麩，碎麩中含有花色苷類物質導致其粉樣的白度較普通小麥低。不同品種麩皮粉的白度對比發現，煙農19的白度最高。

2.3 氨基酸含量的分析

由表3可知，彩色小麥除蛋白質含量比普通小麥高以外，彩色小麥必需氨基酸的含量均高于普通小麥；限制性氨基酸(谷物中的限制性氨基酸主要是賴氨酸和精氨酸)、含硫氨基酸(蛋氨酸和胱氨酸)的含量也高于普通小麥，含硫氨基酸主要是形成面筋網絡中二硫鍵的氨基酸。彩色小麥各氨基酸含量都高于普通小麥，其中最高的是黑麥3201胱氨酸含量高于普通小麥30%。黑麥3201各個氨基酸含量都要比普麥煙農19的含量高，其中最高的胱氨酸的含量高于普麥30%；從氨基酸的總體含量來看彩色小麥氨基酸總體含量也要比普通小麥高，從氨基酸總體含量排序來看，最高的是黑麥3201質量分數為22.41%，高于普麥8.21%。

表3 彩色小麥與普通小麥氨基酸的比較結果/%

注：表中所測的數值均是換算為干基的含量，余同。

5B粉必需氨基酸、限制性氨基酸、含硫氨基酸的含量高于普通小麥，黑麥3201酪氨酸的含量低于普通小麥，其中黑麥3201酪氨酸的含量低于普麥2.17%，最高的精氨酸的含量高于普麥28.97%；必需氨基酸占氨基酸總量的含量也有所增加，從氨基酸總體含量來看黑麥3201的氨基酸含量最高，質量分數為24.32%，高于普通小麥9.75%。

7B粉樣彩色小麥必需氨基酸、限制性氨基酸、含硫氨基酸的含量均高于普通小麥。其中黑麥3201最高的酪氨酸含量比普通小麥高63.04%。最低的谷氨酸含量略高于普通小麥0.88%；從氨基酸總體含量來看，彩色小麥總氨基酸的含量高與普通小麥，其中氨基酸含量最高的是黑麥3201質量分數為25.46%。

由表4可知，同一品種小麥粉，隨著碾磨道數的增加，氨基酸總體含量呈上升趨勢。其中黑麥3201在同一粉號不同品種的比較中含量占優，煙農19的含量最低。同時彩色小麥同一粉號的氨基酸總體含量都要比普麥高。

表4 同一品種不同皮磨粉樣總氨基酸質量分數/%

2.4 彩色小麥中礦物質元素含量的分析

在整個小麥皮層中，其灰分約占麩皮的5.7%，微量元素是其灰分的主要來源。微量元素在人體的新陳代謝中起著非常重要的作用。彩色小麥與普通小麥的礦物質元素含量見表5。

表5 不同品種彩色小麥與普通小麥礦物質元素的比較結果/mg/kg

由表5可知，3B粉各品種彩色小麥中鐵元素含量都低于普通小麥，黑麥3201鈣元素含量高于普通小麥21.19%，黑麥3201鐵、硒含量都低于普麥，最低的硒元素低于普麥28.43%，鈣元素含量高于普麥21.19%；5B粉，黑麥3201硒元素含量都要低于普麥。黑麥3201在鐵、鈣元素含量上高于普麥，硒元素含量低于普麥12.07%；7B粉黑麥3201中鈣元素的含量要高于普通小麥，高于普麥45.41%；黑麥3201中鐵元素含量要高于普通小麥，黑麥3201高于普麥33.95%，黑麥3201鐵、鈣、硒元素含量都高于普麥，最高的鈣元素含量高于普麥45.41%。

2.5 彩色小麥皮層的結構形態分析

彩色小麥的皮層跟普通小麥一樣由果皮、種皮、珠心層、糊粉層等組成。制粉時，糊粉層隨珠心層、種皮和果皮一同被除去，統稱麩皮。圖1為各品種彩色小麥和普通小麥果皮及臨近組織的掃描電鏡圖片。

圖1 小麥與普通小麥果皮及臨近組織結構圖

由圖1可以看出：彩色小麥具有與普通小麥相同的結構，彩色小麥和普通小麥一樣由麩皮、胚乳和胚組成。小麥的麩皮是由皮層和糊粉層構成的，緊接糊粉層的是小麥的胚乳。胚乳里含有大量的淀粉顆粒，糊粉層含有大量的糊粉顆粒。分析比較不同品種彩色小麥和普通小麥的掃描電鏡圖片，發現彩色小麥糊粉層中的糊粉顆粒多于普通小麥。

3 結論

彩色小麥是一種新的小麥資源，具有比普通小麥高的營養品質和一定的保健功能。本研究彩色小麥及普通小麥麩皮粉為研究對象，對其化學組分進行分析，比較不同品種彩色小麥的營養成分含量與普通小麥的差別。結果表明，黑麥(3201)中的氨基酸含量要比普通小麥(煙農19)中氨基酸的含量高13.91%～23.32%。通過比較黑麥和普通小麥中微量元素Se、Fe、Ca 的含量變化，發現不同的分層分離磨粉技術對黑麥和普通小麥的胚乳中的微量元素含量有較大的影響。彩色小麥具有與普通小麥相同的結構，彩色小麥和普通小麥一樣由麩皮、胚乳和胚組成。小麥的麩皮是由皮層和糊粉層構成的，緊接糊粉層的是小麥的胚乳。分析比較不同品種彩色小麥和普通小麥的掃描電鏡圖片，發現彩色小麥糊粉層中的糊粉顆粒多于普通小麥。從研究結果來看，彩色小麥麩皮是一種豐富的天然營養源[10]，利用彩色小麥麩皮粉高營養價值的特點，通過設計合理工藝對彩色小麥麩皮粉的富集化收集，將收集到的麩皮粉按不同的比例混合做成營養均衡的營養粉，以滿足人們對各營養組分的需求，這對食品工業和糧食產業都具有極其重要的意義。

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Analysis on Distribution of Black Wheat Main Physicochemical Parameters and Layering Milling Technology

Chen Zhicheng1Tian Shuangqi1Qu Lingbo2Qiao Yongfeng1
(College of Food Science and Technology, Henan University of Technology1, Zhengzhou 450001) (Zhengzhou University2,Zhengzhou 450001)

In this study, the layered milling flour technology and hardness index of wheat grinding were adopted to analyze the efficiency of the nutrient distribution and yield of the powder layer of black and normal wheat. The results showed that the total content on amino acid in black wheat (BW 3201) was higher than the common wheat (YN19), with 13.91%～23.32% calculated. Compared the main nutriments Se, Fe, Ca between color wheat and common wheat, the results showed that different milling methods treatment are capable of separating the different wheat flour from endosperms, bran and aleurone layers. Micro and physicochemical characterization of different wheat flour and layers by means of microscopy techniques and images analysis provided relevant qualitative and quantitative information, which can be useful for the study of the microstructure of black and normal wheat products and also for its processing and utilization.

black wheat, wet gluten, total dietary fiber, microelement, amino acid

TS211

A

1003-0174(2017)12-0007-05

國家自然科學基金(31171789)

2017-04-21

陳志成，男，1960年出生，教授，谷物資源與綜合利用和糧食加工工程

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