小麥制粉系統各粉路面粉品質特性差異性分析

郭家寶，趙彥坤，高振賢，戚茂乾，張國叢,*，班進福,*

（1.石家莊市農林科學研究院，河北石家莊 050041；2.河北省小麥工程技術研究中心，河北石家莊 050041；3.河北趙羅面業有限公司，河北石家莊 050041）

小麥粉是用小麥加工的面粉，一般是指提取麩皮后的面粉。按面粉中蛋白質含量的多少，可以分為高筋粉、中筋粉和低筋粉。目前生產的小麥粉可以分為兩大類，一類是通用小麥粉，另一類是專用小麥粉，通用小麥粉可分為特一粉、特二粉、標準粉和普通粉，專用小麥粉就是專門用于某種食品的小麥粉，按照專用粉的用途，可分為面包粉、餅干粉、蛋糕粉、面條粉、饅頭粉和餃子粉等。

小麥粉的品質特性是小麥粉的理化特性、面團的物理特性、小麥粉食用品質特性及其他特性的總和[1]。小麥粉的性能和質量又取決于小麥的品種、品質和制粉方法[2]。生產專用粉的途徑一是選用專用小麥，二是根據終端產品的不同需求用制粉中不同出粉點的基礎粉來配制。研究表明在制粉過程中，不同出粉點的品質特性有較大的差別[3-7]。面筋含量皮磨系統高于心磨系統；皮磨后路高于前路，而心磨恰好相反；面筋質量后路皮磨系統最優，其次為前路心磨系統，前路心磨系統優于前路皮磨系統，而后路心磨系統最差。前路粉的白度較高，而后路粉的白度較低。重篩粉和吸風粉蛋白含量明顯高于其它系統粉[8-11]。張輝[12]和齊兵建等[13]研究表明；前路皮磨、渣磨、再篩、中路心磨及一部分前路心磨的粉質特性最好，后路心磨系統、尾磨系統、后路皮磨及打麩系統的粉質與拉伸較差。盡管對不同出粉點面粉品質特征研究有過不少報道，但關于粉路間面粉品質特性相關關系研究國內鮮見報道。

本研究以小麥制粉過程中39 個粉路面粉為研究對象，通過系統全面測定面粉白度、濕面筋含量、蛋白質含量、淀粉糊化特性、粉質參數和拉伸參數，比較不同粉路面粉品質差異性，運用主成分分析、因子分析和聚類分析方法分析不同粉路面粉間的品質變化規律，可為小麥生產中在線配粉提供一定的數據支撐和技術參考，更好地實現在線配粉，達成專用面粉的開發。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選取河北趙羅面業有限公司采用的蘋樂磨粉機制粉系統為研究對象，研磨石優20 小麥。一次性在39 個粉路抽取小麥面粉5 kg 用于品質特性檢測，樣品心磨粉24 個（包括1M1 中、1M1 下、1M2 上、1M2 中、1M2 下、1M3 上、1M3 中、2M1 上、2M1中、2M2 上、2M2 中、2M2 下、3M1 上、3M1 中、3M2 上、3M2 中、3M2 下、4M 上、4M 中、5M 上、5M 下、6M 上、6M 下和7M 下），渣磨粉3 個（包括1S1、1S2、2S），尾磨粉2 個（1T 和2T），皮磨粉5 個（3BC、4BC、5BC、3BF 和4BF），重篩粉5 個（包括D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上和D3 上）。粉路簡稱說明見表1。

表1 粉路簡稱說明表Table 1 Abbreviations of different flour flow of wheat milling system

C-100 白度儀 日本凱特公司；CS-80C 色彩色差計 北京康光儀器有限公司；Perten 9100 近紅外谷物品質分析儀、2200 型面筋指數儀 瑞典波通儀器公司；810110 型粉質儀、8600.33.002 型拉伸儀德國布拉本德儀器公司；SUPER3 型RVA 快速粘度分析儀 澳大利亞新港科學儀器公司。

1.2 實驗方法

面粉白度：根據GB/T 22427.6-2008 淀粉白度測定方法測定；蛋白質含量，根據GB/T 24899-2010 糧油檢驗小麥粗蛋白質含量測定 近紅外法測定；面粉濕面筋含量及面筋指數：根據GB/T 5506.2-2008 小麥和小麥粉 面筋含量 第2 部分：儀器法測定濕面筋測定；面粉粘度參數：根據GB/T 24853-2010 小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速粘度儀法測定；粉質參數：根據GB/T 14614-2019 糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 粉質儀法測定；拉伸參數：根據GB/T 14615-2019 糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法測定。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2016 對數據進行整理，然后利用SPSS18.0 軟件對數據進行差異顯著性分析（ANOVA）檢驗（P＜0.05），Person 相關性分析、主成分分析和聚類分析，采用Microsoft Excel 2016 軟件進行圖形繪制及處理，實驗數據為3 組平行樣品計算結果的平均值，結果用平均值±標準偏差（±SD）表示。

2 結果與分析

2.1 制粉粉路面粉品質特性

2.1.1 面粉白度 小麥粉色澤是磨粉的一項重要指標，影響面條及饅頭等面制品品質。由圖1 可知，小麥制粉粉路面粉白度存在顯著性差異（P＜0.05）。1M2 上、1M3 上粉路面粉白度顯著高于其它粉路（除2M2 上）（P＜0.05），6M 下和7M 下粉路面粉白度最黑（P＜0.05）。粉路白度75 以上有13 個，從高到低分別為1M2 上、1M3 上、2M2 上、3M2 上、1M1中、3M1 上、2M2 中、1M2 中、2M1 上、1M3 中、3M2 中、1S2、2M2 下；粉路白度70～75 的有12 個，從高到低分別為：3M2 下、2S、1S1、4M 上、3M1中、5M 上、1M1 下、2M1 中、D2 上、4M 中、1M2下、D1D2 上；白度65 以下的有5 個，分別為：4BF、2T、5BC、6M 下、7M 下。越接近皮層，小麥粉麩星含量越高，導致面粉白度下降[14]。

圖1 小麥制粉系統各粉路面粉白度值Fig.1 Whiteness value of different flour flow of wheat milling system

2.1.2 蛋白質品質特性 由于小麥籽粒中各個部位蛋白質分布不同，出自不同系統的面粉蛋白質含量與質量也會有所差別[15-17]，由圖2、圖3 可知，小麥制粉各粉路面粉蛋白質含量有顯著性差異（P＜0.05），5BC 粉路面粉蛋白質含量顯著高于其它粉路（P＜0.05），1M1 下粉路面粉蛋白質含量顯著低于其它粉路（P＜0.05）。小麥制粉粉路面粉濕面筋含量有顯著差異（P＜0.05），5BC 粉路濕面筋含量顯著高于其它粉路（P＜0.05），7M 下粉路濕面筋含量顯著低于其它粉路（P＜0.05）。總的來看，皮粉和重篩粉粉路蛋白質含量、濕面筋含量普遍高于心粉粉路，心粉后路粉濕面筋含量最低，這是由于小麥籽粒中的蛋白質主要分布在胚乳和糊粉層中，胚乳的外部、中部和內部蛋白質的含量差別很大，愈靠近皮層含量越高，愈靠近胚乳內心部分則愈低[18-20]。

圖2 小麥制粉系統各粉路面粉蛋白質含量Fig.2 Protein content of different flour flow of wheat milling system

圖3 小麥制粉系統各粉路面粉濕面筋含量Fig.3 Wet gluten content of different flour flow of wheat milling system

2.1.3 淀粉糊化特性 小麥籽粒中由內而外直鏈淀粉含量是降低的，而直鏈淀粉含量又與面粉的糊化特性呈顯著正相關[21]。由表2 可知，小麥制粉各粉路面粉淀粉糊化特性有顯著差異（P＜0.05）。1M2 下和2M2 下峰值粘度顯著高于其它粉路，1M1 下、1M2中和2M2 下低谷粘度顯著高于其它粉路（除1M3中、1M2 下和2M2 中），1M2 下衰減度和最終粘度顯著高于其它粉路（除2M2 下和1M1 下），5BC 回生值顯著高于其它粉路（P＜0.05）；7M 下粉路峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值顯著低于其它粉路（P＜0.05）。總的來說，心粉前路粉（1M1 中、1M1 下、1M2 上······4M 中）峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值普遍高于其它粉路面粉，心粉后路粉（5M 上、5M 下、6M 上、6M 下、7M 上）和皮粉峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值普遍低于其它粉路面粉。

表2 小麥制粉系統各粉路面粉淀粉糊化特性Table 2 Pasting properties of different flour flow of wheat milling system

2.1.4 粉質參數 小麥制粉粉路面團吸水率均值為66.01%±3.86%，變異系數為5.85%，變幅59.9%～76.5%，5M 下粉路面粉顯著高于其它粉路，1M1 下顯著低于其它粉路（P＜0.05）；面團形成時間均值為（7.76±2.64）min，變異系數為34.02%，變幅為2.0～16.9 min，5BC 粉路顯著高于其它粉路，3M2 上和3M2 下粉路顯著低于其它粉路（P＜0.05）；面團穩定時間均值為（12.09±5.52）min，變異系數為45.66%，變幅為1.9～32.2 min，3BC 粉路顯著高于其它粉路，7M 下粉路顯著最低（P＜0.05）；粉質質量指數均值為147.77±45.48，變異系數為30.78%，變幅為71～231，3BC 粉路顯著高于其它粉路（除2M2 上、4BC、1M2上外），6M 下粉路顯著最低（P＜0.05）；粉質質量指數從高到低前五粉路分別為：3BC、2M2 上、4BC、1M2上、2M2 中。制粉粉路后路粉面團吸水率高于其它粉路，穩定時間和粉質質量指數低于其它粉路；皮粉粉路面團形成時間、穩定時間和粉質質量指數高于其它粉路（圖4～圖7）。

圖5 小麥制粉系統各粉路面粉面團形成時間Fig.5 Development time of different flour flow of wheat milling system

圖6 小麥制粉系統各粉路面粉面團穩定時間Fig.6 Stability time of different flour flow of wheat milling system

圖7 小麥制粉系統各粉路面粉面團粉質質量指數Fig.7 Flour quality index of different flour flow of wheat milling system

2.1.5 拉伸參數 如圖8～圖11 所示，小麥制粉各粉路拉伸參數具有顯著性差異（P＜0.05）。5BC 粉路面粉拉伸曲線面積和最大拉伸阻力顯著高于其它粉路（P＜0.05），2M2 上和3M2 下粉路面粉拉伸阻力和拉伸比例顯著高于其它粉路（除3M2 上、3M2 中、2M2 中、1M3 上、1M1 中、1M2 下、1M2 中、1S2 和2M2 下）（P＜0.05）；3BC 和5BC 粉路延伸度顯著高于其它粉路（除4BC）（P＜0.05）；6M 上粉路最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例顯著低于其它粉路，7M 下粉路面粉拉伸曲線面積、拉伸阻力和延伸度顯著低于其它粉路（P＜0.05）。3M2 上、1M3 上、2M2 上、3M2下和3M2 中粉路面粉最大拉伸比例顯著高于其它粉路（除2M2 中、1M1 中和1M2 下）（P＜0.05）。皮粉粉路拉伸面積、延伸度普遍高于其它粉路，最大拉伸比例低于其它粉路。有研究表明，小麥胚乳中心醇溶蛋白含量相對較少，胚乳外層相對較多，由內到外逐漸增加，因此延伸性逐漸提高[22]。

圖8 小麥制粉系統各粉路面粉面團拉伸曲線面積Fig.8 Extension area of different flour flow of wheat milling system

圖9 小麥制粉系統各粉路面粉面團延伸度Fig.9 Extensile length of different flour flow of wheat milling system

圖10 小麥制粉系統各粉路面粉面團最大拉伸阻力Fig.10 Maximum extension resistance of different flour flow of wheat milling system

圖11 小麥制粉系統各粉路面粉面團最大拉伸比例Fig.11 Maximum extensile rate of different flour flow of wheat milling system

2.2 粉路面粉品質特性相關性研究

通過粉路面粉品質特性相關性分析可知，粉路面粉蛋白質含量與形成時間、延伸度呈極顯著正相關，與峰值粘度、衰減度、拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈極顯著負相關（P＜0.01）；面團吸水率與穩定時間、峰值粘度、衰減度、回生值呈極顯著負相關（P＜0.01）；穩定時間與粉質質量指數、濕面筋含量、峰值粘度、回生值、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力呈極顯著正相關（P＜0.01）；粉質質量指數與濕面筋含量、峰值粘度、回生值、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力呈極顯著正相關（P＜0.01）；濕面筋含量與面筋指數、回生值、拉伸面積、延伸度、最大拉伸阻力呈極顯著正相關（P＜0.01）；面筋指數與回生值、拉伸面積呈極顯著正相關（P＜0.01）；峰值粘度與衰減度、回生值、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈極顯著正相關（P＜0.01）；衰減度與回生值、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈極顯著正相關（P＜0.01）；回生值與拉伸面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最大拉伸比例呈極顯著正相關（P＜0.01）；拉伸面積與延伸度、最大拉伸阻力呈極顯著正相關（P＜0.01）；拉伸阻力與最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈極顯著正相關（P＜0.01）；延伸度與最大拉伸阻力呈極顯著正相關（P＜0.01），與拉伸比例呈極顯著負相關（P＜0.01）（表3）。

表3 小麥制粉系統各粉路面粉品質特性相關性分析Table 3 Correlation analysis of flour quality characteristics of different flour flow of wheat milling system

2.3 粉路面粉品質特性主成分分析

對39 個不同粉路面粉的主要品質特性指標進行主成分分析，前4 個主成分的特征值大于1，累計方差貢獻率達87.6321%（表4），已能綜合粉路面粉品質特性的大部分信息。

表4 主成分特征值與貢獻率Table 4 Eigenvalues and contribution rates of principal components

由表5 可知，第一主成分以最大拉伸比例、拉伸阻力、拉伸比例影響為主，最大拉伸阻力、峰值粘度、蛋白質含量、衰減度影響為輔；第二主成分以拉伸面積、形成時間、濕面筋含量影響為主，延伸度、粉質質量指數、穩定時間影響為輔；第三主成分以吸水率、峰值時間、峰值粘度影響為主，白度、回生值、衰減度影響為輔；第四主成分以面筋指數影響為主。

表5 主成分載荷矩陣Table 5 The loading matrix of principal components

2.4 粉路面粉品質特性聚類分析

根據制粉粉路面粉的品質特性指標，對39 個制粉粉路進行系統聚類分析，得到聚類樹狀圖。如圖12 所示，當歐式距離為10.0 時，39 個粉路可聚為四大類。第1 類聚集了18 個粉路，分別為1M1 中、1M1下、1M2 上、1M2 中、1M2 下、1M3 上、1M3 中、2M1 上、2M1 中、2M2 上、2M2 中、2M2 下、3M1 上、3M2 上、3M2 中、3M2 下、1S1、1S2；第2 類聚集了12 個粉路，分別為3M1 中、4M 上、4M 中、5M 上、2S、1T、3BF、D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上、D3 上；第3 類聚集了5 個粉路，分別為5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；第4 類聚集了4 個粉路，分別為：6M 上、6M 下、7M 下、2T。

圖12 小麥制粉系統各粉路聚類分析樹狀圖Fig.12 Clustering lineage of different flour flow of wheat milling system

3 討論與結論

小麥特有的籽粒結構及逐步剝刮的制粉方法形成了具有不同組分及理化性質的粉流[23]。目前國內外對系統粉的蛋白質、破損淀粉、干濕面筋含量及流變學特性等都做了大量的研究[24-29]，前路皮磨和渣磨系統粉路提取的面粉面筋含量高、穩定性好、延伸性好且拉伸面積大，而灰分低、白度好、破損淀粉少的出粉點主要集中在前路心磨系統。本研究結果表明：心粉前路粉白度、峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值普遍高于其它粉路，與賈祥祥等[30]研究的面粉色澤變化規律一致；心粉后路粉峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值、穩定時間、粉質質量指數普遍低于其它粉路，而面團吸水率高于其他粉路，與趙曉敏[31]研究的吸水率變化規律一致，與黃社章等[32]研究的穩定時間變化規律一致；皮粉粉路面團形成時間、穩定時間、粉質質量指數、拉伸面積、延伸度高于其它粉路，而峰值粘度、低谷粘度、衰減度、最終粘度和回生值、最大拉伸比例普遍低于其它粉路，與賈祥祥等[30]研究的峰值粘度、延展性變化規律一致；皮粉和重篩粉蛋白質含量、濕面筋含量普遍高于心粉粉路，與賈祥祥等[30]、劉磊等[33]研究結果一致，這是因為蛋白質主要分布在胚乳和糊粉層中，胚乳愈靠近皮層含量越高，愈靠近胚乳內心部分則愈低，且小麥胚乳中心醇溶蛋白含量相對較少，胚乳外層相對較多，由內到外逐漸增加，在皮磨粉中隨著出粉點后移，蛋白質含量逐步增加，而小麥粉麩星含量越高，小麥粉色澤就逐步降低[5]。本文部分研究結果與前人一致，進一步驗證了前人的研究結論；部分研究結果有出入，可能與制粉系統或選取的樣品等有關，需進一步探討。

本研究除了對不同粉路面粉品質參數的變化規律做了系統研究，并在此基礎上，對粉路間面粉品質差異進一步做了深層次分析。通過對39 個不同粉路面粉的主要品質特性指標進行主成分分析，發現前4 個主成分累計方差貢獻率達87.6321%，基本上能綜合粉路面粉品質特性的大部分信息；利用聚類分析，將39 個粉路分為四類，第1 類包括18 個粉路，分別為1M1 中、1M1 下、1M2 上、1M2 中、1M2 下、1M3 上、1M3 中、2M1 上、2M1 中、2M2 上、2M2中、2M2 下、3M1 上、3M2 上、3M2 中、3M2 下、1S1和1S2；第2 類包括12 個粉路，分別為3M1 中、4M上、4M 中、5M 上、2S、1T、3BF、D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上、D3 上；第3 類包括5 個粉路，分別為5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；第4 類包括4 個粉路，分別為6M 上、6M 下、7M 下、2T。檢測結果可作為生產不同專用粉的參考和依據，同時為改進小麥粉加工企業制粉工藝提供參考。