小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉品質(zhì)特性差異性分析

郭家寶，趙彥坤，高振賢，戚茂乾，張國(guó)叢,*，班進(jìn)福,*

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北石家莊 050041；2.河北省小麥工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050041；3.河北趙羅面業(yè)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(zhì)含量的多少，可以分為高筋粉、中筋粉和低筋粉。目前生產(chǎn)的小麥粉可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是通用小麥粉，另一類(lèi)是專(zhuān)用小麥粉，通用小麥粉可分為特一粉、特二粉、標(biāo)準(zhǔn)粉和普通粉，專(zhuān)用小麥粉就是專(zhuān)門(mén)用于某種食品的小麥粉，按照專(zhuān)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(zhì)特性是小麥粉的理化特性、面團(tuán)的物理特性、小麥粉食用品質(zhì)特性及其他特性的總和[1]。小麥粉的性能和質(zhì)量又取決于小麥的品種、品質(zhì)和制粉方法[2]。生產(chǎn)專(zhuān)用粉的途徑一是選用專(zhuān)用小麥，二是根據(jù)終端產(chǎn)品的不同需求用制粉中不同出粉點(diǎn)的基礎(chǔ)粉來(lái)配制。研究表明在制粉過(guò)程中，不同出粉點(diǎn)的品質(zhì)特性有較大的差別[3-7]。面筋含量皮磨系統(tǒng)高于心磨系統(tǒng)；皮磨后路高于前路，而心磨恰好相反；面筋質(zhì)量后路皮磨系統(tǒng)最優(yōu)，其次為前路心磨系統(tǒng)，前路心磨系統(tǒng)優(yōu)于前路皮磨系統(tǒng)，而后路心磨系統(tǒng)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(fēng)粉蛋白含量明顯高于其它系統(tǒng)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(zhì)特性最好，后路心磨系統(tǒng)、尾磨系統(tǒng)、后路皮磨及打麩系統(tǒng)的粉質(zhì)與拉伸較差。盡管對(duì)不同出粉點(diǎn)面粉品質(zhì)特征研究有過(guò)不少報(bào)道，但關(guān)于粉路間面粉品質(zhì)特性相關(guān)關(guān)系研究國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)報(bào)道。

本研究以小麥制粉過(guò)程中39 個(gè)粉路面粉為研究對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)全面測(cè)定面粉白度、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉糊化特性、粉質(zhì)參數(shù)和拉伸參數(shù)，比較不同粉路面粉品質(zhì)差異性，運(yùn)用主成分分析、因子分析和聚類(lèi)分析方法分析不同粉路面粉間的品質(zhì)變化規(guī)律，可為小麥生產(chǎn)中在線配粉提供一定的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)參考，更好地實(shí)現(xiàn)在線配粉，達(dá)成專(zhuān)用面粉的開(kāi)發(fā)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選取河北趙羅面業(yè)有限公司采用的蘋(píng)樂(lè)磨粉機(jī)制粉系統(tǒng)為研究對(duì)象，研磨石優(yōu)20 小麥。一次性在39 個(gè)粉路抽取小麥面粉5 kg 用于品質(zhì)特性檢測(cè)，樣品心磨粉24 個(gè)（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(gè)（包括1S1、1S2、2S），尾磨粉2 個(gè)（1T 和2T），皮磨粉5 個(gè)（3BC、4BC、5BC、3BF 和4BF），重篩粉5 個(gè)（包括D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上和D3 上）。粉路簡(jiǎn)稱(chēng)說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 粉路簡(jiǎn)稱(chēng)說(shuō)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(jì) 北京康光儀器有限公司；Perten 9100 近紅外谷物品質(zhì)分析儀、2200 型面筋指數(shù)儀 瑞典波通儀器公司；810110 型粉質(zhì)儀、8600.33.002 型拉伸儀德國(guó)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(xué)儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

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

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后利用SPSS18.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析（ANOVA）檢驗(yàn)（P＜0.05），Person 相關(guān)性分析、主成分分析和聚類(lèi)分析，采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行圖形繪制及處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為3 組平行樣品計(jì)算結(jié)果的平均值，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（±SD）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 制粉粉路面粉品質(zhì)特性

2.1.1 面粉白度 小麥粉色澤是磨粉的一項(xiàng)重要指標(biāo)，影響面條及饅頭等面制品品質(zhì)。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(gè)，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(gè)，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(gè)，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(dǎo)致面粉白度下降[14]。

圖1 小麥制粉系統(tǒng)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(zhì)品質(zhì)特性 由于小麥籽粒中各個(gè)部位蛋白質(zhì)分布不同，出自不同系統(tǒng)的面粉蛋白質(zhì)含量與質(zhì)量也會(huì)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(zhì)含量有顯著性差異（P＜0.05），5BC 粉路面粉蛋白質(zhì)含量顯著高于其它粉路（P＜0.05），1M1 下粉路面粉蛋白質(zhì)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(lái)看，皮粉和重篩粉粉路蛋白質(zhì)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(zhì)主要分布在胚乳和糊粉層中，胚乳的外部、中部和內(nèi)部蛋白質(zhì)的含量差別很大，愈靠近皮層含量越高，愈靠近胚乳內(nèi)心部分則愈低[18-20]。

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

圖3 小麥制粉系統(tǒng)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(nèi)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(guān)[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）?？偟膩?lái)說(shuō)，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(tǒng)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(zhì)參數(shù) 小麥制粉粉路面團(tuán)吸水率均值為66.01%±3.86%，變異系數(shù)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(tuán)形成時(shí)間均值為（7.76±2.64）min，變異系數(shù)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(tuán)穩(wěn)定時(shí)間均值為（12.09±5.52）min，變異系數(shù)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(zhì)質(zhì)量指數(shù)均值為147.77±45.48，變異系數(shù)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(zhì)質(zhì)量指數(shù)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(tuán)吸水率高于其它粉路，穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)低于其它粉路；皮粉粉路面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)高于其它粉路（圖4～圖7）。

圖5 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)形成時(shí)間Fig.5 Development time of different flour flow of wheat milling system

圖6 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間Fig.6 Stability time of different flour flow of wheat milling system

圖7 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)Fig.7 Flour quality index of different flour flow of wheat milling system

2.1.5 拉伸參數(shù) 如圖8～圖11 所示，小麥制粉各粉路拉伸參數(shù)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(duì)較少，胚乳外層相對(duì)較多，由內(nèi)到外逐漸增加，因此延伸性逐漸提高[22]。

圖8 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)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(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)延伸度Fig.9 Extensile length of different flour flow of wheat milling system

圖10 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)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(tǒng)各粉路面粉面團(tuán)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(zhì)特性相關(guān)性研究

通過(guò)粉路面粉品質(zhì)特性相關(guān)性分析可知，粉路面粉蛋白質(zhì)含量與形成時(shí)間、延伸度呈極顯著正相關(guān)，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(fù)相關(guān)（P＜0.01）；面團(tuán)吸水率與穩(wěn)定時(shí)間、峰值粘度、衰減度、回生值呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；穩(wěn)定時(shí)間與粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、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(guān)（P＜0.01）；粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)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(guān)（P＜0.01）；濕面筋含量與面筋指數(shù)、回生值、拉伸面積、延伸度、最大拉伸阻力呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；面筋指數(shù)與回生值、拉伸面積呈極顯著正相關(guān)（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(guān)（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(guān)（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(guān)（P＜0.01）；拉伸面積與延伸度、最大拉伸阻力呈極顯著正相關(guān)（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(guān)（P＜0.01）；延伸度與最大拉伸阻力呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與拉伸比例呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）（表3）。

表3 小麥制粉系統(tǒng)各粉路面粉品質(zhì)特性相關(guān)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(zhì)特性主成分分析

對(duì)39 個(gè)不同粉路面粉的主要品質(zhì)特性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，前4 個(gè)主成分的特征值大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)87.6321%（表4），已能綜合粉路面粉品質(zhì)特性的大部分信息。

表4 主成分特征值與貢獻(xiàn)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(zhì)含量、衰減度影響為輔；第二主成分以拉伸面積、形成時(shí)間、濕面筋含量影響為主，延伸度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、穩(wěn)定時(shí)間影響為輔；第三主成分以吸水率、峰值時(shí)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(shù)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(zhì)特性聚類(lèi)分析

根據(jù)制粉粉路面粉的品質(zhì)特性指標(biāo)，對(duì)39 個(gè)制粉粉路進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，得到聚類(lèi)樹(shù)狀圖。如圖12 所示，當(dāng)歐式距離為10.0 時(shí)，39 個(gè)粉路可聚為四大類(lèi)。第1 類(lèi)聚集了18 個(gè)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(lèi)聚集了12 個(gè)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(lèi)聚集了5 個(gè)粉路，分別為5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；第4 類(lèi)聚集了4 個(gè)粉路，分別為：6M 上、6M 下、7M 下、2T。

圖12 小麥制粉系統(tǒng)各粉路聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖Fig.12 Clustering lineage of different flour flow of wheat milling system

3 討論與結(jié)論

小麥特有的籽粒結(jié)構(gòu)及逐步剝刮的制粉方法形成了具有不同組分及理化性質(zhì)的粉流[23]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)系統(tǒng)粉的蛋白質(zhì)、破損淀粉、干濕面筋含量及流變學(xué)特性等都做了大量的研究[24-29]，前路皮磨和渣磨系統(tǒng)粉路提取的面粉面筋含量高、穩(wěn)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(diǎn)主要集中在前路心磨系統(tǒng)。本研究結(jié)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(guī)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(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)普遍低于其它粉路，而面團(tuán)吸水率高于其他粉路，與趙曉敏[31]研究的吸水率變化規(guī)律一致，與黃社章等[32]研究的穩(wěn)定時(shí)間變化規(guī)律一致；皮粉粉路面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、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(guī)律一致；皮粉和重篩粉蛋白質(zhì)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(jié)果一致，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)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(nèi)心部分則愈低，且小麥胚乳中心醇溶蛋白含量相對(duì)較少，胚乳外層相對(duì)較多，由內(nèi)到外逐漸增加，在皮磨粉中隨著出粉點(diǎn)后移，蛋白質(zhì)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(jié)果與前人一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了前人的研究結(jié)論；部分研究結(jié)果有出入，可能與制粉系統(tǒng)或選取的樣品等有關(guān)，需進(jìn)一步探討。

本研究除了對(duì)不同粉路面粉品質(zhì)參數(shù)的變化規(guī)律做了系統(tǒng)研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)粉路間面粉品質(zhì)差異進(jìn)一步做了深層次分析。通過(guò)對(duì)39 個(gè)不同粉路面粉的主要品質(zhì)特性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)前4 個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)87.6321%，基本上能綜合粉路面粉品質(zhì)特性的大部分信息；利用聚類(lèi)分析，將39 個(gè)粉路分為四類(lèi)，第1 類(lèi)包括18 個(gè)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(lèi)包括12 個(gè)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(lèi)包括5 個(gè)粉路，分別為5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；第4 類(lèi)包括4 個(gè)粉路，分別為6M 上、6M 下、7M 下、2T。檢測(cè)結(jié)果可作為生產(chǎn)不同專(zhuān)用粉的參考和依據(jù)，同時(shí)為改進(jìn)小麥粉加工企業(yè)制粉工藝提供參考。