基于灰分含量的累积出粉率对小麦粉及馒头品质的影响

张娇娇，王香玉，赵仁勇*，柳先知，田双起，王新伟，牛永武，娄海伟

1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

2.青岛海科佳智能装备科技有限公司，山东 青岛 266000

小麦作为我国日常膳食需求量较大的粮食作物之一，在农业生产中占主要地位，也是食品工业生产中的重要原料。小麦皮层及胚芽中富含矿物质、维生素和膳食纤维等营养物质[1-2]，对预防心血管疾病、2型糖尿病、肥胖症等慢性病有极其重要的作用[3]。然而，在小麦加工业快速发展的历程中，消费者“食不厌精”，追求“精、细、白”，出现小麦过度加工的现象。过度加工造成小麦出粉率降低、营养组分流失，导致国民膳食纤维和微量营养素摄入不足[4]，诱发各种“文明病”，增加能源和资源消耗。随着大众健康意识的提高，人们开始注重营养均衡及合理膳食，更加注重小麦粉的营养与健康[5]。

出粉率是成品小麦粉占耗用小麦的质量分数[6]。不同出粉率的小麦粉其营养组分和品质特性都存在较大差异。Tang等[7-8]发现在小麦加工过程中，随着出粉率的降低，小麦粉中磷和钙含量均呈现下降趋势，钾、镁、铁、锌和B族维生素含量也显著降低。宋琛琛[9]发现，出粉率在一定范围内，小麦粉的营养组分和理化特性较稳定，馒头品质较好。当小麦出粉率过高时，皮层和胚芽的留存率增加，会稀释面筋，导致面团流变学特性弱化[10]、小麦粉中风险因子含量升高[11-12]、氧化酸败的速率加快[13]。将制粉车间的所有系统粉按灰分高低依次排序、各系统粉的出粉率依次加和，即得到基于灰分含量的累积出粉率，它是评价小麦加工品质、制粉工艺技术和操作的重要指标。国内外学者多采用布勒实验磨制粉，研究不同累积出粉率的小麦粉品质特性和营养组分的变化情况[8-10]，但有关制粉生产线上的系统粉、基于灰分含量配制不同累积出粉率的小麦粉、累积出粉率对小麦粉营养组分和安全性的影响的研究较少。

馒头是我国的传统主食，因具有独特的风味和口感，深受消费者青睐[14]。然而，馒头在工业化生产过程中经常存在内部纹理组织粗糙、体积小、硬度大等问题，这与小麦粉的品质密切相关[15]。随着大众健康意识的提高，饮食结构正在发生变化，精白馒头已经不能满足消费者对膳食营养摄入方面的需求。因此，在保证小麦粉卫生、安全的前提下，同时不影响馒头的品相和口感，可适当降低小麦粉的加工精度，提高出粉率，进而促进小麦资源的充分利用，对保障营养、健康主食的供应具有十分重要的现实意义。

作者测定制粉生产线上各系统粉的流量和灰分含量，依据累积出粉率-累积灰分曲线，配制出不同累积出粉率的小麦粉，研究累积出粉率对小麦粉理化特性、营养特性、安全性、面团的流变学特性以及馒头食用品质的影响，确定满足馒头加工需求的小麦出粉率的范围，为充分利用小麦籽粒中的营养物质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦(2019年普麦)：经清理、着水润麦后得到的净麦，基本理化指标见表1；粉碎成全麦粉待用。

表1 小麦基本理化指标

小麦粉：采用臭氧水润麦、振动着水、柔性脱皮等技术，用同一批次的净麦在同一制粉车间同时加工得到心磨系统、皮磨系统、渣磨系统、重筛系统和尾磨系统等179种系统粉，由河南志情面业有限责任公司提供。

盐酸、氯化钠、氢氧化钠、硫酸铜、硼酸、硫酸钾、浓硫酸、乙酸乙酯：天津市恒兴化学试剂有限公司；石油醚、乙醇：天津市天力化学试剂有限公司；甲醇(色谱级)：天津市四友精细化学品有限公司；硝酸(优级纯)：郑州轩之成化工科技有限公司。

1.2 仪器与设备

SX2-5-12马弗炉：天津市中环实验电炉有限公司；WSF小麦麸星测定仪：无锡穗邦科技有限公司；全自动面筋洗涤仪、BVM 6630体积测定仪：瑞典Perten公司；F4流变发酵仪：法国Chopin公司；粉质仪、拉伸仪：德国Brabender公司；Kjeltec8400凯氏定氮仪：丹麦FOSS公司；SM-302 N切片机：新麦机械(无锡)有限公司；TA.XT plus质构仪：英国Stable Micro System公司；CR-400色彩色差计：柯盛行(杭州)仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小麦粉理化特性的测定

水分、灰分、粗脂肪、湿面筋和粗蛋白质含量的测定分别参照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.6—2016、GB/T 5506.2—2008和GB/T 5009.5—2016的方法；粉色和麸星的测定参照GB/T 27628—2011的方法。

1.3.2 面团流变学特性的测定

面团揉混特性、延展特性和发酵流变学特性的测定分别参照GB/T 14614—2006、GB/T 14615—2006和AACC 89—01.01的方法。

1.3.3 小麦粉营养特性的测定

钾、钠、铁、铜、镁、锌、钙的测定参照GB 5009.268—2016的方法；磷和维生素B1、维生素B2、泛酸、维生素B6、生物素和叶酸的测定分别参照GB 5009.87—2016、GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016、GB 5009.210—2016、GB 5009.154—2016、GB 5009.259—2016和GB 5009.211—2014的方法。

1.3.4 小麦粉营养组分损失率的计算

用全麦粉中特定营养组分的含量与某累积出粉率时小麦粉中相对应的营养组分的含量之差占全麦粉中特定营养组分含量的百分率表征营养组分损失率。

1.3.5 小麦粉风险因子含量的测定

菌落总数和重金属含量的测定分别参照GB 4789.2—2016和GB 5009.268—2016的方法。

1.3.6 馒头的制作

参照GB/T 35991—2018的方法。

1.3.7 馒头的品质评价

馒头亮度的测定参照文献[16]的方法，以L*表示；馒头的比容、高径比和质构特性测定参照文献[17]的方法；馒头的感官评价参照GB/T 35875—2018的方法。

1.4 数据处理与分析

除感官评分外，所有数据均为2次平行试验结果的平均值。采用SPSS 20.0进行统计分析，用单因素方差分析法检验，显著性水平为P<0.05。采用Origin 9.1软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同累积出粉率小麦粉的配制

在测定制粉生产线上179种系统粉的流量和灰分含量的基础上，将所有系统粉按灰分含量由低到高排序；根据各系统粉的流量计算出粉率；将各系统粉出粉率依次加和，得到累积出粉率，再计算该累积出粉率时的累积灰分含量。绘制累积出粉率-累积灰分曲线(图1)，配制累积出粉率分别为55.1%、61.4%、66.0%、70.0%、75.0%、76.4%、77.9%和82.0%的小麦粉。

图1 小麦粉累积出粉率-累积灰分曲线

2.2 累积出粉率对小麦粉理化特性的影响

由表2可以看出，随着累积出粉率的增加，小麦粉水分含量变化不明显，灰分、麸星、粗脂肪和粗蛋白质含量呈上升趋势，白度显著下降，L*降低，可能是因为小麦中的色素主要分布在皮层，出粉率越高的小麦粉其皮层的留存率越大，致使灰分、麸星、粗脂肪和粗蛋白质含量增加[18]。随着累积出粉率的增加，湿面筋含量呈现先升高后下降的趋势，当累积出粉率大于70%，小麦粉的湿面筋含量之间没有显著性差异。

2.3 累积出粉率对面团流变学特性的影响

2.3.1 累积出粉率对面团揉混特性和延展特性的影响

由表3可以看出，当累积出粉率为55.1%～76.4%时，面团的形成时间和稳定时间没有显著差异；当累积出粉率从55.1%上升至70.0%，面团的延展特性也没有显著差异。只有当累积出粉率超过76.4%后，特别是达到82.0%时，粉质吸水率增加，面团的耐搅拌特性减弱，如形成时间缩短，稳定时间显著降低，弱化度增加；同时，面团的能量下降，延伸性减弱，抗延伸性降低。这可能是因为将灰分含量最高的次粉混入小麦粉中，会导致小麦粉中纤维素含量升高，而纤维素具有较高的持水性，进而增加面团的吸水率，降低面团的耐搅拌特性，导致面团弹性变小、筋力变弱、品质劣化[19]。且次粉的留存会对面筋网络的形成造成负面影响，使面团易断裂，难以拉伸[20]。

表3 累积出粉率对面团揉混和延展特性的影响

2.3.2 累积出粉率对面团发酵流变学特性的影响

如图2a所示，当累积出粉率为55.1%～75.0%时， 面团发酵的最大高度(Hm)出现的时间差异较小；由图2b可以看出，在此范围内，面团的发酵最大高度和持气率(R)均没有显著差异。当累积出粉率超过75.0%，尤其是达到82.0%时，面团的发酵流变学特性发生显著的变化，Hm和R均下降，这与王才才[21]的研究结果基本一致。随着累积出粉率的提高，膳食纤维含量增加，对面筋具有稀释作用，会弱化面筋网络结构，限制面团中气室的扩展，影响面团的发酵，导致面团持气能力下降。也有研究报道，膳食纤维与面筋的交联作用是造成面筋弱化的主要原因[22-23]。

注：同一曲线上不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图5—图7同。

2.4 累积出粉率对小麦粉营养特性的影响

2.4.1 累积出粉率对小麦粉中矿物质含量及损失率的影响

小麦籽粒中的矿物质主要富集于小麦皮层、糊粉层及麦胚中[24-25]。由表4和图3可知，随着累积出粉率的提高，小麦粉中磷、钾、镁、铁、铜、锌、钙等矿物质含量总体显著上升，损失率呈下降的趋势。当累积出粉率为55.1%～70.0%时，矿物质损失率之间差异较小；当累积出粉率大于75.0%时，矿物质损失率明显降低。与全麦粉相比较，当累积出粉率为55.1%时，除钙以外，主要矿物质(钠、钾、镁、铁、铜、锌等)的损失率都在64%以上，镁的损失率甚至高达85%。当累积出粉率上升至82%时，主要矿物质的损失率均降低至64%以下；与出粉率为55.1%时的小麦粉相比，除钠以外，其他矿物质损失率的降幅为16～30个百分点，平均降幅为23.5个百分点。显然，提高出粉率、降低加工精度有助于提高小麦粉中矿物质的含量，减少营养组分的损失。

表4 累积出粉率对小麦粉中矿物质含量的影响

图3 累积出粉率对小麦粉中矿物质损失率的影响

2.4.2 累积出粉率对小麦粉中维生素含量及损失率的影响

由表5和图4可知，随着累积出粉率的增加，小麦粉中维生素的含量总体呈现上升的趋势，其损失率呈降低的趋势。当累积出粉率为55.1%～76.4%时，小麦粉中泛酸、叶酸的含量没有显著性差异；当累积出粉率为76.4%及以下时，VB2、生物素均未检出。与全麦粉相比较，当累积出粉率为55.1%时，泛酸、叶酸、VB1以及VB6的损失率分别为34.8%、70.4%、78.8%和82.0%；当累积出粉率上升至82.0%时，它们的损失率分别降低至23.8%、61.5%、12.2%和51.5%。由于次粉混配的原因，当累积出粉率由77.9%提高至82.0%时，小麦粉中VB2的含量增加64%，接近全麦粉中VB2的水平。研究发现，维生素主要集中在小麦皮层，小麦经剥皮制粉后，小麦粉中VB1、VB2、VB6含量占小麦籽粒含量的43%、67%和20%[26]，显然，提高出粉率、降低加工精度有助于提高小麦粉中维生素的含量，减少营养组分的损失。

表5 累积出粉率对小麦粉中维生素含量的影响

图4 累积出粉率对小麦粉中维生素损失率的影响

2.5 累积出粉率对小麦粉安全性的影响

2.5.1 累积出粉率对小麦粉中菌落总数的影响

小麦粉中的微生物主要存在小麦籽粒的皮层中[12]，会对其制品的安全性、储藏稳定性和消费者可接受度产生不良影响。由图5可知，随着累积出粉率的提高，小麦粉中的菌落总数呈上升的趋势。累积出粉率为55.1%～75.0%时，小麦粉菌落总数的上升幅度较平缓；当累积出粉率超过75.0%后，随皮层留存率的增加，小麦粉的菌落总数急剧升高。总体来看，制粉车间各系统粉的带菌量较低，累积出粉率为82.0%时，小麦粉的菌落总数为1 400 CFU/g，低于T/CCOA 7—2020《低菌小麦粉》中微生物的限量要求(菌落总数<2 000 CFU/g)，也低于澳大利亚小麦粉中微生物的限量标准(菌落总数<104CFU/g)[27]。菌落总数较低的原因可能与小麦粉生产车间采用了臭氧水润麦、振动着水、柔性脱皮等先进加工技术有关，有待进一步研究。

图5 累积出粉率对小麦粉中菌落总数的影响

2.5.2 累积出粉率对小麦粉中重金属含量的影响

小麦粉中的重金属(铅、镉、铬、汞、砷)含量均属于痕量级别，但都能对人体造成一定的危害[28]。根据GB 2762—2017《食品中污染物限量》规定，小麦中铅、镉、汞、砷以及铬的限量分别是0.2、0.1、0.02、0.5和1.0 mg/kg。由表6可以看出，不同累积出粉率时小麦粉中铅、铬和汞均未检出；出粉率为55.1%～77.9%时，砷、镉的含量没有显著性差异；出粉率为82.0%时，小麦粉中重金属的污染水平也远低于国家标准规定的限量。

表6 累积出粉率对小麦粉中重金属含量的影响

2.6 累积出粉率对馒头品质的影响

2.6.1 累积出粉率对馒头亮度、比容及高径比的影响

小麦粉色泽对面制品的外观影响较大，通常小麦粉白度和亮度越大，消费者的可接受度越高。由图6a可以看出，随着累积出粉率的提高，馒头表皮的L*显著降低。由图6b可以看出，随着累积出粉率的提高，馒头比容呈现先增大后降低的趋势：出粉率在55.1%～70.0%时，馒头比容均大于2.4 mL/g，高径比之间没有显著性差异；当出粉率大于76.4%时，馒头的比容急剧下降，这可能是因为随着出粉率的提高，小麦粉中富含的膳食纤维会破坏面筋网络，降低面团的持气性，最终导致比容降低。Korus等[29]研究表明，膳食纤维不易糊化且不易被酵母等微生物利用，不利于酵母产气，导致面团发酵过程缓慢，最终使馒头的比容下降。此外，Li等[30]的研究结果也表明，纤维颗粒的存在会导致面团中的气室结构变得不稳定，限制气室的扩展，造成馒头比容降低。

图6 累积出粉率对馒头L*、比容和高径比的影响

2.6.2 累积出粉率对馒头质构特性的影响

如表7所示，不同累积出粉率的馒头其内芯的弹性、内聚性之间无显著性差异。出粉率为55.1%～70.0%时，馒头的硬度、胶着性、咀嚼性和回复性没有明显差异；当出粉率大于70.0%后，硬度、胶着性和咀嚼性逐渐增大。这表明，在一定范围内，累积出粉率对馒头质构特性的影响较小。当出粉率为82.0%时，馒头的硬度、回复性、胶着性和咀嚼性最大。馒头硬度及咀嚼性上升主要是因为出粉率的提高导致馒头比容下降。

表7 累积出粉率对馒头质构特性的影响

2.6.3 累积出粉率对馒头感官评分的影响

随着人们生活水平的提高，消费者更倾向选择外表挺立、饱满、光滑，内部纹理组织均匀细腻的馒头。由图7可知，随着出粉率的提高，馒头感官评分总体先增大后降低。当累积出粉率为55.1%～76.4%时，馒头的整体品质较好，感官评分较高，均大于80分；当累积出粉率为77.9%时，馒头的气孔较大且不均匀，感官评分明显降低；当累积出粉率为82.0%时，馒头气孔致密，起发难，色泽变深，口感变差，感官评分下降幅度较大，仅为58.25分。由此而知，累积出粉率过高会对馒头的食用品质产生负面影响。

图7 累积出粉率对馒头感官评分的影响

3 结论

当累积出粉率为55.1%～70.0%时，面团的流变学特性没有明显差异，且馒头的感官评分较高，食用品质较好；当累积出粉率高于75.0%时，小麦粉的营养组分含量显著上升；累积出粉率过高会导致面团的耐搅拌特性降低，面团弹性变小、筋力变弱，食用品质变差，菌落总数和重金属含量提高，馒头表皮色泽变深，感官评分降低。采用适度加工的小麦粉，如累积出粉率为75.0%～76.4%的小麦粉制作的馒头其食用品质仍较为理想，不仅小麦粉的安全性能得到保障，也有利于小麦籽粒营养成分的保留，同时提高了小麦的利用率。