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郭家宝，赵彦坤，高振贤，戚茂乾，张国丛,*，班进福,*
（1.石家庄市农林科学研究院，河北石家庄 050041；
2.河北省小麦工程技术研究中心，河北石家庄 050041；
3.河北赵罗面业有限公司，河北石家庄 050041）
小麦粉是用小麦加工的面粉，一般是指提取麸皮后的面粉。按面粉中蛋白质含量的多少，可以分为高筋粉、中筋粉和低筋粉。目前生产的小麦粉可以分为两大类，一类是通用小麦粉，另一类是专用小麦粉，通用小麦粉可分为特一粉、特二粉、标准粉和普通粉，专用小麦粉就是专门用于某种食品的小麦粉，按照专用粉的用途，可分为面包粉、饼干粉、蛋糕粉、面条粉、馒头粉和饺子粉等。
小麦粉的品质特性是小麦粉的理化特性、面团的物理特性、小麦粉食用品质特性及其他特性的总和[1]。小麦粉的性能和质量又取决于小麦的品种、品质和制粉方法[2]。生产专用粉的途径一是选用专用小麦，二是根据终端产品的不同需求用制粉中不同出粉点的基础粉来配制。研究表明在制粉过程中，不同出粉点的品质特性有较大的差别[3-7]。面筋含量皮磨系统高于心磨系统；
皮磨后路高于前路，而心磨恰好相反；
面筋质量后路皮磨系统最优，其次为前路心磨系统，前路心磨系统优于前路皮磨系统，而后路心磨系统最差。前路粉的白度较高，而后路粉的白度较低。重筛粉和吸风粉蛋白含量明显高于其它系统粉[8-11]。张辉[12]和齐兵建等[13]研究表明；
前路皮磨、渣磨、再筛、中路心磨及一部分前路心磨的粉质特性最好，后路心磨系统、尾磨系统、后路皮磨及打麸系统的粉质与拉伸较差。尽管对不同出粉点面粉品质特征研究有过不少报道，但关于粉路间面粉品质特性相关关系研究国内鲜见报道。
本研究以小麦制粉过程中39 个粉路面粉为研究对象，通过系统全面测定面粉白度、湿面筋含量、蛋白质含量、淀粉糊化特性、粉质参数和拉伸参数，比较不同粉路面粉品质差异性，运用主成分分析、因子分析和聚类分析方法分析不同粉路面粉间的品质变化规律，可为小麦生产中在线配粉提供一定的数据支撑和技术参考，更好地实现在线配粉，达成专用面粉的开发。
1.1 材料与仪器
选取河北赵罗面业有限公司采用的苹乐磨粉机制粉系统为研究对象，研磨石优20 小麦。一次性在39 个粉路抽取小麦面粉5 kg 用于品质特性检测，样品心磨粉24 个（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 个（包括1S1、1S2、2S），尾磨粉2 个（1T 和2T），皮磨粉5 个（3BC、4BC、5BC、3BF 和4BF），重筛粉5 个（包括D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上和D3 上）。粉路简称说明见表1。
表1 粉路简称说明表Table 1 Abbreviations of different flour flow of wheat milling system
C-100 白度仪 日本凯特公司；
CS-80C 色彩色差计 北京康光仪器有限公司；
Perten 9100 近红外谷物品质分析仪、2200 型面筋指数仪 瑞典波通仪器公司；
810110 型粉质仪、8600.33.002 型拉伸仪德国布拉本德仪器公司；
SUPER3 型RVA 快速粘度分析仪 澳大利亚新港科学仪器公司。
1.2 实验方法
面粉白度：根据GB/T 22427.6-2008 淀粉白度测定方法测定；
蛋白质含量，根据GB/T 24899-2010 粮油检验小麦粗蛋白质含量测定 近红外法测定；
面粉湿面筋含量及面筋指数：根据GB/T 5506.2-2008 小麦和小麦粉 面筋含量 第2 部分：仪器法测定湿面筋测定；
面粉粘度参数：根据GB/T 24853-2010 小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定 快速粘度仪法测定；
粉质参数：根据GB/T 14614-2019 粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法测定；
拉伸参数：根据GB/T 14615-2019 粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法测定。
1.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2016 对数据进行整理，然后利用SPSS18.0 软件对数据进行差异显著性分析（ANOVA）检验（P＜0.05），Person 相关性分析、主成分分析和聚类分析，采用Microsoft Excel 2016 软件进行图形绘制及处理，实验数据为3 组平行样品计算结果的平均值，结果用平均值±标准偏差（±SD）表示。
2.1 制粉粉路面粉品质特性
2.1.1 面粉白度 小麦粉色泽是磨粉的一项重要指标，影响面条及馒头等面制品品质。由图1 可知，小麦制粉粉路面粉白度存在显著性差异（P＜0.05）。1M2 上、1M3 上粉路面粉白度显著高于其它粉路（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 个，从高到低分别为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 个，从高到低分别为：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 个，分别为：4BF、2T、5BC、6M 下、7M 下。越接近皮层，小麦粉麸星含量越高，导致面粉白度下降[14]。
图1 小麦制粉系统各粉路面粉白度值Fig.1 Whiteness value of different flour flow of wheat milling system
2.1.2 蛋白质品质特性 由于小麦籽粒中各个部位蛋白质分布不同，出自不同系统的面粉蛋白质含量与质量也会有所差别[15-17]，由图2、图3 可知，小麦制粉各粉路面粉蛋白质含量有显著性差异（P＜0.05），5BC 粉路面粉蛋白质含量显著高于其它粉路（P＜0.05），1M1 下粉路面粉蛋白质含量显著低于其它粉路（P＜0.05）。小麦制粉粉路面粉湿面筋含量有显著差异（P＜0.05），5BC 粉路湿面筋含量显著高于其它粉路（P＜0.05），7M 下粉路湿面筋含量显著低于其它粉路（P＜0.05）。总的来看，皮粉和重筛粉粉路蛋白质含量、湿面筋含量普遍高于心粉粉路，心粉后路粉湿面筋含量最低，这是由于小麦籽粒中的蛋白质主要分布在胚乳和糊粉层中，胚乳的外部、中部和内部蛋白质的含量差别很大，愈靠近皮层含量越高，愈靠近胚乳内心部分则愈低[18-20]。
图2 小麦制粉系统各粉路面粉蛋白质含量Fig.2 Protein content of different flour flow of wheat milling system
图3 小麦制粉系统各粉路面粉湿面筋含量Fig.3 Wet gluten content of different flour flow of wheat milling system
2.1.3 淀粉糊化特性 小麦籽粒中由内而外直链淀粉含量是降低的，而直链淀粉含量又与面粉的糊化特性呈显著正相关[21]。由表2 可知，小麦制粉各粉路面粉淀粉糊化特性有显著差异（P＜0.05）。1M2 下和2M2 下峰值粘度显著高于其它粉路，1M1 下、1M2中和2M2 下低谷粘度显著高于其它粉路（除1M3中、1M2 下和2M2 中），1M2 下衰减度和最终粘度显著高于其它粉路（除2M2 下和1M1 下），5BC 回生值显著高于其它粉路（P＜0.05）；
7M 下粉路峰值粘度、低谷粘度、衰减度、最终粘度和回生值显著低于其它粉路（P＜0.05）。总的来说，心粉前路粉（1M1 中、1M1 下、1M2 上······4M 中）峰值粘度、低谷粘度、衰减度、最终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、衰减度、最终粘度和回生值普遍低于其它粉路面粉。
表2 小麦制粉系统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 粉质参数 小麦制粉粉路面团吸水率均值为66.01%±3.86%，变异系数为5.85%，变幅59.9%～76.5%，5M 下粉路面粉显著高于其它粉路，1M1 下显著低于其它粉路（P＜0.05）；
面团形成时间均值为（7.76±2.64）min，变异系数为34.02%，变幅为2.0～16.9 min，5BC 粉路显著高于其它粉路，3M2 上和3M2 下粉路显著低于其它粉路（P＜0.05）；
面团稳定时间均值为（12.09±5.52）min，变异系数为45.66%，变幅为1.9～32.2 min，3BC 粉路显著高于其它粉路，7M 下粉路显著最低（P＜0.05）；
粉质质量指数均值为147.77±45.48，变异系数为30.78%，变幅为71～231，3BC 粉路显著高于其它粉路（除2M2 上、4BC、1M2上外），6M 下粉路显著最低（P＜0.05）；
粉质质量指数从高到低前五粉路分别为：3BC、2M2 上、4BC、1M2上、2M2 中。制粉粉路后路粉面团吸水率高于其它粉路，稳定时间和粉质质量指数低于其它粉路；
皮粉粉路面团形成时间、稳定时间和粉质质量指数高于其它粉路（图4～图7）。
图5 小麦制粉系统各粉路面粉面团形成时间Fig.5 Development time of different flour flow of wheat milling system
图6 小麦制粉系统各粉路面粉面团稳定时间Fig.6 Stability time of different flour flow of wheat milling system
图7 小麦制粉系统各粉路面粉面团粉质质量指数Fig.7 Flour quality index of different flour flow of wheat milling system
2.1.5 拉伸参数 如图8～图11 所示，小麦制粉各粉路拉伸参数具有显著性差异（P＜0.05）。5BC 粉路面粉拉伸曲线面积和最大拉伸阻力显著高于其它粉路（P＜0.05），2M2 上和3M2 下粉路面粉拉伸阻力和拉伸比例显著高于其它粉路（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 粉路延伸度显著高于其它粉路（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显著低于其它粉路，7M 下粉路面粉拉伸曲线面积、拉伸阻力和延伸度显著低于其它粉路（P＜0.05）。3M2 上、1M3 上、2M2 上、3M2下和3M2 中粉路面粉最大拉伸比例显著高于其它粉路（除2M2 中、1M1 中和1M2 下）（P＜0.05）。皮粉粉路拉伸面积、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，小麦胚乳中心醇溶蛋白含量相对较少，胚乳外层相对较多，由内到外逐渐增加，因此延伸性逐渐提高[22]。
图8 小麦制粉系统各粉路面粉面团拉伸曲线面积Fig.8 Extension area of different flour flow of wheat milling system
图9 小麦制粉系统各粉路面粉面团延伸度Fig.9 Extensile length of different flour flow of wheat milling system
图10 小麦制粉系统各粉路面粉面团最大拉伸阻力Fig.10 Maximum extension resistance of different flour flow of wheat milling system
图11 小麦制粉系统各粉路面粉面团最大拉伸比例Fig.11 Maximum extensile rate of different flour flow of wheat milling system
2.2 粉路面粉品质特性相关性研究
通过粉路面粉品质特性相关性分析可知，粉路面粉蛋白质含量与形成时间、延伸度呈极显著正相关，与峰值粘度、衰减度、拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈极显著负相关（P＜0.01）；
面团吸水率与稳定时间、峰值粘度、衰减度、回生值呈极显著负相关（P＜0.01）；
稳定时间与粉质质量指数、湿面筋含量、峰值粘度、回生值、拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力呈极显著正相关（P＜0.01）；
粉质质量指数与湿面筋含量、峰值粘度、回生值、拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力呈极显著正相关（P＜0.01）；
湿面筋含量与面筋指数、回生值、拉伸面积、延伸度、最大拉伸阻力呈极显著正相关（P＜0.01）；
面筋指数与回生值、拉伸面积呈极显著正相关（P＜0.01）；
峰值粘度与衰减度、回生值、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈极显著正相关（P＜0.01）；
衰减度与回生值、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈极显著正相关（P＜0.01）；
回生值与拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最大拉伸比例呈极显著正相关（P＜0.01）；
拉伸面积与延伸度、最大拉伸阻力呈极显著正相关（P＜0.01）；
拉伸阻力与最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例呈极显著正相关（P＜0.01）；
延伸度与最大拉伸阻力呈极显著正相关（P＜0.01），与拉伸比例呈极显著负相关（P＜0.01）（表3）。
表3 小麦制粉系统各粉路面粉品质特性相关性分析Table 3 Correlation analysis of flour quality characteristics of different flour flow of wheat milling system
2.3 粉路面粉品质特性主成分分析
对39 个不同粉路面粉的主要品质特性指标进行主成分分析，前4 个主成分的特征值大于1，累计方差贡献率达87.6321%（表4），已能综合粉路面粉品质特性的大部分信息。
表4 主成分特征值与贡献率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、拉伸比例影响为主，最大拉伸阻力、峰值粘度、蛋白质含量、衰减度影响为辅；
第二主成分以拉伸面积、形成时间、湿面筋含量影响为主，延伸度、粉质质量指数、稳定时间影响为辅；
第三主成分以吸水率、峰值时间、峰值粘度影响为主，白度、回生值、衰减度影响为辅；
第四主成分以面筋指数影响为主。
表5 主成分载荷矩阵Table 5 The loading matrix of principal components
2.4 粉路面粉品质特性聚类分析
根据制粉粉路面粉的品质特性指标，对39 个制粉粉路进行系统聚类分析，得到聚类树状图。如图12 所示，当欧式距离为10.0 时，39 个粉路可聚为四大类。第1 类聚集了18 个粉路，分别为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 类聚集了12 个粉路，分别为3M1 中、4M 上、4M 中、5M 上、2S、1T、3BF、D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上、D3 上；
第3 类聚集了5 个粉路，分别为5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；
第4 类聚集了4 个粉路，分别为：6M 上、6M 下、7M 下、2T。
图12 小麦制粉系统各粉路聚类分析树状图Fig.12 Clustering lineage of different flour flow of wheat milling system
小麦特有的籽粒结构及逐步剥刮的制粉方法形成了具有不同组分及理化性质的粉流[23]。目前国内外对系统粉的蛋白质、破损淀粉、干湿面筋含量及流变学特性等都做了大量的研究[24-29]，前路皮磨和渣磨系统粉路提取的面粉面筋含量高、稳定性好、延伸性好且拉伸面积大，而灰分低、白度好、破损淀粉少的出粉点主要集中在前路心磨系统。本研究结果表明：心粉前路粉白度、峰值粘度、低谷粘度、衰减度、最终粘度和回生值普遍高于其它粉路，与贾祥祥等[30]研究的面粉色泽变化规律一致；
心粉后路粉峰值粘度、低谷粘度、衰减度、最终粘度和回生值、稳定时间、粉质质量指数普遍低于其它粉路，而面团吸水率高于其他粉路，与赵晓敏[31]研究的吸水率变化规律一致，与黄社章等[32]研究的稳定时间变化规律一致；
皮粉粉路面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、拉伸面积、延伸度高于其它粉路，而峰值粘度、低谷粘度、衰减度、最终粘度和回生值、最大拉伸比例普遍低于其它粉路，与贾祥祥等[30]研究的峰值粘度、延展性变化规律一致；
皮粉和重筛粉蛋白质含量、湿面筋含量普遍高于心粉粉路，与贾祥祥等[30]、刘磊等[33]研究结果一致，这是因为蛋白质主要分布在胚乳和糊粉层中，胚乳愈靠近皮层含量越高，愈靠近胚乳内心部分则愈低，且小麦胚乳中心醇溶蛋白含量相对较少，胚乳外层相对较多，由内到外逐渐增加，在皮磨粉中随着出粉点后移，蛋白质含量逐步增加，而小麦粉麸星含量越高，小麦粉色泽就逐步降低[5]。本文部分研究结果与前人一致，进一步验证了前人的研究结论；
部分研究结果有出入，可能与制粉系统或选取的样品等有关，需进一步探讨。
本研究除了对不同粉路面粉品质参数的变化规律做了系统研究，并在此基础上，对粉路间面粉品质差异进一步做了深层次分析。通过对39 个不同粉路面粉的主要品质特性指标进行主成分分析，发现前4 个主成分累计方差贡献率达87.6321%，基本上能综合粉路面粉品质特性的大部分信息；
利用聚类分析，将39 个粉路分为四类，第1 类包括18 个粉路，分别为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 类包括12 个粉路，分别为3M1 中、4M上、4M 中、5M 上、2S、1T、3BF、D1 上、D1D2 上、D1D3 上、D2 上、D3 上；
第3 类包括5 个粉路，分别为5M 下、3BC、4BC、5BC、4BF；
第4 类包括4 个粉路，分别为6M 上、6M 下、7M 下、2T。检测结果可作为生产不同专用粉的参考和依据，同时为改进小麦粉加工企业制粉工艺提供参考。
