劉帥，張弘，溫紀(jì)平，，3*

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學(xué)小麥理論與技術(shù)研究所，河南 鄭州 450001；3.國家小麥加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，河南 鄭州 450001）

小麥?zhǔn)侨虍a(chǎn)量和交易量最高的谷物之一，年產(chǎn)量約為7.56億t。小麥在生長、收獲、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的過程中很容易被微生物污染[1]，特別是在調(diào)質(zhì)過程中，受調(diào)質(zhì)時(shí)間、溫度以及濕度的影響，更容易滋生大量微生物[2]。當(dāng)前社會(huì)對(duì)面制品的需求越來越大，人們也越來越重視食品品質(zhì)，小麥和面粉的質(zhì)量對(duì)面制品品質(zhì)起著決定性的作用，而影響小麥粉品質(zhì)的一個(gè)重要的工序就是調(diào)質(zhì)。

1 小麥調(diào)質(zhì)處理

小麥調(diào)質(zhì)就是小麥與水分結(jié)合，并在潤麥倉中靜止一段時(shí)間的過程，在這個(gè)過程中，水分由小麥表皮進(jìn)入并擴(kuò)散到籽粒中部[3]，促進(jìn)麩皮與胚乳的分離，使小麥籽粒的物理結(jié)構(gòu)更適合研磨，提高碾磨效率。小麥籽粒麩皮、胚芽和胚乳的韌性和脆性也各不相同，調(diào)質(zhì)會(huì)將其差異性增加[4]，一方面降低麩皮脆性增加其韌性和抗破壞能力，使麩片更加完整，胚乳更容易從麩片上剝刮干凈；另一方面增強(qiáng)了小麥籽粒胚乳的脆性，從而增加小麥的出粉率[5]。而且經(jīng)調(diào)質(zhì)，完整的麩片有利于減少麩星，降低面粉的灰分并且有利于面粉的篩理。

2 小麥調(diào)質(zhì)水分遷移

小麥籽粒的結(jié)構(gòu)與組成由外到內(nèi)依次是麥皮（4.6%～6.4%）、珠心層（1.5%～2.5%）、糊粉層（6.0%～8.9%）、胚（1.4%～3.8%）和胚乳（77%～85%）。由于小麥籽粒結(jié)構(gòu)的特異性，導(dǎo)致各個(gè)部位的吸水狀況各不相同，比如胚和皮層較其他部位吸水快；蛋白質(zhì)和淀粉存在于胚乳中，而蛋白質(zhì)的吸水速度比淀粉更慢，故蛋白質(zhì)含量較高的小麥需更長時(shí)間的調(diào)質(zhì)。小麥的吸水率受調(diào)質(zhì)條件（時(shí)間、溫度和濕度）影響，并且小麥品種、籽粒大小、小麥初始水分含量和胚乳結(jié)構(gòu)極大地影響吸水率[6]。如李新華等[7]研究發(fā)現(xiàn)同樣硬度的小麥品種其吸水率有的差異顯著，有的差異不顯著，而不同硬度的品種含水量在不同的水分處理時(shí)間段其差異性也不同，其吸水率可能受到各種因素的影響。

小麥加水后，水分接觸外表皮，雖然皮層結(jié)構(gòu)疏松易于水分滲入，但是種皮內(nèi)部為珠心層，珠心層與種皮緊密結(jié)合，形成一層薄膜，水分不易滲透。糊粉層與珠心層相接，由一層較大的方形細(xì)胞組成，細(xì)胞壁較厚，結(jié)構(gòu)呈方正形狀，并且排列整齊，細(xì)胞內(nèi)部充滿深黃色的糊粉粒。糊粉層中灰分、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)含量較高，Butcher等[8]利用放射自顯影技術(shù)，發(fā)現(xiàn)水分的滲透路線是從胚和皮層纖維層一起流向糊粉層，再滲透胚乳中，不同品種小麥得到的結(jié)果基本相同。時(shí)予新等[9]研究發(fā)現(xiàn)水分在小麥籽粒背部的滲透速度比腹溝處快，且皮部吸水速度快。李佟等[10]以周麥22、中麥895和百農(nóng)矮抗58 3種小麥為研究對(duì)象，研究小麥細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)對(duì)水分遷移的作用。經(jīng)掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）觀察，周麥22糊粉層最厚，水分干燥速率最慢，含水量最少；通過低場核磁技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)糊粉層越厚的樣品，吸水量雖小但是樣品內(nèi)部水分子自由度和移動(dòng)性比較好。Gao等[11]以中國12個(gè)不同地區(qū)的小麥為原材料，研究了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)對(duì)水分流動(dòng)的影響。細(xì)胞壁主要由78%的阿拉伯木聚糖（arabinoxylans，AX）以及 22%的（1-3）（1-4）-β-D-葡聚糖[（1-3）（1-4）-β-D-glucans，BG]組成，而糊粉層主要是由AX和BG交替重疊構(gòu)成。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁厚度隨著海拔的升高和經(jīng)度的降低而增加，水分遷移速率隨著總阿拉伯木聚糖含量的降低而增加，12種小麥的水分流動(dòng)也有顯著差異，隨細(xì)胞壁厚度的增加而增加，這與李佟等[10]的研究結(jié)果類似。

3 小麥調(diào)質(zhì)水分分布

核磁共振技術(shù)，又分為核磁共振波譜（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）和核磁共振成像技術(shù)（magnetic resonance imaging，MRI）兩大分支。NMR又可以分為高場核磁共振（high-field nuclear magnetic resonance，HF-NMR）和低場核磁共振（lowfield nuclear magnetic resonance，LF-NMR）[12]，HF-NMR主要用于分析化合物物質(zhì)結(jié)構(gòu)，LF-NMR則大多用于分析物質(zhì)的物理性質(zhì)。水分在食品中的分布、狀態(tài)和含量都極大地影響著食品的性質(zhì)，在小麥中也不例外。

常規(guī)潤麥過程中，經(jīng)過24 h左右的調(diào)質(zhì)時(shí)間，水分從表皮滲透至籽粒中心，使小麥達(dá)到了入磨前的水分標(biāo)準(zhǔn)，但是小麥籽粒內(nèi)部的水分分布其實(shí)并不均勻。Song等[13]以單一小麥籽粒為原材料，利用核磁共振成像技術(shù)以及三維投影重建技術(shù)（3D projection reconstruction，3DPR），研究小麥內(nèi)部水分分布情況，發(fā)現(xiàn)胚乳中水分分布不均勻，水分變化范圍為7.3%～16.4%。NMR技術(shù)通過測定自旋-晶格弛豫時(shí)間T1和自旋-自旋弛豫時(shí)間T2，來描述水分子在物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)情況和分布狀態(tài)。T2是由自旋系統(tǒng)內(nèi)部交換能量引起的，它的大小表征水分流動(dòng)的強(qiáng)弱。陳成等[14]用NMR檢測小麥籽粒水分分布得到的T2譜圖中均出現(xiàn)3個(gè)峰，說明小麥籽粒中存在3種不同狀態(tài)、不同含量的水分，即結(jié)合水（T21），這部分水主要與小麥中淀粉和蛋白質(zhì)中氫鍵相結(jié)合，結(jié)合比較緊密；構(gòu)造水（T22），指的是組織中的顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)與膜所阻留住的水；自由水（T23），這部分水以游離狀態(tài)存在于小麥籽粒中。

王偉[15]利用NMR技術(shù)研究了時(shí)間和加水量在調(diào)質(zhì)過程中對(duì)小麥籽粒水分分布的影響。隨調(diào)質(zhì)時(shí)間的延長，結(jié)合水含量先增大后降低，而且硬麥達(dá)到峰值的時(shí)間比軟麥要長，證明硬麥需更長的潤麥時(shí)間；自由水含量一直呈下降趨勢。隨著調(diào)質(zhì)加水量的增加，小麥中的3種不同狀態(tài)的水分含量都明顯增加。3種狀態(tài)的水分，自由水對(duì)小麥的制粉品質(zhì)影響最大，自由水含量與小麥粉粉色、粒徑、降落數(shù)值呈顯著正相關(guān)，與出粉率和灰分含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

陳成[16]以國麥301、豫農(nóng)982、鄭麥366 3種國產(chǎn)代表小麥為原料，利用NMR和MRI技術(shù)研究了調(diào)質(zhì)過程中水分分布狀態(tài)和水分遷移規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：3種小麥籽粒的T21值與溫度有顯著相關(guān)性，并且不隨小麥籽粒的硬度而變化，小麥籽粒硬度對(duì)A21值影響顯著且成正相關(guān)性；調(diào)質(zhì)過程中，T23值與小麥籽粒硬度有顯著負(fù)相關(guān)性，與溫度呈正相關(guān)性，A23值與溫度和小麥籽粒硬度無顯著相關(guān)性。（A值的大小表示小麥籽粒水分含量的情況，A21代表結(jié)合水的水分含量，A22代表構(gòu)造水的水分含量，A23代表自由水的水分含量）。

4 小麥調(diào)質(zhì)方法

小麥調(diào)質(zhì)的方法有很多種，如常溫調(diào)質(zhì)、加溫調(diào)質(zhì)、鹽水調(diào)質(zhì)、酶制劑調(diào)質(zhì)、真空調(diào)質(zhì)、超聲波調(diào)質(zhì)、殺菌調(diào)質(zhì)、破損調(diào)質(zhì)、振動(dòng)調(diào)質(zhì)等。

4.1 常溫調(diào)質(zhì)

在常溫下進(jìn)行調(diào)質(zhì)，小麥經(jīng)初步清理雜質(zhì)后，用常溫水對(duì)小麥進(jìn)行潤麥，一般只需要浸潤1次。常規(guī)小麥入磨前需達(dá)到的水分一般是15%左右，這還需要根據(jù)小麥的硬度以及原始水分含量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)小麥初始水分比入磨前要達(dá)到的水分低3%時(shí)，就需要進(jìn)行二次潤麥[17]，但是浸潤時(shí)間依舊很長，易滋生微生物。能耗低是常溫潤麥的優(yōu)點(diǎn)，目前大部分小麥加工廠還是在用常溫調(diào)質(zhì)方法進(jìn)行潤麥。

4.2 加溫調(diào)質(zhì)

加溫調(diào)質(zhì)又分為熱水調(diào)質(zhì)、溫水調(diào)質(zhì)、蒸汽調(diào)質(zhì)。主要就是利用熱效應(yīng)加快水分向小麥籽粒內(nèi)部的滲透速度。孫麗紅[18]研究發(fā)現(xiàn)用35℃的水對(duì)小麥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，混合機(jī)攪拌30 min后靜置1 h，潤麥時(shí)間比常規(guī)方法提前10 h，并且小麥粉的品質(zhì)沒有較大差異。胡玉華等[19]采用30、40、50℃的溫水潤麥，研究加溫調(diào)質(zhì)對(duì)小麥粉性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，較常規(guī)潤麥，加溫調(diào)質(zhì)的小麥粉水分低，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間長，拉伸阻力大，出粉率顯著增大。Chen等[20]研究了蒸汽調(diào)質(zhì)對(duì)小麥籽粒水分分布的影響。經(jīng)蒸汽調(diào)質(zhì)，T21弛豫時(shí)間比常規(guī)調(diào)質(zhì)長，A21在前30 min劇增而后穩(wěn)定，使結(jié)合水在短時(shí)間內(nèi)含量增加；T23和A23先增加后減少，說明小麥籽粒的自由度和自由水含量在蒸汽調(diào)質(zhì)中先增大后減少，都證明蒸汽能夠加快水分遷移。且蒸汽調(diào)質(zhì)使蛋白質(zhì)聚集，淀粉部分糊化，增加面團(tuán)形成時(shí)間和面粉的穩(wěn)定性，能夠部分改善面粉的品質(zhì)。加溫調(diào)質(zhì)縮短了潤麥時(shí)間，一些面粉食用品質(zhì)得到提升，但設(shè)備多，成本高，且溫度升高能提升生物活性，面粉容易出現(xiàn)問題。

4.3 鹽水調(diào)質(zhì)

鹽水潤麥?zhǔn)怯煤}的水對(duì)小麥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，對(duì)小麥粉品質(zhì)具有一定的影響，而且鹽水對(duì)微生物有抑制作用。王大一等[21]利用鹽水潤麥研究其對(duì)微生物的影響，發(fā)現(xiàn)隨鹽水濃度的增大，微生物數(shù)量逐漸減少。Sabillón等[22]利用含鹽的有機(jī)酸溶液對(duì)小麥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，發(fā)現(xiàn)無論調(diào)質(zhì)溫度為多少，都能夠有效地降低微生物、致病菌的活性，并且5%乳酸和26%氯化鈉組合而成的有機(jī)酸鹽溶液能最大程度地殺滅大腸桿菌和沙門氏菌。Sabillón等[23]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸鹽溶液并不會(huì)對(duì)面粉的糊化特性造成顯著影響，但是對(duì)溶劑保持力（solvent retention capacity，SRC）產(chǎn)生顯著影響，用乙酸和氯化鈉對(duì)小麥調(diào)質(zhì)后，其蔗糖SRC與常規(guī)調(diào)質(zhì)相比略有增大。

4.4 振動(dòng)調(diào)質(zhì)

振動(dòng)潤麥?zhǔn)且环N現(xiàn)代化潤麥的新技術(shù)，該技術(shù)可精確控制小麥水分，極大縮短潤麥時(shí)間。其原理是對(duì)小麥進(jìn)行高頻振動(dòng)以去除水分子的表面張力，在小麥顆粒的四周形成一層均勻的水膜；通過振動(dòng)打掉小麥表面的灰塵，以此打開小麥籽粒的毛細(xì)管；在高頻振動(dòng)過程中，籽粒內(nèi)部的空氣被排出，外部空氣攜帶水分進(jìn)入籽粒內(nèi)部，產(chǎn)生“虹吸效應(yīng)[24]”。劉建華等[25]研究表明運(yùn)用振動(dòng)潤麥不僅可以縮短潤麥的時(shí)長，而且對(duì)于降低帶菌量，提升加工品質(zhì)具有很好的效果。

4.5 破損調(diào)質(zhì)

破損調(diào)質(zhì)即壓裂、碾皮調(diào)質(zhì)，是將小麥外表皮破碎后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)的一種方法。張晉民[26]將小麥進(jìn)行碾皮處理（碾皮率7%），然后對(duì)小麥進(jìn)行一系列潤麥操作，最終潤麥時(shí)間控制在4 h～6 h。碾皮調(diào)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是降低灰分，縮短潤麥時(shí)間，但也導(dǎo)致微生物病原菌會(huì)進(jìn)入到小麥粉，造成安全問題。Finney等[27]研究了細(xì)微研磨潤麥，潤麥時(shí)間可縮短至30 min，并且對(duì)制粉特性沒有負(fù)面影響。

4.6 酶制劑調(diào)質(zhì)

酶制劑潤麥主要是在潤麥水中加入酶制劑分解細(xì)胞壁來改變小麥籽粒表面的物理結(jié)構(gòu)，使小麥更適合研磨。Haros等[28]研究發(fā)現(xiàn)在調(diào)質(zhì)過程中用纖維素酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶等酶處理對(duì)小麥粉的質(zhì)量具有積極的影響，顯著影響了面包的體積，且經(jīng)酶處理后小麥籽粒內(nèi)部具有更好的水分分布。Yoo等[29]研究了酶（纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶）調(diào)質(zhì)對(duì)小麥研磨和小麥粉焙烤性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酶處理小麥并沒有對(duì)小麥粉粒度產(chǎn)生顯著影響，能夠達(dá)到常規(guī)調(diào)質(zhì)的效果，還發(fā)現(xiàn)酶調(diào)質(zhì)小麥粉的蛋白質(zhì)含量較常規(guī)調(diào)質(zhì)有所提高，但經(jīng)過酶制劑調(diào)質(zhì)后的小麥粉制作的面包在儲(chǔ)存5 d后的硬度明顯高于對(duì)照組面包。李利民等[30]研究出一種小麥酶法調(diào)質(zhì)方法，在潤麥水中添加纖維素酶或戊聚糖酶，通過加酶處理后，潤麥時(shí)間縮短，出粉率也有不同程度的增加，特別是在纖維素酶添加量為0.15 g/（kg小麥）條件下，潤麥時(shí)間可縮短到5 h，出粉率達(dá)到76.6%，潤麥過程中微生物的滋生也大大減少。

4.7 超聲波調(diào)質(zhì)

超聲波操作廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，但是在糧食生產(chǎn)中卻應(yīng)用非常有限，它用于大麥芽的生產(chǎn)，能夠減少浸泡時(shí)間和發(fā)芽時(shí)間[31]。Singh等[32]使用探針型超聲設(shè)備研究了高能和低能超聲操作對(duì)小麥蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。低能超聲處理增加了溶液中面筋的巰基含量。在高能超聲處理過程中，谷蛋白溶液中的巰基減少。高能超聲處理導(dǎo)致面筋蛋白中游離半胱氨酸分子結(jié)合形成新的二硫鍵。Yüksel等[33]將高能超聲技術(shù)應(yīng)用在小麥調(diào)質(zhì)中研究其對(duì)小麥粉品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)利用超聲波調(diào)質(zhì)能夠加速水分的遷移速率，小麥粉的面筋指數(shù)也高于常規(guī)調(diào)質(zhì)，改善了小麥粉的質(zhì)量，細(xì)粒度粉從73.27%增加到79.77%，灰分從0.61%減少到0.55%，面粉穩(wěn)定時(shí)間由9.76 min增加至12.06 min，而且在面包制作中，體積和比容都有不同程度的增大。但是超聲波技術(shù)運(yùn)行成本非常高，所以在小麥廠中的應(yīng)用甚少。

4.8 殺菌調(diào)質(zhì)

殺菌調(diào)質(zhì)主要包括氯水調(diào)質(zhì)、微酸性電解水調(diào)質(zhì)、臭氧和臭氧水調(diào)質(zhì)等，主要利用殺菌劑殺滅微生物，確保小麥的安全性。

氯氣的水溶液為氯水，氯水中含有Cl2、H2O、H+、Cl-、HClO、ClO-、OH-等，其中主要的殺菌物質(zhì)就是次氯酸（HClO），它能夠殺死病原菌[34]，還可以做漂白劑。但是氯氣具有一定的毒性，所以還需對(duì)其進(jìn)行更深入的研究。Chen等[35]利用微酸性電解水（氯含量70 mg/L）對(duì)小麥進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，研究證明，微酸性電解水調(diào)質(zhì)能夠顯著降低菌落總數(shù)和霉菌數(shù)量，在麩皮中效果最顯著；而且對(duì)小麥粉品質(zhì)不造成顯著影響。周建新等[36]利用臭氧技術(shù)處理小麥，結(jié)果表明，與對(duì)照組比較，臭氧各條件下處理后的小麥表面的帶菌量顯著降低。楊龍等[37]發(fā)現(xiàn)利用臭氧水潤麥能夠顯著降低脫氧雪腐鐮刀菌烯醇含量，最高降解率可達(dá)44.12%。周建新等[38]研究發(fā)現(xiàn)20℃下用濃度為5.5 mg/L的臭氧水進(jìn)行潤麥，能夠顯著降低小麥粉中微生物含量，并且對(duì)小麥粉品質(zhì)沒有產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.9 真空調(diào)質(zhì)

真空調(diào)質(zhì)就是以真空浸漬技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展的一種小麥調(diào)質(zhì)方法。Snelling等[39]研究發(fā)現(xiàn)真空蒸汽處理小麥能夠大大減少沙門氏菌和大腸桿菌等病原體的數(shù)量。其次，真空浸漬能夠加速水分在小麥中的擴(kuò)散速率，提高調(diào)質(zhì)效率，為小麥研磨提供了便利。張亮[40]以周麥18為原材料研究真空調(diào)質(zhì)對(duì)小麥制粉特性的影響，經(jīng)工藝優(yōu)化得出最優(yōu)參數(shù)范圍：浸潤時(shí)間15.5 min～24 min，緩蘇時(shí)間50 min～70 min，真空度百分?jǐn)?shù)65%～79%。Rydzak等[41]研究真空調(diào)質(zhì)技術(shù)對(duì)小麥粉和麩皮粒度分布的影響，研究發(fā)現(xiàn)小麥粉的粒度與對(duì)照組之間并沒有顯著差異，但是對(duì)麩皮粒度具有顯著影響。王明瑩等[42]將小麥在不同真空度下用不同濃度的碳酸鈉進(jìn)行調(diào)質(zhì)，發(fā)現(xiàn)真空堿溶液調(diào)質(zhì)對(duì)小麥中脂肪酶活性有抑制作用，而且顯著提高了全麥粉的貯藏穩(wěn)定性。舒服華[43]利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)真空調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理，得出最優(yōu)調(diào)質(zhì)參數(shù)為浸潤時(shí)間50 min、浸潤溫度40℃、加水量15%、真空度0.08 MPa，在此條件下出粉率提高了2.10%，灰分減少了2.63%，破損淀粉值下降了13.10%，白度下降了0.64%。

5 結(jié)論

小麥調(diào)質(zhì)是小麥研磨加工前的最重要的工序，將小麥調(diào)質(zhì)到最佳入磨狀態(tài)會(huì)使制粉效果更好。我國小麥品種錯(cuò)綜復(fù)雜，各個(gè)品種的小麥性質(zhì)各不相同，而且我國蒸煮食品種類繁多，對(duì)小麥粉加工精度要求更高，因此，找到適合小麥的調(diào)質(zhì)方法尤為重要。

目前我國小麥調(diào)質(zhì)的方法主要還是常溫調(diào)質(zhì)。國外研究人員在調(diào)質(zhì)的機(jī)理、方式及調(diào)質(zhì)對(duì)小麥制粉的影響方面進(jìn)行大量深入的研究，相比于國外，國內(nèi)小麥調(diào)質(zhì)技術(shù)不夠成熟，調(diào)質(zhì)工藝有待進(jìn)一步的研究。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)找出一種或結(jié)合多種調(diào)質(zhì)方法，在能保證小麥粉品質(zhì)的同時(shí)，減少微生物的污染，為小麥粉的品質(zhì)安全提供理論基礎(chǔ)。