馒头作为我国传统主食,因其制作简便、口感松软、易于储存,深受广大人民喜爱。由于不同地域烹饪方式的不同,可将其分为北方馒头和南方馒头,北方馒头外观挺实、口感劲道,是以面粉、水、酵母为配方制成,而南方馒头在此配方的基础上还加入了糖、泡打粉和起酥油等辅料[1]。据统计,我国每年用于馒头生产加工的小麦粉约占总量的40%,尤其是北方馒头,此外,调查还发现馒头在我国北方膳食结构组成中约占到三分之二[2-3]。然而,北方馒头的制作易受多种因素影响,其中面粉品质是决定其成品品质的关键因素[4]。目前市面及网络上,正规厂商生产的馒头用小麦粉多达几十种,其品质参差不齐,不利于北方馒头产业发展。因此,研究市售小麦粉对北方馒头加工的适应性,筛选关键性指标及其阈值范围对保证馒头品质稳定具有重要意义。

LS/T 3204—1993《馒头用小麦粉》规定了馒头用粉的品质指标范围为水分含量≤14.0%、湿面筋含量25.00%～30.00%、稳定时间≥3 min。杨二妹等[5]研究了8种市售小麦粉品质与北方馒头品质的相关性,发现北方馒头的硬度、咀嚼性与降落数值、拉伸比例呈正相关,弹性、回复性与稳定时间、峰值黏度呈正相关。邓丽丽等[6]筛选出12个适宜生产优质北方馒头的小麦品种,其蛋白质含量为12.40%～14.10%,湿面筋含量为27.31%～34.75%。GUO等[7]研究表明,蛋白含量高的馒头表面容易皱缩,亮度较低,而蛋白含量低制成的馒头表面光滑,但咬合力差。ZHANG等[8]指出蛋白质含量会影响面粉的吸水性和加工性能,从而影响馒头的比容、硬度和咀嚼度,还会影响馒头的内部状态和组织结构。KIM等[9]研究发现,蛋白质水平变化与馒头硬度呈正相关,具有良好蛋白质品质的小麦粉制成的馒头,在储存后期可明显抑制弹性衰减速率。

目前,随着小麦品种的多样化及加工技术的不断进步,市售小麦粉的品质特性也在不断变化,对北方馒头加工适应性的影响也呈现出新的特点。基于此,本研究选取29种市售常见的小麦粉为研究对象,测定其基本理化指标与机械学特性,同时以这些小麦粉制作北方馒头,测定馒头的比容及质构特性。通过描述性分析和相关性分析,探究市售小麦粉品质与北方馒头品质指标的变异规律和相关关系;并运用主成分分析法和聚类分析法,确定北方馒头专用小麦粉的特征指标及阈值范围,旨在为优质北方馒头专用粉的研发与生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

29种市售小麦粉具体名称及厂家信息见表1;酵母,安琪高活性干酵母。

1.2 主要仪器与设备

F260型醒发箱、T95S电烤箱,珠海家宝德科技有限公司;TA-XA PLUS质构仪,英国Stable Micro System公司;XY-100MS全自动智能水分测定仪,常州市幸运电子设备有限公司;IM9500PLUS近红外成分分析仪,波通瑞华科学仪器有限公司;Mixolab 2 型混合实验仪,法国肖邦公司;DMT-5型电动压面机,山东龙口复兴机械有限公司;KM-917A多功能搅拌机,康佳股份有限公司;CR-400色差仪,日本柯尼卡美能达传感有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 小麦粉基本理化指标的测定

水分含量:采用水分测定仪测定;蛋白质含量:参照GB/T 24871—2010《粮油检验 小麦粉粗蛋白质含量测定 近红外法》测定;灰分含量:按GB/T 24872—2010《粮油检验 小麦粉灰分含量测定 近红外法》;湿面筋含量、沉降值、损伤淀粉采用IM9500PLUS近红外成分分析仪进行测定。

1.3.2 面团热机械学特性的测定

采用Mixolab混合实验仪的标准“Chopin+”协议测定小麦粉面团的热机械学特性,主要反映小麦粉粉质特性和淀粉糊化特性[10]。

1.3.3 北方馒头制作

北方馒头的制作在GB/T 35991—2018《粮油检验 小麦粉馒头加工品质评价》的方法上稍作修改。按m(小麦粉)∶m(干酵母)=100∶0.8的配方进行和面,具体加水量视小麦粉面团吸水情况而定,和好的面团切割成块50 g每块,搓圆后放入醒发箱中醒40 min (湿度85%、温度35 ℃),蒸制25 min,馒头冷却30 min后进行评价分析。

1.3.4 馒头比容和径高比的测定

比容:馒头体积采用小米置换法进行测定,比容=馒头体积/馒头质量。

径高比:用游标卡尺测量馒头的高度和直径,其中高度为顶端到底部的距离,直径为底部两侧的距离,直径和高度的比值即为径高比。

1.3.5 馒头色泽的测定

采用色差仪对馒头外表色泽进行测定。在馒头皮上任意取测定点,取点均匀,记录L*值、a*值和b*值。

1.3.6 馒头质构特性的测定

参照CAO等[11]的方法并稍作修改,将制作好的馒头在室温下冷却40 min,使用专用切刀将馒头切成直径为40 mm,高度为15 mm的圆柱体样品,使用探头P50进行测定,测前速度3.0 mm/s,测试速度1.0 mm/s,测后速度1.0 mm/s,压缩率设定为50%,测定间隔为5 s,触发力5 g。每组实验重复5次,取平均值。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0进行数据统计分析,各项数据均为3次独立实验结果的平均值,制图软件为Origin 2021。

2 结果与分析

2.1 小麦粉品质指标统计分析

所选29种小麦粉的品质指标分析结果(表2)显示,在理化性质方面,蛋白质和湿面筋含量分别在10.57%～14.90%和24.97%～35.37%范围,变异系数分别为6.92%和7.06%,按照蛋白质和湿面筋含量,可以判定所选29种小麦粉属于中高筋面粉[12]。水分和灰分含量的变异系数分别为7.49%和10.64%,其中灰分含量平均值为0.47%,说明市面上的小麦粉加工精细度普遍较高;沉降值和损伤淀粉的变异系数分别为11.85%和7.12%。从变异系数可以看出,水分、蛋白质、灰分、湿面筋、沉降值、损伤淀粉等性状的变异系数较小,表明这些性状一般较为稳定。在粉质特性方面,形成时间和稳定时间的变异系数较大,分别为33.01%和19.40%,这可能与小麦粉质量和面筋强度有关;LS/T 3204—1993《馒头用小麦粉》要求馒头专用粉的稳定时间要大于3 min,本文选用的29种市售面粉的稳定时间最小值为3.53 min,说明所选29种面粉均符合馒头粉标准要求,适宜制作北方馒头。

弱化谷值反映样品在机械搅拌和温度双重作用下面筋蛋白的弱化度[13],其变异系数为13.73%。在糊化特性指标中,峰值黏度、保持黏度和回生终点黏度变异系数相对较小,分别为4.84%、5.78%、7.94%。回生值的变化范围为0.96～1.74 Nm,变异系数为12.68%。黏度崩解值反映了面团的蒸煮稳定性[14],其变异系数最大,为53.85%,说明本实验所选小麦粉品质特性差异较为显著,具有较好的代表性。

2.2 北方馒头品质指标统计分析

北方馒头各项品质指标的测定结果如表3所示,在蒸煮特性方面,29种市售小麦粉所制成的北方馒头比容变化范围为1.57～2.71 mL/g,变异系数为11.45%;色度L*值和b*值的变异系数较小,分别为1.79%和7.20%;相反,a*值的变异系数较大为22.99%。在质构品质指标中,弹性、黏聚性和回复性的变异系数较小,分别为2.13%、2.50%和9.52%,而硬度、胶着性和咀嚼性的变异系数较大,分别为29.10%、27.74%和26.23%,变异系数均超过20%以上,说明所选择的29种市售小麦粉在北方馒头加工品质方面存在显著差异。因此,在制作北方馒头时,选择合适的小麦粉至关重要。

2.3 相关性分析

由图1可知,水分含量与比容、弹性呈显著负相关,与硬度、胶着性、咀嚼性呈极显著正相关,色度L*值与水分含量呈极显著负相关,而与b*值呈极显著正相关。灰分含量会影响小麦粉品质质量和加工性能[15],其与比容呈显著负相关,与硬度、胶着性、咀嚼性呈极显著正相关,与弹性、回复性呈极显著负相关,与a*值呈极显著正相关,与b*值呈显著正相关,与刘黄鑫等[16]研究结果相符。蛋白质含量与比容呈极显著负相关,与硬度、胶着性、咀嚼性呈极显著正相关,与弹性、回复性呈显著负相关;湿面筋含量与比容呈显著负相关,与硬度、胶着性、咀嚼性呈显著正相关,与回复性呈显著负相关,说明较高的蛋白质和湿面筋含量不利于提高馒头的体积和总体品质,这与孙祥祥等[17]和RUBENTHALER等[18]结果相符合,这可能是由于蛋白质含量过高导致筋力变强,面筋结构牢固,限制了面团的发酵性能和持气能力,导致制得的北方馒头偏硬、咀嚼性大[7]。此外,蛋白质含量和湿面筋含量与a*值呈极显著正相关;沉降值与径高比呈极显著正相关;损伤淀粉是小麦粉在研磨过程中受到各种力(剪切、撞击、碰撞、摩擦)所产生的淀粉颗粒,通常损伤淀粉含量越多,外观品质越差[19],其与L*值呈极显著负相关,与b*值呈极显著正相关。

由图1可知,形成时间和稳定时间与北方馒头品质的相关性不太明显;弱化谷值与比容、黏聚性呈显著正相关,与硬度、a*值呈显著负相关,其中与弹性、回复性呈极显著正相关;这可能是由于弱化度越大,阻碍了面筋蛋白交联,不利于面筋网络结构的形成[20];峰值黏度与弹性、回复性呈极显著正相关,与硬度、胶着性呈显著负相关,这是因为较高的峰值黏度能够促使淀粉颗粒在糊化时充分吸水膨胀,形成富有弹性的凝胶结构,从而提升了北方馒头的食用品质[21];保持黏度与弹性呈显著正相关;回生终点黏度与径高比呈显著负相关;黏度崩解值反映淀粉凝胶的稳定性,其与硬度、胶着性、咀嚼性呈显著负相关,说明淀粉凝胶越稳定,硬度越大,这与XU等[22]研究结果相符。综上,水分含量、蛋白质含量、灰分含量、湿面筋含量、弱化度、峰值黏度对北方馒头品质影响较大;水分含量、蛋白质含量、弱化度越高,峰值黏度越低,制作出的北方馒头品质越差。

2.4 主成分分析及综合评价

由于小麦粉与北方馒头品质评价指标较多、差异显著且相互关联紧密,通过运用主成分分析方法可以将多个指标简化为少数几个综合指标[23]。由表4可知,特征值>1的主成分有6个,累积方差贡献率达到84.941%,能够比较准确地反映出小麦粉与北方馒头品质指标大部分原始变量信息。此外由旋转后的成分矩阵和贡献率可以得出,第1主成分的贡献率最大为32.89%,主要由比容、硬度、弹性、黏聚性、胶着性、咀嚼性、回复性构成,载荷值分别为0.755、-0.803、0.518、0.808、-0.763、-0.748、0.762,主要反映馒头的加工特性;第2主成分的贡献率为16.234%,主要由蛋白质、灰分、湿面筋、峰值黏度构成,载荷值分别为0.908、0.830、0.911、-0.727,主要反映小麦粉蛋白质质量;第3主成分的贡献率为13.973%,主要由保持黏度、终点黏度、黏度崩解值、回生值构成,载荷值分别为0.858、0.935、-0.598、0.820,主要反映淀粉的糊化特性;第4主成分的贡献率为10.483%,主要由水分、损伤淀粉、L*值、b*值构成,载荷值分别为0.825、0.899、-0.804、0.666,主要反映小麦粉的外观性状;第5和第6主成分的贡献率最小,分别为6.722%和4.64%,主要由形成时间、稳定时间和沉降值构成,其载荷值分别为0.869、0.865、0.833。综上可知,主成分分析可以反映各主成分影响其结果较大的指标,有助于更全面地了解小麦粉与北方馒头的品质特性。

将水分、蛋白质、灰分、湿面筋、沉降值、损伤淀粉、形成时间、稳定时间、弱化谷值、峰值黏度、保持黏度、终点黏度、黏度崩解值、回生值、比容、径高比、L*值、a*值、b*值、硬度、弹性、黏聚性、胶着性、咀嚼性、回复性数据依次记作X1～X25。根据表5计算25个品质性状的主成分得分,函数表达式如下:

F1=-0.093X1-0.088X2+……-0.261X24+0.266X25

F2=0.091X1+0.451X2+……+0.177X24-0.145X25

F3=-0.084X1-0.011X2+……+0.111X24+0.161X25

F4=0.510X1+0.013X2+……+0.223X24+0.100X25

F5=-0.080X1+0.076X2+……+0.112X24+0.197X25

F6=0.199X1+0.212X2+……-0.045X24+0.039X25

在主成分分析的基础上,根据齐亭亭等[24]的方法,将各主成分的方差贡献率为加权系数,构建市售小麦粉粉质综合评价函数:F=0.328 9F1+0.162 34F2+0.139 73F3+0.104 83F4+0.067 22F5+0.046 4F6。从综合形状分析,小麦粉的整体品质表现与其综合得分F成正比,即F值越高,市售小麦粉的综合品质越好。由表6可知,综合得分排名前10的小麦粉分别为YX2、JY1、JSH、YJY、CKM1、YX1、BX、WDL7、GMM、CKM2,说明这几种小麦粉综合品质具有良好的表现;进一步分析揭示,这几种小麦粉的蛋白质、湿面筋含量相对适中,蛋白质弱化度低、峰值黏度较大,制作的北方馒头比容较大、弹性较好、质地暄软适中。周涛等[25]指出,蛋白质含量适中的小麦粉做出的馒头品质更好,含量过高或过低都会导致馒头品质显著变差,这与本研究结果一致。

2.5 聚类分析

在主成分分析的基础上,选择小麦粉品质综合得分作为变量,对29个小麦粉进行系统聚类分析。结果如图2所示,当欧氏距离为5时,市售小麦粉被分为4类:第1类小麦粉综合得分在0.99～0.79,有3个样品在此区间范围内,分别为:YX2、JY1、JSH;第2类小麦粉综合得分在0.1～0.56,有10个样品在此区间范围内,分别为:GMM、SF2、CKM2、JY2、FZ1、BX、WDL7、YX1、CKM1、YJY;第3类小麦粉综合得分在-0.02～-0.42,有14个样品在此区间范围内,分别为:FZ2、ZY2、JML、JLY、ZY1、LM、HX、XN、WDL、WDL8、WDL6、SF1、ZL、SJF;第4类小麦粉综合得分在-0.68～-0.87,有2个样品在此区间范围内,分别为:GL、SM。第1类和第2类小麦粉的综合得分较高,可视为适宜加工北方馒头的小麦粉。该类群小麦粉制备的北方馒头比容相对较大,质地较软,弹性、回复性相对较好;其蛋白质、湿面筋含量相对适中、稳定时间较长、蛋白弱化度低、且沉降值与峰值黏度较高;第4类则与之相反,该类群制备的馒头体积小,硬度、咀嚼性较大,弹性回复性相对较差,其小麦粉的蛋白质和湿面筋含量相对较高,沉降值、稳定时间、峰值黏度相对较低,且该类群蛋白质的弱化度较大;这与LIN等[26]和雍雅萍等[27]研究结果相符合。结合相关性分析与聚类分析的结果,可得到适宜加工北方馒头的小麦粉指标范围:水分含量10.87%～13.97%、蛋白质含量10.57%～13.03%、湿面筋含量24.97%～31.13%、灰分含量0.40%～0.53%、弱化谷值0.45～0.61 Nm、峰值黏度1.76～2.03 Nm。

3 结论

本研究基于多元统计分析方法,对29种市售小麦粉的粉质特性及其北方馒头品质指标进行了系统评估。相关性分析结果表明,市售小麦粉质与馒头品质指标相关性较好,其中,水分含量、蛋白质含量、灰分含量、湿面筋含量、弱化谷值、峰值黏度为影响北方馒头品质的主要指标;小麦粉与北方馒头品质的25个指标依据主成分分析提取了6个主成分因子,累积方差贡献率达到了84.94%;并根据主成分综合得分表得出,YX2、JY1、JSH、YJY、CKM1、YX1、BX、WDL7、GMM、CKM2等小麦粉排名靠前,综合得分较高,是比较适合制作北方馒头的小麦粉;聚类分析将29种市售小麦粉分为4大类,第1类和第2类小麦粉综合品质表现最优,第4类小麦粉综合品质表现最差,该类群主要表现为:蛋白质和湿面筋含量相对较高,沉降值、稳定时间、峰值黏度较低,弱化度较大,制作的馒头品质较差;根据相关性和聚类分析结果,采集综合品质较优的第1类和第2类作为适宜制作北方馒头的小麦粉指标范围:水分含量10.87%～13.97%、蛋白质含量10.57%～13.03%、湿面筋含量24.97%～31.13%、灰分含量0.40%～0.53%、弱化谷值0.45～0.61 Nm、峰值黏度1.76～2.03 Nm。

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Study on the adaptability of quality characteristics of commercially available wheat flour to steamed bread processing

LI Zhen1,2, YANG Jing1,2, LIN Shunshun1, REN Guangyue3, ZHANG Debang4, AI Zhilu1,2, FAN Huiping1,2*

1(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

2(Key Laboratory of Staple Grain Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhengzhou 450002, China)

3(Henan University of Science and Technology, Luoyang 471000, China)4 (Zhengzhou Wangu Machinery Co. Ltd., Zhengzhou 450041, China)

ABSTRACT In order to explore the relationship between commercially available wheat flour and the quality index of steamed bread in northern China, the characteristic indexes and threshold range of steamed bread flour in northern China were screened.In this paper, 29 kinds of wheat flour were taken as the object, and their basic physical and chemical indexes, thermomechanical properties, steamed bread cooking and texture characteristics were measured and analyzed, and the relationship between the quality of commercially available wheat flour and the quality of steamed bread in northern China was systematically evaluated by multivariate statistical methods such as coefficient of variation, correlation analysis, principal component analysis and cluster analysis, and the characteristic indexes and threshold ranges of wheat flour suitable for processing of steamed bread in northern China were established.The results showed that among the 25 quality traits, the coefficient of variation of C3-C4 viscosity disintegration value, i.e., cooking stability, was the largest (53.85%), and the coefficient of variation of L* value of steamed bread was the smallest (1.79%).The moisture content, protein content, wet gluten content, ash content, weakened valley value and peak viscosity of wheat flour were the main indicators affecting the quality of steamed bread in northern China.Principal component analysis of 25 quality indexes was carried out to extract four principal components, and the cumulative contribution rate reached 84.941%.YX2, JY1, JSH, YJY, CKM1, YX1, BX, WDL7, GMM, and CKM2 have high comprehensive scores, which are more suitable for making wheat flour raw materials for northern steamed bread.Based on the results of correlation analysis and cluster analysis, the characteristic indexes and threshold ranges of northern steamed bread suitable for processing were obtained:moisture content 10.87%-13.97%, protein content 10.57%-13.03%, wet gluten content 24.97%-31.13%, ash content 0.40%-0.53%, weakening trough value 0.45-0.61 Nm, peak viscosity 1.76-2.03 Nm.This study can provide a practical basis and theoretical reference for wheat flour production and steamed bread processing enterprises in northern China.

Key words wheat flour;quality characteristics;steamed bread quality;adaptability;multivariate statistical analysis

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042286

引用格式：李真,杨静,林顺顺,等.市售小麦粉品质特性对北方馒头加工适应性的研究[J].食品与发酵工业,2026,52(1):343-349.LI Zhen, YANG Jing, LIN Shunshun, et al.Study on the adaptability of quality characteristics of commercially available wheat flour to steamed bread processing[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(1):343-349.

第一作者：博士,副教授(范会平教授为通信作者,E-mail:fanhuiping1972@hotmail.com)

基金项目：河南省重大科技专项(221100110800)

收稿日期：2025-02-04,改回日期:2025-04-11