[0001] 本发明属于食品加工技术领域，特别涉及一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法及其应用。

[0002] 小麦是目前产量最高、种植范围最广、且具有丰富的营养组分和良好加工特性的粮食作物，同时也是最主要的粮食来源，由小麦粉制作的各种面制品深受消费者的喜爱。受地理环境和气候条件的影响，春小麦品质相对较差，主要表现为蛋白含量较低，小麦粉面筋含量低，面筋的延伸性、粘弹性差，筋力弱，影响了其加工品质和食用品质，被视为“低品质”小麦。由于消费者对食品品质的要求较高，对面制品要求逐渐表现出多元化，同时，小麦粉市场的激烈日趋竞争，因此，市场对小麦粉品质的需求越来越高。

[0003] 目前，对小麦粉品质进行改良的方法可大致分为酶制剂、化学方法和物理方法三种。小麦粉物理改性方法安全性相对较高且经济成本较低，主要包括控制小麦粉生产工艺、添加食品组分中本就包含的成分以强化其功能性或营养性以及对小麦粉进行热处理等。但是热加工工艺会一定程度上降低食品加工过程中营养的损失，非热加工技术主要有如磁场、脉冲电场(PEF)、超声波(US)高静水压、紫外线辐射等。在食品加工领域，现有技术的研究大多将磁场应用于食物的保藏保鲜上，这得益于磁场可以改变生物膜的通透性，影响生物体的生化反应，并且可以抑制生物酶的活性等特点。

[0004] 以春小麦粉为代表的一类低品质小麦粉品质较差，而现有的改善小麦品质的方法，大多是热处理方式或是酶法、化学方法，其存在营养损失、生产能耗较大、存在安全隐患等缺点。有必要开发出一种品质改良方法，以改善以春小麦为代表的低品质小麦产品的品质。

[0042] 为了使本发明的上述目的、特征和优点更明显易懂，下面对本发明实施例中的技术方法进行更清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但不限于下面的具体实施案例。以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。

[0043] 本发明中的原料与试剂：

[0044] 阿勃春小麦，中国科学院西北高原生物研究所(中国青海)；

[0045] 高原437，中国科学院西北高原生物研究所(中国青海)；

[0046] 8‑苯胺‑1‑苯磺酸、冰乙酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠等，国药集团化学试剂有限公司，以上化学试剂均为分析纯。

[0047] 本发明中的仪器与设备：电子分析天平(AX224ZH/E)，奥豪斯仪器(常州)有限公司；高速离心机(LXJ‑IIB)，上海安亭科学仪器厂；紫外分光光度计(UV‑3200)，上海美谱达仪器有限公司；荧光光谱仪(F7000)，日本日立公司；实验混合仪(Mixolab2)，法国肖邦技术公司；旋转流变仪(MCR302)，奥地利安东帕公司；原子力显微镜(Dimension FastScan)，德国布鲁克公司；物性分析仪(TA.XTPlus)，英国SMS公司。

[0048] 测试方法：

[0049] 1.面团的性能测试

[0050] (1)热机械特性测定

[0051] 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特性。实验参数为：水分基数14％(湿基)、面团质量75g、目标扭矩1.1Nm±0.05Nm、转速80r/min；测定过程包括三个阶段：面团形成阶段在恒定温度30℃下进行8min，升温阶段以4℃/min的速度增加直至90℃，在90℃保持7min，接着冷却阶段以4℃/min的速度降低至50℃，在50℃保持5min。

[0052] (2)流变特性测定

[0053] 制备新鲜面团，将静置的5g面团样品压成2mm面片，并选择PP50探针。样品装载后，轻轻刮掉多余的边缘，设置测试间隙2mm，温度25℃。以1Hz的频率从0.001％到100％进行应变扫描测试，确定面团的线性粘弹性区域。在0.01％恒定应变下，进行范围为0.01Hz～100Hz的频率扫描实验。测定新鲜面团贮存模量和损失模量的差异，这两个模量分别缩写为G′和G″。

[0054] 2、面筋蛋白的性能测试

[0055] 面筋蛋白的制备：

[0056] 称取60g小麦粉，加入30mL 20g/L氯化钠(NaCl)溶液，室温混合3min形成面团。静置15min后，用20g/L NaCl溶液洗涤直至面筋形成。再用足量的去离子水洗涤面筋，直至NaCl除尽。冷冻干燥后高速间歇粉碎30s并过60目筛。

[0057] (1)面筋蛋白微观结构观察

[0058] 将面筋蛋白样品(0.01mg)溶解在0.5mol/L的冰乙酸溶液中(1mL)，制备为0.01mg/mL的样品溶液。取10μL混合液沉积在AFM云母片上，于25℃条件下迅速风干以蒸发溶剂。样品片放入仪器操作台后，每个样品在2kHz的共振频率和0.4N/m的弹性系数下扫描6个不同区域，区域范围为2×2μm。AFM图像采用NanoScope Analysis软件进行分析。

[0059] (2)面筋蛋白的内源性荧光光谱

[0060] 将100mg面筋蛋白样品溶于0.01mol/L pH 7.4的磷酸盐缓冲液中，配置成5.0mg/mL的悬浊液。涡旋3‑5min，于25℃，8000r/min离心10min，取上清液进行荧光光谱扫描。

[0061] (3)面筋蛋白的表面疏水性含量测定

[0062] 称取0.4g面筋蛋白样品溶于15mL磷酸盐缓冲液(10mM，pH 7.4)中，涡旋混匀，于15℃，8000r/min离心10min，取上清液并稀释成不同浓度的面筋蛋白溶液(0.005％，0.01％，0.01％，0.05％，0.1％)。取4mL不同浓度的面筋蛋白溶液分别加入20μL，8.0mM的ANS溶液，室温孵育30min，在激发波长390nm和吸收波长470nm下迅速测定荧光强度。

[0063] 3、面条蒸煮特性测定

[0064] (1)蒸煮时间：将面片切成面条(7cm×0.8cm×0.1cm)，然后量取450mL蒸馏水于锅中煮沸，将电磁炉功率调至1400W，放入准确称取好的20根生鲜湿面，同时按下计时器，3min内，每隔30s随时取1根面条，放入两层透明玻璃板之间，轻轻挤压观察面条中间的白芯已经消失。煮至3min后的面条每隔15s随机取样，按照上述同样的方法进行观察，以最终观察到生鲜湿面白芯恰好消失的时间为最佳蒸煮时间。

[0065] (2)面条吸水率：取15g的面条，放入300mL的沸水中，煮至最佳蒸煮时间。然后捞出，用滤纸将熟面条表面的水分吸干，称重记录。式中：WA：鲜湿面吸水指数，％；M1：鲜湿面煮后质量，g；M2：鲜湿面煮前质量，g；W：鲜湿面水分含量，％。

[0066]

[0067] (3)蒸煮损失率：取15g的生鲜湿面，然后将面条放入300mL的沸水中，煮至最佳蒸煮时间。然后捞出，将剩下面汤倒入已经恒重且记录质量的500mL烧杯中，将烧杯放在红外电热炉上，使水分蒸发，在剩余面条少于10mL时停止加热，然后烧杯置于105℃鼓风干燥箱中，烘至恒重，计算面条的蒸煮损失率。式中，CL：鲜湿面蒸煮损失率，％；M：面汤中残余干物质的质量，g；G：鲜湿面煮前质量，g；W：生鲜湿面水分含量，％。

[0068]

[0069] (4)面条质构特性测定

[0070] 将鲜面条煮到最佳蒸煮时间后捞出冷却到室温，取中间段进行质地剖面分析实验测试，选用P/50探头，测试参数设定为：样品回升到样品表面的高度为15mm；形变百分量为75％；检测速度为60mm/min；起始力为0.1N，间隔时间为2s。每个试样作6次平行。

[0071] 实施例1

[0072] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0073] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0074] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0075] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0076] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为3mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理48h。

[0077] 生湿面的制备方法，包括以下步骤：

[0078] 将静磁场处理后的100份春小麦粉与35份水混合，和面5min得到面团，采用压面机将和好的面团进行第一次反复压延8次得到面片；将面片置于38℃醒发箱中密封醒发20min，使面团充分吸水；将醒发后的面片进行第二次反复压延4次，使其成为组织细密，平整光滑的面片；将组织细密、平整光滑的面片切成面条；面条厚度约1.5mm，面条宽度约8mm。

[0079] 实施例2

[0080] 实施例2与实施例1的区别在于，小麦粉品质改性方法中静磁场相关参数不同。

[0081] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0082] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0083] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0084] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0085] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为6mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理48h。

[0086] 生湿面的制备方法同实施例1。

[0087] 实施例3

[0088] 实施例3与实施例1的区别在于，小麦粉品质改性方法中静磁场相关参数不同。

[0089] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0090] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0091] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0092] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0093] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为10mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理48h。

[0094] 生湿面的制备方法同实施例1。

[0095] 实施例4

[0096] 实施例4与实施例1的区别在于，小麦粉品质改性方法中静磁场相关参数不同。

[0097] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0098] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0099] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0100] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0101] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为3mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理96h。

[0102] 生湿面的制备方法同实施例1。

[0103] 实施例5

[0104] 实施例5与实施例1的区别在于，小麦粉品质改性方法中静磁场相关参数不同。

[0105] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0106] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0107] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0108] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0109] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为6mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理96h。

[0110] 生湿面的制备方法同实施例1。

[0111] 实施例6

[0112] 实施例6与实施例1的区别在于，小麦粉品质改性方法中静磁场相关参数不同。

[0113] 一种静磁场处理改善小麦粉品质的方法，包括以下步骤：

[0114] (1)选择籽粒饱满、无霉烂和病虫害的完整春小麦，将春小麦籽粒除杂清理后，除去麸皮并磨粉；

[0115] (2)将步骤(1)处理后的春小麦粉过100目筛，未有筛上物残留视为筛净；

[0116] (3)将步骤(2)处理后的春小麦粉平铺封于聚乙烯袋中，使其均匀分布在聚乙烯密封袋中，平铺厚度为2cm，确保袋中未有因气体而产生的鼓胀；

[0117] (4)将春小麦粉置于25℃、磁场强度为10mT，频率为50Hz，激励电流为8A的磁场培养箱实验区域，处理96h。

[0118] 生湿面的制备方法同实施例1。

[0119] 实施例7

[0120] 实施例7与实施例4的区别在于，使用的小麦品种为高原437。

[0121] 实施例8

[0122] 实施例8与实施例5的区别在于，使用的小麦品种为高原437。

[0123] 实施例9

[0124] 实施例9与实施例6的区别在于，使用的小麦品种为高原437。

[0125] 对比例1

[0126] 对比例1与实施例1的区别在于，步骤(4)不施加磁场。

[0127] 对比例2

[0128] 对比例2与对比例1的区别在于，使用的小麦品种为高原437。

[0129] 一、面团相关性能的结果分析：

[0130] 将实施例处理后的小麦粉和对比例的小麦粉按照生湿面的制备方法制备面团后，对面团的相关性能进行了研究。

[0131] 1、面团动态流变学特性

[0132] 磁场处理对春小麦面团流变特性的影响如图1所示。面团在线性黏弹性区域的动态流变特性可用于跟踪面团的结构和理化特性，研究其成分的功能，有效预测面团加工过程中的行为和最终产品品质。

[0133] 随着角频率的增加，绝大部分样品的G'均大于G”(即tanδ<1)，表明春小麦面团均表现出明显的固相行为；随频率的增大，面团的G′和G″增大，说明春小麦面团均具有一定的频率依赖性，面团中应该既含有结构牢固的共价键，又含有结合相对较弱的非共价键，如氢键等，还可能含有一些更弱的其他作用力如分子缠绕作用等。由图1可知，磁场处理均增加了实施例面团的储能模量(G')和损耗模量(G")，说明磁场处理后使得实施例较对比例面团的稳定性增强，面团结构中分子间的相互作用增强。

[0134] 2、面团热机械特性

[0135] 磁场处理对春小麦面团混合特性的影响如表1所示。其中实施例1‑6和对比例1实验的原材料为阿勃春小麦；实施例7‑9和对比例2实验的原材料为高原437。

[0136] 实施例1‑6与对比例1相比，随着磁场强度的增加，粘度指数不变，粘度崩解值(C3‑C4)、面筋弱化谷值C2、峰值粘度C3、保持粘度C4、终点粘度C5均呈现不同程度的增加；随着磁场处理时间的增加，粘度指数降低，粘度特性变化不大，面筋弱化谷值C2增加。

[0137] 面筋弱化谷值C2值的大小反映了面筋的耐高温搅拌特性，与面筋的含量和质量均有关。崩解值反应面团在高温下的耐剪切力，崩解值越低，则样品的抗剪切能力越好，热糊稳定性越好。C3、C4、C5值表示面团中淀粉的糊化特性，C3峰值粘度值反映的是发生在溶胀和多聚体逸出导致粘度增加与破裂和多聚物重新排列导致粘度降低之间的平衡点。C3显示了混合物结合水的能力，它与最终产品的质量有关。淀粉糊化的峰值粘度与其吸水膨胀能力有关。说明磁场处理对面团的吸水膨胀能力、回生特性产生一定影响，并提高了面团的耐机械搅拌能力以及热糊稳定性。其中实施例6的热机械特性的综合性能最优。

[0138] 实施例7‑9和对比例2的实验结果进一步验证了上述结论。

[0139] 表1不同实施例及对比例春小麦面团热机械特性

[0140]

[0141] 二、面筋蛋白的相关性能测试结果：

[0142] 将实施例1～6和对比例1制备的小麦粉制成了面筋蛋白，并对面筋蛋白的相关性能进行了测试，结果如下：

[0143] 1、面筋蛋白微观结构观察

[0144] 原子力显微镜(AFM)是检测面筋蛋白精细结构和表面形态特征的有力工具，具有高分辨率、无损检测的优点。AFM能最大限度的提供大分子表面结构的原始状态。

[0145] 面筋蛋白的二维扫描图像、三维扫描图像和表面整体形态分析图如图2所示。相较于对比例，实施例面筋蛋白表面更为粗糙，实施例均方根粗糙度和表面高度增加，而随着磁场处理时间和处理强度的增加，这种变化也更加显著，在10mT磁场条件下处理96h，均方根粗糙度由原面筋蛋白的0.169nm增加到0.571nm。形貌图出现不同尺寸的小丘状物质，这主要是由面筋蛋白中的谷蛋白大分子聚集物造成的。经过磁场处理的春小麦粉中的谷蛋白和醇溶蛋白之间形成二硫键引起了面筋蛋白的聚集，影响了面筋蛋白的功能特性，从而对春小麦粉的加工品质造成影响，提高面团的韧性及加工强度，这与面团热机械特性结果相对应。

[0146] 2、面筋蛋白的氨基酸残基微环境变化的光谱分析

[0147] 荧光光谱的测定基于蛋白质中的氨基酸残基，包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸三个天然发色基团，尤其是色氨酸基团，因此可以借助荧光吸收光谱技术分析磁场处理对小麦面筋蛋白的三级结构的影响。

[0148] 如图3所示，与对比例相比，实施例的荧光强度显著下降，其最大发光波长也随之轻微蓝移。这可能是由于磁场处理过程中高能粒子的持续放电促进了疏水残基的吸引力，使得蛋白聚集，将色氨酸、酪氨酸等氨基酸包埋在蛋白质内部。

[0149] 3、面筋蛋白的表面疏水性分析

[0150] 表面疏水性是蛋白质非共价键的一个重要指标，其对保持其三级结构的稳定性是必要的，表面疏水性指数H0是衡量蛋白质表面与极性水环境接触的疏水基团数量的指标。

[0151] 如表2所示，各实施例中面筋蛋白较对比例的H0降低，其中实施例6和实施例9面筋蛋白的降低效果更为显著，尤其是实施例6降低了33.29％。这可能是由于磁场处理促进色氨酸、酪氨酸等疏水氨基酸更趋于埋在蛋白质内部，降低了蛋白表面的疏水性，使得蛋白质结构呈现更加聚集的状态。

[0152] 表2不同实施例及对比例春小麦面筋蛋白的表面疏水特性

[0153]

[0154] 三、对实施例1～6和对比例1制备的生鲜面品质进行测定

[0155] 1、面条的蒸煮品质

[0156] 不同实施例及对比例的面条蒸煮特性结果如表3所示，可知不同实施例的蒸煮损失率相较于对比例均降低，吸水率相较于对比例增高。其中，实施例6的蒸煮特性最优。从小麦粉中蛋白的角度上考虑，面条的蒸煮品质主要和小麦粉中蛋白含量、质量以及蛋白对淀粉包裹程度有关。磁场处理使得面筋蛋白的网络结构更加致密，对淀粉的溶出进行了限制，减少了面条的蒸煮损失率，从而促进了面条蒸煮特性的提升。

[0157] 表3不同实施例及对比例春小麦面条的蒸煮特性

[0158]

[0159] 2、面条的质构特性

[0160] 不同实施例及对比例的面条质构特性测试结果如表4所示，可知相较于对比例，不同实施例面条样品的粘性、弹性、硬度及咀嚼性均有一定程度提升。通常来说，硬度及弹性高的面条质构更受消费者欢迎，说明磁场处理可以有效的提升春小麦面条制品的质构特性，其中实施例6的面条质构特性最佳。

[0161] 表4不同实施例及对比例春小麦面条的质构特性

[0162]

[0163] 综上，本发明提供的改善小麦粉品质的方法属于物理改性中的非热加工技术，通过使用静磁场来处理小麦粉，并对磁场处理强度及时间进行调整，通过本发明的方法显著提高了春小麦面团的加工性能及面筋蛋白的品质。本发明的方法环境友好，对人体没有危害，且加工成本较低。

[0164] 本发明提供的改善方法显著改善了小麦面团的粘弹性，增强了面团的稳定性，改善了热机械特性和小麦粉面筋蛋白的聚集特性(面筋蛋白结构呈现更加聚集的状态)。其中面筋弱化谷值由0.349N·m提高到0.362N·m；可应用于饼干和蛋糕等面制品中，提升低品质小麦粉的经济价值；

[0165] 本发明进一步将改良后的小麦粉用于制备生湿面；提升小麦面条制品的质构特性及蒸煮品质；表面疏水性指数降低了33.29％；降低了23.9％的蒸煮损失率；面条的硬度、粘性、弹性、咀嚼性均有改善，其中弹性提高了8.5％，显著改善面条的品质。本发明的静磁场改善小麦粉品质的方法操作简单，具有产业化应用前景。

[0166] 以上所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明权利要求书所界定的保护范围之内。