小麦制粉是将小麦籽粒经破碎、碾磨、分级、混配等工艺制成小麦粉的加工过程。早期研究认为该过程总体是物理变化,小麦粉的品质差异是由籽粒和小麦胚乳颗粒经机械碾磨形成的粉体粒度和损伤淀粉含量不同引起的。然而,近年来实际生产中发现损伤淀粉含量的变化已不足以全面解释加工所得粒度不同小麦粉的品质差异,因此,对小麦粉在加工过程中的变化及其品质的评价体系仍需不断地发展和完善。机械力化学是研究固体因受机械力作用而发生的化学或者物理化学变化,这些变化包括颗粒破碎、粒度减小、晶体结构变化、构象变化、化学键变化等,以及由此引起的品质特性变化。受此启发,本课题依据制粉工艺流程,分别以小麦籽粒和胚乳颗粒为研究对象,首先从籽粒层面研究不同结构对籽粒受机械力破裂行为的影响规律;其次结合机械力化学对物质作用的分类,研究不同粉碎方式对胚乳颗粒制成小麦粉后的基本组分含量、主要组分结构变化影响;最后,深层探究了不同粉碎方式小麦粉的品质特性变化情况,并基于机械力化学理论,结合结晶状态、结构特征的变化,从分子层面上构象的转变、化学键断裂等变化,解析制粉中机械力作用对小麦粉加工品质和营养品质的影响及机理,创新和补充小麦制粉理论。主要研究内容和结论如下:首先,采用物性分析仪对单籽粒小麦进行不同形变模式破裂试验,探究不同形变模式的籽粒破裂特征;结合破裂试验中籽粒横断面以及制粉生产线皮磨和渣磨系统物料的微观结构,解析不同胚乳结构的小麦籽粒受力破裂后内部裂纹的形成规律差异,并通过分形理论构建角质小麦和粉质小麦籽粒的应力裂纹扩展模型获得分形维数:受力破裂时,角质小麦内部多沿胚乳细胞间断裂,分形维数为1.262,粉质小麦内部多沿胚乳细胞内断裂,分形维数为1.365;进一步的,通过对成熟小麦籽粒皮层结构层形态表征以及不同去皮程度小麦籽粒破裂行为研究,解析皮层各结构层对籽粒破裂行为的影响:表皮和下表皮层对籽粒完整性起主要保护作用,除去后两种籽粒的破裂力均下降约40%,且粉质小麦籽粒的抗破裂力随皮层其余结构层的去除持续下降,而角质小麦籽粒的抗破裂力则未抗破裂力发生显著性变化。其次,依次探究了机械剪切、挤压、撞击三种方式粉碎胚乳颗粒制得小麦粉的基本组分含量、理化性质以及主要组分结构变化情况,构建了各粉碎方式对胚乳颗粒制粉的动力学方程,明确了粉碎时间与样品粒度（D90,累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径值）的对应关系,阐述了各粉碎方式对胚乳颗粒的机械激活效果和粉碎模式,解析了各粉碎方式下胚乳主要组分（淀粉和蛋白）的结构变化。1)机械剪切粉碎胚乳颗粒动力学方程为:y（粉碎x s所得小麦粉的D90,单位μm）=57.1003+868.9069×0.9122^x（剪切粉碎时长,单位s）（R~2=0.9999）;剪切粉碎导致样品粉中淀粉颗粒损伤、粒度减小、比表面积增加、松装密度和振实密度均下降;粉碎模式符合“体积粉碎”模型与“表面粉碎”模型相结合的模式,整个过程对于主要成分淀粉和蛋白质的破碎无先后顺序;同时,剪切显著破坏了样品中淀粉的相对结晶度以及短程有序性,并造成了样品中蛋白质的部分肽键和链间二硫键（S-S）的断裂,使得小麦粉中的部分游离氨基酸含量发生变化、谷蛋白大聚体（GMP）发生解聚含量下降、游离巯基（-SH）含量上升,并导致蛋白质表面疏水性升高以及二级结构中无规则卷曲和α-螺旋结构含量降低、β-折叠和β-转角的含量增加。2)机械挤压粉碎胚乳颗粒动力学方程为:y（挤压x min所得小麦粉的D90,单位μm）=50.0595+875.9379×0.8889^x（挤压粉碎时长,单位min）（R~2=0.9999）;挤压粉碎同样导致样品中淀粉颗粒损伤、粒度减小、比表面积增加、松装密度和振实密度均下降;在对研磨环境温度影响的考察中发现,低温研磨下反复挤压过程产生的热量可能来不及转化,造成样品内部形成裂纹空隙,使得低温挤压30min的样品比表面积比同粒径常规挤压30 min的样品更大;粉碎模式符合“体积粉碎”模型,且在挤压之初优先将胚乳块中镶嵌的大淀粉颗粒“挤出”;挤压显著破坏了样品中淀粉的结晶区域,相对结晶度和短程有序性持续下降,片层厚度也在达粉碎平衡后下降;挤压也可断裂样品中蛋白质的肽键,使样品中带有疏水集团的游离缬氨酸含量增加,从而导致样品蛋白的表面疏水性增加;同时破坏链间S-S键,导致样品小麦粉的GMP解聚含量下降,-SH含量增加,但对样品中蛋白质的二级结构几乎无影响。3)机械撞击粉碎胚乳颗粒动力学方程为:y（撞击x min所得小麦粉的D90,单位μm）=62.7650+863.2191×0.9313^x（撞击粉碎时长,单位min）（R~2=0.9999）;撞击也可导致淀粉颗粒损伤、粒度减小、比表面积增加、松装密度和振实密度均下降;粉碎模式符合“表面粉碎”模型,其过程优先将表面蛋白撞击“剥落”;撞击显著破坏了样品中淀粉的结晶区域,并促使其无定形化,且这一转化是有特定比例的,表现为相对结晶度和短程有序性持续下降,粉碎达平衡后片层厚度低于原胚乳颗粒但维持不变;撞击破坏样品中蛋白质的肽键,造成体系内缬氨酸含量增加、色氨酸含量降低,但未影响其表面疏水性;撞击作用可促使链间S-S和-SH相互转化,导致GMP含量发生变化;同时造成蛋白质空间有序度降低、柔性降低,表现为α-螺旋和无规则卷曲部分转变为β-折叠和β-转角。最后,探究了剪切、挤压和撞击三种方式粉碎后样品小麦粉的加工品质和营养品质特性差异。水合特性结果显示剪切所得样品小麦粉的水合能力最低（在0～80%的湿度范围内）,不同挤压温度的研究显示,粉碎过程中的高温会降低样品的水合能力;糊化特性结果表明三种机械力粉碎样品的峰值黏度均显著高于原胚乳颗粒,其值随淀粉颗粒被破坏程度加深而下降,同时裂解值升高,其中低温挤压5 min所得样品的峰值黏度最高（2915.50 c P）、裂解值最高（920.50 c P）;热力学特性结果反映出挤压后样品的分子链运动能力最强,低温挤压5 min就已达到原料的近两倍;随粉碎时长增加,挤压样品玻璃态转化温度增加,撞击的样品降低,剪切的部分样品降低,说明三种粉碎方式对样品体系内分子间作用力大小影响不同;体外消化特性研究中发现三种粉碎方式均可激活制得样品小麦粉的α-淀粉酶作用位点,使粉碎后样品对酶的敏感性增加,水解速率增大,剪切激活在粉碎40 s后达饱和（水解速率为原料2倍）,挤压激活在粉碎15 min左右达饱和（水解速率为原料1.2倍）,撞击激活随粉碎时间延长（5～35 min）保持增强;持续的粉碎作用对样品中淀粉结构的破坏导致淀粉水解程度增加;常温和低温挤压样品的体外消化特性无显著性差异,考虑到二者粉碎过程中的温度差（15～20℃）较大,推测挤压时中可能存在局部热点效应对样品体外消化特性起主要影响。