小麥后熟期間碳水化合物特性及α-淀粉酶活性變化研究

王曉曦，徐 瑞，譚曉榮，王紹文，田建珍

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

0 引言

后熟是小麥的重要生理特性之一.新收獲的小麥加工、食用品質(zhì)較差，經(jīng)過(guò)后熟作用，小麥的各項(xiàng)品質(zhì)才能達(dá)到理想狀態(tài)，儲(chǔ)藏穩(wěn)定性也會(huì)有所提高.

碳水化合物是小麥的主要成分，占小麥組成的70%左右[1]，主要由單糖、低聚糖及多糖組成[2]，其性質(zhì)和變化對(duì)小麥品質(zhì)均有很大的影響[3].此外，α-淀粉酶能水解淀粉生成麥芽糖和糊精，對(duì)面粉的糊化特性有一定的影響.前人大多研究的是小麥中的碳水化合物在長(zhǎng)期儲(chǔ)藏中含量的變化，而對(duì)后熟期間變化研究較少.作者通過(guò)測(cè)定5 種新收獲小麥（濟(jì)麥17、濟(jì)麥22、濟(jì)麥620709、鄭麥366和太空6 號(hào)）在后熟過(guò)程中α-淀粉酶活性、碳水化合物、糊化特性的變化，以及淀粉酶活性對(duì)其變化的影響，研究了小麥后熟期間碳水化合物特性及相關(guān)品質(zhì)的變化情況，為探索小麥后熟機(jī)理提供了一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 材料

選用濟(jì)麥17、濟(jì)麥22、濟(jì)麥620709、鄭麥366、太空6 號(hào)（TK6）等5 種不同筋力不同產(chǎn)地的小麥作為試驗(yàn)原材料，2011 年6 月20 日購(gòu)于山東糧食交易市場(chǎng)和河南省農(nóng)科院.

1.2 主要儀器與設(shè)備

RVA 快速黏度分析儀：澳大利亞Newport Scientific 公司；WZZ-2B 自動(dòng)旋光儀、722N 分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；TXSB-JJLF 型降落數(shù)值測(cè)定儀：北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的處理

5 種小麥經(jīng)清理之后用25 kg 的袋子儲(chǔ)藏于室溫下，在儲(chǔ)藏的第15、30、45、60、75、90、120、150天取樣，分別取3.0 kg 進(jìn)行潤(rùn)麥，濟(jì)麥17、濟(jì)麥22、濟(jì)麥620709、鄭麥366、TK6 的入磨水分分別為16%、15%、15.5%、17%和14%，潤(rùn)麥時(shí)間為24 h.磨粉儲(chǔ)藏3 d 后進(jìn)行指標(biāo)的測(cè)定.

1.3.2 樣品指標(biāo)的測(cè)定

還原糖含量根據(jù)GB/T 5009.7—2008 測(cè)定；粗淀粉含量用1% HCl 旋光法測(cè)定；直鏈淀粉含量根據(jù)GB 7648—87 并有所改動(dòng)，直鏈淀粉和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品購(gòu)自于美國(guó)SIGMA 公司；降落數(shù)值根據(jù)GB/T 10361—2008 方法測(cè)定；面粉的糊化特性根據(jù)GB/T 24853—2010 進(jìn)行測(cè)定.

1.3.3 數(shù)據(jù)分析及處理

將小麥籽粒的還原糖、粗淀粉、直鏈淀粉進(jìn)行平行試驗(yàn)后，所得數(shù)據(jù)用于ORIGIN 作圖，并用SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 新收獲小麥還原糖含量的變化

小麥在儲(chǔ)藏過(guò)程中還原糖含量的變化主要是由淀粉和非還原糖的水解、微生物的活動(dòng)、小麥自身的呼吸作用所引起的.儲(chǔ)藏初期還原糖含量的下降是因?yàn)槲⑸锘顒?dòng)，小麥呼吸作用的消耗大于水解作用的積累；而后隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物活動(dòng)逐漸減弱，還原糖的含量逐步增加并趨于平緩.

如圖1 所示，新收獲的小麥在儲(chǔ)藏初期還原糖含量變化較為劇烈：在0～30 d 都表現(xiàn)為劇烈地減少；在60～75 d 逐漸上升后又趨于平穩(wěn).其中，變化較為劇烈的是濟(jì)麥620709，變動(dòng)幅度達(dá)39.53%.

圖1 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的還原糖含量

2.2 新收獲小麥淀粉含量的變化

小麥淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉都是D-葡萄糖以α-(1-4)糖苷鍵為主鏈連接而成的，它們的區(qū)別是直鏈淀粉為線性聚合物，而支鏈淀粉還有以α-(1-6)糖苷鍵的許多支鏈，所以相對(duì)分子質(zhì)量較大，大約為2.0×105；由于直鏈淀粉沒(méi)有分支結(jié)構(gòu)，所以在水溶液中比較容易形成沉淀，而支鏈淀粉則容易形成強(qiáng)度很小的凝膠.基于這種性質(zhì)，直/支鏈淀粉比的不同使面粉具有不同的流變學(xué)特性，進(jìn)而決定面粉的用途.一般認(rèn)為在長(zhǎng)期儲(chǔ)藏過(guò)程中，淀粉的含量基本保持不變.

圖2 和圖3 是不同儲(chǔ)藏時(shí)期不同品種小麥粗淀粉以及直鏈淀粉含量的變化，粗淀粉在儲(chǔ)藏初期有少許的波動(dòng)，60 d 左右變化較為劇烈，但整體略微升高，即粗淀粉含量升高.直鏈淀粉的變化較為劇烈，數(shù)據(jù)一直在上下波動(dòng)，變化最大的是太空6 號(hào)，變異系數(shù)達(dá)5.46%，變化最小的是濟(jì)麥17，但整體上均為上升的趨勢(shì)，這可能是直鏈淀粉和支鏈淀粉分解和合成的原因.

圖2 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的粗淀粉含量

圖3 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的直鏈淀粉含量

2.3 新收獲小麥淀粉糊化特性的變化

淀粉糊在加熱過(guò)程中，淀粉顆粒破裂，直鏈和支鏈淀粉先后溢出到溶液中，又由于剪切力的作用，多聚物重新排列，表觀黏度降低，這一系列的的凝膠化綜合過(guò)程被稱為糊化[4].糊化特性反映了面粉的化學(xué)和熱變性作用，是面粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)的重要指標(biāo).

峰值黏度是指淀粉發(fā)生溶脹及多聚體的溢出所導(dǎo)致的黏度增加與多聚體重新排列所致黏度降低之間平衡的時(shí)候的黏度值[5].由圖4 可以看出，5個(gè)品種小麥的峰值黏度在0～30 d 內(nèi)急劇地上升，變化幅度最大的是濟(jì)麥620709，變幅達(dá)32.21%.這可能是因?yàn)樾←溤趧偸斋@時(shí)恰逢高溫高濕階段，微生物活動(dòng)較為旺盛，部分蛋白被分解，釋放包裹的淀粉顆粒，淀粉膨脹體積率增加，使峰值黏度上升[6].隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，峰值黏度的變化幅度逐漸變小，至75～90 d 之間趨于穩(wěn)定.

圖4 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的峰值黏度

衰減值是指淀粉顆粒在加熱和攪拌過(guò)程中破裂的容易程度，主要反映小麥淀粉的抗剪切和耐熱性能.由圖5 可以看出，濟(jì)麥17、22、620709 衰減值隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，開(kāi)始變化較為劇烈，然后逐漸平穩(wěn)；鄭麥366、TK6 的衰減值則總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì).即總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，并于在75～90 d 趨于平穩(wěn).這說(shuō)明隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，小麥的淀粉顆粒強(qiáng)度逐漸增大，不再容易被破壞.

圖5 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的衰減值

淀粉糊在冷卻過(guò)程中，淀粉分子之間發(fā)生重聚形成凝膠(淀粉分子的回生或重排)過(guò)程中最后的黏度值稱之為最終黏度，這段糊化曲線稱之為回生區(qū).最終黏度反映的是面粉在熟化冷卻后形成黏糊和凝膠的能力；回生值主要反映的是淀粉的穩(wěn)定性和老化趨勢(shì).

由圖6 和圖7 可以看出，5 個(gè)品種小麥的最終黏度和回生值在0～30 d 內(nèi)急劇上升，變化幅度最大的是濟(jì)麥620709，變幅分別是38.22% 和36.44%.30 d 過(guò)后最終黏度和回生值均上下小幅度波動(dòng)至逐漸平穩(wěn)，這與峰值黏度的變化趨勢(shì)相近.

圖6 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的最終黏度

圖7 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的回生值

2.4 新收獲小麥α-淀粉酶活性的變化（圖8）

圖8 不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥面粉的降落數(shù)值

α-淀粉酶活性的大小，可以直接通過(guò)降落數(shù)值的大小來(lái)反映，降落數(shù)值越高表明α-淀粉酶的活性越小.由圖8 可知，初始降落數(shù)值增幅較大，尤其是在30 d 內(nèi)，這是由于淀粉酶活性受溫度影響很大，其活性逐漸降低造成的[7].隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，降落數(shù)值增幅變小至90 d 左右趨于穩(wěn)定.其中濟(jì)麥17 的α-淀粉酶活性最低，太空6 號(hào)最高.降落數(shù)值增幅最小的是太空6 號(hào)，增加幅度最大的是濟(jì)麥620709，達(dá)到了22.51%，從最初的159變?yōu)樽詈蟮?97.

2.5 不同指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表1—表5 可以看出，在所有的指標(biāo)中，與后熟時(shí)間有顯著關(guān)系的是降落數(shù)值，且相關(guān)系數(shù)極其顯著，這說(shuō)明小麥的后熟作用對(duì)降落數(shù)值影響顯著.還原糖與面粉的糊化特性中峰值黏度、最終黏度、回生值都呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；與降落數(shù)值呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這說(shuō)明α-淀粉酶活性越高，還原糖的含量就越低，這是因?yàn)棣?淀粉酶能水解淀粉生成糊精、麥芽糖、低聚糖和葡萄糖等.峰值黏度與最終黏度、回生值都呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與降落數(shù)值也是正相關(guān)的，只是相關(guān)程度不同.最終黏度與回生值、降落數(shù)值都呈顯著的正相關(guān)關(guān)系.濟(jì)麥620709、鄭麥366 和太空6 號(hào)的直鏈淀粉含量與衰減值呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，支鏈淀粉的變化趨勢(shì)和直鏈淀粉相反，這說(shuō)明淀粉的直/支比會(huì)對(duì)面粉的糊化特性產(chǎn)生很大影響.注：*表示顯著相關(guān)（p＜0.05）；**表示極顯著相關(guān)（p<0.01），下表同.

表1 濟(jì)麥17各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性

表2 濟(jì)麥22 各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性

表3 濟(jì)麥620709 各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性

表4 鄭麥366 各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性

表5 太空6號(hào)各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性

3 結(jié)論

小麥后熟過(guò)程中，還原糖的含量先急劇降低，繼而緩慢上升最后趨于平穩(wěn)；粗淀粉的含量基本保持不變，直鏈淀粉上下波動(dòng)，但整體是上升的趨勢(shì)；糊化特性中，峰值黏度、最終黏度、回生值變化一致，均是0～30 d 內(nèi)急劇增加，在90 d 左右變化平緩，最終趨于穩(wěn)定.

小麥的后熟作用對(duì)降落數(shù)值的影響顯著，即隨著時(shí)間增長(zhǎng)，降落數(shù)值明顯增加.同時(shí)，α-淀粉酶活性逐漸降低.

面粉糊化特性中的峰值黏度、最終黏度和回生值與還原糖的關(guān)系呈負(fù)相關(guān)性；最終黏度與回生值、降落數(shù)值的關(guān)系呈顯著的正相關(guān)性；還原糖與降落數(shù)值呈顯著的負(fù)相關(guān)性，且還原糖與直鏈淀粉的變化趨勢(shì)相反；同時(shí)，因?yàn)橹辨湹矸鄣淖兓峙c糊化特性的衰減值有一定的相關(guān)性，這說(shuō)明酶活性的變化和還原糖含量及糊化特性的變化有一定的相關(guān)性，并可以通過(guò)控制后熟過(guò)程中酶活性的變化來(lái)控制后熟的變化.

［1］陸啟玉，尉新穎.小麥淀粉對(duì)面條品質(zhì)的影響［J］.食品科技，2009（9）:153-156.

［2］馮攀屹，王曉曦，董秋晨，等.小麥后熟作用對(duì)其品質(zhì)變化的影響［J］.糧食加工，2010，35（5）:37-39.

［3］Gangadharan D，Madhavan Nampoothiri K，Sivaramakrishnan S，et al.Immobilized bacterial α-amylase for effective hydrolysis of raw and soluble starch［J］.Food Research International，2009，42（4）:436-442.

［4］蔣甜燕.不同儲(chǔ)藏條件下小麥粉品質(zhì)變化規(guī)律的研究［D］.南京：南京財(cái)經(jīng)大學(xué)，2010.

［5］George J，Mccracken K J.Changes in In Vitro Viscosity（IVV）of whole or ground wheat grain during storage and effects of storage temperature［J］.Journal of Cereal Science，2003，37（2）:179-185.

［6］馬鐵明，戚廣艷，何雅薔，等.大豆粉末磷脂對(duì)面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)和面包品質(zhì)影響研究［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（1）：36-38.

［7］何雅薔，馬鐵明，王鳳成，等.大豆粉末磷脂對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性和饅頭品質(zhì)的影響研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2007（1）：25-27.