小麥中淀粉在不同儲(chǔ)藏溫濕度下糊化特性的變化

張玉榮，劉月婷，張德偉，暴 潔，萇彥衡

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

0 引言

我國(guó)是小麥生產(chǎn)大國(guó)和儲(chǔ)藏大國(guó)，目前年產(chǎn)量已超過1 億t[1].小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要儲(chǔ)備糧，在儲(chǔ)藏過程中溫濕度對(duì)其品質(zhì)影響最大，較高的溫濕度也是微生物活動(dòng)的最佳條件.小麥籽粒中大約75%是淀粉[2]，影響著小麥的儲(chǔ)藏、食用以及加工品質(zhì)，了解小麥淀粉的糊化特性，找到儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)小麥淀粉糊化特性的影響，可為小麥儲(chǔ)藏條件的控制以及其他谷物更好地儲(chǔ)藏奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為面制品的加工提供一些參考.淀粉的糊化是淀粉微晶束的溶融過程，測(cè)定方法包括RVA、DSC 和布拉班德黏度計(jì)法等[3].有研究表明小麥淀粉糊化特性受到緯度、播種期、水分含量、施肥量及品種等因素的影響[4-6].面筋蛋白和麥麩的添加量以及淀粉的粒度對(duì)淀粉糊化特性也有影響[7-8].池曉菲等[9]研究表明小麥在谷物中糊化溫度比較低，與其他谷物糊化特性差異較大.張玉榮等[10]提出大米的峰值黏度、最終黏度以及保持黏度隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)變化比較大.宋偉等[11]研究表明隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，糙米的峰值黏度是上升的.直鏈/支鏈淀粉含量的比例對(duì)糊化特性也有影響[12-13].而對(duì)于不同溫濕度組合對(duì)小麥淀粉糊化特性的影響的研究比較少.筆者選高筋和中筋兩種小麥，模擬中國(guó)典型儲(chǔ)糧環(huán)境區(qū)域氣候條件，對(duì)小麥糊化特性隨儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏條件的變化規(guī)律和變化機(jī)理進(jìn)行研究，為小麥儲(chǔ)藏品質(zhì)劣變程度判斷以及儲(chǔ)藏條件的選擇提供一定的理論依據(jù)和基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選取的材料是高筋小麥（鄭麥瑞星一號(hào)）、中筋小麥（鄭麥8998），均購(gòu)于種子公司，已經(jīng)度過后熟期.

1.2 主要儀器

多功能粉碎機(jī):上海兆申科技有限公司；錘式旋風(fēng)磨：上海嘉定糧油儀器有限公司；HWS 型智能恒溫恒濕箱：寧波東南儀器有限公司；RVA 快速黏度分析儀：北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小麥儲(chǔ)藏

根據(jù)中國(guó)儲(chǔ)糧環(huán)境區(qū)域氣候條件的年平均溫濕度，恒溫恒濕箱設(shè)定的4 個(gè)儲(chǔ)藏條件分別為：35℃、RH 85%，28 ℃、RH 75%，20 ℃、RH 65%，15℃、RH 50%，每經(jīng)過20 d 取一次樣對(duì)淀粉糊化特性進(jìn)行測(cè)定.

1.3.2 淀粉提取

提取過程：小麥→錘式旋風(fēng)磨磨粉→過100目篩→提取脂肪→和成面團(tuán)靜置30 min→搓洗面團(tuán)至洗出液遇碘不變色→洗出液經(jīng)100 目篩過濾→離心→棄去上層黑色物質(zhì)，下層白色物質(zhì)即淀粉.自然風(fēng)干粉碎，過100 目篩裝入自封袋備用.水分測(cè)定參照GB/T 5497—1985 中105 ℃烘箱法[14]進(jìn)行.糊化特性測(cè)定按照GB/T 24853—2010 測(cè)定[15].

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 作圖，SPSS 數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析.

2 結(jié)果與分析

淀粉的糊化特性主要受到淀粉質(zhì)量的影響，小麥?zhǔn)腔畹挠袡C(jī)體，在儲(chǔ)藏的過程中一直進(jìn)行著呼吸代謝，其籽粒內(nèi)部淀粉的結(jié)構(gòu)，直鏈、支鏈淀粉的含量以及淀粉顆粒特性和蛋白質(zhì)含量等各個(gè)指標(biāo)都會(huì)有不同程度的變化，這些變化都會(huì)對(duì)淀粉的糊化特性造成影響.本試驗(yàn)選取高筋和中筋兩種小麥，兩種小麥淀粉糊化特性特征值隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)變化趨勢(shì)基本相同，而中筋小麥淀粉的糊化特征值變化速率較大.

2.1 峰值黏度

峰值黏度是多聚體逸出與破裂導(dǎo)致黏度增加和多聚體重新排列導(dǎo)致黏度降低之間的平衡點(diǎn)，顯示了淀粉結(jié)合水的能力，它與最終產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān).由圖1 和圖2 可以看出，短期儲(chǔ)藏中筋淀粉的峰值黏度總體比高筋淀粉的小，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，中筋淀粉的下降趨勢(shì)更為明顯.在RH 50%、15 ℃和RH 65%、20 ℃的儲(chǔ)藏條件下兩個(gè)筋型的小麥淀粉峰值黏度變化很小，整個(gè)曲線的變化趨勢(shì)比較平緩.儲(chǔ)藏條件為RH 75%、28 ℃時(shí)淀粉的峰值黏度變化比較明顯，儲(chǔ)藏60 d 時(shí)峰值黏度下降幅度開始變大，而在RH 85%、35 ℃的儲(chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏40 d 時(shí)峰值黏度的下降趨勢(shì)就開始明顯加快.說明高溫高濕儲(chǔ)藏條件能使小麥淀粉的峰值黏度下降更快，且在更短時(shí)間內(nèi)就開始劣變.而低溫低濕的儲(chǔ)藏條件，可以很好地保持小麥在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏中品質(zhì)不發(fā)生明顯改變.這與Zhou等[17]的研究結(jié)果不同，可能是樣品品種不同以及本論文中測(cè)定樣品是提取純淀粉進(jìn)行測(cè)定而造成的.

2.2 最低黏度

淀粉顆粒受到機(jī)械剪切力和恒定高溫（95 ℃）的持續(xù)作用，淀粉顆粒進(jìn)一步崩解，淀粉分子進(jìn)入溶液并重新排列.這一階段通常表現(xiàn)為黏度衰減至保持黏度即最低黏度.由圖3 及圖4 可知，淀粉的最低黏度隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)是減小的，在RH 50%、15 ℃的條件下最低黏度變化最小，在RH 85%、35 ℃的條件下，中筋淀粉比高筋淀粉更早發(fā)生變化，在儲(chǔ)藏20 d 時(shí)急劇下降.其他兩個(gè)儲(chǔ)藏條件最低黏度變化趨勢(shì)比較接近.這與劉素娟[16]的研究得到新收獲的小麥隨儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)小麥面粉的最低黏度是增加的結(jié)論相反，其主要是與小麥?zhǔn)欠穸冗^后熟期以及本論文中樣品是提取的淀粉有關(guān)，而且淀粉糊化特性也受到脂肪、蛋白質(zhì)等的影響，本研究是在排除了這些因素的影響下進(jìn)行的.

圖1 高筋小麥淀粉在不同儲(chǔ)藏條件下峰值黏度變化

圖2 中筋小麥淀粉在不同儲(chǔ)藏條件下峰值黏度變化

圖3 高筋小麥淀粉最低黏度隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化

2.3 最終黏度

隨著溫度的降低，淀粉分子會(huì)重新發(fā)生聚合形成凝膠，淀粉溶液黏度增加至最終黏度，最終黏度表明了樣品在熟化并冷卻后形成黏糊或凝膠的能力.圖5 和圖6 分別是高筋淀粉和中筋淀粉在不同儲(chǔ)藏條件下最終黏度隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化曲線，在所有的儲(chǔ)藏條件下淀粉的最終黏度都有所上升，中筋淀粉的上升速度更快一點(diǎn)，對(duì)溫濕度的變化反應(yīng)更靈敏.儲(chǔ)藏期為60 d 在RH 85%、35℃的條件下變化幅度反而小于RH 75%、28 ℃的條件下，儲(chǔ)藏80 d 的變化幅度有所增大，證明儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)小麥淀粉的最終黏度有一定影響.

圖4 中筋小麥淀粉最低黏度隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化

圖5 高筋小麥淀粉最終黏度變化曲線

圖6 中筋小麥淀粉最終黏度變化曲線

2.4 回生值

回生值是最低黏度與最終黏度的差值，也稱凝膠值，反映淀粉的老化程度，值越大淀粉老化程度越大.由圖7 和圖8 可看出：兩種筋型的小麥淀粉在儲(chǔ)藏80 d 內(nèi)，回生值總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，只有在RH 50%、15 ℃的條件下，回生值變化較小，在20 ℃和28 ℃的儲(chǔ)藏條件下變化趨勢(shì)比較接近，增加比較緩慢，最后曲線在慢慢靠近，在35 ℃的條件下，高筋淀粉儲(chǔ)藏40 d 以后增加開始變快，而中筋淀粉從第20 天開始增加就開始加快，比高筋更早發(fā)生劣變，證明儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)淀粉的糊化特性有一定影響，對(duì)中筋小麥淀粉的回生值影響更為顯著.

圖7 高筋小麥淀粉回生值變化曲線

圖8 中筋小麥淀粉回生值變化曲線

2.5 其他特性參數(shù)的變化

從表1 可看出，高筋淀粉的糊化溫度在（65±2）℃波動(dòng)，中筋淀粉的在（76±3）℃波動(dòng)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，變化均不顯著.溫濕度對(duì)小麥淀粉的糊化溫度影響不明顯，沒有一定規(guī)律.這一特性和雷玲等[18]對(duì)稻谷的研究得出的結(jié)論相似.淀粉的崩解值（表2）隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，溫濕度越高升高越快，儲(chǔ)藏條件對(duì)淀粉崩解值具有比較明顯的影響，在15 ℃的儲(chǔ)藏條件下兩種筋型小麥淀粉的崩解值變化比較小，說明低溫低濕條件有利于小麥的儲(chǔ)藏.

2.6 淀粉糊化特性參數(shù)與儲(chǔ)藏時(shí)間的相關(guān)性分析

儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)淀粉的糊化特性具有一定的影響，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，糊化特征值均有所變化.表3 是高筋淀粉和中筋淀粉的糊化特征值與儲(chǔ)藏時(shí)間的相關(guān)性分析.由表3 可以看出，高筋淀粉和中筋淀粉的回生值、最終黏度、峰值黏度和最低黏度都與儲(chǔ)藏時(shí)間極顯著相關(guān).除了最低黏度中筋淀粉的相關(guān)系數(shù)比高筋小麥淀粉的大，說明中筋小麥淀粉受儲(chǔ)藏時(shí)間的影響更大，高筋小麥淀粉相對(duì)于中筋小麥淀粉而言影響小一點(diǎn).由此可以看出在儲(chǔ)藏中高筋和中筋小麥淀粉對(duì)儲(chǔ)藏時(shí)間敏感的指標(biāo)是回生值、最終黏度、峰值黏度和最低黏度.

2.7 淀粉糊化特性參數(shù)的差異性分析

由以上分析可以看出不同的糊化特征值受到儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏條件的影響程度不同，由雙因素方差分析可知儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏溫濕度及其交互作用對(duì)高筋淀粉和中筋淀粉的峰值黏度、最低黏度均有極顯著影響，對(duì)于最終黏度，儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)其具有極顯著影響，交互作用對(duì)其具有顯著影響.進(jìn)一步采用最小顯著差數(shù)法（LSD）對(duì)不同儲(chǔ)藏溫濕度下的峰值黏度、最低黏度和最終黏度進(jìn)行多重比較（表4），結(jié)果發(fā)現(xiàn)高筋淀粉和中筋淀粉受儲(chǔ)藏溫濕度的影響相同，峰值黏度和最低黏度在35 ℃和15 ℃的儲(chǔ)藏條件差異顯著，而在28 ℃和20 ℃的儲(chǔ)藏條件下差異不顯著，這說明在一定的中溫中濕的溫濕度范圍內(nèi)儲(chǔ)藏溫濕度的變化對(duì)其峰值黏度和最低黏度影響不大.而最終黏度卻在15 ℃和20 ℃的儲(chǔ)藏條件下差異顯著，在28 ℃和35 ℃的儲(chǔ)藏條件下差異不顯著，說明在溫度比較高的情況下濕度溫度的改變對(duì)淀粉的最終黏度影響不大.表5、表6、表7 分別對(duì)3 個(gè)糊化特征值進(jìn)行了差異性分析.

表1 高筋、中筋小麥淀粉糊化溫度 ℃

表2 高筋、中筋小麥淀粉崩解值 cP

表3 高筋、中筋淀粉參數(shù)的相關(guān)性

表4 不同儲(chǔ)藏條件下糊化特征值差異性比較 cP

由表5 可知，高筋淀粉峰值黏度在儲(chǔ)藏20 d時(shí)，只有在RH 85%、35℃的儲(chǔ)藏條件下到達(dá)顯著水平，儲(chǔ)藏40 d、60 d 在35 ℃和28 ℃的儲(chǔ)藏條件下顯著，儲(chǔ)藏80 d 均達(dá)到顯著水平.中筋小麥淀粉比較敏感，在儲(chǔ)藏20 d 時(shí)均已呈現(xiàn)顯著性，不難發(fā)現(xiàn)小麥淀粉的峰值黏度在高溫高濕的條件下更易發(fā)生劣變，在15 ℃的條件下變化是最小的，而在中溫中濕范圍內(nèi)時(shí)，溫濕度的變化對(duì)淀粉的峰值黏度影響不大.

表5 峰值黏度差異性分析 cP

表6 最低黏度差異性分析 cP

表7 最終黏度差異性分析 cP

由表6 可知，在儲(chǔ)藏20 d 時(shí)兩種小麥淀粉的最低黏度均沒有達(dá)到顯著水平，儲(chǔ)藏40 d 時(shí)高筋淀粉只有在35 ℃的儲(chǔ)藏條件下達(dá)到顯著水平，而中筋淀粉在35 ℃和28 ℃的條件下均已達(dá)到顯著水平，中筋小麥淀粉對(duì)于溫濕度的變化反應(yīng)更靈敏.隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種淀粉的最低黏度在中溫中濕的范圍內(nèi)也趨向一致，此兩種儲(chǔ)藏條件下的最低黏度顯著性一致.由此得出了與前面一致的結(jié)論，在中溫中濕的范圍內(nèi)，溫濕度變化對(duì)小麥淀粉的最低黏度的影響也不是很明顯.

由表7 可知，兩種筋型小麥淀粉的最終黏度受儲(chǔ)藏條件的影響較大，儲(chǔ)藏40 d 時(shí)兩種淀粉均已達(dá)到顯著水平，而儲(chǔ)藏20 d 時(shí)中筋淀粉也已達(dá)到顯著水平，由此可以看出淀粉的最終黏度受到儲(chǔ)藏條件的影響比較大，對(duì)儲(chǔ)藏環(huán)境的變化更為敏感.

3 結(jié)論

不同儲(chǔ)藏條件下，中筋淀粉比高筋淀粉特征值更早出現(xiàn)波動(dòng).峰值黏度、最低黏度、最終黏度和回生值在高溫高濕的儲(chǔ)藏條件下變化顯著，在中溫中濕儲(chǔ)藏條件下各指標(biāo)的變化趨勢(shì)相同.低溫儲(chǔ)藏有利于延緩小麥發(fā)生劣變，但濕度仍不能太高，否則小麥劣變速度仍會(huì)加快.

兩種筋型小麥淀粉的回生值、最終黏度、峰值黏度和最低黏度都與儲(chǔ)藏時(shí)間呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，它們是兩種淀粉隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化敏感的糊化特征值.

儲(chǔ)藏條件和儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)峰值黏度、最終黏度、最低黏度均有顯著性影響，儲(chǔ)藏條件對(duì)其影響比較大，峰值黏度和最低黏度在中溫中濕范圍內(nèi)儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)其影響不大，最終黏度在高溫范圍內(nèi)儲(chǔ)藏溫濕度對(duì)其影響差異不顯著.

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