小麥在儲藏期間特性的變化與吸水性關(guān)系探討

王旭峰 汪寧

摘要：新收獲小麥進(jìn)入儲藏過程，其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分不斷發(fā)生改變，導(dǎo)致小麥加工過程中的吸水性等特性也發(fā)生變化 。該文通過分析影響新收獲小麥在儲藏過程中發(fā)生變化的幾個常見指標(biāo)，如小麥的物理結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)、碳水化合物等，以及這些指標(biāo)在儲藏時間的變化，來分析小麥在儲藏期間籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分等與吸水性的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：小麥；儲藏期間；吸水性

小麥在收獲以后仍然具有生活力，籽粒內(nèi)部仍然存在著化學(xué)合成和分解反應(yīng)，主要是由小分子的糖或者多糖合成淀粉等高分子物質(zhì)。進(jìn)入儲藏期后，小麥的品質(zhì)會不同程度的發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在小麥的籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理特性以及加工指標(biāo)等的變化。小麥的籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等方面的變化與小麥水分調(diào)節(jié)息息相關(guān)。本文通過對小麥儲藏期間物理、化學(xué)等方面的變化進(jìn)行分析，探討其與小麥水分調(diào)節(jié)過程中的相互影響，為小麥的儲藏、合理加工與利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分分布

1.1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)

小麥籽粒的表皮由外到內(nèi)分為表皮、外果皮、內(nèi)果皮、種皮、珠心層和糊粉層。表皮由與麥粒長軸平行分布的長方形細(xì)胞組成，細(xì)胞壁很厚，有孔紋，外表面角質(zhì)化。外果皮緊貼表皮的一層形狀與表皮相似，另外1-2層細(xì)胞呈不規(guī)則形，缺乏連續(xù)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。內(nèi)果皮由中間細(xì)胞、橫細(xì)胞和管狀細(xì)胞組成。種皮由兩層斜長形細(xì)胞組成，極薄，外層細(xì)胞無色透明，內(nèi)層由色素細(xì)胞組成，厚度為5-8 um。珠心層厚約7 um，很薄，看起來是一條無色透明的線，處于種皮和糊粉層中間，并與兩者緊密結(jié)合在一起。糊粉層的厚壁細(xì)胞整齊排列、形狀近似方形，糊粉層連續(xù)分布，完全包圍著整個麥粒。糊粉層以內(nèi)為淀粉細(xì)胞，近乎橫向排列，主要有兩種，結(jié)構(gòu)緊密的角質(zhì)胚乳和結(jié)構(gòu)疏松的粉質(zhì)胚乳。從化學(xué)組成上看，小麥籽粒的細(xì)胞壁比較厚，并且具有疏水性，主要是由纖維素、木聚糖及木質(zhì)素組成。小麥的胚乳組織細(xì)胞壁比較薄，具有親水性，含量大致是組織結(jié)構(gòu)的2%-7%，主要組成是阿拉伯木聚糖和B—葡聚糖以及葡萄甘露聚糖和纖維素、阿拉伯半乳聚糖肽及結(jié)構(gòu)蛋白。

1.2 小麥籽?；瘜W(xué)成分分布

小麥籽粒中各種化學(xué)成分的分布很不平衡，在不同部位之間的含量相差很大，因此籽粒各部分的生理生化特性也不一致。小麥籽粒各部分的化學(xué)組成見表1。

2 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分與吸水性的關(guān)系

2.1 籽粒結(jié)構(gòu)與吸水性的關(guān)系

研究表明，外表粗糙和組織疏松的谷粒，吸附有效面積大，其吸附能力較強；外表光滑和組織堅實的谷粒，其吸附能力較弱；珠心層多呈玻璃態(tài)分布，結(jié)構(gòu)緊密，水分透過率較低，尤其是當(dāng)溫度小于50℃時水分的透過率更低，是小麥籽粒由皮層吸水的重要影響因素。糊粉層的厚壁細(xì)胞皮極韌，易吸收水分，放入水中瞬間脹大。從小麥籽粒結(jié)構(gòu)上看，表皮、外果皮、內(nèi)果皮、種皮、珠心層是制約小麥水分調(diào)節(jié)的主要因素。小麥的籽粒結(jié)構(gòu)中一方面是小麥皮層具有多孔毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)，另一方面蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等這些組成小麥表皮和毛細(xì)管內(nèi)壁的組分，在自身氫鍵等的作用下都具有吸附水蒸氣的能力。一般認(rèn)為，小麥籽粒中親水膠體的含量愈多，則其吸附性愈強；反之，脂肪含量愈多，則其吸附性愈弱。

2.2 蛋白質(zhì)與吸水性的關(guān)系

小麥蛋白質(zhì)主要有四種，分別是清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。小麥蛋白質(zhì)具有吸水性，據(jù)報道可以吸收本身重量2倍的水，在水分調(diào)節(jié)中起重要的作用，但是吸水速率比較慢。清蛋白和球蛋白都是可溶蛋白，主要集中在小麥籽粒的皮層和胚部，所以導(dǎo)致水分調(diào)節(jié)時皮層及胚部吸水速度快，醇溶蛋白和谷蛋白約占籽粒蛋白質(zhì)的80%左右，主要集中在胚乳，而且蛋白質(zhì)和胚乳顆粒結(jié)合比較緊密，所以導(dǎo)致吸水速度較慢。有研究表明在胚乳中較多的蛋白質(zhì)含量以及和胚乳顆粒結(jié)合的緊密程度阻礙水分進(jìn)一步進(jìn)入到胚乳中。但是Leach等人經(jīng)過對浸麥階段蛋白質(zhì)含量與吸水性的研究表明，蛋白質(zhì)含量與水分調(diào)節(jié)關(guān)系并不是非常密切。

2.3 碳水化合物與水分調(diào)節(jié)的關(guān)系

在碳水化合物中，纖維素的吸水率很高，一般是本身質(zhì)量的8-10倍左右，比小麥蛋白質(zhì)的吸水率高約5倍。有報道稱小麥皮層中的戊聚糖以及小麥籽粒淀粉細(xì)胞壁中阿拉伯木聚糖對小麥籽粒的吸水性影響比較大，特別是β-葡聚糖，在小麥的水分調(diào)節(jié)中影響更大。Wilson等人經(jīng)過研究小麥籽粒的結(jié)構(gòu)與吸水性的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，亞糊粉層中的親水性的戊聚糖對水分由亞糊粉層進(jìn)入到胚乳中影響較大，同時也發(fā)現(xiàn)小麥皮中阿拉伯木聚糖的分支程度也對吸水性有很大影響，分支程度與對水分的阻礙成正相關(guān)。胡麗媛等在對大麥的吸水性進(jìn)行分析時也發(fā)現(xiàn)胚乳中β-葡聚糖含量過高會限制水分滲入大麥及在大麥中的運輸，Molina Cano等人的結(jié)論也證明了這一規(guī)律，研究認(rèn)為β-葡聚糖組分及溶解性與大麥的吸水性有很高的相關(guān)性。β-葡聚糖的非水溶性部分的含量以及所占的比例對大麥吸水性有很大的影響。非水溶性部分比例越大，水分在胚乳中的運輸就越困難。

淀粉的吸水性與胚乳顆粒的結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)的結(jié)合程度有很大關(guān)系，粉質(zhì)胚乳疏松多孔，結(jié)構(gòu)不具有規(guī)則性，與蛋白質(zhì)結(jié)合不緊密，蛋白質(zhì)呈不連續(xù)狀分布，滲透作用較強；而角質(zhì)胚乳結(jié)構(gòu)規(guī)則緊密，蛋白質(zhì)呈連續(xù)狀分布，故滲透作用很弱；同樣是粉質(zhì)胚乳的小麥，滲透速率取決于胚乳結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，結(jié)構(gòu)較規(guī)則的胚乳滲透作用較弱。由于小麥的硬度一般與角質(zhì)率正相關(guān)，所以，水分在小麥籽粒中的滲透速度與小麥的硬度呈負(fù)相關(guān)。

2.4 脂類與水分調(diào)節(jié)的關(guān)系

在小麥種脂類主要分布在胚部、表皮和糊粉層中，在小麥籽粒中一般阻礙水分的進(jìn)入，Wilson等首次揭示了麥皮中的油脂阻礙著水分的滲透，對水分調(diào)節(jié)是不利的。

3 儲藏期間籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分的變化

3.1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)的變化

小麥在沒有完成后熟之前，小麥籽粒中各種低分子的化合物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿踊衔?，氨基酸減少，蛋白質(zhì)增加，脂肪酸減少，脂肪增加，可溶性糖減少，淀粉增加，水分減少，干物質(zhì)含量增加，這些成分的變化往往導(dǎo)致小麥的籽粒逐漸形成致密、有序的結(jié)構(gòu)，小麥籽粒的吸水性逐漸增大。隨著儲藏時間的延長，由于小麥維持自身生活力的需要，大分子物質(zhì)逐漸降解為更多的小分子物質(zhì)，致密、有序結(jié)構(gòu)不斷演變?yōu)槭杷?、無序結(jié)構(gòu)，小麥的吸水性進(jìn)一步增大。

3.2 蛋白質(zhì)的變化

研究表明小麥籽粒中的蛋白質(zhì)含量、全氮量在儲藏期間基本沒有很大的變化。但是如果儲藏時間太長，蛋白質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量會逐漸下降。同時蛋白質(zhì)的親水能力以及蛋白質(zhì)分子間的凝聚力都會有所降低，蛋白質(zhì)的溶解性也逐漸降低，進(jìn)而會影響到小麥的吸水性。

3.3 碳水化合物的變化

碳水化合物在在儲藏期間的變化主要是可溶性糖含量的變化。在小麥的儲藏過程中，由于小麥籽粒本身生理的需要，高分子物質(zhì)淀粉以及非還原糖發(fā)生水解，轉(zhuǎn)化為還原糖，使還原糖的含量逐步上升。隨著儲藏過程的延長，分解的還原糖被小麥籽粒本身以及糧堆中的微生物消耗，還原糖的含量又逐步降低。但是研究表明儲藏過程中小麥籽粒中的非還原糖的含量是在一直下降的。

3.4 脂類的變化

脂類在小麥儲藏過程中的變化主要有兩個方面，一是脂類被氧化產(chǎn)生醛、酮類等羰基化合物。二是是受脂肪酶水解產(chǎn)生甘油和脂肪酸。小麥品質(zhì)指標(biāo)中脂肪酸值是非常重要的一個，一般來講脂肪酸值隨著儲藏時間的延長而有所下降。新收獲的小麥脂肪酸值比較小，在正常的儲藏條件下增長緩慢，但在不良儲藏條件下上升較快。有研究表明，小麥脂肪酸值在儲藏1年后略有上升，到2年以后增加也很少，但是到第3年時，脂肪酸值有一突變，上升較快。脂類在儲藏期間出現(xiàn)這樣的變化規(guī)律，主要和小麥的儲藏條件以及脂肪酶的活性有關(guān)。

4 結(jié)論

（1）小麥的吸水性隨著儲藏期間籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等因素的變化而變化，一般隨著儲藏期間的延長，小麥的吸水性也在逐漸增加。

（2）小麥籽粒的皮層是制約水分進(jìn)入小麥籽粒的主要因素，另一方面蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等這些組成小麥表皮和毛細(xì)管內(nèi)壁的組分對小麥的吸水性有很大的影響。小麥皮層中的戊聚糖、淀粉細(xì)胞壁中阿拉伯木聚糖含量與吸水性有很大的相關(guān)性，β-葡聚糖的含量對吸水性的影響尤為重要。

（3）清蛋白、球蛋白在儲藏期間的變化不明顯，因此導(dǎo)致小麥在儲藏期間表皮的吸水性沒有較多變化，麥谷蛋白大聚體在儲藏過程中由于中通過巰基氧化二硫鍵，使麥谷蛋白進(jìn)一步交聯(lián)，數(shù)量有所增加，使小麥的吸水性有所增加。但是在不利的儲藏條件下，尤其是溫度較高時，蛋白質(zhì)的親水性和分子凝聚力都會降低，導(dǎo)致吸水速度降低。

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