全自動溶劑保持力分析儀及其應(yīng)用

趙君蘭

(法國肖邦技術(shù)中國分公司，北京 100038)

全自動溶劑保持力分析儀及其應(yīng)用

趙君蘭

(法國肖邦技術(shù)中國分公司，北京 100038)

小麥粉的溶劑保持力(solvent retention capacity，簡稱SRC)能很好地預(yù)知小麥粉烘焙效果，檢測小麥粉性能。采用全自動SRC分析儀對小麥粉中的麥谷蛋白、破損淀粉、戊聚糖和綜合特性進行了研究，與手工SRC檢測方法相比，全自動SRC分析儀實驗更簡便，結(jié)果更精確，在整個糧食產(chǎn)業(yè)鏈中具有較好的應(yīng)用前景。

SRC；SRC全自動分析儀；小麥粉；麥谷蛋白；戊聚糖；破損淀粉

小麥粉的SRC值是指溶劑在小麥粉中經(jīng)過溶脹和離心后，保留在小麥粉中的質(zhì)量占小麥粉質(zhì)量的百分比。由美國Nabisco餅干公司的小麥粉及烘焙專家Kweon、Slade和Levine于1994年提出[1-2]。SRC方法的基本原理是基于小麥粉中的麥谷蛋白、破損淀粉、戊聚糖這3種聚合物能夠在特定溶劑中吸收溶脹，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聚合物溶脹越多，在強離心力作用下，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的抵抗力越強，溶劑的保持力值就越高。這些溶劑可用于測定和預(yù)測對應(yīng)的每種小麥粉聚合成分的功能特性。該方法在同一實驗中通過使用4種不同的溶劑，來同時反映小麥粉4種不同溶劑的保持能力，即水溶液的保持能力、50%蔗糖溶液的保持能力、5%碳酸鈉溶液的保持能力和5%乳酸溶液的保持能力。這4種溶劑保持能力值可反映小麥粉4個方面的特性，即5%乳酸的SRC值與小麥粉中麥谷蛋白特性相關(guān)聯(lián)、5%碳酸鈉的SRC值與小麥粉中破損淀粉水平相關(guān)聯(lián)、50%蔗糖的SRC值與小麥粉中的戊聚糖特性高度相關(guān)、水的SRC值反映的是小麥粉的綜合特性。通過對這4種溶劑保持能力的測試，能準(zhǔn)確有效地預(yù)知小麥粉的烘焙性能并判斷其對產(chǎn)品的適應(yīng)性。

1999年以來，SRC方法一直是全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法(參見AACC 56—11)[3]。從育種到烘焙，小麥全產(chǎn)業(yè)鏈都可以使用SRC方法進行小麥和小麥粉品質(zhì)的檢測。由于手工SRC檢測方法在操作過程中存在一些問題，例如手工操作人為因素影響大，尤其是在震蕩階段，不同化驗員在震蕩時用力不同、震蕩幅度不同等都將導(dǎo)致結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性差；因此，至今仍未在國內(nèi)得到全面的推廣。全自動溶劑保持力分析儀是法國肖邦技術(shù)公司多年悉心研制出的一臺全自動溶劑保持力測定儀，操作過程完全遵循AACC 56—11。

1 全自動SRC分析儀的結(jié)構(gòu)

全自動SRC分析儀主要由全自動稱量系統(tǒng)、溶劑自動注入系統(tǒng)、自動震蕩系統(tǒng)、自動離心系統(tǒng)、自動瀝干上清液系統(tǒng)、觸屏電腦控制系統(tǒng)組成(見圖1)。

整個實驗過程由設(shè)備自帶的觸摸式電腦控制，設(shè)備自帶全自動分析天平(如圖1右側(cè)單獨模塊)，天平通過內(nèi)置掃描器掃描試管上的二維碼自動記錄小麥粉及試管質(zhì)量，這樣既節(jié)省時間，又可避免人為輸入誤差。把裝有溶劑的注射器和裝有小麥粉的試管，按照顯示屏幕上預(yù)設(shè)的實驗方案，放入儀器內(nèi)相應(yīng)位置。操作人員只需要開啟實驗，接下來的步驟(震蕩、離心和瀝干)全部自動完成，最后稱量試管及膠重，結(jié)果自動計算并顯示在屏幕上。設(shè)備內(nèi)置監(jiān)控攝像頭，所有儀器內(nèi)部自動化操作過程均可在屏幕上顯示。

圖1 全自動SRC分析儀

2 儀器法檢測結(jié)果與手工方法檢測結(jié)果對比

2.1兩種檢測方法的相關(guān)性

手工和儀器兩種操作方法所得到的4種溶劑保持力結(jié)果的相關(guān)性見圖2～圖5(數(shù)據(jù)來源于法國肖邦應(yīng)用實驗室)。由圖2～圖5可以看出，兩種方法相對應(yīng)的SRC值之間具有極顯著的相關(guān)性，R2最高達到0.983 2。

圖2 手工和儀器操作乳酸SRC值相關(guān)性分析

圖3 手工和儀器操作蔗糖SRC值相關(guān)性分析

圖4 手工和儀器操作碳酸鈉SRC值相關(guān)性分析

圖5 手工和儀器操作水SRC值相關(guān)性分析

2.2全自動SRC分析儀的優(yōu)點

2.2.1全自動溶劑保持力分析儀精確度更高

圖6為2012年肖邦公司實驗室間環(huán)比實驗手工法與儀器法的變異系數(shù)，變異系數(shù)越小，說明結(jié)果的準(zhǔn)確性越好。實驗結(jié)果表明，全自動SRC分析儀儀器法檢測的重現(xiàn)性較手工方法精確度提高3倍。

圖6 手工法與儀器法結(jié)果的變異系數(shù)

2.2.2全自動SRC分析儀效率更高

手工法按每天工作8 h計，檢測2個樣品(4種溶劑)需要45 min的手工操作時間。而全自動SRC分析儀1 d內(nèi)可分析更多樣品，1臺儀器1 d能進行6～7組測試，每組可完成2個樣品(4種溶劑)的測試，操作員準(zhǔn)備好樣品(大概15 min)，按“開始”鍵，儀器自動完成余下的實驗步驟，操作人員可利用剩余的時間進行其他工作。與手工法相比較，全自動SRC分析儀可節(jié)約65%的操作時間。

3 SRC在糧食行業(yè)中的應(yīng)用

SRC值更多地用于解釋流變學(xué)指標(biāo)的變化，一個較高的蔗糖SRC值是不是對產(chǎn)品有影響也要同時取決于其他成分的表現(xiàn)。比如，其中一個SRC值的增加，能夠通過其他SRC值的增加或降低得到補償。王曉曦等[4]研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖SRC與濕面筋吸水率值顯著正相關(guān)，碳酸鈉SRC與小麥粉吸水率正相關(guān)，乳酸SRC與濕面筋、穩(wěn)定時間顯著正相關(guān)、水SRC與整體品質(zhì)正相關(guān)。這些情況也說明，借助流變學(xué)儀器的觀察并結(jié)合SRC的理解可以使小麥粉品控走上一個新臺階。

3.1SRC在面粉廠中的應(yīng)用

麥谷蛋白/乳酸SRC主要依賴于小麥品種，破損淀粉/碳酸鈉SRC受到研磨壓力的影響較大。戊聚糖主要來源是小麥皮層，因此戊聚糖/蔗糖SRC主要受出粉率的影響。所有以上3種主要功能組分都影響水SRC結(jié)果[1]。

由于溫度、濕度的變化會導(dǎo)致小麥粉在儲存過程中品質(zhì)的變化。袁建等[5]認(rèn)為，利用溶劑保持力判定小麥粉儲藏過程中品質(zhì)變化是完全可行的，其研究表明，在中低濕度條件下，儲藏溫度、時間對碳酸鈉SRC值有顯著影響，且呈顯著二元線性關(guān)系(濕度為55%時，R2=0.879 5；濕度為70%時，R2=0.832 4)。儲藏溫度、相對濕度與時間對乳酸SRC值、蔗糖SRC值有顯著影響，且呈顯著三元線性關(guān)系(R2=0.833 7；R2=0.735 6)。同時成品饅頭實驗發(fā)現(xiàn)，碳酸鈉、乳酸與蔗糖的SRC值在儲藏過程中的變化與饅頭品質(zhì)有較好相關(guān)性。

20世紀(jì)30年代，小麥粉的氯化處理就開始被用于糕點粉的生產(chǎn)中。氯化處理影響了小麥粉的各個功能組分，包括淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪以及戊聚糖。其影響主要表現(xiàn)在：增強了淀粉的黏性，增加了淀粉顆粒表面蛋白質(zhì)的疏水性，降低了面筋蛋白的強度以及增加了保水能力。隨著氯化程度的增加，小麥粉pH值增加，SRC結(jié)果分析表現(xiàn)為：水SRC、碳酸鈉SRC和蔗糖SRC結(jié)果的增強，以及乳酸SRC的降低[6-7]。雖然乳酸SRC已代表面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，但Kweon等[7]認(rèn)為，乳酸SRC與碳酸鈉SRC+蔗糖SRC的比值也是一個很重要的衡量指標(biāo)，隨著氯化程度的增加，該比值呈現(xiàn)顯著降低的趨勢。

陸婭等[8]研究發(fā)現(xiàn)，小麥制粉工藝與小麥粉SRC有很好的相關(guān)性，每道粉的SRC值均不相同，其中皮磨粉較低，心磨粉較高，4種SRC在心磨的4～7道處于高數(shù)值區(qū)域，這一結(jié)果也說明了SRC在小麥粉生產(chǎn)中起著重要的作用，實際生產(chǎn)中可通過每道粉SRC測試，確定最佳取粉點。不同硬度類型小麥SRC值顯著不同，硬麥明顯高于軟麥，水SRC、蔗糖SRC與籽粒硬度和小麥粉顆粒粒度呈顯著正相關(guān)[9]。SRC在小麥粉廠實際生產(chǎn)中可以通過配麥，調(diào)整入磨小麥速度和出粉率等措施來調(diào)整和實現(xiàn)SRC指標(biāo)要求。對于同一批小麥，一種或者兩種SRC值變化，說明小麥粉品質(zhì)發(fā)生了變化；如果4種SRC值均變化了，說明小麥的品質(zhì)發(fā)生了顯著性的變化。

3.2SRC在育種行業(yè)中的應(yīng)用

SRC分析方法與其他小麥粉品質(zhì)檢測方法比較，其最大優(yōu)勢是用樣量少，又能獲得主要功能組分的信息。張崎軍等[10]認(rèn)為，SRC受基因影響很大，水SRC、碳酸鈉SRC、蔗糖SRC與餅干直徑關(guān)系密切，可作為餅干品質(zhì)的篩選指標(biāo)，為育種作指導(dǎo)。趙莉等[11]通過研究小麥品種間溶劑保持力差異及其與品質(zhì)性狀的相關(guān)性，證明溶劑保持力可作為品質(zhì)分析的指標(biāo)，用于育種早代選擇。

Guttieri等[12]在早代單株遺傳育種上為了節(jié)約種子量，試圖采用全麥粉SRC替代小麥粉SRC方法，其研究結(jié)果表明，全麥粉SRC結(jié)果和同一種小麥制成小麥粉的SRC結(jié)果之間存在極顯著相關(guān)性，全麥粉與小麥粉之間的碳酸鈉SRC極顯著的正相關(guān)(R=0.81)，乳酸SRC極顯著正相關(guān)(R=0.70)；但不同品種間相關(guān)系數(shù)存在差異。說明全麥粉SRC完全可以應(yīng)用在種子量較少的早代種子選擇上。

3.3SRC在食品行業(yè)中的應(yīng)用

SRC值代表的是破損淀粉、戊聚糖、麥谷蛋白3種功能性組分的質(zhì)量，能夠很好地解釋小麥粉的流變學(xué)特性。SRC測定值給予了傳統(tǒng)品質(zhì)控制參數(shù)一個重要的補充，完善了傳統(tǒng)品控的檢測手段。例如：無論在制粉或是烘焙上，吸水率都是受到重視的傳統(tǒng)檢測指標(biāo)，可實際上，兩種小麥粉可以具有相同的吸水率，但決定其吸水率的因素卻有很大差別。餅干行業(yè)常錯誤地認(rèn)為，吸水率必定源自面筋，而忽略了破損淀粉或戊聚糖的影響，如果烘焙師們只關(guān)注吸水率，就有可能購買到吸水率在規(guī)定范圍內(nèi)，但實際表現(xiàn)很差的小麥粉。

SRC檢測小麥粉主要成分的功能特性，進而研究它們對面團流變特性的影響。這樣的思考創(chuàng)新同樣可以用于研究硬度、黏稠度、延展性等方面。姜松等[13]對SRC與掛面品質(zhì)進行了相關(guān)性研究，結(jié)果表明，SRC可以有效的預(yù)測掛面品質(zhì)，SRC方法可以替代掛面?zhèn)鹘y(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)(如蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和損傷淀粉含量)測定方法。乳酸SRC與彈性模量、斷裂位移、斷裂應(yīng)力、硬度、咀嚼性之間均呈顯著或極顯著正相關(guān)(R=0.84～0.92)，與蒸煮損失率呈極顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.99)；蔗糖SRC與斷裂應(yīng)力、咀嚼性、蒸煮損失率之間均呈顯著相關(guān)(R=0.84、0.82、-0.83)；碳酸鈉SRC與內(nèi)聚性、彈性、面條吸水率之間均呈顯著或極顯著相關(guān)(R=-0.87、-0.85、0.98)。

韓虎群等[14]研究結(jié)果表明,冷凍面團面包比容與小麥水SRC值之間關(guān)系密切，其中冷凍5 d內(nèi)面包比容發(fā)生的變化主要是受乳酸SRC值的影響，而冷凍5～10 d的面包比容所發(fā)生的變化是受各種類型SRC值的影響，可以利用各SRC值共同預(yù)測冷凍面團的品質(zhì)特性。

時忠烈[15]認(rèn)為，小麥粉SRC曲線能較好地反映烘培效果。對于粉質(zhì)拉伸特性相同的小麥粉樣品，當(dāng)4種SRC值增加時，相應(yīng)地，餅干表面起泡，不光亮，變形較多，且組織緊密不松脆；當(dāng)4種SRC值均較低時，餅干品質(zhì)表現(xiàn)較好。不同SRC值對產(chǎn)品的敏感程度不同，蔗糖SRC對餅干最為敏感，乳酸SRC對發(fā)酵類面團最敏感，碳酸鈉SRC對加堿面條最敏感，水SRC對加鹽面條最敏感。所以應(yīng)建立適合自己產(chǎn)品的小麥粉SRC模型，以控制小麥粉質(zhì)量并指導(dǎo)生產(chǎn)。

單獨的SRC值并不能預(yù)測這些聚合成分如何互相作用，4種溶劑的SRC結(jié)果同時分析才會更有意義。不同專用粉的4個SRC值都有其相對應(yīng)的控制范圍。如圖7所示(數(shù)據(jù)來源于法國肖邦實驗室)，分別為不同國家法棍面包、饅頭、面條、餅干專用粉4種溶劑保持力控制的目標(biāo)剖面圖。從圖7中可以看出，不同產(chǎn)品所對應(yīng)的4種溶劑保持力值之間存在顯著差異。在實際生產(chǎn)中可根據(jù)該方法制作出各專用粉相對應(yīng)的目標(biāo)剖面圖，利用剖面圖對各專用粉的品質(zhì)進行控制。

圖7不同專用粉SRC控制圖

4 結(jié)論

SRC致力于小麥粉的功能組分研究，更便于理解、預(yù)測和控制最終產(chǎn)品的品質(zhì)，是分析流變學(xué)特性和產(chǎn)品品質(zhì)的重要補充手段。對于整個糧食產(chǎn)業(yè)鏈，從育種、制粉到烘焙，都可以利用全自動SRC分析儀快速而全面地檢測小麥粉的質(zhì)量和功能組分，以保證產(chǎn)品的穩(wěn)定，從而滿足客戶的不同需求。而更方便、更高效、更準(zhǔn)確的SRC全自動測試方法，在滿足產(chǎn)品品質(zhì)控制的同時將具有更廣泛的應(yīng)用前景。

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(責(zé)任編輯：俞蘭苓)

AutomaticSRCanalyzerandtheapplication

ZHAO Jun-lan

(France Chopin Technology China Branch,Beijing 100038,China)

Solvent retention capacity (SRC) of wheat flour can well predict the baking properties of wheat flour and quality.Using automatic analyzer of SRC, the glutenin,damaged starch, pentosan in wheat flour and comprehensive characteristics were studied,compared with the manual method,by SRC automatic analyzer the experimental result was more accurate,convenient,and had good application prospects in the food chain.

SRC;SRC-CHOPIN;glutenin;wheat flour；pentosan;damaged starch

2017-03-31；

2017-04-20

趙君蘭(1988-)，女，碩士研究生，研究方向為谷物品質(zhì)加工。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.014

TS211.2

：A

：1003-6202(2017)08-0058-05