不同加工精度小麥粉儲藏過程中脂類變化規(guī)律

陳聰聰，王新偉，趙仁勇*

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

小麥粉作為主要的食品原料，用途廣泛且消費量極大，因此其儲藏品質(zhì)的保證尤為重要。由于完全失去表皮等保護(hù)組織，小麥粉的感官、加工品質(zhì)、化學(xué)成分和生理特性都會隨著環(huán)境（如溫度、濕度、氣體成分以及微生物）的變化而改變[1-5]。隨著儲藏時間的延長，小麥粉的色澤變暗、脂肪酸值增高，最終導(dǎo)致其品質(zhì)發(fā)生劣變。不同加工精度的小麥粉由于脂類、灰分等含量不同，其儲藏穩(wěn)定性會有巨大差異。

小麥粉在儲藏過程中變化尤為明顯的是脂類。脂類的劣變（哈變）被認(rèn)為是酸敗氣味產(chǎn)生的主要原因[6]。此外，脂類會與蛋白質(zhì)、氨基酸等發(fā)生共氧化，使小麥粉的面筋質(zhì)量下降、營養(yǎng)價值降低。Clayton等[7]研究指出：小麥粉在儲藏過程中可提取的總脂含量不變，但是甘油酯的水解會使游離脂肪酸含量增加。Doblado-Maldonado等[8]研究指出：由于脂肪酶和脂肪氧化酶的作用，小麥粉脂類在儲藏過程中會發(fā)生水解酸敗和氧化酸敗，這是影響其感官評分、營養(yǎng)價值、功能特性的主要原因。付強(qiáng)等[2]研究指出：小麥粉儲藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)主要是由脂類的水解和氧化產(chǎn)生。本研究擬測定不同加工精度的小麥粉在儲藏過程中其脂肪酸值、過氧化值、丙二醛含量以及脂類組成（甘油酯含量及脂肪酸組成）變化，對比分析加工精度對小麥粉脂類儲藏穩(wěn)定性的影響，探究不同加工精度小麥粉脂類的變化規(guī)律，以期為小麥粉的加工及儲藏提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1、2、3、4、5號小麥粉樣品，是由河南志情面業(yè)有限責(zé)任公司采用同一批次的小麥原料在同一制粉車間同時加工得到的5 種不同加工精度的基礎(chǔ)粉，不含任何添加劑，加工精度按編號順序逐漸降低。

石油醚、異丙醇、正己烷、乙醇（體積分?jǐn)?shù)為95%）、氫氧化鉀、酚酞、氯化鋇、硫酸亞鐵、硫氰酸銨、甲醇、氯仿、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AB204-S型分析天平、PL1502-S型電子天平瑞士Mettler Toledo公司；SX2-5-12型馬弗爐 天津市中環(huán)實驗電爐有限公司；101A-2型電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)上海實驗儀器廠有限公司；UV-2550型紫外光譜儀日本Shimadzu公司；PQX型多段可編程人工氣候箱上海智城分析儀器制造有限公司；5810R型離心機(jī) 德國Eppendorf公司；6890N型、7820A型氣相色譜儀 美國Agilent公司；WSF型小麥粉加工精度測定儀 無錫穗邦科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥粉的儲藏

取每種小麥粉樣品1 kg放入無紡布袋中，在溫度40 ℃、相對濕度70%的人工氣候箱中存放。每隔1 個月取樣并進(jìn)行相關(guān)測定。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 理化特性測定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定參照GB 5009.3ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》的方法；灰分含量測定參照GB 5009.4ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》的方法，結(jié)果以干質(zhì)量計；粗脂肪含量測定參照GB 5009.6ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法，結(jié)果以干質(zhì)量計；脂肪酸值測定參照GB/T 15684ü2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》的方法，結(jié)果以消耗的KOH質(zhì)量計，單位為mg/100 g；丙二醛含量測定參照GB 5009.181ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中丙二醛的測定》的分光光度方法；粉色（小麥粉顏色）L*值和麩星含量的測定參照GB/T 27628ü2011《糧油檢驗 小麥粉粉色麩星的測定》的方法。

過氧化值的測定參照J(rèn)ensen等[9]的方法，利用過氧化物氧化Fe2+生成硫氰酸鐵，采用UV-2550型紫外光譜儀在500 nm波長處測定吸光度，過氧化值用氧化生成的三價鐵離子當(dāng)量來表征。

1.3.2.2 小麥粉粗脂肪的甘油酯組成分析

小麥粉粗脂肪的提取參照González-Thuillier等[10]的方法；小麥粉粗脂肪的甘油酯組成的測定參照徐廣維等[11]的方法，采用7820A型氣相色譜儀分析。

色譜條件：色譜柱DB-17ht毛細(xì)管柱（30 mh0.32 mm，0.15 μm）；進(jìn)樣口溫度：350 ℃；分流比：20∶1；柱溫：100 ℃保持0 min，60 ℃/min升溫至180 ℃保持0 min，15 ℃/min升溫至300 ℃保持0 min，以5 ℃升溫至320 ℃保留7 min，以10 ℃/min升溫至350 ℃，保留5 min，以10 ℃/min升溫至360 ℃，保留10 min；載氣：氦氣，流速4.41 mL/min；空氣流速：300 mL/min，氫氣流速：30 mL/min。

1.3.2.3 小麥粉粗脂肪的脂肪酸組成分析

從現(xiàn)在以至未來，人類社會已然進(jìn)入“一切皆可編程、萬物均要互聯(lián)”的時代，面對人工智能以及數(shù)據(jù)開放造成的物理和人身傷害，360集團(tuán)發(fā)布了“360安全大腦-分布式智能網(wǎng)絡(luò)安全防御系統(tǒng)”，系統(tǒng)匯聚了360十余年的海量數(shù)據(jù)和4000多項大數(shù)據(jù)與人工智能專利技術(shù)，構(gòu)建起一個集感知、學(xué)習(xí)、推理、預(yù)測以及決策于一體的智能防御系統(tǒng)，為基礎(chǔ)設(shè)施安全、社會安全、城市安全以及個人安全保駕護(hù)航。

采用6890N型氣相色譜儀分析粗脂肪的脂肪酸組成，參照GB 5009.168ü2016《食品國家安全標(biāo)準(zhǔn) 食品中的脂肪酸測定》方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

所有數(shù)據(jù)均為兩次平行實驗測定結(jié)果的平均值。用SAS 9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和線性回歸分析，利用SPSS 22.0軟件鄧肯氏多重比較進(jìn)行差異顯著性分析，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉樣品的理化特性

表 1 小麥粉樣品的理化特性Table 1 Physicochemical properties of wheat flour samples

從表1可以看出，對于1、2、3、4、5號粉，隨著加工精度逐漸降低，L*值顯著降低（P＜0.05），麩星含量和灰分含量顯著升高（P＜0.05），粗脂肪含量顯著增加（P＜0.05），其中5號粉的粗脂肪含量是1號粉的5.7 倍，主要是由于加工精度較低時，小麥粉中脂類含量高的麥胚以及皮層的殘留量增加所致[12]。小麥粉灰分主要是磷以及金屬離子等高溫灼燒后的氧化物[13]，因此加工精度越低、灰分含量越高的小麥粉樣品，其可能含有的磷、金屬離子就越多。

2.2 小麥粉樣品在儲藏過程中的脂肪酸值

脂肪酸值是表征稻谷[14]、玉米[15]、小麥粉[16]等糧食及制品儲藏品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。不同加工精度小麥粉樣品在儲藏過程中脂肪酸值變化見圖1。

圖 1 小麥粉樣品儲藏過程中的脂肪酸值Fig. 1 Fatty acid values of wheat flour samples during storage

從圖1可以看出，無論加工精度如何，隨著儲藏時間延長，小麥粉的脂肪酸值均呈上升趨勢，這與王明潔[17]、王壘[18]等的研究結(jié)果一致；但是加工精度不同的小麥粉，脂肪酸值上升程度不同。Min等[19]研究指出：脂肪酸值過高會造成食品品質(zhì)下降，對食品的生產(chǎn)和儲藏不利。儲藏6 個月后，1、2、3、4和5號粉的脂肪酸值分別由19.31、21.84、28.83、67.92 mg/100 g和188.21 mg/100 g上升到54.93、78.01、103.40、346.16 mg/100 g和765.87 mg/100 g，即2、3、4和5號粉的脂肪酸值增加量分別是1號粉脂肪酸增加量的1.58、2.09、7.81 倍和16.22 倍。將小麥粉樣品的粗脂肪含量與儲存6 個月后其脂肪酸值的增加量進(jìn)行線性回歸分析，得到一元二次方程（圖2），表明小麥粉樣品在儲藏過程中脂肪酸值的增加量會隨著其粗脂肪含量的增加呈現(xiàn)出非線性的增長趨勢?？赡艿脑蛑饕牵弘S著小麥粉加工精度的降低，脂肪含量和酶活性較高的麥胚、皮層的殘留量增加，在脂肪酶的作用下，脂類中的甘油酯被大量水解，導(dǎo)致脂肪酸值急劇遞增。

圖 2 小麥粉樣品的初始粗脂肪含量與儲藏6 個月后其脂肪酸值增加量之間的關(guān)系Fig. 2 Relationship between crude fat content of wheat flour samples and the increase in fatty acid value after storage for 6 months

2.3 小麥粉樣品在儲藏過程中脂類物質(zhì)中的甘油酯組成

由表2可知，在儲藏過程中，對所有小麥粉樣品，其脂類中的甘油三酯、甘油二酯相對含量隨著儲藏時間延長逐漸降低，甘油一酯、脂肪酸相對含量隨儲藏時間延長逐漸增加。這表明在儲藏過程中小麥粉樣品中的甘油三酯出現(xiàn)了降解，導(dǎo)致其相對含量降低?？赡艿慕到鈾C(jī)理[20]如圖3所示：小麥粉在儲藏過程中，脂類中的甘油三酯在脂肪酶和水催化作用下，生成甘油二酯和脂肪酸；甘油二酯繼續(xù)被降解，生成甘油一酯和脂肪酸。Warwick等[21]報道小麥粉在儲藏過程中其甘油酯的水解主要受到脂肪酶的作用。Poudel等[22]通過蒸汽處理降低小麥粉的脂肪酶活性，有效抑制了小麥粉的水解酸敗，認(rèn)為脂肪酶在小麥粉的水解酸敗過程中起重要作用。

此外，不同加工精度的小麥粉其脂類水解的程度完全不同，在相同的儲藏時間內(nèi)，小麥粉的加工精度越低，其脂類的水解程度越高。例如，儲存6 個月時，5號粉的甘油三酯相對含量為10.30%，下降幅度高達(dá)52.09%；1、2、3和4號粉的甘油三酯相對含量分別為33.86%、29.90%、28.24%和27.95%，下降幅度分別為16.92%、27.04%、34.60%和37.89%?？赡艿脑蚴怯捎谛←湻奂庸ぞ冉档?，脂肪酶活性較高的麥胚和皮層部分的殘留量增加[23-24]，使甘油三酯的降解速率增加。

表 2 儲藏過程中小麥粉樣品其脂類物質(zhì)中的甘油酯含量Table 2 Glyceride contents of lipids in wheat flour samples during storage

圖 3 儲藏過程中小麥粉脂類中甘油三酯的降解機(jī)理Fig. 3 Degradation mechanism of triglycerides in wheat flour lipids during storage

2.4 小麥粉樣品在儲藏過程中脂類物質(zhì)的脂肪酸組成

表 3 小麥粉樣品在儲藏過程中脂類物質(zhì)的脂肪酸組成Table 3 Fatty acid compositions of lipids in wheat flour samples during storage

由表3可以看出，小麥粉的脂肪酸物質(zhì)主要由棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、和亞麻酸組成，其中亞油酸的相對含量最高，接近60%，這與其他學(xué)者的研究報道結(jié)果[25-27]一致；且不同加工精度的小麥粉樣品其脂肪酸組成基本相近。因此，在長達(dá)6 個月的儲藏期間，盡管不同加工精度的小麥粉樣品所含的甘油酯發(fā)生了水解且水解的程度不同，但是提取得到的粗脂肪中飽和以及不飽和脂肪酸的組成在儲藏過程中沒有明顯的變化。

2.5 小麥粉樣品在儲藏過程中的過氧化值

小麥粉中的脂類會通過酶或者自動氧化等發(fā)生一系列復(fù)雜反應(yīng)，其中脂肪氧化酶會攻擊多不飽和脂肪酸中的兩個雙鍵之間的亞甲基（優(yōu)先進(jìn)攻非酯化多不飽和脂肪酸）引起脂類的酸敗，在兩種機(jī)制下，多不飽和脂肪酸發(fā)生氧化反應(yīng)形成氫過氧化物，使小麥粉中的氫過氧化物含量增加。小麥粉過氧化值越高表明小麥粉中脂類氧化程度越高，酸敗程度越嚴(yán)重。

圖 4 小麥粉樣品在儲藏過程中的過氧化值Fig. 4 Peroxidation values of wheat flour samples during storage

從圖4可以看出：無論加工精度如何，隨著儲藏時間延長，小麥粉的過氧化值整體均呈現(xiàn)出顯著上升的趨勢（P＜0.05），這與Shahzad[28]、崔誠[29]等的研究結(jié)果一致。但是加工精度不同的小麥粉樣品，其過氧化值的上升幅度不同。小麥粉儲藏6 個月后，1～5號粉的過氧化值分別由0.18、0.18、0.18、0.31、0.48 meq/kg上升至0.34、0.41、0.59、0.87、1.25 meq/kg，增幅分別為0.16、0.23、0.41、0.56 meq/kg和0.77 meq/kg。在儲藏過程中，加工精度越低的小麥粉，其過氧化值的增加量越大，氧化酸敗的速率越快。

2.6 小麥粉樣品在儲藏過程中的丙二醛含量

丙二醛是油脂氧化酸敗最主要的有毒有害物質(zhì)之一，其含量被廣泛地用來評價脂肪的氧化程度[30-31]。由圖5可知，不論加工精度如何，隨著儲藏時間的延長，小麥粉的丙二醛含量均呈現(xiàn)顯著上升的趨勢（P＜0.05），但是加工精度不同，其上升程度不同。儲藏6 個月后，1、2、3、4和5號粉的丙二醛含量由0.40、0.42、0.54、0.63、1.66 mg/kg分別上升至0.67、0.68、0.91、1.11 mg/kg和3.67 mg/kg，分別增加了0.27、0.26、0.37、0.48 mg/kg和2.01 mg/kg，其中5號粉的丙二醛含量的增加量是1號粉的7.44 倍。付強(qiáng)等[2]研究報道小麥粉在30 ℃下儲藏6 個月，其丙二醛含量由0.32 mg/kg上升至0.56 mg/kg。隨著小麥粉加工精度的降低，麥胚、麩皮在小麥粉中的殘留量增加，小麥粉的灰分含量增加，在脂肪氧化酶和金屬離子（如Fe3+、Cu2+）等[32]催化劑作用下，脂類的氧化酸敗加速，使丙二醛含量增加，儲藏穩(wěn)定性降低。

圖 5 儲藏過程中小麥粉樣品的丙二醛含量Fig. 5 Malondialdehyde contents of wheat flour samples during storage

3 結(jié) 論

水解和氧化是小麥粉的脂類物質(zhì)在儲藏過程中出現(xiàn)的主要變化，而且這兩種作用是相伴發(fā)生的，本實驗結(jié)論如下：1）脂類的水解使甘油三酯和甘油二酯的相對含量降低、甘油一酯和脂肪酸的相對含量增加；不同加工精度的小麥粉其脂類水解的程度完全不同，在相同的儲藏時間內(nèi)，小麥粉的加工精度越低，其脂類的水解程度越高。2）脂類的氧化使小麥粉的過氧化值和丙二醛含量的含量升高；不同加工精度的小麥粉其脂類氧化的程度也完全不同，在相同的儲藏時間內(nèi)，加工精度越低的小麥粉，其過氧化值和丙二醛含量增加的幅度越大，氧化酸敗的速率越快。3）不同加工精度的小麥粉樣品其脂肪酸組成基本相近。盡管脂類水解和氧化的程度不同，但是提取得到的粗脂肪中飽和以及不飽和脂肪酸的組成在儲藏過程中并無明顯變化。

小麥粉的加工精度越低，純凈胚乳的比例就越低，麥胚和皮層部分的殘留量越高，相應(yīng)的，粗脂肪含量就越高，同時，脂肪酶的活性以及金屬離子的含量越高，脂類的水解和氧化程度會加劇，儲藏穩(wěn)定性越差。因此，加工精度低的小麥粉需要通過降低脂肪酶活性或者添加抗氧化劑等方法來提高其儲藏穩(wěn)定性。