小麥粉儲(chǔ)藏過程中組分及品質(zhì)變化研究進(jìn)展

楊書林，惠 瀅，王鑫宇，李 沿

(1.中糧國際(北京)有限公司，北京 100020；2.中糧營養(yǎng)健康研究院，北京 100020)

小麥在我國的栽種已有悠久的歷史，且早在春秋時(shí)期，人們已經(jīng)開始將小麥研磨成粉，進(jìn)行加工食用，至此之后，樹立了小麥粉在主食界不可撼動(dòng)的地位。隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，小麥粉已不僅僅作為主食食用，還被制成蛋糕、餅干等各類休閑食品[1-2]。所以，在國家糧食戰(zhàn)略儲(chǔ)備中，小麥粉的安全儲(chǔ)藏具有重大意義。對(duì)于小麥粉的儲(chǔ)藏研究也尤為重要。本文從小麥粉儲(chǔ)藏期間水分、淀粉、蛋白質(zhì)等主要成分的變化及其他關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)的變化情況進(jìn)行綜述，以期對(duì)優(yōu)化小麥粉儲(chǔ)藏環(huán)境及時(shí)間，延緩小麥粉品質(zhì)劣變提供基礎(chǔ)支撐，也為國人主食的儲(chǔ)備安全提供依據(jù)。

1 小麥粉在儲(chǔ)藏期間主要組分的變化

1.1 水分變化

儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度、濕度和包裝材料等因素會(huì)影響小麥粉的水分。在儲(chǔ)藏初期，由于小麥粉具有較強(qiáng)的吸濕性和蒸發(fā)特性，小麥粉水分與環(huán)境濕度保持動(dòng)態(tài)平衡，這主要取決于小麥粉自身水分與儲(chǔ)藏環(huán)境的濕度。當(dāng)外部環(huán)境濕度高于小麥粉本身時(shí)，小麥粉吸水導(dǎo)致其含水量增加。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，小麥粉水分逐漸趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到內(nèi)外水分的平衡。隨著環(huán)境濕度的增加，小麥粉水分達(dá)到平衡所需時(shí)間增加，小麥粉含水量也增多。儲(chǔ)藏環(huán)境溫度和相對(duì)濕度對(duì)小麥粉含水率有顯著影響，且含水率與儲(chǔ)藏濕度、溫度呈顯著的二元線性關(guān)系[3-4]。蔣甜燕[5]研究不同溫度(10～35℃)和相對(duì)濕度(55%～85%)對(duì)小麥粉水分的影響發(fā)現(xiàn)，在相同的相對(duì)濕度條件下，小麥粉平衡水分與環(huán)境溫度之間呈線性負(fù)相關(guān)；在相同溫度下，小麥粉的平衡水分與相對(duì)濕度具有一定相關(guān)性，即相對(duì)濕度越大，小麥粉平衡水分也越大。鐘建軍等[6]研究了低溫、常規(guī)、密閉、脫氧、充氮5種儲(chǔ)藏方式對(duì)小麥粉含水率的影響，結(jié)果表明隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，除低溫冷凍儲(chǔ)藏(-18℃)外，其它儲(chǔ)藏方式(25℃)條件下小麥粉含水量均出現(xiàn)不同程度的下降。

水分是影響小麥粉儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，國標(biāo)《小麥粉》(GB 1355—1986)規(guī)定小麥粉水分不得超過14%。含水率過高會(huì)導(dǎo)致小麥粉在儲(chǔ)藏過程中逐漸失去光澤、發(fā)暗，結(jié)成小球甚至結(jié)塊等不良現(xiàn)象發(fā)生，而且環(huán)境濕度越高，小麥粉越容易結(jié)塊。當(dāng)環(huán)境濕度由50%增加到80%時(shí)，小麥粉開始結(jié)塊的時(shí)間由原來的約110 d縮短至20 d，而且小麥粉結(jié)塊現(xiàn)象到儲(chǔ)藏后期更加嚴(yán)重[7]。研究認(rèn)為將小麥粉控制在水分低于12%，相對(duì)濕度為55%～65%、溫度為18～24℃的條件下儲(chǔ)藏是比較安全的[8]。

1.2 淀粉及其關(guān)聯(lián)指標(biāo)的變化

小麥粉中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在65%～70%，但在儲(chǔ)藏過程中由于淀粉酶的水解，淀粉含量逐漸下降。在37℃下儲(chǔ)藏小麥粉28 d后，溫雪瓶等[9]發(fā)現(xiàn)其淀粉含量(干基)降低了3.46%。此外，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，小麥粉的碳酸鈉SRC值降低[10]，表明小麥粉中損傷淀粉的含量降低。

不同的儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度、相對(duì)濕度、氣調(diào)等外界條件會(huì)不同程度地改變淀粉的分子結(jié)構(gòu)和糊化特性，從而影響小麥粉的品質(zhì)和應(yīng)用。儲(chǔ)藏時(shí)間和溫度對(duì)糊化特性有顯著影響[11-12]，儲(chǔ)藏時(shí)間是影響小麥粉儲(chǔ)藏過程中淀粉糊化特性的首要因素，其次是儲(chǔ)藏溫度，氣調(diào)影響較小[13]。小麥粉糊化黏度受儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏濕度影響顯著，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)和溫濕度的增加，小麥粉的峰值黏度和最終黏度增加；而衰減值與回生值變化與濕度有關(guān)，其值在低相對(duì)濕度(55%)條件下增加，但在高濕條件下明顯減小[12-14]。淀粉糊化溫度在儲(chǔ)藏過程中升高，淀粉粒強(qiáng)度增加，這是由于脂肪被水解和氧化產(chǎn)生的游離脂肪酸與直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)合所引起[15]。

此外，小麥粉的耐儲(chǔ)藏性跟筋力強(qiáng)度也有關(guān)。研究表明，高筋小麥粉淀粉糊化特性較中筋小麥粉變化小[13]，表明高筋小麥粉耐儲(chǔ)藏性較中筋小麥粉好。

1.3 蛋白質(zhì)及其關(guān)聯(lián)指標(biāo)的變化

1.3.1蛋白質(zhì)組分的變化

根據(jù)蛋白質(zhì)溶解程度的不同，小麥粉中的蛋白質(zhì)大致可以分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及麥谷蛋白四類[16]。如果根據(jù)蛋白質(zhì)含量的高低來進(jìn)行分類，則小麥粉通?？煞譃榈徒?、中筋、高筋、特高筋小麥粉。小麥粉蛋白質(zhì)含量與加工品質(zhì)密切相關(guān)，不同用途的小麥粉對(duì)小麥蛋白質(zhì)含量要求不同，并且蛋白質(zhì)質(zhì)量決定著小麥粉的食品加工品質(zhì)，在儲(chǔ)藏期間小麥粉中的蛋白質(zhì)含量和組成等的變化會(huì)對(duì)制品品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。

馬翠花等[17]研究發(fā)現(xiàn)，小麥粉在儲(chǔ)藏過程中其組成成分發(fā)生變化，麥谷蛋白含量出現(xiàn)升高，進(jìn)而使小麥粉品質(zhì)得到改善；另外，蛋白質(zhì)組分的變化速度也會(huì)受溫度影響。清蛋白和球蛋白是生理活性蛋白，主要參與代謝活動(dòng)；醇溶蛋白和麥谷蛋白主要存在于小麥胚乳中，不具有酶活性，其主要功能是儲(chǔ)存蛋白[19]。Zia等[20]研究發(fā)現(xiàn)，溫度越高，則小麥粉蛋白質(zhì)的消化率也越高。而儲(chǔ)藏過程中美拉德反應(yīng)會(huì)降低蛋白質(zhì)消化率和氨基酸可利用率。但也有研究認(rèn)為在儲(chǔ)藏過程中，淀粉等非還原糖在酶的分解作用下轉(zhuǎn)化成還原糖，使小麥粉中的還原糖含量升高，從而為人體提供更加充足的碳水化合物。小麥粉的蛋白質(zhì)含量與組成還會(huì)受到外源添加劑的影響，面團(tuán)的品質(zhì)好壞主要是取決于其中的面筋特性；因此，對(duì)小麥粉品質(zhì)的評(píng)價(jià)，不僅僅需要關(guān)注其蛋白質(zhì)含量，還需要對(duì)其中的面筋含量和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.2濕面筋含量、面筋指數(shù)的變化

小麥粉的濕面筋含量是反映蛋白質(zhì)質(zhì)量的直觀指標(biāo)。有相關(guān)研究表明，在儲(chǔ)藏過程中小麥粉的濕面筋含量及其持水率下降[22]。賈浩等[23]的研究表明，小麥粉在未經(jīng)任何處理的狀態(tài)下儲(chǔ)藏，濕面筋含量和面筋指數(shù)也都出現(xiàn)下降。魏秋銳[24]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過熱處理的小麥粉和未經(jīng)處理的小麥粉在儲(chǔ)藏過程中的濕面筋含量和面筋吸水率均出現(xiàn)下降；儲(chǔ)藏8個(gè)月時(shí)，未處理組小麥及14.0%水分熱風(fēng)處理的小麥其濕面筋含量、面筋吸水量下降幅度較大?？偟膩碚f，儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)各樣品小麥粉的干面筋含量與初期相比變化不大。

1.3.3流變學(xué)特性變化

儲(chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏濕度和小麥粉筋力強(qiáng)度都會(huì)影響小麥粉面團(tuán)的流變性能。儲(chǔ)藏濕度會(huì)顯著影響面團(tuán)的吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度[14]。儲(chǔ)藏濕度增加，面團(tuán)吸水率降低，穩(wěn)定時(shí)間縮短，弱化值增大。在恒溫恒濕(38℃，70%)密閉儲(chǔ)藏環(huán)境下，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，小麥粉的吸水率略有增加，形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、評(píng)價(jià)值的變化與原料特性有關(guān)[25]。此外，吹泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)儲(chǔ)藏一段時(shí)間的小麥粉面團(tuán)韌性增強(qiáng)，延伸性下降，面團(tuán)持氣性能降低。

1.4 脂類物質(zhì)及脂肪酸值的變化

小麥中含有少量的脂類物質(zhì)，僅占整籽粒小麥的3%左右，主要存在于胚和糊粉層中。在小麥制粉過程中，隨著加工精度降低，小麥粉中脂類物質(zhì)的含量會(huì)隨之升高。由于小麥粉中的脂類物質(zhì)多為不飽和脂肪酸，穩(wěn)定性較差，因此極易發(fā)生氧化酸敗，影響小麥粉品質(zhì)[18]。脂類的劣變也是小麥粉產(chǎn)生酸敗等不良?xì)馕兜闹饕騕26]。因此，小麥粉國家標(biāo)準(zhǔn)中，脂肪酸值是作為品質(zhì)評(píng)判的重要指標(biāo)之一，限量要求80 mg KOH/100 g。小麥粉脂肪酸指標(biāo)的變化與諸多因素相關(guān)，儲(chǔ)藏的溫度和時(shí)間、小麥粉的水分和加工精度等條件的變化均會(huì)影響小麥粉的脂肪酸值。隨著小麥粉儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪酸值呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，且不良的儲(chǔ)藏條件會(huì)加速小麥脂肪酸值的上升，甚至引起品質(zhì)劣變[27]。樊艷等[28]模擬了日常儲(chǔ)藏溫度對(duì)小麥粉脂肪酸值變化的影響。結(jié)果表明，小麥粉的脂肪酸值與儲(chǔ)藏溫度呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性。15℃的儲(chǔ)藏條件下，脂肪酸值增加速度較慢，隨著儲(chǔ)藏溫度的升高，脂肪酸值增加速度逐漸變快，35℃時(shí)脂肪酸值增長(zhǎng)速率達(dá)到最大。王壘等[29]研究了儲(chǔ)藏時(shí)間及溫度對(duì)脂肪酸值變化的影響，常規(guī)儲(chǔ)藏濕度下，脂肪酸值會(huì)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；且溫度越高，變化越快。陳聰聰?shù)萚30]研究發(fā)現(xiàn)，同樣儲(chǔ)藏條件下，加工精度越低的小麥粉，脂肪酸值增長(zhǎng)的速度越快。主要由于加工精度越低，小麥粉中所含有的脂類物質(zhì)含量越多，同等條件下會(huì)加速小麥粉的氧化速率。這也與陳淑娟[31]的研究結(jié)果一致。王明潔等[32]研究發(fā)現(xiàn)，小麥粉儲(chǔ)藏在溫度≤20℃、水分≤14%、濕度≤70%的條件下，脂肪酸值增速較緩。

1.5 酶活性的變化

小麥粉中酶的種類主要有淀粉酶、蛋白酶、過氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪酶、脂肪氧化酶等。酶的活性作用與小麥粉的品質(zhì)指標(biāo)、制品的應(yīng)用特性之間具有密切的關(guān)系。淀粉酶的主要作用是分解淀粉，生成小分子的葡萄糖，為酵母發(fā)酵提供更加充足的養(yǎng)分。蛋白酶對(duì)小麥粉中的蛋白質(zhì)具有水解作用。而過氧化物酶被證明多與制品的返色、褐變密切相關(guān)。酶類物質(zhì)具有專一性、高效性、溫和性，在適宜的溫度范圍內(nèi)，酶具有高度的催化效率，一旦超過合適的溫度，酶的活性會(huì)迅速下降甚至失去活性。已有大量研究證實(shí)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，酶類物質(zhì)的活性逐漸下降。降落數(shù)值可以用來表征α-淀粉酶的活性。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，小麥粉的α-淀粉酶的活性逐漸下降，蛋白酶和脂肪酶的活性也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[33]。王若蘭等[34]對(duì)比高筋小麥粉在儲(chǔ)藏期內(nèi)的酶活性變化，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間延長(zhǎng)，過氧化氫酶的活性也在持續(xù)下降。

1.6 揮發(fā)性成分的變化

烴、醛、酮、醇、酸、酯及雜環(huán)類等是小麥粉中主要揮發(fā)性成分，其中烴和醛含量最高，其次是醇和酮。小麥粉本身含有的酯類、醇類和少量羰基化合物，蛋白質(zhì)和氨基酸降解，糖類代謝，不飽和脂肪酸氧化[35]，以及倉儲(chǔ)昆蟲和微生物的生長(zhǎng)代謝是小麥粉產(chǎn)生揮發(fā)性成分的來源。其中，脂類氧化水解是小麥粉中揮發(fā)物的主要來源。長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏的小麥粉中揮發(fā)性成分變化會(huì)導(dǎo)致異味、霉味、酸味和哈味等不良風(fēng)味產(chǎn)生，據(jù)此可以判斷其新鮮度和儲(chǔ)藏時(shí)間。

小麥粉初始水分、儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間會(huì)影響小麥粉揮發(fā)性物質(zhì)種類及組分含量變化。在儲(chǔ)藏過程中，與低水分的小麥粉相比，水分高的小麥粉各揮發(fā)性成分變化更快[36]。張藍(lán)月[37]對(duì)小麥儲(chǔ)藏期間揮發(fā)性成分變化研究表明，初始水分顯著影響酮、酸、酯、雜環(huán)類，儲(chǔ)藏溫度顯著影響酯類，儲(chǔ)藏時(shí)間顯著影響酚類。儲(chǔ)藏60 d后的小麥粉中己醛、苯甲醛、辛醛、2-壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷等揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)生明顯變化[35]。付強(qiáng)等[38]認(rèn)為，不同儲(chǔ)藏條件的小麥粉揮發(fā)性成分種類相同，但含量存在差異。但也有研究認(rèn)為，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，醛的種類增加且大部分醛類含量升高，烷烴類種類幾乎沒有增加，C10—C15的烷烴及醇類含量降低[36]。

2 小麥粉在儲(chǔ)藏過程中其他指標(biāo)的變化

2.1 白度的變化

色澤是小麥粉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，不僅直接反映出小麥粉的新鮮度，也會(huì)影響消費(fèi)者的購買意愿。新磨制的小麥粉略帶黃色，但適當(dāng)將其置于低溫低濕環(huán)境中一段時(shí)間可以提升白度，這是因?yàn)樾←湻壑泻械暮}卜素、類胡蘿卜素等色素被空氣中的氧氣氧化導(dǎo)致白度增加，其增白速率與環(huán)境氧含量有關(guān)。如果將小麥粉置于50%濕度條件下110 d，則小麥粉會(huì)失去光澤而變暗[7]。

在常溫儲(chǔ)藏條件下，小麥粉白度的變化有三類：先短期增加后穩(wěn)定、先短期增加后減小、持續(xù)減小，這些變化與小麥品種有關(guān)[39]。儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度、濕度、氣調(diào)方式是小麥粉儲(chǔ)藏過程中引起白度變化的主要外部因素。以低溫、常規(guī)、密閉、脫氧、充氮5種方式處理小麥粉后，隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，其白度先增加后逐漸達(dá)到平衡[6]，且采用氣調(diào)包裝并加入脫氧劑能夠加速白度變化。李怡林等[40]分別利用微波(2 450 MHz)和水浴將小麥粉加熱至35、45、55℃，與對(duì)照(25℃)相比，熱處理過的小麥粉白度增加，但當(dāng)提高加熱溫度后，白度出現(xiàn)減小，而且微波處理的小麥粉白度高于水浴處理。

因此，掌握不同品種小麥粉在不同儲(chǔ)藏條件下白度的變化規(guī)律，確定小麥粉最佳儲(chǔ)藏條件和儲(chǔ)藏時(shí)間，有利于實(shí)現(xiàn)在不添加任何食品添加劑條件下最大程度地提高小麥粉白度，實(shí)現(xiàn)小麥粉加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增加。

2.2 微生物的變化

小麥粉中的微生物主要來源于小麥表皮。加工過程的清理不當(dāng)會(huì)造成表皮中的微生物進(jìn)入到小麥粉中，而不良的儲(chǔ)藏條件，也會(huì)加速微生物在小麥粉中的生長(zhǎng)和繁殖，從而影響小麥粉的品質(zhì)。Berghofer等[41]研究發(fā)現(xiàn)，小麥經(jīng)過清理及加工，大部分微生物會(huì)富集在麩皮及胚中，少部分會(huì)進(jìn)入到小麥粉中。小麥粉中所含有的水分及營養(yǎng)成分，也為微生物提供了良好的繁殖基礎(chǔ)。張彩霞等[42]研究表明，微生物會(huì)分解小麥粉中的蛋白質(zhì)，從而造成面筋蛋白含量下降，影響面制食品的品質(zhì)。趙乃新等[43]研究了小麥粉儲(chǔ)藏過程中品質(zhì)性狀的變化規(guī)律。微生物會(huì)隨著小麥粉儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸增多。從而造成小麥粉面筋含量降低，面筋強(qiáng)度減弱，相對(duì)應(yīng)的拉伸阻力減小，延伸性增加，沉降值下降。

樊艷等[28]研究表明，在常規(guī)空氣濕度條件下，小麥粉儲(chǔ)藏溫度與霉菌總數(shù)、大腸桿菌呈極顯著負(fù)相關(guān)，與小麥粉中的菌落總數(shù)呈極顯著正相關(guān)。周建新[44]研究了不同溫濕度組合下，小麥粉中微生物的變化情況。在55%濕度條件下，霉菌數(shù)量與菌落總數(shù)均與儲(chǔ)藏溫度呈負(fù)相關(guān)。小麥粉中的菌落總數(shù)會(huì)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。陸陽[45]研究了小麥粉在空氣濕度條件下，不同溫度(12、20、28、36、44℃)儲(chǔ)藏過程中黃曲霉生長(zhǎng)和黃曲霉毒素積累的情況，結(jié)果表明小麥粉中黃曲霉生長(zhǎng)量、黃曲霉毒素累積量與儲(chǔ)藏溫度呈極顯著正相關(guān)。

3 小麥粉在儲(chǔ)藏過程中應(yīng)用特性的變化

儲(chǔ)藏期結(jié)束的小麥粉最終還是制成蒸煮制品，因此小麥粉的蒸煮制品品質(zhì)是能夠反映小麥粉質(zhì)量最直觀的指標(biāo)。新制小麥粉會(huì)經(jīng)歷一個(gè)月左右的后熟期，經(jīng)過后熟的小麥粉制作的饅頭比容會(huì)顯著增加，但是儲(chǔ)藏時(shí)間過長(zhǎng)小麥粉的品質(zhì)劣變，制作的饅頭品質(zhì)明顯下降。當(dāng)儲(chǔ)藏時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月時(shí)，制作的饅頭出現(xiàn)輕微異味[46]。在濕度比較高的條件下，小麥粉及其饅頭制品的品質(zhì)劣變則更加迅速，在30～120 d的時(shí)間內(nèi)，饅頭的感官品質(zhì)和感官評(píng)分會(huì)出現(xiàn)顯著下降[47]。

4 展望

小麥粉的安全儲(chǔ)藏對(duì)于保障國家糧食和食品安全具有戰(zhàn)略意義，小麥粉的儲(chǔ)藏條件一直以來是研究者研究探討的重要課題。精準(zhǔn)了解小麥在儲(chǔ)藏期間的成分變化情況及與成品品質(zhì)的關(guān)聯(lián)特性，有利于更好地掌握小麥粉儲(chǔ)藏品質(zhì)劣變的根源，從而有針對(duì)性地控制儲(chǔ)藏條件，延緩品質(zhì)變化，對(duì)實(shí)現(xiàn)小麥粉的安全儲(chǔ)藏具有重要指導(dǎo)意義。