霉变小麦品质评价数学模型的建立

韩小贤 赵亚娟 郭 卫 张 杰 郑学玲 田建珍

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

小麦及其制品营养丰富，在储藏过程中易发生霉变，导致一系列品质的变化，其营养成分如糖类、蛋白质、脂肪和无机盐类等，均被微生物分解利用，使其色泽、气味、发芽率、食用品质及其加工工艺品质发生变化［1－4］。霉变小麦的品质变化是一个复杂过程，如何正确评价小麦品质状况，探寻小麦品质变化规律，历来被人们所重视［5－6］。为了探讨霉变小麦品质变化规律，本研究对霉变小麦的各项生化指标进行测定，利用统计学原理，进行数学模型的分析，为霉变小麦品质评价提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择不同硬度的在河南省种植范围较广的小麦品种。

郑麦366（硬麦）、郑麦9023（硬麦）、周麦 18（混合麦）、周麦22（软麦）、矮抗58（硬麦）：河南豫科种业公司。

1.2 仪器与设备

BUHLER实验磨：瑞士 BUHLER仪器公司；FW－200型高速万能粉碎机：上海超亿仪器有限公司；DK－S24型电热恒温水浴锅、WZZ－2B型自动旋光仪：上海精密科学有限公司；YXQ型自动手提式压力蒸汽灭菌器：上海博迅实业有限公司；HWS型恒温恒湿箱：宁波东南仪器有限公司；粉质拉伸仪：德国布拉班德公司；SP－DJ垂直净化工作台：上海浦东物理化学仪器厂；FN－1900型降落数值仪、2100／210型面筋仪：瑞典波通仪器公司；HGT－01000型容重器：新恩精密粮仪有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验原料的预处理

霉变小麦采用人工调节温湿度的方式根据霉菌和酵母菌总数划分获得。将起始水分18%的小麦放在30℃培养箱中15 d，相对湿度分别为60%～65%（轻度霉变），70%～75%（中度霉变），75%～80%（严重霉变）。

小麦制粉：将处理好的样品放到烘箱中鼓风干燥，使水分降到13%以下，采用布勒实验磨磨粉，参照AACC26－20的方法进行。

1.3.2 检测指标

霉菌酵母菌总数按GB 4789.15—2003方法测定；容重和千粒重分别按 GB 5498—1985和 GB 5519—2008方法测定；发芽率按GB 5520—1985方法测定；硬度按GB 5517—1985方法测定；面筋特性按GB 14608—2003法测定湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数；降落数值按照GB 10361—1989方法测定；粉质和拉伸特性按 GB 14615—2006和 GB 14614—1993方法测定。

1.3.3 数据处理方法

采用SPSS 11.5数据处理系统与Excel 2003软件进行统计分析与数据处理。

2 结果与讨论

2.1 霉变小麦品质分析

对霉变小麦主要测定了小麦籽粒的霉菌和酵母菌总数、容重、千粒重和发芽率；测定了小麦粉的湿面筋含量、干面筋含量、面筋指数和降落数值，结果如表1所示。

结果表明：其他条件相同，随着湿度的增加，小麦籽粒霉菌和酵母菌总数呈指数增加，数量级由102上升到104，表明霉变程度越深；随着小麦籽粒霉菌和酵母菌总数的增加，由于微生物的分解和呼吸作用，小麦的容重和千粒重逐渐下降，使得小麦的质量等级逐渐降低，严重霉变时甚至降到了等级外；发芽率也下降较多，表明发芽率与粮食的霉变密切相关［7－8］；湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数也呈下降趋势，可能与微生物的分解大分子物质有关；小麦籽粒硬度反映的主要是淀粉与蛋白质结合的紧密程度［9］，面筋含量的降低，使得小麦硬度也逐渐下降；由于微生物的活动，酶的活性增加，降落数值的降低与α－淀粉酶的活性增加有关［10－11］。

2.2 粉质拉伸特性

对霉变小麦粉进行了粉质和拉伸测定，结果如表2和表3所示。

表1 霉变小麦品质特性

表2 霉变小麦粉面团粉质测定结果

续表

表3 霉变小麦粉面团拉伸测定结果

结果表明：对于5种不同品种霉变小麦随着小麦霉变程度的加深，面团的吸水率、形成时间、稳定时间和评价值呈下降趋势，而弱化度呈增加的趋势；面团的拉伸曲线面积、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力呈下降趋势，拉伸比与最大拉伸比呈上升趋势。这是因为随着小麦霉变程度的加深，面筋筋力下降，面团筋力过小，流散性强，持气性能差，面团易流变和塌陷变形，面团不易加工且烘焙质量不良，可能会造成成品形状低，体积变小［12－14］，表明随着小麦霉变程度的加深，面团的流变学特性降低。

2.3 相关性分析

用SPSS 11.5对不同霉变程度的小麦籽粒霉菌和酵母菌总数、小麦品质进行相关性分析，结果如表4和表5所示。

表4 霉变小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与小麦品质间的相关性

表4结果表明：小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与容重、千粒重、发芽率呈极显著性负相关。小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与面筋指数呈极显著性负相关，与降落数值、湿面筋含量、干面筋含量呈显著性负相关。

表5 霉变小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与面团特性的相关性

表5结果表明：小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与面团吸水率呈极著性负相关，与面团形成时间、稳定时间呈显著性负相关。小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与面团最大拉伸比呈显著性正相关。

2.4 试验数学模型的建立

用不同霉变程度的郑麦9023、郑麦366、周麦22和矮抗58的试验数据建立数学模型，结果如表6所示。

表6 模型描述（霉菌和酵母菌总数）

对于不同霉变小麦的霉菌和酵母菌总数进行回归分析，回归系数R2＝0.999 3。因此选取小麦籽粒霉菌和酵母菌总数（Y）作为因变量，容重（X1）、千粒重（X2）、发芽率（X3）、硬度（X4）、湿面筋含量（X5）、干面筋含量（X6）、面筋指数（X7）、降落数值（X8）、面团吸水率（X9）、形成时间（X10）、稳定时间（X11）、弱化度（X12）、粉质质量指数（X13）、拉伸曲线面积（X14）、拉伸阻力（X15）、最大拉伸阻力（X16）、拉伸比（X17）、延伸度（X18）作为自变量进行回归，结果如表7所示。

从表7中得出霉菌和酵母菌总数与各指标间的回归方程为：Y＝－8 323.899X千粒重＋123.628X容重－11 633.727X拉伸比＋16 799.679X形成时间＋2 973.845X面筋指数＋415.119X发芽率－1 778.245X湿面筋含量＋17 598.095

表7 线性回归分析系数

2.5 试验数学模型的验证

将不同霉变程度的周麦18的试验数据代入预试验模型中去验证模型的可行性，结果如表8所示。

表8 霉变小麦霉菌和酵母菌总数（霉变程度）的验证

根据试验中郑麦9023、郑麦366、周麦22、矮抗58的数据建立的模型用周麦18对模型进行验证，由表8可知，周麦18的原麦、轻度霉变小麦、中度霉变小麦的模型验证的相对误差均小于5%，而严重霉变小麦的相对误差大于5%，这表明建立的数学评价模型具有一定的统计意义和实际意义。

3 讨论与结论

小麦籽粒霉菌和酵母菌总数与容重、千粒重、发芽率、面筋指数、面团吸水率呈极显著性负相关，相关系数分别为：－0.713、－0.928、－0.766、－0.847、－0.628；与降落数值、湿面筋含量、干面筋含量、面团形成时间、稳定时间呈显著性负相关关系，相关系数分别为：－0.565、－0.489、－0.564、－0.534、－0.517；与面团最大拉伸比呈显著性正相关，相关系数为0.565；在实际小麦的储藏过程中，霉菌和酵母菌总数与小麦品质有很好的相关性。

霉菌和酵母菌总数与各指标间的回归方程为：

Y＝－8 323.899X千粒重＋123.628X容重－11 633.727X拉伸比＋16 799.679X形成时间＋2 973.845X面筋指数＋415.119X发芽率－1 778.245X湿面筋含量＋17 598.095

进入夏季后，我国大部分地区持续高温、多雨，加上部分地区发生严重的洪涝灾害，小麦极易发霉变质，造成小麦品质的下降，本研究利用人工调节温湿度的方式模拟霉变的条件，对霉变小麦的各项生化指标进行测定，进行数学模型的分析，为霉变小麦品质评价提供试验依据，对于我国夏季高温高湿天气下的小麦储藏和安全过夏具有一定的参考价值。

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