小麦后熟期间碳水化合物特性及α-淀粉酶活性变化研究

王晓曦，徐 瑞，谭晓荣，王绍文，田建珍

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

后熟是小麦的重要生理特性之一.新收获的小麦加工、食用品质较差，经过后熟作用，小麦的各项品质才能达到理想状态，储藏稳定性也会有所提高.

碳水化合物是小麦的主要成分，占小麦组成的70%左右[1]，主要由单糖、低聚糖及多糖组成[2]，其性质和变化对小麦品质均有很大的影响[3].此外，α-淀粉酶能水解淀粉生成麦芽糖和糊精，对面粉的糊化特性有一定的影响.前人大多研究的是小麦中的碳水化合物在长期储藏中含量的变化，而对后熟期间变化研究较少.作者通过测定5 种新收获小麦（济麦17、济麦22、济麦620709、郑麦366和太空6 号）在后熟过程中α-淀粉酶活性、碳水化合物、糊化特性的变化，以及淀粉酶活性对其变化的影响，研究了小麦后熟期间碳水化合物特性及相关品质的变化情况，为探索小麦后熟机理提供了一定的数据基础.

1 材料与方法

1.1 材料

选用济麦17、济麦22、济麦620709、郑麦366、太空6 号（TK6）等5 种不同筋力不同产地的小麦作为试验原材料，2011 年6 月20 日购于山东粮食交易市场和河南省农科院.

1.2 主要仪器与设备

RVA 快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientific 公司；WZZ-2B 自动旋光仪、722N 分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；TXSB-JJLF 型降落数值测定仪：北京中西远大科技有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 样品的处理

5 种小麦经清理之后用25 kg 的袋子储藏于室温下，在储藏的第15、30、45、60、75、90、120、150天取样，分别取3.0 kg 进行润麦，济麦17、济麦22、济麦620709、郑麦366、TK6 的入磨水分分别为16%、15%、15.5%、17%和14%，润麦时间为24 h.磨粉储藏3 d 后进行指标的测定.

1.3.2 样品指标的测定

还原糖含量根据GB/T 5009.7—2008 测定；粗淀粉含量用1% HCl 旋光法测定；直链淀粉含量根据GB 7648—87 并有所改动，直链淀粉和支链淀粉标准样品购自于美国SIGMA 公司；降落数值根据GB/T 10361—2008 方法测定；面粉的糊化特性根据GB/T 24853—2010 进行测定.

1.3.3 数据分析及处理

将小麦籽粒的还原糖、粗淀粉、直链淀粉进行平行试验后，所得数据用于ORIGIN 作图，并用SPSS 软件进行数据分析.

2 结果与分析

2.1 新收获小麦还原糖含量的变化

小麦在储藏过程中还原糖含量的变化主要是由淀粉和非还原糖的水解、微生物的活动、小麦自身的呼吸作用所引起的.储藏初期还原糖含量的下降是因为微生物活动，小麦呼吸作用的消耗大于水解作用的积累；而后随着储藏时间的延长，微生物活动逐渐减弱，还原糖的含量逐步增加并趋于平缓.

如图1 所示，新收获的小麦在储藏初期还原糖含量变化较为剧烈：在0～30 d 都表现为剧烈地减少；在60～75 d 逐渐上升后又趋于平稳.其中，变化较为剧烈的是济麦620709，变动幅度达39.53%.

图1 不同储藏时间小麦面粉的还原糖含量

2.2 新收获小麦淀粉含量的变化

小麦淀粉中直链淀粉和支链淀粉都是D-葡萄糖以α-(1-4)糖苷键为主链连接而成的，它们的区别是直链淀粉为线性聚合物，而支链淀粉还有以α-(1-6)糖苷键的许多支链，所以相对分子质量较大，大约为2.0×105；由于直链淀粉没有分支结构，所以在水溶液中比较容易形成沉淀，而支链淀粉则容易形成强度很小的凝胶.基于这种性质，直/支链淀粉比的不同使面粉具有不同的流变学特性，进而决定面粉的用途.一般认为在长期储藏过程中，淀粉的含量基本保持不变.

图2 和图3 是不同储藏时期不同品种小麦粗淀粉以及直链淀粉含量的变化，粗淀粉在储藏初期有少许的波动，60 d 左右变化较为剧烈，但整体略微升高，即粗淀粉含量升高.直链淀粉的变化较为剧烈，数据一直在上下波动，变化最大的是太空6 号，变异系数达5.46%，变化最小的是济麦17，但整体上均为上升的趋势，这可能是直链淀粉和支链淀粉分解和合成的原因.

图2 不同储藏时间小麦面粉的粗淀粉含量

图3 不同储藏时间小麦面粉的直链淀粉含量

2.3 新收获小麦淀粉糊化特性的变化

淀粉糊在加热过程中，淀粉颗粒破裂，直链和支链淀粉先后溢出到溶液中，又由于剪切力的作用，多聚物重新排列，表观黏度降低，这一系列的的凝胶化综合过程被称为糊化[4].糊化特性反映了面粉的化学和热变性作用，是面粉品质和食品加工品质的重要指标.

峰值黏度是指淀粉发生溶胀及多聚体的溢出所导致的黏度增加与多聚体重新排列所致黏度降低之间平衡的时候的黏度值[5].由图4 可以看出，5个品种小麦的峰值黏度在0～30 d 内急剧地上升，变化幅度最大的是济麦620709，变幅达32.21%.这可能是因为小麦在刚收获时恰逢高温高湿阶段，微生物活动较为旺盛，部分蛋白被分解，释放包裹的淀粉颗粒，淀粉膨胀体积率增加，使峰值黏度上升[6].随着时间的延长，峰值黏度的变化幅度逐渐变小，至75～90 d 之间趋于稳定.

图4 不同储藏时间小麦面粉的峰值黏度

衰减值是指淀粉颗粒在加热和搅拌过程中破裂的容易程度，主要反映小麦淀粉的抗剪切和耐热性能.由图5 可以看出，济麦17、22、620709 衰减值随着后熟时间的延长呈现先增加后下降的趋势，开始变化较为剧烈，然后逐渐平稳；郑麦366、TK6 的衰减值则总体呈现下降趋势.即总体呈现逐渐降低的趋势，并于在75～90 d 趋于平稳.这说明随着时间的延长，小麦的淀粉颗粒强度逐渐增大，不再容易被破坏.

图5 不同储藏时间小麦面粉的衰减值

淀粉糊在冷却过程中，淀粉分子之间发生重聚形成凝胶(淀粉分子的回生或重排)过程中最后的黏度值称之为最终黏度，这段糊化曲线称之为回生区.最终黏度反映的是面粉在熟化冷却后形成黏糊和凝胶的能力；回生值主要反映的是淀粉的稳定性和老化趋势.

由图6 和图7 可以看出，5 个品种小麦的最终黏度和回生值在0～30 d 内急剧上升，变化幅度最大的是济麦620709，变幅分别是38.22% 和36.44%.30 d 过后最终黏度和回生值均上下小幅度波动至逐渐平稳，这与峰值黏度的变化趋势相近.

图6 不同储藏时间小麦面粉的最终黏度

图7 不同储藏时间小麦面粉的回生值

2.4 新收获小麦α-淀粉酶活性的变化（图8）

图8 不同储藏时间小麦面粉的降落数值

α-淀粉酶活性的大小，可以直接通过降落数值的大小来反映，降落数值越高表明α-淀粉酶的活性越小.由图8 可知，初始降落数值增幅较大，尤其是在30 d 内，这是由于淀粉酶活性受温度影响很大，其活性逐渐降低造成的[7].随着储藏时间的延长，降落数值增幅变小至90 d 左右趋于稳定.其中济麦17 的α-淀粉酶活性最低，太空6 号最高.降落数值增幅最小的是太空6 号，增加幅度最大的是济麦620709，达到了22.51%，从最初的159变为最后的397.

2.5 不同指标的相关性分析

由表1—表5 可以看出，在所有的指标中，与后熟时间有显著关系的是降落数值，且相关系数极其显著，这说明小麦的后熟作用对降落数值影响显著.还原糖与面粉的糊化特性中峰值黏度、最终黏度、回生值都呈显著的负相关关系；与降落数值呈显著的负相关关系，这说明α-淀粉酶活性越高，还原糖的含量就越低，这是因为α-淀粉酶能水解淀粉生成糊精、麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等.峰值黏度与最终黏度、回生值都呈显著的正相关关系，与降落数值也是正相关的，只是相关程度不同.最终黏度与回生值、降落数值都呈显著的正相关关系.济麦620709、郑麦366 和太空6 号的直链淀粉含量与衰减值呈显著的负相关关系，支链淀粉的变化趋势和直链淀粉相反，这说明淀粉的直/支比会对面粉的糊化特性产生很大影响.注：*表示显著相关（p＜0.05）；**表示极显著相关（p<0.01），下表同.

表1 济麦17各个指标的相关性

表2 济麦22 各个指标的相关性

表3 济麦620709 各个指标的相关性

表4 郑麦366 各个指标的相关性

表5 太空6号各个指标的相关性

3 结论

小麦后熟过程中，还原糖的含量先急剧降低，继而缓慢上升最后趋于平稳；粗淀粉的含量基本保持不变，直链淀粉上下波动，但整体是上升的趋势；糊化特性中，峰值黏度、最终黏度、回生值变化一致，均是0～30 d 内急剧增加，在90 d 左右变化平缓，最终趋于稳定.

小麦的后熟作用对降落数值的影响显著，即随着时间增长，降落数值明显增加.同时，α-淀粉酶活性逐渐降低.

面粉糊化特性中的峰值黏度、最终黏度和回生值与还原糖的关系呈负相关性；最终黏度与回生值、降落数值的关系呈显著的正相关性；还原糖与降落数值呈显著的负相关性，且还原糖与直链淀粉的变化趋势相反；同时，因为直链淀粉的变化又与糊化特性的衰减值有一定的相关性，这说明酶活性的变化和还原糖含量及糊化特性的变化有一定的相关性，并可以通过控制后熟过程中酶活性的变化来控制后熟的变化.

［1］陆启玉，尉新颖.小麦淀粉对面条品质的影响［J］.食品科技，2009（9）:153-156.

［2］冯攀屹，王晓曦，董秋晨，等.小麦后熟作用对其品质变化的影响［J］.粮食加工，2010，35（5）:37-39.

［3］Gangadharan D，Madhavan Nampoothiri K，Sivaramakrishnan S，et al.Immobilized bacterial α-amylase for effective hydrolysis of raw and soluble starch［J］.Food Research International，2009，42（4）:436-442.

［4］蒋甜燕.不同储藏条件下小麦粉品质变化规律的研究［D］.南京：南京财经大学，2010.

［5］George J，Mccracken K J.Changes in In Vitro Viscosity（IVV）of whole or ground wheat grain during storage and effects of storage temperature［J］.Journal of Cereal Science，2003，37（2）:179-185.

［6］马铁明，戚广艳，何雅蔷，等.大豆粉末磷脂对面团流变学性质和面包品质影响研究［J］.河南工业大学学报：自然科学版，2007（1）：36-38.

［7］何雅蔷，马铁明，王凤成，等.大豆粉末磷脂对面团流变学特性和馒头品质的影响研究[J].粮食与饲料工业，2007（1）：25-27.