小麦中淀粉在不同储藏温湿度下糊化特性的变化

张玉荣，刘月婷，张德伟，暴 洁，苌彦衡

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

我国是小麦生产大国和储藏大国，目前年产量已超过1 亿t[1].小麦是我国的主要储备粮，在储藏过程中温湿度对其品质影响最大，较高的温湿度也是微生物活动的最佳条件.小麦籽粒中大约75%是淀粉[2]，影响着小麦的储藏、食用以及加工品质，了解小麦淀粉的糊化特性，找到储藏温湿度对小麦淀粉糊化特性的影响，可为小麦储藏条件的控制以及其他谷物更好地储藏奠定理论基础，同时也为面制品的加工提供一些参考.淀粉的糊化是淀粉微晶束的溶融过程，测定方法包括RVA、DSC 和布拉班德黏度计法等[3].有研究表明小麦淀粉糊化特性受到纬度、播种期、水分含量、施肥量及品种等因素的影响[4-6].面筋蛋白和麦麸的添加量以及淀粉的粒度对淀粉糊化特性也有影响[7-8].池晓菲等[9]研究表明小麦在谷物中糊化温度比较低，与其他谷物糊化特性差异较大.张玉荣等[10]提出大米的峰值黏度、最终黏度以及保持黏度随着储藏时间的延长变化比较大.宋伟等[11]研究表明随着储藏时间的延长，糙米的峰值黏度是上升的.直链/支链淀粉含量的比例对糊化特性也有影响[12-13].而对于不同温湿度组合对小麦淀粉糊化特性的影响的研究比较少.笔者选高筋和中筋两种小麦，模拟中国典型储粮环境区域气候条件，对小麦糊化特性随储藏时间和储藏条件的变化规律和变化机理进行研究，为小麦储藏品质劣变程度判断以及储藏条件的选择提供一定的理论依据和基础.

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选取的材料是高筋小麦（郑麦瑞星一号）、中筋小麦（郑麦8998），均购于种子公司，已经度过后熟期.

1.2 主要仪器

多功能粉碎机:上海兆申科技有限公司；锤式旋风磨：上海嘉定粮油仪器有限公司；HWS 型智能恒温恒湿箱：宁波东南仪器有限公司；RVA 快速黏度分析仪：北京微讯超技仪器技术有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 小麦储藏

根据中国储粮环境区域气候条件的年平均温湿度，恒温恒湿箱设定的4 个储藏条件分别为：35℃、RH 85%，28 ℃、RH 75%，20 ℃、RH 65%，15℃、RH 50%，每经过20 d 取一次样对淀粉糊化特性进行测定.

1.3.2 淀粉提取

提取过程：小麦→锤式旋风磨磨粉→过100目筛→提取脂肪→和成面团静置30 min→搓洗面团至洗出液遇碘不变色→洗出液经100 目筛过滤→离心→弃去上层黑色物质，下层白色物质即淀粉.自然风干粉碎，过100 目筛装入自封袋备用.水分测定参照GB/T 5497—1985 中105 ℃烘箱法[14]进行.糊化特性测定按照GB/T 24853—2010 测定[15].

1.3.3 数据处理

采用Excel 作图，SPSS 数据处理软件进行方差分析和相关性分析.

2 结果与分析

淀粉的糊化特性主要受到淀粉质量的影响，小麦是活的有机体，在储藏的过程中一直进行着呼吸代谢，其籽粒内部淀粉的结构，直链、支链淀粉的含量以及淀粉颗粒特性和蛋白质含量等各个指标都会有不同程度的变化，这些变化都会对淀粉的糊化特性造成影响.本试验选取高筋和中筋两种小麦，两种小麦淀粉糊化特性特征值随着储藏时间的延长变化趋势基本相同，而中筋小麦淀粉的糊化特征值变化速率较大.

2.1 峰值黏度

峰值黏度是多聚体逸出与破裂导致黏度增加和多聚体重新排列导致黏度降低之间的平衡点，显示了淀粉结合水的能力，它与最终产品的质量有关.由图1 和图2 可以看出，短期储藏中筋淀粉的峰值黏度总体比高筋淀粉的小，随着储藏时间的延长，中筋淀粉的下降趋势更为明显.在RH 50%、15 ℃和RH 65%、20 ℃的储藏条件下两个筋型的小麦淀粉峰值黏度变化很小，整个曲线的变化趋势比较平缓.储藏条件为RH 75%、28 ℃时淀粉的峰值黏度变化比较明显，储藏60 d 时峰值黏度下降幅度开始变大，而在RH 85%、35 ℃的储藏条件下，储藏40 d 时峰值黏度的下降趋势就开始明显加快.说明高温高湿储藏条件能使小麦淀粉的峰值黏度下降更快，且在更短时间内就开始劣变.而低温低湿的储藏条件，可以很好地保持小麦在长时间储藏中品质不发生明显改变.这与Zhou等[17]的研究结果不同，可能是样品品种不同以及本论文中测定样品是提取纯淀粉进行测定而造成的.

2.2 最低黏度

淀粉颗粒受到机械剪切力和恒定高温（95 ℃）的持续作用，淀粉颗粒进一步崩解，淀粉分子进入溶液并重新排列.这一阶段通常表现为黏度衰减至保持黏度即最低黏度.由图3 及图4 可知，淀粉的最低黏度随着储藏时间的延长是减小的，在RH 50%、15 ℃的条件下最低黏度变化最小，在RH 85%、35 ℃的条件下，中筋淀粉比高筋淀粉更早发生变化，在储藏20 d 时急剧下降.其他两个储藏条件最低黏度变化趋势比较接近.这与刘素娟[16]的研究得到新收获的小麦随储藏期的延长小麦面粉的最低黏度是增加的结论相反，其主要是与小麦是否度过后熟期以及本论文中样品是提取的淀粉有关，而且淀粉糊化特性也受到脂肪、蛋白质等的影响，本研究是在排除了这些因素的影响下进行的.

图1 高筋小麦淀粉在不同储藏条件下峰值黏度变化

图2 中筋小麦淀粉在不同储藏条件下峰值黏度变化

图3 高筋小麦淀粉最低黏度随储藏时间的变化

2.3 最终黏度

随着温度的降低，淀粉分子会重新发生聚合形成凝胶，淀粉溶液黏度增加至最终黏度，最终黏度表明了样品在熟化并冷却后形成黏糊或凝胶的能力.图5 和图6 分别是高筋淀粉和中筋淀粉在不同储藏条件下最终黏度随储藏时间的变化曲线，在所有的储藏条件下淀粉的最终黏度都有所上升，中筋淀粉的上升速度更快一点，对温湿度的变化反应更灵敏.储藏期为60 d 在RH 85%、35℃的条件下变化幅度反而小于RH 75%、28 ℃的条件下，储藏80 d 的变化幅度有所增大，证明储藏温湿度对小麦淀粉的最终黏度有一定影响.

图4 中筋小麦淀粉最低黏度随储藏时间的变化

图5 高筋小麦淀粉最终黏度变化曲线

图6 中筋小麦淀粉最终黏度变化曲线

2.4 回生值

回生值是最低黏度与最终黏度的差值，也称凝胶值，反映淀粉的老化程度，值越大淀粉老化程度越大.由图7 和图8 可看出：两种筋型的小麦淀粉在储藏80 d 内，回生值总体呈现增加的趋势，只有在RH 50%、15 ℃的条件下，回生值变化较小，在20 ℃和28 ℃的储藏条件下变化趋势比较接近，增加比较缓慢，最后曲线在慢慢靠近，在35 ℃的条件下，高筋淀粉储藏40 d 以后增加开始变快，而中筋淀粉从第20 天开始增加就开始加快，比高筋更早发生劣变，证明储藏温湿度对淀粉的糊化特性有一定影响，对中筋小麦淀粉的回生值影响更为显著.

图7 高筋小麦淀粉回生值变化曲线

图8 中筋小麦淀粉回生值变化曲线

2.5 其他特性参数的变化

从表1 可看出，高筋淀粉的糊化温度在（65±2）℃波动，中筋淀粉的在（76±3）℃波动，随着储藏时间的延长，变化均不显著.温湿度对小麦淀粉的糊化温度影响不明显，没有一定规律.这一特性和雷玲等[18]对稻谷的研究得出的结论相似.淀粉的崩解值（表2）随着储藏时间的延长而升高，温湿度越高升高越快，储藏条件对淀粉崩解值具有比较明显的影响，在15 ℃的储藏条件下两种筋型小麦淀粉的崩解值变化比较小，说明低温低湿条件有利于小麦的储藏.

2.6 淀粉糊化特性参数与储藏时间的相关性分析

储藏时间对淀粉的糊化特性具有一定的影响，随着储藏时间的延长，糊化特征值均有所变化.表3 是高筋淀粉和中筋淀粉的糊化特征值与储藏时间的相关性分析.由表3 可以看出，高筋淀粉和中筋淀粉的回生值、最终黏度、峰值黏度和最低黏度都与储藏时间极显著相关.除了最低黏度中筋淀粉的相关系数比高筋小麦淀粉的大，说明中筋小麦淀粉受储藏时间的影响更大，高筋小麦淀粉相对于中筋小麦淀粉而言影响小一点.由此可以看出在储藏中高筋和中筋小麦淀粉对储藏时间敏感的指标是回生值、最终黏度、峰值黏度和最低黏度.

2.7 淀粉糊化特性参数的差异性分析

由以上分析可以看出不同的糊化特征值受到储藏时间和储藏条件的影响程度不同，由双因素方差分析可知储藏时间和储藏温湿度及其交互作用对高筋淀粉和中筋淀粉的峰值黏度、最低黏度均有极显著影响，对于最终黏度，储藏时间和储藏温湿度对其具有极显著影响，交互作用对其具有显著影响.进一步采用最小显著差数法（LSD）对不同储藏温湿度下的峰值黏度、最低黏度和最终黏度进行多重比较（表4），结果发现高筋淀粉和中筋淀粉受储藏温湿度的影响相同，峰值黏度和最低黏度在35 ℃和15 ℃的储藏条件差异显著，而在28 ℃和20 ℃的储藏条件下差异不显著，这说明在一定的中温中湿的温湿度范围内储藏温湿度的变化对其峰值黏度和最低黏度影响不大.而最终黏度却在15 ℃和20 ℃的储藏条件下差异显著，在28 ℃和35 ℃的储藏条件下差异不显著，说明在温度比较高的情况下湿度温度的改变对淀粉的最终黏度影响不大.表5、表6、表7 分别对3 个糊化特征值进行了差异性分析.

表1 高筋、中筋小麦淀粉糊化温度 ℃

表2 高筋、中筋小麦淀粉崩解值 cP

表3 高筋、中筋淀粉参数的相关性

表4 不同储藏条件下糊化特征值差异性比较 cP

由表5 可知，高筋淀粉峰值黏度在储藏20 d时，只有在RH 85%、35℃的储藏条件下到达显著水平，储藏40 d、60 d 在35 ℃和28 ℃的储藏条件下显著，储藏80 d 均达到显著水平.中筋小麦淀粉比较敏感，在储藏20 d 时均已呈现显著性，不难发现小麦淀粉的峰值黏度在高温高湿的条件下更易发生劣变，在15 ℃的条件下变化是最小的，而在中温中湿范围内时，温湿度的变化对淀粉的峰值黏度影响不大.

表5 峰值黏度差异性分析 cP

表6 最低黏度差异性分析 cP

表7 最终黏度差异性分析 cP

由表6 可知，在储藏20 d 时两种小麦淀粉的最低黏度均没有达到显著水平，储藏40 d 时高筋淀粉只有在35 ℃的储藏条件下达到显著水平，而中筋淀粉在35 ℃和28 ℃的条件下均已达到显著水平，中筋小麦淀粉对于温湿度的变化反应更灵敏.随着储藏时间的延长，两种淀粉的最低黏度在中温中湿的范围内也趋向一致，此两种储藏条件下的最低黏度显著性一致.由此得出了与前面一致的结论，在中温中湿的范围内，温湿度变化对小麦淀粉的最低黏度的影响也不是很明显.

由表7 可知，两种筋型小麦淀粉的最终黏度受储藏条件的影响较大，储藏40 d 时两种淀粉均已达到显著水平，而储藏20 d 时中筋淀粉也已达到显著水平，由此可以看出淀粉的最终黏度受到储藏条件的影响比较大，对储藏环境的变化更为敏感.

3 结论

不同储藏条件下，中筋淀粉比高筋淀粉特征值更早出现波动.峰值黏度、最低黏度、最终黏度和回生值在高温高湿的储藏条件下变化显著，在中温中湿储藏条件下各指标的变化趋势相同.低温储藏有利于延缓小麦发生劣变，但湿度仍不能太高，否则小麦劣变速度仍会加快.

两种筋型小麦淀粉的回生值、最终黏度、峰值黏度和最低黏度都与储藏时间呈现极显著相关，它们是两种淀粉随储藏时间变化敏感的糊化特征值.

储藏条件和储藏时间对峰值黏度、最终黏度、最低黏度均有显著性影响，储藏条件对其影响比较大，峰值黏度和最低黏度在中温中湿范围内储藏温湿度对其影响不大，最终黏度在高温范围内储藏温湿度对其影响差异不显著.

［1］叶为标.淀粉糊化及其检测方法［J］.粮食与油脂，2009（1）:7-10.

［2］王旭峰，何计国，陶纯洁，等.小麦麸皮的功能成分及加工利用现状［J］.粮食与食品加工，2006，13（1）:19-22.

［3］张建华，张定一，姬虎太.小麦品种淀粉糊化特性研究［J］.小麦研究，2010，31（1）:1-4.

［4］刘艳阳，张洪程，蒋达，等.播期对不同筋型小麦品种淀粉糊化特性的影响［J］.华北农学报，2009，24（4）:169-173.

［5］刘艳阳，张洪程，蒋达，等.纬度和播期对小麦淀粉糊化特性的影响［J］.扬州大学学报：农业与生命科学版，2008，29（4）:67-70.

［6］郑志松，王晨阳，张美微，等.水、氮磷肥及其互作对小麦淀粉糊化特性的影响［J］.中国生态农业学报，2010，20（3）:310-314.

［7］陈建省，田纪春，谢金刚，等.麦麸添加量对小麦淀粉糊化特性的影响［J］.中国粮油学报，2010，25（11）:18-23.

［8］陈建省，邓志英，吴澎，等.添加面筋蛋白对小麦淀粉糊化特性的影响［J］.中国农业科学，2010，43（2）:388-395.

［9］池晓菲，吴殿星，楼向阳，等.五中禾谷类作物淀粉糊化特性的比较研究［J］.作物学报，2003，29（2）:300-304.

［10］张玉荣，周显青.典型储粮环境下储藏大米糊化特性实验［J］.农业机械学报，2010，41（8）:125-130.

［11］宋伟，刘璐，支永海，等.储藏温度对糙米糊化特性的影响［J］.安徽农业科学，2011，39（1）:221-223.

［12］梁丽松，徐娟，王贵禧，等.板栗淀粉糊化特性与淀粉粒粒径及直链淀粉含量的关系［J］.中国农业科学，2009，42（1）:251-260.

［13］Cozzolino D，Roumeliotis S，Eglinton J.Relationships between starch pasting properties，free fatty acids and amylose contentin barley［J］.Food Research International，2013，51:444-449.

［14］GB/T 5497—1985，粮、油料检验：水分测定法［S］.

［15］GB/T 24853—2010，小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速黏度仪法［S］.

［16］刘素娟.新收获小麦在不同储藏时间品质特性的变化及对面制品的影响［D］.郑州：河南工业大学，2012.

［17］Zhou Z K，Robards K，Helliwell S，et al.Effect of rice storage on pasting properties of rice flour［J］.Food Research International，2003，36:625-634.

［18］雷玲，孙辉，姜薇莉，等.稻谷在储藏中糊化特性变化的研究［J］.粮油食品科技，2007，15（5）:6-8.