小麦淀粉生产工艺因素对淀粉糊化特性的影响

方颂平 蒲顺昌 吴文睿 刘飞翔 邢 爽

(亳州学院生物与食品工程系，亳州 236800)

小麦淀粉是一种重要的工业原料，广泛用于化工、纺织、造纸、医药等领域。近年来，由于小麦淀粉在色泽和价格上具有优势，因此在粉丝、粉条、河粉以及凉皮等领域用量日益增加。但小麦淀粉在生产粉丝时容易出现粘连，加工河粉和凉皮时经常出现凝胶强度不够等现象，尤其在夏季更为明显。为探讨解决小麦淀粉在应用中出现的这些问题，有必要对生产工艺因素对小麦淀粉糊化特性的影响进行深入研究。

小麦淀粉具有半结晶的颗粒结构，加水调浆加热到一定温度后，就会发生糊化。目前对小麦淀粉糊化特性的影响研究，主要集中在小麦品种[1]、淀粉来源[2]、颗粒大小[3]、直链淀粉和支链淀粉的比例[4]，以及糊化浓度、温度、pH值和外力等因素[5]。针对生产工艺因素对小麦淀粉糊化特性的影响探究较少。陶进华等[6]研究小麦淀粉经酸解后，淀粉分子质量减小，峰值黏度下降。Lin等[7]研究发现，糊化峰值黏度随着盐酸浓度的增加而降低。刘晓丹等[8]研究表明α-淀粉酶对小麦淀粉糊化及面条品质有影响，籽粒中α-淀粉酶活性越强，产品硬度、黏弹性越低，面条品质变差。小麦淀粉提取工艺中马丁法采用水洗分离面筋和淀粉，旋流法和卧螺法采用离心分离面筋和淀粉，不同提取工艺对淀粉糊化特性影响也不相同。王世伟等[9]对实验室马丁法分离和卧螺法分离的小麦淀粉糊化特性进行了研究表明，马丁法制得淀粉中损伤淀粉含量高于卧螺法小麦淀粉，峰值黏度和最终黏度降低。然而，生产工艺因素中杂菌感染、食品添加剂、酶活性以及提取工艺对淀粉糊化特性的影响鲜见报道。本实验研究生产工艺因素对小麦淀粉糊化特性的影响，可为小麦淀粉在应用中出现的问题提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马丁法小麦淀粉、旋流法小麦淀粉、卧螺法小麦淀粉、焦亚硫酸钠、乳酸(分析纯)、淀粉酶：200 000 U/g，淀粉乳(固形物含量25%，取自淀粉车间精制旋流器出口)。

1.2 仪器与设备

DFY-1型黏度计；DL-5型离心机；LGJ-10C型冷冻干燥机；2010plus液相色谱仪；TU1810紫外可见分光光度计；KH20R台式离心机。

1.3 方法

1.3.1 小麦淀粉制备

取淀粉乳200 mL，分别添加不同量的乳酸、焦亚硫酸钠和α-淀粉酶处理20 min，3 000 r/min离心10 min，除去上清液，加150 mL蒸馏水，搅拌均匀，继续3 000 r/min离心10 min，取下层沉淀物，用冷冻干燥机冷冻干燥，得小麦淀粉。

1.3.2 小麦淀粉理化指标检测

参考GB/T 8883—2017食用小麦淀粉。

1.3.3 小麦淀粉中乳酸含量测定

参考DB34/T 2003—2013白酒基酒中乳酸的测定。Inertsil ODS-3液相色谱柱,紫外检测波长为210 nm，柱温40 ℃，流速1.0 mL/min，流动相为0.1 mol/L KH2P04，用H3P04调pH到2.5。称取小麦淀粉10 g，加10 mL蒸馏水充分溶解后用6 000 r/min台式离心机离心，取上清液，用0.22 μm水相微孔滤膜抽滤，试样中乳酸的含量按公式计算：

式中：x为试样中乳酸的含量/mg/kg；A为试样中乳酸的色谱峰面积；N为试样的稀释倍数；CS为标准使用液中乳酸的浓度/mg/kg；AS为标准使用液中乳酸的色谱峰面积。

1.3.4 小麦淀粉中焦亚硫酸钠测定

参考GB 5009.34—2016食品中二氧化硫的测定。称取小麦淀粉20 g，加入250 mL蒸馏水，装上冷凝装置，冷凝管下端插入预先备有25 mL乙酸铅吸收液的碘量瓶的液面下,然后在蒸馏瓶中加入10 mL盐酸溶液，立即盖塞,加热蒸馏，同时做空白实验。

1.3.5 小麦淀粉中α-淀粉酶活性测定

参考GB/T 5521—2008谷物及其制品中α-淀粉酶活性测定比色法。α-淀粉酶活性测定方法有降落数值法、比色法[10]，降落数值法受α-淀粉酶活性以及淀粉酸化因素的影响，本实验采用比色法。

1.3.6 小麦淀粉糊化特性的测定

参考GB/T 22427.7—2008 淀粉黏度测定(布拉班德黏度仪法)。样品固形物含量8%。转速75 r/min，测定程序：以1.5 ℃/min的速率从35 ℃升至95 ℃，在95 ℃保温30 min，再以1.5 ℃/min的速率降至50 ℃，在50 ℃保温30 min，测定成糊温度、峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、回生值。

1.3.7 乳酸对小麦淀粉糊化特性的影响

取淀粉乳200 mL，添加乳酸0、100、500、1 000 mg/kg处理20 min，按1.3.1制备小麦淀粉，按1.3.6测定小麦淀粉糊化特性。

1.3.8 焦亚硫酸钠对小麦淀粉糊化特性的影响

取淀粉乳200 mL，添加焦亚硫酸钠0、10、20、30、40 mg/kg处理20 min，按1.3.1制备小麦淀粉，按1.3.6测定小麦淀粉糊化特性。

1.3.9 α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性的影响

取淀粉乳200 mL，添加α-淀粉酶，酶活0、20、200、2 000 U/100 mL处理20 min，按1.3.1制备小麦淀粉，按1.3.6测定小麦淀粉糊化特性。

1.3.10 提取工艺对小麦淀粉糊化特性的影响

取市场上具有代表性的三种小麦淀粉，马丁法、旋流法和卧螺法小麦淀粉，按1.3.2测定小麦淀粉理化指标，按1.3.6测定小麦淀粉糊化特性。

2 结果与讨论

2.1 乳酸对小麦淀粉糊化特性的影响

通过在淀粉乳中添加乳酸，模拟小麦淀粉生产过程中杂菌感染产酸对淀粉糊化特性的影响。如图1所示，随着淀粉中乳酸含量增加，峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均下降。

图1 乳酸对小麦淀粉糊化特性的影响

由表1可知，随着小麦淀粉中乳酸含量增加，成糊温度升高了11.6%，但峰值黏度、谷值黏度和最终黏度下降。当小麦淀粉中乳酸含量达到69.2 mg/kg时，峰值黏度下降了42%，谷值黏度和最终黏度均下降为0。

小麦淀粉生产过程中，在面团熟化、水洗工序(马丁法)以及管道输送等环节，容易杂菌感染产酸。通过添加乳酸模拟实验发现，适量的酸化处理，成糊温度升高，谷值黏度、最终黏度、回生值略有下降，原因是淀粉表面易溶解的部分糖苷键水解，黏性降低[11]，有利于解决粘连问题。但过量乳酸会导致小麦淀粉谷值黏度、最终黏度、回生值急剧下降，甚至失去凝胶性能，不利于粉丝、粉条、河粉和凉皮的加工。

表1 乳酸对小麦淀粉糊化特性的影响评价指标

注：同列中不同字母表示有显著差异(P<0.05)，余同。

表2 焦亚硫酸钠对小麦淀粉糊化特性影响的评价指标

表3 α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性影响的评价指标

2.2 焦亚硫酸钠对小麦淀粉糊化特性的影响

焦亚硫酸钠在食用淀粉的添加量≤0.03 g/kg(以二氧化硫残留量计)[12]，其功能是防腐剂。如图2所示，随着淀粉中焦亚硫酸钠含量增加，成糊温度提高，峰值黏度、谷值黏度和最终黏度下降。由于焦亚硫酸钠的水溶液呈酸性，其作用类似于酸化，黏度曲线和添加乳酸相似。

图2 焦亚硫酸钠对小麦淀粉糊化特性的影响

由表2可知，当小麦淀粉中焦亚硫酸钠(以二氧化硫计)含量达到3.3 mg/kg时，峰值黏度下降了18.0%，回生值下降了18.9%。焦亚硫酸钠是一种防腐剂，可避免杂菌感染产酸导致过度酸化的现象发生。此外，焦亚硫酸钠溶于水呈酸性，对小麦淀粉同时具有一定的酸化作用，适量添加可生产一些需要适度酸化的小麦淀粉产品。

2.3 α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性的影响

小麦中α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性有重要影响[13]，高α-淀粉酶活性显著改变淀粉糊化特性，大大降低加工品质和食用品质[14]。新收获小麦以及发芽小麦中α-淀粉酶活性要远远大于正常小麦[15]。如图3所示，随着淀粉中α-淀粉酶含量增加，峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回生值均显著降低。

图3 α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性的影响

由表3可知，当小麦淀粉中α-淀粉酶活性达到123.1 U/100 mL时，峰值黏度下降了46%，谷值黏度、最终黏度、回生值分别下降了77%、90%和97%。由此可见，α-淀粉酶对小麦淀粉糊化特性具有显著影响。在小麦收获季节，如果面粉加工企业添加大量新小麦或者使用发芽小麦，会导致原料面粉中α-淀粉酶活性增加。而α-淀粉酶能使淀粉发生糊化，导致淀粉最终黏度下降，凝胶性能降低，不利于河粉、凉皮等产品的加工。因此，在生产小麦淀粉时，原料面粉要尽量避免使用α-淀粉酶活性高的新小麦或发芽小麦制粉。

2.4 提取工艺对小麦淀粉糊化特性的影响

小麦淀粉提取工艺主要有马丁法、旋流法和卧螺法[16]。马丁法工艺水洗时间长，半敞开式操作，容易杂菌感染产酸，起到类似酸化的效果。如图4所示，马丁法小麦淀粉黏度曲线和添加乳酸、焦亚硫酸钠处理的小麦淀粉基本吻合。旋流法和卧螺法采用离心分离面筋和淀粉，两者生产的小麦淀粉黏度曲线相似，其峰值黏度、谷值黏度、最终黏度明显高于马丁法小麦淀粉。

图4 不同提取工艺对小麦淀粉糊化特性的影响

由表4可知，旋流法和卧螺法小麦淀粉峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均高于马丁法淀粉，尤其是最终黏度高出40%和48%，凝胶性能明显优于马丁法淀粉，更适合用于河粉和凉皮的加工。

表4 不同提取工艺对小麦淀粉糊化特性影响的评价指标

由表5可知，对三种不同提取工艺小麦淀粉中乳酸、焦亚硫酸钠和α-淀粉酶活性进行测定，在马丁法小麦淀粉中检测出了乳酸和焦亚硫酸钠，而旋流法和卧螺法小麦淀粉中未检出。α-淀粉酶在三种工艺淀粉中均未检出，说明本次小麦淀粉样品使用的原料面粉正常。

表5 不同提取工艺小麦淀粉理化指标

3 结论

研究添加乳酸、焦亚硫酸钠、α-淀粉酶以及不同提取工艺对淀粉糊化特性的影响。结果表明，在淀粉乳中添加适量乳酸模拟杂菌感染产酸，能使淀粉表面易溶解部分糖苷键水解，成糊温度提高，黏性降低。但过量会导致小麦淀粉谷值黏度、最终黏度和回生值急剧下降，影响使用；焦亚硫酸钠能抑制杂菌感染产酸，适量添加可避免过度酸化，同时溶于水呈酸性，对小麦淀粉又具有一定的酸化效果；α-淀粉酶能使淀粉糊化，导致淀粉最终黏度下降，凝胶性能降低，不利于河粉和凉皮加工。因此，在生产小麦淀粉时，原料面粉要尽量避免使用α-淀粉酶活性高的新小麦或发芽小麦制粉。马丁法小麦淀粉黏度曲线和乳酸、焦亚硫酸钠处理相似，旋流法和卧螺法小麦淀粉，最终黏度明显高于马丁法小麦淀粉，其凝胶性能更好，更适合用于河粉和凉皮的加工。