小麦粉加工精度对挂面储藏期间脂质稳定性的影响

黄 倩 郭晓娜 朱科学

(江南大学食品学院，无锡 214122)

面条是中国传统主食之一，深受消费者喜爱，其中挂面因具备易储藏、食用方便等特点，具有广阔的市场需求。但其在长期储藏过程中，尤其是夏天高温高湿环境下，易酸败产生不良风味，严重影响挂面的感官品质。

挂面的主要原料是小麦粉，实际生产中大多使用中后路粉流的小麦粉制备挂面。不同粉流小麦粉，其加工精度不同，使得脂肪和灰分含量不同，制成挂面后其储藏性能不同。挂面的酸败主要由脂质水解和氧化引起。脂质在储藏过程中最先开始发生的是水解反应，然后是氧化反应[1]。脂肪含量、脂肪酶活性影响脂肪水解程度，低加工精度小麦粉残存的麸皮胚芽中脂肪酶活高，催化脂肪水解，造成食物品质的下降。陈聪聪等[2]研究指出：小麦粉的加工精度越低，储藏期间其脂类的水解程度越高。同时，小麦粉中的多不饱和脂肪酸发生氧化反应，生成醛、酸类等带有刺激性气味的化合物，影响消费者可接受度[3]。加工精度越低的小麦粉储藏过程中氧化酸败速度越快[2]。

目前已有较多文献研究花生[4]、燕麦[5]、饼干[6]和面包[7]等高脂肪含量谷物及其制品储藏过程指标变化规律，而挂面储藏期长、脂肪含量低，研究的较少。Hall等[8]发现高温干燥的意面耐储藏；Verardo等[9]探究不同包装条件对添加n-3系不饱和脂肪酸的意面储藏稳定性影响，发现避光储藏的意面能有效保护不饱和脂肪酸；而原料小麦粉加工精度对挂面储藏稳定性影响鲜有报道。本研究选择4种不同加工精度的小麦粉，测定其制得的挂面在储藏期间脂肪含量、脂肪酸值、脂肪酶酶活、脂肪酸组成及挥发性成分的变化，探究小麦粉加工精度对挂面储藏稳定性的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料

4种不同加工精度的小麦粉：前20粉、70粉、后20粉和全麦粉。前20粉是小麦籽粒胚乳出粉率为20%的小麦粉；70粉是制粉时去除麸皮和胚芽后出粉率为70%的小麦粉；后20粉是靠近皮层的出粉率为20%的小麦粉；全麦粉是整粒小麦籽粒研磨制得的粉。

对硝基苯酚正辛酸酯(pnpc)，纯度97%；95%乙醇、石油醚、无水乙醚为分析纯。

1.2 仪器与设备

HWJZ-5真空和面机，JMTD-168/140实验面条机，SKY-030智能挂面干燥试验台，GC-2010 PLUS气相色谱仪，TSQ Quantum XLS三重四极杆气质联用仪。

1.3 方法

1.3.1 挂面的制备

称取1 000 g小麦粉加入320 g去离子水(溶入10 g食盐)，在真空条件下(真空度-0.08 MPa)和面8 min，于25 ℃静置熟化30 min，采用压延机连续压延14道后压片切条，在智能挂面干燥实验台分段干燥3.75 h，用自封袋包装。将样品在44 ℃、75%湿度恒温恒湿箱储藏，每2周取样一次，挂面样品磨粉后过80目筛待用。制备的前20粉、70粉、后20粉及全麦粉挂面初始含水量分别为11.00%、11.41%、11.00%和10.12%。

1.3.2 游离脂、总脂和结合脂含量的测定

参考GB 5009.6—2016，游离脂含量测定采用索氏抽提法，试样用石油醚抽提后，蒸发除去溶剂，干燥得到游离态脂肪的含量；总脂含量测定采用酸水解法，试样经盐酸水解后用无水乙醚提取，除去溶剂后即得游离态和结合态的总含量。结合脂含量为总脂与游离脂含量之差。游离脂、结合脂和总脂含量以干基算。

1.3.3 脂肪酸值(FFA)的测定

参考GB/T 15684—2015，称取5.00 g挂面粉于离心管内，加入30 mL 体积分数95%乙醇，采用旋转式搅拌器在室温下提取1 h。以2 000 g离心力离心5 min，取上清液20 mL至锥形瓶，加入5滴酚酞溶液。用浓度为0.01 mol/L的NaOH-乙醇溶液滴定至淡粉色并持续3 s，同时做空白实验。操作者佩戴橙色滤色镜以消除浸出液黄色干扰。

式中：Ak为脂肪酸值/mgKOH/100 g；V1和V0分别为试样和空白消耗的NaOH-乙醇的体积/mL；c为NaOH-乙醇的浓度/mol/L；m为试样质量/g；w为试样含水量/%；8 415为用KOH表示的常数。

1.3.4 脂肪酶(LA)的活性测定

参考Cai等[10]的方法，称取1 g挂面粉，加入5 mL Tris-HCl缓冲液(0.05 mol/L，pH 8.0)，振荡混匀，4 ℃冰浴15 min后离心10 min(10 000 r/min，4 ℃)得到粗酶液。37 ℃水浴下，依次加入1 780 μL Tris-HCl缓冲液、20 μL 10 mmol/L 的pnpc-乙腈底物和200 μL粗酶液，迅速混合均匀计时，3 min内每30 s记录405 nm下的吸光度值，以Tris-HCl缓冲液校零。每分钟吸光度增加0.01为一个脂肪酶的酶活单位。

1.3.5 脂肪酸组成测定

挂面粉与石油醚按照1∶3(m∶V)比例混合，静置12 h后过滤，用旋转蒸发仪加速滤液中石油醚挥发得到油样。油脂中脂肪酸组成的测定参照Hartman等[11]的方法并稍作修改。取20 mg油脂加入2% NaOH-CH3OH溶液在65 ℃加热30 min至油滴消失，加热期间取出试样振荡3次。再加入2 mL 14%BF3-CH3OH溶液继续加热20 min。停止加热后迅速冷却至室温，加入2 mL正庚烷混匀，再加入2 mL饱和NaCl溶液。在3 000 r/min转速下离心15 min吸取上层有机相至试管中，加入0.5 g无水硫酸钠，振摇静置，吸取上层溶液到进样瓶中待测定。1 μL脂肪酸甲酯注射进气相色谱，DB-Wax毛细管柱长30 m，内径25 mm，膜厚0.25 μm；载气：N2，流速：3 mL/min；程序升温：150～190 ℃,升温速率5 ℃/min，保持2 min；190～240 ℃,升温速率5 ℃/min，保持10 min；进样器温度：250 ℃；氢火焰离子检测器温度：250 ℃。脂肪酸的相对含量根据峰面积归一化法计算。

1.3.6 挥发性成分的测定

挂面中挥发性成分测定参考Hall等[8]的方法并做部分修改。称取挂面粉3.00 g置于20 mL顶空进样瓶中。将装有样品的顶空进样瓶置于加热装置中，将萃取头插入瓶中上部的顶空中，60 ℃萃取30 min。萃取后迅速进样，解析时间5 min。风味物质的鉴定：DB-Wax毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为250 ℃，采用不分流模式；载气氦气的流量为 0.8 mL/min。升温程序为：初始温度 40 ℃，保持4 min，以5 ℃/min升温到70 ℃，以10 ℃/min升温到230 ℃，保持8 min。电离的方式为 EI，电子能量70 eV，离子源的温度为200 ℃，接口温度250 ℃，质量扫描范围m/z为33～450。将GC-MS图谱与NIST、Wiley数据库进行匹配检索。待测样品中的挥发性风味物质的含量以峰面积计。

1.3.7 数据分析

所有数据均为至少3次实验结果的平均值。用SPSS 17.0中Duncan分析对所得数据进行显著性分析，P<0.05说明存在显著性差异；采用OriginPro 2016对数据进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同加工精度小麦粉基本化学组分分析

小麦粉加工精度常用灰分、白度、麸星等方法表示，2019年由国家粮食和物资储备局提出的《GB 1355小麦粉(征求意见稿)》中指出小麦粉加工精度以麸星的大小及分布的密集程度表示，具体质量指标是以灰分和脂肪酸值来对小麦粉加工精度进行区分。如表1所示，4种不同加工精度的小麦粉，前20粉和70粉的灰分含量显著(P<0.05)低于后20粉及全麦粉。Tang等[12]对43种小麦籽粒进行布勒试验磨制粉，测得皮磨粉矿物质元素含量均高于心磨粉。同时，随着加工精度的降低，小麦粉中粗脂肪含量明显升高，尤其是后路粉和全麦粉中粗脂肪含量达到前路粉的3倍和5倍。

表1 4种不同加工精度小麦粉基本化学组分/%

2.2 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间脂肪含量变化规律

4种加工精度的小麦粉制得的挂面在储藏期间总脂、游离脂和结合脂含量变化如图1所示。对储藏期间脂肪含量变化拟合动力学模型，得到相应的回归方程、决定系数和均方根标准差，如表2所示。决定系数均较高，说明脂肪含量变化情况可以通过多项式较好的拟合。小麦粉中游离脂是以游离态存在，主要由甘油三脂、游离脂肪酸和少量游离态的磷脂、糖脂组成；而结合脂主要是指与蛋白质和淀粉结合的脂质[13]。由图1a可知，全麦挂面初始总脂含量最高，后20粉挂面其次，70粉挂面和前20粉挂面最低，且在储藏过程中也保持着该趋势。全麦粉中麸皮和胚芽的存在使其脂肪含量显著(P<0.05)高于其他3种加工精度的小麦粉。在储藏过程中，4种加工精度小麦粉制得的挂面总脂含量显著降低(P<0.05)，尤其是在储藏前期，总脂含量下降幅度明显，随后总脂含量虽有下降但不显著(P>0.05)。储藏过程中，脂肪不断水解氧化而消耗，导致总脂含量不断降低。对拟合方程二次求导，可知含量降速的变化情况，前20粉挂面、70粉挂面和后20粉挂面总脂含量分别在13.0、10.6周和9.3周前降速渐慢，说明挂面总脂含量在前期下降明显，后20粉挂面下降明显快于前20粉挂面和70粉挂面。但全麦挂面在0～7.1周总脂含量降速加快，一直保持着快速下降的趋势。

游离脂含量变化如图1b所示，4种加工精度的小麦粉制得的挂面中游离脂含量总体呈现先下降后上升再下降的变化趋势。在0～4周，挂面中游离脂含量显著(P<0.05)下降，游离脂主要是非极性的甘油三脂以及游离脂肪酸，在储藏过程中，游离脂极易水解氧化，不断消耗使得含量降低。在4～12周，随储藏时间延长，加工过程中通过氢键与醇溶蛋白分子结合的非极性脂质[14]可能被逐步解离下来转化成游离脂状态，使得游离脂含量升高；在12周之后游离脂含量呈现下降趋势但变化不显著(P>0.05)。

对于结合脂，如图1c可知，在储藏0～12周，结合脂含量显著(P<0.05)降低，在12～16周期间结合脂含量有所下降但变化不显著(P>0.05)。小麦粉经加水和面等工序后制成挂面，水合期间部分游离脂与面筋蛋白结合而转化成结合脂[15]。在挂面加速长期储藏过程中，这部分结合上的脂质可能又再一步解离下来，使得结合脂含量降低，而位于淀粉颗粒内部的淀粉脂较稳定，很难发生变化，所以结合脂含量变化不明显。

表2 不同加工精度小麦粉制得的挂面脂肪含量变化动力学模型参数

2.3 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间FFA变化规律

游离脂肪酸是脂肪水解产物，脂肪酸值反映了挂面储藏过程中脂肪水解程度。4种不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间脂肪酸值变化如图2所示。4种挂面脂肪酸值都随着时间的延长而显著(P<0.05)升高，在第12周时达到最大值，随后脂肪酸值有所降低。全麦挂面初始及储藏过程中脂肪酸值均最高，后20粉挂面其次，70粉挂面及前20粉挂面最低。由表1可知，全麦粉游离脂质量分数高达1.69%，制成挂面后初始脂肪酸值仍较高，因含有麸皮和胚芽等组分，脂肪酶活性也较高，储藏过程脂肪水解程度也较大。在0～12周储藏期间，游离脂含量不断升高，脂肪会在内源性脂肪酶或热力学等作用下水解产生游离脂肪酸[16]。其中脂肪酶在脂肪水解反应中发挥重要作用，从图3可以看出挂面中脂肪酶活性保持着较高的水平，催化脂肪水解生成游离脂肪酸。在12～16周储藏期间，脂肪酸值有所降低，脂肪易发生氧化反应，尤其是挂面中富含多不饱和脂肪酸，由于羧基和双键的存在更易发生氧化酸败[8]。此外，游离脂肪酸氧化酸败的敏感性高于三酰甘油上酯化的相同的脂肪酸[17]，并且游离脂肪酸被认为是助氧化剂，因为脂肪酸分布在油-水界面并且含有的负电荷能吸引正价的铁离子到反应位点[18]。即在12～16周期间，脂肪氧化速率超过脂肪水解速率，以脂肪氧化反应占主导。

图2 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间脂肪酸值的变化规律

脂肪酸值与储藏时间呈现很强的相关性，对储藏期间不同加工精度小麦粉制成的挂面脂肪酸值变化拟合动力学模型，得到相应的回归方程、决定系数及均方根标准差，如表3所示。回归方程决定系数R2均高于0.95，且均方根标准差都较低，说明4种挂面脂肪酸值变化通过三次项模型的拟合度非常高，可以很好地描述样品在储藏期间脂肪酸值变化情况[19]。对拟合函数一次求导，可得出在储藏期间脂肪酸值的增长衰减趋势，前20粉挂面、70粉挂面、后20粉挂面及全麦挂面分别在12.9、12.4、13.4、14.0周出现拐点，即此时脂肪酸值开始降低。说明在拐点之前挂面脂肪的酸败以脂肪水解为主，之后脂肪氧化酸败占主导。由拐点时间也可看出，加工精度较低的挂面出现拐点时间较晚，即挂面水解程度高。在0～12周函数一次求导的数值：全麦挂面>后20粉挂面>70粉挂面>前20粉挂面，说明随着小麦粉加工精度降低，挂面脂肪酸值增长速度越快，脂肪水解越迅速。对拟合函数二次求导，可得出脂肪酸值增速的变化趋势，前20粉挂面、70粉挂面和后20粉挂面脂肪酸值分别在6.0、3.7周和5.3周前处于加速增长阶段，而后增速渐缓；说明游离脂肪酸的积累在储藏初期较快，随后逐渐降低。

表3 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间FFA变化动力学模型参数

2.4 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间内源性脂肪酶活性变化规律

4种不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间脂肪酶活性的变化如图3所示。随着储藏时间延长，全麦挂面中脂肪酶活性显著(P<0.05)下降，到16周时酶活性下降50%，但酶活性依旧高于其他挂面组。脂肪酶最适pH为8.0～9.0[14]，但在储藏期间游离脂肪酸的累积导致挂面的pH不断降低，可能会使挂面中脂肪酶活性受到抑制。全麦粉的脂肪酶活性随储藏时间延长而降低，脂肪酶作为一种生物催化剂，酶的残余活性不断减少，表明全麦粉品质在逐渐下降[20]。后20粉挂面脂肪酶活储藏前期处于动态波动中，储藏后期酶活性显著(P<0.05)降低；70粉挂面和前20粉挂面中脂肪酶活性不断波动。脂肪酶是挂面酸败过程中不可忽略的因素，催化脂质水解产生游离脂肪酸，而游离脂肪酸更易氧化产生小分子醛酸等挥发性物质。

图3 不同加工精度小麦粉制得的挂面内源性脂肪酶活性的变化规律

2.5 不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏期间脂肪酸(FA)组成变化规律

储藏过程中，4种不同加工精度小麦粉制得的挂面脂肪酸组成变化如表4所示。挂面脂肪酸组成中亚油酸相对含量最高，且加工精度高的小麦粉制得的挂面中初始亚油酸相对含量明显高于后20粉挂面和全麦挂面。在储藏过程中，低加工精度挂面中亚油酸相对含量显著(P<0.05)升高，在12周达到最大值后显著(P<0.05)降低，与脂肪酸值变化趋势相似。前20粉挂面在储藏后期亚油酸变化不显著(P>0.05)。小麦粉中约2/3游离脂在面粉水合过程中变成结合态[13]。在储藏过程中，结合态的脂肪酸可能逐渐被解离下来，12周的储藏时间内脂肪酸在不断氧化消耗，同时又不断生成，综合表现以生成为主。12周之后，亚油酸含量降低，因为亚油酸作为多不饱和脂肪酸其结构中含有多个活性位点如双键和羧基而更容易发生氧化反应[21]，且其氧化消耗速率高于其生成速率。

表4 不同加工精度挂面储藏期间脂肪酸(FA)组成的变化/%

2.6 不同加工精度小麦粉制得的挂面主要挥发性成分含量变化规律

4种不同加工精度小麦粉制得的挂面在储藏中己醛、己酸、乙酸和壬酸含量如图4所示。脂质氧化生成氢过氧化物，而其化学性质不稳定，达到一定浓度分解形成烷基自由基，这些烷基自由基再通过不同的途径形成更小的挥发性化合物[1]，醛类及酸类物质是脂质主要氧化产物。储藏过程中己醛含量先稳步升高再逐渐降低，己醛是由亚油酸自动氧化生成的13-亚油酸氢过氧化物裂解而成[22]，在整个储藏过程中，己醛含量在整个醛类挥发性成分中占比较高，是挂面储藏过程中产生异味的主要成分之一；但醛类化合物醛基不稳定易进一步氧化，故随储藏时间延长，醛类物质含量呈下降趋势。4种挂面中己酸、乙酸和壬酸含量随储藏时间延长整体呈上升趋势，且加工精度越低的小麦粉制得的挂面中酸类物质含量越高，在储藏第14周，全麦挂面中己酸含量是其他3种挂面的近3倍；储藏后期全麦挂面中乙酸含量远高于其他3种挂面；壬酸含量在储藏过程中增长趋势也较为明显。储藏期间酸性挥发性成分中，乙酸、己酸及壬酸含量占比较高，对储藏中挂面异味产生有一定贡献。

3 结论

储藏过程中，挂面脂肪不断氧化水解使得总脂、结合脂含量均下降，结合态脂肪又不断解离变成游离态脂肪。挂面中脂肪不断水解产生游离脂肪酸，脂肪酸值升高，且挂面加工精度越低，脂肪酸值升高越快。全麦挂面脂肪酶活性下降最明显但仍高于高加工精度组，催化脂肪水解反应；此外，挂面中亚油酸作为挂面脂肪中含量最高的多不饱和脂肪酸，容易氧化降解。氧化分解产生小分子挥发性物质主要有乙酸、己酸及壬酸等物质，其储藏过程含量升高，且加工精度越低的挂面酸类物质含量越高，即脂质氧化程度越高。综上，原料小麦粉加工精度越低，制得的挂面在储藏期间，脂质水解和氧化程度越高，脂质稳定性越低。因此，在实际生产中，为延长低加工精度小麦粉制得的挂面的货架期，需要有效抑制小麦粉中脂肪酶的酶活性，同时降低挂面储藏过程中脂肪水解速率。