張玉榮，暴 潔，劉月婷，萇彥衡，趙希雷

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，糧食儲藏與安全教育部工程研究中心，糧食儲運(yùn)國家工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001）

0 引言

民以食為天，糧食在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位.小麥?zhǔn)俏覈闹饕诩Z以及工業(yè)原料之一.小麥籽粒中淀粉大約占75%，可以說淀粉決定著小麥的理化性質(zhì)及儲藏、食用、加工品質(zhì)等.在小麥儲藏的過程中，儲藏環(huán)境的改變，特別是儲藏溫濕度的改變，會對小麥品質(zhì)造成不同程度的影響.對淀粉的粒度分布、形貌觀察等研究發(fā)現(xiàn)，面筋蛋白和麥麩的添加量以及淀粉的粒度對淀粉糊化特性也有影響[1-2].Oluwaseyi Kemi Abegunde 及Junrong Huang 等[3-4]分別對馬鈴薯淀粉和豇豆、鷹嘴豆淀粉的顆粒形貌、粒度分布及晶型進(jìn)行了研究.Yung-Ho Chang 等[5]也對玉米淀粉的形貌及粒度分布進(jìn)行過研究.婁樹寶等[6]對塊莖大小對馬鈴薯淀粉的粒度分布的影響也有所研究.

國內(nèi)外的這些研究對小麥淀粉的研究比較少，而且多是研究不同品種、蛋白質(zhì)、脂類對淀粉顆粒特性的影響[7]，所以作者選取兩種小麥樣品，在4 個不同溫濕度組合的情況下進(jìn)行為期300 d的儲藏，每60 d（或者150 d）取樣1 次，進(jìn)行淀粉提取，對淀粉的粒度分布、顆粒形貌、晶型、結(jié)晶度進(jìn)行測定，以期找到儲藏時(shí)間及儲藏溫濕度對淀粉顆粒特性的影響，為小麥以及其他谷物儲藏條件的控制提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為面制品的加工提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料

瑞星一號：河南瑞星種業(yè)有限公司提供，2012年6 月收獲，容重801 g/L，粗蛋白、濕面筋、粗脂肪、水分含量分別為13.82%、30.0%、1.3%、11.4%.瑞星鄭麥8998：河南瑞星種業(yè)有限公司提供，2012年6 月收獲，容重785 g/L，粗蛋白、濕面筋、粗脂肪、水分含量分別為11.50%、26.2%、1.5%、12.3%.根據(jù)GB 8608—1988、GB 8607—1988，瑞星一號屬于高筋小麥，瑞星8998 屬于中筋小麥.

1.2 主要儀器與設(shè)備

SB-02 多功能粉碎機(jī)：上海兆申科技有限公司；PQX 型多段可編程人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司；BT-9300H 激光粒度分布儀：丹東市百特儀器有限公司；DX-2500X-射線衍射儀：丹東方圓儀器有限公司；TM3000 掃描電鏡：天美（中國）科學(xué)儀器有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

小麥樣品除去無機(jī)雜質(zhì)以及較大的有機(jī)雜質(zhì)，分裝在透氣性較好的編織袋中備用.

1.3.2 人工氣候箱調(diào)試及樣品儲藏

依據(jù)我國典型儲糧地區(qū)的平均溫濕度設(shè)置了4 個模擬儲藏條件，選取4 臺正常工作的可編程人工氣候箱，分別設(shè)定參數(shù)為15 ℃、RH50%；20 ℃、RH65%；28 ℃、RH75%；35 ℃、RH85%，空載兩周，待內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定時(shí)把樣品放入.每儲藏60 d 取出一部分樣品提取淀粉，進(jìn)行物理指標(biāo)的測定.

1.3.3 淀粉提取

用洗面筋的方法進(jìn)行淀粉提?。盒←湣N式旋風(fēng)磨磨粉→對小麥粉進(jìn)行脂肪提取→過100 目篩→和成面團(tuán)靜置30 min→搓洗面團(tuán)至洗出液遇碘不變色→溶液經(jīng)100 目篩過濾→離心→棄去上層黑色物質(zhì)，下層白色物質(zhì)即淀粉.然后自然條件干燥，萬能粉碎機(jī)粉碎，過100 目篩后裝入磨口瓶，為待測樣品.

1.3.4 淀粉粒度分布的測定

用激光粒度分析儀測定.打開儀器預(yù)熱30 min，蒸餾水為分散液，稱取適量淀粉樣品（不要太多）放入蒸餾水振蕩分散為懸浮液，得待測液.打開軟件，點(diǎn)擊測試中的常規(guī)測試，背景數(shù)值校準(zhǔn)在1～6 之間，點(diǎn)擊確認(rèn)，慢慢加入待測液，保證遮光率在10～20 之間，然后點(diǎn)擊連續(xù)，取平均值，保存為PDF 格式.

1.3.5 淀粉SEM 形貌觀察

采用SEM 掃描電鏡進(jìn)行觀察.對淀粉的SEM形貌觀察的時(shí)候，樣品測定3 次，分別對初始樣品、儲藏150 d 樣品、儲藏300 d 樣品進(jìn)行測定.

1.3.6 淀粉X-RD 晶型測定

采用X-射線衍射儀測定淀粉顆粒的晶型.主要工作參數(shù)：銅靶CuKα（λ=0.154 06 nm），電壓40 kV，電流35 mA，掃描范圍為4°～40°，掃描速度4°/min.對淀粉的X-RD 晶型進(jìn)行測定的時(shí)候，樣品測定3 次，分別對初始樣品、儲藏150 d 樣品、儲藏300 d 樣品進(jìn)行測定.

2 結(jié)果與分析

2.1 儲藏期間淀粉粒度分布變化規(guī)律

淀粉的粒度即淀粉的粗細(xì)度，是淀粉的一個重要特性參數(shù)，常用中位徑D50、面積平均徑D[3，2]、以及體積平均徑D[4，3]表征.由圖1、圖2可以看出，在儲藏的過程中，各個儲藏條件下隨著儲藏時(shí)間的延長小麥淀粉粒度是增加的，總體而言瑞星一號淀粉的粒度稍微比鄭麥8998 的淀粉粒度大，可能是瑞星一號淀粉顆粒結(jié)合比較緊致，致使研磨過程中粉碎程度沒有鄭麥8998 淀粉的大.瑞星一號小麥淀粉在儲藏的180 d 內(nèi)粒度增加速率均比較大，在儲藏后期有所下降，而鄭麥8998 小麥淀粉在120 d 內(nèi)增加速率比較大，120 d 之后粒度增大速率有所減緩.另外在不同的儲藏條件下，淀粉粒度增加速率是不相同的，在RH85%、35 ℃的儲藏條件下淀粉粒度增大的速率是最大的.雖然存在這樣的差異，但是低溫低濕的儲藏條件下粒度增大的速率也仍然比較大，不同儲藏條件下粒度變化曲線比較接近，沒有其他指標(biāo)在不同的儲藏條件下存在的差異大.

2.2 儲藏期間淀粉形貌特征變化規(guī)律

圖1 瑞星一號小麥淀粉粒度分布變化Fig.1 The size distribution change of Ruixing No.1 wheat starch

圖3、圖4 中的a—i 是瑞星一號和鄭麥8998小麥在儲藏的300 d 內(nèi)所提取淀粉顆粒的形貌特征.兩種小麥淀粉的顆粒均比較大，呈圓形或橢圓形，還有的比較扁.這與Tri Agus Siswoyo 等[8]的研究結(jié)論一致.淀粉顆粒中還有破損顆粒以及一些小顆粒淀粉，小顆粒淀粉的直徑大概是2～7 μm，大顆粒淀粉的直徑大概是10～25 μm.在儲藏初期淀粉顆粒表面比較光滑，且破損淀粉少，隨著儲藏時(shí)間的延長，淀粉顆粒表面逐漸變得粗糙，凹凸不平，有許多刮痕，破損淀粉顆粒也增多.在不同的儲藏條件下淀粉顆粒形貌特征差異不明顯.這種現(xiàn)象有可能是小麥在儲藏期間淀粉粒度的增大引起的，使小麥淀粉在粉碎的過程中摩擦力增大，導(dǎo)致了淀粉顆粒表面擦傷，出現(xiàn)了刮痕.

圖2 鄭麥8998 小麥淀粉粒度分布變化Fig.2 The size distribution change of Zhengmai 8998 wheat starch

圖3 瑞星一號小麥淀粉在不同儲藏時(shí)間及條件下的形貌Fig.3 The morphology of Ruixing No.1 wheat starch under different storage conditions and at different time

圖4 鄭麥8998 小麥淀粉在不同儲藏時(shí)間及條件下的形貌Fig.4 The morphology of Zhengmai 8998 wheat starch under different storage conditions and at different time

2.3 儲藏期間淀粉晶型變化規(guī)律

淀粉顆粒結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū).通過X-RD 衍射分析，淀粉中的結(jié)晶區(qū)會出現(xiàn)尖峰，非結(jié)晶區(qū)則呈彌散狀態(tài).淀粉顆粒晶型可分為3類：A 型晶體、B 型晶體、C 型晶體.A 型晶型在2θ為15°、20°和23°附近分別出現(xiàn)一個單峰，17°和18°出現(xiàn)相連的雙峰；B 型晶體在17°附近有一個強(qiáng)峰，在15°、20°、22°和24°處有較小的峰出現(xiàn)，還有一個特點(diǎn)是在5.6°處有一個峰出現(xiàn).C 型晶體是A 型和B 型晶體的混合物[9].圖5 及圖6 分別是瑞星一號和鄭麥8998 小麥淀粉在不同儲藏時(shí)間及儲藏條件下測定的X-RD 衍射曲線.由圖5、圖6 可以看出兩種淀粉都屬于A 型晶體，這與Sang-Ho Yoo 等[10]及李春燕等[11]的研究結(jié)果相同.兩種淀粉均在15°、17°、18°、23°附近出現(xiàn)了強(qiáng)峰，在20°附近出現(xiàn)了一個較小的單峰，說明兩種淀粉均由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)構(gòu)成.而且隨著儲藏時(shí)間的延長以及儲藏條件的改變X-RD 曲線變化不明顯，可見儲藏時(shí)間及儲藏條件對淀粉的晶型特征影響不明顯.表1 是淀粉隨儲藏時(shí)間的結(jié)晶度變化，淀粉的結(jié)晶度大小影響淀粉類產(chǎn)品的品質(zhì)，淀粉的結(jié)晶度隨著儲藏時(shí)間的延長是減小的，總體來說瑞星一號小麥淀粉的結(jié)晶度比鄭麥8998 小麥淀粉的結(jié)晶度在儲藏期內(nèi)減小得更快，可以看出初始樣品瑞星一號結(jié)晶度比鄭麥8998 的大，但是經(jīng)過300 d 儲藏后除了在RH85%、35 ℃儲藏條件下之外，結(jié)晶度均比鄭麥8998 的小，與之相比瑞星一號小麥淀粉結(jié)晶度對儲藏時(shí)間更敏感.儲藏溫濕度對結(jié)晶度的影響也比較明顯，由表1 可以明顯地看出隨著儲藏溫濕度的提高，結(jié)晶度減小的速率在加快，在RH85%、35 ℃的儲藏條件下結(jié)晶度減小的速率是最快的，而在RH50%、15 ℃的儲藏條件下變化很小，特別是鄭麥8998 小麥淀粉的結(jié)晶度基本沒變化，不過由于結(jié)晶峰面積的劃分存在誤差，所以有個別數(shù)據(jù)并不符合這一規(guī)律.兩種淀粉的結(jié)晶度在儲藏的前150 d 內(nèi)減小的速率沒有150～300 d 的儲藏期內(nèi)減小速率大，可見長期儲藏對淀粉的結(jié)晶度影響比較大.引起結(jié)晶度減小的原因可能是總淀粉中直鏈淀粉的增加，直鏈淀粉的含量與結(jié)晶度是成反比的[12].

圖5 瑞星一號小麥淀粉X-RD 晶型測定曲線Fig.5 The X-RD crystal determination curve of Ruixing No.1 wheat starch

圖6 鄭麥8998 小麥淀粉X-RD 晶型測定曲線Fig.6 The X-RD crystal determination curve of Zhengmai 8998 wheat starch

表1 兩種小麥淀粉結(jié)晶度的變化Table 1 The change on crystallinity of the two kinds of wheat starch

2.4 差異性分析

表2—表5 是瑞星一號和鄭麥8998 小麥淀粉中位徑和結(jié)晶度的差異性分析.由表2 可知，瑞星一號淀粉的中位徑在儲藏的前120 d 在各個儲藏條件下均沒有顯著性差異.儲藏180 d 和240 d 時(shí)在RH85%、35 ℃和RH75%、28 ℃的儲藏條件下差異不顯著，其他條件下均差異顯著，而儲藏300 d之后在RH85%、35 ℃和RH75%，28 ℃的儲藏條件下差異不顯著，在RH65%、20 ℃和RH50%、15 ℃儲藏條件下也不存在顯著性差異，其他兩種儲藏條件之間存在顯著性差異.可見隨著儲藏時(shí)間的延長，在較高的溫濕度范圍內(nèi)儲藏條件的改變，以及在較低溫濕度下儲藏條件的改變，均對淀粉顆粒的中位徑影響不顯著.

表3 是對瑞星一號小麥淀粉結(jié)晶度儲藏條件的差異性分析，淀粉的結(jié)晶度在儲藏的300 d 內(nèi)，在各個儲藏條件下均沒有顯著性差異，可見瑞星一號淀粉的結(jié)晶度受儲藏條件的影響不明顯.

表2 瑞星一號小麥淀粉中位徑儲藏條件Table 2 The differenc差e 異an性aly分sis析 of median diameter of Ruixing No.1 wheat starch under different storage conditions

表3 瑞星一號小麥淀粉結(jié)晶度儲藏條件差異性分析Table 3 The difference analysis of crystallinity of Ruixing No.1 wheat starch under different storage conditions

表4 鄭麥8998 小麥淀粉中位徑儲藏條件差異性分析Table 4 The difference analysis of median diameter of Zhengmai 8998 wheat starch under different storage conditions

表5 鄭麥8998 小麥淀粉結(jié)晶度儲藏條件差異性分析Table 5 The difference analysis of crystallinity of Zhengmai 8998 wheat starch under different storage conditions

表4 是對鄭麥8998 小麥淀粉中位徑儲藏條件差異性分析，與瑞星一號小麥淀粉不同，鄭麥8998小麥淀粉在儲藏60 d 及120 d 時(shí)在RH85%、35 ℃和RH75%、28 ℃的儲藏條件下與在RH50%、15 ℃的儲藏條件存在顯著性差異，儲藏180 d 和240 d時(shí)RH85%、35 ℃和RH75%、28 ℃的儲藏條件下與RH65%、20 ℃和RH50%、15 ℃儲藏條件下均存在顯著性差異，而儲藏300 d 時(shí)RH85%、35 ℃和RH75%、28 ℃的儲藏條件以及RH65%、20 ℃和RH50%、15 ℃的儲藏條件下差異均不顯著，但前兩者和后兩者之間存在顯著差異.

表5 是對鄭麥8998 淀粉結(jié)晶度的差異性分析，在小麥儲藏的前150 d 在各個儲藏條件下均不存在差異顯著性，在儲藏300 d 的時(shí)候，RH85%、35 ℃的儲藏條件下的結(jié)晶度與RH65%、20 ℃和RH50%、15 ℃的儲藏條件下的結(jié)晶度存在顯著性差異，RH75%、28 ℃的儲藏條件下的結(jié)晶度與RH50%、15 ℃儲藏條件下的結(jié)晶度達(dá)到了顯著性水平.與瑞星一號小麥淀粉相比，在長期儲藏中鄭麥8998 小麥淀粉結(jié)晶度對儲藏條件比較敏感.

可見小麥在長期儲藏中，在一定的溫濕度范圍內(nèi)，儲藏條件變化對淀粉的中位徑影響不顯著.

3 結(jié)論

（1）隨著儲藏時(shí)間的延長，小麥淀粉顆粒逐漸增大，儲藏溫濕度越高增加的速率越快；淀粉顆粒呈現(xiàn)圓形或橢圓形，隨著儲藏時(shí)間延長顆粒表面越來越粗糙，儲藏條件對之影響較?。粌煞N淀粉晶型均為A 型，隨著儲藏時(shí)間延長結(jié)晶度有所減小，儲藏條件對之影響不大.

（2）通過差異性分析發(fā)現(xiàn)，較高的儲藏溫濕度可以在較短的儲藏期內(nèi)使中位徑在不同儲藏條件下差異顯著，儲藏條件對結(jié)晶度的影響不大，只有鄭麥8998 在300 d 儲藏期時(shí)差異顯著.

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