黃 倩 郭曉娜 朱科學

(江南大學食品學院，無錫 214122)

面條是中國傳統(tǒng)主食之一，深受消費者喜愛，其中掛面因具備易儲藏、食用方便等特點，具有廣闊的市場需求。但其在長期儲藏過程中，尤其是夏天高溫高濕環(huán)境下，易酸敗產生不良風味，嚴重影響掛面的感官品質。

掛面的主要原料是小麥粉，實際生產中大多使用中后路粉流的小麥粉制備掛面。不同粉流小麥粉，其加工精度不同，使得脂肪和灰分含量不同，制成掛面后其儲藏性能不同。掛面的酸敗主要由脂質水解和氧化引起。脂質在儲藏過程中最先開始發(fā)生的是水解反應，然后是氧化反應[1]。脂肪含量、脂肪酶活性影響脂肪水解程度，低加工精度小麥粉殘存的麩皮胚芽中脂肪酶活高，催化脂肪水解，造成食物品質的下降。陳聰聰等[2]研究指出：小麥粉的加工精度越低，儲藏期間其脂類的水解程度越高。同時，小麥粉中的多不飽和脂肪酸發(fā)生氧化反應，生成醛、酸類等帶有刺激性氣味的化合物，影響消費者可接受度[3]。加工精度越低的小麥粉儲藏過程中氧化酸敗速度越快[2]。

目前已有較多文獻研究花生[4]、燕麥[5]、餅干[6]和面包[7]等高脂肪含量谷物及其制品儲藏過程指標變化規(guī)律，而掛面儲藏期長、脂肪含量低，研究的較少。Hall等[8]發(fā)現(xiàn)高溫干燥的意面耐儲藏；Verardo等[9]探究不同包裝條件對添加n-3系不飽和脂肪酸的意面儲藏穩(wěn)定性影響，發(fā)現(xiàn)避光儲藏的意面能有效保護不飽和脂肪酸；而原料小麥粉加工精度對掛面儲藏穩(wěn)定性影響鮮有報道。本研究選擇4種不同加工精度的小麥粉，測定其制得的掛面在儲藏期間脂肪含量、脂肪酸值、脂肪酶酶活、脂肪酸組成及揮發(fā)性成分的變化，探究小麥粉加工精度對掛面儲藏穩(wěn)定性的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料

4種不同加工精度的小麥粉：前20粉、70粉、后20粉和全麥粉。前20粉是小麥籽粒胚乳出粉率為20%的小麥粉；70粉是制粉時去除麩皮和胚芽后出粉率為70%的小麥粉；后20粉是靠近皮層的出粉率為20%的小麥粉；全麥粉是整粒小麥籽粒研磨制得的粉。

對硝基苯酚正辛酸酯(pnpc)，純度97%；95%乙醇、石油醚、無水乙醚為分析純。

1.2 儀器與設備

HWJZ-5真空和面機，JMTD-168/140實驗面條機，SKY-030智能掛面干燥試驗臺，GC-2010 PLUS氣相色譜儀，TSQ Quantum XLS三重四極桿氣質聯(lián)用儀。

1.3 方法

1.3.1 掛面的制備

稱取1 000 g小麥粉加入320 g去離子水(溶入10 g食鹽)，在真空條件下(真空度-0.08 MPa)和面8 min，于25 ℃靜置熟化30 min，采用壓延機連續(xù)壓延14道后壓片切條，在智能掛面干燥實驗臺分段干燥3.75 h，用自封袋包裝。將樣品在44 ℃、75%濕度恒溫恒濕箱儲藏，每2周取樣一次，掛面樣品磨粉后過80目篩待用。制備的前20粉、70粉、后20粉及全麥粉掛面初始含水量分別為11.00%、11.41%、11.00%和10.12%。

1.3.2 游離脂、總脂和結合脂含量的測定

參考GB 5009.6—2016，游離脂含量測定采用索氏抽提法，試樣用石油醚抽提后，蒸發(fā)除去溶劑，干燥得到游離態(tài)脂肪的含量；總脂含量測定采用酸水解法，試樣經鹽酸水解后用無水乙醚提取，除去溶劑后即得游離態(tài)和結合態(tài)的總含量。結合脂含量為總脂與游離脂含量之差。游離脂、結合脂和總脂含量以干基算。

1.3.3 脂肪酸值(FFA)的測定

參考GB/T 15684—2015，稱取5.00 g掛面粉于離心管內，加入30 mL 體積分數95%乙醇，采用旋轉式攪拌器在室溫下提取1 h。以2 000 g離心力離心5 min，取上清液20 mL至錐形瓶，加入5滴酚酞溶液。用濃度為0.01 mol/L的NaOH-乙醇溶液滴定至淡粉色并持續(xù)3 s，同時做空白實驗。操作者佩戴橙色濾色鏡以消除浸出液黃色干擾。

式中：Ak為脂肪酸值/mgKOH/100 g；V1和V0分別為試樣和空白消耗的NaOH-乙醇的體積/mL；c為NaOH-乙醇的濃度/mol/L；m為試樣質量/g；w為試樣含水量/%；8 415為用KOH表示的常數。

1.3.4 脂肪酶(LA)的活性測定

參考Cai等[10]的方法，稱取1 g掛面粉，加入5 mL Tris-HCl緩沖液(0.05 mol/L，pH 8.0)，振蕩混勻，4 ℃冰浴15 min后離心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緩沖液、20 μL 10 mmol/L 的pnpc-乙腈底物和200 μL粗酶液，迅速混合均勻計時，3 min內每30 s記錄405 nm下的吸光度值，以Tris-HCl緩沖液校零。每分鐘吸光度增加0.01為一個脂肪酶的酶活單位。

1.3.5 脂肪酸組成測定

掛面粉與石油醚按照1∶3(m∶V)比例混合，靜置12 h后過濾，用旋轉蒸發(fā)儀加速濾液中石油醚揮發(fā)得到油樣。油脂中脂肪酸組成的測定參照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 ℃加熱30 min至油滴消失，加熱期間取出試樣振蕩3次。再加入2 mL 14%BF3-CH3OH溶液繼續(xù)加熱20 min。停止加熱后迅速冷卻至室溫，加入2 mL正庚烷混勻，再加入2 mL飽和NaCl溶液。在3 000 r/min轉速下離心15 min吸取上層有機相至試管中，加入0.5 g無水硫酸鈉，振搖靜置，吸取上層溶液到進樣瓶中待測定。1 μL脂肪酸甲酯注射進氣相色譜，DB-Wax毛細管柱長30 m，內徑25 mm，膜厚0.25 μm；載氣：N2，流速：3 mL/min；程序升溫：150～190 ℃,升溫速率5 ℃/min，保持2 min；190～240 ℃,升溫速率5 ℃/min，保持10 min；進樣器溫度：250 ℃；氫火焰離子檢測器溫度：250 ℃。脂肪酸的相對含量根據峰面積歸一化法計算。

1.3.6 揮發(fā)性成分的測定

掛面中揮發(fā)性成分測定參考Hall等[8]的方法并做部分修改。稱取掛面粉3.00 g置于20 mL頂空進樣瓶中。將裝有樣品的頂空進樣瓶置于加熱裝置中，將萃取頭插入瓶中上部的頂空中，60 ℃萃取30 min。萃取后迅速進樣，解析時間5 min。風味物質的鑒定：DB-Wax毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度為250 ℃，采用不分流模式；載氣氦氣的流量為 0.8 mL/min。升溫程序為：初始溫度 40 ℃，保持4 min，以5 ℃/min升溫到70 ℃，以10 ℃/min升溫到230 ℃，保持8 min。電離的方式為 EI，電子能量70 eV，離子源的溫度為200 ℃，接口溫度250 ℃，質量掃描范圍m/z為33～450。將GC-MS圖譜與NIST、Wiley數據庫進行匹配檢索。待測樣品中的揮發(fā)性風味物質的含量以峰面積計。

1.3.7 數據分析

所有數據均為至少3次實驗結果的平均值。用SPSS 17.0中Duncan分析對所得數據進行顯著性分析，P<0.05說明存在顯著性差異；采用OriginPro 2016對數據進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同加工精度小麥粉基本化學組分分析

小麥粉加工精度常用灰分、白度、麩星等方法表示，2019年由國家糧食和物資儲備局提出的《GB 1355小麥粉(征求意見稿)》中指出小麥粉加工精度以麩星的大小及分布的密集程度表示，具體質量指標是以灰分和脂肪酸值來對小麥粉加工精度進行區(qū)分。如表1所示，4種不同加工精度的小麥粉，前20粉和70粉的灰分含量顯著(P<0.05)低于后20粉及全麥粉。Tang等[12]對43種小麥籽粒進行布勒試驗磨制粉，測得皮磨粉礦物質元素含量均高于心磨粉。同時，隨著加工精度的降低，小麥粉中粗脂肪含量明顯升高，尤其是后路粉和全麥粉中粗脂肪含量達到前路粉的3倍和5倍。

表1 4種不同加工精度小麥粉基本化學組分/%

2.2 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間脂肪含量變化規(guī)律

4種加工精度的小麥粉制得的掛面在儲藏期間總脂、游離脂和結合脂含量變化如圖1所示。對儲藏期間脂肪含量變化擬合動力學模型，得到相應的回歸方程、決定系數和均方根標準差，如表2所示。決定系數均較高，說明脂肪含量變化情況可以通過多項式較好的擬合。小麥粉中游離脂是以游離態(tài)存在，主要由甘油三脂、游離脂肪酸和少量游離態(tài)的磷脂、糖脂組成；而結合脂主要是指與蛋白質和淀粉結合的脂質[13]。由圖1a可知，全麥掛面初始總脂含量最高，后20粉掛面其次，70粉掛面和前20粉掛面最低，且在儲藏過程中也保持著該趨勢。全麥粉中麩皮和胚芽的存在使其脂肪含量顯著(P<0.05)高于其他3種加工精度的小麥粉。在儲藏過程中，4種加工精度小麥粉制得的掛面總脂含量顯著降低(P<0.05)，尤其是在儲藏前期，總脂含量下降幅度明顯，隨后總脂含量雖有下降但不顯著(P>0.05)。儲藏過程中，脂肪不斷水解氧化而消耗，導致總脂含量不斷降低。對擬合方程二次求導，可知含量降速的變化情況，前20粉掛面、70粉掛面和后20粉掛面總脂含量分別在13.0、10.6周和9.3周前降速漸慢，說明掛面總脂含量在前期下降明顯，后20粉掛面下降明顯快于前20粉掛面和70粉掛面。但全麥掛面在0～7.1周總脂含量降速加快，一直保持著快速下降的趨勢。

游離脂含量變化如圖1b所示，4種加工精度的小麥粉制得的掛面中游離脂含量總體呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化趨勢。在0～4周，掛面中游離脂含量顯著(P<0.05)下降，游離脂主要是非極性的甘油三脂以及游離脂肪酸，在儲藏過程中，游離脂極易水解氧化，不斷消耗使得含量降低。在4～12周，隨儲藏時間延長，加工過程中通過氫鍵與醇溶蛋白分子結合的非極性脂質[14]可能被逐步解離下來轉化成游離脂狀態(tài)，使得游離脂含量升高；在12周之后游離脂含量呈現(xiàn)下降趨勢但變化不顯著(P>0.05)。

對于結合脂，如圖1c可知，在儲藏0～12周，結合脂含量顯著(P<0.05)降低，在12～16周期間結合脂含量有所下降但變化不顯著(P>0.05)。小麥粉經加水和面等工序后制成掛面，水合期間部分游離脂與面筋蛋白結合而轉化成結合脂[15]。在掛面加速長期儲藏過程中，這部分結合上的脂質可能又再一步解離下來，使得結合脂含量降低，而位于淀粉顆粒內部的淀粉脂較穩(wěn)定，很難發(fā)生變化，所以結合脂含量變化不明顯。

表2 不同加工精度小麥粉制得的掛面脂肪含量變化動力學模型參數

2.3 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間FFA變化規(guī)律

游離脂肪酸是脂肪水解產物，脂肪酸值反映了掛面儲藏過程中脂肪水解程度。4種不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間脂肪酸值變化如圖2所示。4種掛面脂肪酸值都隨著時間的延長而顯著(P<0.05)升高，在第12周時達到最大值，隨后脂肪酸值有所降低。全麥掛面初始及儲藏過程中脂肪酸值均最高，后20粉掛面其次，70粉掛面及前20粉掛面最低。由表1可知，全麥粉游離脂質量分數高達1.69%，制成掛面后初始脂肪酸值仍較高，因含有麩皮和胚芽等組分，脂肪酶活性也較高，儲藏過程脂肪水解程度也較大。在0～12周儲藏期間，游離脂含量不斷升高，脂肪會在內源性脂肪酶或熱力學等作用下水解產生游離脂肪酸[16]。其中脂肪酶在脂肪水解反應中發(fā)揮重要作用，從圖3可以看出掛面中脂肪酶活性保持著較高的水平，催化脂肪水解生成游離脂肪酸。在12～16周儲藏期間，脂肪酸值有所降低，脂肪易發(fā)生氧化反應，尤其是掛面中富含多不飽和脂肪酸，由于羧基和雙鍵的存在更易發(fā)生氧化酸敗[8]。此外，游離脂肪酸氧化酸敗的敏感性高于三酰甘油上酯化的相同的脂肪酸[17]，并且游離脂肪酸被認為是助氧化劑，因為脂肪酸分布在油-水界面并且含有的負電荷能吸引正價的鐵離子到反應位點[18]。即在12～16周期間，脂肪氧化速率超過脂肪水解速率，以脂肪氧化反應占主導。

圖2 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間脂肪酸值的變化規(guī)律

脂肪酸值與儲藏時間呈現(xiàn)很強的相關性，對儲藏期間不同加工精度小麥粉制成的掛面脂肪酸值變化擬合動力學模型，得到相應的回歸方程、決定系數及均方根標準差，如表3所示?；貧w方程決定系數R2均高于0.95，且均方根標準差都較低，說明4種掛面脂肪酸值變化通過三次項模型的擬合度非常高，可以很好地描述樣品在儲藏期間脂肪酸值變化情況[19]。對擬合函數一次求導，可得出在儲藏期間脂肪酸值的增長衰減趨勢，前20粉掛面、70粉掛面、后20粉掛面及全麥掛面分別在12.9、12.4、13.4、14.0周出現(xiàn)拐點，即此時脂肪酸值開始降低。說明在拐點之前掛面脂肪的酸敗以脂肪水解為主，之后脂肪氧化酸敗占主導。由拐點時間也可看出，加工精度較低的掛面出現(xiàn)拐點時間較晚，即掛面水解程度高。在0～12周函數一次求導的數值：全麥掛面>后20粉掛面>70粉掛面>前20粉掛面，說明隨著小麥粉加工精度降低，掛面脂肪酸值增長速度越快，脂肪水解越迅速。對擬合函數二次求導，可得出脂肪酸值增速的變化趨勢，前20粉掛面、70粉掛面和后20粉掛面脂肪酸值分別在6.0、3.7周和5.3周前處于加速增長階段，而后增速漸緩；說明游離脂肪酸的積累在儲藏初期較快，隨后逐漸降低。

表3 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間FFA變化動力學模型參數

2.4 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間內源性脂肪酶活性變化規(guī)律

4種不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間脂肪酶活性的變化如圖3所示。隨著儲藏時間延長，全麥掛面中脂肪酶活性顯著(P<0.05)下降，到16周時酶活性下降50%，但酶活性依舊高于其他掛面組。脂肪酶最適pH為8.0～9.0[14]，但在儲藏期間游離脂肪酸的累積導致掛面的pH不斷降低，可能會使掛面中脂肪酶活性受到抑制。全麥粉的脂肪酶活性隨儲藏時間延長而降低，脂肪酶作為一種生物催化劑，酶的殘余活性不斷減少，表明全麥粉品質在逐漸下降[20]。后20粉掛面脂肪酶活儲藏前期處于動態(tài)波動中，儲藏后期酶活性顯著(P<0.05)降低；70粉掛面和前20粉掛面中脂肪酶活性不斷波動。脂肪酶是掛面酸敗過程中不可忽略的因素，催化脂質水解產生游離脂肪酸，而游離脂肪酸更易氧化產生小分子醛酸等揮發(fā)性物質。

圖3 不同加工精度小麥粉制得的掛面內源性脂肪酶活性的變化規(guī)律

2.5 不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏期間脂肪酸(FA)組成變化規(guī)律

儲藏過程中，4種不同加工精度小麥粉制得的掛面脂肪酸組成變化如表4所示。掛面脂肪酸組成中亞油酸相對含量最高，且加工精度高的小麥粉制得的掛面中初始亞油酸相對含量明顯高于后20粉掛面和全麥掛面。在儲藏過程中，低加工精度掛面中亞油酸相對含量顯著(P<0.05)升高，在12周達到最大值后顯著(P<0.05)降低，與脂肪酸值變化趨勢相似。前20粉掛面在儲藏后期亞油酸變化不顯著(P>0.05)。小麥粉中約2/3游離脂在面粉水合過程中變成結合態(tài)[13]。在儲藏過程中，結合態(tài)的脂肪酸可能逐漸被解離下來，12周的儲藏時間內脂肪酸在不斷氧化消耗，同時又不斷生成，綜合表現(xiàn)以生成為主。12周之后，亞油酸含量降低，因為亞油酸作為多不飽和脂肪酸其結構中含有多個活性位點如雙鍵和羧基而更容易發(fā)生氧化反應[21]，且其氧化消耗速率高于其生成速率。

表4 不同加工精度掛面儲藏期間脂肪酸(FA)組成的變化/%

2.6 不同加工精度小麥粉制得的掛面主要揮發(fā)性成分含量變化規(guī)律

4種不同加工精度小麥粉制得的掛面在儲藏中己醛、己酸、乙酸和壬酸含量如圖4所示。脂質氧化生成氫過氧化物，而其化學性質不穩(wěn)定，達到一定濃度分解形成烷基自由基，這些烷基自由基再通過不同的途徑形成更小的揮發(fā)性化合物[1]，醛類及酸類物質是脂質主要氧化產物。儲藏過程中己醛含量先穩(wěn)步升高再逐漸降低，己醛是由亞油酸自動氧化生成的13-亞油酸氫過氧化物裂解而成[22]，在整個儲藏過程中，己醛含量在整個醛類揮發(fā)性成分中占比較高，是掛面儲藏過程中產生異味的主要成分之一；但醛類化合物醛基不穩(wěn)定易進一步氧化，故隨儲藏時間延長，醛類物質含量呈下降趨勢。4種掛面中己酸、乙酸和壬酸含量隨儲藏時間延長整體呈上升趨勢，且加工精度越低的小麥粉制得的掛面中酸類物質含量越高，在儲藏第14周，全麥掛面中己酸含量是其他3種掛面的近3倍；儲藏后期全麥掛面中乙酸含量遠高于其他3種掛面；壬酸含量在儲藏過程中增長趨勢也較為明顯。儲藏期間酸性揮發(fā)性成分中，乙酸、己酸及壬酸含量占比較高，對儲藏中掛面異味產生有一定貢獻。

3 結論

儲藏過程中，掛面脂肪不斷氧化水解使得總脂、結合脂含量均下降，結合態(tài)脂肪又不斷解離變成游離態(tài)脂肪。掛面中脂肪不斷水解產生游離脂肪酸，脂肪酸值升高，且掛面加工精度越低，脂肪酸值升高越快。全麥掛面脂肪酶活性下降最明顯但仍高于高加工精度組，催化脂肪水解反應；此外，掛面中亞油酸作為掛面脂肪中含量最高的多不飽和脂肪酸，容易氧化降解。氧化分解產生小分子揮發(fā)性物質主要有乙酸、己酸及壬酸等物質，其儲藏過程含量升高，且加工精度越低的掛面酸類物質含量越高，即脂質氧化程度越高。綜上，原料小麥粉加工精度越低，制得的掛面在儲藏期間，脂質水解和氧化程度越高，脂質穩(wěn)定性越低。因此，在實際生產中，為延長低加工精度小麥粉制得的掛面的貨架期，需要有效抑制小麥粉中脂肪酶的酶活性，同時降低掛面儲藏過程中脂肪水解速率。