脱脂对小麦粉理化特性的影响

赵九永陆启玉姜薇莉雷 玲李光涛孙 辉

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450052)

(国家粮食局科学研究院2，北京 100037)

脱脂对小麦粉理化特性的影响

赵九永1，2陆启玉1姜薇莉2雷 玲2李光涛2孙 辉2

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450052)

(国家粮食局科学研究院2，北京 100037)

脂类在小麦粉中含量极低，但对其加工品质有很大影响。选取6个不同品种的小麦，用氯仿脱脂，研究脂类对小麦加工品质的影响。结果表明:脱脂小麦粉比基础小麦粉的粗蛋白含量有不同程度增加，脱脂小麦粉的白度有明显提高，降落数值明显减小。RVA黏度特性参数和DSC测试结果表明，脂类对小麦粉糊化特性有显著的影响。脱脂小麦粉在较低的温度下就开始糊化，需要较长时间才能达到峰值黏度，且糊化需要更多的热能，脱脂对强筋小麦粉面团的流变学特性有显著的影响:吸水率极显著增加，面团形成时间显著增加，面团稳定时间极显著减少，粉质质量指数极显著减小。而脱脂对弱筋小麦粉影响相对较小。

小麦 脂类 脱脂 理化特性

脂类是小麦中的微量成分，约占籽粒质量的3%～4%。其中约25%～30%在胚中，22%～33%在糊粉层中，4%在外果皮中，其余40%～50%在淀粉性胚乳组分中。33%多的的非极性脂和10%～16%的磷脂以及少量的糖脂存在于糊粉层和胚芽中。在淀粉胚乳中，大约67%的胚乳脂类是淀粉脂类(其中磷脂占总磷脂的3/4)，33%是非淀粉脂类［1］。

Thomas等［2］研究表明，淀粉的非支链α(1－4)糖苷键和疏水的内部形成螺旋状结构，能与大部分的非极性小分子以及两性分子的疏水基团结合。直链淀粉是α－D－(1→4)葡萄糖共聚物，其特点是能与许多有机物和无机物络合剂形成螺旋状内含复合物。直链淀粉－脂类复合物在淀粉中天然存在，或者是在凝胶化过程中与内源性或外源性的脂类结合形成的。脂类与直链淀粉形成复合物的动力来源于直链淀粉螺旋结构内部的疏水性和疏水分子从水相向弱极性环境转移的过程。脂与淀粉及粗蛋白的结合方式和相互作用，决定了脂类在小麦粉理化特性中起到的作用。

脂类物质能够影响小麦粉的糊化特性。Medcalf等［3］报道指出:添加适量的非极性脂对面团糊化曲线的初始阶段无明显影响，但能够增加直链淀粉的峰值黏度。林作楫［4］研究也表明，在面团形成时，脂类物质对面筋网络的黏着力起着重要作用。粗蛋白(可溶或不可溶)能形成凝聚单层，纯蛋白的凝聚单层拥有较高的表面弹性。当脂类进入这个体系时，由于脂类与蛋白质对气－液界面的竞争使得表面的弹性降低［5－6］。Zawistowska等［7］研究指出56%的面筋脂与醇溶蛋白结合，44%与麦谷蛋白结合。与醇溶蛋白结合的脂类58% 是极性脂类，与麦谷蛋白结合的脂类54%是非极性脂类。极性脂与面筋蛋白结合后，面筋蛋白就能通过其糖基或极性基与淀粉、戊聚糖或水等相互结合，增加面团弹性，改善面团强度，从而改变面团的加工性能，而非极性脂不利于面筋的形成。随着淀粉的糊化、回生，淀粉体系中晶体的转变带来热焓值ΔH的变化，因此，通过ΔH可以度量体系的回生度。DSC法是测定淀粉体系糊化、回生的经典方法，该法不仅可以测定体系的回生度，而且还可以根据晶体解体温度的不同区分支链淀粉结晶、直链淀粉与脂质复合物的结晶以及直链淀粉的结晶。许多淀粉学家研究了各种淀粉体系的回生后认为，对于回生的支链淀粉结晶，其融化温度一般在40～70℃，直链与脂质复合物的解体温度一般在90～110℃，而直链淀粉晶体的熔解温度则在120～150℃之间［8］。

选取了6种小麦进行研究，通过研究脱脂小麦粉与对照在基础理化指标、淀粉糊化特性，热特性、流变学特性、微观结构的差异，探讨脂类对小麦加工品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

郑麦004、郑麦366:河南农科院:淄麦12、师栾:中国农科院;农大211:中国农业大学;哈红:哈尔滨国储库。

1.2 试剂与仪器设备

1.2.1 试剂

各测定化学试剂均为分析纯;碘化钾、硼酸、氯化钠、石油醚(30～60℃)、三氯甲烷、氢氧化钠、硫酸、盐酸:北京化工厂。硫代硫酸钠:天津福晨化学试剂厂。

1.2.2 仪器设备

瑞士布勒全自动磨粉机:瑞士布勒公司; Foss2300型全自动凯氏定氮仪:瑞士Tecator公司; Perten面筋指数仪、Techmaster快速黏度测定仪(Rapid viscosity analyzer，RVA)、FN1900型降落数值测定仪:瑞士Perten公司;Brabender粉质仪:德国Brabender公司;DSC差示扫描量热仪:NETZSCH公司;Soxtec Avanti 2055脂肪测定仪:FOSS公司;CR－400型色彩色差计:日本美能达(Minolta)公司;Sdmatic损伤淀粉仪、NG型吹泡示功仪:肖邦(Chopin)公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验制粉

执行AACC26－20方法。

1.3.2 小麦粉的脱脂

参照MacRitchie等［9］的方法，略有改动。小麦粉和氯仿在室温下按照1∶2混合，电子搅拌器搅拌5 min，悬浮液用布氏漏斗抽滤，残余小麦粉重复此程序3次。脱脂小麦粉于室温通风橱中晾干，无氯仿气味，然后过100目筛。

1.3.3 基础理化指标测定

水分测定执行AACC44－15A方法;粗蛋白含量测定执行AACC46－09方法;面筋含量及指数测定执行GB/T14608—1993方法;破损淀粉含量测定执行AACC74—21方法;降落数值测定执行 GB/T 10361—1989方法;粗脂肪含量的测定执行 GB/T 5512—2008。

1.3.4 面团流变学特性测定

面团粉质参数测定执行GB/T14614—1993的方法;面团吹泡试验参数测定执行AACC54－30A方法。

1.3.5 RVA黏度测定

根据LS/T 6101—2002标准，采用快速黏度测定仪进行测试，并使用附带软件TCW(Thermal Cycle for Windows)与计算机相连进行数据分析及处理。各处理均以试样的平均值计，误差小于5%。

1.3.6 小麦粉DSC糊化热力学测试

分别用杜邦液体坩埚称取5.0 mg左右的小麦粉(精确到0.01 mg)，按1:3的比例用注射仪分别加入不同量的去离子水，密封后4℃下放置24 h平衡。平衡后的样品从25～120℃程序升温糊化，升温速率为10℃/min。空坩埚作为对照，曲线的峰面积转化为糊化吸收焓(ΔH)，相转变起始、峰高、终止温度，分别转化为糊化起始、峰高、终止温度。

1.4 数据统计和处理

小麦粉面筋指数测定及面团流变学和黏度特性测定2次，DSC、脂肪含量重复3次试验。用Excel软件进行统计分析，差异显著性检验采用SPSS13.0软件处理，用Duncan新复极差法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 脱脂对小麦粉主要基础理化指标的影响

表1 脱脂对6种小麦粉的主要基础理化指标的影响

测试样品主要基础品质指标如表1所示。脱脂小麦粉脂肪含量与对照小麦粉脂肪含量显著差异，说明此脱脂方法脱脂效果比较好。脱脂小麦粉比对照小麦粉的粗蛋白含量有所增加，部分达到显著或极显著水平。脱脂小麦粉的白度有明显提高，与对照小麦粉的差异达到极显著水平，这可能与脱脂过程中某些色素，如类胡萝卜素(脂类衍生物)被同时提取有关。郑麦004小麦粉脱脂后面筋指数显著降低，其他5种脱脂小麦粉的面筋指数均增大。脱脂后的6种小麦粉湿面筋含量有不同程度的增加。脱脂后的6种小麦粉降落数值均明显低于对照小麦粉，降落数值减小，说明反应体系黏度下降，即体系中酶和淀粉反应程度增大，有更多的淀粉被水解。造成体系中酶和淀粉反应程度增强的可能原因有两个:一是酶活性不变，而体系中的淀粉对酶反应的敏感性增强，这同样能使更多的淀粉被水解，从而造成体系黏度下降;另一原因是体系中酶活力增强，因而能使更多淀粉水解。从表1可看出:郑麦366脱脂后破损淀粉显著增加，哈红反而显著减小，可见破损淀粉并不是引起降落数降低的原因。在小麦粉中存在一种氯仿/甲醇可溶性球蛋白，其N－基末端氨基酸序列能抑制a－淀粉酶［10］。用氯仿脱脂的同时也可能把此类球蛋白去除，使其不能抑制a－淀粉酶，酶活性增强，从而降落数降低。

2.2 脱脂对小麦粉糊化特性的影响

表2是脱脂与对照小麦粉RVA黏度特性参数的比较。郑麦004和农大211脱脂小麦粉的峰值黏度显著减小，其他4个品种的脱脂小麦粉均显著增加;最终黏度郑麦004显著减小，淄麦无显著性差异，其他脱脂小麦粉显著增加;6种脱脂小麦粉最低黏度均显著增加;衰减值均显著减小，回生值减小，但减小幅度因品种而异。小麦粉中存在游离脂肪，在糊化过程中，游离脂肪与直链淀粉结合，而产生更多的直链脂质结合物，直链－脂质结合物螺旋结构的堆积形态与支链淀粉结晶体有着较大的差异，不易作为其结晶中心。这些因素都能导致小麦粉的回生度变小［11］。

表2 脱脂对6种小麦粉RVA黏度特性的影响

脱脂小麦粉与对照相比峰值时间增加，糊化温度减小，说明脱脂小麦粉在较低的温度下就开始糊化，需要较长时间才能达到峰值黏度。这与前人研究结论一致［12］。由此可见，脂类对小麦粉糊化特性有显著的影响。原因是当脂类或脂肪分子作用于淀粉时，脂肪分子易进入淀粉分子的螺旋结构中形成复合物，这样在淀粉受热时就阻止了淀粉颗粒的肿胀，使肿胀淀粉颗粒更加稳定，从而影响淀粉的糊化。

DSC可以通过测定淀粉体系中晶体的转变带来热焓值ΔH的变化，反映脂对淀粉特性的影响。从表3中可以看出，脱脂对6种小麦粉的相转变温度均无显著影响，而糊化吸收焓值的变化影响较大。脱脂小麦粉与对照相比，糊化吸热焓值增加，说明脱脂小麦粉糊化需要更多的热能。在淀粉糊化时，直链淀粉－脂复合物的形成过程会放热，使糊化热熔降低，脱脂小麦粉无法形成这种复合物，糊化过程所需要的热能会高于对照小麦粉［13］。

表3 脱脂对6种小麦粉DSC热力学特性的影响

2.3 脱脂对小麦粉面团流变学特性的影响

脂类对小麦粉流变学特性的影响见表4。脱脂对不同小麦粉吸水率的影响不同，郑麦004减小不显著，农大211和哈红显著减小，强筋小麦粉(淄麦，郑麦366，师栾)则显著增加;小麦粉的吸水率很大程度上与破损淀粉成正相关，从表1中的数据可以得到相应的论证。面团形成时间均有所增加，但增加幅度因品种而异。2种弱筋小麦(郑麦004，农大211)增加不显著，中弱筋小麦(哈红)和强筋小麦(淄麦，郑麦366，师栾)显著增加。

脱脂对弱筋小麦粉(郑麦004，农大211)和中弱筋小麦粉(哈红)的稳定时间、弱化度、粉质质量指数影响不显著;而对强筋小麦粉有极显著影响:脱脂的强筋小麦粉(淄麦、郑麦366、师栾)面团稳定时间极显著减少，粉质质量指数极显著减小。这可能是由于脂能与面筋蛋白结合形成醇溶蛋白－糖脂－谷蛋白复合体，面筋蛋白就能通过复合体的糖基或极性基与淀粉、戊聚糖或水等相互结合，改善面团强度，增强了面筋网络，延长稳定时间。由此可见脂类对强筋小麦粉的流变学特有较大的影响。

吹泡特性也可以表征小麦面团筋力强弱。W代表面团吹泡膨胀变形过程中所需要的总能量，与面团的强度密切相关，表达小麦粉的烘焙筋力。脱脂后强筋(淄麦，郑麦366，师栾)和中弱筋(哈红)小麦粉的韧性(P值)，粉力(W值)均增加，弱筋小麦粉(郑麦004，农大211)的W值、P值则减小;6种小麦粉的延伸性(L值)均减小，拉伸比值(P/L值)均增大，充气指数(G值)均减小。Addo等［14］的研究发现，用石油醚脱脂的小麦粉，其W值、P值和P/L值增加;L值降低。这与本研究有不同之处，可能是前人研究所使用的脱脂方法和小麦品种的不同，对弱筋小麦粉没有研究的缘故。L值体现体现了面团蛋白纤维的延伸能力和面筋网路的保气能力，G值反应面团的延展性。L值和G值的的降低说明没有脂的存在，面团延伸性能和持气性减弱。蛋白－淀粉面团有更高的韧性和应力，脂肪晶体均匀地分布在淀粉颗粒包围的蛋白凝胶中，减少了淀粉颗粒之间的摩擦力，脂肪为面团提供了一个均匀一致的分散系，使得面团可以容易膨胀和增加持气［15］。吹泡特性的这种结果与面团中的加水量有关。由粉质测试结果可知，脱脂小麦粉形成面团所需的最适加水量显著多于对照，而本文所用的恒量加水法可能导致脱脂面团中加水量不足，导致其延展性较低。

表4 脱脂对面团流变学特性的影响

3 结论

3.1 脱脂小麦粉的主要理化指标发生了变化。粗蛋白(干基)和湿面筋含量有所增加。降落数值显著降低。脱脂后小麦粉的白度增加。

3.2 小麦粉脱脂后，RVA糊化温度显著降低，糊化时间显著延长;DSC相转变焓值显著增加，说明在没有脂类的情况下，淀粉在水中需要更多的能量才能被糊化。

3.3 小麦脂类对面团的特性影响很大。脱脂对强筋小麦粉的流变学特性有较大的影响:面团形成时间显著增加，吸水率极显著增加，面团稳定时间极显著减少，粉质质量指数极显著减小;对弱筋小麦粉的影响相对较小;吹泡特性也可以表征小麦面团筋力强弱。脱脂后强筋和中弱筋小麦粉的粉力和弹韧性增加;而弱筋小麦粉的粉力和弹韧性降低;6种小麦粉的L值均减小，P/L值均增大，G值均减小，说明其延展性降低。

［1］Hargin K D，Morrison W R.The distribution of acyl lipids in the germ，aleurone，starch and non－starch endosperm of four wheat varieties［J］Sci.Food Agric.31:977－888

［2］Thomas D J，Atwell W A.Starch structure//D Thomas，Atwell W A.Starches，NY:Eagan Press，1999:1－12

［3］Medcalf D G，Youngs V L，Gilles KA.Wheat StarchesⅡ.Effect of Polar and Non－Polar Fractions on Pasting Characteristics［J］.Cereal Chem，1968，45(1):88～95

［4］林作楫.食品加工与小麦品质改良［M］。北京:中国农业出版社，1994

［5］Paternotte T A，Orsel R，Hamer R J.Interactions between flour proteins and flour lipids at the liquid/air interface［M］.//Anon.Gluten Proteins.Germany:Association of Cereal Research，1993:207－217

［6］Salt L J，Wilde P J，Georget D，et al，Composition and surface properties of dough liquor［J］.Journal of Cereal Science，2006，43:284－292

［7］Zawistowska U，Bekes F，BushukW.Gluten proteins with high affinity to flour lipids［J］.Cereal Chem.，1985，62(4):284－289

［8］Sievert D，Wuesch P.Amylose chain association based on different scanning calorimetry［J］.Food Science，1993，58(6): 1332－1334

［9］Macritchie F，Gras PW，Csiro.The role of flour lip ids in baking［J］.Cereal Chem.，1973，50:292－302

［10］Peter R Shewry，Domenico Lafiandra，Gabriel Salcedo，et al.N－terminal amino acid sequences of chloroform/methanol-soluble proteins and albumins from endosperms of wheat，barley and related species［J］.FEBS Letters，1984，175 (2):359－363

［11］Tufvesson F，Wahlgren M，Eliasson A C.Formation of amylase－lipids complex and effects of temperature treatment.Part 1.monoglycerides［J］.Starch，2003，55:61－71

［12］D Torreggiani，E Forni，L Guercilena.Modification of glasstransition temperature through carbohydrates additions: effectupon color and anthocyanin pigment stability in frozen strawberry juices［J］.Food Research International，1999 (32):441－446

［13］Mestres C，Matencio F，Pones B，et al.A rapid method for the determination of amylase content using differential scanning calorimetry［J］.Starch/Starke，1988，40:1－7

［14］Addo K，Pomeranz Y.Effects of lipids and emulsifiers on alveograph characteristics［J］.Cereal Chem.，1992，69(1):6－12

［15］Watande A，Larsson H，Eliasson AC.Effect of physica states of non－polar lipids on rheology and microstructure of gluten－starch and wheat flour dough［J］.Cereal Chem.2002，79:203－209

Effects of Defatting on Physicochemical Properties of Wheat Flour

Zhao Jiuyong1Lu Qiyu1Jiang Weili2Lei Ling2Li Guangtao2Sun Hui2
(College of Food Science and Technology，Henan University of Technology1，Zhengzhou Henan 450052)
(Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037)

Lipid content is very small in wheat flour，but it plays an important role on end－use quality.Six different wheat varieties were defatted with chloroform to study the effect of defatting on the processing characteristics of wheat flour.Results:Lipid extraction increases the crude protein content and whiteness of flour significantly，but decreases falling number.The defatted flour starts pasting at a lower temperature and a longer time is needed to reach the peak viscosity according to RVA result.The same conclusion could be drawn from thermal test with DSC，which indicates that defatted sample requires more enthalpy to be gelatinized.Defatting treatment affects the Farinograph properties of strong gluten wheat flour much more than the other samples.The water absorption and dough development time increases but dough stability and Farinograph quality number decrease significantly after the lipid extraction.

wheat，lipid，defat，quality

TS211.4 文献标识码:A 文章编号:1003－0174(2010)11－0013－05

国家自然科学基金(30671290)

赵九永，男，1982年出生，硕士，食品资源开发与利用

孙辉，女，1971年出生，副研究员，博士，粮食品质与标准化