小麦在储藏期间特性的变化与吸水性关系探讨

王旭峰 汪宁

摘要：新收获小麦进入储藏过程，其物理结构、化学组分不断发生改变，导致小麦加工过程中的吸水性等特性也发生变化 。该文通过分析影响新收获小麦在储藏过程中发生变化的几个常见指标，如小麦的物理结构、蛋白质、脂类物质、碳水化合物等，以及这些指标在储藏时间的变化，来分析小麦在储藏期间籽粒结构、化学组分等与吸水性的关系。

关键词：小麦；储藏期间；吸水性

小麦在收获以后仍然具有生活力，籽粒内部仍然存在着化学合成和分解反应，主要是由小分子的糖或者多糖合成淀粉等高分子物质。进入储藏期后，小麦的品质会不同程度的发生变化，主要表现在小麦的籽粒结构、化学组成、物理特性以及加工指标等的变化。小麦的籽粒结构、化学成分等方面的变化与小麦水分调节息息相关。本文通过对小麦储藏期间物理、化学等方面的变化进行分析，探讨其与小麦水分调节过程中的相互影响，为小麦的储藏、合理加工与利用提供科学依据。

1 小麦籽粒结构及化学成分分布

1.1 小麦籽粒结构

小麦籽粒的表皮由外到内分为表皮、外果皮、内果皮、种皮、珠心层和糊粉层。表皮由与麦粒长轴平行分布的长方形细胞组成，细胞壁很厚，有孔纹，外表面角质化。外果皮紧贴表皮的一层形状与表皮相似，另外1-2层细胞呈不规则形，缺乏连续的细胞结构。内果皮由中间细胞、横细胞和管状细胞组成。种皮由两层斜长形细胞组成，极薄，外层细胞无色透明，内层由色素细胞组成，厚度为5-8 um。珠心层厚约7 um，很薄，看起来是一条无色透明的线，处于种皮和糊粉层中间，并与两者紧密结合在一起。糊粉层的厚壁细胞整齐排列、形状近似方形，糊粉层连续分布，完全包围着整个麦粒。糊粉层以内为淀粉细胞，近乎横向排列，主要有两种，结构紧密的角质胚乳和结构疏松的粉质胚乳。从化学组成上看，小麦籽粒的细胞壁比较厚，并且具有疏水性，主要是由纤维素、木聚糖及木质素组成。小麦的胚乳组织细胞壁比较薄，具有亲水性，含量大致是组织结构的2%-7%，主要组成是阿拉伯木聚糖和B—葡聚糖以及葡萄甘露聚糖和纤维素、阿拉伯半乳聚糖肽及结构蛋白。

1.2 小麦籽粒化学成分分布

小麦籽粒中各种化学成分的分布很不平衡，在不同部位之间的含量相差很大，因此籽粒各部分的生理生化特性也不一致。小麦籽粒各部分的化学组成见表1。

2 小麦籽粒结构及化学成分与吸水性的关系

2.1 籽粒结构与吸水性的关系

研究表明，外表粗糙和组织疏松的谷粒，吸附有效面积大，其吸附能力较强；外表光滑和组织坚实的谷粒，其吸附能力较弱；珠心层多呈玻璃态分布，结构紧密，水分透过率较低，尤其是当温度小于50℃时水分的透过率更低，是小麦籽粒由皮层吸水的重要影响因素。糊粉层的厚壁细胞皮极韧，易吸收水分，放入水中瞬间胀大。从小麦籽粒结构上看，表皮、外果皮、内果皮、种皮、珠心层是制约小麦水分调节的主要因素。小麦的籽粒结构中一方面是小麦皮层具有多孔毛细管的结构，另一方面蛋白质、淀粉、纤维素等这些组成小麦表皮和毛细管内壁的组分，在自身氢键等的作用下都具有吸附水蒸气的能力。一般认为，小麦籽粒中亲水胶体的含量愈多，则其吸附性愈强；反之，脂肪含量愈多，则其吸附性愈弱。

2.2 蛋白质与吸水性的关系

小麦蛋白质主要有四种，分别是清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白和麦谷蛋白。小麦蛋白质具有吸水性，据报道可以吸收本身重量2倍的水，在水分调节中起重要的作用，但是吸水速率比较慢。清蛋白和球蛋白都是可溶蛋白，主要集中在小麦籽粒的皮层和胚部，所以导致水分调节时皮层及胚部吸水速度快，醇溶蛋白和谷蛋白约占籽粒蛋白质的80%左右，主要集中在胚乳，而且蛋白质和胚乳颗粒结合比较紧密，所以导致吸水速度较慢。有研究表明在胚乳中较多的蛋白质含量以及和胚乳颗粒结合的紧密程度阻碍水分进一步进入到胚乳中。但是Leach等人经过对浸麦阶段蛋白质含量与吸水性的研究表明，蛋白质含量与水分调节关系并不是非常密切。

2.3 碳水化合物与水分调节的关系

在碳水化合物中，纤维素的吸水率很高，一般是本身质量的8-10倍左右，比小麦蛋白质的吸水率高约5倍。有报道称小麦皮层中的戊聚糖以及小麦籽粒淀粉细胞壁中阿拉伯木聚糖对小麦籽粒的吸水性影响比较大，特别是β-葡聚糖，在小麦的水分调节中影响更大。Wilson等人经过研究小麦籽粒的结构与吸水性的关系发现，亚糊粉层中的亲水性的戊聚糖对水分由亚糊粉层进入到胚乳中影响较大，同时也发现小麦皮中阿拉伯木聚糖的分支程度也对吸水性有很大影响，分支程度与对水分的阻碍成正相关。胡丽媛等在对大麦的吸水性进行分析时也发现胚乳中β-葡聚糖含量过高会限制水分渗入大麦及在大麦中的运输，Molina Cano等人的结论也证明了这一规律，研究认为β-葡聚糖组分及溶解性与大麦的吸水性有很高的相关性。β-葡聚糖的非水溶性部分的含量以及所占的比例对大麦吸水性有很大的影响。非水溶性部分比例越大，水分在胚乳中的运输就越困难。

淀粉的吸水性与胚乳颗粒的结构及蛋白质的结合程度有很大关系，粉质胚乳疏松多孔，结构不具有规则性，与蛋白质结合不紧密，蛋白质呈不连续状分布，渗透作用较强；而角质胚乳结构规则紧密，蛋白质呈连续状分布，故渗透作用很弱；同样是粉质胚乳的小麦，渗透速率取决于胚乳结构的规则性，结构较规则的胚乳渗透作用较弱。由于小麦的硬度一般与角质率正相关，所以，水分在小麦籽粒中的渗透速度与小麦的硬度呈负相关。

2.4 脂类与水分调节的关系

在小麦种脂类主要分布在胚部、表皮和糊粉层中，在小麦籽粒中一般阻碍水分的进入，Wilson等首次揭示了麦皮中的油脂阻碍着水分的渗透，对水分调节是不利的。

3 储藏期间籽粒结构及化学成分的变化

3.1 小麦籽粒结构的变化

小麦在没有完成后熟之前，小麦籽粒中各种低分子的化合物逐渐转变为高分子化合物，氨基酸减少，蛋白质增加，脂肪酸减少，脂肪增加，可溶性糖减少，淀粉增加，水分减少，干物质含量增加，这些成分的变化往往导致小麦的籽粒逐渐形成致密、有序的结构，小麦籽粒的吸水性逐渐增大。随着储藏时间的延长，由于小麦维持自身生活力的需要，大分子物质逐渐降解为更多的小分子物质，致密、有序结构不断演变为疏松、无序结构，小麦的吸水性进一步增大。

3.2 蛋白质的变化

研究表明小麦籽粒中的蛋白质含量、全氮量在储藏期间基本没有很大的变化。但是如果储藏时间太长，蛋白质的质量和数量会逐渐下降。同时蛋白质的亲水能力以及蛋白质分子间的凝聚力都会有所降低，蛋白质的溶解性也逐渐降低，进而会影响到小麦的吸水性。

3.3 碳水化合物的变化

碳水化合物在在储藏期间的变化主要是可溶性糖含量的变化。在小麦的储藏过程中，由于小麦籽粒本身生理的需要，高分子物质淀粉以及非还原糖发生水解，转化为还原糖，使还原糖的含量逐步上升。随着储藏过程的延长，分解的还原糖被小麦籽粒本身以及粮堆中的微生物消耗，还原糖的含量又逐步降低。但是研究表明储藏过程中小麦籽粒中的非还原糖的含量是在一直下降的。

3.4 脂类的变化

脂类在小麦储藏过程中的变化主要有两个方面，一是脂类被氧化产生醛、酮类等羰基化合物。二是是受脂肪酶水解产生甘油和脂肪酸。小麦品质指标中脂肪酸值是非常重要的一个，一般来讲脂肪酸值随着储藏时间的延长而有所下降。新收获的小麦脂肪酸值比较小，在正常的储藏条件下增长缓慢，但在不良储藏条件下上升较快。有研究表明，小麦脂肪酸值在储藏1年后略有上升，到2年以后增加也很少，但是到第3年时，脂肪酸值有一突变，上升较快。脂类在储藏期间出现这样的变化规律，主要和小麦的储藏条件以及脂肪酶的活性有关。

4 结论

（1）小麦的吸水性随着储藏期间籽粒结构、化学成分等因素的变化而变化，一般随着储藏期间的延长，小麦的吸水性也在逐渐增加。

（2）小麦籽粒的皮层是制约水分进入小麦籽粒的主要因素，另一方面蛋白质、淀粉、纤维素等这些组成小麦表皮和毛细管内壁的组分对小麦的吸水性有很大的影响。小麦皮层中的戊聚糖、淀粉细胞壁中阿拉伯木聚糖含量与吸水性有很大的相关性，β-葡聚糖的含量对吸水性的影响尤为重要。

（3）清蛋白、球蛋白在储藏期间的变化不明显，因此导致小麦在储藏期间表皮的吸水性没有较多变化，麦谷蛋白大聚体在储藏过程中由于中通过巯基氧化二硫键，使麦谷蛋白进一步交联，数量有所增加，使小麦的吸水性有所增加。但是在不利的储藏条件下，尤其是温度较高时，蛋白质的亲水性和分子凝聚力都会降低，导致吸水速度降低。

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