碱液显色鉴别小麦皮色的方法研究*

李志英 汪海峰 刘华锋 李明革 覃新锋 何丽蓉

(1 南宁港中储粮仓储有限公司 530200)(2 南京财经大学食品科学与工程学院，江苏省粮油品质控制与深加工技术重点实验室 210046)(3 中央储备粮南宁直属库有限公司 530000)(4 广西中储粮粮油质监中心 530000)

小麦籽粒分白小麦和红小麦，所呈现的颜色是由内层细胞所含色素的颜色决定。白皮小麦内层细胞无色，红皮小麦内层细胞含有红色或褐色物质。小麦籽粒内所含的色素主要有叶绿素、类胡萝卜素、黄酮素和花青素[1]。而众多色素中，对小麦籽粒色泽形成的最大影响因素为黄酮素和花青素含量。成熟的小麦籽粒，黄酮和花青素含量之和超过色素总量的79%，且不同颜色小麦籽粒种皮中，黄酮和花青素含量之和表现为红皮小麦>白皮小麦[2]。在碱性介质中，黄酮类化合物在氢氧化钠溶液中能产生黄→橙色的呈色反应，放置一段时间或加热后，颜色加深为深红→紫红色[3]。

准确鉴别小麦皮色的方法在生产和生活当中具有重要意义。一是小麦皮色不同决定了小麦粉的粉色和麸星，即加工精度。准确鉴别小麦皮色可指导小麦的加工工艺。二是鉴别小麦皮色是满足市场的需求。由于传统的饮食习惯和观念，我国消费者更倾向于选择白度较高的小麦粉加工食品，则准确鉴别小麦皮色可以使小麦粉加工企业生产出更适应市场的产品。

当前我国鉴别小麦皮色的检验方法以GB/T 5493-2008《粮油检验 类型及互混检验》为主要依据，以目视感官鉴别小麦粒色。在生产实验中，因硬质的红、白小麦皮色区分不明显，且易受光照等环境因素和实验人员色觉敏感度不同的影响，测定结果不能准确量化。因此，研究小麦皮色鉴别方法，减少人为感官误判，对提高小麦皮色类型检测的准确度具有很大的指导意义。

本文采用化学显色方法对小麦处理后进行色泽比较，可以有效地提高红、白小麦的皮色差异，提高鉴别的准确度。

1 材料和方法

1.1 实验材料

红小麦、白小麦、NaOH溶液(分析纯)、比色管、数显恒温水浴锅。

1.2 实验方法

准确数取红、白小麦各50粒放入比色管中，加入10 mL NaOH溶液，浸泡后用滤纸擦干，将小麦放在滤纸上观察红、白小麦皮色对比度。

1.2.1 单因素实验 用控制变量法确定实验温度、NaOH溶液浓度和浸泡时间三个不同因素对小麦皮色鉴别的影响程度。

1.2.1.1 NaOH溶液浓度的确定 室温下，取体积相同，浓度分别为0.1%(m/v)、0.2%(m/v)、1%(m/v)、2%(m/v)、5%(m/v)、8%(m/v)、10%(m/v)、15%(m/v)、20%(m/v)的NaOH溶液，浸泡相同数量的红、白小麦，2 min后观察小麦皮色的变化情况。

1.2.1.2 实验温度的确定 比较10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃时NaOH溶液的浸泡对小麦皮色的影响。

1.2.1.3 浸泡时间的选择 比较相同实验温度、NaOH溶液浓度下，分别浸泡1 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min，观察不同浸泡时间对小麦皮色的影响。

1.2.2 正交实验条件参数的优化 根据正交实验原理，选用L16(45)正交表，以NaOH溶液溶度、实验温度和浸泡时间为考察因素，小麦皮色对比得分为评价指标设计三因素四水平的正交实验，确定最优实验条件。

1.3 小麦皮色描述及量化

对不同因素水平变化后小麦的皮色对比进行感官检验。以小麦实验前颜色对比得分为标准值5分，对比反应后颜色,较标准值强烈的加1～5分，较标准值弱化的减1～5分。

表1 小麦皮色对比感官评分标准表

1.4 实验结果评价指标

实验结果以红、白小麦皮色对比得分为评价指标，最优实验条件以对比感官得分的高低来确定。

1.5 实验数据分析

每个实验重复3次，实验结果取3次数据的平均值，用SPSS做数据分析，用EXCEL做图。

2 结果与讨论

2.1 结果分析

2.1.1 NaOH溶液浓度的确定 从图1可知，在0.1%～20%的浓度范围内，小麦皮色对比感官得分在NaOH溶液浓度为8%之前，呈现逐渐上升的趋势，而在8%～20%的浓度范围内保持平稳。其中，当NaOH浓度为2%～8%时，上升相对较缓且有波动趋势，因此选择3%、5%、7%和9%作为正交实验优化时NaOH溶液浓度的四个水平。

2.1.2 浸泡时间的确定 从图2可以看出，浸泡时间在1 min～4 min这个时间段内，小麦皮色对比感官得分呈现逐渐上升的趋势，而在4 min～10 min 的浸泡时间范围内保持平稳，所以在正交实验中选择1 min、2 min、3 min、4 min为浸泡时间的四个水平。

图2 浸泡时间对小麦皮色对比感官得分的影响

2.1.3 实验温度的确定 从图3可以看出，在10℃～40℃温度区间内，小麦皮色对比感官得分结果呈现上升的趋势，且上升速率由快变慢再加快，在40℃～60℃温度区间内，小麦皮色对比感官得分保持平稳，因此正交实验优化条件中选定20℃、30℃、40℃、50℃四个水平。

图3 实验温度对小麦皮色对比感官得分的影响

2.2 正交实验的条件优化研究

根据实验结果，确定L16(45)的正交实验方案，研究NaOH溶液浓度、浸泡时间和实验温度对小麦皮色变化的综合影响，并以小麦皮色对比感官得分的分数高低来确定最佳的实验方案。正交实验的因素水平见表2，正交实验方案设计及结果见表3。

表2 正交实验因素水平表

表3 正交实验方案及结果分析表

由表3可知，各因素对小麦皮色对比的影响程度由大到小依次为：实验温度>NaOH浓度>浸泡时间，即实验温度对小麦皮色变化的影响最大，NaOH浓度次之，最后是浸泡时间。同时可以确定用NaOH溶液鉴别小麦皮色的最优实验条件为：A4B2C2,即实验温度50℃、NaOH溶液浓度5%、浸泡时间2 min。

2.3 最优条件验证实验

由于通过正交实验结果分析所得的最优实验条件并未在正交实验方案中出现，为了保证结果的准确性，对最优实验条件A4B2C2进行3次验证实验。

由表4可知，三次实验最终得分均为10分，高(平)于正交实验其它条件组合所得分。

表4 最优条件验证实验结果表

2.4 不同实验方法结果对比分析

准确数取红、白小麦各50粒(其中实验号1～3为软质小麦，实验号4～6为硬质小麦)，通过常规物理感官法对小麦皮色进行鉴别并计算准确率后，在2.3的实验条件下再次对小麦皮色进行鉴别并计算准确率，实验结果见表5。

表5 常规物理感官鉴别法与碱液显色鉴别法实验结果对比表

通过表5可以看出，在小麦皮色鉴别检验中，碱液显色法的准确率达100%，明显高于常规物理鉴别法。

3 结论

根据单因素实验、正交实验以及最优条件验证试验结果，采用NaOH溶液浸泡法鉴别小麦皮色的最优实验条件为：浸泡温度50℃、NaOH溶液浓度5%、浸泡时间2 min。

经优化的测定方法具有操作简单、实验方便、易于掌握等优点，对于小麦皮色鉴别，尤其是在光线弱等实验条件较差的情况下具有实际意义。