小麦粉储藏过程中组分及品质变化研究进展

2022-11-24杨书林王鑫宇

粮食与饲料工业 2022年3期

杨书林，惠滢，王鑫宇，李沿

(1.中粮国际(北京)有限公司，北京 100020；2.中粮营养健康研究院，北京 100020)

小麦在我国的栽种已有悠久的历史，且早在春秋时期，人们已经开始将小麦研磨成粉，进行加工食用，至此之后，树立了小麦粉在主食界不可撼动的地位。随着当今社会的发展，小麦粉已不仅仅作为主食食用，还被制成蛋糕、饼干等各类休闲食品[1-2]。所以，在国家粮食战略储备中，小麦粉的安全储藏具有重大意义。对于小麦粉的储藏研究也尤为重要。本文从小麦粉储藏期间水分、淀粉、蛋白质等主要成分的变化及其他关键品质指标的变化情况进行综述，以期对优化小麦粉储藏环境及时间，延缓小麦粉品质劣变提供基础支撑，也为国人主食的储备安全提供依据。

1 小麦粉在储藏期间主要组分的变化

1.1 水分变化

储藏时间、温度、湿度和包装材料等因素会影响小麦粉的水分。在储藏初期，由于小麦粉具有较强的吸湿性和蒸发特性，小麦粉水分与环境湿度保持动态平衡，这主要取决于小麦粉自身水分与储藏环境的湿度。当外部环境湿度高于小麦粉本身时，小麦粉吸水导致其含水量增加。随着储藏时间延长，小麦粉水分逐渐趋于稳定，最终达到内外水分的平衡。随着环境湿度的增加，小麦粉水分达到平衡所需时间增加，小麦粉含水量也增多。储藏环境温度和相对湿度对小麦粉含水率有显著影响，且含水率与储藏湿度、温度呈显著的二元线性关系[3-4]。蒋甜燕[5]研究不同温度(10～35℃)和相对湿度(55%～85%)对小麦粉水分的影响发现，在相同的相对湿度条件下，小麦粉平衡水分与环境温度之间呈线性负相关；在相同温度下，小麦粉的平衡水分与相对湿度具有一定相关性，即相对湿度越大，小麦粉平衡水分也越大。钟建军等[6]研究了低温、常规、密闭、脱氧、充氮5种储藏方式对小麦粉含水率的影响，结果表明随着储藏时间的延长，除低温冷冻储藏(-18℃)外，其它储藏方式(25℃)条件下小麦粉含水量均出现不同程度的下降。

水分是影响小麦粉储藏稳定性的关键因素，国标《小麦粉》(GB 1355—1986)规定小麦粉水分不得超过14%。含水率过高会导致小麦粉在储藏过程中逐渐失去光泽、发暗，结成小球甚至结块等不良现象发生，而且环境湿度越高，小麦粉越容易结块。当环境湿度由50%增加到80%时，小麦粉开始结块的时间由原来的约110 d缩短至20 d，而且小麦粉结块现象到储藏后期更加严重[7]。研究认为将小麦粉控制在水分低于12%，相对湿度为55%～65%、温度为18～24℃的条件下储藏是比较安全的[8]。

1.2 淀粉及其关联指标的变化

小麦粉中淀粉质量分数一般在65%～70%，但在储藏过程中由于淀粉酶的水解，淀粉含量逐渐下降。在37℃下储藏小麦粉28 d后，温雪瓶等[9]发现其淀粉含量(干基)降低了3.46%。此外，随着储藏时间的延长，小麦粉的碳酸钠SRC值降低[10]，表明小麦粉中损伤淀粉的含量降低。

不同的储藏时间、温度、相对湿度、气调等外界条件会不同程度地改变淀粉的分子结构和糊化特性，从而影响小麦粉的品质和应用。储藏时间和温度对糊化特性有显著影响[11-12]，储藏时间是影响小麦粉储藏过程中淀粉糊化特性的首要因素，其次是储藏温度，气调影响较小[13]。小麦粉糊化黏度受储藏时间和储藏湿度影响显著，随着储藏时间的延长和温湿度的增加，小麦粉的峰值黏度和最终黏度增加；而衰减值与回生值变化与湿度有关，其值在低相对湿度(55%)条件下增加，但在高湿条件下明显减小[12-14]。淀粉糊化温度在储藏过程中升高，淀粉粒强度增加，这是由于脂肪被水解和氧化产生的游离脂肪酸与直链淀粉的螺旋结构结合所引起[15]。

此外，小麦粉的耐储藏性跟筋力强度也有关。研究表明，高筋小麦粉淀粉糊化特性较中筋小麦粉变化小[13]，表明高筋小麦粉耐储藏性较中筋小麦粉好。

1.3 蛋白质及其关联指标的变化

1.3.1蛋白质组分的变化

根据蛋白质溶解程度的不同，小麦粉中的蛋白质大致可以分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及麦谷蛋白四类[16]。如果根据蛋白质含量的高低来进行分类，则小麦粉通常可分为低筋、中筋、高筋、特高筋小麦粉。小麦粉蛋白质含量与加工品质密切相关，不同用途的小麦粉对小麦蛋白质含量要求不同，并且蛋白质质量决定着小麦粉的食品加工品质，在储藏期间小麦粉中的蛋白质含量和组成等的变化会对制品品质产生重要影响。

马翠花等[17]研究发现，小麦粉在储藏过程中其组成成分发生变化，麦谷蛋白含量出现升高，进而使小麦粉品质得到改善；另外，蛋白质组分的变化速度也会受温度影响。清蛋白和球蛋白是生理活性蛋白，主要参与代谢活动；醇溶蛋白和麦谷蛋白主要存在于小麦胚乳中，不具有酶活性，其主要功能是储存蛋白[19]。Zia等[20]研究发现，温度越高，则小麦粉蛋白质的消化率也越高。而储藏过程中美拉德反应会降低蛋白质消化率和氨基酸可利用率。但也有研究认为在储藏过程中，淀粉等非还原糖在酶的分解作用下转化成还原糖，使小麦粉中的还原糖含量升高，从而为人体提供更加充足的碳水化合物。小麦粉的蛋白质含量与组成还会受到外源添加剂的影响，面团的品质好坏主要是取决于其中的面筋特性；因此，对小麦粉品质的评价，不仅仅需要关注其蛋白质含量，还需要对其中的面筋含量和质量进行评价。

1.3.2湿面筋含量、面筋指数的变化

小麦粉的湿面筋含量是反映蛋白质质量的直观指标。有相关研究表明，在储藏过程中小麦粉的湿面筋含量及其持水率下降[22]。贾浩等[23]的研究表明，小麦粉在未经任何处理的状态下储藏，湿面筋含量和面筋指数也都出现下降。魏秋锐[24]研究发现，经过热处理的小麦粉和未经处理的小麦粉在储藏过程中的湿面筋含量和面筋吸水率均出现下降；储藏8个月时，未处理组小麦及14.0%水分热风处理的小麦其湿面筋含量、面筋吸水量下降幅度较大。总的来说，储藏结束时各样品小麦粉的干面筋含量与初期相比变化不大。

1.3.3流变学特性变化

储藏时间、储藏湿度和小麦粉筋力强度都会影响小麦粉面团的流变性能。储藏湿度会显著影响面团的吸水率、稳定时间、弱化度[14]。储藏湿度增加，面团吸水率降低，稳定时间缩短，弱化值增大。在恒温恒湿(38℃，70%)密闭储藏环境下，随着储藏时间延长，小麦粉的吸水率略有增加，形成时间、稳定时间、评价值的变化与原料特性有关[25]。此外，吹泡实验结果表明，经储藏一段时间的小麦粉面团韧性增强，延伸性下降，面团持气性能降低。

1.4 脂类物质及脂肪酸值的变化

小麦中含有少量的脂类物质，仅占整籽粒小麦的3%左右，主要存在于胚和糊粉层中。在小麦制粉过程中，随着加工精度降低，小麦粉中脂类物质的含量会随之升高。由于小麦粉中的脂类物质多为不饱和脂肪酸，稳定性较差，因此极易发生氧化酸败，影响小麦粉品质[18]。脂类的劣变也是小麦粉产生酸败等不良气味的主要原因[26]。因此，小麦粉国家标准中，脂肪酸值是作为品质评判的重要指标之一，限量要求80 mg KOH/100 g。小麦粉脂肪酸指标的变化与诸多因素相关，储藏的温度和时间、小麦粉的水分和加工精度等条件的变化均会影响小麦粉的脂肪酸值。随着小麦粉储藏时间的延长，脂肪酸值呈现增加趋势，且不良的储藏条件会加速小麦脂肪酸值的上升，甚至引起品质劣变[27]。樊艳等[28]模拟了日常储藏温度对小麦粉脂肪酸值变化的影响。结果表明，小麦粉的脂肪酸值与储藏温度呈现极显著相关性。15℃的储藏条件下，脂肪酸值增加速度较慢，随着储藏温度的升高，脂肪酸值增加速度逐渐变快，35℃时脂肪酸值增长速率达到最大。王垒等[29]研究了储藏时间及温度对脂肪酸值变化的影响，常规储藏湿度下，脂肪酸值会随着储藏时间的延长呈现上升趋势；且温度越高，变化越快。陈聪聪等[30]研究发现，同样储藏条件下，加工精度越低的小麦粉，脂肪酸值增长的速度越快。主要由于加工精度越低，小麦粉中所含有的脂类物质含量越多，同等条件下会加速小麦粉的氧化速率。这也与陈淑娟[31]的研究结果一致。王明洁等[32]研究发现，小麦粉储藏在温度≤20℃、水分≤14%、湿度≤70%的条件下，脂肪酸值增速较缓。

1.5 酶活性的变化

小麦粉中酶的种类主要有淀粉酶、蛋白酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪酶、脂肪氧化酶等。酶的活性作用与小麦粉的品质指标、制品的应用特性之间具有密切的关系。淀粉酶的主要作用是分解淀粉，生成小分子的葡萄糖，为酵母发酵提供更加充足的养分。蛋白酶对小麦粉中的蛋白质具有水解作用。而过氧化物酶被证明多与制品的返色、褐变密切相关。酶类物质具有专一性、高效性、温和性，在适宜的温度范围内，酶具有高度的催化效率，一旦超过合适的温度，酶的活性会迅速下降甚至失去活性。已有大量研究证实，随着储藏时间的延长，酶类物质的活性逐渐下降。降落数值可以用来表征α-淀粉酶的活性。随着储藏时间的延长，小麦粉的α-淀粉酶的活性逐渐下降，蛋白酶和脂肪酶的活性也呈现下降趋势[33]。王若兰等[34]对比高筋小麦粉在储藏期内的酶活性变化，发现随着时间延长，过氧化氢酶的活性也在持续下降。

1.6 挥发性成分的变化

烃、醛、酮、醇、酸、酯及杂环类等是小麦粉中主要挥发性成分，其中烃和醛含量最高，其次是醇和酮。小麦粉本身含有的酯类、醇类和少量羰基化合物，蛋白质和氨基酸降解，糖类代谢，不饱和脂肪酸氧化[35]，以及仓储昆虫和微生物的生长代谢是小麦粉产生挥发性成分的来源。其中，脂类氧化水解是小麦粉中挥发物的主要来源。长时间储藏的小麦粉中挥发性成分变化会导致异味、霉味、酸味和哈味等不良风味产生，据此可以判断其新鲜度和储藏时间。

小麦粉初始水分、储藏温度和储藏时间会影响小麦粉挥发性物质种类及组分含量变化。在储藏过程中，与低水分的小麦粉相比，水分高的小麦粉各挥发性成分变化更快[36]。张蓝月[37]对小麦储藏期间挥发性成分变化研究表明，初始水分显著影响酮、酸、酯、杂环类，储藏温度显著影响酯类，储藏时间显著影响酚类。储藏60 d后的小麦粉中己醛、苯甲醛、辛醛、2-壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷等挥发性物质发生明显变化[35]。付强等[38]认为，不同储藏条件的小麦粉挥发性成分种类相同，但含量存在差异。但也有研究认为，随着储藏时间延长，醛的种类增加且大部分醛类含量升高，烷烃类种类几乎没有增加，C10—C15的烷烃及醇类含量降低[36]。

2 小麦粉在储藏过程中其他指标的变化

2.1 白度的变化

色泽是小麦粉品质的重要指标之一，不仅直接反映出小麦粉的新鲜度，也会影响消费者的购买意愿。新磨制的小麦粉略带黄色，但适当将其置于低温低湿环境中一段时间可以提升白度，这是因为小麦粉中含有的胡萝卜素、类胡萝卜素等色素被空气中的氧气氧化导致白度增加，其增白速率与环境氧含量有关。如果将小麦粉置于50%湿度条件下110 d，则小麦粉会失去光泽而变暗[7]。

在常温储藏条件下，小麦粉白度的变化有三类：先短期增加后稳定、先短期增加后减小、持续减小，这些变化与小麦品种有关[39]。储藏时间、温度、湿度、气调方式是小麦粉储藏过程中引起白度变化的主要外部因素。以低温、常规、密闭、脱氧、充氮5种方式处理小麦粉后，随储藏时间延长，其白度先增加后逐渐达到平衡[6]，且采用气调包装并加入脱氧剂能够加速白度变化。李怡林等[40]分别利用微波(2 450 MHz)和水浴将小麦粉加热至35、45、55℃，与对照(25℃)相比，热处理过的小麦粉白度增加，但当提高加热温度后，白度出现减小，而且微波处理的小麦粉白度高于水浴处理。

因此，掌握不同品种小麦粉在不同储藏条件下白度的变化规律，确定小麦粉最佳储藏条件和储藏时间，有利于实现在不添加任何食品添加剂条件下最大程度地提高小麦粉白度，实现小麦粉加工企业经济效益的增加。

2.2 微生物的变化

小麦粉中的微生物主要来源于小麦表皮。加工过程的清理不当会造成表皮中的微生物进入到小麦粉中，而不良的储藏条件，也会加速微生物在小麦粉中的生长和繁殖，从而影响小麦粉的品质。Berghofer等[41]研究发现，小麦经过清理及加工，大部分微生物会富集在麸皮及胚中，少部分会进入到小麦粉中。小麦粉中所含有的水分及营养成分，也为微生物提供了良好的繁殖基础。张彩霞等[42]研究表明，微生物会分解小麦粉中的蛋白质，从而造成面筋蛋白含量下降，影响面制食品的品质。赵乃新等[43]研究了小麦粉储藏过程中品质性状的变化规律。微生物会随着小麦粉储藏时间的延长，逐渐增多。从而造成小麦粉面筋含量降低，面筋强度减弱，相对应的拉伸阻力减小，延伸性增加，沉降值下降。

樊艳等[28]研究表明，在常规空气湿度条件下，小麦粉储藏温度与霉菌总数、大肠杆菌呈极显著负相关，与小麦粉中的菌落总数呈极显著正相关。周建新[44]研究了不同温湿度组合下，小麦粉中微生物的变化情况。在55%湿度条件下，霉菌数量与菌落总数均与储藏温度呈负相关。小麦粉中的菌落总数会随着储藏时间的延长，呈现先上升后下降的趋势。陆阳[45]研究了小麦粉在空气湿度条件下，不同温度(12、20、28、36、44℃)储藏过程中黄曲霉生长和黄曲霉毒素积累的情况，结果表明小麦粉中黄曲霉生长量、黄曲霉毒素累积量与储藏温度呈极显著正相关。

3 小麦粉在储藏过程中应用特性的变化

储藏期结束的小麦粉最终还是制成蒸煮制品，因此小麦粉的蒸煮制品品质是能够反映小麦粉质量最直观的指标。新制小麦粉会经历一个月左右的后熟期，经过后熟的小麦粉制作的馒头比容会显著增加，但是储藏时间过长小麦粉的品质劣变，制作的馒头品质明显下降。当储藏时间长达4个月时，制作的馒头出现轻微异味[46]。在湿度比较高的条件下，小麦粉及其馒头制品的品质劣变则更加迅速，在30～120 d的时间内，馒头的感官品质和感官评分会出现显著下降[47]。