适度剥皮对小麦粉储藏稳定性的影响_熊菲洋.pdf

食品工业 2023 年第44卷第 4 期 50 工艺技术适度剥皮对小麦粉储藏稳定性的影响熊菲洋1，郑倩娜2，王峥3，张国权1*西北农林科技大学，食品科学与工程学院（杨凌）（杨凌 712100）摘要传统制粉方式生产的面粉营养不够全面,而全麦粉因含麸皮而不利于储藏。剥皮制粉工艺可以同时改善精制面粉和全麦粉的不足。剥皮率是剥皮制粉工艺的重要指标,研究剥皮率对小麦粉品质的影响对推广剥皮制粉技术具有重要意义。文章以两种小麦为原料,研究了剥皮率(0,3%,6%和9%)对小麦粉活性物质含量以及储藏稳定性的影响。结果表明:随着剥皮率的增加,两种小麦粉中烷基间苯二酚及总酚含量均显著降低,-氨基丁酸含量先增大后减小,在剥皮率为3%时达到最大值;西农985小麦粉的总黄酮含量随剥皮率的增大而减小,而西农20小麦粉总黄酮含量呈现先上升后下降的趋势,并在剥皮率为3%时达到最高。随着剥皮率的增大,小麦粉的脂肪酶和脂肪氧化酶活性减弱。储藏期间,不同剥皮率的小麦粉中的脂肪酸含量、过氧化值、丙二醛含量均呈上升趋势,但剥皮率越大的小麦粉增幅越小,储藏稳定性越好。关键词剥皮率;小麦粉;活性物质;储藏稳定性Effects of Moderate Peeling on Storage Stability of Wheat FlourXIONG Feiyang1,ZHENG Qianna2,WANG Zheng3,ZHANG Guoquan1*College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University(Yangling)(Yangling 712100)Abstract The flour produced by the traditional milling method is not nutritious enough,and the whole wheat flour contains bran,which is not conducive to storage.Peeling before milling process can improve the deficiency of both refined flour and whole wheat flour.Peeling rate is an important index of this process.The effects of peeling rate(0,3%,6%and 9%)on the content of active substances and storage stability of wheat flour were studied in this paper.The results showed that the content of alkylresorcinol and total phenol in the two wheat flours decreased significantly with the increasing of peeling rate,while the content of-aminobutyric acid increased first and then decreased,reaching the maximum value when the peeling rate was 3%.The total flavonoid content of Xinong 985 wheat flour decreased with the increase of peeling rate,while this of Xinong 20 wheat flour showed a trend of increasing first and then decreasing,and reached the highest value when the peeling rate was 3%.The activity of lipase and lipooxidase in wheat flour decreased with the increase of peeling rate.During storage,the fatty acid content,peroxide value and malondialdehyde content of wheat flour with different peeling rate showed an increasing trend,but the increase of wheat flour with higher peeling rate was smaller.Keywords peeling rate;wheat flour;active substance;storage stability小麦籽粒包括胚乳、胚及皮层三个部分1，其中皮层由外果皮、中间层和糊粉层组成2，分别占籽粒的3.5%4.3%，3.2%3.8%和6.4%8.5%3，糊粉层中含有丰富的活性物质，如可溶性膳食纤维、B族维生素以及酚类化合物等4。然而，传统制粉工艺会造成营养素流失，制得的精制面粉营养不够全面，不符合现代社会人们对均衡膳食的追求，而全麦粉是由整粒小麦制成的小麦全粉，包含小麦全部的营养物质，可为人体提供所需能量和保健成分。但也因为含有胚芽和皮层，全麦粉存在口感差5、储藏稳定性差6、卫生安全差等问题。脂质酸败是影响全麦粉储藏稳定性的主要因素7。出版社,2004:53-60.12 黄文哲,范宝俭,陈美琳.桦树汁药理作用的初步研究J.佳木斯医学院学报,1996(5):31.13 肖红,易美华.椰子的综合利用J.海南大学学报:自然科学版,2003,21(2):183-189.14 刘敏.椰子水营养成分的分析J.云南热作科技,2001,24(4):38-40.15 SHIVASHANKAR S.Biochemical changes during fruit maturation in coconutJ.Journal of Plantation Crops,1991,19:102-119.16 李瑞,夏秋瑜,李枚秋,等.椰子水饮料的制备工艺J.热带作物学报,2009,30(7):1039-1043.17 杨海军.赤藓糖醇的发展及应用J.中国食品添加剂,2004,1:100-102.18 王飞生,叶荣飞,闵建.甜菊糖苷的特性及应用J.中国调味品,2009,34(10):91-95,117.51 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 4 期为改善精制面粉和全麦粉的不足，有研究者提出了剥皮制粉，即剥去小麦籽粒的部分皮层后再进行粉碎。目前，大多研究聚焦于剥皮对小麦粉安全品质及其制品品质的影响，针对剥皮小麦粉活性物质含量及其储藏稳定性的研究还较少。研究以两种硬质小麦为原料，比较不同剥皮率下小麦粉活性成分的差异，探究适当的剥皮比例。再通过分析剥皮小麦粉在储藏过程中其脂肪酸值、过氧化值、丙二醛含量以及脂肪酸组成变化，探究剥皮率对小麦粉储藏稳定性的影响。以期制备营养接近全麦粉又耐储藏的小麦粉，为改善小麦粉营养品质及全麦粉的储藏提供依据。1材料与方法1.1材料与试剂西农20（硬度指数68.92%）和西农985（硬度指数64.45%），西北农林科技大学农学院提供；氢氧化钠、氢氧化钾、十二水合磷酸氢二钠、二水合磷酸二氢钠、硫酸亚铁、硫氰酸铵，广东光华科技股份有限公司；无水乙醇、戊二醛石油醚、甲醇、异丙醇、酚酞、氯化钡、氯仿、三氯乙酸，成都市科隆化学品有限公司；硫酸、硫代巴比妥酸，国药集团化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。1.2主要仪器与设备RCMTK-小麦脱皮清理机（河南荣成机械工程有限公司）；3100型试验粉碎机（瑞典Perten公司）；N6000紫外可见分光光度计（上海优科仪器仪表有限公司）；HH-4型恒温振荡水浴锅（上海力辰邦西一科技有限公司）；TD5M-WS型离心机（上海卢湘仪器公司）；TP-214型电子天平（美国丹佛仪器公司）。1.3试验方法1.3.1剥皮小麦粉制备小麦籽粒过筛除杂后，进行调质：第一次调质水分至13%，脱皮前5 min进行第二次调质，加水量为5%。根据小麦不同结构层占全籽粒的比例以及预试验结果确定剥皮比例（0，3%，6%和9%）。通过剥皮时间控制剥皮率，将调质后的小麦籽粒置于剥皮机中进行03次的剥皮处理，每次时长为60 s，而后进行粉碎处理，过筛，得到的剥皮小麦粉用自封袋密封于4 保存备用。按照式（1）计算小麦的剥皮率。剥皮率=100%（1）m1-m2m1式中：m1为剥皮前籽粒的质量，g；m2为剥皮后籽粒的质量，g。1.3.2小麦粉活性成分的测定烷基间苯二酚含量测定参照LS/T 32442015全麦粉8；-氨基丁酸含量测定参照赵大伟等9的方法；总酚含量和总黄酮含量参照石琴琴10的方法；总抗氧化性测定根据总抗氧化能力（T-AOC）试剂盒测定方法。1.3.3储藏稳定性指标测定 脂肪酸值参照GB/T 156842015谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定11的方法测定，结果以消耗的NaOH的质量计；丙二醛含量参照GB 5009.1812016食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定12的分光光度方法测定；过氧化值参照GB 5009.2272016食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定13测定。1.3.4酶活性测定1)脂肪酶活性测定参照GB/T 55232008粮油检验 粮食、油料的脂肪酶活动度的测定14。2)脂肪氧化酶活性参照王涵斌等15的紫外分光光度计法，稍作改良后进行测定。3)过氧化物酶活性参照Jiang等16的方法，作适当改良后进行测定。1.4数据统计与处理所有数据均为至少两次平行试验测定结果的平均值。利用Minitab18软件邓肯氏多重比较进行差异显著性分析，采用Origin 9.0软件作图。2结果与分析2.1剥皮率对小麦粉活性成分的影响品种剥皮率/%烷基间苯二酚/(gg-1)-氨基丁酸/(mg100 g-1)总酚含量/(mg100 g-1)总黄酮含量/(mg100 g-1)总抗氧化性西农2001 073.4121.5a9.170.04a64.810.63a5.900.01c0.523846.072.0ab10.530.09b58.170.86b6.330.03a0.626631.278.9b7.680.01c53.280.08c6.130.12b0.579631.773.7b7.690.13c52.540.77c5.830.01d0.49西农98501 035.8139.1a6.510.11ab63.140.68a6.430.01a0.743863.1101.5a6.910.05a60.720.72ab5.930.06b0.696845.572.1a6.370.13b59.170.53b5.220.02c0.629764.527.5a6.810.11ab58.440.64b4.320.01d0.57注:同列不同字母表示同一品种小麦之间存在显著差异(P0.05)。表1剥皮小麦粉的活性物质含量*通信作者食品工业 2023 年第44卷第 4 期 52 工艺技术烷基间苯二酚（Alkylresorcinols，ARs）是一类特殊的酚类类脂，具有抗氧化作用17、抑菌性18、抑制肿瘤19等多种生理功能。ARs主要分布于小麦麸皮中，胚乳和胚芽中几乎不存在，常作为判断全麦粉的指标20。-氨基丁酸（GABA）是一种重要的抑制性神经递质，具有稳定血压、改善脑机能、防治癫痫等多种生理作用21。从表1可看出：随着剥皮率的增大，西农20小麦粉中ARs含量显著降低（P0.05），但3%剥皮率的小麦粉ARs含量接近于全麦粉；西农985小麦粉的ARs含量有下降趋势，但差异不显著；剥皮小麦粉中GABA含量先上升后下降，并在剥皮率3%时达到最大。有研究表明，总抗氧化能力与总酚含量密切相关22；大部分的黄酮类化合物具有较强的抗氧化性23。由表1可知，随着剥皮率的增大，两种小麦粉的总酚含量和总抗氧化性逐渐下降。西农985小麦粉中总黄酮含量逐渐减小，而西农20小麦粉中总黄酮含量先上升后下降，当剥皮率为3%时含量最高。这是因为剥皮处理后，部分皮层被去除，糊粉层被破坏，导致小麦粉的抗氧化物质减少，抗氧化能力降低。2.2剥皮率对小麦粉酶活性的影响表2储藏前后剥皮小麦粉酶活性变化品种剥皮率/%脂肪酶活性/(mgg-1)脂肪氧化酶活性/(Ug-1)过氧化物酶活性/(Umin-1g-1)西农20020.940.03a2.400.18a476.633.82a318.640.52b1.910.02b384.5021.20b613.710.36c1.910.02b374.5021.20b913.850.05c1.530.02c334.537.06b西农985019.500.64a2.780.03a486.0032.10a319.220.26a2.450.03b535.9055.00a615.670.14b2.350.03c512.6068.00a913.320.47c2.020.02d416.0815.25a注:同列不同字母表示同一品种小麦之间存在显著差异(P0.05)。尽管小麦中脂肪酶（LA）的含量并不高，但它作为第一个参与脂肪分解代谢反应的酶，对脂质的转化速率起着调控作用。脂肪氧化酶（LOX）和过氧化物酶（POD）也是影响小麦粉储藏特性的重要因素，LOX可催化脂肪酸发生酶促氧化反应，而POD可能会加速氧化酸败导致风味劣变。唐云等24研究指出，由于皮层和胚芽中脂肪氧化酶和过氧化物酶酶活较高，一般情况下未经稳定化处理的全麦粉仅能储存23个月。由表2可知，剥皮处理后，小麦粉中LA和LOX活性显著下降（P0.05），且剥皮率越大，下降趋势越明显。这可能是因为常温下谷物中脂肪酶主要分布在皮层和胚中，皮层中含75%80%的酶活1，随着剥皮处理的逐渐深入，LA含量随着皮层的去除而减少，因而活力下降。可见，除了常规的热处理稳定化，通过剥皮处理也可降低小麦粉中脂肪代谢酶的活性，延缓脂质酸败造成的品质劣变。剥皮处理后西农20小麦粉POD活性降低，但不同剥皮率小麦粉之间无显著差异（P0.05），剥皮处理对西农985小麦粉的POD活性影响较小。2.3剥皮率对储藏过程中小麦粉脂肪酸值的影响脂肪酸值是衡量小麦粉品质优劣的重要标志，脂肪酸值过高会影响食品品质，不利于储藏25。GB 13551986小麦粉26中规定小麦粉中脂肪酸值不得超过80 mg KOH/100 g，全麦粉行业标准LS/T 32442015全麦粉8则规定其脂肪酸值不得超过116 mg KOH/100 g。储藏过程中不同剥皮率小麦粉脂肪酸值变化如图1所示。随着储藏时间延长，小麦粉中的脂肪酸值均呈上升趋势，这与钟建军等27、王明洁等28、宋永令等29的研究结果一致。储藏过程中，两种小麦的全麦粉的脂肪酸值均符合全麦粉标准要求。当剥皮率达到6%和9%时，西农20小麦粉的脂肪酸值均符合小麦粉标准规定的脂肪酸值（80 mg KOH/100 g）。而当剥皮率为3%时西农20小麦粉的货架期为3个月（以小麦粉标准计）。当剥皮率为3%6%时，西农985小麦粉货架期仅1个月（以小麦粉标准计），而当剥皮率达到9%时在整个储藏期间均符合小麦粉标准要求。注：图中*表示同一储藏时间下剥皮率为3%，6%和9%小麦粉与小麦全粉（0）有显著差异（P0.05），*表示有极显著差异（P0.01）。图A和图B分别为西农20和西农985小麦粉的脂肪酸值变化。图1剥皮小麦粉储藏过程中的脂肪酸值储藏后，剥皮比例0，3%，6%和9%西农20小麦粉的脂肪酸值分别上升了77.7%，53.3%，41.5%和31.1%，西农985小麦粉的脂肪酸值则分别上升了92.4%，87.6%，67.2%和15.3%，剥皮率越高的小麦粉脂肪酸 53 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 4 期值上升越小，结合前文可知，脂肪酶随皮层的剥离而减少，导致生成的游离脂肪酸减少。结果表明适当的剥皮处理可减缓脂肪的水解，从而延长小麦粉货架期。2.4小麦粉样品在储藏过程中的过氧化值在酶促和自动氧化两种氧化机制下，多不饱和脂肪酸发生氧化反应形成氢过氧化物30。小麦粉过氧化值是判断脂质氧化的基本指标，可反映小麦粉脂类的氧化程度。如图2所示，储藏期间小麦粉的过氧化值均呈上升趋势，但不同剥皮率的小麦粉样品过氧化值的增幅不同。随着剥皮率的增大，西农20小麦粉储藏期间过氧化值增幅分别为0.44，0.41，0.10和0.06 meq/kg。剥皮率越大，小麦粉储藏过程中过氧化值的增量越小，说明其氧化酸败速率越慢，小麦胚芽和麸皮中的脂肪氧化酶是酶促氧化的关键酶31，结合上文所述，剥皮率越大时LOX活性低，表明适当的剥皮处理可阻碍氧化进程，降低小麦粉中脂肪氧化的速率。注：图A和图B分别为西农20和西农985小麦粉的过氧化值变化。图2剥皮小麦粉在储藏过程中的过氧化值2.5小麦粉样品在储藏过程中的丙二醛含量随着储藏时间的延长，小麦粉中的初级氧化产物过氧化物会转化为次级氧化产物，包括醛、酮、环氧化物、羟基化合物、低聚物和聚合物32，其中丙二醛作为含量最高的醛之一，常作为氧化标记物用于判断脂肪氧化程度33。由图3可知，储藏期间剥皮小麦粉的丙二醛含量逐渐增大或呈波动变化，但均显示上升趋势，但剥皮率越大的小麦粉上升越少。储藏后，未剥皮的西农20小麦全粉（0）的丙二醛含量增量是剥皮率9%的2.77倍，未剥皮西农985小麦全粉（0）增量是剥皮率9%的9.25倍。这是因为麸皮包含较多的脂肪酶、脂肪氧化酶和金属离子（如Fe3+、Cu2+）4，脂类在它们的催化下加速氧化，导致丙二醛含量增加，而适当的剥皮处理可以去除部分麸皮，延缓氧化酸败，改善储藏稳定性，且剥皮程度越深，效果越明显。注：图A和图B分别为西农20和西农985小麦粉的丙二醛含量变化。图3剥皮小麦粉储藏过程中的丙二醛含量3结论传统精制面粉在生产过程中会流失大量营养素，而全麦粉的储藏稳定性较差。此次研究的结果显示，适当的剥皮处理可以在尽可能保留小麦中活性物质的同时，有效延缓小麦粉中脂质的水解和氧化，提高储藏稳定性。随着剥皮率的增大，小麦粉抗氧化能力减弱，活性物质含量总体呈现下降趋势，但3%的剥皮率可较好地保留小麦的营养，此剥皮率下小麦粉中活性成分的相对含量与全麦粉相近。剥皮处理可有效降低小麦粉中脂肪酶和脂肪氧化酶的活性，阻碍储藏期间小麦粉脂肪酸含量、过氧化值以及丙二醛含量的上升，延长小麦粉的货架期。参考文献：1 郑学玲.谷物化学M.北京:科学出版社,2017:20-23.2 ONIPE,OLUWATOYIN O,et al.Composition and functionality of wheat bran and its application in some cereal food productsJ.International Journal of Food Science and Technology,2015,50(12):2509-2518.3 贾爱霞,王晓曦,王绍文,等.小麦的营养组分及加工过程中的变化J.粮食与食品工业,2010,17(2):4-6.食品工业 2023 年第44卷第 4 期 54 工艺技术4 SINGH R,SHEORAN I S.Enzymic browning of whole wheat meal flourJ.Journal of the Science of Food&Agriculture,2010,23(1):121-125.5 汪丽萍,吴飞鸣,田晓红,等.全麦粉的国内外研究进展J.粮食与食品工业,2013,20(4):4-8.6 谢岩黎,毕宁宁,赵文红,等.微波处理对全麦粉中脂类稳定性的影响J.河南工业大学学报(自然科学版),2013,34(6):8-22.7 付强,鞠兴荣,高瑀珑,等.不同储藏条件下小麦粉挥发物与理化指标相关性分析J.粮食储藏,2012,41(1):42-46.8 国家粮食局.全麦粉:LS/T 32442015S.北京:中国标准出版社,2015.9 赵大伟,普晓英,曾亚文,等.大麦籽粒-氨基丁酸含量的测定分析J.麦类作物学报,2009,29(1):4.10 石琴琴.脱皮制粉对紫糯小麦粉及其制品性能的影响D.泰安:山东农业大学,2012.11 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定:GB/T 156842015S.北京:中国标准出版社,2015.12 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品中丙二醛的测定:GB 5009.1812016S.北京:中国标准出版社,2017.13 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品中过氧化值的测定:GB 5009.2272016S.北京:中国标准出版社,2017.14 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.粮油检验 粮食、油料的脂肪酶活动度的测定:GB/T 55232008S.北京:中国标准出版社,2009.15 王涵斌,王德良,林智平,等.大麦中脂肪酸氧化酶的活性J.食品与发酵工业,2013,39(11):5.16 JIANG S T,NIU L Y.Optimization and evaluation of wheat germ oil extracted by supercritical CO2J.Grasas Y Aceites,2011,62(2):181-189.17 邹燕羽,方勇,李彭,等.全麦粉和小麦粉中烷基间苯二酚同系物组成的对比分析J.中国农业科学,2020,53(10):11.18 ZABOLOTNEVA,ANASTASIA A,SHATOVA,et al.An overview of alkylresorcinols biological properties and effectsJ.Journal of Nutrition and Metabolism,2022,2022:4667607.19 LEI L,WINTER K M,STEVENSON L,et al.Wheat bran lipophilic compounds with in vitro anticancer effectsJ.Food Chemistry,2012,130(1):156-164.20 LANDBERG R,KAMAL-ELDIN A,SALMENKALLIO-MARTTILA M,et al.Localization of alkylresorcinols in wheat,rye and barley kernelsJ.Journal of Cereal Science,2008,48(2):401-406.21 王辉,项丽丽,张锋华.-氨基于酸(GABA)的功能性及在食品中的应用J.食品工业,2013(6):186-189.22 AWIKA J M,ROONEY L W,WU X,et al.Screening methods to measure antioxidant activity of sorghum(sorghum bicolor)and sorghum productsJ.Journal of Agricultural&Food Chemistry,2003,51(23):6657-6662.23 李蜀眉,王丽荣,时婧瑶,等.八角茴香中黄酮类化合物抗氧化性能的研究J.粮食与油脂,2015,28(9):4.24 唐云,郭贯新,马晓军.小麦胚的稳定化J.中国粮油学报,2002,17(5):4.25 MIN B,GONZALEZ-THUILLIER I,POWERS S J,et al.Effects of cultivar and nitrogen nutrition on the lipid composition of wheat flourJ.Journal of Agricultural and Food Chemistry,2017,65(26):5427-5434.26 国家标准局.小麦粉:GB 13551986S.北京:中国标准出版社,1986.27 钟建军,吕建华,谢更祥,等.不同储藏方式对小麦粉水分、脂肪酸值和白度的影响J.粮食与饲料工业,2013(2):4.28 王明洁,蒋甜燕,袁建,等.不同储藏温、湿度条件下小麦粉脂肪酸值的变化J.中国粮油学报,2010,25(9):71-75.29 宋永令,王若兰,穆垚.小麦储藏过程中脂质代谢研究J.河南工业大学学报(自然科学版),2014,35(6):6.30 MARATHE S A,MACHAIAH J P,RAO B,et al.Extension of shelf-life of whole-wheat flour by gamma radiationJ.International Journal of Food Science and Technology,2002,37(2):163-168.31 DOBLADO-MALDONADO A F,PIKE O A,SWELEY J C,et al.Key issues and challenges in whole wheat flour milling and storageJ.Journal of Cereal Science,2012,56(2):119-126.32 王新伟,李蕊,陈聪聪,等.储藏过程中小麦粉酸败的研究进展J.食品工业,2019,40(10):5.33 赵永锋,吴玉杰,甘国栋,等.动植物油脂中丙二醛测定方法的优化J.食品安全质量检测学报,2016,7(9):3477-3480.