表1 小麦样品信息表
Table 1 Information for wheat samples
小麦品种 水分含量/%千粒重/g容重/(g/L)硬度指数 粗蛋白/%湿面筋/%HCM266.58±0.0039.14±0.46804±3.0068.8±0.2012.42±0.0933.05±0.61ZM36 9.44±0.1948.16±1.28779±1.0066.4±0.3013.62±0.1629.25±0.63
ZHANG Yurong,MEI Xueli,ZHANG Hongyi, et al.Effect of carbohydrate changes on flour powder and pasting properties during after-ripening of freshly-harvested wheat[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(14):150-158.
小麦籽粒中含有丰富的碳水化合物、蛋白质以及适量的必需氨基酸、维生素、膳食纤维和矿物质等营养物质,是人们的主食粮食作物之一[1]。新小麦进行加工时研磨、筛理困难,出粉率低,制成的小麦筋力低,面团黏度大,经过一段时间贮存后其食用、加工及种用品质逐渐完善,此过程称之为小麦的后熟[2]。小麦的后熟分为生理后熟和工艺后熟,生理后熟的表现为发芽率升高,以超过80%为完成标志;工艺后熟则指的是面团流变学特性和烘焙特性得到改善、加工品质提升的过程。小麦籽粒后熟期一般为几个星期甚至2～3个月,在此期间小麦籽粒生理代谢旺盛,发芽率、淀粉、糖类、蛋白质、酶类等均会发生不同程度的变化[3-4],这些变化不仅影响着小麦的贮存稳定性,更直接关系到面粉的品质以及最终产品的口感和营养价值。深入研究小麦后熟期间的品质变化对于新收获小麦的贮存、加工和利用具有重要影响。
碳水化合物是小麦籽粒的主要组成成分,约占小麦籽粒总重量的70%,主要由单糖、寡糖和多糖组成,其变化会直接影响小麦的营养价值和加工特性[4]。辛嘉英等[5]研究表明,碳水化合物可以与蛋白质相互作用,形成面筋网络,面筋的含量和质量对小麦的加工品质具有决定性作用。王晓曦等[6]研究发现,小麦后熟期间还原糖含量急剧降低后上升至平稳,直链淀粉含量上升,α-淀粉酶的活性逐渐降低,降落数值与峰值黏度、最终黏度和回生值均呈正相关关系。粉质特性和糊化特性是衡量小麦加工品质的重要特性,其直接关系到小麦在加工过程中的表现及最终产品的品质。吸水程度较高的面团更容易拉伸,并且在烘烤过程中往往会表现出更好的加工特性,比如生产出直径更大、口感更脆的饼干[7]。吴俊男[8]和岳媛媛等[9]研究发现,新小麦后熟期间的粉质特性变化显著,加工品质不断改善。此外,还原糖和可溶性糖等小分子的糖能够渗透到淀粉颗粒内部,破坏颗粒的结晶结构,使淀粉更易糊化[10]。淀粉是小麦胚乳中的主要碳水化合物,它是许多食品质构和加工特性的重要决定因素。DE ARCANGELIS等[11]研究发现,直链淀粉含量的增加可以增强小麦粉的吸水能力。且直链淀粉含量高的小麦其回生性较淀粉直链含量低的高[12]。淀粉颗粒大小会影响面团的粉质特性,较小的颗粒会增加面团的弹性[13]。小麦碳水化合物与其加工得到的面粉的粉质和糊化特性关系密切。因此,研究小麦后熟期间碳水化合物变化对面粉粉质及糊化特性的影响,对于优化小麦的加工过程以及促进小麦产业的可持续发展具有重要意义。
目前,关于小麦后熟的研究主要集中在贮藏期间的生理、蛋白及蛋白变化对其加工品质的影响等方面,未对后熟期进行明确划分,未确认取样是否在后熟期范围内,且较少关注后熟期间碳水化合物的变化及其与加工品质的相关性,因此本文对此部分开展系统研究。本研究选择了河南省广泛种植的2个小麦品种,通过测定小麦后熟期间的还原糖含量、可溶性糖含量、总淀粉含量、直支链淀粉含量、α-淀粉酶和β-淀粉酶活性、粉质特性、糊化特性、干湿面筋含量及面筋指数的变化,系统探讨新收获小麦后熟期间碳水化合物含量、粉质和糊化特性的变化,并分析它们之间的相关性,有助于深入了解小麦后熟过程中的品质变化规律,为新收获小麦的贮藏和加工利用提供理论支持。
中筋小麦滑昌麦26和周麦36于2023年6月在河南省濮阳市收获,收获后运送至实验室,经除杂后立即测定水分、千粒重、容重、硬度指数等基本物理指标以及粗蛋白和湿面筋含量。将2种除杂后的小麦籽粒分别装入自封袋内,排净空气密闭后放入25 ℃的培养箱中贮藏120 d,每10 d取样1次,每次取样200 g,用小麦籽粒进行发芽率的测定,使用粉碎机对小麦样品进行粉碎处理用于总淀粉、直支链淀粉含量的测定,使用旋风磨对小麦样品进行磨粉处理用于还原糖含量、可溶性糖含量、淀粉酶活性以及干湿面筋含量和面筋指数的测定;在0、30、60、90、120 d时分别取样1.5 kg,制粉后用于粉质特性和糊化特性的测定。具体的样品信息见表1。
表1 小麦样品信息表
Table 1 Information for wheat samples
小麦品种 水分含量/%千粒重/g容重/(g/L)硬度指数 粗蛋白/%湿面筋/%HCM266.58±0.0039.14±0.46804±3.0068.8±0.2012.42±0.0933.05±0.61ZM36 9.44±0.1948.16±1.28779±1.0066.4±0.3013.62±0.1629.25±0.63
RDN-400C-4人工气候箱,浙江宁波东南仪器有限公司;JYDB100x40小麦硬度指数测定仪,常熟市金羊砝码仪器有限公司;HGT-1000A容重测定仪,浙江托普云农科技股份有限公司;JFZD300粉质仪,杭州大吉光电仪器有限公司;RVA-tech快速黏度仪,上海宝圣实业发展有限公司;Velocity14台式高速冷冻离心机,妙生科技有限公司;BSDT-1000A分析天平、BS210S电子天平、TU-1810紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;HHS电热恒温水浴锅,金坛市华峰仪器有限公司;LDO-101-1电热恒温鼓风干燥箱,上海龙跃仪器设备有限公司;TDW-4000旋风磨,北京同信天博发展有限公司;MLU-202布勒自动实验磨,瑞士布勒;BLH-190K实验粉末混匀机,浙江伯利恒仪器设备有限公司。
1.3.1 质量指标的测定
水分含量参照方法GB5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》;千粒重参照方法GB/T 5519—2018《谷物与豆类 千粒重的测定》;容重参照方法GB/T 5498—2013《粮油检验 容重测定》;粗蛋白含量参照方法GB/T 24899—2010《粮油检验 小麦粗蛋白质含量测定 近红外法》;使用小麦硬度指数测定仪测定小麦籽粒的硬度;干、湿面筋含量和面筋指数参照方法GB/T 5506.1—2008《小麦和小麦粉 面筋含量》。
1.3.2 发芽率的测定
参考张明婷等[14]的方法,略作改动。随机数出100粒小麦,用1%的次氯酸钠溶液浸泡5 min后用无菌水冲洗3～5遍,在高温消毒过的培养皿中放入一层高温消毒过的圆形海绵和一层滤纸,用5 mL蒸馏水浸湿海绵和滤纸,使用镊子将籽粒腹沟朝下摆放在培养皿中,之后将培养皿放置在20 ℃的恒温光照培养箱中暗化发芽,每天喷洒适量蒸馏水,7 d 后统计发芽率,以芽长达到籽粒长度的一半时为最低发芽标准。以发芽率大于80%为依据,确定新收获小麦完成生理后熟。发芽率的计算如公式(1)所示:
发芽率
(1)
1.3.3 碳水化合物含量的测定
还原糖含量的测定参考WU等[15]的方法进行测定,可溶性糖含量的测定参考LI等[16]的方法进行测定。总淀粉含量和直链淀粉含量分别使用北京索莱宝科技有限公司的总淀粉含量测定试剂盒(Solarbio,BC0700)和直链淀粉含量测定试剂盒(Solarbio,BC4260)进行测定,支链淀粉含量的计算为总淀粉含量减去直链淀粉含量。
1.3.4 淀粉酶活性的测定
参考王琦等[17]的方法,并略作修改。准确称取0.5 g小麦粉置于50 mL带塞试管中,加入20 mL蒸馏水,振荡5 min,转移至离心管中,5 000 r/min离心5 min,取上清液于100 mL容量瓶中加水定容,得到淀粉酶原液。取淀粉酶原液0.5 mL,70 ℃水浴15 min,冷却至室温后,加入0.5 mL 10 g/L的淀粉溶液,置于40 ℃水浴中5 min,再加入1 mL DNS,沸水浴5 min,冷却至室温,用蒸馏水定容至10 mL,在540 nm 测定吸光度,每个样品重复3次,进行α-淀粉酶活性的测定。将淀粉酶原液适量稀释,即得淀粉酶稀释液,用于总淀粉酶活性的测定。β-淀粉酶活力为总淀粉酶活力与α-淀粉酶活力之差。
1.3.5 制粉实验
参照方法NY/T 1094.3—2006《小麦实验制粉》进行润麦,HCM26润麦水分为16%,润麦24 h;ZM36润麦水分为15%,润麦18 h。使用布勒自动实验磨对小麦进行制粉。
1.3.6 粉质特性的测定
粉质特性参照GB/T 14614—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》。测定参数包括吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数。
1.3.7 糊化特性的测定
糊化特性参照GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定 快速黏度仪法》。测定参数包括峰值黏度、衰减值、最终黏度、回生值和糊化温度。
所有指标的测定均为3平行实验,测定结果均以“平均值±标准差”表示。采用Microsoft Excel 2022和SPSS 26软件进行数据处理,采用邓肯(Duncan)法进行多重比较,用Origin 2024软件作图。
新收获的小麦在进行一定时间的休眠后,适宜的温度、光照和水分将会打破休眠使籽粒正常发芽[18]。发芽率是反映小麦种子质量和活力的一个重要指标,以发芽率大于80%判定小麦完成生理后熟。随着生理后熟的进行,小麦呼吸作用逐渐减弱,耗氧量逐渐下降,胚逐渐成熟,发芽率逐渐增加。小麦后熟期间发芽率的变化如图1所示,在贮藏初期,2种小麦的发芽率均呈上升趋势,贮藏后期发芽率都逐渐接近100%。30 d前,2种小麦的发芽率均小于80%。30 d时,HCM26和ZM36的发芽率分别为89%和90%。则判断HCM26和ZM36均在贮藏第30天完成生理后熟,30 d后进入工艺后熟。
图1 小麦后熟期间发芽率的变化
Fig.1 Changes in germination rate during wheat after-ripening
注:相同字母表示差异不显著,不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
在小麦籽粒中,葡萄糖、果糖、半乳糖等还原糖通过糖酵解作用、柠檬酸循环和氧化磷酸化等过程,在细胞内释放能量,为小麦的生长和发育提供动力。由图2可知,HCM26和ZM36的还原糖含量在后熟前期均急剧下降,30 d左右最低,此时还原糖含量分别为1.72%和1.65%,30 d之后稍有回升,2种小麦的还原糖含量分别在70 d和90 d趋于稳定。新收获小麦在生理后熟期间籽粒内部发生剧烈的合成和分解反应,例如,小分子的糖逐步合成为大分子的淀粉等。整个后熟期间,还原糖的合成和分解速度在不停的变化,随着工艺后熟时间的延长,小麦籽粒中的酶活性减弱,生理反应减慢,还原糖含量逐步趋于稳定[19]。此外,微生物活性也可能是后熟期初始阶段降低还原糖含量的因素之一。李娟[20]研究发现,贮藏初期的新收获小麦的细菌和真菌等微生物较为活跃,它们利用小麦中的还原糖等营养物质进行生长和代谢。
图2 小麦后熟期间还原糖含量的变化
Fig.2 Changes in reduced sugar content during wheat after-ripening
可溶性糖作为小麦籽粒中的直接能源物质,有助于维持小麦籽粒的生理活性,促进各种代谢反应的进行。有研究表明可溶性糖,尤其是棉子糖族类低聚糖能有效阻止小麦后熟过程中的品质恶化,与小麦贮藏稳定性相关[8]。小麦后熟期间可溶性糖含量的变化如图3所示,在0～30 d,HCM26的可溶性糖含量剧烈下降,之后稍有回升,在80 d趋于平稳。60 d时含量最低,可能是在贮藏初期,HCM26自身的呼吸作用大于合成作用,导致可溶性糖含量明显降低,随着工艺后熟的进行,呼吸作用逐渐减弱、耗氧量下降、合成作用增强,从而在一定程度上补充了可溶性糖的含量[21]。ZM36可溶性糖含量在0～50 d呈下降趋势,之后变化较小,在80 d趋于平稳。小麦在生理后熟期还未达到完全成熟,籽粒内部进行着复杂的分解合成作用,导致可溶性糖大量消耗,进入工艺后熟期后,分解合成作用逐渐完成,可溶性糖含量逐步趋于稳定[22]。经过120 d的贮藏,HCM26和ZM36的可溶性糖含量分别下降了0.46%和0.61%。可溶性糖含量的减少可能影响淀粉分子的结构和性质,导致糊化温度增高、吸水率上升及面团的质地发生变化。
图3 小麦后熟期间可溶性糖含量的变化
Fig.3 Changes in soluble sugar content during wheat after-ripening
淀粉是小麦中重要的碳水化合物,能够通过其内部结构、物理化学性质及淀粉与面筋之间的相互作用,在谷物品质和面团功能中发挥关键作用[23-24]。小麦淀粉基于其不同的葡萄糖聚合和支化度被分为直链淀粉和支链淀粉[25]。直链淀粉和支链淀粉在面团形成和糊化过程中起着重要作用。小麦后熟期间总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量的变化如图4所示,在整个后熟期间,HCM26和ZM36小麦的总淀粉含量变化较小(图4-A)。这可能是由于小麦籽粒中淀粉的降解、微生物活性和呼吸作用造成的。由于淀粉自身基数较大,在后熟过程中会有一定的转化和降解,使小麦总淀粉含量在后熟期间变化较小,与秦先魁等[26]的研究结果一致。由图4-B和图4-C可知,经过120 d的贮藏,2种小麦的直链淀粉含量上升,其中HCM26的直链淀粉含量在0～90 d的波动较大,可能与β-淀粉酶活性在此期间的变化有关。2种小麦的支链淀粉含量在后熟期间呈波动变化,总体呈下降趋势。后熟期间,在淀粉酶的作用下淀粉发生降解,晶体倾向于转化为无定形形式,从而增加了直链淀粉的比例[27]。小麦中直链淀粉和支链淀粉含量的变化,会显著影响淀粉的特性和小麦的品质[28]。
A-总淀粉含量;B-直链淀粉含量;C-支链淀粉含量
图4 小麦后熟期间总淀粉含量、直链淀粉含量和支链淀粉含量的变化
Fig.4 Changes of total starch, amylose and amylopectin during wheat after-ripening
小麦后熟期间α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的变化如图5所示。由图5-A可知,2种小麦的α-淀粉酶活性变化趋势一致,均呈现先降低再升高后趋于平稳的趋势。HCM26和ZM36的α-淀粉酶活性在贮藏30 d时达到最低值,与0 d相比,分别下降了44.3%和23.4%,且变化显著(P<0.05)。30 d后,2种小麦的α-淀粉酶活性稍有升高,分别在80 d和90 d趋于平稳。在生理后熟期间,α-淀粉酶活性可能受温度影响较大。随着工艺后熟的进行,α-淀粉酶活性逐渐上升,逐步趋于稳定。贮藏第120天时,2种小麦的α-淀粉酶活性分别为13.78、15.24 mg/(g·min)。由图5-B可知,2种小麦的β-淀粉酶活性在后熟期间均波动变化。ZM36的β-淀粉酶活性在60 d时最高,可能是由于此时淀粉降解的需求增加。总体来讲,经过120 d的贮藏,2种小麦的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均显著降低(P<0.05)。淀粉酶活性的降低,使淀粉的水解速度减缓、水解程度降低,淀粉颗粒可能发生变化,从而对糊化过程中的吸水膨胀和黏度产生影响[29]。
A-α-淀粉酶活性;B-β-淀粉酶活性
图5 小麦后熟期间α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的变化
Fig.5 Changes in α-amylase and β-amylase activities during wheat-ripening
粉质特性是评价小麦加工品质的一个重要指标,粉质数据能够较好地反映小麦样品中的面筋特性[30]。小麦在后熟期间的粉质特性如表2和表3所示。在0～60 d内,HCM26和ZM36的吸水率均显著下降(P<0.05),到90 d时,吸水率显著升高(P<0.05),90 d后吸水率无显著变化。HCM26的吸水率稳定在63%左右,ZM36的吸水率稳定在57%左右。小麦粉吸水率得到改善,可能与直链淀粉含量升高有关。吸水率高,表明面筋网络形成时间长,面团的弹性和延展性好,使小麦粉具有更好的加工性能,做出来的面条更加柔软有弹性[31]。面团形成时间,指的是从加水开始到面团达到最大稠度所用的时间。经过120 d的贮藏,HCM26和ZM36的形成时间无显著性变化,可能是由于小麦自身品质的原因。面团的稳定时间越长,面筋网络的稳定性越好。由表2和表3可知,随着贮藏时间的延长,HCM26和ZM36的稳定时间增加,表明经过后熟作用,2种小麦面团的耐搅拌性升高,面筋品质均得到改善。有研究表明,小麦后熟期间直链和支链淀粉含量的变化会间接影响面筋网络结构[8]。弱化度是衡量小麦粉面筋强度变化的一个指标。在整个贮藏期间,HCM26的弱化度整体呈下降趋势,ZM36的弱化度无显著性变化。冯文翰等[32]的研究表明较低的弱化度有利于面条和馒头的制作及品质保持。2种小麦的粉质质量指数均呈上升趋势。表明2种小麦的粉质特性在后熟贮藏期间均显著改善(P<0.05)。
表2 HCM26后熟期间粉质特性的变化
Table 2 Changes in powder properties during after-ripening of HCM 26
贮藏时间/d吸水率/%形成时间/min稳定时间/min弱化度/Fu粉质质量指数/mm061.25±0.07b3.10±0.14b3.00±0.00c137.50±3.54a333.60±2.26b3059.25±0.35c3.55±0.21a3.55±0.35b136.50±4.95a347.50±3.54ab6058.45±0.35d3.45±0.07a4.10±0.14a106.50±3.54b336.00±5.66ab9063.45±0.07a2.80±0.00b3.30±0.00b104.50±3.54b332.00±11.31b12063.70±0.14a2.65±0.17b3.50±0.07b104.00±4.24b350.50±3.54a
注:所有数值均显示为“平均值±标准差”;同一列中不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05)(下同)。
表3 ZM36后熟期间粉质特性的变化
Table 3 Changes in powder properties during after-ripening of ZM36
贮藏时间/d吸水率/%形成时间/min稳定时间/min弱化度/Fu粉质质量指数/mm055.95±0.07b7.26±0.08a9.25±0.35b47.50±3.54a136.00±2.83a3055.55±0.49b6.60±0.42ab9.40±0.57b44.00±5.66a127.50±3.54a6053.20±0.14c6.20±0.71b11.25±0.35a43.50±2.12a139.50±0.71a9056.90±0.14a6.00±0.28b10.55±0.64a45.00±4.24a143.00±1.41b12057.00±0.14a6.55±0.07ab11.10±0.14a42.50±2.12a145.00±2.07b
面粉糊化特性反映其化学和热变性作用的强弱,对于面粉品质和食品加工品质具有重要意义。小麦后熟期间的糊化特性的变化如表4和表5所示。由表4和表5可知,在生理后熟期间,HCM26和ZM36的峰值黏度、衰减值均呈上升趋势,进入工艺后熟后,变化幅度逐渐变小,逐步趋于稳定。HCM26和ZM36的峰值黏度和衰减值均在30 d达到峰值。生理后熟期间,淀粉酶活性下降,淀粉分解减缓,导致淀粉颗粒在糊化过程中保持更完整的结构,不容易被破坏。在整个后熟期间,2种小麦的糊化温度显著升高(P<0.05),最终黏度和回生值呈波动变化,与起始值相比,无显著变化。其中HCM26的波动幅度较大,这可能是由于其淀粉结构和蛋白交联程度发生较大变化[33],也可能与其可溶性糖含量在后熟期间的波动幅度较大有关。研究发现,高糊化温度的面粉能够形成更加稳定的面团结构,适当的糊化黏度和吸水性能够确保面条的柔滑口感[32]。
表4 HCM26后熟期间糊化特性的变化
Table 4 Changes in pasting properties during HCM26 after-ripening
贮藏时间/d峰值黏度/cP衰减值/cP最终黏度/cP回生值/cP糊化温度/℃0460.54±30.72a-219.64±59.46b1 098.75±50.11b418.56±78.86cd59.45±1.13a30915.69±24.07b350.63±22.27a1 800.06±98.54a1 235.00±52.20a58.74±2.01a60734.76±0.70c243.61±17.6c1 323.18±32.43d832.03±50.73b59.42±0.13a90565.35±6.02d134.41±40.41d1 002.80±29.67b571.85±16.76c64.75±2.74b120802.56±71.37c71.00±4.06d1 031.32±4.60b299.75±70.82d65.18±0.92b
表5 ZM36后熟期间糊化特性的变化
Table 5 Changes in pasting properties during ZM36 after-ripening
贮藏时间/d峰值黏度/cP衰减值/cP最终黏度/cP回生值/cP糊化温度/℃01247.27±48.99a-73.01±6.64a2 159.33±22.33bc839.06±20.02ab60.22±2.73a301921.16±31.13b252.21±14.31b2 416.63±3.41a747.69±20.23b60.47±0.89a601 607.08±21.75c222.84±16.79b2 220.31±92.70bc836.07±54.16ab57.78±0.21b901 524.89±0.40d191.46±32.56bc2 240.22±38.52b916.79±84.81a63.99±2.11a1201 445.37±14.61d173.79±49.57bc2 115.59±49.60c844.01±14.64ab64.83±0.71a
小麦后熟期间干湿面筋含量和面筋指数的变化如表6所示。2种小麦的干、湿面筋含量随着贮藏时间的延长均呈上升趋势。经过120 d的贮藏,HCM26和ZM36干面筋含量分别显著增加了1.1%和2.2%,湿面筋含量分别显著增加了2.7%和2.4%(P<0.05)。干湿面筋含量的增加,意味着小麦粉中的蛋白质含量和质量有所提升,有助于改善面团的品质。此外,后熟期间淀粉的结构和性质可能也发生了变化,从而与蛋白质形成更好的相互作用,进一步提升了面筋的含量和质量[34]。面筋含量对食品加工工艺影响显著。在制作面包时,面筋含量高的面粉在和面时更易形成稳定的面筋网络,使面团具有良好的弹性和韧性[31]。面筋指数是鉴定小麦粉品质优劣的重要指标之一。在后熟期间,2种小麦的面筋指数均显著上升(P<0.05),HCM26和ZM36和面筋指数在第120天分别达到25.5%和69.24%。随着后熟期的延长,小麦面筋蛋白与空气中的氧发生氧化反应,使蛋白质分子聚合,分子质量增大,从而促进面筋质量的改善[35]。此外,在小麦后熟过程中,碳水化合物会发生显著的转化,主要由还原糖、可溶性糖等小分子的低聚糖合成淀粉等大分子的高聚糖,这一变化也会对面筋质量产生影响[4]。
表6 小麦后熟期间干湿面筋含量及面筋指数的变化
Table 6 Changes of dry and wet gluten content and gluten index during wheat after-ripening
贮藏时间/dHCM26ZM36干面筋含量/%湿面筋含量/%面筋指数干面筋含量/%湿面筋含量/%面筋指数012.00±0.17a33.05±0.61a19.98±1.11bc9.15±0.34a29.25±0.63a57.31±2.27d1012.30±0.28ab34.70±0.29b17.96±0.39c9.65±0.24a28.05±0.88a62.70±2.92c2011.85±0.29a32.85±0.78a19.16±1.26c10.10±0.42a29.80±0.42ab60.53±3.15cd3012.60±0.21b33.50±0.42a19.11±0.28c10.05±0.21a30.90±0.57b62.28±0.25c4012.25±0.07a33.55±0.77a22.41±4.30abc10.05±0.34a30.70±0.71ab57.12±0.20d5011.85±0.29a35.00±0.57ab24.32±1.00ab10.45±0.48ab31.00±0.53b64.77±1.13bc6012.40±0.28ab35.35±0.34b25.19±1.17a10.55±0.35ab30.95±0.56b70.45±1.04a7012.45±0.21a35.10±0.14b24.93±0.89ab11.10±0.18b30.60±0.28b72.03±2.56a8012.15±0.35a35.25±0.49b25.04±1.09ab11.55±0.38b31.52±0.37b73.81±2.30a9012.30±0.28a35.15±0.35b26.15±0.48a10.65±0.07a30.20±0.14b71.97±2.18a10012.55±0.29ab35.85±0.35b25.90±0.03a11.05±0.35ab30.75±0.21b73.53±1.09a11012.95±0.34ab35.80±0.85b25.61±0.43a11.25±0.32ab30.95±0.64ab70.94±2.18a12013.10±0.28b35.85±0.48b25.50±0.05a11.35±0.31b31.65±0.07b69.24±3.67ab
将2个品种合并在一起进行后熟期间碳水化合物含量与粉质和糊化特性的相关性分析,结果如图6所示。由图6可知,还原糖含量与衰减值呈极显著负相关(r=-0.94,P<0.05);可溶性糖含量与吸水率和弱化度呈显著正相关(r=0.65,P<0.05),与稳定时间、峰值黏度、最终黏度和面筋指数呈显著负相关(r=-0.79～-0.67,P<0.05),与衰减值呈极显著负相关(r=-0.79,P<0.01);总淀粉含量与干湿面筋含量呈显著正相关(r=0.71、0.64,P<0.05),与吸水率、弱化度、粉质质量指数呈极显著正相关(r=0.81～0.86,P<0.01),与形成时间、稳定时间、峰值黏度、最终黏度和面筋指数呈极显著负相关(r=-0.94～-0.83,P<0.01);直链淀粉含量与弱化度呈显著正相关(r=0.73,P<0.05),与面筋指数呈显著负相关(r=-0.73,P<0.05),与吸水率、粉质质量指数、干面筋和湿面筋含量呈极显著正相关(r=0.84～0.92,P<0.01),与形成时间、稳定时间和最终黏度呈极显著负相关(r=-0.87～-0.78,P<0.01);支链淀粉含量和α-淀粉酶活性与衰减值呈显著负相关(r=-0.73、-0.74,P<0.05);β-淀粉酶活性与形成时间、稳定时间、最终黏度和面筋指数呈极显著正相关(r=0.90～0.98,P<0.01),与吸水率、弱化度、粉质质量指数、干湿面筋含量呈极显著负相关(r=-0.99～-0.86,P<0.01)。
图6 小麦后熟期间碳水化合物含量与粉质和糊化特性的相关性
Fig.6 Correlation of carbohydrate content with powder and pasting properties during wheat after-ripening
注:r表示相关性系数,*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)。
相关性分析表明,还原糖与可溶性糖含量的降低使糊化过程中的黏度值增加以及面团的结构和稳定性增强。直链淀粉含量增加使淀粉与面筋蛋白的相互作用增强,小麦粉的粒度分布得到改善,从而使吸水率、粉质质量指数及干湿面筋含量增加,进而提高了面团的弹性和韧性,优化了面团的加工性能,与MCCANN等[12]的研究结果一致。支链淀粉含量的减少使面团中的淀粉颗粒与面筋蛋白的相互作用更加稳定,使面团弱化度下降及干湿面筋含量增加,面团的弹性和拉伸性得到提高[27]。α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的降低导致淀粉分解速度减缓,使淀粉颗粒在糊化过程中保持更完整的结构,从而表现出更高的黏度和更稳定的糊化行为,有助于提高面团的弹性和黏性[29]。因此,小麦后熟期间碳水化合物含量的变化,有效改善了面团的弹性、黏性、韧性及稳定性,从而使小麦的加工品质得到改善。
本研究对新收获小麦HCM26和ZM36的发芽率进行了测定,发现2种小麦均在30 d完成生理后熟,30 d之后进入工艺后熟。之后对其后熟期间碳水化合物含量、粉质特性和糊化特性进行了系统研究,结果表明在整个后熟期间,还原糖、可溶性糖含量和α-淀粉酶活性在前期急剧下降,70～90 d达到平稳,支链淀粉含量和β-淀粉酶活性降低,直链淀粉含量升高;粉质特性得到改善,表现为吸水率、稳定时间和粉质质量指数增加;峰值黏度和衰减值呈上升趋势,说明淀粉糊化的稳定性增强;干湿面筋含量和面筋指数增加,表明面筋质量得到改善。相关性分析结果表明,还原糖与可溶性糖含量的降低使糊化过程中的黏度值增加以及面团的结构和稳定性增强;直链淀粉含量增加使淀粉与面筋蛋白的相互作用增强,提高了面团的弹性和韧性;支链淀粉含量的减少导致面团弱化度下降及干湿面筋含量增加,面团的弹性和拉伸性得到提高;α-淀粉酶和β-淀粉酶活性降低使淀粉分解速度减缓,从而表现出更高的黏度和更稳定的糊化行为。综上,碳水化合物含量的变化显著影响了面粉的粉质和糊化特性,促进了小麦加工品质的改善。因此,在利用新收获的小麦进行加工之前,应充分考虑其面粉特性和加工需求,确保小麦在后熟过程中达到最佳的加工品质。对于需要高品质面粉的加工过程,如制作高档面包、糕点等,应选择品质改善显著的小麦作为原料。而对于一些对面粉品质要求不高的加工过程,如制作普通面条、馒头等,则可以选择品质稳定、吸水率和弱化度适中的小麦进行加工。研究结果为小麦的贮藏和科学加工利用提供了理论依据。
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