不同加工精度小麦粉储藏过程中脂类变化规律

奥鹏网院作业

不同加工精度小麦粉储藏过程中脂类变化规律
陈聪聪，王新伟，赵仁勇*
（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）
摘 要：为了研究加工精度对小麦粉储藏过程中脂类的变化规律，本实验选取5 种加工精度不同的小麦粉样品，将它们在温度40 ℃、相对湿度70%的条件下连续储藏6 个月，分析它们在储藏过程中甘油酯、脂肪酸组成及相关的脂肪酸值、过氧化值、丙二醛含量等的变化规律，研究加工精度对小麦粉储藏稳定性的影响。结果表明：小麦粉储藏过程中，甘油三酯和甘油二酯的相对含量降低，甘油一酯和脂肪酸的相对含量增加，说明脂类物质发生了水解；储藏6 个月后，5号小麦粉的脂肪酸值增加量是1号小麦粉增加量的16.22 倍；小麦粉的加工精度越低，其脂类的水解程度越高。储藏过程中，小麦粉的过氧化值和丙二醛含量均呈现上升趋势，说明脂类物质伴随着出现了氧化；储藏6 个月后，5号小麦粉的过氧化值和丙二醛含量的增加量分别是1号小麦粉的4.81、7.44 倍；加工精度越低的小麦粉，其过氧化值和丙二醛含量增加的幅度越大，氧化酸败的速率越快。不同加工精度的小麦粉样品其脂肪酸组成基本相近，提取的粗脂肪中饱和、不饱和脂肪酸的组成在储藏过程中没有明显的变化。
关键词：小麦粉；脂类；脂肪酸；过氧化值；丙二醛
小麦粉作为主要的食品原料，用途广泛且消费量极大，因此其储藏品质的保证尤为重要。由于完全失去表皮等保护组织，小麦粉的感官、加工品质、化学成分和生理特性都会随着环境（如温度、湿度、气体成分以及微生物）的变化而改变[1-5]。随着储藏时间的延长，小麦粉的色泽变暗、脂肪酸值增高，最终导致其品质发生劣变。不同加工精度的小麦粉由于脂类、灰分等含量不同，其储藏稳定性会有巨大差异。
小麦粉在储藏过程中变化尤为明显的是脂类。脂类的劣变（哈变）被认为是酸败气味产生的主要原因[6]。此外，脂类会与蛋白质、氨基酸等发生共氧化，使小麦粉的面筋质量下降、营养价值降低。Clayton等[7]研究指出：小麦粉在储藏过程中可提取的总脂含量不变，但是甘油酯的水解会使游离脂肪酸含量增加。Doblado-Maldonado等[8]研究指出：由于脂肪酶和脂肪氧化酶的作用，小麦粉脂类在储藏过程中会发生水解酸败和氧化酸败，这是影响其感官评分、营养价值、功能特性的主要原因。付强等[2]研究指出：小麦粉储藏过程中挥发性物质主要是由脂类的水解和氧化产生。本研究拟测定不同加工精度的小麦粉在储藏过程中其脂肪酸值、过氧化值、丙二醛含量以及脂类组成（甘油酯含量及脂肪酸组成）变化，对比分析加工精度对小麦粉脂类储藏稳定性的影响，探究不同加工精度小麦粉脂类的变化规律，以期为小麦粉的加工及储藏提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1、2、3、4、5号小麦粉样品，是由河南志情面业有限责任公司采用同一批次的小麦原料在同一制粉车间同时加工得到的5 种不同加工精度的基础粉，不含任何添加剂，加工精度按编号顺序逐渐降低。
石油醚、异丙醇、正己烷、乙醇（体积分数为95%）、氢氧化钾、酚酞、氯化钡、硫酸亚铁、硫氰酸铵、甲醇、氯仿、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
小麦粉粗脂肪的提取参照González-Thuillier等[10]的方法；小麦粉粗脂肪的甘油酯组成的测定参照徐广维等[11]的方法，采用7820A型气相色谱仪分析。
1.3 方法
1.3.1 小麦粉的储藏
取每种小麦粉样品1 kg放入无纺布袋中，在温度40 ℃、相对湿度70%的人工气候箱中存放。每隔1 个月取样并进行相关测定。
1.3.2 指标测定
1.3.2.1 理化特性测定
水分质量分数测定参照GB 5009.3ü2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》的方法；灰分含量测定参照GB 5009.4ü2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》的方法，结果以干质量计；粗脂肪含量测定参照GB 5009.6ü2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法，结果以干质量计；脂肪酸值测定参照GB/T 15684ü2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》的方法，结果以消耗的KOH质量计，单位为mg/100 g；丙二醛含量测定参照GB 5009.181ü2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》的分光光度方法；粉色（小麦粉颜色）L*值和麸星含量的测定参照GB/T 27628ü2011《粮油检验 小麦粉粉色麸星的测定》的方法。
过氧化值的测定参照Jensen等[9]的方法，利用过氧化物氧化Fe2+生成硫氰酸铁，采用UV-2550型紫外光谱仪在500 nm波长处测定吸光度，过氧化值用氧化生成的三价铁离子当量来表征。
1.3.2.2 小麦粉粗脂肪的甘油酯组成分析
脂肪酸值是表征稻谷[14]、玉米[15]、小麦粉[16]等粮食及制品储藏品质的重要指标之一。不同加工精度小麦粉样品在储藏过程中脂肪酸值变化见图1。
色谱条件：色谱柱DB-17ht毛细管柱（30 mh0.32 mm，0.15 μm）；进样口温度：350 ℃；分流比：20∶1；柱温：100 ℃保持0 min，60 ℃/min升温至180 ℃保持0 min，15 ℃/min升温至300 ℃保持0 min，以5 ℃升温至320 ℃保留7 min，以10 ℃/min升温至350 ℃，保留5 min，以10 ℃/min升温至360 ℃，保留10 min；载气：氦气，流速4.41 mL/min；空气流速：300 mL/min，氢气流速：30 mL/min。
1.3.2.3 小麦粉粗脂肪的脂肪酸组成分析
采用6890N型气相色谱仪分析粗脂肪的脂肪酸组成，参照GB 5009.168ü2016《食品国家安全标准 食品中的脂肪酸测定》方法。
1.4 数据统计与处理
所有数据均为两次平行实验测定结果的平均值。用SAS 9.1软件进行数据处理和线性回归分析，利用SPSS 22.0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 小麦粉样品的理化特性
表 1 小麦粉样品的理化特性
Table 1 Physicochemical properties of wheat flour samples

注：同行肩标小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）；对水分质量分数、L*值和麸星、灰分、粗脂肪含量而言，其总标准误差（pooled standard error，PSE）分别为0.080、0.350、0.140、0.018和0.010，最小显著性差异（least significant difference，LSD0.05）值分别为0.281、1.260、0.520、0.064和0.037。
从表1可以看出，对于1、2、3、4、5号粉，随着加工精度逐渐降低，L*值显著降低（P＜0.05），麸星含量和灰分含量显著升高（P＜0.05），粗脂肪含量显著增加（P＜0.05），其中5号粉的粗脂肪含量是1号粉的5.7 倍，主要是由于加工精度较低时，小麦粉中脂类含量高的麦胚以及皮层的残留量增加所致[12]。小麦粉灰分主要是磷以及金属离子等高温灼烧后的氧化物[13]，因此加工精度越低、灰分含量越高的小麦粉样品，其可能含有的磷、金属离子就越多。
2.2 小麦粉样品在储藏过程中的脂肪酸值
AB204-S型分析天平、PL1502-S型电子天平瑞士Mettler Toledo公司；SX2-5-12型马弗炉 天津市中环实验电炉有限公司；101A-2型电热鼓风干燥机上海实验仪器厂有限公司；UV-2550型紫外光谱仪日本Shimadzu公司；PQX型多段可编程人工气候箱上海智城分析仪器制造有限公司；5810R型离心机 德国Eppendorf公司；6890N型、7820A型气相色谱仪 美国Agilent公司；WSF型小麦粉加工精度测定仪 无锡穗邦科技有限公司。

图 1 小麦粉样品储藏过程中的脂肪酸值
Fig. 1 Fatty acid values of wheat flour samples during storage
从图1可以看出，无论加工精度如何，随着储藏时间延长，小麦粉的脂肪酸值均呈上升趋势，这与王明洁[17]、王垒[18]等的研究结果一致；但是加工精度不同的小麦粉，脂肪酸值上升程度不同。Min等[19]研究指出：脂肪酸值过高会造成食品品质下降，对食品的生产和储藏不利。储藏6 个月后，1、2、3、4和5号粉的脂肪酸值分别由19.31、21.84、28.83、67.92 mg/100 g和188.21 mg/100 g上升到54.93、78.01、103.40、346.16 mg/100 g和765.87 mg/100 g，即2、3、4和5号粉的脂肪酸值增加量分别是1号粉脂肪酸增加量的1.58、2.09、7.81 倍和16.22 倍。将小麦粉样品的粗脂肪含量与储存6 个月后其脂肪酸值的增加量进行线性回归分析，得到一元二次方程（图2），表明小麦粉样品在储藏过程中脂肪酸值的增加量会随着其粗脂肪含量的增加呈现出非线性的增长趋势。可能的原因主要是：随着小麦粉加工精度的降低，脂肪含量和酶活性较高的麦胚、皮层的残留量增加，在脂肪酶的作用下，脂类中的甘油酯被大量水解，导致脂肪酸值急剧递增。

图 2 小麦粉样品的初始粗脂肪含量与储藏6 个月后其脂肪酸值增加量之间的关系
Fig. 2 Relationship between crude fat content of wheat flour samples and the increase in fatty acid value after storage for 6 months
2.3 小麦粉样品在储藏过程中脂类物质中的甘油酯组成
由表2可知，在储藏过程中，对所有小麦粉样品，其脂类中的甘油三酯、甘油二酯相对含量随着储藏时间延长逐渐降低，甘油一酯、脂肪酸相对含量随储藏时间延长逐渐增加。这表明在储藏过程中小麦粉样品中的甘油三酯出现了降解，导致其相对含量降低。可能的降解机理[20]如图3所示：小麦粉在储藏过程中，脂类中的甘油三酯在脂肪酶和水催化作用下，生成甘油二酯和脂肪酸；甘油二酯继续被降解，生成甘油一酯和脂肪酸。Warwick等[21]报道小麦粉在储藏过程中其甘油酯的水解主要受到脂肪酶的作用。Poudel等[22]通过蒸汽处理降低小麦粉的脂肪酶活性，有效抑制了小麦粉的水解酸败，认为脂肪酶在小麦粉的水解酸败过程中起重要作用。
此外，不同加工精度的小麦粉其脂类水解的程度完全不同，在相同的储藏时间内，小麦粉的加工精度越低，其脂类的水解程度越高。例如，储存6 个月时，5号粉的甘油三酯相对含量为10.30%，下降幅度高达52.09%；1、2、3和4号粉的甘油三酯相对含量分别为33.86%、29.90%、28.24%和27.95%，下降幅度分别为16.92%、27.04%、34.60%和37.89%。可能的原因是由于小麦粉加工精度降低，脂肪酶活性较高的麦胚和皮层部分的残留量增加[23-24]，使甘油三酯的降解速率增加。
表 2 储藏过程中小麦粉样品其脂类物质中的甘油酯含量
Table 2 Glyceride contents of lipids in wheat flour samples during storage

注：同一小麦粉样品，同列肩标字母不同表示差异显著（P＜0.05）。表3同。

图 3 储藏过程中小麦粉脂类中甘油三酯的降解机理
Fig. 3 Degradation mechanism of triglycerides in wheat flour lipids during storage
2.4 小麦粉样品在储藏过程中脂类物质的脂肪酸组成
表 3 小麦粉样品在储藏过程中脂类物质的脂肪酸组成
Table 3 Fatty acid compositions of lipids in wheat flour samples during storage

由表3可以看出，小麦粉的脂肪酸物质主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、和亚麻酸组成，其中亚油酸的相对含量最高，接近60%，这与其他学者的研究报道结果[25-27]一致；且不同加工精度的小麦粉样品其脂肪酸组成基本相近。因此，在长达6 个月的储藏期间，尽管不同加工精度的小麦粉样品所含的甘油酯发生了水解且水解的程度不同，但是提取得到的粗脂肪中饱和以及不饱和脂肪酸的组成在储藏过程中没有明显的变化。
2.5 小麦粉样品在储藏过程中的过氧化值
小麦粉中的脂类会通过酶或者自动氧化等发生一系列复杂反应，其中脂肪氧化酶会攻击多不饱和脂肪酸中的两个双键之间的亚甲基（优先进攻非酯化多不饱和脂肪酸）引起脂类的酸败，在两种机制下，多不饱和脂肪酸发生氧化反应形成氢过氧化物，使小麦粉中的氢过氧化物含量增加。小麦粉过氧化值越高表明小麦粉中脂类氧化程度越高，酸败程度越严重。

图 4 小麦粉样品在储藏过程中的过氧化值
Fig. 4 Peroxidation values of wheat flour samples during storage
从图4可以看出：无论加工精度如何，随着储藏时间延长，小麦粉的过氧化值整体均呈现出显著上升的趋势（P＜0.05），这与Shahzad[28]、崔诚[29]等的研究结果一致。但是加工精度不同的小麦粉样品，其过氧化值的上升幅度不同。小麦粉储藏6 个月后，1～5号粉的过氧化值分别由0.18、0.18、0.18、0.31、0.48 meq/kg上升至0.34、0.41、0.59、0.87、1.25 meq/kg，增幅分别为0.16、0.23、0.41、0.56 meq/kg和0.77 meq/kg。在储藏过程中，加工精度越低的小麦粉，其过氧化值的增加量越大，氧化酸败的速率越快。
2.6 小麦粉样品在储藏过程中的丙二醛含量
丙二醛是油脂氧化酸败最主要的有毒有害物质之一，其含量被广泛地用来评价脂肪的氧化程度[30-31]。由图5可知，不论加工精度如何，随着储藏时间的延长，小麦粉的丙二醛含量均呈现显著上升的趋势（P＜0.05），但是加工精度不同，其上升程度不同。储藏6 个月后，1、2、3、4和5号粉的丙二醛含量由0.40、0.42、0.54、0.63、1.66 mg/kg分别上升至0.67、0.68、0.91、1.11 mg/kg和3.67 mg/kg，分别增加了0.27、0.26、0.37、0.48 mg/kg和2.01 mg/kg，其中5号粉的丙二醛含量的增加量是1号粉的7.44 倍。付强等[2]研究报道小麦粉在30 ℃下储藏6 个月，其丙二醛含量由0.32 mg/kg上升至0.56 mg/kg。随着小麦粉加工精度的降低，麦胚、麸皮在小麦粉中的残留量增加，小麦粉的灰分含量增加，在脂肪氧化酶和金属离子（如Fe3+、Cu2+）等[32]催化剂作用下，脂类的氧化酸败加速，使丙二醛含量增加，储藏稳定性降低。

图 5 储藏过程中小麦粉样品的丙二醛含量
Fig. 5 Malondialdehyde contents of wheat flour samples during storage
3 结 论
水解和氧化是小麦粉的脂类物质在储藏过程中出现的主要变化，而且这两种作用是相伴发生的，本实验结论如下：1）脂类的水解使甘油三酯和甘油二酯的相对含量降低、甘油一酯和脂肪酸的相对含量增加；不同加工精度的小麦粉其脂类水解的程度完全不同，在相同的储藏时间内，小麦粉的加工精度越低，其脂类的水解程度越高。2）脂类的氧化使小麦粉的过氧化值和丙二醛含量的含量升高；不同加工精度的小麦粉其脂类氧化的程度也完全不同，在相同的储藏时间内，加工精度越低的小麦粉，其过氧化值和丙二醛含量增加的幅度越大，氧化酸败的速率越快。3）不同加工精度的小麦粉样品其脂肪酸组成基本相近。尽管脂类水解和氧化的程度不同，但是提取得到的粗脂肪中饱和以及不饱和脂肪酸的组成在储藏过程中并无明显变化。
小麦粉的加工精度越低，纯净胚乳的比例就越低，麦胚和皮层部分的残留量越高，相应的，粗脂肪含量就越高，同时，脂肪酶的活性以及金属离子的含量越高，脂类的水解和氧化程度会加剧，储藏稳定性越差。因此，加工精度低的小麦粉需要通过降低脂肪酶活性或者添加抗氧化剂等方法来提高其储藏稳定性。
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Changes in Lipids of Wheat Flour Samples with Different Processing Degrees during Storage
CHEN Congcong, WANG Xinwei, ZHAO Renyong*
(College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)
Abstract: In this study, five wheat flour samples with different processing degrees were selected and stored at 40℃and relative humidity of 70% for 6 months. The effect of processing degree on the storage stability of wheat flour was investigated through analyses of changes in their lipids (glyceride contents and fatty acid compositions) and physicochemical properties related to lipids (fatty acid values, peroxide values, and malondialdehyde contents) during storage. The contents of triglycerides and diglycerides in wheat flour samples decreased while the contents of monoglycerides and fatty acids increased with storage time, indicating that the lipids were hydrolyzed. After 6 months of storage, the increase in fatty acid value of sample 5 was 16.22 times higher when compared with sample 1. The lower the processing degree, the higher the degree of hydrolysis of the lipids. Both peroxide values and malondialdehyde contents showed an upward trend with storage time, indicating that oxidation of the lipids occurred accompanied by their hydrolysis. After 6 months of storage, the increase in peroxide value and malondialdehyde content of sample 5 was 4.81 and 7.44 folds when compared with sample 1,respectively. The lower the processing degree was, the greater the increase in peroxide value and malondialdehyde content was, and the faster oxidative rancidity occurred. The wheat flour samples with different processing degrees had similar fatty acid compositions, and both saturated and unsaturated fatty acid compositions of crude lipids extracted from the wheat flour samples did not obviously change with storage time.
Keywords: wheat flour; lipid; fatty acid; peroxide value; malondialdehyde
引文格式：2019-02-25
基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2018YFD0401000）
第一作者简介：陈聪聪（1992—）（ORCID: 0000-0001-5639-7383），男，硕士研究生，研究方向为粮食资源转化与利用。E-mail: 13253582521@163.com
*通信作者简介：赵仁勇（1969—）（ORCID: 0000-0003-1592-7565），男，教授，博士，研究方向为粮食资源利用与转化。E-mail: zry8600@haut.edu.cn
DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-162
中图分类号：TS211.4
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2020）03-0159-06
引文格式：陈聪聪, 王新伟, 赵仁勇. 不同加工精度小麦粉储藏过程中脂类变化规律[J]. 食品科学, 2020, 41(3): 159-164.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-162. http://www.spkx.net.cn CHEN Congcong, WANG Xinwei, ZHAO Renyong. Changes in lipids of wheat flour samples with different processing degrees during storage[J]. Food Science, 2020, 41(3): 159-164. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-162. http://www.spkx.net.cn