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小麦新陈度鉴定的现状分析和新方法探讨

时间:2018-01-11 13:16来源:《粮食加工》 , 2016 (3) :17-20 作者:张欢欢1,吴小良2,祁 点击:
对小麦的陈化原理、新陈度判定所采用的感官鉴定法和小麦储存品质指标进行详细阐述,提出目前仓储单位在小麦新陈度判定时存在的问题,对相关的研究进展进行探讨,以期找到更科学、高效、合理的鉴别小麦新陈度的新方法,解决小麦新陈度鉴定的技术难题。
张欢欢1,吴小良2,祁鸣3,唐浩林1,叶福康1
(1.东莞市角美粮食储备库,东莞 523145;
2.东莞市发展和改革局,东莞 523888;
3.东莞市粮食储备中心,东莞 523071)
 
摘 要:对小麦的陈化原理、新陈度判定所采用的感官鉴定法和小麦储存品质指标进行详细阐述,提出目前仓储单位在小麦新陈度判定时存在的问题,对相关的研究进展进行探讨,以期找到更科学、高效、合理的鉴别小麦新陈度的新方法,解决小麦新陈度鉴定的技术难题。
关键词:小麦新陈度;陈化原理;感官鉴定法;储存品质判定 
小麦是我国重要的粮食作物之一,年产量仅次于稻谷。在正常储藏条件下,小麦属于比较耐贮藏的粮种之一,陈化速度较其它粮种缓慢得多。关于小麦新陈度的研究报道很多,包括小麦中酶活性物质变化、种用品质变化、营养成分变化、食用品质变化等,但是真正推广的、适用于基层仓储单位的指标和方法还没有。到目前为止,小麦的新陈度鉴定仍是粮食行业公认的一个技术难题。粮油仓储单位需要对小麦进行长期地储备和保管,在长江以北,小麦储藏年限为4年,长江以南为3年。如何确保将品质优良的新鲜小麦采购入库,是粮食仓储企业最为关心的问题。笔者结合自己的实际经验,重点对现行的判定方法存在的问题进行深入分析,并对小麦新陈度的相关研究进展进行探讨,以期找到一种快速的、比较可行的、易于在粮油仓储企业运用的综合判定小麦新陈度的方法,为实际工作提供指导。
 
1 小麦的后熟和陈化原理[1]
新收获的小麦有较长的后熟期,可达2~3个月。在储藏初期,小麦籽粒的发芽率较低、出粉率低、食用品质较差、呼吸作用强,易出现粮食表面潮湿“出汗”及“乱温”现象,使得储藏稳定性较差。经过一段时间的储藏,籽粒内部继续完成生理生化变化,逐步达到生理上的完全成熟,表现为小麦的呼吸强度降低,代谢水平下降,储藏稳定性增加,细胞内高分子物质充分合成,小麦的种用品质、加工品质、烘焙品质和食用品质均得到改善。再随着储藏时间的延长,小麦的内在品质又会发生不同程度地变化,甚至发生劣变和陈化。
粮食的陈化是由粮食籽粒内部生理生化变化引起的,随着储藏时间的延长,粮食籽粒自身生理衰退,籽粒内部的酶活力下降,生存力减弱,种用品质和食用品质发生劣变等。粮食的陈化是不可抗拒不可逆转的,时间越长,陈化越严重。
 
2 现行的小麦新陈度判定方法
在小麦入库时,根据GB 1351-2008进行质量指标的检测,同时根据GB/T 20571-2006的要求对小麦的储存品质指标进行测定。当感官鉴定合格、质量指标合格,同时储存品质指标达到宜存的标准,则判定小麦合格。而小麦的新陈度判定则是要依据感官鉴定法和储存品质指标。
2.1 感官鉴定法
感官鉴定法是利用人的感觉器官和一定的方法, 在一定条件下对样品的感官质量特性进行评价的方法。小麦的感官鉴定法主要分为色泽、外观和气味三个方面。
2.1.1 色泽鉴定
将试样放在手掌、样品盘或黑色平板上,均匀地摊平,并与参照样品进行比照,在散射光下观察样品的整体颜色和色泽。小麦的品种不同、产地不同,色泽差别较大,这就要求评价员对小麦有较全面的了解。小麦按皮色分为白皮麦和红皮麦,白皮麦的种皮颜色为白色或黄白色,红皮麦的颜色为深红色或红褐色,红皮麦较白皮麦的色泽会暗许多,这就要求评价员在对混合小麦进行判定时要全面,重点观察小麦的光泽度。
新小麦光泽光亮,多数麦毛较松散且发白。随着储藏时间的延长,小麦粒的光泽度明显降低、粒色渐暗,有的麦毛发灰。
2.1.2 外观鉴定
按上述方法进行色泽鉴定的同时进行小麦外观的鉴定。
新小麦籽粒饱满,胚乳充实,表皮光滑圆润,腹沟较深。随着储藏时间的延长,小麦不断耗用自身的营养物质或能量,导致小麦籽粒的体积变小,胚部发生萎缩,胚乳变得不充实,表皮有皱缩,腹沟变浅;如果小麦的水分含量过高,再加上储藏方法不当,还会出现褐胚现象。在进行外观鉴定时,如果小麦等级不高或个别小麦成熟度不够,都会导致小麦不够饱满或出现子粒干瘪现象,这就要求评价员要去伪存真,以保证正确的鉴定。
2.1.3 气味鉴定
将试样放在手掌中,用哈气或摩擦的方法提高试样的温度后,立即嗅其气味。对于气味不易鉴定的样品,分取20g试样放入广口瓶中,置于60~70℃温水中,盖上瓶塞,保温8~10min,开盖嗅辨气味。
新小麦具有特有的清香味,略甜,如果是刚从田地里收获的,还会夹杂着一种麦田里特有的淡淡的土腥味。随着储藏时间延长,小麦本身会发生品质的变化,对仓内的气味吸附也会越多越杂,小麦本身的气味会渐渐变淡,甚至没有气味。同时又会增加仓储味,如果发生过虫灾,仓内有霉变小麦,进行过熏蒸,还会有虫子代谢的臊臭味、霉味和熏蒸剂的味道。
2.2 小麦储存品质指标
2.2.1 面筋吸水量
GB/T20571-2006规定面筋吸水量的定义为每百克干面筋吸收水分的克数,它反映了小麦蛋白的持水能力。面筋吸水率主要反映小麦面筋蛋白的质构,与蛋白质的质量密切相关。随着储藏时间的延长,蛋白质的亲水性和分子凝聚力都会降低,其可溶性也随之降低,小麦趋于陈化。另外,小麦面筋出率和面筋吸水量降低,面筋弹性和延伸性相应变差[2]。
2.2.2 品尝评分值
品尝评分值是将小麦按规定条件加工成小麦粉后,将其按照规定的方法制成馒头,然后对馒头的色泽、气味、食味、弹性、韧性、黏性和比容等进行品质评定,品评结果用品尝评分值表示。品尝评分值反映的是小麦食用品质的变化,新收获的小麦经过后熟后食用品质达到最佳,随着储藏时间的延长,小麦将进行一系列的陈化和劣变反应,将陈化的或劣变的小麦磨成粉,制作的馒头色泽暗、体积小、筋力差、食味差。小麦的品尝评分值是一项感官鉴定试验,受各种因素影响,实验误差较大。为减小试验误差,要选择有经验的感觉灵敏度高的品评人员,采用科学规范化的方法,在专用的实验室进行试验。
 
3 现行的小麦新陈度判定方法存在的问题
3.1 感官鉴定法存在的问题
感官鉴定法是利用人的感觉器官进行的,具有很大的主观性,不能定量反应小麦的品质劣变程度,说服力较小,适合做小麦新陈度的辅助鉴定方法。在质量指标和储存品质指标合格的情况下,很难根据此方法来判定小麦不合格而退货。
3.2 面筋吸水量存在的问题
笔者在实际仓储工作工中发现,面筋吸水量与储存时间的相关性不好。随着储藏时间的延长,面筋吸水量虽然总体呈下降趋势,但是该指标变化较平缓,由于取样的原因,个别样品还会出现上升现象。小麦储存3年或4年后面筋吸水量往往仍在190以上,说明此指标的灵敏性较差,并且面筋吸水量的测量误差大,重复性不好。笔者按GB/T5506.1-2008进行手洗面筋,并与兄弟单位化验员进行对比,经过大量的反复试验发现,手洗面筋时受人为因素的影响测量误差很大、重复性不好。按GB/T5506.2-2008进行机洗面筋和按GB/T5506.4-2008进行干面筋测定时发现,不同厂家之间的仪器误差很大,经与3家兄弟单位对比发现,面筋吸水量的仪器误差超过随储藏时间变化的数值。目前,很难划定一个具体的数值作为判定新小麦的依据。
3.3 品尝评分值存在的问题
3.3.1 刚收获的新小麦品尝评分值不高
品尝评分值能较直观地反映小麦的陈化和劣变情况,但是刚收获的新小麦因没有完成后熟,品尝评分值并不高。根据笔者在面粉厂3年多的工作经验发现,新收获的小麦做出的馒头除了麦香味较浓外,其它食用品质并不好,具体表现在起发不好、体积小、弹性差、口感发黏等,甚至还会做出死面馒头。一般对新小麦进行烘焙试验时,需要添加一定比例的成品馒头粉,刚开始添加50%的成品馒头粉,随着新小麦逐步完成后熟,添加比例逐渐减少,当小麦过了3个月的后熟期,才用100%的当年产的新小麦进行馒头烘焙试验。所以,当感官检测原粮较新,但是做出来的馒头除了麦香味较浓,品尝评分的其它项目分值均不高的时候,应该可以判定小麦是尚处在后熟期的新小麦。
3.3.2 对操作员和品评员的要求较高,主观性大
馒头是否能做好,除了跟小麦品质有关,还跟操作员的操作技能有很大关系。在制作馒头的过程中,试验的参数不是一成不变的,要考虑季节和温度的变化,注意观察面团的状态,进行合理调整。这就要求操作员有较高的操作技能和丰富的经验,否则,品质优良的小麦,也有可能做出来的馒头不起发、甚至死面,或出现馒头外观和口感不好,导致品尝评分值很低的现象。
因馒头品评是依靠人的感官器官,对馒头的色、香、味进行品尝评价,所以人的主观性影响较大,这就要求品评人员有较灵敏的感官器官和鉴别能力。
目前,基层的粮食仓储单位较少具备这种条件,一般送检测机构进行检测,耗时长,不能及时反馈试验结果,时效性差。
 
4 其它小麦新陈度鉴别的相关研究进展
小麦的新陈度鉴定指标应该具有可靠性高、灵敏度高、与储藏时间相关性好、容易操作等特点,能科学地反应储存时间和小麦的品质劣变程度,以用于指导实际的仓储工作和小麦的轮换出库等。关于小麦的新陈度,有大量深入的研究报道,笔者查阅了大量的文献,对小麦新陈度的综合判定方法进行探讨,下面就几个比较有前景的方法进行具体介绍。
4.1 过氧化氢酶活动度测定法
粮食籽粒中的过氧化氢酶能够间接反应粮食种子的活力大小,其活性随着储藏时间的延长而逐渐降低。原GB/T5492-1985用愈创木酚染色法对小麦的新陈度进行鉴定。愈创木酚染色法的原理是:在过氧化氢存在的情况下,愈创木酚被粮食籽粒中的过氧化物酶催化氧化,生成红棕色的过氧化物。小麦越新鲜,酶活性越高,反应产物的颜色越深,根据颜色的深浅判断小麦的新陈度。此法只能对小麦的陈化做定性分析,不能做定量分析,并且显色时间和保持时间难以准确掌握,特别是相邻年份的小麦,或是介于新陈之间的小麦显色差异不明显。而过氧化氢酶活动度测定法则是通过测定小麦籽粒中过氧化氢酶的活性来定量判定小麦的新陈度。根据GB/T 5522-2008,采用高锰酸钾滴定法测定小麦籽粒中的过氧化氢酶活动度,定量对小麦的新陈进行鉴定,结果表明当年收获的新麦与储存5年和储存10年的小麦的过氧化氢酶活动度差别较大,能依据试验对新麦和陈麦做出较准确的鉴别[3]。但是一般粮库存放小麦周期为3~4年,对此期间的小麦没有定量检测,可以进行进一步研究。
4.2 降落数值法
降落数值是衡量α-淀粉酶活性的指标,其活性越高降落数值越低,反之则越高。随着储藏时间的延长,α-淀粉酶活性逐渐降低,降落数值升高。发芽小麦中含有大量的α-淀粉酶,使降落数值降低,导致芽麦率高的小麦,其降落数值比芽麦率低的小麦降落数值低。
通过对小麦储藏期间的降落数值进行追踪测定发现,随着储藏时间的延长,小麦的降落数值逐年降低,且与储存时间有较好的相关性;优质强筋小麦的降落数值高于普通中筋小麦的降落数值;芽麦率高的小麦降落数值比芽麦率低的小麦降落数值低,但是储藏4年后,芽麦率高的小麦降落数值最终比芽麦率低的小麦降落数值高[4-5]。
4.3 脂肪酸值法
粮食中游离脂肪酸的含量与粮食储存品质具有较好的相关性,各国学者多用脂肪酸值作为粮食劣变的指标。小麦在储藏期间的品质变化最快、最明显的就是脂类物质。脂类物质的变化有两个途径:一是氧化作用;二是水解作用。脂肪水解生成游离脂肪酸,或被氧化生成过氧化氢和过氧化物,并进一步降解为醛类、酮类等物质,产生酸败臭味。小麦在储藏过程中,主要发生水解作用,游离脂肪酸在粮食中首先出现。研究表明,游离脂肪酸的产生与储藏环境密切相关,且小麦的脂肪酸值与储存年限有较好的相关性。储藏时间越长,温度越高,游离脂肪酸增加越多,在正常的储藏条件下,脂肪酸值增加缓慢。分别将小麦在常温和低温条件下储藏4年发现,在常温条件下储藏的小麦脂肪酸值随着储藏时间的延长而逐年升高,每年上升幅度明显;在低温条件下储藏的小麦,脂肪酸值每年上升的幅度较小[6]。实践证明,全麦粉较面粉更容易酸败变质,主要是因为全麦粉中含有胚和全部的麸皮,小麦胚中含有大量的不饱和脂肪酸,更易酸败,而小麦的脂肪酶活力主要集中在麦麸中,会促进全麦粉的酸败变质。面粉中不含胚芽,麸皮含量也极少,所以更稳定。那么可否将小麦胚单独分离出来进行脂肪酸值测定,以更好更灵敏地反映小麦的品质劣变情况还有待进一步研究。但需要注意的是,当出现严重发热霉变时,由于脂肪酸被霉菌作为营养物质所消耗,脂肪酸值可能会突然降低。
由于采用国标方法测定脂肪酸值耗时长,滴定终点难以判断,不同操作员的结果可比性不强等缺点,近年来,出现了一些有别于国标的新型快速检测技术,有待于进一步试验完善推广。
4.3.1 近红外光谱技术
近红外光谱技术是一种无损检测分析技术,主要通过采集样品的近红外光谱图和测定样品集的理化指标从而建立光谱图和样品理化指标之间的数学模型,然后在数学模型和未知理化指标样品的光谱之间建立关联来预测样品的理化指标,具有快速、无损、环保、多组分同时测定、在线检测等特点[7],同时对操作人员的要求也相对较低。近年来,该技术已广泛应用于许多领域的定量测定。
采用近红外光谱仪对小麦样品进行光谱数据采集,然后利用分析软件进行小麦脂肪酸值的近红外分析模型的构建,最后对定标模型的可靠性进行评价,研究表明,小麦样品的预测值与真实测定值的相关性较高,近红外光谱技术可以作为小麦脂肪酸值快速测定的一种方法[8]。目前,该项技术已经用于小麦水分、粗蛋白、硬度、赖氨酸含量等的测定。如果在此基础上再实现小麦脂肪酸值的测定,将会降低成本,提高近红外光谱技术的综合应用价值。
4.3.2 电子鼻技术
电子鼻技术又称气味指纹分析技术,是一项基于传感器技术和计算机识别以及信号处理技术的结合体,根据仿生学原理,通过模拟人的嗅觉来分析、识别和检测复杂嗅味及挥发性成分,测定的是所有挥发性成分的整体信息,具有客观、准确、快速和重复性好等特点。目前,该项技术在粮食霉变、害虫、储藏年限、谷物品种及品质的辨别等方面均进行过研究,取得了较好的效果。
在储藏过程中,粮食籽粒中的脂肪被氧化会产生醛、酮、酸、酯类等具有“陈味”的挥发性物质。采用电子鼻技术对五个储藏年限的陈化小麦进行辨别,结果表明电子鼻的主成分分析(PCA)可以将不同储藏年限的小麦较好地区分出来[9]。对我国10个省份的47个小麦样品的挥发性物质进行检测时发现,PCA分析可以按用途将面包用和馒头用小麦区分出来,还可以将不同产地和同一产地不同品种的小麦区分出来[10]。
 
5 结论
(1)目前,小麦的新陈度鉴定主要靠感官鉴定法,在定量检测方面仍然是空白;储存品质指标只是判定小麦是否宜存,很难划定一个标准作为新小麦判定的依据;处于后熟期的小麦品尝评分值不高,当感官检测原粮较新,但是做出来的馒头除了麦香味较浓,品尝评分的其它项目分值均不高的时候,应该可以判定是尚处在后熟期的新小麦。
(2)研究表明:小麦的脂肪酸值与储存年限有较好的相关性。测定小麦的脂肪酸值,再结合感官鉴定法对小麦的新陈度进行综合判定,将是未来进行小麦新陈度判定的发展方向。小麦的胚部含有大量的不饱和脂肪酸,更易酸败,可否将小麦胚单独分离出来进行脂肪酸值测定,以更好更灵敏地反映小麦的品质劣变情况还有待于进一步研究。
(3)新型脂肪酸值的快速检测技术因具有快速、高效、环保、对操作人员的要求低等优点,有较强的实际需求,需要加大研究力度和推广应用,以促进技术成熟,更好地服务于现代粮食仓储工作。
(4)建议粮油标准研究部门根据小麦新陈度鉴定难的现状,综合考虑小麦的品种、产地及储藏条件等因素,系统地进行研究,以最终确定与小麦储存年限相关性较好、灵敏度高、重复性好的指标或研发出适应于现代粮油检测需要的新型检测技术来进行小麦新陈度鉴定,以更好地指导实际仓储工作。
 
参考文献
[1] 王若兰.粮油储藏学[M].北京:中国轻工业出版社,2010.
[2] 韦志彦,王金水,李兴军,等.新收获小麦在储藏过程中品质变化的研究[J].农产品加工(学刊),2009(6):93~95.
[3] 张素苹.小麦新陈的鉴别[J].食品科技,2012,37(10):135~138.
[4] 周延智.小麦储存品质判定指标的研究[J].粮油加工,2014(9):48~50.
[5] 赵素侠.小麦储藏与降落数值变化规律的探讨[J].现代面粉工业,2014(2):26~27.
[6] 马宏,张良军,刘翠.谈脂肪酸值可作为小麦储藏品质控制的一项指标[J].粮食加工,2013,38(4):73~74.
[7] 闫李辉,王金水,金华丽,等.基于近红外光谱技术的面粉水分无损检测模型的建立[J].现代食品科技,2011,27(2):235~238.
[8] 王若兰,王春华,黄亚伟.小麦脂肪酸值的近红外光谱快速测定研究[J].现代食品科技,2013,29(2):393~396.
[9] 庞林江,王俊,路兴花.电子鼻判别小麦陈化年限的检测方法研究[J].传感技术学报,2007,20(8):1717~1722.
[10] 赵丹,张玉荣,林家永,等.电子鼻在小麦品质控制中的应用研究[J].粮食与饲料工业,2012(3):10~15. 

(责任编辑:lsgy100)
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