霉變小麥品質評價數學模型的建立

韓小賢 趙亞娟 郭 衛 張 杰 鄭學玲 田建珍

（河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001）

小麥及其制品營養豐富，在儲藏過程中易發生霉變，導致一系列品質的變化，其營養成分如糖類、蛋白質、脂肪和無機鹽類等，均被微生物分解利用，使其色澤、氣味、發芽率、食用品質及其加工工藝品質發生變化［1－4］。霉變小麥的品質變化是一個復雜過程，如何正確評價小麥品質狀況，探尋小麥品質變化規律，歷來被人們所重視［5－6］。為了探討霉變小麥品質變化規律，本研究對霉變小麥的各項生化指標進行測定，利用統計學原理，進行數學模型的分析，為霉變小麥品質評價提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇不同硬度的在河南省種植范圍較廣的小麥品種。

鄭麥366（硬麥）、鄭麥9023（硬麥）、周麥 18（混合麥）、周麥22（軟麥）、矮抗58（硬麥）：河南豫科種業公司。

1.2 儀器與設備

BUHLER實驗磨：瑞士 BUHLER儀器公司；FW－200型高速萬能粉碎機：上海超億儀器有限公司；DK－S24型電熱恒溫水浴鍋、WZZ－2B型自動旋光儀：上海精密科學有限公司；YXQ型自動手提式壓力蒸汽滅菌器：上海博迅實業有限公司；HWS型恒溫恒濕箱：寧波東南儀器有限公司；粉質拉伸儀：德國布拉班德公司；SP－DJ垂直凈化工作臺：上海浦東物理化學儀器廠；FN－1900型降落數值儀、2100／210型面筋儀：瑞典波通儀器公司；HGT－01000型容重器：新恩精密糧儀有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗原料的預處理

霉變小麥采用人工調節溫濕度的方式根據霉菌和酵母菌總數劃分獲得。將起始水分18%的小麥放在30℃培養箱中15 d，相對濕度分別為60%～65%（輕度霉變），70%～75%（中度霉變），75%～80%（嚴重霉變）。

小麥制粉：將處理好的樣品放到烘箱中鼓風干燥，使水分降到13%以下，采用布勒實驗磨磨粉，參照AACC26－20的方法進行。

1.3.2 檢測指標

霉菌酵母菌總數按GB 4789.15—2003方法測定；容重和千粒重分別按 GB 5498—1985和 GB 5519—2008方法測定；發芽率按GB 5520—1985方法測定；硬度按GB 5517—1985方法測定；面筋特性按GB 14608—2003法測定濕面筋含量、干面筋含量和面筋指數；降落數值按照GB 10361—1989方法測定；粉質和拉伸特性按 GB 14615—2006和 GB 14614—1993方法測定。

1.3.3 數據處理方法

采用SPSS 11.5數據處理系統與Excel 2003軟件進行統計分析與數據處理。

2 結果與討論

2.1 霉變小麥品質分析

對霉變小麥主要測定了小麥籽粒的霉菌和酵母菌總數、容重、千粒重和發芽率；測定了小麥粉的濕面筋含量、干面筋含量、面筋指數和降落數值，結果如表1所示。

結果表明：其他條件相同，隨著濕度的增加，小麥籽粒霉菌和酵母菌總數呈指數增加，數量級由102上升到104，表明霉變程度越深；隨著小麥籽粒霉菌和酵母菌總數的增加，由于微生物的分解和呼吸作用，小麥的容重和千粒重逐漸下降，使得小麥的質量等級逐漸降低，嚴重霉變時甚至降到了等級外；發芽率也下降較多，表明發芽率與糧食的霉變密切相關［7－8］；濕面筋含量、干面筋含量和面筋指數也呈下降趨勢，可能與微生物的分解大分子物質有關；小麥籽粒硬度反映的主要是淀粉與蛋白質結合的緊密程度［9］，面筋含量的降低，使得小麥硬度也逐漸下降；由于微生物的活動，酶的活性增加，降落數值的降低與α－淀粉酶的活性增加有關［10－11］。

2.2 粉質拉伸特性

對霉變小麥粉進行了粉質和拉伸測定，結果如表2和表3所示。

表1 霉變小麥品質特性

表2 霉變小麥粉面團粉質測定結果

續表

表3 霉變小麥粉面團拉伸測定結果

結果表明：對于5種不同品種霉變小麥隨著小麥霉變程度的加深，面團的吸水率、形成時間、穩定時間和評價值呈下降趨勢，而弱化度呈增加的趨勢；面團的拉伸曲線面積、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力呈下降趨勢，拉伸比與最大拉伸比呈上升趨勢。這是因為隨著小麥霉變程度的加深，面筋筋力下降，面團筋力過小，流散性強，持氣性能差，面團易流變和塌陷變形，面團不易加工且烘焙質量不良，可能會造成成品形狀低，體積變小［12－14］，表明隨著小麥霉變程度的加深，面團的流變學特性降低。

2.3 相關性分析

用SPSS 11.5對不同霉變程度的小麥籽粒霉菌和酵母菌總數、小麥品質進行相關性分析，結果如表4和表5所示。

表4 霉變小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與小麥品質間的相關性

表4結果表明：小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與容重、千粒重、發芽率呈極顯著性負相關。小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與面筋指數呈極顯著性負相關，與降落數值、濕面筋含量、干面筋含量呈顯著性負相關。

表5 霉變小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與面團特性的相關性

表5結果表明：小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與面團吸水率呈極著性負相關，與面團形成時間、穩定時間呈顯著性負相關。小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與面團最大拉伸比呈顯著性正相關。

2.4 試驗數學模型的建立

用不同霉變程度的鄭麥9023、鄭麥366、周麥22和矮抗58的試驗數據建立數學模型，結果如表6所示。

表6 模型描述（霉菌和酵母菌總數）

對于不同霉變小麥的霉菌和酵母菌總數進行回歸分析，回歸系數R2＝0.999 3。因此選取小麥籽粒霉菌和酵母菌總數（Y）作為因變量，容重（X1）、千粒重（X2）、發芽率（X3）、硬度（X4）、濕面筋含量（X5）、干面筋含量（X6）、面筋指數（X7）、降落數值（X8）、面團吸水率（X9）、形成時間（X10）、穩定時間（X11）、弱化度（X12）、粉質質量指數（X13）、拉伸曲線面積（X14）、拉伸阻力（X15）、最大拉伸阻力（X16）、拉伸比（X17）、延伸度（X18）作為自變量進行回歸，結果如表7所示。

從表7中得出霉菌和酵母菌總數與各指標間的回歸方程為：Y＝－8 323.899X千粒重＋123.628X容重－11 633.727X拉伸比＋16 799.679X形成時間＋2 973.845X面筋指數＋415.119X發芽率－1 778.245X濕面筋含量＋17 598.095

表7 線性回歸分析系數

2.5 試驗數學模型的驗證

將不同霉變程度的周麥18的試驗數據代入預試驗模型中去驗證模型的可行性，結果如表8所示。

表8 霉變小麥霉菌和酵母菌總數（霉變程度）的驗證

根據試驗中鄭麥9023、鄭麥366、周麥22、矮抗58的數據建立的模型用周麥18對模型進行驗證，由表8可知，周麥18的原麥、輕度霉變小麥、中度霉變小麥的模型驗證的相對誤差均小于5%，而嚴重霉變小麥的相對誤差大于5%，這表明建立的數學評價模型具有一定的統計意義和實際意義。

3 討論與結論

小麥籽粒霉菌和酵母菌總數與容重、千粒重、發芽率、面筋指數、面團吸水率呈極顯著性負相關，相關系數分別為：－0.713、－0.928、－0.766、－0.847、－0.628；與降落數值、濕面筋含量、干面筋含量、面團形成時間、穩定時間呈顯著性負相關關系，相關系數分別為：－0.565、－0.489、－0.564、－0.534、－0.517；與面團最大拉伸比呈顯著性正相關，相關系數為0.565；在實際小麥的儲藏過程中，霉菌和酵母菌總數與小麥品質有很好的相關性。

霉菌和酵母菌總數與各指標間的回歸方程為：

Y＝－8 323.899X千粒重＋123.628X容重－11 633.727X拉伸比＋16 799.679X形成時間＋2 973.845X面筋指數＋415.119X發芽率－1 778.245X濕面筋含量＋17 598.095

進入夏季后，我國大部分地區持續高溫、多雨，加上部分地區發生嚴重的洪澇災害，小麥極易發霉變質，造成小麥品質的下降，本研究利用人工調節溫濕度的方式模擬霉變的條件，對霉變小麥的各項生化指標進行測定，進行數學模型的分析，為霉變小麥品質評價提供試驗依據，對于我國夏季高溫高濕天氣下的小麥儲藏和安全過夏具有一定的參考價值。

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