小麥淀粉生產工藝因素對淀粉糊化特性的影響

方頌平 蒲順昌 吳文睿 劉飛翔 邢 爽

(亳州學院生物與食品工程系，亳州 236800)

小麥淀粉是一種重要的工業原料，廣泛用于化工、紡織、造紙、醫藥等領域。近年來，由于小麥淀粉在色澤和價格上具有優勢，因此在粉絲、粉條、河粉以及涼皮等領域用量日益增加。但小麥淀粉在生產粉絲時容易出現粘連，加工河粉和涼皮時經常出現凝膠強度不夠等現象，尤其在夏季更為明顯。為探討解決小麥淀粉在應用中出現的這些問題，有必要對生產工藝因素對小麥淀粉糊化特性的影響進行深入研究。

小麥淀粉具有半結晶的顆粒結構，加水調漿加熱到一定溫度后，就會發生糊化。目前對小麥淀粉糊化特性的影響研究，主要集中在小麥品種[1]、淀粉來源[2]、顆粒大小[3]、直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例[4]，以及糊化濃度、溫度、pH值和外力等因素[5]。針對生產工藝因素對小麥淀粉糊化特性的影響探究較少。陶進華等[6]研究小麥淀粉經酸解后，淀粉分子質量減小，峰值黏度下降。Lin等[7]研究發現，糊化峰值黏度隨著鹽酸濃度的增加而降低。劉曉丹等[8]研究表明α-淀粉酶對小麥淀粉糊化及面條品質有影響，籽粒中α-淀粉酶活性越強，產品硬度、黏彈性越低，面條品質變差。小麥淀粉提取工藝中馬丁法采用水洗分離面筋和淀粉，旋流法和臥螺法采用離心分離面筋和淀粉，不同提取工藝對淀粉糊化特性影響也不相同。王世偉等[9]對實驗室馬丁法分離和臥螺法分離的小麥淀粉糊化特性進行了研究表明，馬丁法制得淀粉中損傷淀粉含量高于臥螺法小麥淀粉，峰值黏度和最終黏度降低。然而，生產工藝因素中雜菌感染、食品添加劑、酶活性以及提取工藝對淀粉糊化特性的影響鮮見報道。本實驗研究生產工藝因素對小麥淀粉糊化特性的影響，可為小麥淀粉在應用中出現的問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬丁法小麥淀粉、旋流法小麥淀粉、臥螺法小麥淀粉、焦亞硫酸鈉、乳酸(分析純)、淀粉酶：200 000 U/g，淀粉乳(固形物含量25%，取自淀粉車間精制旋流器出口)。

1.2 儀器與設備

DFY-1型黏度計；DL-5型離心機；LGJ-10C型冷凍干燥機；2010plus液相色譜儀；TU1810紫外可見分光光度計；KH20R臺式離心機。

1.3 方法

1.3.1 小麥淀粉制備

取淀粉乳200 mL，分別添加不同量的乳酸、焦亞硫酸鈉和α-淀粉酶處理20 min，3 000 r/min離心10 min，除去上清液，加150 mL蒸餾水，攪拌均勻，繼續3 000 r/min離心10 min，取下層沉淀物，用冷凍干燥機冷凍干燥，得小麥淀粉。

1.3.2 小麥淀粉理化指標檢測

參考GB/T 8883—2017食用小麥淀粉。

1.3.3 小麥淀粉中乳酸含量測定

參考DB34/T 2003—2013白酒基酒中乳酸的測定。Inertsil ODS-3液相色譜柱,紫外檢測波長為210 nm，柱溫40 ℃，流速1.0 mL/min，流動相為0.1 mol/L KH2P04，用H3P04調pH到2.5。稱取小麥淀粉10 g，加10 mL蒸餾水充分溶解后用6 000 r/min臺式離心機離心，取上清液，用0.22 μm水相微孔濾膜抽濾，試樣中乳酸的含量按公式計算：

式中：x為試樣中乳酸的含量/mg/kg；A為試樣中乳酸的色譜峰面積；N為試樣的稀釋倍數；CS為標準使用液中乳酸的濃度/mg/kg；AS為標準使用液中乳酸的色譜峰面積。

1.3.4 小麥淀粉中焦亞硫酸鈉測定

參考GB 5009.34—2016食品中二氧化硫的測定。稱取小麥淀粉20 g，加入250 mL蒸餾水，裝上冷凝裝置，冷凝管下端插入預先備有25 mL乙酸鉛吸收液的碘量瓶的液面下,然后在蒸餾瓶中加入10 mL鹽酸溶液，立即蓋塞,加熱蒸餾，同時做空白實驗。

1.3.5 小麥淀粉中α-淀粉酶活性測定

參考GB/T 5521—2008谷物及其制品中α-淀粉酶活性測定比色法。α-淀粉酶活性測定方法有降落數值法、比色法[10]，降落數值法受α-淀粉酶活性以及淀粉酸化因素的影響，本實驗采用比色法。

1.3.6 小麥淀粉糊化特性的測定

參考GB/T 22427.7—2008 淀粉黏度測定(布拉班德黏度儀法)。樣品固形物含量8%。轉速75 r/min，測定程序：以1.5 ℃/min的速率從35 ℃升至95 ℃，在95 ℃保溫30 min，再以1.5 ℃/min的速率降至50 ℃，在50 ℃保溫30 min，測定成糊溫度、峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、回生值。

1.3.7 乳酸對小麥淀粉糊化特性的影響

取淀粉乳200 mL，添加乳酸0、100、500、1 000 mg/kg處理20 min，按1.3.1制備小麥淀粉，按1.3.6測定小麥淀粉糊化特性。

1.3.8 焦亞硫酸鈉對小麥淀粉糊化特性的影響

取淀粉乳200 mL，添加焦亞硫酸鈉0、10、20、30、40 mg/kg處理20 min，按1.3.1制備小麥淀粉，按1.3.6測定小麥淀粉糊化特性。

1.3.9 α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性的影響

取淀粉乳200 mL，添加α-淀粉酶，酶活0、20、200、2 000 U/100 mL處理20 min，按1.3.1制備小麥淀粉，按1.3.6測定小麥淀粉糊化特性。

1.3.10 提取工藝對小麥淀粉糊化特性的影響

取市場上具有代表性的三種小麥淀粉，馬丁法、旋流法和臥螺法小麥淀粉，按1.3.2測定小麥淀粉理化指標，按1.3.6測定小麥淀粉糊化特性。

2 結果與討論

2.1 乳酸對小麥淀粉糊化特性的影響

通過在淀粉乳中添加乳酸，模擬小麥淀粉生產過程中雜菌感染產酸對淀粉糊化特性的影響。如圖1所示，隨著淀粉中乳酸含量增加，峰值黏度、谷值黏度和最終黏度均下降。

圖1 乳酸對小麥淀粉糊化特性的影響

由表1可知，隨著小麥淀粉中乳酸含量增加，成糊溫度升高了11.6%，但峰值黏度、谷值黏度和最終黏度下降。當小麥淀粉中乳酸含量達到69.2 mg/kg時，峰值黏度下降了42%，谷值黏度和最終黏度均下降為0。

小麥淀粉生產過程中，在面團熟化、水洗工序(馬丁法)以及管道輸送等環節，容易雜菌感染產酸。通過添加乳酸模擬實驗發現，適量的酸化處理，成糊溫度升高，谷值黏度、最終黏度、回生值略有下降，原因是淀粉表面易溶解的部分糖苷鍵水解，黏性降低[11]，有利于解決粘連問題。但過量乳酸會導致小麥淀粉谷值黏度、最終黏度、回生值急劇下降，甚至失去凝膠性能，不利于粉絲、粉條、河粉和涼皮的加工。

表1 乳酸對小麥淀粉糊化特性的影響評價指標

注：同列中不同字母表示有顯著差異(P<0.05)，余同。

表2 焦亞硫酸鈉對小麥淀粉糊化特性影響的評價指標

表3 α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性影響的評價指標

2.2 焦亞硫酸鈉對小麥淀粉糊化特性的影響

焦亞硫酸鈉在食用淀粉的添加量≤0.03 g/kg(以二氧化硫殘留量計)[12]，其功能是防腐劑。如圖2所示，隨著淀粉中焦亞硫酸鈉含量增加，成糊溫度提高，峰值黏度、谷值黏度和最終黏度下降。由于焦亞硫酸鈉的水溶液呈酸性，其作用類似于酸化，黏度曲線和添加乳酸相似。

圖2 焦亞硫酸鈉對小麥淀粉糊化特性的影響

由表2可知，當小麥淀粉中焦亞硫酸鈉(以二氧化硫計)含量達到3.3 mg/kg時，峰值黏度下降了18.0%，回生值下降了18.9%。焦亞硫酸鈉是一種防腐劑，可避免雜菌感染產酸導致過度酸化的現象發生。此外，焦亞硫酸鈉溶于水呈酸性，對小麥淀粉同時具有一定的酸化作用，適量添加可生產一些需要適度酸化的小麥淀粉產品。

2.3 α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性的影響

小麥中α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性有重要影響[13]，高α-淀粉酶活性顯著改變淀粉糊化特性，大大降低加工品質和食用品質[14]。新收獲小麥以及發芽小麥中α-淀粉酶活性要遠遠大于正常小麥[15]。如圖3所示，隨著淀粉中α-淀粉酶含量增加，峰值黏度、谷值黏度、最終黏度和回生值均顯著降低。

圖3 α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性的影響

由表3可知，當小麥淀粉中α-淀粉酶活性達到123.1 U/100 mL時，峰值黏度下降了46%，谷值黏度、最終黏度、回生值分別下降了77%、90%和97%。由此可見，α-淀粉酶對小麥淀粉糊化特性具有顯著影響。在小麥收獲季節，如果面粉加工企業添加大量新小麥或者使用發芽小麥，會導致原料面粉中α-淀粉酶活性增加。而α-淀粉酶能使淀粉發生糊化，導致淀粉最終黏度下降，凝膠性能降低，不利于河粉、涼皮等產品的加工。因此，在生產小麥淀粉時，原料面粉要盡量避免使用α-淀粉酶活性高的新小麥或發芽小麥制粉。

2.4 提取工藝對小麥淀粉糊化特性的影響

小麥淀粉提取工藝主要有馬丁法、旋流法和臥螺法[16]。馬丁法工藝水洗時間長，半敞開式操作，容易雜菌感染產酸，起到類似酸化的效果。如圖4所示，馬丁法小麥淀粉黏度曲線和添加乳酸、焦亞硫酸鈉處理的小麥淀粉基本吻合。旋流法和臥螺法采用離心分離面筋和淀粉，兩者生產的小麥淀粉黏度曲線相似，其峰值黏度、谷值黏度、最終黏度明顯高于馬丁法小麥淀粉。

圖4 不同提取工藝對小麥淀粉糊化特性的影響

由表4可知，旋流法和臥螺法小麥淀粉峰值黏度、谷值黏度和最終黏度均高于馬丁法淀粉，尤其是最終黏度高出40%和48%，凝膠性能明顯優于馬丁法淀粉，更適合用于河粉和涼皮的加工。

表4 不同提取工藝對小麥淀粉糊化特性影響的評價指標

由表5可知，對三種不同提取工藝小麥淀粉中乳酸、焦亞硫酸鈉和α-淀粉酶活性進行測定，在馬丁法小麥淀粉中檢測出了乳酸和焦亞硫酸鈉，而旋流法和臥螺法小麥淀粉中未檢出。α-淀粉酶在三種工藝淀粉中均未檢出，說明本次小麥淀粉樣品使用的原料面粉正常。

表5 不同提取工藝小麥淀粉理化指標

3 結論

研究添加乳酸、焦亞硫酸鈉、α-淀粉酶以及不同提取工藝對淀粉糊化特性的影響。結果表明，在淀粉乳中添加適量乳酸模擬雜菌感染產酸，能使淀粉表面易溶解部分糖苷鍵水解，成糊溫度提高，黏性降低。但過量會導致小麥淀粉谷值黏度、最終黏度和回生值急劇下降，影響使用；焦亞硫酸鈉能抑制雜菌感染產酸，適量添加可避免過度酸化，同時溶于水呈酸性，對小麥淀粉又具有一定的酸化效果；α-淀粉酶能使淀粉糊化，導致淀粉最終黏度下降，凝膠性能降低，不利于河粉和涼皮加工。因此，在生產小麥淀粉時，原料面粉要盡量避免使用α-淀粉酶活性高的新小麥或發芽小麥制粉。馬丁法小麥淀粉黏度曲線和乳酸、焦亞硫酸鈉處理相似，旋流法和臥螺法小麥淀粉，最終黏度明顯高于馬丁法小麥淀粉，其凝膠性能更好，更適合用于河粉和涼皮的加工。