王旭峰 汪寧

摘要：新收獲小麥進(jìn)入儲(chǔ)藏過程，其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分不斷發(fā)生改變，導(dǎo)致小麥加工過程中的吸水性等特性也發(fā)生變化 。該文通過分析影響新收獲小麥在儲(chǔ)藏過程中發(fā)生變化的幾個(gè)常見指標(biāo)，如小麥的物理結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)、碳水化合物等，以及這些指標(biāo)在儲(chǔ)藏時(shí)間的變化，來分析小麥在儲(chǔ)藏期間籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分等與吸水性的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：小麥；儲(chǔ)藏期間；吸水性

小麥在收獲以后仍然具有生活力，籽粒內(nèi)部仍然存在著化學(xué)合成和分解反應(yīng)，主要是由小分子的糖或者多糖合成淀粉等高分子物質(zhì)。進(jìn)入儲(chǔ)藏期后，小麥的品質(zhì)會(huì)不同程度的發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在小麥的籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理特性以及加工指標(biāo)等的變化。小麥的籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等方面的變化與小麥水分調(diào)節(jié)息息相關(guān)。本文通過對(duì)小麥儲(chǔ)藏期間物理、化學(xué)等方面的變化進(jìn)行分析，探討其與小麥水分調(diào)節(jié)過程中的相互影響，為小麥的儲(chǔ)藏、合理加工與利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分分布

1.1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)

小麥籽粒的表皮由外到內(nèi)分為表皮、外果皮、內(nèi)果皮、種皮、珠心層和糊粉層。表皮由與麥粒長軸平行分布的長方形細(xì)胞組成，細(xì)胞壁很厚，有孔紋，外表面角質(zhì)化。外果皮緊貼表皮的一層形狀與表皮相似，另外1-2層細(xì)胞呈不規(guī)則形，缺乏連續(xù)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。內(nèi)果皮由中間細(xì)胞、橫細(xì)胞和管狀細(xì)胞組成。種皮由兩層斜長形細(xì)胞組成，極薄，外層細(xì)胞無色透明，內(nèi)層由色素細(xì)胞組成，厚度為5-8 um。珠心層厚約7 um，很薄，看起來是一條無色透明的線，處于種皮和糊粉層中間，并與兩者緊密結(jié)合在一起。糊粉層的厚壁細(xì)胞整齊排列、形狀近似方形，糊粉層連續(xù)分布，完全包圍著整個(gè)麥粒。糊粉層以內(nèi)為淀粉細(xì)胞，近乎橫向排列，主要有兩種，結(jié)構(gòu)緊密的角質(zhì)胚乳和結(jié)構(gòu)疏松的粉質(zhì)胚乳。從化學(xué)組成上看，小麥籽粒的細(xì)胞壁比較厚，并且具有疏水性，主要是由纖維素、木聚糖及木質(zhì)素組成。小麥的胚乳組織細(xì)胞壁比較薄，具有親水性，含量大致是組織結(jié)構(gòu)的2%-7%，主要組成是阿拉伯木聚糖和B—葡聚糖以及葡萄甘露聚糖和纖維素、阿拉伯半乳聚糖肽及結(jié)構(gòu)蛋白。

1.2 小麥籽粒化學(xué)成分分布

小麥籽粒中各種化學(xué)成分的分布很不平衡，在不同部位之間的含量相差很大，因此籽粒各部分的生理生化特性也不一致。小麥籽粒各部分的化學(xué)組成見表1。

2 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分與吸水性的關(guān)系

2.1 籽粒結(jié)構(gòu)與吸水性的關(guān)系

研究表明，外表粗糙和組織疏松的谷粒，吸附有效面積大，其吸附能力較強(qiáng)；外表光滑和組織堅(jiān)實(shí)的谷粒，其吸附能力較弱；珠心層多呈玻璃態(tài)分布，結(jié)構(gòu)緊密，水分透過率較低，尤其是當(dāng)溫度小于50℃時(shí)水分的透過率更低，是小麥籽粒由皮層吸水的重要影響因素。糊粉層的厚壁細(xì)胞皮極韌，易吸收水分，放入水中瞬間脹大。從小麥籽粒結(jié)構(gòu)上看，表皮、外果皮、內(nèi)果皮、種皮、珠心層是制約小麥水分調(diào)節(jié)的主要因素。小麥的籽粒結(jié)構(gòu)中一方面是小麥皮層具有多孔毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)，另一方面蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等這些組成小麥表皮和毛細(xì)管內(nèi)壁的組分，在自身氫鍵等的作用下都具有吸附水蒸氣的能力。一般認(rèn)為，小麥籽粒中親水膠體的含量愈多，則其吸附性愈強(qiáng)；反之，脂肪含量愈多，則其吸附性愈弱。

2.2 蛋白質(zhì)與吸水性的關(guān)系

小麥蛋白質(zhì)主要有四種，分別是清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。小麥蛋白質(zhì)具有吸水性，據(jù)報(bào)道可以吸收本身重量2倍的水，在水分調(diào)節(jié)中起重要的作用，但是吸水速率比較慢。清蛋白和球蛋白都是可溶蛋白，主要集中在小麥籽粒的皮層和胚部，所以導(dǎo)致水分調(diào)節(jié)時(shí)皮層及胚部吸水速度快，醇溶蛋白和谷蛋白約占籽粒蛋白質(zhì)的80%左右，主要集中在胚乳，而且蛋白質(zhì)和胚乳顆粒結(jié)合比較緊密，所以導(dǎo)致吸水速度較慢。有研究表明在胚乳中較多的蛋白質(zhì)含量以及和胚乳顆粒結(jié)合的緊密程度阻礙水分進(jìn)一步進(jìn)入到胚乳中。但是Leach等人經(jīng)過對(duì)浸麥階段蛋白質(zhì)含量與吸水性的研究表明，蛋白質(zhì)含量與水分調(diào)節(jié)關(guān)系并不是非常密切。

2.3 碳水化合物與水分調(diào)節(jié)的關(guān)系

在碳水化合物中，纖維素的吸水率很高，一般是本身質(zhì)量的8-10倍左右，比小麥蛋白質(zhì)的吸水率高約5倍。有報(bào)道稱小麥皮層中的戊聚糖以及小麥籽粒淀粉細(xì)胞壁中阿拉伯木聚糖對(duì)小麥籽粒的吸水性影響比較大，特別是β-葡聚糖，在小麥的水分調(diào)節(jié)中影響更大。Wilson等人經(jīng)過研究小麥籽粒的結(jié)構(gòu)與吸水性的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，亞糊粉層中的親水性的戊聚糖對(duì)水分由亞糊粉層進(jìn)入到胚乳中影響較大，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)小麥皮中阿拉伯木聚糖的分支程度也對(duì)吸水性有很大影響，分支程度與對(duì)水分的阻礙成正相關(guān)。胡麗媛等在對(duì)大麥的吸水性進(jìn)行分析時(shí)也發(fā)現(xiàn)胚乳中β-葡聚糖含量過高會(huì)限制水分滲入大麥及在大麥中的運(yùn)輸，Molina Cano等人的結(jié)論也證明了這一規(guī)律，研究認(rèn)為β-葡聚糖組分及溶解性與大麥的吸水性有很高的相關(guān)性。β-葡聚糖的非水溶性部分的含量以及所占的比例對(duì)大麥吸水性有很大的影響。非水溶性部分比例越大，水分在胚乳中的運(yùn)輸就越困難。

淀粉的吸水性與胚乳顆粒的結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)的結(jié)合程度有很大關(guān)系，粉質(zhì)胚乳疏松多孔，結(jié)構(gòu)不具有規(guī)則性，與蛋白質(zhì)結(jié)合不緊密，蛋白質(zhì)呈不連續(xù)狀分布，滲透作用較強(qiáng)；而角質(zhì)胚乳結(jié)構(gòu)規(guī)則緊密，蛋白質(zhì)呈連續(xù)狀分布，故滲透作用很弱；同樣是粉質(zhì)胚乳的小麥，滲透速率取決于胚乳結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，結(jié)構(gòu)較規(guī)則的胚乳滲透作用較弱。由于小麥的硬度一般與角質(zhì)率正相關(guān)，所以，水分在小麥籽粒中的滲透速度與小麥的硬度呈負(fù)相關(guān)。

2.4 脂類與水分調(diào)節(jié)的關(guān)系

在小麥種脂類主要分布在胚部、表皮和糊粉層中，在小麥籽粒中一般阻礙水分的進(jìn)入，Wilson等首次揭示了麥皮中的油脂阻礙著水分的滲透，對(duì)水分調(diào)節(jié)是不利的。

3 儲(chǔ)藏期間籽粒結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分的變化

3.1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)的變化

小麥在沒有完成后熟之前，小麥籽粒中各種低分子的化合物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿踊衔铮被釡p少，蛋白質(zhì)增加，脂肪酸減少，脂肪增加，可溶性糖減少，淀粉增加，水分減少，干物質(zhì)含量增加，這些成分的變化往往導(dǎo)致小麥的籽粒逐漸形成致密、有序的結(jié)構(gòu)，小麥籽粒的吸水性逐漸增大。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，由于小麥維持自身生活力的需要，大分子物質(zhì)逐漸降解為更多的小分子物質(zhì)，致密、有序結(jié)構(gòu)不斷演變?yōu)槭杷?、無序結(jié)構(gòu)，小麥的吸水性進(jìn)一步增大。

3.2 蛋白質(zhì)的變化

研究表明小麥籽粒中的蛋白質(zhì)含量、全氮量在儲(chǔ)藏期間基本沒有很大的變化。但是如果儲(chǔ)藏時(shí)間太長，蛋白質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量會(huì)逐漸下降。同時(shí)蛋白質(zhì)的親水能力以及蛋白質(zhì)分子間的凝聚力都會(huì)有所降低，蛋白質(zhì)的溶解性也逐漸降低，進(jìn)而會(huì)影響到小麥的吸水性。

3.3 碳水化合物的變化

碳水化合物在在儲(chǔ)藏期間的變化主要是可溶性糖含量的變化。在小麥的儲(chǔ)藏過程中，由于小麥籽粒本身生理的需要，高分子物質(zhì)淀粉以及非還原糖發(fā)生水解，轉(zhuǎn)化為還原糖，使還原糖的含量逐步上升。隨著儲(chǔ)藏過程的延長，分解的還原糖被小麥籽粒本身以及糧堆中的微生物消耗，還原糖的含量又逐步降低。但是研究表明儲(chǔ)藏過程中小麥籽粒中的非還原糖的含量是在一直下降的。

3.4 脂類的變化

脂類在小麥儲(chǔ)藏過程中的變化主要有兩個(gè)方面，一是脂類被氧化產(chǎn)生醛、酮類等羰基化合物。二是是受脂肪酶水解產(chǎn)生甘油和脂肪酸。小麥品質(zhì)指標(biāo)中脂肪酸值是非常重要的一個(gè)，一般來講脂肪酸值隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長而有所下降。新收獲的小麥脂肪酸值比較小，在正常的儲(chǔ)藏條件下增長緩慢，但在不良儲(chǔ)藏條件下上升較快。有研究表明，小麥脂肪酸值在儲(chǔ)藏1年后略有上升，到2年以后增加也很少，但是到第3年時(shí)，脂肪酸值有一突變，上升較快。脂類在儲(chǔ)藏期間出現(xiàn)這樣的變化規(guī)律，主要和小麥的儲(chǔ)藏條件以及脂肪酶的活性有關(guān)。

4 結(jié)論

（1）小麥的吸水性隨著儲(chǔ)藏期間籽粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等因素的變化而變化，一般隨著儲(chǔ)藏期間的延長，小麥的吸水性也在逐漸增加。

（2）小麥籽粒的皮層是制約水分進(jìn)入小麥籽粒的主要因素，另一方面蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等這些組成小麥表皮和毛細(xì)管內(nèi)壁的組分對(duì)小麥的吸水性有很大的影響。小麥皮層中的戊聚糖、淀粉細(xì)胞壁中阿拉伯木聚糖含量與吸水性有很大的相關(guān)性，β-葡聚糖的含量對(duì)吸水性的影響尤為重要。

（3）清蛋白、球蛋白在儲(chǔ)藏期間的變化不明顯，因此導(dǎo)致小麥在儲(chǔ)藏期間表皮的吸水性沒有較多變化，麥谷蛋白大聚體在儲(chǔ)藏過程中由于中通過巰基氧化二硫鍵，使麥谷蛋白進(jìn)一步交聯(lián)，數(shù)量有所增加，使小麥的吸水性有所增加。但是在不利的儲(chǔ)藏條件下，尤其是溫度較高時(shí)，蛋白質(zhì)的親水性和分子凝聚力都會(huì)降低，導(dǎo)致吸水速度降低。

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