李志英 汪海峰 劉華鋒 李明革 覃新鋒 何麗蓉
(1 南寧港中儲(chǔ)糧倉(cāng)儲(chǔ)有限公司 530200)(2 南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇省糧油品質(zhì)控制與深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 210046)(3 中央儲(chǔ)備糧南寧直屬庫(kù)有限公司 530000)(4 廣西中儲(chǔ)糧糧油質(zhì)監(jiān)中心 530000)
小麥籽粒分白小麥和紅小麥,所呈現(xiàn)的顏色是由內(nèi)層細(xì)胞所含色素的顏色決定。白皮小麥內(nèi)層細(xì)胞無(wú)色,紅皮小麥內(nèi)層細(xì)胞含有紅色或褐色物質(zhì)。小麥籽粒內(nèi)所含的色素主要有葉綠素、類胡蘿卜素、黃酮素和花青素[1]。而眾多色素中,對(duì)小麥籽粒色澤形成的最大影響因素為黃酮素和花青素含量。成熟的小麥籽粒,黃酮和花青素含量之和超過(guò)色素總量的79%,且不同顏色小麥籽粒種皮中,黃酮和花青素含量之和表現(xiàn)為紅皮小麥>白皮小麥[2]。在堿性介質(zhì)中,黃酮類化合物在氫氧化鈉溶液中能產(chǎn)生黃→橙色的呈色反應(yīng),放置一段時(shí)間或加熱后,顏色加深為深紅→紫紅色[3]。
準(zhǔn)確鑒別小麥皮色的方法在生產(chǎn)和生活當(dāng)中具有重要意義。一是小麥皮色不同決定了小麥粉的粉色和麩星,即加工精度。準(zhǔn)確鑒別小麥皮色可指導(dǎo)小麥的加工工藝。二是鑒別小麥皮色是滿足市場(chǎng)的需求。由于傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣和觀念,我國(guó)消費(fèi)者更傾向于選擇白度較高的小麥粉加工食品,則準(zhǔn)確鑒別小麥皮色可以使小麥粉加工企業(yè)生產(chǎn)出更適應(yīng)市場(chǎng)的產(chǎn)品。
當(dāng)前我國(guó)鑒別小麥皮色的檢驗(yàn)方法以GB/T 5493-2008《糧油檢驗(yàn) 類型及互混檢驗(yàn)》為主要依據(jù),以目視感官鑒別小麥粒色。在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中,因硬質(zhì)的紅、白小麥皮色區(qū)分不明顯,且易受光照等環(huán)境因素和實(shí)驗(yàn)人員色覺(jué)敏感度不同的影響,測(cè)定結(jié)果不能準(zhǔn)確量化。因此,研究小麥皮色鑒別方法,減少人為感官誤判,對(duì)提高小麥皮色類型檢測(cè)的準(zhǔn)確度具有很大的指導(dǎo)意義。
本文采用化學(xué)顯色方法對(duì)小麥處理后進(jìn)行色澤比較,可以有效地提高紅、白小麥的皮色差異,提高鑒別的準(zhǔn)確度。
紅小麥、白小麥、NaOH溶液(分析純)、比色管、數(shù)顯恒溫水浴鍋。
準(zhǔn)確數(shù)取紅、白小麥各50粒放入比色管中,加入10 mL NaOH溶液,浸泡后用濾紙擦干,將小麥放在濾紙上觀察紅、白小麥皮色對(duì)比度。
1.2.1 單因素實(shí)驗(yàn) 用控制變量法確定實(shí)驗(yàn)溫度、NaOH溶液濃度和浸泡時(shí)間三個(gè)不同因素對(duì)小麥皮色鑒別的影響程度。
1.2.1.1 NaOH溶液濃度的確定 室溫下,取體積相同,濃度分別為0.1%(m/v)、0.2%(m/v)、1%(m/v)、2%(m/v)、5%(m/v)、8%(m/v)、10%(m/v)、15%(m/v)、20%(m/v)的NaOH溶液,浸泡相同數(shù)量的紅、白小麥,2 min后觀察小麥皮色的變化情況。
1.2.1.2 實(shí)驗(yàn)溫度的確定 比較10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃時(shí)NaOH溶液的浸泡對(duì)小麥皮色的影響。
1.2.1.3 浸泡時(shí)間的選擇 比較相同實(shí)驗(yàn)溫度、NaOH溶液濃度下,分別浸泡1 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min,觀察不同浸泡時(shí)間對(duì)小麥皮色的影響。
1.2.2 正交實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)的優(yōu)化 根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理,選用L16(45)正交表,以NaOH溶液溶度、實(shí)驗(yàn)溫度和浸泡時(shí)間為考察因素,小麥皮色對(duì)比得分為評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)三因素四水平的正交實(shí)驗(yàn),確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。
對(duì)不同因素水平變化后小麥的皮色對(duì)比進(jìn)行感官檢驗(yàn)。以小麥實(shí)驗(yàn)前顏色對(duì)比得分為標(biāo)準(zhǔn)值5分,對(duì)比反應(yīng)后顏色,較標(biāo)準(zhǔn)值強(qiáng)烈的加1~5分,較標(biāo)準(zhǔn)值弱化的減1~5分。
表1 小麥皮色對(duì)比感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表
實(shí)驗(yàn)結(jié)果以紅、白小麥皮色對(duì)比得分為評(píng)價(jià)指標(biāo),最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件以對(duì)比感官得分的高低來(lái)確定。
每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果取3次數(shù)據(jù)的平均值,用SPSS做數(shù)據(jù)分析,用EXCEL做圖。
2.1.1 NaOH溶液濃度的確定 從圖1可知,在0.1%~20%的濃度范圍內(nèi),小麥皮色對(duì)比感官得分在NaOH溶液濃度為8%之前,呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì),而在8%~20%的濃度范圍內(nèi)保持平穩(wěn)。其中,當(dāng)NaOH濃度為2%~8%時(shí),上升相對(duì)較緩且有波動(dòng)趨勢(shì),因此選擇3%、5%、7%和9%作為正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化時(shí)NaOH溶液濃度的四個(gè)水平。
2.1.2 浸泡時(shí)間的確定 從圖2可以看出,浸泡時(shí)間在1 min~4 min這個(gè)時(shí)間段內(nèi),小麥皮色對(duì)比感官得分呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì),而在4 min~10 min 的浸泡時(shí)間范圍內(nèi)保持平穩(wěn),所以在正交實(shí)驗(yàn)中選擇1 min、2 min、3 min、4 min為浸泡時(shí)間的四個(gè)水平。
圖2 浸泡時(shí)間對(duì)小麥皮色對(duì)比感官得分的影響
2.1.3 實(shí)驗(yàn)溫度的確定 從圖3可以看出,在10℃~40℃溫度區(qū)間內(nèi),小麥皮色對(duì)比感官得分結(jié)果呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),且上升速率由快變慢再加快,在40℃~60℃溫度區(qū)間內(nèi),小麥皮色對(duì)比感官得分保持平穩(wěn),因此正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件中選定20℃、30℃、40℃、50℃四個(gè)水平。
圖3 實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)小麥皮色對(duì)比感官得分的影響
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定L16(45)的正交實(shí)驗(yàn)方案,研究NaOH溶液濃度、浸泡時(shí)間和實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)小麥皮色變化的綜合影響,并以小麥皮色對(duì)比感官得分的分?jǐn)?shù)高低來(lái)確定最佳的實(shí)驗(yàn)方案。正交實(shí)驗(yàn)的因素水平見表2,正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。
表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表
表3 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果分析表
由表3可知,各因素對(duì)小麥皮色對(duì)比的影響程度由大到小依次為:實(shí)驗(yàn)溫度>NaOH濃度>浸泡時(shí)間,即實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)小麥皮色變化的影響最大,NaOH濃度次之,最后是浸泡時(shí)間。同時(shí)可以確定用NaOH溶液鑒別小麥皮色的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為:A4B2C2,即實(shí)驗(yàn)溫度50℃、NaOH溶液濃度5%、浸泡時(shí)間2 min。
由于通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析所得的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件并未在正交實(shí)驗(yàn)方案中出現(xiàn),為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,對(duì)最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件A4B2C2進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
由表4可知,三次實(shí)驗(yàn)最終得分均為10分,高(平)于正交實(shí)驗(yàn)其它條件組合所得分。
表4 最優(yōu)條件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
準(zhǔn)確數(shù)取紅、白小麥各50粒(其中實(shí)驗(yàn)號(hào)1~3為軟質(zhì)小麥,實(shí)驗(yàn)號(hào)4~6為硬質(zhì)小麥),通過(guò)常規(guī)物理感官法對(duì)小麥皮色進(jìn)行鑒別并計(jì)算準(zhǔn)確率后,在2.3的實(shí)驗(yàn)條件下再次對(duì)小麥皮色進(jìn)行鑒別并計(jì)算準(zhǔn)確率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5 常規(guī)物理感官鑒別法與堿液顯色鑒別法實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表
通過(guò)表5可以看出,在小麥皮色鑒別檢驗(yàn)中,堿液顯色法的準(zhǔn)確率達(dá)100%,明顯高于常規(guī)物理鑒別法。
根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)以及最優(yōu)條件驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果,采用NaOH溶液浸泡法鑒別小麥皮色的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為:浸泡溫度50℃、NaOH溶液濃度5%、浸泡時(shí)間2 min。
經(jīng)優(yōu)化的測(cè)定方法具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)方便、易于掌握等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于小麥皮色鑒別,尤其是在光線弱等實(shí)驗(yàn)條件較差的情況下具有實(shí)際意義。