理论教育 近红外光谱在面粉品质检测中的研究进展

近红外光谱在面粉品质检测中的研究进展

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:近年来,近红外光谱技术用于小麦及小麦粉品质检测的研究报道较多,并取得了成功的应用。高居荣利用国标化学法和DA7200近红外仪分别对20个小麦品种的面筋含量、吸水率、蛋白质含量、面团形成时间和稳定时间进行了检测。结果表明近红外光谱技术与国标法具有良好的重现性和相关性,从而证明可以把DA7200近红外仪应用于在小麦品质分析、优质小麦选育和种质资源评价中。

近红外光谱在面粉品质检测中的研究进展

小麦粉作为我国居民日常生活中不可或缺的主食原料和加工部分食品的基础原料,具有其他粮食作物不可替代的优势,我国每年小麦产量大约为1亿t,占全国粮食总产量的23%左右,小麦粉品质的好坏直接影响面粉制品的质量,也直接关系到人们的身体健康,在这个日益注重产品质量、食品安全和身体健康的社会里,人们更加注重小麦粉的品质。

我国小麦粉品质分析基本上是由食用品质检验、物理品质检验及化学品质检验三部分组成的。其中,食用品质包括熟食品质、判断其气味、有害残留物测定、口味等;物理品质包括加工精度、面筋质、粗细度、磁性金属物等;化学品质包括灰分、脂肪酸值、含砂量、水分等。其中,水分、灰分及面筋的含量是影响小麦粉品质的重要因素,也是工厂日常检测的主要工作,三项指标需要实时检测,同时也对指导实时生产起到了重要作用。

目前小麦粉检测方法是以化学原理为主流的检测方法,以下为小麦粉检测中水分、灰分、面筋三种重要指标的国标检测方法:

1.水分

小麦粉的水分是指在高温下烘干面粉,所损失的水分占试样的百分比含量。小麦粉的水分直接影响产品的白度及存储情况,水分超过标准时,面粉不宜存放,很容易结块、生虫甚至霉变。所以,要根据不同的天气和季节条件来控制小麦粉的水分。

GB 5497—1985《粮食、油料检验 水分测定法》中规定的常用于小麦粉测定水分的方法有两种:105℃衡重法和定温定时烘干法,两种方法均存在操作复杂、所需的检测时间长等问题。此外还有快速水分检测仪检测法、隧道式烘箱法等。测水分所用的仪器用具主要有分析天平、电烘箱、干燥器、铝盒、快速水分检测仪等。

2.灰分

小麦粉的灰分是指小麦粉经过高温灼烧后遗留下来的残渣即各种矿物质元素的氧化物占面粉的百分比含量。它是衡量小麦粉纯度的重要指标,我国特一粉的灰分含量在0.75%以下,面包用粉在0.6%以下,标准粉在1.2%以下,饺子、面条用粉在0.55%以下。

小麦粉的灰分含量可以通过间接的方法来衡量,如通过出粉率的高低、粉色深浅等。准确的方法是进行灰分测定,通常是将小麦粉放在指定高温的电炉中灼烧,燃烧后所剩下的灰烬的含量占样品量的百分比即灰分含量。其检测常用的方法是550℃灼烧法和850℃高温定时法。仪器用具有坩埚、干燥器、高温炉等。通过测定小麦粉灰分可鉴别小麦的加工精度,可以鉴别小麦品种,还可以反映小麦粉的营养价值,并可以进行掺假检验等。

3.面筋(www.daowen.com)

小麦粉的面筋是经过加水揉制成面团后,在水中揉洗,淀粉和麸皮微粒呈悬浮状态分离出来,它水溶性和溶于稀NaCl溶液的蛋白质等物质被洗去,最后剩余的有弹性和黏弹性的不溶于水的胶状物质即面筋,用百分比表示。小麦粉的面筋含有丰富的蛋白质,其主要由麦谷蛋白和麦胶蛋白组成,还含有少量的糖分、淀粉、脂肪和其他蛋白质。小麦粉的面筋测定方法有手工洗涤法、仪器设备洗涤法和化学测定法。使用水洗方法测定小麦粉的面筋含量时,有许多因素影响水洗面筋的收率及质量:一是水洗前面团放置时间的长短;二是小麦粉的种类、数量和所用加水量等;三是水的种类。手洗法较费时,并且实验结果会因人而异;机洗法(面筋仪)则采用规范化的标准方法,相对快速且结果准确性较高,目前被广泛用于小麦粉面筋含量的测定来及时了解小麦粉的蛋白品质特性并掌控小麦的存储品质,该方法的主要仪器用具有面筋仪、玻璃棒、天平等。面筋的性质和含量是小麦粉品质优劣的重要指标,也是决定小麦粉用途的重要依据。

目前,小麦粉的品质检测采用的上述传统实验室测定法,虽然能够达到检测的要求,但是这些方法存在检测时间较长、操作复杂及人为因素影响较大等问题,比如小麦粉的水分、灰分定量分析的测定至少需要3~4h,即使检测人员全力以赴,每日的检验也只能做1~2次,而面筋的检验不仅耗时长而且受人为因素的影响较大,这对保证产品质量的稳定性是远远不够的,特别是生产自动化高度发展的今天,面粉厂的配粉工艺要求品质研发部及时提供品质检验结果,以便及时采取措施,调整小麦粉的生产工艺和搭配,减少不合格产品的生产。

针对目前小麦粉品质检测方法的种种弊端和实际生产的需要,研究一种简便、快速、准确、无污染、无损的检测方法是小麦粉品质检测的重要发展方向。

近年来,近红外光谱技术用于小麦及小麦粉品质检测的研究报道较多,并取得了成功的应用。

彭玉魁等人用近红外分析技术对小麦的组分含量进行了比较测试,结果表明用近红外分析技术测得小麦样品的水分、粗纤维、粗蛋白、赖氨酸含量与常规分析法之间的相关系数较高,均达到了相近的水平,说明能够利用近红外光谱技术进行小麦粉的品质分析。刘继明等人探讨了近红外分析仪在面粉厂的重要应用,可以测定小麦及面粉的水分、灰分及粒度含量等。Feng等人通过对面包老化特性和货架寿命的研究表明,利用近红外交叉验证来测定货架寿命的结果比质构仪(Texture Profile Analyzer,TPA)的测定值达到更好的效果。

Wesley等人运用近红外光的漫反射技术对小麦粉的相关蛋白进行了测定,结果得到了较高的相关系数和较低的偏差,进一步证明了近红外光谱技术具有较强的应用性,值得一提的是,澳大利亚Black和Panozzo利用可见光-近红外光漫反射技术测定小麦的水分、蛋白质、面团黄度、出粉率、吸水率、延展性、硬度、最大抗延阻力和峰值黏度9项指标,只有最大抗延阻力和延展性的相关程度较低,其他的各项指标与常规分析结果相比均具有较好的相关性。

邓益锋和张志霞分别用近红外分析方法与传统分析方法测定小麦粉中粗蛋白和粗灰分,并对两种方法进行比较,结果表明,两者的R2分别为0.986和0.991,相对误差均小于5%,这说明可以用近红外光谱分析技术来分析小麦粉粗蛋白和粗灰分的含量。

高居荣利用国标化学法和DA7200近红外仪分别对20个小麦品种的面筋含量、吸水率、蛋白质含量、面团形成时间和稳定时间进行了检测。结果表明近红外光谱技术与国标法具有良好的重现性和相关性,从而证明可以把DA7200近红外仪应用于在小麦品质分析、优质小麦选育和种质资源评价中。

陈锋、何中虎等人利用近红外的透射光谱对自全国各地426份小麦样品的水分、面筋、硬度、蛋白质等含量进行了测定,指出化学值与近红外光谱之间具有较好的相关性,如蛋白质、水分等指标校正集和预测集决定系数分别为0.96、0.97和0.97、0.96,可知误差较小,这说明近红外光谱能够用来检测分析小麦的蛋白质和水分含量。

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