彩粒小麦营养加工品质与色素研究

论文摘要

彩粒小麦是指籽粒果种皮或糊粉层颜色与生产上常用小麦不同的小麦,现已经报道的有紫粒、黑粒、蓝粒、紫蓝粒、绿粒小麦等。许多品系（种）的彩粒小麦被证实富含蛋白质、氨基酸和对人体有益的微量元素或矿物质,具有较好的加工品质,且籽粒中含有大量天然色素,主要为花青素类色素,应用价值和开发潜力很高。本文以我校孙兰珍教授选育的17个红、黑粒小麦品系和山东昌邑提供的绿粒小麦为材料,通过全麦粉营养成分分析,筛选出具有营养特色的品系。以筛选出的彩粒小麦品系为材料,分析其面粉加工品质,根据其加工品质,进行彩粒小麦粉产品开发与品质评价;以彩粒小麦麸皮为材料进行天然色素的提取、结构、理化性质和抗氧化能力等研究,为彩粒小麦麸皮色素的开发利用提供依据。该研究结果对拓宽彩粒小麦的开发利用途径,提高彩粒小麦麸皮的附加值,促进彩粒小麦功能性食品天然化等具有重要理论意义和实践价值。主要研究结果如下:1.18个品系彩粒小麦全麦粉的各种营养成分分析及评价以济麦19为对照,对12个红粒、5个黑粒、1个绿粒全麦粉的淀粉、脂肪、纤维素、蛋白质、17种氨基酸、11种矿物质、B族维生素等营养成分进行了较系统地分析,其结果表明,彩粒小麦具有低淀粉、低脂肪、高蛋白质、高氨基酸、高矿物质、高维生素含量的特点。利用含量比较、差异显著性分析等方法,从营养角度筛选出了5个各具营养特色的品系（绿麦、红6、红5、D4红、黑3）。绿麦的纤维素、蛋白质含量是所有彩麦中最高的。红粒小麦中,红6的各种氨基酸、矿物质、B族维生素含量最高;红5硒含量最高;D4红淀粉含量最高。黑粒小麦中,黑3的各种氨基酸、蛋白质、矿物质、B族维生素含量最高,其它黑粒小麦品系营养特色不突出。相关性分析表明,这5个彩麦品系的蛋白质含量、氨基酸总含量、矿物质总含量两两之间呈极显著正相关（p<0.01）,并都与淀粉含量成极显著负相关（p<0.01）。说明彩麦的营养差异主要是淀粉、蛋白质、氨基酸、矿物质之间含量的差异,从而使该彩粒小麦具有了低淀粉、高蛋白质、高氨基酸、高矿物质等高营养品质。2.彩粒小麦面粉面包品质评价及其与RVA值的相关性分析根据5个彩粒小麦面粉RVA值的分析预测,绿麦制作的面包品质最好,D4红次之,二者优于济麦19,红5较差,黑3更差,红6最差。相关性分析显示,5个彩粒小麦粉RVA各值间存在极显著或显著相关性,可以相互参照预测加工产品品质,提高预测准确性。面包感官评分结果与彩粒小麦粉RVA值分析、预测结果一致,说明可以根据彩粒小麦粉RVA值对其面包感官品质进行准确预测。面包质构评价结果与感官评价结果一致,说明可以采用质构特性值评价面包加工品质,以避免感官评价的主观性。彩粒小麦粉面包质构品质与RVA值呈极显著或显著相关性,说明彩粒小麦粉RVA黏度也可以准确预测面包的质构品质。3.彩粒小麦麸皮色素提取工艺研究采用酸化乙醇法提取红5、绿麦麸皮中色素,确定了色素提取工艺条件:色素最大吸收波长都在530nm左右,最佳提取pH为1.0、提取温度60℃、提取时间1h。最佳酸化乙醇浓度红5为50%,绿麦为40%。最佳料液比红5为1:20,绿麦为1:15。得率红5为13.62%,绿麦为15.07%。二者差异不大,推测所提取的两种粒色小麦色素性质类似。4.色素结构推测利用紫外-可见光谱法、薄板层析法等研究了绿粒小麦麸皮色素的光谱学特性、结构特性,确定了该色素为黄酮类花色苷化合物,在3位羟基上形成糖苷,4位上没有苯基或甲氧基,5位上有取代基,具有4′位羟基,含有3种色素成分,推断是天竺葵色素、芍药色素、锦葵色素。5.色素稳定性研究绿粒小麦麸皮色素的稳定性显示,该色素为水溶性色素。随pH值的改变,色素的λmax基本不变,而峰高明显下降直至消失。色素溶液色调随pH值改变而变化,呈现pH1（紫红）→pH 3（粉红）→pH 5（浅黄）→pH 7（浅灰色）→pH9（绿色）→pH11（灰绿色）的趋势,并呈可逆性。该色素不耐80℃以上高温,在20～60℃吸光度值和色泽变化不大。该色素对光不稳定,日光直射3d明显褪色,色素损失60%以上;避光贮存60d时保留率达89.2%,而室内自然光下仅为61.2%。金属离子对该色素有增色作用,由弱到强依次为Fe3+、Al3+、Ca2+、Zn2+、Sn2+、Cu2+、Mg2+、Mn2+、K+,色素颜色逐渐加深,但加入Sn2+、Al3+、Fe3+后色素溶液有沉淀出现,影响该色素在食品中的应用。茶多酚对该色素有很强的增色作用,Vc、H2O2、蔗糖、柠檬酸对其有褪色作用,Na2HSO4对其有较强褪色作用。食盐对其有增色、稳定作用,3.0%食盐量增色作用稍高于1.0%食盐量。山梨酸钾、苯甲酸钠对其有明显的增色作用,0.1%浓度增色作用高于0.2%浓度。6.色素抗氧化功能的研究绿粒小麦麸皮色素抗氧化试验结果显示,该色素对猪油有较好的抑制氧化作用,其中0.05mg/ml抑制氧化作用最强。比Vc具有更高的总抗氧化能力、抗超氧阴离子自由基能力、抗活性氧能力、清除DPPH·能力。其总抗氧化活力为51.060U/mL,是Vc的1.732倍;抗超氧阴离子自由基活力单位为79525.862U/L,比Vc高2.373%;抗活性氧活力单位为3776.31U/mL,是Vc的1.241倍;浓度越高清除DPPH·能力越强,色素浓度高于0.05mg/mL时比0.1mg/mLVE具有更高的清除效果,但只有5mg/mL色素浓度清除效果高于0.1mg/mLVc;与Vc协同清除DPPH·能力明显增强,当色素液浓度大于0.1mg/mL时,协同清除能力超过0.1mL 0.1mg/mL Vc。样本方差显示0.05mg/mL色素液与Vc的协同效果提高最大,生产中可以选择0.05mL 0.05mg/mL色素液与0.05mL0.1mg/mLVc进行协同清除DPPH·。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 彩粒小麦特殊营养价值及保健功能
• 2 彩粒小麦籽粒中的天然色素
• 2.1 彩粒小麦籽粒中花青素种类与含量
• 2.2 彩粒小麦籽粒色素理化性质
• 2.3 彩粒小麦色素提取纯化方法
• 2.4 彩粒小麦色素定性分析（结构鉴定）方法
• 2.5 彩粒小麦色素定量分析方法
• 2.6 彩粒小麦籽粒色素生理活性功能
• 2.7 彩粒小麦色素在食品中的应用研究
• 3 本研究的目的意义
• 第二章 彩粒小麦营养成分分析与品质评价
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同品系彩粒小麦全麦粉中淀粉含量比较
• 2.2 彩粒小麦全麦粉中脂肪含量比较
• 2.3 不同品系彩粒小麦全麦粉中纤维素含量比较
• 2.4 不同品系彩粒小麦全麦粉中蛋白质的含量比较
• 2.5 不同品系彩粒小麦全麦粉中氨基酸含量比较
• 2.5.1 不同品系彩粒小麦全麦粉中必需氨基酸比较
• 2.5.2 不同品系彩粒小麦全麦粉中半必需氨基酸含量比较
• 2.5.3 不同品系彩粒小麦全麦粉非必需氨基酸含量比较
• 2.5.4 不同品系彩粒小麦全麦粉氨基酸总含量的比较
• 2.5.5 氨基酸小结
• 2.6 彩粒小麦全麦粉中矿物质含量比较
• 2.7 彩粒小麦全麦粉中维生素的含量
• 2.8 营养成分综合评价
• 2.9 筛选出的彩粒小麦品系营养成分相关性
• 第三章 彩粒小麦粉加工品质评价与相关性分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 彩粒小麦淀粉糊化特性参数及其相关性
• 2.1.1 彩粒小麦淀粉糊化特性参数
• 2.1.2 彩粒小麦淀粉糊化特性参数相关性分析
• 2.2 彩粒小麦粉面包加工品质评价
• 2.2.1 彩粒小麦粉面包加工指标分析
• 2.2.2 彩粒小麦面包制作与感官品质评定
• 2.2.3 面包感官品质评价总分与RVA 黏度的相关性
• 2.2.4 面包质构分析
• 2.2.5 彩粒小麦粉面包的质构品质与RVA 黏度相关性分析
• 2.3 加工品质小结
• 第四章 彩粒小麦麸皮色素研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验试剂
• 1.3 试验仪器
• 1.4 试验方法
• 1.4.1 彩粒小麦麸皮色素提取
• 1.4.2 色素结构推断试验
• 1.4.3 色素的稳定性
• 1.4.4 色素抗氧化功能试验
• 2 结果与分析
• 2.1 彩粒小麦麸皮色素提取
• 2.1.1 红5 麸皮色素提取
• 2.1.2 绿粒小麦麸皮色素提取
• 2.1.3 彩粒小麦麸皮色素提取小结
• 2.2 绿粒小麦麸皮色素的性质研究
• 2.2.1 色素的光谱特性
• 2.2.2 色素的结构特性
• 2.2.3 色素含有种类的测定及结构推测
• 2.2.4 色素的稳定性
• 2.2.5 色素性质小结
• 2.3 绿粒小麦麸皮色素的抗氧化功能
• 2.3.1 绿粒小麦麸皮色素抗脂类物质过氧化能力评价
• 2.3.2 绿粒小麦麸皮色素的总抗氧化能力评价
• 2.3.3 绿粒小麦麸皮色素的抗超氧阴离子自由基能力评价
• 2.3.4 绿粒小麦麸皮色素抗活性氧能力的评价
• 2.3.5 绿粒小麦麸皮色素清除DPPH·能力的评价
• 2.3.6 绿粒小麦麸皮色素与Vc 的抗氧化协同能力的评价
• 2.3.7 抗氧化小结
• 第五章 讨论
• 1 彩粒小麦的高营养加工品质及其与健康的关系
• 1.1 彩粒小麦的高营养特性及其与健康的关系
• 1.2 彩粒小麦的加工特性与产业化开发
• 2 绿粒小麦麸皮色素的抗氧化机理探讨
• 2.1 氧化自由基的产生途径
• 2.2 抗氧化作用的研究方法
• 2.3 植物抗氧化剂在生物体内的作用机制
• 2.3.1 电子转移
• 2.3.2 金属离子络合作用
• 2.3.3 影响基因表达
• 2.3.4 联合抗氧化剂
• 2.4 绿粒小麦麸皮色素抗氧化机理探讨
• 2.5 绿粒小麦麸皮色素与Vc 协同抗氧化机理探讨
• 2.6 黄酮类天然抗氧化剂的结构与抗氧化能力的关系
• 2.6.1 类黄酮母核上“-OH”基团数对抗氧化力的影响
• 2.6.2 C 环结构及取代基团对抗氧化力的影响
• 2.6.3 成苷后抗氧化能力的变化规律
• 2.6.4 B 环上“-OH”基团数及定位与其抗氧化力的关系
• 2.6.5 不同结构的黄酮类天然抗氧化剂在脂相环境所表现的抗氧化的规律
• 2.6.6 小结
• 2.7 天然植物中酚酸结构与其抗氧化力的关系
• 2.8 绿粒小麦麸皮色素的结构与其抗氧化能力的关系探讨
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 攻读学位期间主持课题与著作目录