微波輻照對直接研磨法全麥粉的儲藏穩(wěn)定性與品質(zhì)的影響

張巖巖， 李雪杰， 張劍,2， 常爽， 張波， 艾志錄,2

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點實驗室，河南 鄭州 450002)

全麥粉生產(chǎn)主要分為回添法和直接研磨法。回添法是將麩皮和胚芽進行穩(wěn)定化處理后按比例與面粉混合，該方法生產(chǎn)的全麥粉儲藏周期較長，但是由于在高溫、高壓和高剪切條件下，經(jīng)擠壓膨化的麩皮會發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致復(fù)配后的全麥粉色澤加深，極大破壞了麩皮和胚芽的營養(yǎng)成分；直接研磨法是將小麥子粒直接粉碎得到全麥粉，該方法生產(chǎn)的全麥粉能最大限度地保留麩皮和胚芽的營養(yǎng)成分，使全麥粉富含維生素、必需氨基酸、粗纖維、礦物質(zhì)和抗氧化劑等各種微量功能性成分，營養(yǎng)全面，有益于人體健康[1]。目前，由于麩皮和胚芽含有不飽和脂肪酸和脂肪水解酶，采用直接研磨法極易出現(xiàn)脂肪氧化降解現(xiàn)象，導(dǎo)致全麥粉在短時間內(nèi)出現(xiàn)哈敗味，其儲藏穩(wěn)定性明顯低于普通面粉[2-3]。因此，提高直接研磨法生產(chǎn)的全麥粉的儲藏穩(wěn)定性十分重要。微波是常見的電磁波，具有反射、穿透和吸收等特性，在食品領(lǐng)域中已廣泛應(yīng)用，可用于食品殺菌、加熱和解凍等[4-7]。關(guān)于微波在面粉方面的研究也正在探索中。羅志剛等[8]研究了微波輻照對小麥淀粉特性的影響，發(fā)現(xiàn)微波輻照過程中淀粉顆粒內(nèi)直鏈淀粉發(fā)生快速遷移和重排，導(dǎo)致直鏈淀粉與直鏈淀粉之間、直鏈淀粉與支鏈淀粉之間產(chǎn)生了一定程度的交互作用，并形成結(jié)晶體。趙梅等[9]研究發(fā)現(xiàn)，微波輻照后小麥面粉的糊化溫度降低，同時黏度升高。陳衛(wèi)等[10]分析了微波輻照對蛋白質(zhì)及其衍生物結(jié)構(gòu)和功能的影響，為研究微波對蛋白質(zhì)等食品大分子的作用機理提供了參考依據(jù)。目前，利用微波輻照全麥粉的研究大都是以改善面團流變學(xué)特性及食品制作特性為主，而關(guān)于微波輻照在延長直接研磨法全麥粉儲藏穩(wěn)定性及對品質(zhì)影響方面鮮有報道[11-13]。本試驗通過對直接研磨法全麥粉進行微波輻照，分析了微波功率和微波時間對全麥粉儲藏過程中菌落總數(shù)以及脂肪酸值、面團流變學(xué)特性和饅頭品質(zhì)的影響，為提高全麥粉的儲藏穩(wěn)定性與品質(zhì)特性提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全麥粉：使用五谷雜糧磨粉機直接研磨小麥生產(chǎn)得到，測得水分質(zhì)量分數(shù)為12.11%，由鄭州金苑面業(yè)有限公司提供，無改良添加。

安琪酵母：安琪酵母股份有限公司，用于面團的流變發(fā)酵特性的測定以及饅頭的制作。

1.2 試驗方法

1.2.1 全麥粉樣品的微波輻照 全麥粉分批次進行微波輻照，每次300 g，均勻平鋪在微波爐的盤子里，厚度為2 cm。

(1) 按照不同微波時間處理全麥粉：功率設(shè)置為400 W，將全麥粉樣品處理60、90、120、150 s后取出，冷卻至25 ℃用密封袋裝好，儲藏并進行測定分析。以未處理的全麥粉樣品作為空白對照。

(2) 按照不同微波功率處理全麥粉：將微波功率分別設(shè)置為240、400、640、800 W處理全麥粉，微波輻照時間設(shè)置為120 s，處理完成冷卻至25 ℃后裝袋備用。以未處理的全麥粉樣品作為空白對照。

1.2.2 全麥粉儲藏穩(wěn)定性指標的測定 用BLH-8080脂肪酸值測定儀(浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司)按GB/T 5510—2011《糧油檢驗 糧食、油料脂肪酸值測定》[14]方法測定脂肪酸值，共記錄126 d，每隔14 d測1次。按GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》[15]方法測定菌落總數(shù)，每隔7 d進行記錄，共測定70 d。

1.2.3 全麥粉品質(zhì)指標的測定 使用Farinograph-E粉質(zhì)儀(德國Brabender公司)參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法》[16]測定粉質(zhì)參數(shù)。使用Rheofermentometre F4面團流變發(fā)酵儀(法國肖邦技術(shù)公司)參照張劍等[17]方法測定面團流變發(fā)酵參數(shù)。使用JJJM54S面筋洗滌儀(上海嘉定糧油儀器有限公司)參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測定濕面筋》[18]測定濕面筋含量。

1.2.4 饅頭制作及評定 工藝流程[19]：和面→壓面→成形→發(fā)酵(35 ℃，發(fā)酵時間40 min)→汽蒸熟制(25 min)→饅頭成品。使用油菜子置換法來測定饅頭比體積[19]。對饅頭的品質(zhì)評定。將熟制后取出的饅頭放至25 ℃冷卻30 min，按照GB/T 17320—2013《小麥品種品質(zhì)分類》[20]要求根據(jù)饅頭的表面色澤、結(jié)構(gòu)和口感等方面打分，滿分為100分。按照感官評分細則進行打分，結(jié)果取平均數(shù)，如表1所示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)全部采用Excel 2003、SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波輻照對全麥粉脂肪酸值的影響

微波輻照對全麥粉的脂肪酸值有明顯的抑制作用。根據(jù)全麥粉行業(yè)標準(LS/T3244-2015)質(zhì)量指標要求全麥粉的脂肪酸值≤1.16 g·kg-1(以干基KOH計)。由表2可知，隨著微波功率的增加，脂肪酸值下降趨勢明顯?？瞻捉M的全麥粉在25 ℃下儲藏84 d其脂肪酸值超過1.16 g·kg-1，而經(jīng)過功率為400 W微波輻照的全麥粉在25 ℃下儲藏時間為84 d時脂肪酸值為0.72 g·kg-1，較空白組下降了43.0%；經(jīng)過功率為800 W微波輻照的全麥粉在25 ℃下儲藏84 d脂肪酸值為0.54 g·kg-1，較空白組下降了57.1%。由表3可知，隨著微波處理時間的延長，全麥粉的脂肪酸值降低。在儲藏時間為70 d時，空白組的全麥粉在25 ℃下其脂肪酸值為1.13 g·kg-1，而經(jīng)過微波時間為120 s輻照的全麥粉在25 ℃下脂肪酸值為0.66 g·kg-1。由此可知，隨著微波功率增加，微波時間延長，脂肪酸值降低明顯，能夠有效地延長全麥粉的貨架期。綜上所述，微波輻照明顯地延緩了全麥粉脂肪酸值的升高。

表2 不同功率微波輻照全麥粉脂肪酸值的變化

注：平均值±標準差。同列不同字母表示差異性顯著，顯著水平P<0.05。下同。

Note: Mean ± SD. Different letters in the same column indicate significant difference at the level ofP<0.05. The same as below.

2.2 微波輻照對全麥粉菌落總數(shù)的影響

微波輻照對全麥粉的微生物有明顯的抑制作用。由圖1可知，不同微波功率處理對全麥粉的菌落總數(shù)有顯著性影響。與空白對照相比，在0～28 d，隨著微波功率的升高，全麥粉的菌落總數(shù)變化不明顯；在28～63 d，微波功率越大，菌落總數(shù)下降越明顯。在63 d之后，菌落總數(shù)與空白對照之間變化不明顯。由圖2可知，隨著微波處理時間的延長，

表3 不同時間微波輻照全麥粉脂肪酸值的變化Table 3 Changes of fatty acid value of whole wheat flour treated by microwave in different time g·kg-1

全麥粉的菌落總數(shù)降低，在功率400 W處理150 s時大幅度下降。隨著微波功率的增加和處理時間的延長，菌落總數(shù)呈明顯下降趨勢。當儲藏時間為28～63 d時，微波輻照的全麥粉菌落總數(shù)開始低于空白組，且下降趨勢明顯。在儲藏時間為63～70 d時，處理組和空白組的全麥粉菌落總數(shù)之間差異較小，但微波輻照的菌落總數(shù)仍低于空白組。因此，隨著微波功率增加，微波時間延長，菌落總數(shù)降低明顯，能夠有效延長全麥粉的貨架期。

圖1 不同微波功率處理全麥粉對菌菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of different microwave power treatment of whole wheat flour on the aerobic plate count

圖2 不同微波時間處理全麥粉對菌落總數(shù)的影響

2.3 微波輻照對全麥粉粉質(zhì)特性的影響

由表4和表5可以看出，隨著微波功率的升高和微波時間的延長，全麥粉的濕面筋含量以及面團的形成時間、穩(wěn)定時間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈先增加后減少的趨勢，各處理間差異顯著。采取適度的微波輻照可以改善面團的品質(zhì)，但是長時間或者大功率的微波輻照就會導(dǎo)致全麥粉溫度過高，使蛋白質(zhì)變性，面筋網(wǎng)絡(luò)遭到破壞，面團特性發(fā)生劣變。綜合比較得出，微波功率400 W處理120 s后全麥粉面團的粉質(zhì)特性最佳。

表4 不同微波功率對全麥粉粉質(zhì)的影響

表5 不同微波時間對全麥粉粉質(zhì)的影響Table 5 Effect of different microwave time on the quality of whole wheat flour

2.4 微波輻照對全麥粉面團流變發(fā)酵特性的影響

由表6和表7可知，隨著微波功率的增加和處理時間的延長，面團的最大發(fā)酵高度Hm降低，氣體釋放曲線最大高度H′m呈先上升后下降的趨勢，而面團發(fā)酵達到最大高度的時間T′1則呈先減少后增加的趨勢。適度的微波輻照可以改善全麥粉面團的發(fā)酵特性，增加產(chǎn)氣性和持氣性，有利于饅頭比體積的增加和品質(zhì)的改善。但是微波功率過高或處理時間過長，全麥粉面團中的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，導(dǎo)致面團發(fā)酵性能下降。

表6 不同微波功率對全麥粉流變發(fā)酵特性的影響Table 6 Effect of different microwave power on rheological fermentation characteristics of whole wheat flour

注：Hm，面團發(fā)酵所達到的最大高度；T′1，面團發(fā)酵達到最大高度的時間；TX，面團出現(xiàn)孔洞時間(面團開始泄露CO2氣體的時間)；H′m，氣體釋放曲線最大高度；R1，釋放氣體的總體積；R2，氣體保留體積；R3，保留系數(shù)。下同

Note:Hm, the maximum height of dough fermentation;T′1, the time when dough fermentation reaches the maximum height;TX, the time when dough appears holes (the time when dough begins to leak carbon dioxide gas);H′m, the maximum height of gas release curve;R1, the total volume of gas released;R2, the gas retention volume;R3, the retention coefficient. The same as below.

表7 不同微波時間對全麥粉流變發(fā)酵特性的影響Table 7 Effect of different microwave time on rheological fermentation characteristics of whole wheat flour

2.5 微波輻照對全麥粉食用品質(zhì)的影響

由圖3和圖4以及表8和表9可知，隨著微波功率的增加與微波時間的延長，全麥粉饅頭比體積及評分呈先升高后降低的趨勢。處理功率400 W、處理時間120 s時饅頭品質(zhì)最好、達到最佳狀態(tài)。微波輻照功率過高或時間過長時，饅頭表皮發(fā)生皺縮，比體積明顯變小且內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加粗糙，相關(guān)評分顯著降低。

圖3 不同微波功率處理對全麥饅頭比體積的影響Fig 3 Effect of different microwave power treatment on specific volume of whole wheat steamed bread

圖4 不同微波時間處理對全麥饅頭比體積的影響Fig.4 Effect of different microwave time treatment on the specific volume of whole wheat steamed bread

表8 不同微波功率對饅頭特性的影響Table 8 Effect of different microwave power on steamed bread characteristics 分

表9 不同微波時間對饅頭特性的影響Table 9 Effect of different microwave time on steamed bread characteristics 分

3 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，直接研磨法生產(chǎn)的全麥粉經(jīng)微波輻照后脂肪酸值和菌落總數(shù)顯著降低，原因是由于微波輻照具有殺菌抑菌作用，從而抑制了微生物和脂肪酶的活性。陳衛(wèi)等[13]認為菌落總數(shù)降低是因為微波輻照后溫度升高，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，使細菌失去營養(yǎng)和生存的條件而死亡。另外，微波輻照改變了細胞膜的通透性，使細胞生長發(fā)育受到抑制而死亡?？傊?，微波功率的增加和處理時間的延長使全麥粉的脂肪酸值和菌落總數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，在儲藏過程中可以有效延緩劣變速率，有利于提高全麥粉的儲藏穩(wěn)定性。隨著微波功率的增大和時間的延長，全麥粉濕面筋含量先增大后減小，面團穩(wěn)定時間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)增加，這可能是由于微波過程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，改變了面筋蛋白的功能特性，使蛋白分子凝聚[17]。這表明，采取適度的微波輻照可以改善面團的品質(zhì)，而面團品質(zhì)變化的根源不在于蛋白質(zhì)數(shù)量的變化，在于質(zhì)量的變化[21]。NAKAMURA等[22]研究發(fā)現(xiàn)，微波輻照可能會導(dǎo)致小麥粉中蛋白組分溶解性改變，谷蛋白質(zhì)分子發(fā)生凝聚，面筋的數(shù)量增加，從而改善全麥粉的流變學(xué)特性。但是微波輻照功率過高或者處理時間過長就會導(dǎo)致溫度過高，使蛋白質(zhì)變性，不能形成面筋網(wǎng)絡(luò)，反而會使?jié)衩娼詈拷档?，影響面團的粉質(zhì)特性,所以適當?shù)奈⒉ㄝ椪沼欣谠鰪娙湻鄣拿娼顝姸纫约胺圪|(zhì)特性。隨著微波功率的增大和處理時間的延長，面團的最大發(fā)酵高度降低，氣體釋放曲線最大高度大致呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而面團發(fā)酵達到最大高度的時間則呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，這在一定程度上反映了面筋的持氣力和酵母的產(chǎn)氣力降低，表明當微波功率過高時，面團中的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，導(dǎo)致面團中面筋網(wǎng)絡(luò)的延展性和持氣性減弱，面團不能很好地保持其中的氣體，從而導(dǎo)致發(fā)酵高度下降，因此微波輻照全麥粉時應(yīng)注意控制其功率和處理時間。

微波輻照功率過高或時間過長時，饅頭表皮皺縮,比體積較小且內(nèi)部結(jié)構(gòu)變粗糙，原因可能是由于過度的微波輻照會導(dǎo)致全麥粉中自由水含量降低，蛋白質(zhì)發(fā)生變性[23]，致使發(fā)酵性能下降，饅頭品質(zhì)明顯降低。因此，在微波加熱過程中，控制微波加熱的功率和時間對饅頭的外觀和口感有著重要的影響。微波功率的增大和處理時間的延長使全麥饅頭制作特性總體呈先上升后下降的趨勢。綜合研究結(jié)果來看，適度的微波輻照可以改善全麥粉的面團特性和食用品質(zhì)，在微波功率400 W、處理時間120 s時達到最佳。