微波處理對全麥粉及全麥生鮮面中PPO和微生物的抑制研究

張 淼 張楚楚 彭 晶 李 曼 沈慧杰 朱科學 周惠明

微波處理對全麥粉及全麥生鮮面中PPO和微生物的抑制研究

張 淼 張楚楚 彭 晶 李 曼 沈慧杰 朱科學 周惠明

（江南大學食品學院，無錫 214122）

試驗選取全麥粉為原料，研究了2種不同方式的微波處理（2 000 W，20～80 s和700 W，50～120 s）對面粉中微生物和多酚氧化酶（PPO）活性的抑制效果。并驗證了2種處理方式對全麥生鮮面中微生物生長速率和褐變速率的延緩作用。結果表明，隨微波處理時間的延長，全麥粉中微生物數量和PPO活性均顯著下降（P＜0.05）。微波處理后的全麥粉所制得的生鮮面褐變速率和貯藏前期的菌落總數明顯降低，2 000 W處理40 s組全麥生鮮面比700 W處理90 s組表現出更好的顏色貯藏穩定性。

全麥粉 微波處理 多酚氧化酶 微生物 褐變

隨著經濟的快速發展，人們生活水平不斷地提高，消費者對食品的消費也從原來的吃飽轉變為對營養健康的追求。全谷物食品作為獲取營養健康的有效途徑之一越來越得到人們的關注［1］。近年來，發達國家對全麥食品的研究與開發力度加大，生產已初具規模；國內市場上也開始出現全麥粉和一些全麥制品，大多研究集中在產品的開發上［2］。

面條起源于中國，是中國及其他一些亞洲國家的主食之一。與干掛面相比，生鮮面因具有新鮮，爽口，有嚼勁和較好的面香風味等特點，越來越受到現代人的歡迎［3］。全麥生鮮面的開發是全谷物與傳統主食的良好結合，是集營養和健康于一體的食品的體現。然而，麩皮和胚芽的引入一方面賦予了面粉更多的營養成分與生理活性物質，另一方面也使面粉中微生物數量，氧化酶類活性及其底物含量大大增加［4-5］，使得制作出的生鮮面條極易褐變和腐敗變質，給全麥生鮮面的儲藏帶來許多不利因素。因此，控制原料面粉中的微生物數量和褐變酶類活性，是實現全麥生鮮面長期保鮮的基礎。

微波技術在食品工業領域中的應用可追溯到20世紀40年代末，主要用于食品加熱、干燥、殺菌滅酶、焙烤、成分萃取等［6］。與傳統加熱方式相比，微波可以直接穿透到物料內部，具有加熱時間短，傳熱效率高的優點［7］，在導熱性差的粉類食品原料殺菌與滅酶中具有很大的應用潛力。本試驗通過對全麥粉進行微波處理，考察微波處理對其中微生物和多酚氧化酶（PPO）的抑制作用，并驗證其對延長全麥生鮮面制品貨架期的有效性，力圖為全麥生鮮面的工業化生產提供可行的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全麥粉：益海嘉里有限公司；營養瓊脂、胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖等均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器

Kitchen Aid小型和面機：英國Kitchen Aid公司；JMTD-168／140型試驗面條機：北京東方孚德技術發展中心；CR-400型色彩色差計：日本柯尼卡·美能達公司；PJ23C-SC1型微波爐：廣東美的微波爐制造有限公司；JHWB-MF4紫外-微波旋轉干燥箱：廣州嘉華工業微波設備有限公司；CR21GⅢ高速冷凍離心機：日本Hitachi Koki公司；UV-2800型紫外可見分光光度計：尤尼柯上海儀器有限公司；SPX-250B-Z生化培養箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；TA-XT2i物性測試儀：英國Stable Microsystems公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 水分的測定

按GB／T 5009.3—2003方法執行。

1.3.2 菌落總數的測定

按GB／T 4789.2—2010進行。

1.3.3 生鮮面制作

稱取配比好的面粉100 g，以原全麥粉加水量34%為基準，按處理后各組面粉含水量計算相應的加水量，使面片最終的含水量相同，將水緩慢加入和面機中和面，和好的面團靜置熟化20 min后，在面條機上逐步壓延成厚0.8 mm的面帶，最后切成寬1 mm的長條，包裝后置于25℃恒溫培養箱中儲存。

葉利軍《“一體四翼”: 習近平新時代中國特色社會主義思想“三進”初探》指出，一體: 以課堂教學為主體; 四翼: 一個平臺，一個舞臺，一個社團，一本手冊。王燕琴《習近平總書記系列重要講話精神“三進”路徑》指出，理順思路“進教材”，融會貫通“進課堂”，多管齊下“進頭腦”，引導師生自覺領會理論精神，從而內化于心、外踐于行。

1.3.4 微波加熱法處理全麥粉

稱量300 g全麥粉于微波爐專用碗中平鋪，分別于2 000 W和700 W下進行處理。

1.3.5 面片色澤測定

將壓好的面帶切成10 cm×10 cm左右的面片，5 min內用色差儀測定其顏色，記錄面片的L*、a*、b*值。其中L*是亮度指數（0代表黑色，100代表白色），+a*方向是紅色增加，-a*方向是綠色增加，+b*方向是黃色增加，-b*方向是藍色增加［8］。

1.3.6 多酚氧化酶活性測定

稱取4 g樣品，加入20 mL磷酸鹽緩沖溶液（PBS），振蕩后置于4℃冰箱中浸提12 h，4℃下以10 000 r／min離心 20 min，得到粗酶液。取 4 mL PBS，加入1 mL澄清離心液置于37℃恒溫水浴鍋中3 min后，再加入1 mL鄰苯二酚溶液，水浴15 min后測定420 nm處吸光值。PPO活性以 ΔA420／min·g全麥粉表示［9］。

1.3.7 數據分析

2 結果與分析

2.1 微波處理對全麥粉中PPO活性的影響

微波用于酶的滅活通常是基于熱效應和非熱生化效應。熱效應是指微波作用于物料，物料表面同時吸收微波能，溫度升高從而達到使酶失活的目的；非熱生化效應是指在外電磁場的作用下物料中的細胞膜發生功能性障礙，使細胞DNA和RNA分子結構中的氫鍵松弛、斷裂和重新組合，中斷細胞的正常功能，導致酶活力下降［10］。由圖1可知，隨微波處理時間的延長，全麥粉中PPO活性逐漸降低。700 W處理 90 s（圖1a）和 2 000 W處理 30 s（圖 1b）后，PPO活性趨于平穩，接近0，幾乎被完全滅活。說明微波處理對全麥粉中的PPO有明顯的抑制作用，功率越高，所需處理時間越短。

圖1 微波處理對全麥粉中PPO活性的抑制效果

2.2 微波處理對全麥粉中微生物的致死作用

由圖2可以看出，微波處理對全麥粉中的微生物有明顯的抑制效果。隨處理時間延長，菌落總數逐漸降低，700 W處理時間達到80 s時呈現大幅度下降，80 s到120 s無顯著變化（P＞0.05）。而2 000 W處理時間從30 s到40 s呈現一個突變，超過40 s后趨于平穩。

微波加熱殺菌抑菌的原因是由于微波能夠滲透到物料內部，而不是靠物料本身的熱傳導，溫度升高對微生物有殺滅作用［11］；而且外電磁場所引起的非熱效應也可以使微生物致死［12］。因此，微波殺菌在較短的時間就能夠達到理想的效果。微波功率較高時，所需處理時間短。

圖2 微波處理對全麥粉中微生物的抑制效果

2.3 微波處理對全麥生鮮面褐變的抑制作用

根據以上研究結果，確定微波處理條件分別為700 W處理90 s和2 000 W處理40 s。以處理前后的全麥粉為原料制作生鮮面，考察2種處理方式對生鮮面褐變速率和微生物生長速率的影響。

圖3 微波處理前后的全麥粉制得的生鮮面片48 h內L*值（a）與 b*值（b）變化

Cielab空間中的L*值和b*值分別代表亮度和黃度值，能很好的表征生鮮面制品的褐變［3］。微波處理對全麥生鮮面片褐變速率的影響如圖3所示。

PPO是公認的導致生鮮面類制品褐變的主要原因之一。它能催化面粉中鄰聯苯酚氧化為鄰苯醌，并迅速聚合產生棕色色素，從而導致面片的褐變［13］。全麥粉中因為麩皮的引入使得多酚類物質含量以及PPO活性都較高，因此更易發生褐變。經微波滅酶后，全麥生鮮面的L*值顯著增大（P＜0.05），b*值有所降低但無顯著差異（P＞0.05）。面片白度和亮度提高是因為PPO的催化作用在面條的制作過程中即已存在，滅酶后酚類的氧化得到抑制，使制得的面片褐變程度較低。此外，隨貯藏時間的延長，處理前后L*值和b*值的差距進一步增大，說明生鮮面中PPO催化的氧化褐變是一個持續的過程，微波滅酶后累計產生的色素量減少。貯藏48 h后，2 000 W處理組亮度值顯著高于空白和700 W組，說明高功率短時間處理的全麥粉所制得的生鮮面具有更好的貯藏穩定性。另外，微波處理后全麥面片的褐變趨勢也可以看出，當面粉中PPO活性幾乎被完全抑制時，鮮面片仍然會發生較大程度的褐變，這與 Asenstorfer等［14］的研究結果是相符的，說明非PPO褐變在全麥生鮮面褐變中也起著非常重要的作用。

2.4 微波處理對全麥生鮮面中微生物生長速率的影響

如圖4所示，2組微波處理的全麥粉所制得的生鮮面中初始含菌量較低，這是由原料中較低的含菌量決定的。在開始的12～24 h內，微波處理組生鮮面中的菌落總數顯著低于空白組（P＜0.05），這一方面是由于經微波處理后殘存的微生物細胞亦遭受到一定程度的損失，生長的延滯期變長；另一方面，在基質營養充足的情況下，微生物繁殖數量與初始含菌量關系最為密切。隨貯藏時間的延長（36～48 h），3組生鮮面中菌落總數幾乎無顯著差異，說明當微生物達到一定數量后，由于基質營養條件所限，微生物繁殖速率逐漸下降。由此可見，僅通過降低原料面粉中的初始含菌量，雖能起到一定的降低成品微生物數量的作用，但并不能較大程度的延長生鮮面制品的貨架期，需要在此基礎上結合后續殺菌及營造一個微生物不宜生長的環境，使其達到理想的貨架期。

圖4 微波處理前后全麥生鮮面貯藏過程中菌落總數的變化

3 結論

微波處理對全麥粉中的微生物和PPO活性均具有顯著的抑制作用，隨處理時間延長，抑制效果增強，2 000 W處理40 s和700 W處理90 s后趨于平穩。

2種微波處理方式對全麥生鮮面褐變均有顯著的抑制作用，隨貯藏時間延長，抑制效果更加明顯，高功率短時間處理組呈現出更好的顏色貯藏穩定性；而全麥生鮮面貯藏過程中微生物生長速率結果表明，與空白相比，微波處理后生鮮面中初始含菌量和貯藏前期菌落總數顯著降低，但隨貯藏時間延長無顯著差異，在實際生產中，尚需結合其他抑菌手段來實現理想的貨架期。

［1］譚斌，譚洪卓，劉明，等.糧食（全谷物）的營養與健康［J］.中國糧油學報，2010，25（4）：100-107

［2］陶海根.全麥粉營養價值及生產工藝探討［J］.大眾標準化，2010（1）：101-103

［3］駱麗君，李曼，朱紅衛，等.真空和面對生鮮面品質特性的影響研究［J］.食品工業科技，2012，33（3）：129-131

［4］曾朝珍，張曉琳，贠建民，等.小麥粉生產過程中微生物的變化規律研究［J］.2008，24（9）：861-864，879

［5］Hatcher D W，Kruger J E，Distribution of polyphenol oxidase in flour millstreams of Canadian common wheat classes milled to three extraction rates［J］.Cereal Chemistry，1993，70：51-55

［6］余愷，胡卓炎，黃智洵，等.微波殺菌研究進展及其在食品工業中的應用現狀［J］.食品工業科技，2005，26（7）：185-189

［7］樊偉，黃惠華.微波殺菌技術在食品工業中的應用［J］.食品機械，2007，23（1）：143-147

［8］張家輝，李曼，朱科學，等.超微綠茶粉生鮮面的研制及特性研究［J］.食品工業科技，2011，32（9）：164-166

［9］Li M，Zhu K X，Wang B W，et al.Evaluation the quality characteristics of wheat flour and shelf-life of fresh noodles as affected by ozone treatment［J］.Food Chemistry，2012，135（4）：2163-2169

［10］張玉榮，周顯青，果玉茹.小麥胚微波滅酶工藝參數的研究［J］.河南工業大學學報：自然科學版，2008，29（2）：7-10

［11］徐培娟，劉晶晶.微波技術在食品工業中的應用［J］.食品工程，2007，2，20-22

［12］李建忠.微波對食品微生物的非熱效應與微波殺菌技術［J］.西南民族大學：自然科學版，2006，32（6）：1220-1222

［13］Fuerst EP，Anderson JV，Morris CF.Delineating the role of poly-phenol oxidase in the darkening of alkaline wheat noodles［J］.Joumal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54，2378-2384

［14］Asenstorfer R E，Appelbee M J，Mares D J.Physical-chemical analysis of non-polyphenol oxidase（non-PPO）darkening in yellow alkaline noodles［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（12）：5556-5562.

Effect of Microwave Treatment on the Inhibition of PPO and Microorganisms in Whole Wheat Flour and Its Fresh Noodles

Zhang Miao Zhang Chuchu Peng Jing Li Man Zhu Kexue Zhou Huiming
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122）

In the paper，whole wheat flour has been chosen as raw material to study the effect of microwave treatment（2 000 W for 20～80 s and 700 W for 50～120 s）on the inhibition of microorganisms as well as polyphenol oxidase（PPO）activity in wheat flour.Based on the research，the microbial growth and darkening rate of fresh noodles

have been evaluated finally.The results showed that in line with the increase of treating time，both microorganisms and PPO activity had significantly reduced（P＜0.05）.Darkening rate and total plate count of fresh noodle samples which were made from microwave treated flour had decreased significantly，and for condition of 2 000 W for 40 s，its treated samples showed a better storage stability in noodle color compared to that treated by 700 W for 90 s.

whole wheat flour，microwave treatment，polyphenol oxidase，microorganism，discoloration

TS213.29

A

1003-0174（2014）03-0007-05

國家自然科學基金（31371849），江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃（2012JSSPITP0283），國家“十二五”農業科技支撐計劃（2012BAD37B04，2012BAD 34B01）

2013-05-26

張淼，女，1991年出生，本科，食品科學與工程

朱科學，男，1978年出生，副教授，小麥精深加工