不同干燥方式及抑制劑對小麥胚芽褐變的影響

陳春剛，伊麗華，胡勝杰（河南科技學院食品學院，河南新鄉　453003）

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不同干燥方式及抑制劑對小麥胚芽褐變的影響

陳春剛，伊麗華，胡勝杰
（河南科技學院食品學院，河南新鄉453003）

摘要：通過比較鼓風干燥、微波干燥及遠紅外干燥3種干燥方式，研究其對小麥胚芽褐變的影響。小麥胚芽干燥后進行糖化，過濾后取濾液，通過分光光度計測定430 nm處吸光度，并用比較測色儀測定其色度，得出遠紅外干燥的小麥胚芽汁色度最小。采用正交試驗對褐變抑制的工藝條件進行優化，最佳工藝條件為鼓風干燥溫度50℃，抗壞血酸添加量8 mg，處理時間6 h。

關鍵詞：微波干燥；遠紅外干燥；小麥胚芽褐變；吸光度

我國小麥總產量居世界首位，年總產量為1.10× 108t左右，可以開發利用的小麥胚芽貯藏量高達280×104～420×104t。胚芽營養豐富，所含粗蛋白含量多于其他作物，鐵、VB含量較多，富含氨基酸，其中谷氨酸含量最高，有利于兒童智力改善[1]。但是，目前我國對于小麥胚芽的研究開發尚停留在營養源水平上，其功能還遠沒得到充分利用，主要障礙是它的不耐儲存性。胚芽極容易被氧化[2]，導致酸敗，產生不良風味，另外微生物也極易繁殖生長，所以小麥胚芽的穩定化處理就尤為重要。

目前使用最為廣泛穩定小麥胚芽的方法是烘烤干燥法。該法除了能夠產生特殊的色香味，也會破壞胚芽中原有的營養成分，如各類氨基酸、維生素等[3]，甚至致癌物質丙烯酰胺的產生也與烘烤過程中的美拉德反應有關[4]。所以，有效控制小麥胚芽的干燥條件，防止因美拉德反應而產生褐變就變得尤為重要。本文擬通過探索各種干燥條件，找到最佳用于抑制褐變的干燥方法，從而為大規模利用小麥胚芽、提高小麥資源利用率創造一定的條件。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

小麥胚芽；亞硫酸鈉、抗壞血酸（分析純），天津市科密歐化學試劑有限公司提供。

1.2試驗設備

恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品；GD900G型微波爐（微波輸出功率900 W，微波頻率2 450 MHz），順德市格蘭仕微波爐電器有限公司產品；PEO系列比薩餅電烘爐，順德榮基廚具電器公司產品；電熱恒溫水浴鍋，北京中興偉業儀器有限公司產品；WSL-2型比較測色儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司產品；720型見分光光度計，尤尼科（上海）儀器有限公司產品；FA2104型電子天平，上海良平儀器有限公司產品；FW400A型傾斜式高速萬能粉碎機，北京中興偉業儀器有限公司產品。

1.3試驗方法

材料選擇→小麥胚芽干燥→小麥胚芽烘烤→小麥胚芽粉碎→糖化→色度測定。

1.3.1不同干燥條件的單因素試驗

（1）鼓風干燥箱干燥小麥胚芽。稱取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在50，55，60，65，70℃條件下進行鼓風干燥。

（2）微波干燥。稱取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在微波爐中干燥4.0，5.5，7.0，8.5，10.0min。

（3）遠紅外干燥。稱取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在50，55，60，65，70℃電烘爐中進行干燥。

（4）分別精確稱取2，4，6，8，10 mg的亞硫酸鈉晶體和抗壞血酸粉末，加入15 mL的水中，配制成不同質量濃度梯度的溶液，將溶液分別加入到5組65.0g小麥胚芽中浸泡9 h，在60℃鼓風干燥的條件下進行干燥。

（5）抑制劑作用時間。精確稱量5組10 mg抗壞血酸，混勻后，加到小麥胚芽中分別浸泡3，6，9，12，15 h，在60℃鼓風干燥的條件下進行干燥。

（6）鼓風干燥溫度。精確稱量5組10 mg抗壞血酸，混勻后，加到小麥胚芽中浸泡6 h后，使其分別在50，55，60，65，70℃條件下進行鼓風干燥。

1.3.2小麥胚芽烘烤

根據小麥胚芽的干燥條件，將焙烤溫度設定為80℃，時間設定為2.5 h[5]。

1.3.3小麥胚芽褐變色度的測定

取50.0g粉碎后的小麥胚芽放入500 mL燒杯中（精確到0.1 g），加46℃水200 mL，在45℃水浴中不斷攪拌，保溫30min，使醪液以1℃/min水浴升溫，在25min內升至70℃并保溫1 h，15min內降至室溫，用水沖洗攪拌器，使其內容物準確稱量為450.0g，用玻璃棒攪拌，并用中速濾紙過濾。將最初收集到的約100 mL濾液重新過濾，收集于干燥錐形瓶中[6]。

（1）吸光度的測定。取制備好的小麥胚芽汁，注入比色皿中，用分光光度計測定其在430 nm和700 nm處的吸光度，并計算色度。

（2）色度的測定。取制備好的小麥胚芽汁注入比色皿中，放入比色儀，與標準色盤比較，并讀數，換算成色度值。

1.3.4正交試驗

根據單因素試驗結果，設計L9（34）的正交水平表，根據設計表格做相應的試驗。

2　結果與分析

2.1單因素試驗分析

2.1.1鼓風干燥對小麥胚芽色度的影響分析

鼓風干燥溫度對吸光度的影響見表1，鼓風干燥溫度對色度的影響見表2。

表1　鼓風干燥溫度對吸光度的影響

表2　鼓風干燥溫度對色度的影響

由表1可知，色度是由430 nm處的吸光度按一定方法換算得出的結果。由表2可知，色度是由比較測色儀測定出的結果。為明顯的展現數據變化趨勢，將表1轉換成折線圖。

不同鼓風干燥溫度對小麥胚芽色度的影響見圖1。

圖1　不同鼓風干燥溫度對小麥胚芽色度的影響

由圖1可知，鼓風干燥溫度在60℃時色度最大，等于8.93 EBC；當鼓風干燥溫度低于60℃時，色度隨鼓風干燥溫度增加而逐漸增大；當鼓風干燥溫度高于60℃時，色度隨鼓風干燥溫度升高逐漸減小。造成這種趨勢的原因可能是在較低溫度（40～ 50℃）時，美拉德反應較緩慢；在較高溫度（60～ 70℃）時，本試驗原料小麥胚芽的含水率低，美拉德反應也不明顯。在表2中色度值的大小差異比較不明顯，但也可以看出最大值在60℃。

2.1.2微波干燥對小麥胚芽色度的影響分析

按照2.1.1的處理方法，將微波干燥處理的試驗結果轉換成折線圖。

不同微波干燥時間對小麥胚芽色度的影響見圖2。

由圖2可知，隨著微波干燥時間的增加，小麥胚芽色度逐漸減小，并且減小的趨勢越來越明顯。這可能是由于微波干燥熱量供給過大，降水速率過快，造成了蛋白質的急劇變性，美拉德反應受阻。

2.1.3遠紅外干燥對小麥胚芽色度的影響分析

不同遠紅外干燥溫度對小麥胚芽色度的影響見圖3。

圖2　不同微波干燥時間對小麥胚芽色度的影響

圖3　不同遠紅外干燥溫度對小麥胚芽色度的影響

由圖3可知，遠紅外干燥溫度60℃時色度最大，等于7.71 EBC；在遠紅外干燥溫度低于60℃時，色度隨著遠紅外干燥溫度的升高而增大，上升幅度較大；在遠紅外干燥溫度高于60℃時，色度隨遠紅外干燥溫度的升高略有下降，其色度變化原理同鼓風干燥相類似。

對3種干燥方式色度進行比較可以看出，遠紅外干燥得到的小麥胚芽最低色度在3種干燥方式的最低色度中最小，鼓風干燥次之，微波干燥最大。可能是由于遠紅外干燥能流密度大、穿透性強、傳熱效率大大提高，干燥時間大大縮短，避免了農產品營養成分的損失，保持了產品色澤[7]。由于小麥胚芽穩定生產中，鼓風干燥是最常見的小麥胚芽干燥方式。進行添加褐變抑制劑時，采用鼓風干燥。

2.1.4抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對小麥胚芽色度的影響

向小麥胚芽中添加亞硫酸鈉和抗壞血酸，比較2種褐變抑制劑對美拉德反應的抑制情況。

抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對小麥胚芽色度的影響見圖4。

由圖4可知，添加亞硫酸鈉時色度先下降后上升，造成這種結果的原因可能是由于亞硫酸根能夠和反應物中的羰基發生加成反應，阻止了Schiff堿和N2葡萄糖基胺的生成，進而美拉德反應受到抑制。當亞硫酸根量太多時，亞硫酸鈉作為還原劑，在有氧或有氧化劑存在的條件下，已被還原的雙鍵易恢復，從而出現了回色現象[8]。

抗壞血酸較亞硫酸鈉的褐變抑制作用更穩定，效果也優于亞硫酸鈉，所以下面試驗中固定抗壞血酸添加量為10 mg時，研究其處理時間及溫度對色度的影響。

2.1.5抗壞血酸處理時間對小麥胚芽色度的影響

抗壞血酸處理時間對小麥胚芽色度的影響見圖5。

圖4　抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對小麥胚芽色度的影響

圖5　抗壞血酸處理時間對小麥胚芽色度的影響

由圖5可知，抗壞血酸在小麥胚芽中處理時間在9 h以后色度逐漸呈穩定上升趨勢。處理時間為6 h時色度最低，等于6.43 EBC；6 h以后色度上升，這是由于抗壞血酸與氧氣接觸時間過長，抗壞血酸被氧化成脫氫抗壞血酸，易與氨基酸反應，導致褐變加深。所以，在后期試驗中將抗壞血酸添加量設定為10 mg，處理時間設定為6 h，研究不同干燥溫度對小麥胚芽色度的影響。

2.1.6鼓風干燥溫度對小麥胚芽色度的影響分析

鼓風干燥溫度對小麥胚芽色度的影響見圖6。

由圖6可知，隨著鼓風干燥溫度的升高，小麥胚芽色度先增大后減小，在50℃時色度最小，為5.84 EBC。在50～60℃時色度上升幅度較小，60℃色度最大，60～65℃時下降趨勢較小。

2.2正交試驗分析

根據單因素試驗結果，設計L9（34）正交試驗。

圖6　鼓風干燥溫度對小麥胚芽色度的影響

抗壞血酸對小麥胚芽色度的試驗因素與水平設計見表3，抗壞血酸對小麥胚芽色度的試驗結果見表4。

表3　抗壞血酸對小麥胚芽色度的試驗因素與水平設計

表4　抗壞血酸對小麥胚芽色度的試驗結果

根據各因素列的極差Rj，進行因素的主次排序RC>RA>RB，表明小麥胚芽褐變抑制條件的影響因素由強到弱依次是干燥溫度>抗壞血酸添加量>處理時間，最佳褐變抑制條件是C1A2B2，即干燥溫度為50℃，抗壞血酸添加量為8 mg，處理時間為6 h。

未添加褐變抑制劑時，鼓風干燥溫度為50℃時，小麥胚芽色度是7.26 EBC。根據正交試驗選擇的最佳褐變抑制條件進行試驗，得到的小麥胚芽汁于430 nm處的吸光度為0.443，即色度為5.63 EBC，此時小麥胚芽色度已屬于淺色麥芽范圍。通過相應的工藝添加抗壞血酸，小麥胚芽色度減小了1.63 EBC。抗壞血酸添加可以在一定程度上抑制小麥胚芽褐變的發生，減少小麥胚芽色度。

3　結論

對3種干燥方式色度進行比較可以看出，遠紅外干燥得到的小麥胚芽最低色度在3種干燥方式的最低色度中最小，鼓風干燥次之，微波干燥最大；且遠紅外干燥得到的色度較穩定、平均色度最小，微波干燥得到的平均色度次之，鼓風干燥得到的平均色度最大。單從小麥胚芽色度和干燥效率上看，遠紅外干燥比鼓風干燥方式更為適合，但在小麥胚芽加工業中還沒得到廣泛的應用。

通過相應的工藝添加抗壞血酸，添加量為8 mg，處理時間為6 h時，色度最低為5.63 EBC，比未經過褐變抑制處理的小麥胚芽色度減小了1.63 EBC。抗壞血酸的添加可以在一定程度上抑制小麥胚芽的褐變，使小麥胚芽色度減少，能夠提高高純度小麥胚芽的提取率。

參考文獻：

[1]張中，程美林，王麗，等.發芽對小麥品質的影響[J].中國糧油學報，2014（1）：13-15.

[2]鄭文華，許旭.美拉德反應的研究進展[J].化學進展，2005，17（1）：122-127.

[3]潘宗杰.麥芽焙烤過程中美拉德反應對麥芽特性的影響[J].啤酒科技，2007（3）：61-65.

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[5]程殿林.酒類生產技術叢書·啤酒生產技術[M].北京：化學工業出版社，2000：79-80.

[6]Wolflgang kunze（德）.Technologie brauer and m′A′Lzer[M].北京：中國輕工業出版社，1998：213-214.

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[8]陳偉.甘薯飲料褐變抑制工藝的研究[J].食品研究與開發，2012，33（10）：187-190.

Different Drying Methods and Inhibitiors on The Influnce of Wheat Germ Browning

CHEN Chungang，YI Lihua，HU Shengjie
（School of Food Science，He'nan Institute of Science and Technology，Xinxiang，He'nan 453003，China）

Abstract：This paper mainly studies the impact on wheat germ browning of three drying methods which include blast drying，

microwave drying and far infrared drying.After dry wheat germ is saccharified，the filtrate is determined by spectrophotometer at 430 nm.Then the chromaticity of it is determined by comparator.It is concluded that the color of wheat germ by far infrared dry isminimum.And the conditions for the inhibition of browning are optimized by orthogonal experiments.The optimum conditions are as follows：blast drying temperature is 50℃，the amount of ascorbic acid is 8 mg，reaction time is 6 h.

Key words：microwave drying；far infrared drying；wheat germ browning；absorbance

作者簡介：陳春剛（1978—），男，碩士，講師，研究方向為食品工藝。

基金項目：地方高校國家級大學生創新訓練計劃項目（201310467025）。

收稿日期：2015-12-02

文章編號：1671-9646（2016）02a-0020-04

中圖分類號：TS201.2

文獻標志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.02.006