小麥粉微波殺菌技術優化

胡安瑞，李偉程，李清清，朱成棟，王金星

（1.山東農業大學山東省園藝機械與裝備重點實驗室，機械與電子工程學院，山東泰安 271018；2.山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安 271018；3.山東立威微波設備有限公司，山東濟南 250031）

小麥屬于禾本科植物，總產量位居世界第2位，是僅次于玉米的糧食作物。小麥粉可以制作成多種多樣的食品。小麥及其系列食品是人們日常生活中不可或缺的一部分[1]。由于小麥粉中含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物質，這就為微生物的生長繁殖提供優越的生長條件，當外界條件滿足要求時，微生物就會迅速繁殖，使產品品質下降，出現安全問題[2-3]。另外，小麥粉無外殼保護，組織松軟，這一特點更有利于微生物的生長繁殖[4]。如果殺菌不徹底、貯藏條件不利，會導致微生物迅速生長繁殖，進而影響食品的感官品質甚至是安全問題，嚴重時還會危害人們的健康，造成生命財產的損失[5-8]。因此，針對小麥粉殺菌技術的研究就顯得尤為重要。

鑒于小麥粉固體粉末狀的特性，一般的熱殺菌技術和非熱殺菌技術并不適合[9]。微波殺菌技術主要通過微波能進行殺菌，在牛乳[10]、面包[11]、肉制品[12-14]、調味品[15-16]等產品的殺菌中應用較多，但對于粉狀作物類殺菌的應用較少。試驗將微波技術應用于小麥粉殺菌中，并優化得到最佳小麥粉微波殺菌條件。微波殺菌可針對性地降低小麥粉中有害微生物的污染，延長商品的貨架期，并為其他粉狀類原料的殺菌提供了參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥粉，山東農業大學提供。

1.2 儀器與設備

格蘭仕P70D20TP-C6（W0）型微波爐，廣州格蘭仕微波爐電器制造有限公司產品；高壓蒸汽滅菌鍋，天美科學儀器有限公司產品；無菌操作臺，無錫一凈公司產品；干式恒溫器，杭州奧盛儀器有限公司產品；電熱鼓風干燥箱、恒溫振蕩器，上海一恒科學儀器有限公司產品；pH計，瑞士梅特勒-托利多公司產品；Chroma Meters CR-400型色差計，日本KONICA MINOLTA公司產品。

1.3 試驗方法

菌落總數按照GB 4789.2—2016測定；大腸桿菌按照GB 4789.3—2016測定，感官品質按照CIE均勻空間表色系統測定。

2 結果與分析

2.1 小麥粉的微波殺菌

2.1.1 微波殺菌功率對小麥粉的影響

分別稱取小麥粉各15 g，在5種不同微波功率（700，630，490，350，140 W） 下滅菌 60 s，然后分別測定菌落總數和大腸桿菌的指標。結果表明，微波功率越高，滅菌效果越好。但是，高微波功率容易造成小麥粉出現焦煳現象，微波功率為630 W時，小麥粉開始出現焦煳現象；微波功率為700 W時，小麥粉出現嚴重焦煳現象。因此，綜合不同微波功率對小麥粉的殺菌效果和感官品質影響的結果，490 W為小麥粉最佳殺菌功率，并以350， 490，630 W作為后續正交試驗水平值。

微波功率對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響見表1。

表1 微波功率對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響

2.1.2 微波滅菌時間對小麥粉的影響

采用350 W的微波功率對25 g小麥粉分別殺菌30，60，90，120，150 s，然后對菌落總數和大腸桿菌的指標進行檢測。結果表明，隨著殺菌時間的延長，滅菌效果越來越好。微波殺菌120 s和150 s時，大腸桿菌數量最低（小于30）。由于水分的蒸發，小麥粉含有的水分隨著殺菌時間的增加而減少，導致小麥粉中水分分布不均，進而使小麥粉加熱不均，造成局部過熱，最終引發焦煳現象。試驗發現，在120 s時出現輕微的焦煳現象，在150 s時出現明顯的焦煳現象。綜合殺菌效果和感官品質的結果，小麥粉最佳微波殺菌時間為90 s，并以60，90，120 s作為后續正交試驗的水平值。

微波殺菌時間對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響見表2。

表2 微波殺菌時間對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響

2.1.3 小麥粉微波滅菌最佳物料用量優化

高考結束之后，爸媽決定讓我放松一下，先是去北京旅游，后又到內蒙古草原，最后是大連。在大連廣場，我光著腳，試了所有的腳印。晚上，住在海邊一家賓館。這天夜里，我回來的時候，突然發現付玉，她和咱們的校長王歪嘴在一起，她還挎著校長的胳膊。校長那個熊樣，酒糟鼻子在昏黃的燈光下像一只碩大無比的紅色青蛙，他當著校長，卻只會喝酒和千方百計扣老師的錢，老師們都背地里罵他。付玉和校長沒看見我。他們住在405房間，這個婊子養的校長，竟然把付玉弄得哇哇叫。我真想闖進去宰了這個狗日的。

采用350 W的微波功率分別對3，6，9，12，15，25 g的小麥粉滅菌90 s，然后對菌落總數和大腸桿菌的指標進行檢測。結果表明，物料用量為3，6，9，12 g時，菌落總數和大腸桿菌的數量隨著物料量的不斷增加而逐漸減少。在微波殺菌過程中，微波能可被小麥粉的水分和有機物吸收。因此，在一定物料用量的范圍內，隨物料用量的增加小麥粉含水量增加，進而對微波能的吸收增加，導致對小麥粉滅菌效果增強。此外，6 g和9 g物料用量的大腸桿菌檢測結果一致，推測可能是由于在一定的微波穿透深度下，物料量的多少對微波殺菌的效果影響不大。物料量為15 g和25 g時，菌落總數和大腸桿菌的數量隨著物料量的不斷增加而增加。推測在相同時間內，由于發射出的微波能是固定的，當物料量超出一定范圍時，殺菌效果必然會降低。綜合殺菌效果和感官品質的結果，小麥粉微波殺菌最佳的物料用量為12 g，并以6，9，12 g作為后續正交優化試驗的水平值。

物料用量對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響見表3。

表3 物料用量對小麥粉菌落總數和大腸桿菌數量的影響

2.1.4 小麥粉微波滅菌最佳條件的優化

選取上述每組單因素試驗的3個最優化條件，進行三因素三水平的正交試驗。對菌落總數和L*值進行檢測分析。

小麥粉的正交試驗方案和結果分析見表4，小麥粉的正交試驗直觀分析圖見圖1。

由結果可知，微波功率（A） 是菌落總數和L*值的主要影響因素。微波功率為A3時，殺菌效果最好。但是L*值較高，說明A3對于色澤的破壞最大。因此，選擇對色澤破壞程度較小且殺菌效果也比較好的A2為最佳功率。殺菌時間（B）對于菌落總數和L*值的影響處于第3位，通過對殺菌程度和色澤破壞的程度分析，選擇B3為最合適條件。物料用量（C）這個因素對菌落總數和L*值的影響都是處于第2位，菌落總數結果表明，C3為最適物料量，但是色澤的破壞相對較大，而C2菌落總數較少并且色澤保持良好，所以C2是最佳的條件。因此，小麥粉的最佳的微波殺菌工藝條件為微波功率490 W，殺菌時間60 s，物料用量9 g。

表4 小麥粉的正交試驗方案和結果分析

圖1 小麥粉的正交試驗直觀分析圖

2.2 微波殺菌對小麥粉品質的影響

2.2.1 微波殺菌與常規殺菌的比較

將9 g小麥粉分別放于功率為490 W的微波爐中滅菌60 s，在100℃的電熱干燥箱中處理30 min，通過檢測兩者相應的菌落總數和大腸桿菌的變化，比較微波殺菌和常規干熱殺菌技術的優劣，進而對試驗優化的微波殺菌工藝進行評價。結果表明，小麥粉的微波殺菌效果顯著優于常規的干熱殺菌效果。

小麥粉微波殺菌與常規的干熱殺菌效果比較見表5。

表5 小麥粉微波殺菌與常規的干熱殺菌效果比較

2.2.2 微波殺菌對小麥粉感官品質的影響

微波殺菌對小麥粉感官品質的影響見表6。

從表6中可以看出，經微波最佳工藝條件殺菌處理的小麥粉總色差很小，說明微波殺菌對小麥粉感官品質的影響很小。而經傳統加熱殺菌的小麥粉總色差ΔE較大，說明傳統加熱殺菌對小麥粉感官品質的影響較大，且微波殺菌所用時間短。所以，微波殺菌技術更適合于小麥粉。

表6 微波殺菌對小麥粉感官品質的影響

3 結論

殺菌功率越高、時間越長，微波殺菌效果越好。但是，功率過高、時間過長則會導致小麥粉出現焦煳現象。因此，需要尋求最佳的工藝參數。從試驗數據中可以看出，小麥粉最佳的微波功率為490 W，殺菌時間為90 s，物料用量為12 g。最終，通過三因素三水平的正交試驗確定出小麥粉的最佳殺菌條件為微波功率490 W，殺菌時間60 s，物料用量9 g。與常規的干熱殺菌比較，小麥粉通過微波殺菌處理不僅殺菌時間短、效率高，而且還能很好地保持小麥粉原有的外觀、色澤。