臭氧處理對全麥粉儲藏特性和品質的影響

李雪杰，張劍,2*，孟智慧，艾志錄,2*

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州， 450002) 2(農業農村部大宗糧食加工重點實驗室，河南 鄭州， 450002)

全麥面粉是由全粒小麥經過磨粉、篩分等步驟，含保有與原來整粒小麥相同比例的胚乳、麩皮及胚芽等成分的產品，具有很高的營養價值，對人體健康有很大益處[1-2]。近年來，全球的全麥粉銷售量持續增長，但全麥粉食品口感及貨架期問題仍然較大地限制了全麥粉在食品行業的應用[3-4]。因此，采取適當的技術手段提高全麥粉的穩定性、延長貨架期是非常重要的。臭氧的氧化性超強，且能被快速分解從而對產品不造成污染，因此臭氧受到越來越多食品加工行業研究人員的青睞[5-7]。早在1997年，美國食品藥品監督管理局就規定，臭氧可作為殺菌劑在食品工業中使用，并能有效改善加工貯藏中面粉的品質[8-10]。秦先魁等[11]研究了臭氧處理對新收獲小麥糊化特性的影響，發現小麥粉的峰值黏度、最終黏度及糊化溫度與臭氧處理時間呈現不同程度的正相關。徐威威等[12]發現臭氧處理后的小麥粉白度顯著提升。李超群等[13]臭氧處理使面筋蛋白表面和內部組織中出現小孔洞，面筋蛋白結構變得松散。MIN等[9]研究表明，臭氧處理對小麥粉的淀粉和蛋白質有一定的影響。國內外在將臭氧技術應用于提高小麥粉的生產加工品質及其儲存特性方面做了很多的研究，但目前在利用臭氧處理對全麥粉脂肪酸值以及粉質拉伸特性、淀粉糊化特性的影響方面的研究還尚未見報道。本研究利用臭氧技術處理全麥粉，為其在面粉加工過程中的實用性提供了依據，再通過測定分析全麥粉各項性能指標的變化規律，來考察其對面粉品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

一風吹全麥粉，鄭州金苑面業有限公司。

1.2 儀器及設備

QJ-8006K風冷型臭氧機(15 g/h)，廣州銓聚臭氧科技有限公司；Farinograph-E粉質儀、Extensograph-E拉伸儀，德國Brabender公司；InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀，FOSS北京有限公司；S-3400NⅡ掃描式電子顯微鏡，日本HITACHI公司；RVA 4500快速粘度分析儀，瑞典波通公司；Y41破損淀粉分析儀，土耳其YUCEBAS公司；JJJM54S面筋洗滌儀、JLZM面筋離心指數測定儀，上海嘉定糧油儀器有限公司；CS-200色差儀，杭州彩譜科技有限公司；BLH-8080脂肪酸值測定儀，浙江伯利恒儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料處理

稱取3份400 g全麥粉，放于自制容器中，采用規格為15 g/h、出氣濃度為5 mg/L的臭氧發生器進行處理，處理時間分別為15、25和35 min，將處理好的全麥粉分別放入做好標記的無紡布面粉袋中。

1.3.2 脂肪酸值的測定

采用脂肪酸值測定儀進行測定，每12 d測1次，共測8次，參照全麥粉行業標準LS/T 3244—2015和GB/T 5510—2011《糧油檢驗 糧食、油料脂肪酸值測定》[14]。

1.3.3 水分含量的測定

采用InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀測定全麥粉中的水分含量。

1.3.4 面粉色澤的測定

取一定量的全麥粉鋪于平整的桌面上并壓平，用色差儀在3個不同位置進行測定，取平均值。面粉顏色采用L*a*b*色系統表示，其中L*值表示亮度，它的值越大，越明亮;a*值表示紅綠值，值越大，越發紅;b*值表示黃藍值，值越大，越發黃。

1.3.5 濕面筋含量的測定

濕面筋測定參照GB/T 5506.2—2008《食品安全國家標準 小麥粉濕面筋測定法》[15]進行測定。

1.3.6 破損淀粉的測定

破損淀粉采用破損淀粉分析儀進行測定，參照GB/T 31577—2015《糧油檢驗小麥粉損傷淀粉測定 安培計法》[16]。

1.3.7 掃描電鏡實驗的測定

利用電碳膠棒粘取1 cm3的全麥粉樣品固定于樣品臺，離子濺射噴金35 s，然后放入電子顯微鏡內進行掃描，并不斷放大至500倍和1 000倍觀察樣品的超微結構，選擇清晰的位置拍攝照片。

1.3.8 粉質、拉伸參數的測定

粉質參數采用Farinograph-E型粉質儀測定，參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學特性的測定 粉質儀法》[17]；拉伸參數采用Extensograph-E型拉伸儀測定，參照GB/T 14615—2006《小麥粉 面團的物理特性 流變學特性的測定 拉伸儀法》[18]。

1.3.9 全麥粉糊化特性的測定

試驗采用RVA 4500型快速粘度分析儀進行測定，參照GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速粘度儀法》[19]。

1.4 數據處理

本實驗采用Excel 2016、SPSS 16.0數據處理軟件處理數據。

2 結果與分析

2.1 臭氧處理對全麥粉脂肪酸值的影響

由圖1可知，隨著臭氧處理時間的延長，全麥粉的脂肪酸值顯著降低，且處理時間越長，對全麥粉的脂肪酸值的影響就越大。原因可能是臭氧抑制了脂肪的水解從而降低其水解產物脂肪酸含量。

圖1 臭氧處理時間對全麥粉脂肪酸值的影響Fig.1 Effect of ozone treatment time on fatty acid value of whole wheat flour

隨著貯存時間的延長，脂肪酸值逐漸上升，但3個月后，臭氧處理后的全麥粉脂肪酸值仍在國家允許的標準范圍內(≤116 mg/100 g，以干基計)，且臭氧處理過的全麥粉脂肪酸值比空白組增加緩慢。這可能是因為在儲藏過程中臭氧很不穩定，在常溫下被分解成氧氣，促進全麥粉以及微生物含有的脂肪酶活力，加速對全麥粉中脂肪的水解，導致脂肪酸值升高。但由于臭氧具有抑菌作用，從而抑制了微生物中酶的活性，使全麥粉的脂肪酸值仍在國家允許的范圍之內[20]。

2.2 臭氧處理對全麥粉基本指標的影響

由表1可知，隨著臭氧處理時間的延長，全麥粉的水分含量逐漸升高，破損淀粉含量與對照組相比少量增加，提高了面團的韌性。黃雄偉等[21]研究表明過量的破損淀粉會使饅頭與面包的體積減小，因此通過適度的臭氧處理來控制全麥粉的破損淀粉含量，對其面制品的加工有著重要影響。

表1 臭氧處理時間對全麥粉基本指標的影響Table 1 Effect of ozone treatment time on basic parameters of whole wheat flour

注：平均值±標準差。同列不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05)(下同)

濕面筋含量隨著臭氧處理時間的延長呈現先增加后減小的趨勢，可能是由于全麥粉在經過臭氧處理后，不溶性蛋白與可溶性蛋白的比值有所增加，這有利于面筋蛋白質充分吸水膨脹，形成較為完整的網絡結構，從而減少洗滌過程中面筋蛋白的流失，提高濕面筋的得率[22-24]，但過長的臭氧處理時間反而會讓其比值下降。所以，適當的臭氧處理有利于增強全麥粉的筋力。臭氧處理過的全麥粉，其L*值與對照組相比顯著升高，根據徐威威等[12]的研究，可以推測是由于全麥粉中的類胡蘿卜素被臭氧氧化、含量降低，從而導致全麥粉顏色變淺。

2.3 臭氧處理對全麥粉超微結構的影響

由圖2可知，全麥粉大多呈圓形，部分呈橢圓形，未經臭氧處理的全麥粉顆粒的表面比較完整，組織結構緊密，而臭氧處理過的全麥粉隨處理時間增加越來越分散，形成許多小顆粒。

a-對照組;b-臭氧處理15 min組;c-臭氧處理35 min組圖2 臭氧處理的全麥粉SEM(×500)圖Fig.2 The SEM(×500) photograph of whole wheat flour treated by ozone

由圖3可知，對照組表面完整且光滑，未發現破損現象，而處理過的全麥粉形狀發生畸形，表面發生損傷，導致破損數量增多，這與前面破損淀粉測定結果相吻合。

2.4 臭氧處理對全麥粉粉質拉伸特性的影響

由表2可知，面團的吸水率、穩定時間、拉伸面積、延伸度和最大拉伸阻力隨著臭氧處理時間的延長皆呈現先上升后下降的趨勢，并在15 min處達到最大值；隨著處理時間的延長，弱化度則呈現先減小后

a-對照組;b-臭氧處理15 min組;c-臭氧處理35 min組圖3 臭氧處理的全麥粉SEM(×1 000)圖Fig.3 The SEM(×1 000) photograph of whole wheat flour treated by ozone

增加的趨勢，其值越小，表示面筋越強，面團越不易流變[25]。全麥粉的粉質拉伸特性的變化可能是由于短時間的臭氧處理使全麥粉面筋蛋白的三級結構中分子間以及分子內的非共價鍵和二硫鍵受到影響，高聚物發生了聚合現象，從而增強了全麥粉的粉質拉伸特性，而過長的臭氧處理時間反而使得非共價鍵和二硫鍵遭受破壞，高聚物發生解聚現象，這與李超群等[13]研究結論相符合。綜上所述，臭氧處理時間為15 min時，全麥粉的粉質拉伸特性最好。

2.5 臭氧處理對全麥粉糊化特性的影響

由表3可知，隨著臭氧處理時間的延長，峰值黏度持續增加，處理時間為35 min時達到1 091.50 mPa·s，與對照組相比，處理組峰值黏度增加幅度較大，即臭氧對全麥淀粉的膨脹能力影響更大；低谷黏度隨著處理時間的延長也呈現增加趨勢，處理時間為35 min時，低谷黏度達917.00 mPa·s，與對照組相比增加顯著。由于破損淀粉含量與全麥粉黏度正相關，淀粉酶更易作用于破損淀粉，破損淀粉含量高的面團持水性較低，水的釋放能降低面團的稠度，使全麥粉黏度增加，這與秦先奎等[11]研究結果一致。衰減值是峰值黏度與低谷黏度的差值，回生值則為最終黏度與低谷黏度的差值，二者分別表示谷物粉熱穩定性和抗老化趨勢[26-27]，隨著臭氧處理時間的變化，衰減值和回生值變化趨勢皆不顯著。

表2 臭氧處理時間對全麥粉粉質拉伸特性的影響Table 2 Effect of ozone time on farinograph and extensograph properties of whole wheat flour

表3 臭氧處理時間對全麥粉糊化特性的影響Table 3 Effect of ozone treatment time on viscosity of pasting properties of whole wheat flour

3 結論

隨著臭氧處理時間的延長，脂肪酸值呈下降趨勢；貯存時間越長，脂肪酸值越高，但臭氧處理過的全麥粉脂肪酸值與對照組相比增加得更慢且遠遠低于116 mg/100 g。儲藏時間L*值顯著上升；全麥粉的濕面筋含量、面團的穩定時間、延伸度和最大拉伸阻力皆呈現先增加后減小的趨勢，并在15 min時達到最大值；面團弱化度的變化趨勢是先減小后增加。峰值黏度、低谷黏度、最終黏度皆表現為連續增加。在掃描電鏡下可以看到全麥粉顆粒隨臭氧處理時間增加而越來越分散、表面變粗糙且破損數量增多。綜上，臭氧出氣濃度為5 mg/L時，處理時間選擇15 min為宜。本實驗通過考察臭氧處理全麥粉對其儲藏特性和品質的影響，為臭氧在食品加工過程中的實用性提供了依據。但需要注意的是，目前的研究仍處于初級階段，工業級的臭氧處理方法、行業應用標準等問題還有待解決。