陳云霞 郭曉娜 朱科學(xué) 邢俊杰 關(guān)曄峰 陳 艷 朱寶成 彭 偉

(江南大學(xué)食品學(xué)院1，無錫 214122) (廈門海嘉面粉有限公司2，廈門 361012)

潤(rùn)麥?zhǔn)钦{(diào)節(jié)小麥籽粒水分的過程，可以降低胚乳強(qiáng)度，使其易于磨碎，增加皮層韌性，使其不易破碎成小的碎片，方便皮層與胚乳分離，提高小麥的出粉率，是小麥粉加工生產(chǎn)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)[1]。目前廣泛使用的潤(rùn)麥方式是常溫潤(rùn)麥，即在室溫條件下加水進(jìn)行潤(rùn)麥[2]。該方式所需潤(rùn)麥時(shí)間長(zhǎng)，再加上合適的溫濕度，極易滋生大量微生物，同時(shí)對(duì)倉儲(chǔ)容量的需求也較高。

近年來，為了縮短潤(rùn)麥時(shí)間，孫麗紅[3]研究使用35 ℃的水進(jìn)行潤(rùn)麥，將潤(rùn)麥時(shí)間縮短了10 h；張晉民[4]研究了碾皮振動(dòng)潤(rùn)麥，將潤(rùn)麥時(shí)間縮短至4～6 h；王明瑩[5]還研究了真空潤(rùn)麥，發(fā)現(xiàn)在-0.04 MPa真空度下潤(rùn)麥時(shí)間可縮短至3 h。為了降低小麥粉中的微生物數(shù)量，譚靜[6]研究使用了二氧化氯溶液潤(rùn)麥；Dhillon等[7]使用了臭氧水潤(rùn)麥；Sabillón等[8]研究了有機(jī)酸和鹽溶液代替水進(jìn)行潤(rùn)麥。但是關(guān)于蒸汽潤(rùn)麥的研究很少。蒸汽作為一種熱處理方式，在潤(rùn)麥處理過程中會(huì)帶入大量熱，使得小麥籽粒的溫度急劇升高，高溫可以促進(jìn)水分遷移，縮短潤(rùn)麥時(shí)間，同時(shí)還能殺滅一部分微生物，進(jìn)而降低小麥粉中的微生物數(shù)量，生產(chǎn)出微生物含量較低的小麥粉。因此本文研究了蒸汽潤(rùn)麥處理對(duì)小麥粉中微生物數(shù)量及理化特性的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料

小麥：河南硬質(zhì)白麥(西農(nóng)979)，含水量11.60%，手工除雜后備用。

1.2 主要儀器設(shè)備

MLU-202型布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)；B-2型蒸汽發(fā)生設(shè)備；SW-CJ-1FD型超凈工作臺(tái)；SD Matic型破損淀粉測(cè)定儀；Mixolab 2型混合實(shí)驗(yàn)儀；RVA-4500型快速黏度分析儀；LC-20AT型高效液相色譜儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小麥潤(rùn)麥方法

小麥入磨前的目標(biāo)水分為16%。稱取500 g的小麥樣品，放入自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的處理瓶中以保證蒸汽和小麥籽粒充分、均勻地接觸；將B-2型蒸汽發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽通入旋轉(zhuǎn)瓶中，蒸汽的溫度為100 ℃，流量為0.64 kg/h，通氣時(shí)間為：160、200、240、280、320 s；把兩根硅膠管連接在旋轉(zhuǎn)瓶上，一根為進(jìn)氣管，另一根為出氣管，以保證處理過程的循環(huán)進(jìn)行。受熱結(jié)束后的小麥籽粒放入自封袋中，混合均勻后在25 ℃下平衡8 h，前2 h每15 min搖勻一次。對(duì)照組為25 ℃下水溶液潤(rùn)麥24 h。

1.3.2 小麥出粉率的測(cè)定

稱量入磨前的小麥質(zhì)量，收集布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)パ心ズ蟮母飨到y(tǒng)粉(皮磨：1B、2B、3B和心磨：1M、2M、3M)并分別稱重，根據(jù)下面公式計(jì)算小麥的出粉率。

出粉率=各系統(tǒng)粉質(zhì)量/入磨前小麥質(zhì)量×100%

1.3.3 小麥粉中微生物含量的測(cè)定

參照GB 4789.2—2016測(cè)定小麥粉中菌落總數(shù)[9]；參照GB 4789.15—2016測(cè)定小麥粉中霉菌和酵母總數(shù)[10]；參照Berghofer等[11]的方法，制備10倍系列的稀釋液，將試管于80 ℃水浴15 min，然后冷卻，傾注營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，36 ℃下培養(yǎng)48 h。

1.3.4 小麥粉中主要酶的酶活測(cè)定

1.3.4.1 脂肪酶(LA)的酶活測(cè)定

參照Cai等[12]的方法，稱取2 g小麥粉，加入10 mL Tris-HCl(pH 8.0，50 mmol/L)緩沖液，振蕩混勻，4 ℃冰浴15 min后離心10 min(4 ℃、10 000r/min)，得到粗酶液。37 ℃水浴下，依次加入1 780 μL Tris-HCl緩沖液、20 μL 10 mmol/L的pnpc-乙腈底物和200 μL粗酶液，迅速混合均勻計(jì)時(shí)，3 min內(nèi)每30 s記錄405 nm下的吸光度值，以Tris-HCl緩沖液校零。每分鐘吸光度增加0.01為一個(gè)LA酶活單位。

1.3.4.2 脂肪氧化酶(LOX)的酶活測(cè)定

參照Cato等[13]的方法，稱取2 g小麥粉，加入10 mL磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L，pH 7.5)，4 ℃混勻30 min后離心10 min(8 000 r/min、4 ℃)，得到粗酶液。反應(yīng)體系：2 890 μL醋酸鈉緩沖液(0.05 mol/L，pH 5.5)、90 μL亞油酸底物和20 μL粗酶液。25 ℃下測(cè)定其在234 nm處的吸光度值。每分鐘吸光度增加0.01為一個(gè)LOX酶活單位。

1.3.4.3 多酚氧化酶(PPO)的酶活測(cè)定

稱取1 g小麥粉，加入10 mL(0.1 mol/L，pH6.0)磷酸鹽緩沖液，4 ℃振蕩提取24 h后離心(4 ℃、20 min、10 000 r/min)，得到粗酶液。取250 μL粗酶液于96孔酶標(biāo)板中，再加入50 μL的0.1 mol/L鄰苯二酚溶液(緩沖液配制)，立即放入提前預(yù)熱至37 ℃的酶標(biāo)儀中，設(shè)置測(cè)定時(shí)間間隔2 min，波長(zhǎng)420 nm，持續(xù)測(cè)定20 min。每克樣品在每分鐘內(nèi)吸光度增大0.001為一個(gè)PPO酶活單位。

1.3.5 小麥粉中破損淀粉含量的測(cè)定

采用肖邦SD Matic型破損淀粉測(cè)定儀，準(zhǔn)確稱取1 g小麥粉于測(cè)量小斗中，反應(yīng)杯中加120 mL水、3 g硼酸、3 g碘化鉀和1滴0.1 mol/L的硫代硫酸鈉，測(cè)定結(jié)果用UCD值表示。

1.3.6 小麥粉糊化特性的測(cè)定

采用快速黏度分析儀(RVA)，根據(jù)AACC方法76-21進(jìn)行測(cè)定[14]：準(zhǔn)確稱取(3.50±0.01)g的小麥粉(按14%濕基校正)，量取(25.0±0.1)mL的水，在干燥潔凈的樣品筒中混勻。測(cè)試程序：50 ℃恒溫1 min后以12 ℃/min的速度升溫至95 ℃，并保持3.5 min，再以12 ℃/min的速度降溫至50 ℃并保持2 min，整個(gè)過程13 min。最初10 s以960 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后保持160 r/min的轉(zhuǎn)速。

1.3.7 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的測(cè)定

采用Mixolab 2混和實(shí)驗(yàn)儀分析小麥粉的面團(tuán)流變學(xué)特性，選擇“Chopin+”標(biāo)準(zhǔn)：30 ℃恒溫8 min后以4 ℃/min的速度升溫到90 ℃，并在90 ℃保持7 min，再以4 ℃/min的速度降溫到50 ℃，并在50 ℃保持5 min，整個(gè)過程共45 min，攪拌速度始終保持在80 r/min。

1.3.8 小麥粉中蛋白質(zhì)交聯(lián)程度的測(cè)定

采用體積排阻高效液相色譜(SE-HPLC)分析。稱取含有1.0 mg干基蛋白質(zhì)的樣品，溶解于1.0 mL含有2.0%十二烷基硫酸鈉(SDS)的磷酸鹽緩沖液(0.05 mol/L，pH 7.0)中，室溫下充分振蕩1 h后離心10 min，上清液用0.45 μm的微孔濾膜過濾至2 mL液相樣品瓶中。選用Tskgel G4000-SWXL色譜柱(7.8 mm×300 mm)，流動(dòng)相為含有2.0%SDS的磷酸鹽緩沖液(0.05 mol/L，pH 7.0)，設(shè)置流速為0.7 mL/min，進(jìn)樣量15 μL，柱溫箱溫度30 ℃，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm。

1.3.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有數(shù)據(jù)均為至少3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值；用SPSS 23.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，P<0.05說明存在顯著性差異；采用Origin 8.5制圖，采用Excel 2016制表。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥籽粒溫度和出粉率的影響

表1顯示了蒸汽潤(rùn)麥處理后小麥籽粒的溫度和出粉率，從表中可看出，隨著時(shí)間增加，水蒸汽帶入的熱量變多，導(dǎo)致小麥籽粒的溫度顯著上升(P<0.05)，從15.33 ℃(0 s)升高至93.73 ℃(320 s)。而出粉率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殚_始時(shí)籽粒吸收了較多的水蒸汽，籽粒變得緊實(shí)堅(jiān)硬，麩皮和胚乳的結(jié)合變得更加緊密，不易研磨；而隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，熱強(qiáng)度增加，對(duì)小麥籽粒的結(jié)構(gòu)造成破壞，籽粒變得疏松，較易研磨[15]。

表1 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥籽粒溫度和出粉率的影響

注：同一列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，余同。

2.2 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中微生物數(shù)量的影響

微生物的生長(zhǎng)繁殖會(huì)使小麥粉黏度下降，面筋質(zhì)含量減少，品質(zhì)發(fā)生劣變，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生真菌毒素，降低小麥粉的食用安全性[16]。圖1為蒸汽處理不同時(shí)間后小麥和小麥粉中的菌落總數(shù)、霉菌和酵母總數(shù)以及耐熱芽孢總數(shù)。由圖1可看出，蒸汽處理可以顯著降低(P<0.05)小麥和小麥粉中的微生物數(shù)量，且隨著處理時(shí)間的增加，蒸汽的殺菌效果越明顯。這可能是因?yàn)椋赫羝麕氪罅繜崞茐牧宋⑸锛?xì)胞的蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的滲透作用，進(jìn)而滅活微生物[17]。與空白組相比，當(dāng)時(shí)間為320 s時(shí)，潤(rùn)麥后小麥的菌落總數(shù)降低了2.10 lgCFU/g，霉菌和酵母總數(shù)降低了2.34 lgCFU/g，耐熱芽孢總數(shù)降低了0.87 lgCFU/g，而小麥粉中的菌落總數(shù)從4.22lgCFU/g下降至2.48 lgCFU/g，霉菌和酵母總數(shù)從3.85 lgCFU/g下降至1.86 lgCFU/g，耐熱芽孢總數(shù)從2.59 lgCFU/g下降至1.58 lgCFU/g。根據(jù)Berghofer等[11]提出的澳大利亞小麥粉中微生物指標(biāo)的限制建議：菌落總數(shù)<104CFU/g，耐熱芽孢菌<102CFU/g，霉菌和酵母菌<103CFU/g，蒸汽處理的時(shí)間≥280 s就能達(dá)到要求。值得注意的是，蒸汽處理對(duì)不易滅活的耐熱芽孢桿菌也有較好的殺菌效果。

圖1 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥和小麥粉中微生物數(shù)量的影響

2.3 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中主要酶的酶活的影響

小麥粉中存在的LA可以催化脂肪水解生成不飽和脂肪酸，再在LOX的作用下生成揮發(fā)性物質(zhì)，產(chǎn)生哈敗味，且較高活性的PPO也會(huì)使得面制品極易褐變，這些都會(huì)降低小麥粉的品質(zhì)[5]。表2中顯示了不同時(shí)間的蒸汽處理對(duì)小麥粉中PPO、LA和LOX活性的影響。由表2中數(shù)據(jù)可知，PPO、LA和LOX的活性均隨著蒸汽處理時(shí)間的增加而逐漸降低，這和Poudel等[18]的研究結(jié)果一致。當(dāng)蒸汽處理時(shí)間為320 s時(shí)，PPO、LA和LOX的酶活分別下降了50.31%、36.63%和74.34%。這可能是因?yàn)檎羝幚硎沟眯←溩蚜５臏囟燃眲∩仙?，而高溫改變了酶的結(jié)構(gòu)或構(gòu)象以及酶活性位點(diǎn)周圍的環(huán)境[19]。酶活的下降會(huì)提升小麥粉的貯藏穩(wěn)定性，且PPO活性的降低還會(huì)改善面制品的品質(zhì)，使得生鮮面不易反色。

表2 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中破損淀粉含量和主要酶的酶活的影響

2.4 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中破損淀粉含量的影響

破損淀粉含量是面粉的一個(gè)重要指標(biāo)，會(huì)影響面條的品質(zhì)。破損淀粉含量增加，面團(tuán)的最佳吸水量增大，面條的硬度下降，但同時(shí)也會(huì)使面條蒸煮損失增大以及變黏[20，21]。表2中顯示了不同時(shí)間的蒸汽處理后小麥粉中的破損淀粉含量，可以看出，破損淀粉含量隨著時(shí)間的增加先增大后減小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是剛開始時(shí)小麥籽粒吸收了較多的水蒸汽，籽粒變得更加緊實(shí)堅(jiān)硬不易研磨，導(dǎo)致磨粉過程中機(jī)械強(qiáng)度較大，淀粉顆粒被破壞，破損淀粉含量增加；但隨著蒸汽處理時(shí)間的延長(zhǎng)，熱處理強(qiáng)度增加，對(duì)小麥籽粒的結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，使其變得疏松易磨，故在磨粉過程中對(duì)淀粉的機(jī)械破壞作用小，破損淀粉含量又開始降低[15]。

表3 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

表4 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉淀粉糊化特性的影響

2.5 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

用Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀分析蒸汽潤(rùn)麥處理對(duì)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的影響。曲線的起始階段主要反映小麥粉的蛋白特性，如吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、蛋白弱化度(C2)等；而后面的部分用來反映淀粉的性質(zhì)，如淀粉的糊化(C3)、淀粉的凝膠化(C5)[22，23]。分析結(jié)果如表3所示，可以看出小麥粉的吸水率隨蒸汽處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，與破損淀粉含量的變化規(guī)律一致，這可能是因?yàn)槠茡p淀粉含量減小，面團(tuán)的吸水量變小，而破損淀粉含量增加，面團(tuán)的吸水量也隨之增加。蒸汽潤(rùn)麥處理后，面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間都顯著延長(zhǎng)(P<0.05)，而蛋白質(zhì)弱化度降低(C2變大)，這說明蒸汽處理可以強(qiáng)化面筋，增強(qiáng)面團(tuán)結(jié)構(gòu)。根據(jù)Hu等[15]的報(bào)道，熱處理可以促進(jìn)二硫鍵和非共價(jià)鍵的形成，增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)促進(jìn)蛋白和淀粉之間的相互作用，形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)的流變學(xué)特性。

此外，表3中的結(jié)果還表明，蒸汽潤(rùn)麥處理可以改變淀粉的糊化特性。從表中數(shù)據(jù)可以看出，面團(tuán)的峰值黏度(C3)隨時(shí)間的增加先增大后減小，而終值黏度(C5)在0～280 s時(shí)無顯著變化(P>0.05)，而當(dāng)時(shí)間延長(zhǎng)至320 s時(shí)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

2.6 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉淀粉特性的影響

淀粉糊化特性是反映淀粉特性的重要指標(biāo)，也與面條質(zhì)量密切相關(guān)[24]，通常使用RVA測(cè)定。由表4可知，淀粉黏度隨蒸汽處理時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律，這與Mixolab的淀粉黏度變化趨勢(shì)基本一致。當(dāng)時(shí)間從0 s增至280 s時(shí)，小麥粉的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、終值黏度和回生值均顯著增加(P<0.05)，從2 074、1 494、580、2 711、1 216 cP分別上升至2 408、1 788、621、3 083、1 296 cP。小麥粉糊化黏度的上升可能是因?yàn)檎羝幚韺?dǎo)致了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化及淀粉顆粒的輕微溶脹[22]。熱處理會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)之間形成二硫鍵和蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變，研究表明交聯(lián)反應(yīng)會(huì)增加面筋蛋白的黏度，且淀粉顆粒表面的親水性白蛋白和球蛋白易被熱改性，進(jìn)而會(huì)使淀粉顆粒的吸水性增加，導(dǎo)致黏度增加[15, 23]。使用淀粉黏度較高的小麥粉加工出的面條具有更好的口感和質(zhì)構(gòu)特性[23]。而當(dāng)蒸汽潤(rùn)麥時(shí)間為320 s時(shí)，小麥粉的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、終值黏度和回生值又呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，由2 408、1 788、621、3 083、1 296 cP減小至2 374、1 751、622、3 041、1 290 cP。這可能是因?yàn)殡S著熱處理強(qiáng)度增加，淀粉顆粒進(jìn)一步熔融糊化，失去部分吸水溶脹的能力，且淀粉鏈締合導(dǎo)致氫鍵增加，進(jìn)而導(dǎo)致淀粉黏度下降[15]。而糊化溫度隨蒸汽處理時(shí)間的增加從68.28 ℃降至67.70 ℃，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但不顯著(P>0.05)，這可能是因?yàn)檎羝幚硎剐←湻壑械牡矸郯l(fā)生了輕微糊化，淀粉顆粒的吸水溶脹從淀粉的無定形區(qū)開始，而糊化的淀粉具有更多的無定形區(qū)，吸水更快，糊化溫度降低[15]。

2.7 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中蛋白質(zhì)特性的影響

SE-HPLC是一種依據(jù)分子體積大小進(jìn)行分離的技術(shù)，可表征蛋白質(zhì)的分子量。通常情況下，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生交聯(lián)后，峰面積會(huì)變小，SDS可提取蛋白變少[25]。為進(jìn)一步明確蒸汽處理所引起的小麥粉品質(zhì)的變化，在不加還原劑的條件下用SDS萃取小麥粉中的蛋白質(zhì)，然后采用SE-HPLC分析蛋白質(zhì)的SDS可萃取特性，結(jié)果如圖2所示。小麥蛋白的SE-HPLC曲線可被分為三個(gè)主要部分，分別為大麥谷蛋白聚合物P1，中等麥谷蛋白聚合物P2和單體蛋白P3[26]。從圖中可以看出，蒸汽處理前后，SE-HPLC曲線中峰型和出峰時(shí)間保持一致，表明蒸汽處理并未改變蛋白質(zhì)的種類；但總峰面積逐漸減小，由2.0×107減小至1.6×107，這說明蒸汽處理促使蛋白質(zhì)發(fā)生了交聯(lián)聚合，形成了較大的聚合體，分子量變大，使得SDS可萃取蛋白質(zhì)含量下降，這也為蒸汽潤(rùn)麥處理后小麥粉面團(tuán)強(qiáng)度的增強(qiáng)和淀粉黏度的增大提供了解釋。

圖2 蒸汽潤(rùn)麥對(duì)小麥粉中蛋白質(zhì)非還原性SE-HPLC曲線的影響

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了不同蒸汽潤(rùn)麥時(shí)間對(duì)小麥和小麥粉的殺菌效果，以及對(duì)小麥粉理化特性的影響。研究表明，蒸汽潤(rùn)麥后，小麥籽粒的溫度急劇上升，小麥粉中的微生物數(shù)量和酶活顯著下降(P<0.05)，蛋白質(zhì)發(fā)生聚合。同時(shí)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，小麥粉的面團(tuán)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，糊化溫度下降，而破損淀粉含量、面團(tuán)的吸水率和淀粉黏度呈先增大后減小的趨勢(shì)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，可選取合適的蒸汽處理時(shí)間，在發(fā)揮降菌作用的前提下，還能增強(qiáng)面團(tuán)的強(qiáng)度，提升小麥粉的黏度特性，在一定程度上改善小麥粉的品質(zhì)。