李雪杰，張劍,2*，孟智慧，艾志錄,2*

1(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州， 450002) 2(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州， 450002)

全麥面粉是由全粒小麥經(jīng)過(guò)磨粉、篩分等步驟，含保有與原來(lái)整粒小麥相同比例的胚乳、麩皮及胚芽等成分的產(chǎn)品，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)人體健康有很大益處[1-2]。近年來(lái)，全球的全麥粉銷售量持續(xù)增長(zhǎng)，但全麥粉食品口感及貨架期問(wèn)題仍然較大地限制了全麥粉在食品行業(yè)的應(yīng)用[3-4]。因此，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段提高全麥粉的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)貨架期是非常重要的。臭氧的氧化性超強(qiáng)，且能被快速分解從而對(duì)產(chǎn)品不造成污染，因此臭氧受到越來(lái)越多食品加工行業(yè)研究人員的青睞[5-7]。早在1997年，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局就規(guī)定，臭氧可作為殺菌劑在食品工業(yè)中使用，并能有效改善加工貯藏中面粉的品質(zhì)[8-10]。秦先魁等[11]研究了臭氧處理對(duì)新收獲小麥糊化特性的影響，發(fā)現(xiàn)小麥粉的峰值黏度、最終黏度及糊化溫度與臭氧處理時(shí)間呈現(xiàn)不同程度的正相關(guān)。徐威威等[12]發(fā)現(xiàn)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(nèi)部組織中出現(xiàn)小孔洞，面筋蛋白結(jié)構(gòu)變得松散。MIN等[9]研究表明，臭氧處理對(duì)小麥粉的淀粉和蛋白質(zhì)有一定的影響。國(guó)內(nèi)外在將臭氧技術(shù)應(yīng)用于提高小麥粉的生產(chǎn)加工品質(zhì)及其儲(chǔ)存特性方面做了很多的研究，但目前在利用臭氧處理對(duì)全麥粉脂肪酸值以及粉質(zhì)拉伸特性、淀粉糊化特性的影響方面的研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究利用臭氧技術(shù)處理全麥粉，為其在面粉加工過(guò)程中的實(shí)用性提供了依據(jù)，再通過(guò)測(cè)定分析全麥粉各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化規(guī)律，來(lái)考察其對(duì)面粉品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

一風(fēng)吹全麥粉，鄭州金苑面業(yè)有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

QJ-8006K風(fēng)冷型臭氧機(jī)(15 g/h)，廣州銓聚臭氧科技有限公司；Farinograph-E粉質(zhì)儀、Extensograph-E拉伸儀，德國(guó)Brabender公司；InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀，F(xiàn)OSS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(shù)測(cè)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(cè)定儀，浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)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(guī)格為15 g/h、出氣濃度為5 mg/L的臭氧發(fā)生器進(jìn)行處理，處理時(shí)間分別為15、25和35 min，將處理好的全麥粉分別放入做好標(biāo)記的無(wú)紡布面粉袋中。

1.3.2 脂肪酸值的測(cè)定

采用脂肪酸值測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，每12 d測(cè)1次，共測(cè)8次，參照全麥粉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LS/T 3244—2015和GB/T 5510—2011《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料脂肪酸值測(cè)定》[14]。

1.3.3 水分含量的測(cè)定

采用InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀測(cè)定全麥粉中的水分含量。

1.3.4 面粉色澤的測(cè)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(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)定，取平均值。面粉顏色采用L*a*b*色系統(tǒng)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(fā)紅;b*值表示黃藍(lán)值，值越大，越發(fā)黃。

1.3.5 濕面筋含量的測(cè)定

濕面筋測(cè)定參照GB/T 5506.2—2008《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 小麥粉濕面筋測(cè)定法》[15]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 破損淀粉的測(cè)定

破損淀粉采用破損淀粉分析儀進(jìn)行測(cè)定，參照GB/T 31577—2015《糧油檢驗(yàn)小麥粉損傷淀粉測(cè)定 安培計(jì)法》[16]。

1.3.7 掃描電鏡實(shí)驗(yàn)的測(cè)定

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

1.3.8 粉質(zhì)、拉伸參數(shù)的測(cè)定

粉質(zhì)參數(shù)采用Farinograph-E型粉質(zhì)儀測(cè)定，參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定 粉質(zhì)儀法》[17]；拉伸參數(shù)采用Extensograph-E型拉伸儀測(cè)定，參照GB/T 14615—2006《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 流變學(xué)特性的測(cè)定 拉伸儀法》[18]。

1.3.9 全麥粉糊化特性的測(cè)定

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

1.4 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)采用Excel 2016、SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧處理對(duì)全麥粉脂肪酸值的影響

由圖1可知，隨著臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng)，全麥粉的脂肪酸值顯著降低，且處理時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)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(chǎn)物脂肪酸含量。

圖1 臭氧處理時(shí)間對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪酸值逐漸上升，但3個(gè)月后，臭氧處理后的全麥粉脂肪酸值仍在國(guó)家允許的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(≤116 mg/100 g，以干基計(jì))，且臭氧處理過(guò)的全麥粉脂肪酸值比空白組增加緩慢。這可能是因?yàn)樵趦?chǔ)藏過(guò)程中臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下被分解成氧氣，促進(jìn)全麥粉以及微生物含有的脂肪酶活力，加速對(duì)全麥粉中脂肪的水解，導(dǎo)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(guó)家允許的范圍之內(nèi)[20]。

2.2 臭氧處理對(duì)全麥粉基本指標(biāo)的影響

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

表1 臭氧處理時(shí)間對(duì)全麥粉基本指標(biāo)的影響Table 1 Effect of ozone treatment time on basic parameters of whole wheat flour

注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，可能是由于全麥粉在經(jīng)過(guò)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(zhì)充分吸水膨脹，形成較為完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而減少洗滌過(guò)程中面筋蛋白的流失，提高濕面筋的得率[22-24]，但過(guò)長(zhǎng)的臭氧處理時(shí)間反而會(huì)讓其比值下降。所以，適當(dāng)?shù)某粞跆幚碛欣谠鰪?qiáng)全麥粉的筋力。臭氧處理過(guò)的全麥粉，其L*值與對(duì)照組相比顯著升高，根據(jù)徐威威等[12]的研究，可以推測(cè)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(dǎo)致全麥粉顏色變淺。

2.3 臭氧處理對(duì)全麥粉超微結(jié)構(gòu)的影響

由圖2可知，全麥粉大多呈圓形，部分呈橢圓形，未經(jīng)臭氧處理的全麥粉顆粒的表面比較完整，組織結(jié)構(gòu)緊密，而臭氧處理過(guò)的全麥粉隨處理時(shí)間增加越來(lái)越分散，形成許多小顆粒。

a-對(duì)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(duì)照組表面完整且光滑，未發(fā)現(xiàn)破損現(xiàn)象，而處理過(guò)的全麥粉形狀發(fā)生畸形，表面發(fā)生損傷，導(dǎo)致破損數(shù)量增多，這與前面破損淀粉測(cè)定結(jié)果相吻合。

2.4 臭氧處理對(duì)全麥粉粉質(zhì)拉伸特性的影響

由表2可知，面團(tuán)的吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、延伸度和最大拉伸阻力隨著臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng)皆呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，并在15 min處達(dá)到最大值；隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，弱化度則呈現(xiàn)先減小后

a-對(duì)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(shì)，其值越小，表示面筋越強(qiáng)，面團(tuán)越不易流變[25]。全麥粉的粉質(zhì)拉伸特性的變化可能是由于短時(shí)間的臭氧處理使全麥粉面筋蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)中分子間以及分子內(nèi)的非共價(jià)鍵和二硫鍵受到影響，高聚物發(fā)生了聚合現(xiàn)象，從而增強(qiáng)了全麥粉的粉質(zhì)拉伸特性，而過(guò)長(zhǎng)的臭氧處理時(shí)間反而使得非共價(jià)鍵和二硫鍵遭受破壞，高聚物發(fā)生解聚現(xiàn)象，這與李超群等[13]研究結(jié)論相符合。綜上所述，臭氧處理時(shí)間為15 min時(shí)，全麥粉的粉質(zhì)拉伸特性最好。

2.5 臭氧處理對(duì)全麥粉糊化特性的影響

由表3可知，隨著臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng)，峰值黏度持續(xù)增加，處理時(shí)間為35 min時(shí)達(dá)到1 091.50 mPa·s，與對(duì)照組相比，處理組峰值黏度增加幅度較大，即臭氧對(duì)全麥淀粉的膨脹能力影響更大；低谷黏度隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，處理時(shí)間為35 min時(shí)，低谷黏度達(dá)917.00 mPa·s，與對(duì)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(guān)，淀粉酶更易作用于破損淀粉，破損淀粉含量高的面團(tuán)持水性較低，水的釋放能降低面團(tuán)的稠度，使全麥粉黏度增加，這與秦先奎等[11]研究結(jié)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(wěn)定性和抗老化趨勢(shì)[26-27]，隨著臭氧處理時(shí)間的變化，衰減值和回生值變化趨勢(shì)皆不顯著。

表2 臭氧處理時(shí)間對(duì)全麥粉粉質(zhì)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(shí)間對(duì)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(jié)論

隨著臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪酸值呈下降趨勢(shì)；貯存時(shí)間越長(zhǎng)，脂肪酸值越高，但臭氧處理過(guò)的全麥粉脂肪酸值與對(duì)照組相比增加得更慢且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于116 mg/100 g。儲(chǔ)藏時(shí)間L*值顯著上升；全麥粉的濕面筋含量、面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間、延伸度和最大拉伸阻力皆呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，并在15 min時(shí)達(dá)到最大值；面團(tuán)弱化度的變化趨勢(shì)是先減小后增加。峰值黏度、低谷黏度、最終黏度皆表現(xiàn)為連續(xù)增加。在掃描電鏡下可以看到全麥粉顆粒隨臭氧處理時(shí)間增加而越來(lái)越分散、表面變粗糙且破損數(shù)量增多。綜上，臭氧出氣濃度為5 mg/L時(shí)，處理時(shí)間選擇15 min為宜。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)考察臭氧處理全麥粉對(duì)其儲(chǔ)藏特性和品質(zhì)的影響，為臭氧在食品加工過(guò)程中的實(shí)用性提供了依據(jù)。但需要注意的是，目前的研究仍處于初級(jí)階段，工業(yè)級(jí)的臭氧處理方法、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題還有待解決。