臭氧處理對新收獲小麥品質的影響

黃雄偉，莊 坤，丁文平*

（武漢輕工大學 食品科學與工程學院，武漢 430023）

新收獲小麥在儲藏初期呼吸強度高、耐儲藏性差，出粉率低，面筋強度小，加工成的食品品質差[1]，這是由于未通過后熟作用。新收獲小麥后熟過程是貯藏物質由量變到質變的生理生化變化。隨著儲藏時間的延長，逐步完成“后熟作用”，面筋物理性質不斷變化，使小麥的蒸煮、烘焙、流變學特性、加工特性及食用品質等逐漸得到改善并達到最佳[2]。但是小麥后熟期長，一般在2個月左右[3]，所以縮短小麥的后熟期十分必要。小麥面筋中的蛋白質主要以單體或通過二硫鍵形成的寡聚體、多聚體形式存在[4]，其作為面團的重要組成部分，賦予面團持水性、黏結性、黏彈性等流變學性質，其含量組成和結構是影響面團加工特性和烘焙品質的主要原因[5]。

臭氧是一種強氧化劑，氧化能力僅次于氟[6]。臭氧來源是氧氣且分解后生產氧氣，其具有氧化性強、半衰期短、無害、無污染的特點[7]，臭氧處理后的小麥磨粉的能耗相對沒處理前降低了10%～20%[8]。所以，一方面臭氧處理后小麥制粉能耗降低，另一方面可以用臭氧作為強氧化劑，來促進新收獲小麥面筋蛋白中二硫鍵的形成，增加小麥粉的面筋品質。本研究采用臭氧處理來加快新收獲小麥的后熟，改善新收獲小麥的品質，分析探討了臭氧處理對新收獲小麥基本成分、濕面筋含量、面團流變學特性的影響，為臭氧處理技術應用于小麥加工提供參考，推動臭氧加工技術在谷物食品加工中的應用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新收獲小麥鄭9023：河南黃國糧業股份有限公司；硫代硫酸鈉（分析純）、無水乙醇（分析純）、硫酸銅（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；酒石酸鉀鈉（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、葡萄糖（分析純）、乙酸鉛（分析純）、硫酸鈉（分析純）、濃鹽酸（分析純）、硫酸鉀（分析純）、硼酸（分析純）、鎢酸鈉（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

GZX-9070MBE數顯鼓風干燥箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；BS224S型分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；SK-CFG-1C臭氧發生器：濟南三康環保科技有限公司；NG型吹泡稠度儀：法國肖邦公司；Buhler磨粉機：瑞士布勒公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預處理

將收獲15d左右的冬小麥鄭9023在室溫條件下潤麥20h，使小麥含水量達到15.5%（濕基）。將潤好的小麥密封后放入4℃的冷凍柜中冷藏。

1.3.2 臭氧處理及制粉

采用連續式臭氧發生器處理，臭氧發生量為1g/h，質量濃度為5mg/L，氣源流量為0.2m3/h，臭氧處理溫度控制在20～27℃，每次處理小麥量為600g。

將處理后的小麥放入密封袋，將密封袋敞開10min左右，讓殘余的臭氧氣體消散后再將其封口。將臭氧處理后的小麥放于4℃冰箱保存24h后，用Buhler 磨粉機制粉。將制好的小麥粉精粉放入密封袋中，排凈空氣后，在室溫條件下存放一周左右，保存在4℃冰箱中備用。

1.3.3 實驗指標的測定

粗淀粉測定：參考GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》中酸水解法進行測定。

粗蛋白測定：參考GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法進行測定。

小麥粉破損淀粉含量測定：按照GB/T 9826—2008《小麥粉破損淀粉測定法α-淀粉酶法》中方法測定。

小麥粉濕面筋含量測定：參考國標GB/T 5506.1—2008《小麥和小麥粉面筋含量第1部分：手洗法測定濕面筋》中方法測定。

小麥粉面團流變學特性測定：參考國標GB/T 14614.4—2005《小麥粉面團流變特性測定吹泡儀法》中方法進行。用標準濃度的稀鹽水溶液加入面粉進行混合、揉混制備成面團，然后將面團擠出細縫，形成細薄的面片試樣，之后將面片吹成氣泡，氣泡中的壓力隨著時間的變化被記錄下來，直到氣泡破裂，得到吹泡壓力曲線。吹泡壓力曲線的形狀和面積隨面團的流變特性而變化。曲線峰點的縱向高度和曲線的橫向總長度以及曲線下面所包圍的面積是面團吹泡膨脹過程中測得反映面團的特性參數P、L、W及P/L值。

1.3.4 數據處理

每個樣品測定3 次，數據用（平均值±標準差）表示。數據處理用SPSS軟件進行方差分析，用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 臭氧對小麥粉基本成分的影響

由表1可知，與未處理組相比，臭氧處理對新收獲小麥的粗蛋白含量影響不顯著（P＞0.05），這與SANDHU H P等[9]研究報道一致。與未處理組相比，臭氧處理能夠使新收獲小麥的粗淀粉含量顯著減小（P＜0.05），且隨著臭氧處理時間的增加，粗淀粉含量也顯著減小（P＜0.05）。

淀粉的氧化反應主要發生在葡萄糖的2，3，6 位C上及1，4 位的環間苷鍵上，氧化結果除苷鍵斷裂外，有限地引入醛基和羧基，使淀粉分子官能團發生變化部分解聚[10]。在臭氧處理新收獲小麥的過程中，隨著處理時間的增加，小麥粉部分淀粉的1，4 位的環間苷鍵斷裂，葡萄糖1位C上形成羧基，2位C上羥基形成醛基，最終導致部分葡萄糖醛酸的形成[9]，小麥粉粗淀粉含量下降。粗淀粉含量的減小，會影響面制品的某些品質，例如增加饅頭的體積，降低饅頭表皮白度。

表1 臭氧處理對小麥粉基本營養成分的影響Table 1 Effect of ozone treatment on proximate composition of wheat flour

2.2 臭氧對小麥粉破損淀粉的影響

圖1 臭氧處理對小麥粉破損淀粉含量的影響Fig.1 Effect of ozone treatment on damaged starch contents of wheat flour

由圖1可知，當臭氧處理時間≥1.0h時，與未處理組相比，臭氧處理能夠使新收小麥的破損淀粉含量顯著增加（P＜0.05）；隨著臭氧處理時間的增加，破損淀粉含量也顯著增加（P＜0.05）。

破損淀粉對面制品的影響，主要表現在兩方面：其一是使面團吸水率增大，這一影響是巨大的；其二是使淀粉對淀粉酶的敏感性增加[11]。破損淀粉含量太高或太低的小麥粉均不會制作出優質的面制品，破損淀粉的少量增加，可以提高面團的韌性、面粉的吸水率，但是過量的破損淀粉含量會減小饅頭與面包的體積，所以控制小麥粉的破損淀粉含量，對面制品的加工工業很有必要。

2.3 臭氧對小麥粉濕面筋的影響

由圖2可知，與未處理組相比，臭氧處理能夠使新收小麥的濕面筋含量顯著增加（P＜0.05）；隨著臭氧處理時間的增加，小麥粉濕面筋含量先增加后減小。

圖2 臭氧處理對小麥粉濕面筋含量的影響Fig.2 Effect of ozone treatment on wet gluten contents of wheat flour

新收獲小麥經過適量臭氧處理后，不溶性蛋白與可溶性蛋白的比值有所增加，然而過量的臭氧處理反而會讓比值下降[12]。小麥粉中的蛋白質，主要是由麥清蛋白、麥球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白4種組成[13]，其中麥醇溶蛋白和麥谷蛋白是構成小麥面筋蛋白質的主要成分[14]，且兩者均為水不溶性蛋白。所以，適當的臭氧處理，有助于小麥粉中麥醇溶蛋白和麥谷蛋白的形成，有利于增強小麥粉的筋力。

2.4 臭氧對小麥粉面團流變學特性的影響

臭氧處理對小麥粉面團流變學特性的影響結果見表2。P值表示吹泡過程中所需最大壓力，與面泡內最大壓力值成正比，代表面團在吹泡過程中的最大抗膨脹變形力；L值是每條曲線破裂時的橫坐標，所以其實際上是面團延展性的一種表現，體現了面團的延伸性和持氣能力；W值表示氣泡膨脹直到破裂所必須的能量；P/L值是一個無單位的值，通過用最大抗壓力除以破裂時的平均橫坐標得到的比率，表示曲線的形狀，反映揉韌性和延展性的相互關系[15]。

表2 臭氧處理對小麥粉面團流變學特性的影響Table 2 Effect of ozone treatment on rheological properties of dough

由表2可知，與未處理組相比，隨著臭氧處理時間的增加，P值、P/L值逐漸增大；當時間≥1.0h時，與未處理組相比，P值、P/L有顯著差異（P＜0.05）；且隨著臭氧處理時間的增加，P值、P/L值也顯著增大（P＜0.05）。然而，與未處理組相比，隨著臭氧處理時間的增加，L值顯著下降（P＜0.05）。

隨著臭氧處理時間的增加，小麥粉的抗延伸阻力增加，而延展性減小，這與VIOLLEAU F等[12]的研究報道一致。

與未處理組相比，隨著臭氧處理時間的增加，W值先減小后增加，在時間為1.0h時取得最小值，且與未處理組相比有顯著差異（P＜0.05）。VIOLLEAU F等[12]研究發現，在適量臭氧處理下，小麥粉其面團能量（W）有所增加，這與上述實驗結論基本一致。

P值、L值、P/L值及W值的變化，實質上是小麥面團柔韌性、延展性和小麥粉筋力的變化，臭氧對新收獲小麥粉面團的上述吹泡特性的影響，直接會影響到小麥粉的烘培特性和蒸煮特性。

3 結論

在室溫、臭氧處理濃度為5mg/L、處理時間0.5～2.0h下分別處理新收獲小麥，結果表明：與未處理組相比，臭氧處理對新收獲小麥的粗蛋白含量無顯著影響（P＞0.05），而對粗淀粉含量、破損淀粉含量、小麥粉濕面筋含量、小麥粉面團流變學特性的各項參數均有一定程度的影響（P＜0.05）。隨著臭氧處理時間的增加，小麥粉的粗淀粉含量逐漸減小，破損淀粉含量逐漸增加，而濕面筋含量先增加后減小；面團P值、P/L值逐漸增大，L值逐漸下降，W值先減小后增加。臭氧處理對新收獲小麥品質的這些改變，會直接或者間接影響到新收獲小麥粉的烘焙特性和蒸煮特性。

[1]沈宗海.糧油儲藏學[M].北京：中國財政經濟出版社，1998.

[2]趙乃新，馬志強，王樂凱，等.小麥儲藏過程中品質性狀變化規律分析[J].麥類作物學報，2004，24（4）：67-70.

[3]丁衛新.新小麥“后熟期”前后品質變化規律的研究[J].現代面粉工業品質監控，2011（4）：46-50.

[4]WRIGLEY C W，BIETZ J A.Proteins and amino acids [M].Minnesota：American Association of Cereal Chemistry，1988.

[5]張玉榮，劉四奎，周顯青.小麥受蛀食性害蟲侵害后其面筋蛋白結構的變化[J].河南工業大學學報：自然科學版，2011，32（5）：6-10.

[6]王彥玲，李堅斌，莫埔镅，等.臭氧對糖蜜酒精廢液脫膠效果的研究[J].中國釀造，2006，25（5）：24-26.

[7]藍慎善，張有林，王若瑒.臭氧處理對小麥儲藏品質影響的研究[J].食品工業科技，2008，29（3）：257-259.

[8]DESVIGNES C,CHAURAND M,DUBOIS M,et al.Changes in common wheat grain milling behavior and tissue mechanical properties following ozone treatment[J].J Cereal Sci,2008,47(2):245-251.

[9]SANDHU H P,MANTHEY F A,SIMSEK S.Ozone gas affects physical and chemical properties of wheat(Triticum aestivumL.)starch[J].Carbohyd Polym,2012,87(2):1261-1268.

[10]劉冠軍，董海洲，劉 文.氧化淀粉新工藝制備和應用[J].糧食加工，2006，31（1）：44-46.

[11]王曉曦，邵 青，張振鐸，等.小麥破損淀粉含量對制品蒸煮品質影響及其機理[J].糧食與油脂，2001（3）：10-12.

[12]VIOLLEAUF,PERNOT AG,SURELO.Effect of Oxygreenwheat ozonation process on bread dough quality and protein solubility[J].J Cereal Sci,2012,55(3):392-396.

[13]況 偉，趙仁勇，王金水.小麥蛋白質與面包烘焙品質之間的關系[J].鄭州工程學院學報，2002，23（3）：95-98.

[14]鄭少華.小麥和小麥粉濕面筋含量測定影響因素的研究[J].福建分析測試，2011，20（1）：10-14.

[15]王曉陽，王鳳成，肖小洪，等.吹泡儀及其在專用面粉研發中的應用[J].現代面粉工業，2009，23（4）：38-40.