微波辐照改善全麦粉品质的可行性探讨

刘 静 赵春晖 宋跟龙 张国文

1.安徽粮食工程职业学院 合肥 2300012.布拉本德公司 上海 200001

微波辐照改善全麦粉品质的可行性探讨

刘 静1赵春晖2宋跟龙1张国文1

1.安徽粮食工程职业学院 合肥 230001
2.布拉本德公司 上海 200001

分析了全麦粉应用的局限性及主要原因，综述了全麦粉品质改良的技术进展，介绍了微波在粮油食品加工中的应用，分析了微波辐照改善全麦粉食用品质的可行性。

微波 全麦粉 食用品质

制粉设备的发展及制粉与食品加工技术的改进，不断满足人们对食品质构、口感、风味与外观的需求，但是，过于精细的饮食造成了许多膳食纤维、维生素、矿物元素与其他营养素的损失，从而导致肥胖、高血压、糖尿病等的泛滥。因此，欧盟、美国谷物化学家协会等机构先后倡导增加全谷物食品的摄入。近些年，在国内也掀起了研究、开发全麦粉及其食品的热潮。然而，与传统的白面粉相比，全麦粉在储藏稳定性和主食食品加工适用性等方面仍然存在诸多挑战，限制了其在食品加工中的应用。因此，探究全麦粉应用局限性的原因，改进全麦粉加工的工艺，改善全麦粉的食用品质及储藏稳定性，是开拓全麦粉应用前景的关键和根本，具有十分重要的实践意义。

1 全麦粉应用的局限性及其主要原因

何谓全麦粉？目前国际上仍没有统一的定义。参照1999年美国谷物化学家协会[1]和2004年美国谷物理事会[2]先后对全谷物的定义，全麦粉应该由完整的谷物籽粒加工，包括谷物种子所有的营养成分，且各营养组分的比例应与完整的谷物颖果中的比例基本相同。从这个定义上来讲，目前市场上的全谷物食品很少。大部分的全谷物食品只是在原来的配方中添加一定量的全谷物粉，其中的营养成分与籽粒颖果中的比例相差较大。而且，目前全麦粉的应用范围多局限于全麦饼干、全麦面包等烘烤类食品，其在面条、馒头等蒸煮类食品中的应用还存在很大的障碍。究其原因，大概包括以下几个方面：

一方面，全麦粉的食用品质和工艺品质较差。小麦籽粒主要由皮层、胚乳和胚等部分组成。传统的小麦粉加工是将麦心从麦皮上剥刮下来并经过多道研磨和筛理，获得合适粒度的小麦粉，其主要成分是胚乳，因加工精度不同而含有少量的糊粉层。面粉的主要化学成分是淀粉和蛋白质。加水揉制，面筋蛋白形成多孔的网状结构，淀粉和少量的脂质填充其间，从而形成具有粘弹性的面团。该面团特有的弹性和延展性保证了其良好的操作性能与产品的松软口感和柔软质地。全麦粉加工方法主要有两种，即全籽粒粉碎法[3]和回添法[4]。不管是哪一种方法，由于大量麸皮和胚芽的混入，全麦粉不易磨碎，粒度较大，灰分含量远远高于普通的精制面粉，因此，食品质构粗糙，色泽暗淡且均匀性明显变差[5]。高含量的膳食纤维虽然对健康有益，但是对面团的粉质和拉伸性质影响显著，使面团吸水率增加，对面筋网络结构产生破坏和稀释，使得面团延伸性变差[6]，显著影响产品外观和口感。另一方面，全麦粉的储藏稳定性较差。传统的面粉加工，小麦胚芽连同麦皮一同被剥离，造成了大量不饱和脂肪酸、维生素和矿物质的损失。而全麦粉加工中胚芽被粉碎并混入全麦粉，减少了维生素、矿物质等的损失，增加了不饱和脂肪酸的含量，提高了全麦粉的营养价值，但是不饱和脂肪酸容易氧化，加之麸皮中由于研磨、粉碎而活化的脂肪酶和小麦胚芽中被激活的脂肪氧化酶的作用，脂肪可以在短时间内被分解为脂肪酸和甘油，不饱和脂肪酸被氧化为过氧化物，使得全麦粉的储藏稳定性显著降低，大大限制了其在食品加工中的应用。

2 全麦粉品质改良技术进展

尽管全麦粉的应用面临巨大的技术难题，但其发展势不可挡。目前关于全麦粉品质的研究主要集中在两个方面：①通过对小麦麸皮或全籽粒进行超微粉碎，克服粒度较大对全麦粉食用品质的影响[7][8]。②通过挤压膨化、热风干燥、蒸汽爆破等方法对小麦籽粒进行稳定化处理，钝化其中的氧化酶类，改善全麦粉储藏稳定性[9][10]。

利用超微粉碎产生的高频振动、冲击和剪切作用，麸皮被粉碎至一定粒度，配粉时更易实现混粉均匀，更有利于面筋网络的扩展，且所得全麦粉面筋指数增大，面筋筋力增强。同时，由于麸皮中膳食纤维亲水基团的暴露，面团吸水率增加。但是，经过超微粉碎，麸皮中的阿拉伯木聚糖被释放出来，阿拉伯木聚糖凝胶吸水能力较强，会和小麦面筋蛋白发生竞争性吸水，抑制面筋网络结构的形成。当面粉粒度过小时，其中的阿拉伯木聚糖凝胶与小麦蛋白发生竞争性吸水，水分子由小麦面筋向阿拉伯木聚糖凝胶迁移，影响面团的形成，面团弱化度增加，延伸性变差，从而导致面包烘焙品质变差。同时，超微粉碎使得面粉中破损淀粉含量显著增加，对面团的烘焙品质也是不利的[11][12]。

挤压膨化处理能有效钝化麸皮和胚芽中的脂肪酶活性，经过挤压加工处理，其脂肪酸值明显下降，可以增强全麦粉的储藏稳定性，同时有利于某些酚类物质的释放，增加全麦粉的总酚含量，提高其抗氧化活性。但是，挤压升温会造成B族维生素含量的显著降低[13]。热风干燥结合超微粉碎工艺可以杀灭原料中的微生物并使脂肪酶、过氧化物酶等生物酶失活。蒸汽爆破可以对小麦籽粒进行预粉碎，有利于后续的粉碎工作，减少能耗；可实现小麦中纤维素、半纤维素等生物大分子的初步降解，提高小麦中各物质的消化率[10]。但是，由于这些热处理方法的可控性较差，往往很难控制蛋白质的改性程度，造成蛋白质不可逆变性，维生素遭到破坏，不能取得很好的改善效果。

3 微波及其在粮油食品加工中的应用

微波是一种具有穿透特性的电磁波。微波加热主要是基于其产生的高频电磁场使得极性物质分子因此改变自身取向而产生高频振动，吸收能量，导致表观温度升高。对于谷物（粮粒）来说，温度的升高主要与其中的水分含量有关。籽粒内部水分含量越高，温度升高的越快。与传统的热风干燥、蒸汽处理等热处理方式相比，微波加热升温迅速、能量利用率高，过程更容易控制，对工艺的自动化适应性强[14]。除了热效应，有研究表明，微波还具有非热效应，导致蛋白质的构象因此而改变，从而使耐热性酶失活[15][16]。

在粮油食品加工中，微波主要用于原粮的干燥及原粮与成品粮的水分调节[17-19]。由于适度的微波处理可以钝化小麦胚芽的水解酶类（例如α-淀粉酶、β-淀粉酶、多酚氧化酶、解酯酶等），也被用于小麦胚芽的稳定化处理[20-22]。张锐利等[22]将微波用于小麦胚芽的灭酶，可迅速、有效地钝化其中的解酯酶，从而提高胚芽的储藏稳定性。张淼[23]等采用微波辐照生鲜面条，用于钝化其中的多酚氧化酶（PPO），降低酶促褐变反应的程度，从而提高生鲜面条的颜色稳定性。

4 微波辐照改善全麦粉品质的可行性

和普通小麦粉相比，全麦粉工艺性能和食用品质劣化，储藏稳定性差，归根结底是由于麸皮和胚芽的混入。通过超微粉碎可以降低全麦粉的粒度，提高其混粉的均匀度，更有利于面筋网络的扩展，面筋筋力增强，面团吸水率增加。微波辐照可以降低全麦粉中的脂肪酶和脂肪氧化酶活性，延缓脂肪酸的氧化，提高全麦粉的抗氧化能力，延长全麦粉的储藏期[24]。同时，适度的微波处理可以改变小麦蛋白的溶解特性，使得小麦蛋白组分和分子量分布发生变化，在一定程度上强化面筋，改善面粉的流变特性和烘焙品质[25]。谢岩黎等[24]采用微波（微波功率700 W，频率2450 MHz）辐照全麦粉，发现微波辐照可以延缓全麦粉脂肪酸值的增加，有效降低其储藏过程中脂肪酶和脂肪氧化酶的活性，提高全麦粉的抗氧化活性，在一定程度上可提高全麦粉的储藏稳定性。张红云[25]等采用微波处理新收获的小麦籽粒，发现低能量（280W）微波处理可以改善其烘焙品质，高能量（480W）微波处理对烘焙品质不利。主要原因是，刚收获的小麦由于没有完成后熟，烘焙品质不佳。微波处理使得部分小麦蛋白发生聚合，低分子量可溶性蛋白含量降低，高分子量不溶性蛋白含量增加，面筋蛋白含量增加，适度的微波处理促进小麦蛋白一定程度的聚合，优化了不同小麦蛋白的含量及分子量分布。笔者及其团队曾对发芽小麦籽粒进行微波处理，再次验证了适度微波处理导致小分子量小麦蛋白组分数量减少，高分子量小麦蛋白组分数量增加，从而强化面筋蛋白网络结构，改善面粉的食用品质。小麦籽粒中的水解酶类主要分布在糊粉层和胚芽，而蛋白质主要分布在籽粒内部的胚乳中，基于此，首先控制微波处理的参数（功率、微波处理时间、小麦籽粒含水量等）对小麦籽粒进行适当的微波处理，然后对微波处理后的小麦籽粒进行超微粉碎，既可降低全麦粉中水解酶类，提高全麦粉储藏稳定性，又可有效优化小麦蛋白地分子量分布，降低全麦粉的粒度，改善全麦粉的粒度均匀性，提高全麦粉工艺品质和食用品质。

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TS 211.4+3

A

1674-5280（2015）06-0008-03

2014年安徽省教育厅省级质量工程项目2014tszy086粮食工程特色专业

2015-10-15

刘静（1987—），女，硕士研究生，助教，研究方向：粮食加工。