不同干燥方式及抑制剂对小麦胚芽褐变的影响

陈春刚，伊丽华，胡胜杰（河南科技学院食品学院，河南新乡　453003）



不同干燥方式及抑制剂对小麦胚芽褐变的影响

陈春刚，伊丽华，胡胜杰
（河南科技学院食品学院，河南新乡453003）

摘要：通过比较鼓风干燥、微波干燥及远红外干燥3种干燥方式，研究其对小麦胚芽褐变的影响。小麦胚芽干燥后进行糖化，过滤后取滤液，通过分光光度计测定430 nm处吸光度，并用比较测色仪测定其色度，得出远红外干燥的小麦胚芽汁色度最小。采用正交试验对褐变抑制的工艺条件进行优化，最佳工艺条件为鼓风干燥温度50℃，抗坏血酸添加量8 mg，处理时间6 h。

关键词：微波干燥；远红外干燥；小麦胚芽褐变；吸光度

我国小麦总产量居世界首位，年总产量为1.10× 108t左右，可以开发利用的小麦胚芽贮藏量高达280×104～420×104t。胚芽营养丰富，所含粗蛋白含量多于其他作物，铁、VB含量较多，富含氨基酸，其中谷氨酸含量最高，有利于儿童智力改善[1]。但是，目前我国对于小麦胚芽的研究开发尚停留在营养源水平上，其功能还远没得到充分利用，主要障碍是它的不耐储存性。胚芽极容易被氧化[2]，导致酸败，产生不良风味，另外微生物也极易繁殖生长，所以小麦胚芽的稳定化处理就尤为重要。

目前使用最为广泛稳定小麦胚芽的方法是烘烤干燥法。该法除了能够产生特殊的色香味，也会破坏胚芽中原有的营养成分，如各类氨基酸、维生素等[3]，甚至致癌物质丙烯酰胺的产生也与烘烤过程中的美拉德反应有关[4]。所以，有效控制小麦胚芽的干燥条件，防止因美拉德反应而产生褐变就变得尤为重要。本文拟通过探索各种干燥条件，找到最佳用于抑制褐变的干燥方法，从而为大规模利用小麦胚芽、提高小麦资源利用率创造一定的条件。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

小麦胚芽；亚硫酸钠、抗坏血酸（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司提供。

1.2试验设备

恒温鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；GD900G型微波炉（微波输出功率900 W，微波频率2 450 MHz），顺德市格兰仕微波炉电器有限公司产品；PEO系列比萨饼电烘炉，顺德荣基厨具电器公司产品；电热恒温水浴锅，北京中兴伟业仪器有限公司产品；WSL-2型比较测色仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司产品；720型见分光光度计，尤尼科（上海）仪器有限公司产品；FA2104型电子天平，上海良平仪器有限公司产品；FW400A型倾斜式高速万能粉碎机，北京中兴伟业仪器有限公司产品。

1.3试验方法

材料选择→小麦胚芽干燥→小麦胚芽烘烤→小麦胚芽粉碎→糖化→色度测定。

1.3.1不同干燥条件的单因素试验

（1）鼓风干燥箱干燥小麦胚芽。称取65.0g小麦胚芽5份，使其分别在50，55，60，65，70℃条件下进行鼓风干燥。

（2）微波干燥。称取65.0g小麦胚芽5份，使其分别在微波炉中干燥4.0，5.5，7.0，8.5，10.0min。

（3）远红外干燥。称取65.0g小麦胚芽5份，使其分别在50，55，60，65，70℃电烘炉中进行干燥。

（4）分别精确称取2，4，6，8，10 mg的亚硫酸钠晶体和抗坏血酸粉末，加入15 mL的水中，配制成不同质量浓度梯度的溶液，将溶液分别加入到5组65.0g小麦胚芽中浸泡9 h，在60℃鼓风干燥的条件下进行干燥。

（5）抑制剂作用时间。精确称量5组10 mg抗坏血酸，混匀后，加到小麦胚芽中分别浸泡3，6，9，12，15 h，在60℃鼓风干燥的条件下进行干燥。

（6）鼓风干燥温度。精确称量5组10 mg抗坏血酸，混匀后，加到小麦胚芽中浸泡6 h后，使其分别在50，55，60，65，70℃条件下进行鼓风干燥。

1.3.2小麦胚芽烘烤

根据小麦胚芽的干燥条件，将焙烤温度设定为80℃，时间设定为2.5 h[5]。

1.3.3小麦胚芽褐变色度的测定

取50.0g粉碎后的小麦胚芽放入500 mL烧杯中（精确到0.1 g），加46℃水200 mL，在45℃水浴中不断搅拌，保温30min，使醪液以1℃/min水浴升温，在25min内升至70℃并保温1 h，15min内降至室温，用水冲洗搅拌器，使其内容物准确称量为450.0g，用玻璃棒搅拌，并用中速滤纸过滤。将最初收集到的约100 mL滤液重新过滤，收集于干燥锥形瓶中[6]。

（1）吸光度的测定。取制备好的小麦胚芽汁，注入比色皿中，用分光光度计测定其在430 nm和700 nm处的吸光度，并计算色度。

（2）色度的测定。取制备好的小麦胚芽汁注入比色皿中，放入比色仪，与标准色盘比较，并读数，换算成色度值。

1.3.4正交试验

根据单因素试验结果，设计L9（34）的正交水平表，根据设计表格做相应的试验。

2　结果与分析

2.1单因素试验分析

2.1.1鼓风干燥对小麦胚芽色度的影响分析

鼓风干燥温度对吸光度的影响见表1，鼓风干燥温度对色度的影响见表2。

表1　鼓风干燥温度对吸光度的影响

表2　鼓风干燥温度对色度的影响

由表1可知，色度是由430 nm处的吸光度按一定方法换算得出的结果。由表2可知，色度是由比较测色仪测定出的结果。为明显的展现数据变化趋势，将表1转换成折线图。

不同鼓风干燥温度对小麦胚芽色度的影响见图1。

图1　不同鼓风干燥温度对小麦胚芽色度的影响

由图1可知，鼓风干燥温度在60℃时色度最大，等于8.93 EBC；当鼓风干燥温度低于60℃时，色度随鼓风干燥温度增加而逐渐增大；当鼓风干燥温度高于60℃时，色度随鼓风干燥温度升高逐渐减小。造成这种趋势的原因可能是在较低温度（40～ 50℃）时，美拉德反应较缓慢；在较高温度（60～ 70℃）时，本试验原料小麦胚芽的含水率低，美拉德反应也不明显。在表2中色度值的大小差异比较不明显，但也可以看出最大值在60℃。

2.1.2微波干燥对小麦胚芽色度的影响分析

按照2.1.1的处理方法，将微波干燥处理的试验结果转换成折线图。

不同微波干燥时间对小麦胚芽色度的影响见图2。

由图2可知，随着微波干燥时间的增加，小麦胚芽色度逐渐减小，并且减小的趋势越来越明显。这可能是由于微波干燥热量供给过大，降水速率过快，造成了蛋白质的急剧变性，美拉德反应受阻。

2.1.3远红外干燥对小麦胚芽色度的影响分析

不同远红外干燥温度对小麦胚芽色度的影响见图3。

图2　不同微波干燥时间对小麦胚芽色度的影响

图3　不同远红外干燥温度对小麦胚芽色度的影响

由图3可知，远红外干燥温度60℃时色度最大，等于7.71 EBC；在远红外干燥温度低于60℃时，色度随着远红外干燥温度的升高而增大，上升幅度较大；在远红外干燥温度高于60℃时，色度随远红外干燥温度的升高略有下降，其色度变化原理同鼓风干燥相类似。

对3种干燥方式色度进行比较可以看出，远红外干燥得到的小麦胚芽最低色度在3种干燥方式的最低色度中最小，鼓风干燥次之，微波干燥最大。可能是由于远红外干燥能流密度大、穿透性强、传热效率大大提高，干燥时间大大缩短，避免了农产品营养成分的损失，保持了产品色泽[7]。由于小麦胚芽稳定生产中，鼓风干燥是最常见的小麦胚芽干燥方式。进行添加褐变抑制剂时，采用鼓风干燥。

2.1.4抗坏血酸和亚硫酸钠添加量对小麦胚芽色度的影响

向小麦胚芽中添加亚硫酸钠和抗坏血酸，比较2种褐变抑制剂对美拉德反应的抑制情况。

抗坏血酸和亚硫酸钠添加量对小麦胚芽色度的影响见图4。

由图4可知，添加亚硫酸钠时色度先下降后上升，造成这种结果的原因可能是由于亚硫酸根能够和反应物中的羰基发生加成反应，阻止了Schiff碱和N2葡萄糖基胺的生成，进而美拉德反应受到抑制。当亚硫酸根量太多时，亚硫酸钠作为还原剂，在有氧或有氧化剂存在的条件下，已被还原的双键易恢复，从而出现了回色现象[8]。

抗坏血酸较亚硫酸钠的褐变抑制作用更稳定，效果也优于亚硫酸钠，所以下面试验中固定抗坏血酸添加量为10 mg时，研究其处理时间及温度对色度的影响。

2.1.5抗坏血酸处理时间对小麦胚芽色度的影响

抗坏血酸处理时间对小麦胚芽色度的影响见图5。

图4　抗坏血酸和亚硫酸钠添加量对小麦胚芽色度的影响

图5　抗坏血酸处理时间对小麦胚芽色度的影响

由图5可知，抗坏血酸在小麦胚芽中处理时间在9 h以后色度逐渐呈稳定上升趋势。处理时间为6 h时色度最低，等于6.43 EBC；6 h以后色度上升，这是由于抗坏血酸与氧气接触时间过长，抗坏血酸被氧化成脱氢抗坏血酸，易与氨基酸反应，导致褐变加深。所以，在后期试验中将抗坏血酸添加量设定为10 mg，处理时间设定为6 h，研究不同干燥温度对小麦胚芽色度的影响。

2.1.6鼓风干燥温度对小麦胚芽色度的影响分析

鼓风干燥温度对小麦胚芽色度的影响见图6。

由图6可知，随着鼓风干燥温度的升高，小麦胚芽色度先增大后减小，在50℃时色度最小，为5.84 EBC。在50～60℃时色度上升幅度较小，60℃色度最大，60～65℃时下降趋势较小。

2.2正交试验分析

根据单因素试验结果，设计L9（34）正交试验。

图6　鼓风干燥温度对小麦胚芽色度的影响

抗坏血酸对小麦胚芽色度的试验因素与水平设计见表3，抗坏血酸对小麦胚芽色度的试验结果见表4。

表3　抗坏血酸对小麦胚芽色度的试验因素与水平设计

表4　抗坏血酸对小麦胚芽色度的试验结果

根据各因素列的极差Rj，进行因素的主次排序RC>RA>RB，表明小麦胚芽褐变抑制条件的影响因素由强到弱依次是干燥温度>抗坏血酸添加量>处理时间，最佳褐变抑制条件是C1A2B2，即干燥温度为50℃，抗坏血酸添加量为8 mg，处理时间为6 h。

未添加褐变抑制剂时，鼓风干燥温度为50℃时，小麦胚芽色度是7.26 EBC。根据正交试验选择的最佳褐变抑制条件进行试验，得到的小麦胚芽汁于430 nm处的吸光度为0.443，即色度为5.63 EBC，此时小麦胚芽色度已属于浅色麦芽范围。通过相应的工艺添加抗坏血酸，小麦胚芽色度减小了1.63 EBC。抗坏血酸添加可以在一定程度上抑制小麦胚芽褐变的发生，减少小麦胚芽色度。

3　结论

对3种干燥方式色度进行比较可以看出，远红外干燥得到的小麦胚芽最低色度在3种干燥方式的最低色度中最小，鼓风干燥次之，微波干燥最大；且远红外干燥得到的色度较稳定、平均色度最小，微波干燥得到的平均色度次之，鼓风干燥得到的平均色度最大。单从小麦胚芽色度和干燥效率上看，远红外干燥比鼓风干燥方式更为适合，但在小麦胚芽加工业中还没得到广泛的应用。

通过相应的工艺添加抗坏血酸，添加量为8 mg，处理时间为6 h时，色度最低为5.63 EBC，比未经过褐变抑制处理的小麦胚芽色度减小了1.63 EBC。抗坏血酸的添加可以在一定程度上抑制小麦胚芽的褐变，使小麦胚芽色度减少，能够提高高纯度小麦胚芽的提取率。

参考文献：

[1]张中，程美林，王丽，等.发芽对小麦品质的影响[J].中国粮油学报，2014（1）：13-15.

[2]郑文华，许旭.美拉德反应的研究进展[J].化学进展，2005，17（1）：122-127.

[3]潘宗杰.麦芽焙烤过程中美拉德反应对麦芽特性的影响[J].啤酒科技，2007（3）：61-65.

[4]呼德，陈存社，程雷，等.烘烤小麦胚芽中丙烯酰胺含量的测定与分析[J].北京工商大学学报，2011（1）：11-13.

[5]程殿林.酒类生产技术丛书·啤酒生产技术[M].北京：化学工业出版社，2000：79-80.

[6]Wolflgang kunze（德）.Technologie brauer and m′A′Lzer[M].北京：中国轻工业出版社，1998：213-214.

[7]李建军.远红外干燥技术及应用前景研究[J].赤峰学院学报，2013（3）：58-60.

[8]陈伟.甘薯饮料褐变抑制工艺的研究[J].食品研究与开发，2012，33（10）：187-190.

Different Drying Methods and Inhibitiors on The Influnce of Wheat Germ Browning

CHEN Chungang，YI Lihua，HU Shengjie
（School of Food Science，He'nan Institute of Science and Technology，Xinxiang，He'nan 453003，China）

Abstract：This paper mainly studies the impact on wheat germ browning of three drying methods which include blast drying，

microwave drying and far infrared drying.After dry wheat germ is saccharified，the filtrate is determined by spectrophotometer at 430 nm.Then the chromaticity of it is determined by comparator.It is concluded that the color of wheat germ by far infrared dry isminimum.And the conditions for the inhibition of browning are optimized by orthogonal experiments.The optimum conditions are as follows：blast drying temperature is 50℃，the amount of ascorbic acid is 8 mg，reaction time is 6 h.

Key words：microwave drying；far infrared drying；wheat germ browning；absorbance

作者简介：陈春刚（1978—），男，硕士，讲师，研究方向为食品工艺。

基金项目：地方高校国家级大学生创新训练计划项目（201310467025）。

收稿日期：2015-12-02

文章编号：1671-9646（2016）02a-0020-04

中图分类号：TS201.2

文献标志码：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.02.006