黃世瑜，鄧源喜，王家良，許 暉，李曉之

蚌埠學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，蚌埠，233030

小麥麩皮是麥粒最外層的表皮，是麥粒經(jīng)磨粉機加工磨粉后留下來的一部分，是面粉廠的主要副產(chǎn)物。小麥麩皮含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)素，特別是豐富的膳食纖維和B族維生素，具有很好的保健功能。以往小麥麩皮大多被當作飼料用來喂豬或其它牲口，或用于釀造醬油、制醋等，經(jīng)濟價值不高。現(xiàn)在越來越多的研究是從小麥麩皮中提取麩皮蛋白、E和B族維生素、膳食纖維、低聚糖等活性物質(zhì)，開始作為食品輔助原料使用，甚至直接食用。為了提高麩皮的食用性，需要做精制處理，淡化褐變的顏色和降低令人不愉快的氣味。通常采用蒸煮、加酸、加糖、干燥等處理改善風味。本研究利用脫色劑，降低麩皮的褐色，提高麩皮二次加工的適應(yīng)性,使人們更好地接受小麥麩皮類的食品[1-2]。

脫色劑又稱為漂白劑，是指能破壞或者抑制食品色澤形成因素，使其色澤褪去或者避免食品褐變的一類添加劑，按作用機理分為氧化型脫色劑和還原型脫色劑。氧化型脫色劑是通過本身的氧化作用破壞著色物質(zhì)或發(fā)色基團，從而達到脫色的目的[3-6]；還原型脫色劑主要是通過所產(chǎn)生的二氧化硫的還原作用，使色素成分分解或褪色[7-9]。過氧化氫和焦亞硫酸鈉是食品加工中比較常用的脫色劑，前者為氧化型脫色劑， GB 2760-2014 《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》批準其作為加工助劑使用,后者為還原型脫色劑。脫色劑除可改善食品色澤外，還具有一定的抑菌防腐、抗氧化等作用[10]。

本研究分別選用過氧化氫和焦亞硫酸鈉作為脫色劑對小麥麩皮進行脫色處理，通過對脫色劑的使用量、脫色時間、脫色溫度等因素的考察，在各單因素實驗基礎(chǔ)之上，通過正交優(yōu)化實驗，確定小麥麩皮的最佳脫色工藝，并對產(chǎn)品中脫色劑的殘留量進行檢測[11-12]。

1 實驗部分

1.1 主要實驗材料與試劑

小麥麩皮由安徽雁湖面粉(集團)有限公司提供，30%過氧化氫由天津市永大化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，食品級焦亞硫酸鈉由湖南岳陽三湘化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電子天平(YP1102型，上海越平科學(xué)儀器有限公司)；臺秤(SL-525型，武義縣金宇衡器有限公司)；電熱鼓風干燥箱(101-OAB型，天津市泰斯特儀器有限公司)；數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-2型，金壇市杰瑞爾電器有限公司)；測色色差計(CR-10型，日本MINNOTA公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 小麥麩皮脫色工藝流程

原料驗質(zhì)→浸泡→脫色→漂洗→干燥→成品冷卻→色澤測定。

1.3.2 主要操作說明

(1)原料驗質(zhì)：原料干燥，無雜質(zhì)。

(2)浸泡：將小麥麩皮與去離子水按照1∶3的比例浸泡約30 min。金屬離子存在會降低漂白劑的效力，所以試驗過中用軟化水，在實際生產(chǎn)中可使用金屬螯合劑。

(3)脫色：將所選擇的不同脫色劑按照不同用量，選擇不同溫度、脫色時間等進行脫色處理，水浴加熱過程中需要不斷進行攪拌,以防脫色不均勻。

(4)干燥：脫色后的小麥麩皮用清水漂洗，再用紗布濾水后放入干燥箱中，在70 ℃條件下干燥成松散的碎屑狀，含水量13%以下。

(5)色澤測定：利用CR-10色差儀對脫色后的小麥麩皮進行測定。取下色差計鏡頭保護蓋，打開電源，按一下樣品目標鍵。先將鏡頭口對正白色樣板，按錄入工作鍵，將標準樣板記存。再將鏡頭對準需檢測物品的被測部位，按錄入工作鍵，輸出該被檢物品與樣板的色差值L*、a*和b*值。Lab色彩模型是由照度L*和有關(guān)色彩的a*、b*三個要素組成：L*表示照度(Luminosity)，相當于亮度，取值范圍為0～100，0代表黑色，100代表白色；a*表示從洋紅色至綠色的范圍；b*表示從黃色至藍色的范圍。測得的小麥麩皮表面色澤L*值，數(shù)值越大表明樣品顏色越淺，脫色效果越好；反之，則為樣品的顏色越深，脫色效果越差[13]。

1.3.3 單因素試驗

過氧化氫是二元弱酸,在水中逐步電離：

H2O2→H++HO2-

HO2-→H++O22-

過氧氫根離子HO2-是脫色的有效成分，可與色素中的共軛羰基結(jié)構(gòu)反應(yīng)破壞其發(fā)色基團，產(chǎn)生脫色作用。OH-有利于HO2-的生成，脫色效果好。但考慮到強堿對小麥麩皮營養(yǎng)成分特別是膳食纖維結(jié)構(gòu)和維生素B1的破環(huán)性大，所以脫色過程中不添加OH-，pH值自然狀態(tài)。

焦亞硫酸鈉是強還原劑，色素經(jīng)還原作用而褪色。焦亞硫酸鈉漂白作用的有效成分為SO2，反應(yīng)分解方程式：

Na2S2O5+H2O2NaHSO3

NaHSO3NaOH+SO2

焦亞硫酸鈉水溶液呈酸性，與強酸接觸有利于放出SO2，在脫色過程中，通常加入稀鹽酸或檸檬酸作為助劑。檸檬酸是食品添加劑，考慮到食品安全，脫色過程中加入0.2 %的檸檬酸作為助劑。

在以上條件下，分別用過氧化氫和焦亞硫酸鈉作為脫色劑。選擇與脫色相關(guān)的三個因素(脫色劑用量、脫色溫度、脫色時間)進行單因素試驗。測定L*值，確定最佳單因素水平。

1.3.4 正交試驗

分別根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定三因素水平表，并進行了因素3水平( 33)正交實驗，確定最佳脫色工藝條件，并比較過氧化氫和焦亞硫酸鈉最佳脫色工藝條件下的脫色效果[14]。

1.3.5 過氧化氫和總二氧化硫殘留量的測定

過氧化氫殘留量檢出限為0.5 mg/kg，定量限為3 mg/kg。

二氧化硫殘留量檢出限為3.0 mg/kg,定量限為10.0 mg/kg。

2 結(jié)果和討論

2.1 過氧化氫脫色試驗結(jié)果分析

2.1.1 過氧化氫脫色劑在不同用量下對小麥麩皮脫色效果的影響

在50 ℃、2.5 h條件下，分別用0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%的過氧化氫對小麥麩皮進行脫色處理，結(jié)果如圖1所示。隨著過氧化氫用量的增加，L*值不斷增加，當過氧化氫用量1.6%后，L*值增加幅度很小。H2O2是強氧化劑，不僅有脫色作用，用量過高對小麥麩皮的營養(yǎng)成分也會有一定的副作用，因而取濃度1.6 %為最佳脫色用量。

圖1 過氧化氫濃度對小麥麩皮色澤的影響

圖2 過氧化氫脫色溫度對小麥麩皮色澤的影響

2.1.2 過氧化氫脫色劑在不同溫度下對小麥麩皮脫色效果的影響

在過氧化氫濃度為1.6%的條件下，分別選擇10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃對小麥麩皮脫色處理2.5 h，結(jié)果如圖2所示。50 ℃時L*值最大，脫色效果最好，這可能與過氧化氫的穩(wěn)定性有關(guān)。在溫度30 ℃以下過氧化氫比較穩(wěn)定，隨著溫度的增高，分解速率加快，不斷釋放出活性成分，但溫度過高，反應(yīng)速度過快，過氧化氫分解出O2，無漂白能力。

2.1.3 過氧化氫脫色劑在不同時間下對小麥麩皮脫色效果的影響

在過氧化氫濃度為1.6 %、溫度50 ℃的條件下，分別對小麥麩皮脫色處理0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 h，結(jié)果如圖3所示。小麥麩皮L*值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，2 h前L*值明顯增加，之后增加緩慢，3 h時L*值達到最大。再之后，隨著脫色時間的延長，L*值幾乎沒增加，反而有所下降。以上現(xiàn)象可能是隨著時間的延長，過氧化氫逐漸分解，存在量越來越少，最后完全分解，脫色不再進行。而因過氧化氫的作用，小麥麩皮中的一些成分可能進入浸泡液中形成雜質(zhì)，在這樣復(fù)雜的浸泡液體系中，小麥麩皮中的磷脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)可能與這些雜質(zhì)發(fā)生氧化或相互結(jié)合等副反應(yīng)，又生成了一些有色物質(zhì)。

圖3 過氧化氫脫色時間對小麥麩皮色澤的影響

2.1.4 過氧化氫脫色正交試驗結(jié)果分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，綜合考慮脫色劑用量(A)、脫色溫度(B)、脫色時間(C)三個因素對小麥麩皮脫色效果的影響，確定三因素水平并進行正交組合試驗。正交試驗因素水平及結(jié)果如表1、表2所示。

表1 H2O2脫色正交試驗因素水平表

表2 H2O2脫色正交試驗結(jié)果

由表1、表2的正交試驗可知：三個因素對小麥麩皮脫色的影響程度為A>B>C，即過氧化氫用量對小麥麩皮脫色效果的影響最大，脫色溫度次之，脫色時間影響效果較小。最佳脫色工藝參數(shù)為A2B2C3，即過氧化氫用量為1.6%，在50 ℃下脫色3.5 h，小麥麩皮脫色效果最好，L*值為59.47。

2.2 焦亞硫酸鈉脫色試驗結(jié)果分析

2.2.1 焦亞硫酸鈉脫色劑在不同用量下對小麥麩皮脫色效果的影響

在40 ℃條件下，分別用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%的焦亞硫酸鈉對小麥麩皮進行脫色處理，結(jié)果如圖4所示。隨著焦亞硫酸用量的增加，L*值有所增加，0.5%后，L*值增加幅度很小。從節(jié)約成本和殘留量考慮，選0.5%為最佳濃度。

圖4 焦亞硫酸鈉濃度對小麥麩皮色澤的影響

2.2.2 焦亞硫酸鈉在不同溫度下對小麥麩皮脫色效果的影響

在焦亞硫酸鈉濃度為0.5%的條件下，分別選擇10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃對小麥麩皮脫色處理4 h，結(jié)果如圖5所示。60 ℃時L*值最大，脫色效果最好。因為焦亞硫酸鈉本身可緩慢分解，加熱時分解速度加快，SO2揮發(fā)也會加快。

2.2.3 焦亞硫酸鈉在不同時間下對小麥麩皮脫色效果的影響

在焦亞硫酸鈉濃度為0.5%、溫度60 ℃的條件下，分別對小麥麩皮脫色處理1、2、3、4、5、6、7、8 h，結(jié)果如圖7所示。浸泡時間對于小麥麩皮脫色開始幾乎成直線上升，4 h后，繼續(xù)延長浸泡時間，脫色效果并無明顯增強。這可能是隨著時間的延長，浸泡液pH值上升，降低了漂白的反應(yīng)速度。綜合考慮，選擇5 h為最佳浸泡時間。

圖5 焦亞硫酸鈉脫色溫度對小麥麩皮色澤的影響

圖6 焦亞硫酸鈉脫色時間對小麥麩皮色澤的影響

2.2.4 焦亞硫酸鈉脫色正交試驗結(jié)果分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，進行正交組合試驗，正交試驗因素水平與結(jié)果如表3、表4所示。

由表3、表4的正交試驗可知：三個因素對小麥麩皮脫色的影響程度為A>C>B，即焦亞硫酸鈉用量對小麥麩皮脫色效果的影響最大，脫色時間次之，脫色溫度影響最小。最佳脫色工藝參數(shù)為A2B2C3，即焦亞硫酸鈉用量為0.5%，在60 ℃的溫度下脫色6 h，小麥麩皮脫色效果最好，L*值為67.25。

表3 Na2S2O5脫色正交試驗因素水平表

表4 Na2S2O5脫色正交試驗結(jié)果

2.3 過氧化氫和二氧化硫殘留量測定結(jié)果

參照GB 5009.226-2016 食品安全國家標準中過氧化氫殘留量的測定方法，未檢測出過氧化氫的殘留；參照GB 5009.34-2016 食品安全 食品中二氧化硫的測定方法，檢測SO2殘留量為9.23 mg·kg-1，符合國家標準。

2.4 過氧化氫和焦亞硫酸鈉脫色效果比較

過氧化氫脫色L*最大值為59.47，焦亞硫酸鈉脫色L*最大值為67.25。

3 結(jié)束語

小麥麩皮是小麥加工成面粉過程中的副產(chǎn)品，營養(yǎng)價值豐富，開始作為食品輔料使用，甚至直接食用。但小麥麩皮有令人不愉快的褐變色，為了提高麩皮的食用性，利用脫色劑淡化其色澤。實驗分別選擇氧化型脫色劑過氧化氫和還原型脫色劑焦亞硫酸鈉進行脫色試驗，通過對脫色劑的使用量、脫色時間、脫色溫度等因素的考察，在單因素實驗基礎(chǔ)之上，通過正交優(yōu)化實驗，依據(jù)色差儀測得的L*值確定小麥麩皮的最佳脫色工藝，并對產(chǎn)品中脫色劑的殘留量進行檢測。結(jié)果顯示：過氧化氫濃度1.6%、50 ℃脫色3.5 h，小麥麩皮脫色效果最好；焦亞硫酸鈉用量0.5%、60 ℃脫色6 h，小麥麩皮脫色效果最好。L*值相比，焦亞硫酸鈉脫色效果較顯著，優(yōu)于過氧化氫，脫色劑的使用及殘留量均符合國家標準。小麥麩皮脫色工藝的研究對小麥麩皮的深加工和升值利用有一定的促進作用，相信小麥麩皮將會在食品市場被推廣，被越來越多的人愉快地接受，從而產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。