宋夢(mèng)貽,李萌萌,關(guān)二旗,金 瑞,劉遠(yuǎn)曉,卞 科

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001

青麥仁由處于乳熟末期的小麥剝皮而得,作為一種時(shí)令食品,其適宜收獲、加工、食用的時(shí)間僅有十多天。青麥仁收獲后多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、過(guò)氧化物酶(peroxidase, POD)和脂肪酶(lipase, LA)等各種酶活性較強(qiáng)[1],容易消耗自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);其攜帶微生物數(shù)量多,無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,容易發(fā)生霉變等。

過(guò)熱蒸汽是對(duì)飽和蒸汽進(jìn)行再加熱而產(chǎn)生的,具有熱效率利用率高、節(jié)能環(huán)保、安全性高等特點(diǎn),近年來(lái)在食品干燥、滅酶[2]、殺菌[3]、降解赤霉病毒素DON[4]中得到了一定應(yīng)用。微波處理是利用物料中的極性分子將交變電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,達(dá)到對(duì)物料加熱的目的,微波穿透能力強(qiáng)、加熱效率高[5],是一種高效方便的鈍酶方法,已被廣泛應(yīng)用在小麥籽粒[6]和胚芽[7]的穩(wěn)定化處理中。熱水漂燙是商業(yè)使用的鈍酶方法,具有技術(shù)要求低和投資成本少等優(yōu)點(diǎn)[8]。

青麥仁收獲后面臨著儲(chǔ)藏穩(wěn)定性較差等問(wèn)題,限制了其工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程[9-10]。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于穩(wěn)定化處理的對(duì)象主要有：小麥籽粒[6]、全麥粉[11]、麩皮[12]等,而關(guān)于青麥仁穩(wěn)定化處理的研究鮮有報(bào)道。直接將收獲后的青麥仁進(jìn)行速凍后于-18 ℃冷凍儲(chǔ)藏似乎是青麥仁生產(chǎn)廠家的不二之選,但這樣不免增加了儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)某杀九c能耗。因此本研究選用過(guò)熱蒸汽處理、微波處理、熱水漂燙3種處理技術(shù)對(duì)青麥仁進(jìn)行前處理,比較其對(duì)青麥仁中主要酶活性、理化特性和微生物影響的差異,旨在獲得最佳的青麥仁鈍化技術(shù),為工業(yè)生產(chǎn)中青麥仁穩(wěn)定化前處理方法的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青麥仁：鄭麥136(乳熟后期),產(chǎn)自河南省商丘永城市,揚(yáng)花后20 d收取。

愈創(chuàng)木酚、2,6-二氯靛酚：北京索萊寶試劑公司;鄰苯二酚、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、檸檬酸、草酸、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FCMCR-3S微波化學(xué)反應(yīng)器：河南科瑞儀器有限公司;過(guò)熱蒸汽發(fā)生裝置：河南工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室自制;C22-F3電磁爐：九陽(yáng)股份有限公司;Free zone 6plus冷凍干燥機(jī)：美國(guó)LABCONCO公司;WZZ-2S自動(dòng)旋光儀：上海申光儀器儀表有限公司;UV-2000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：尤尼柯(上海)儀器有限公司;SPX-150B-Z生化培養(yǎng)箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;光吸收型單功能酶標(biāo)儀：上海艾研生物科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 穩(wěn)定化處理方法

過(guò)熱蒸汽處理：稱取解凍后的青麥仁150 g,放置在過(guò)熱蒸汽托盤(pán)中,保證物料厚度在1 cm左右,進(jìn)行過(guò)熱蒸汽處理。控制加熱溫度110 ℃、160 ℃、200 ℃和處理時(shí)間1 min、2 min、3 min。

微波處理：稱取解凍后的青麥仁100 g,放置在專用玻璃器皿中,保證物料厚度在1 cm左右,進(jìn)行微波處理?？刂萍訜峁β?00 W、400 W、600 W和處理時(shí)間1 min、2 min、3 min。

熱水漂燙：稱取解凍后的青麥仁150 g,按照物料質(zhì)量∶加水量=1∶10(g/mL),進(jìn)行漂燙處理?？刂萍訜釡囟?0 ℃、85 ℃、100 ℃和處理時(shí)間1 min、2 min、3 min。

1.3.2 青麥仁粉的制備

將穩(wěn)定化處理后與未經(jīng)處理的青麥仁樣品統(tǒng)一在紗布上晾10 min,冷卻至室溫后用液氮速凍,迅速放入-40 ℃冰箱中速凍2 h,然后冷凍干燥72 h。將干燥后的青麥仁在萬(wàn)能粉碎機(jī)上粉碎過(guò)60目篩,重復(fù)3次,將篩上物和篩下物充分混合,制得青麥仁粉,-20 ℃冷凍儲(chǔ)藏備用。

1.3.3 酶活力測(cè)定

多酚氧化酶活力測(cè)定參照LS/T 6124—2017《糧油檢驗(yàn)小麥粉多酚氧化酶活力的測(cè)定 分光光度法》;過(guò)氧化物酶活力測(cè)定參考文獻(xiàn)[13];脂肪酶活度測(cè)定參照GB/T 5523—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料的脂肪酶活動(dòng)度的測(cè)定》,結(jié)果以干基KOH計(jì)。

1.3.4 理化性質(zhì)測(cè)定

總淀粉含量測(cè)定參照GB 5009.9—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》;抗壞血酸測(cè)定參照GB 5009.86—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》;脂肪酸值測(cè)定參照GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測(cè)定》,以干基NaOH計(jì)。

1.3.5 微生物數(shù)量測(cè)定

菌落總數(shù)測(cè)定參照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)的測(cè)定》;霉菌數(shù)量測(cè)定參照GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有測(cè)試均進(jìn)行至少3次平行試驗(yàn),使用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析：方差分析采用單因素方差分析法,多重比較利用Duncan′s進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)水平為P<0.05。使用Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 穩(wěn)定化處理對(duì)青麥仁酶活性的影響

2.1.1 穩(wěn)定化處理對(duì)PPO活性的影響

由表1可知,青麥仁PPO活性隨過(guò)熱蒸汽溫度和處理時(shí)間的增加而降低,在160 ℃處理3 min和200 ℃處理2 min時(shí),PPO活性無(wú)顯著差異,此時(shí)PPO活性降低53.92%～54.68%,原因在于快速獲得的高溫會(huì)使PPO失活[14]。微波處理青麥仁時(shí),由于低功率微波下體系溫度起主要作用,處于最適溫度下的PPO活性高于未處理的PPO活性;當(dāng)微波功率600 W作用時(shí)間延長(zhǎng)至3 min,環(huán)境溫度為73 ℃,形成了較好的傳熱介質(zhì),破壞了PPO的分子結(jié)構(gòu),使其活性低于對(duì)照組[15]。隨漂燙時(shí)間和溫度的增加,青麥仁PPO活性先增加后降低。在熱水漂燙85 ℃處理1 min時(shí)PPO活性降低36.07%,此后,隨漂燙時(shí)間延長(zhǎng),PPO活性下降緩慢;在100 ℃處理2～3 min時(shí)PPO活性無(wú)顯著差異,此時(shí)PPO活性降低62.68%～62.89%。從表1可看出,過(guò)熱蒸汽或者85 ℃以上熱水漂燙對(duì)青麥仁中的PPO有較好鈍化效果,與Falguera等[14]的研究結(jié)果一致,PPO在20～80 ℃溫和加熱即可失活,而過(guò)熱蒸汽和熱水漂燙提供的瞬時(shí)高溫可使PPO迅速失活。

表1 穩(wěn)定化處理對(duì)PPO活性的影響Table 1 Effect of stabilization treatment on PPO activity

2.1.2 穩(wěn)定化處理對(duì)POD活性的影響

從表2可知,過(guò)熱蒸汽處理使青麥仁POD活性顯著下降(P<0.05),在110 ℃處理僅1 min時(shí)POD活性下降69.50%,在200 ℃處理3 min時(shí)POD活性下降95.32%,原因在于過(guò)熱蒸汽提供的瞬時(shí)熱量使蛋白質(zhì)變性失活[16]。微波處理青麥仁時(shí),由于環(huán)境溫度在25～73 ℃,再加上青麥仁水分含量高,高溫高濕環(huán)境促進(jìn)了POD活性增加,在600 W處理3 min時(shí)活性僅下降6.41%。熱水漂燙處理青麥仁時(shí)POD活性呈先增加后下降趨勢(shì)。當(dāng)漂燙溫度由85 ℃(處理時(shí)間2 min及以上)升至100 ℃過(guò)程中,POD活性保持在37.04%～11.21%;當(dāng)漂燙溫度在85 ℃以下時(shí),青麥仁POD活性高于未處理樣品活性。據(jù)報(bào)道,過(guò)氧化物酶存在不同的耐熱部分,不耐熱部分受到熱處理迅速失活,而耐熱部分則緩慢失活[16]。熱水漂燙溫度高于85 ℃時(shí),熱能可快速傳遞給青麥仁,使不耐熱部分酶失活。在100 ℃熱水漂燙3 min時(shí)POD活性降低88.79%,此時(shí)POD中耐熱部分也失活。從表2可知,過(guò)熱蒸汽對(duì)POD活性的鈍化作用優(yōu)于熱水漂燙和微波處理。

表2 穩(wěn)定化處理對(duì)POD活性的影響Table 2 Effect of stabilization treatment on POD activity

2.1.3 穩(wěn)定化處理對(duì)LA活性的影響

從表3可以看出,3種穩(wěn)定化處理技術(shù)均能夠降低青麥仁中的LA活性。160 ℃過(guò)熱蒸汽處理3 min與200 ℃過(guò)熱蒸汽處理3 min時(shí),產(chǎn)生的熱效應(yīng)可迅速有效地使青麥仁中LA活性降低56.38%～59.55%。隨著微波處理功率和時(shí)間的增加,LA活性出現(xiàn)不同程度的下降。當(dāng)微波功率600 W處理時(shí)間3 min后,LA活性下降了49.88%,但此時(shí)表面樣品呈焦黃色或褐色。隨著熱水漂燙溫度的升高,青麥仁中LA活性顯著降低(P<0.05)。隨著溫度從60 ℃升至100 ℃,LA活性降低率由15.18%升至56.29%。從表3可看出,過(guò)熱蒸汽和熱水漂燙處理對(duì)青麥仁LA的滅活效果優(yōu)于微波處理。

表3 穩(wěn)定化處理對(duì)LA活性的影響Table 3 Influence of stabilization treatment on LA activity

2.2 穩(wěn)定化處理對(duì)青麥仁理化特性的影響

2.2.1 穩(wěn)定化處理對(duì)總淀粉含量的影響

從表4可以看出,過(guò)熱蒸汽處理、微波處理、熱水漂燙對(duì)青麥仁的總淀粉含量均無(wú)顯著性影響,青麥仁中的總淀粉含量保持在51.23%～54.81%,這與楊帆[17]、葉國(guó)棟等[12]、王芳婷[11]的研究結(jié)果一致。在3 min處理時(shí)間內(nèi),熱處理對(duì)淀粉的破壞程度不大[18],不足以引起總淀粉含量的下降,也可能在處理過(guò)程中,游離的脂肪與直鏈淀粉形成復(fù)合物,該復(fù)合物可抑制淀粉顆粒膨脹后破裂[19],因此穩(wěn)定化處理對(duì)總淀粉含量影響不顯著。

表4 穩(wěn)定化處理對(duì)總淀粉含量的影響Table 4 Effect of stabilization treatment on starch content

2.2.2 穩(wěn)定化處理對(duì)抗壞血酸含量的影響

處理溫度越低、時(shí)間越短,越有利于青麥仁中抗壞血酸的保留[20]。從表5可以看出,過(guò)熱蒸汽處理、微波處理、熱水漂燙3種處理方法均會(huì)造成青麥仁中抗壞血酸的含量損失。過(guò)熱蒸汽在110 ℃處理1 min即損失8.70%的抗壞血酸。由于微波600 W處理3 min時(shí)溫度在70 ℃左右,對(duì)抗壞血酸的破壞作用比過(guò)熱蒸汽和熱水漂燙小,此時(shí)抗壞血酸含量是未處理的56.31%。熱水漂燙對(duì)青麥仁中抗壞血酸損失影響較大。隨著漂燙溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng),抗壞血酸的含量顯著下降,在60 ℃處理1 min即損失52.17%。從表5可知,3種處理方法對(duì)抗壞血酸的保留作用為微波>過(guò)熱蒸汽處理>熱水漂燙。

表5 穩(wěn)定化處理對(duì)抗壞血酸含量的影響Table 5 Effect of stabilization treatment on ascorbic acid content

2.2.3 穩(wěn)定化處理對(duì)脂肪酸值的影響

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (LS/T 3244—2015) 要求,全麥粉的脂肪酸值(以干基KOH計(jì)) ≤ 116 mg/100 g。由表6可知,未處理青麥仁的脂肪酸值含量為125.68 mg/100 g,經(jīng)3種方法處理后,脂肪酸值都呈顯著下降的趨勢(shì)(P<0.05)。160 ℃過(guò)熱蒸汽處理使脂肪酸值下降38.10%左右,200 ℃過(guò)熱蒸汽處理使脂肪酸值降低40.99%以上。600 W微波處理1 min脂肪酸值下降25.07%,延長(zhǎng)處理時(shí)間至3 min脂肪酸值下降42.32%。100 ℃熱水漂燙可使脂肪酸值下降51.33%左右。由表6可知,過(guò)熱蒸汽處理和熱水漂燙對(duì)脂肪酸值的降低作用高于微波處理。隨著處理溫度(或功率)的增加、時(shí)間的延長(zhǎng),脂肪酸值呈現(xiàn)不同程度的下降,原因在于長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用使青麥仁細(xì)胞內(nèi)壓力增加,細(xì)胞被破壞[21],脂肪酸的結(jié)構(gòu)也被破壞[22],從而游離脂肪酸含量降低,脂肪酸值減小。

表6 穩(wěn)定化處理對(duì)脂肪酸值的影響Table 6 Effect of stabilization on fatty acid value

2.3 穩(wěn)定化處理對(duì)青麥仁微生物數(shù)量的影響

從表7可以看出,經(jīng)過(guò)過(guò)熱蒸汽處理、微波處理、熱水漂燙后,菌落總數(shù)和霉菌數(shù)量均呈顯著降低趨勢(shì)(P<0.05),且處理時(shí)間越長(zhǎng)溫度越高,微生物數(shù)量下降越明顯。原因在于微生物的酶和結(jié)構(gòu)蛋白被熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的熱量破壞[23],從而微生物的數(shù)量減少。從表7可知,青麥仁初始菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)為6.04,霉菌數(shù)量的對(duì)數(shù)為3.04。經(jīng)200 ℃過(guò)熱蒸汽處理3 min后菌落總數(shù)下降幅度最大,此時(shí)菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)為2.60,下降3.44個(gè)數(shù)量級(jí),滅活率為56.95%。而經(jīng)100 ℃熱水漂燙3 min后霉菌數(shù)量下降幅度最大,此時(shí)霉菌數(shù)量的對(duì)數(shù)為1.85,下降1.19個(gè)數(shù)量級(jí),滅活率為39.14%。

表7 穩(wěn)定化處理對(duì)微生物數(shù)量的影響Table 7 Effect of stabilization treatment on microbial colony

3 結(jié)論

適當(dāng)?shù)倪^(guò)熱蒸汽處理、微波處理和熱水漂燙可以降低青麥仁中PPO、POD和LA的活性,也可以降低脂肪酸值和減少微生物數(shù)量。其中,過(guò)熱蒸汽在200 ℃處理3 min時(shí)降低青麥仁中酶活性和菌落總數(shù)效果最佳,使PPO活性下降63.41%、POD活性下降95.32%、LA活性下降59.55%,初始菌落總數(shù)下降56.95%。而100 ℃熱水漂燙3 min對(duì)降低脂肪酸值和霉菌數(shù)量效果最佳,使脂肪酸值下降52.99%,初始霉菌數(shù)量下降39.14%。而微波處理對(duì)抗壞血酸的保留優(yōu)于其他兩者,微波在600 W處理3 min時(shí)仍可保留56.31%抗壞血酸,而過(guò)熱蒸汽處理和熱水漂燙在最高處理溫度和最長(zhǎng)處理時(shí)間時(shí)抗壞血酸的保留率分別為50.52%和13.87%。3種熱處理均不會(huì)對(duì)總淀粉含量造成影響,青麥仁中總淀粉含量保持在51.23%～54.81%?？傮w來(lái)看,過(guò)熱蒸汽處理和熱水漂燙對(duì)青麥仁中酶活性、脂肪酸值和微生物數(shù)量的降低作用優(yōu)于微波處理。

穩(wěn)定化處理的目標(biāo)是既能有效地鈍酶殺菌,又盡量不破壞原料的營(yíng)養(yǎng)成分,因此,推薦160 ℃過(guò)熱蒸汽處理3 min和100 ℃漂燙2 min,此時(shí)PPO活性分別下降53.92%、62.68%;POD活性分別下降87.22%、75.45%;LA活性分別下降56.38%、46.77%;脂肪酸值分別下降46.51%、52.24%;對(duì)菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)滅活率分別是50.33%、52.81%,霉菌的對(duì)數(shù)滅活率分別是25.00%、35.86%;對(duì)抗壞血酸含量的保留率分別是67.91%、29.61%。由于本試驗(yàn)未過(guò)多涉及熱處理對(duì)青麥仁營(yíng)養(yǎng)成分的影響,后續(xù)的工藝改進(jìn)和具體的參數(shù)設(shè)置有待研究和優(yōu)化。