不同干燥方式及抑制劑對(duì)小麥胚芽褐變的影響

陳春剛，伊麗華，胡勝杰（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)　453003）

?

不同干燥方式及抑制劑對(duì)小麥胚芽褐變的影響

陳春剛，伊麗華，胡勝杰
（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

摘要：通過(guò)比較鼓風(fēng)干燥、微波干燥及遠(yuǎn)紅外干燥3種干燥方式，研究其對(duì)小麥胚芽褐變的影響。小麥胚芽干燥后進(jìn)行糖化，過(guò)濾后取濾液，通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定430 nm處吸光度，并用比較測(cè)色儀測(cè)定其色度，得出遠(yuǎn)紅外干燥的小麥胚芽汁色度最小。采用正交試驗(yàn)對(duì)褐變抑制的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，最佳工藝條件為鼓風(fēng)干燥溫度50℃，抗壞血酸添加量8 mg，處理時(shí)間6 h。

關(guān)鍵詞：微波干燥；遠(yuǎn)紅外干燥；小麥胚芽褐變；吸光度

我國(guó)小麥總產(chǎn)量居世界首位，年總產(chǎn)量為1.10× 108t左右，可以開(kāi)發(fā)利用的小麥胚芽貯藏量高達(dá)280×104～420×104t。胚芽營(yíng)養(yǎng)豐富，所含粗蛋白含量多于其他作物，鐵、VB含量較多，富含氨基酸，其中谷氨酸含量最高，有利于兒童智力改善[1]。但是，目前我國(guó)對(duì)于小麥胚芽的研究開(kāi)發(fā)尚停留在營(yíng)養(yǎng)源水平上，其功能還遠(yuǎn)沒(méi)得到充分利用，主要障礙是它的不耐儲(chǔ)存性。胚芽極容易被氧化[2]，導(dǎo)致酸敗，產(chǎn)生不良風(fēng)味，另外微生物也極易繁殖生長(zhǎng)，所以小麥胚芽的穩(wěn)定化處理就尤為重要。

目前使用最為廣泛穩(wěn)定小麥胚芽的方法是烘烤干燥法。該法除了能夠產(chǎn)生特殊的色香味，也會(huì)破壞胚芽中原有的營(yíng)養(yǎng)成分，如各類(lèi)氨基酸、維生素等[3]，甚至致癌物質(zhì)丙烯酰胺的產(chǎn)生也與烘烤過(guò)程中的美拉德反應(yīng)有關(guān)[4]。所以，有效控制小麥胚芽的干燥條件，防止因美拉德反應(yīng)而產(chǎn)生褐變就變得尤為重要。本文擬通過(guò)探索各種干燥條件，找到最佳用于抑制褐變的干燥方法，從而為大規(guī)模利用小麥胚芽、提高小麥資源利用率創(chuàng)造一定的條件。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

小麥胚芽；亞硫酸鈉、抗壞血酸（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；GD900G型微波爐（微波輸出功率900 W，微波頻率2 450 MHz），順德市格蘭仕微波爐電器有限公司產(chǎn)品；PEO系列比薩餅電烘爐，順德榮基廚具電器公司產(chǎn)品；電熱恒溫水浴鍋，北京中興偉業(yè)儀器有限公司產(chǎn)品；WSL-2型比較測(cè)色儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司產(chǎn)品；720型見(jiàn)分光光度計(jì)，尤尼科（上海）儀器有限公司產(chǎn)品；FA2104型電子天平，上海良平儀器有限公司產(chǎn)品；FW400A型傾斜式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，北京中興偉業(yè)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

材料選擇→小麥胚芽干燥→小麥胚芽烘烤→小麥胚芽粉碎→糖化→色度測(cè)定。

1.3.1不同干燥條件的單因素試驗(yàn)

（1）鼓風(fēng)干燥箱干燥小麥胚芽。稱(chēng)取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在50，55，60，65，70℃條件下進(jìn)行鼓風(fēng)干燥。

（2）微波干燥。稱(chēng)取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在微波爐中干燥4.0，5.5，7.0，8.5，10.0min。

（3）遠(yuǎn)紅外干燥。稱(chēng)取65.0g小麥胚芽5份，使其分別在50，55，60，65，70℃電烘爐中進(jìn)行干燥。

（4）分別精確稱(chēng)取2，4，6，8，10 mg的亞硫酸鈉晶體和抗壞血酸粉末，加入15 mL的水中，配制成不同質(zhì)量濃度梯度的溶液，將溶液分別加入到5組65.0g小麥胚芽中浸泡9 h，在60℃鼓風(fēng)干燥的條件下進(jìn)行干燥。

（5）抑制劑作用時(shí)間。精確稱(chēng)量5組10 mg抗壞血酸，混勻后，加到小麥胚芽中分別浸泡3，6，9，12，15 h，在60℃鼓風(fēng)干燥的條件下進(jìn)行干燥。

（6）鼓風(fēng)干燥溫度。精確稱(chēng)量5組10 mg抗壞血酸，混勻后，加到小麥胚芽中浸泡6 h后，使其分別在50，55，60，65，70℃條件下進(jìn)行鼓風(fēng)干燥。

1.3.2小麥胚芽烘烤

根據(jù)小麥胚芽的干燥條件，將焙烤溫度設(shè)定為80℃，時(shí)間設(shè)定為2.5 h[5]。

1.3.3小麥胚芽褐變色度的測(cè)定

取50.0g粉碎后的小麥胚芽放入500 mL燒杯中（精確到0.1 g），加46℃水200 mL，在45℃水浴中不斷攪拌，保溫30min，使醪液以1℃/min水浴升溫，在25min內(nèi)升至70℃并保溫1 h，15min內(nèi)降至室溫，用水沖洗攪拌器，使其內(nèi)容物準(zhǔn)確稱(chēng)量為450.0g，用玻璃棒攪拌，并用中速濾紙過(guò)濾。將最初收集到的約100 mL濾液重新過(guò)濾，收集于干燥錐形瓶中[6]。

（1）吸光度的測(cè)定。取制備好的小麥胚芽汁，注入比色皿中，用分光光度計(jì)測(cè)定其在430 nm和700 nm處的吸光度，并計(jì)算色度。

（2）色度的測(cè)定。取制備好的小麥胚芽汁注入比色皿中，放入比色儀，與標(biāo)準(zhǔn)色盤(pán)比較，并讀數(shù)，換算成色度值。

1.3.4正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9（34）的正交水平表，根據(jù)設(shè)計(jì)表格做相應(yīng)的試驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)分析

2.1.1鼓風(fēng)干燥對(duì)小麥胚芽色度的影響分析

鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)吸光度的影響見(jiàn)表1，鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)色度的影響見(jiàn)表2。

表1　鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)吸光度的影響

表2　鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)色度的影響

由表1可知，色度是由430 nm處的吸光度按一定方法換算得出的結(jié)果。由表2可知，色度是由比較測(cè)色儀測(cè)定出的結(jié)果。為明顯的展現(xiàn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，將表1轉(zhuǎn)換成折線圖。

不同鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖1。

圖1　不同鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響

由圖1可知，鼓風(fēng)干燥溫度在60℃時(shí)色度最大，等于8.93 EBC；當(dāng)鼓風(fēng)干燥溫度低于60℃時(shí)，色度隨鼓風(fēng)干燥溫度增加而逐漸增大；當(dāng)鼓風(fēng)干燥溫度高于60℃時(shí)，色度隨鼓風(fēng)干燥溫度升高逐漸減小。造成這種趨勢(shì)的原因可能是在較低溫度（40～ 50℃）時(shí)，美拉德反應(yīng)較緩慢；在較高溫度（60～ 70℃）時(shí)，本試驗(yàn)原料小麥胚芽的含水率低，美拉德反應(yīng)也不明顯。在表2中色度值的大小差異比較不明顯，但也可以看出最大值在60℃。

2.1.2微波干燥對(duì)小麥胚芽色度的影響分析

按照2.1.1的處理方法，將微波干燥處理的試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換成折線圖。

不同微波干燥時(shí)間對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨著微波干燥時(shí)間的增加，小麥胚芽色度逐漸減小，并且減小的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。這可能是由于微波干燥熱量供給過(guò)大，降水速率過(guò)快，造成了蛋白質(zhì)的急劇變性，美拉德反應(yīng)受阻。

2.1.3遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)小麥胚芽色度的影響分析

不同遠(yuǎn)紅外干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖3。

圖2　不同微波干燥時(shí)間對(duì)小麥胚芽色度的影響

圖3　不同遠(yuǎn)紅外干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響

由圖3可知，遠(yuǎn)紅外干燥溫度60℃時(shí)色度最大，等于7.71 EBC；在遠(yuǎn)紅外干燥溫度低于60℃時(shí)，色度隨著遠(yuǎn)紅外干燥溫度的升高而增大，上升幅度較大；在遠(yuǎn)紅外干燥溫度高于60℃時(shí)，色度隨遠(yuǎn)紅外干燥溫度的升高略有下降，其色度變化原理同鼓風(fēng)干燥相類(lèi)似。

對(duì)3種干燥方式色度進(jìn)行比較可以看出，遠(yuǎn)紅外干燥得到的小麥胚芽最低色度在3種干燥方式的最低色度中最小，鼓風(fēng)干燥次之，微波干燥最大。可能是由于遠(yuǎn)紅外干燥能流密度大、穿透性強(qiáng)、傳熱效率大大提高，干燥時(shí)間大大縮短，避免了農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分的損失，保持了產(chǎn)品色澤[7]。由于小麥胚芽穩(wěn)定生產(chǎn)中，鼓風(fēng)干燥是最常見(jiàn)的小麥胚芽干燥方式。進(jìn)行添加褐變抑制劑時(shí)，采用鼓風(fēng)干燥。

2.1.4抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對(duì)小麥胚芽色度的影響

向小麥胚芽中添加亞硫酸鈉和抗壞血酸，比較2種褐變抑制劑對(duì)美拉德反應(yīng)的抑制情況。

抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可知，添加亞硫酸鈉時(shí)色度先下降后上升，造成這種結(jié)果的原因可能是由于亞硫酸根能夠和反應(yīng)物中的羰基發(fā)生加成反應(yīng)，阻止了Schiff堿和N2葡萄糖基胺的生成，進(jìn)而美拉德反應(yīng)受到抑制。當(dāng)亞硫酸根量太多時(shí)，亞硫酸鈉作為還原劑，在有氧或有氧化劑存在的條件下，已被還原的雙鍵易恢復(fù)，從而出現(xiàn)了回色現(xiàn)象[8]。

抗壞血酸較亞硫酸鈉的褐變抑制作用更穩(wěn)定，效果也優(yōu)于亞硫酸鈉，所以下面試驗(yàn)中固定抗壞血酸添加量為10 mg時(shí)，研究其處理時(shí)間及溫度對(duì)色度的影響。

2.1.5抗壞血酸處理時(shí)間對(duì)小麥胚芽色度的影響

抗壞血酸處理時(shí)間對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖5。

圖4　抗壞血酸和亞硫酸鈉添加量對(duì)小麥胚芽色度的影響

圖5　抗壞血酸處理時(shí)間對(duì)小麥胚芽色度的影響

由圖5可知，抗壞血酸在小麥胚芽中處理時(shí)間在9 h以后色度逐漸呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)。處理時(shí)間為6 h時(shí)色度最低，等于6.43 EBC；6 h以后色度上升，這是由于抗壞血酸與氧氣接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，抗壞血酸被氧化成脫氫抗壞血酸，易與氨基酸反應(yīng)，導(dǎo)致褐變加深。所以，在后期試驗(yàn)中將抗壞血酸添加量設(shè)定為10 mg，處理時(shí)間設(shè)定為6 h，研究不同干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響。

2.1.6鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響分析

鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響見(jiàn)圖6。

由圖6可知，隨著鼓風(fēng)干燥溫度的升高，小麥胚芽色度先增大后減小，在50℃時(shí)色度最小，為5.84 EBC。在50～60℃時(shí)色度上升幅度較小，60℃色度最大，60～65℃時(shí)下降趨勢(shì)較小。

2.2正交試驗(yàn)分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)。

圖6　鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)小麥胚芽色度的影響

抗壞血酸對(duì)小麥胚芽色度的試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表3，抗壞血酸對(duì)小麥胚芽色度的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3　抗壞血酸對(duì)小麥胚芽色度的試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

表4　抗壞血酸對(duì)小麥胚芽色度的試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)各因素列的極差Rj，進(jìn)行因素的主次排序RC>RA>RB，表明小麥胚芽褐變抑制條件的影響因素由強(qiáng)到弱依次是干燥溫度>抗壞血酸添加量>處理時(shí)間，最佳褐變抑制條件是C1A2B2，即干燥溫度為50℃，抗壞血酸添加量為8 mg，處理時(shí)間為6 h。

未添加褐變抑制劑時(shí)，鼓風(fēng)干燥溫度為50℃時(shí)，小麥胚芽色度是7.26 EBC。根據(jù)正交試驗(yàn)選擇的最佳褐變抑制條件進(jìn)行試驗(yàn)，得到的小麥胚芽汁于430 nm處的吸光度為0.443，即色度為5.63 EBC，此時(shí)小麥胚芽色度已屬于淺色麥芽范圍。通過(guò)相應(yīng)的工藝添加抗壞血酸，小麥胚芽色度減小了1.63 EBC。抗壞血酸添加可以在一定程度上抑制小麥胚芽褐變的發(fā)生，減少小麥胚芽色度。

3　結(jié)論

對(duì)3種干燥方式色度進(jìn)行比較可以看出，遠(yuǎn)紅外干燥得到的小麥胚芽最低色度在3種干燥方式的最低色度中最小，鼓風(fēng)干燥次之，微波干燥最大；且遠(yuǎn)紅外干燥得到的色度較穩(wěn)定、平均色度最小，微波干燥得到的平均色度次之，鼓風(fēng)干燥得到的平均色度最大。單從小麥胚芽色度和干燥效率上看，遠(yuǎn)紅外干燥比鼓風(fēng)干燥方式更為適合，但在小麥胚芽加工業(yè)中還沒(méi)得到廣泛的應(yīng)用。

通過(guò)相應(yīng)的工藝添加抗壞血酸，添加量為8 mg，處理時(shí)間為6 h時(shí)，色度最低為5.63 EBC，比未經(jīng)過(guò)褐變抑制處理的小麥胚芽色度減小了1.63 EBC。抗壞血酸的添加可以在一定程度上抑制小麥胚芽的褐變，使小麥胚芽色度減少，能夠提高高純度小麥胚芽的提取率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張中，程美林，王麗，等.發(fā)芽對(duì)小麥品質(zhì)的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2014（1）：13-15.

[2]鄭文華，許旭.美拉德反應(yīng)的研究進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展，2005，17（1）：122-127.

[3]潘宗杰.麥芽焙烤過(guò)程中美拉德反應(yīng)對(duì)麥芽特性的影響[J].啤酒科技，2007（3）：61-65.

[4]呼德，陳存社，程雷，等.烘烤小麥胚芽中丙烯酰胺含量的測(cè)定與分析[J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（1）：11-13.

[5]程殿林.酒類(lèi)生產(chǎn)技術(shù)叢書(shū)·啤酒生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：79-80.

[6]Wolflgang kunze（德）.Technologie brauer and m′A′Lzer[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998：213-214.

[7]李建軍.遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)及應(yīng)用前景研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（3）：58-60.

[8]陳偉.甘薯飲料褐變抑制工藝的研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，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

作者簡(jiǎn)介：陳春剛（1978—），男，碩士，講師，研究方向?yàn)槭称饭に嚒?/p>

基金項(xiàng)目：地方高校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201310467025）。

收稿日期：2015-12-02

文章編號(hào)：1671-9646（2016）02a-0020-04

中圖分類(lèi)號(hào)：TS201.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

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