氣爆處理在全麥粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

李偉 王娟 古群力 肖英懷 余云庭 陳少敏 彭丁長

（1.梅州海關(guān) 廣東梅州 514021；2.廣州環(huán)亞化妝品科技有限公司）

1 前言

小麥粉在加工過程中，去掉了其中的大部分麩皮和胚芽。 隨著小麥麩皮和胚芽的去除，其中所含的大部分纖維素、維生素、煙酸及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分也會(huì)相應(yīng)流失。目前國內(nèi)全麥粉加工方法主要為以下兩類：整粒研磨法和回添法[1]。而全麥粉生產(chǎn)中最關(guān)鍵的是如何使麥麩更易粉碎、提高其膳食纖維含量、改善食用口感等。 故本研究采用超微粉碎技術(shù)輔助氣爆技術(shù)的生產(chǎn)工藝應(yīng)用于全麥粉的生產(chǎn)工藝中。超微粉碎原理是物體受到強(qiáng)烈振動(dòng)、沖擊和高剪切作用而產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)裂變，粉碎形成小物體。在粉碎室內(nèi)由于高壓氣流體積急劇膨脹而形成冷效應(yīng)，得到-10～35℃低溫，增大粉碎物冷脆性，使其更易粉碎、營養(yǎng)成分更易保存[2]。氣爆技術(shù)是將待爆物裝進(jìn)爆破罐內(nèi)，在0.4~1.0MPa 壓力、143~180℃下維持5~15min，然后瞬間爆破得到爆破狀態(tài)下的物質(zhì)[3]。在氣爆罐內(nèi)，由于高壓的作用，使小麥麩皮中粗纖維結(jié)構(gòu)得到分解，增加可溶性膳食纖維的含量。通過氣爆處理的小麥制得的全麥粉，可降低傳統(tǒng)加工精度，增加營養(yǎng)價(jià)值，還能避免當(dāng)前全麥粉生產(chǎn)工藝的煩瑣步驟。

2 實(shí)驗(yàn)材料與試劑

2.1 材料與試劑

小麥；去離子水；乙醚；考馬斯亮藍(lán)；牛血清蛋白（標(biāo)準(zhǔn)品）；KOH 溶液；無水乙醇；蛋白酶；葡萄糖苷酶；酸洗硅藻土；MES-TRIS 緩沖溶液；丙酮；NaOH溶液；葡糖糖標(biāo)準(zhǔn)溶液；3,5-二硝基水楊酸（DNS）試劑；酚酞指示劑。

2.2 主要儀器與設(shè)備

QB-200 氣爆罐；DF-2 型搖擺式高速中藥粉碎機(jī)；JZL-100 流化床氣流超微粉碎機(jī)；DHG-9030A電熱恒溫干燥箱；FA1204B 電子天平；DL6M 冷凍離心機(jī)；UVmini-1240 紫外可見風(fēng)光光度計(jì)；PH-3C酸度計(jì)；JULABO-ACE6810 索氏提取器。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 小麥氣爆處理

小麥以按1∶1 的比例加入自來水，浸泡過夜。小麥預(yù)浸后加入氣爆罐中，通入熱蒸汽，分別升壓到0.8~1.0 MPa，維壓時(shí)間為7~9 min，快速泄壓即得到氣爆小麥。

2.3.2 氣爆小麥粉碎

通過超微粉碎儀處理。

2.3.3 微粉水分、脂肪和蛋白質(zhì)含量測定

水分含量按GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》直接干燥法測定[4]、脂肪含量測定按GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》測定[5]、蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定[6]。

2.3.4 微粉中膳食纖維含量測定

微粉中膳食纖維測定用酶重量法測定[7]。

3 結(jié)果與討論

3.1 小麥氣爆條件

根據(jù)正交試驗(yàn)原理，本研究選擇方差分析對(duì)其氣爆條件（表1）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 根據(jù)方差設(shè)計(jì)表做以下營養(yǎng)成分分析，包括樣品的水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維的含量，并通過測定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出最佳氣爆條件。

3.2 小麥粉碎產(chǎn)品

表1 小麥氣爆條件設(shè)計(jì)

小麥→除雜→氣爆小麥→烘干→初步粉碎→超微粉碎→過篩→成品。 得到樣品后做成分分析。

3.3 微粉中水分和脂肪含量分析

按照不同的氣爆條件處理小麥粉：（1）未氣爆處理的小麥粉；（2）0.8 MPa-8 min；（3）0.8 MPa-9 min；（4）0.9 MPa-8 min；（5）0.9 MPa-9 min；（6）1.0 MPa-8 min。 樣品的水分和脂肪含量結(jié)果詳見圖1。

由圖1（a）知，小麥粉經(jīng)過氣爆處理后，其中的水分含量明顯降低，而且在隨著壓力增加，水分含量在不斷變化，說明壓力對(duì)小麥粉中含水量的影響較大；而未處理小麥粉水分在10%左右。 隨氣爆條件的加強(qiáng)，小麥粉中的含水量從10%降到4%。由圖1（b）可知，氣爆對(duì)小麥中的脂肪含量有一定影響，隨著壓力和時(shí)間的變化，小麥粉中的脂肪含量減少，微粉的制作過程中，在高壓條件下氣爆，部分脂肪分解，使其中脂肪含量降低，脂肪酸的含量減少。

圖1 不同氣爆條件下小麥微粉中水分和脂肪含量分析含量

3.4 微粉中蛋白含量分析

采用考馬斯亮藍(lán)法法測定微粉中蛋白質(zhì)含量，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線詳見圖2。

圖2 牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照不同的氣爆條件處理小麥粉：（1）未氣爆處理的小麥粉；（2）0.8 MPa-8 min；（3）0.8 MPa-9 min；（4）0.9 MPa-8 min；（5）0.9 MPa-9 min；（6）1.0 MPa-8 min。 樣品的蛋白質(zhì)含量結(jié)果詳見圖3。從數(shù)據(jù)分析知，氣爆后小麥粉中的蛋白含量稍有增加，麥麩和胚乳在氣爆條件使得總蛋白含量增加，但隨著氣爆條件的加強(qiáng)，蛋白含量呈減少趨勢，故應(yīng)控制好氣爆條件。

3.5 膳食纖維含量分析

按照不同的氣爆條件處理小麥粉：（1）未氣爆處理的小麥粉；（2）0.8 MPa-8 min；（3）0.8 MPa-9 min；（4）0.9 MPa-8 min；（5）0.9 MPa-9 min；（6）1.0 MPa-8 min。 樣品的膳食纖維含量結(jié)果詳見圖4。

圖3 不同氣爆條件下小麥微粉的蛋白質(zhì)含量

圖4 不同氣爆條件下小麥微粉的膳食纖維含量

從以上分析看出，經(jīng)氣爆處理的小麥粉中TDF含量明顯高于未處理小麥粉，特別是在條件（4）、（5）中，小麥粉中的SDF 含量非常高。 可溶性膳食纖維明顯增加，得知?dú)獗瑢?duì)小麥粉中的膳食纖維含量提高有很好的效果。

3.6 氣爆條件優(yōu)化

本研究通過方差分析得出氣爆優(yōu)化條件，6 種氣爆處理（未氣爆處理、0.8 MPa-8 min、0.8 MPa-9 min、0.9 MPa-8 min、0.9 MPa-9 min、1.0 MPa-8 min）后小麥粉的營養(yǎng)成分分析及結(jié)果詳見表2 和表3， 表中數(shù)據(jù)值為平均值。

表2 方差分析數(shù)據(jù)

表3 方差分析結(jié)果

F=1.62 小于F=2.60，表明各成分之間無顯著影響；F=320.50 大于F=2.60，表明各處理?xiàng)l件之間存在顯著影響。由表2 和表3 可知，在氣爆條件改變的情況下，微粉中營養(yǎng)成分含量存在極顯著變化。從方差數(shù)據(jù)表易看出在條件（4）下各成分變化較小，同時(shí)膳食纖維含量高（圖5）。

圖5 不同處理?xiàng)l件下小麥膳食纖維含量

由圖5 可知，小麥在處理?xiàng)l件（4）下，總的膳食纖維含量相對(duì)條件（2）、（3）比較高，比對(duì)照組高3 倍，其中可溶性膳食纖維含量比對(duì)照高出近7 倍，與方差分析結(jié)果一致。故確定條件（4）是最佳的氣爆條件，即氣爆壓力0.9 MPa，時(shí)間8 min。從圖1 可知，在經(jīng)氣爆處理小麥制得的全麥粉中，全麥粉的水分和脂肪含量有明顯的降低，低水分和脂肪酸含量對(duì)其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性有所加強(qiáng)，對(duì)其貯藏期延長有顯著意義。 Slavin[8]等指出全麥粉是膳食纖維以及其他一些生物活性營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源，它們可以有效預(yù)防癌癥、肥胖和糖尿病等。 在本研究中，利用氣爆技術(shù)處理小麥，可制取全麥粉。 由圖4 可知，氣爆處理小麥，總膳食纖維含量提高，特別是SDF 含量提高明顯，遠(yuǎn)多于未氣爆處理小麥粉。

4 結(jié)語

應(yīng)用超微粉碎技術(shù)粉碎小麥，氣爆壓力0.9 MPa處理9 min，全麥粉中水分、脂肪含量變小，膳食纖維含量提高3 倍多，水溶性膳食纖維含量提高近7 倍，提高了全麥粉的保質(zhì)期和膳食纖維含量， 為功能性食品的開發(fā)提供了理論參考。