臭氧处理对新收获小麦品质的影响

黄雄伟，庄 坤，丁文平*

（武汉轻工大学 食品科学与工程学院，武汉 430023）

新收获小麦在储藏初期呼吸强度高、耐储藏性差，出粉率低，面筋强度小，加工成的食品品质差[1]，这是由于未通过后熟作用。新收获小麦后熟过程是贮藏物质由量变到质变的生理生化变化。随着储藏时间的延长，逐步完成“后熟作用”，面筋物理性质不断变化，使小麦的蒸煮、烘焙、流变学特性、加工特性及食用品质等逐渐得到改善并达到最佳[2]。但是小麦后熟期长，一般在2个月左右[3]，所以缩短小麦的后熟期十分必要。小麦面筋中的蛋白质主要以单体或通过二硫键形成的寡聚体、多聚体形式存在[4]，其作为面团的重要组成部分，赋予面团持水性、黏结性、黏弹性等流变学性质，其含量组成和结构是影响面团加工特性和烘焙品质的主要原因[5]。

臭氧是一种强氧化剂，氧化能力仅次于氟[6]。臭氧来源是氧气且分解后生产氧气，其具有氧化性强、半衰期短、无害、无污染的特点[7]，臭氧处理后的小麦磨粉的能耗相对没处理前降低了10%～20%[8]。所以，一方面臭氧处理后小麦制粉能耗降低，另一方面可以用臭氧作为强氧化剂，来促进新收获小麦面筋蛋白中二硫键的形成，增加小麦粉的面筋品质。本研究采用臭氧处理来加快新收获小麦的后熟，改善新收获小麦的品质，分析探讨了臭氧处理对新收获小麦基本成分、湿面筋含量、面团流变学特性的影响，为臭氧处理技术应用于小麦加工提供参考，推动臭氧加工技术在谷物食品加工中的应用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新收获小麦郑9023：河南黄国粮业股份有限公司；硫代硫酸钠（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、硫酸铜（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；酒石酸钾钠（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）、葡萄糖（分析纯）、乙酸铅（分析纯）、硫酸钠（分析纯）、浓盐酸（分析纯）、硫酸钾（分析纯）、硼酸（分析纯）、钨酸钠（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

GZX-9070MBE数显鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；BS224S型分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；HHS型电热恒温水浴锅：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SK-CFG-1C臭氧发生器：济南三康环保科技有限公司；NG型吹泡稠度仪：法国肖邦公司；Buhler磨粉机：瑞士布勒公司。

1.3 方法

1.3.1 原料预处理

将收获15d左右的冬小麦郑9023在室温条件下润麦20h，使小麦含水量达到15.5%（湿基）。将润好的小麦密封后放入4℃的冷冻柜中冷藏。

1.3.2 臭氧处理及制粉

采用连续式臭氧发生器处理，臭氧发生量为1g/h，质量浓度为5mg/L，气源流量为0.2m3/h，臭氧处理温度控制在20～27℃，每次处理小麦量为600g。

将处理后的小麦放入密封袋，将密封袋敞开10min左右，让残余的臭氧气体消散后再将其封口。将臭氧处理后的小麦放于4℃冰箱保存24h后，用Buhler 磨粉机制粉。将制好的小麦粉精粉放入密封袋中，排净空气后，在室温条件下存放一周左右，保存在4℃冰箱中备用。

1.3.3 实验指标的测定

粗淀粉测定：参考GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》中酸水解法进行测定。

粗蛋白测定：参考GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法进行测定。

小麦粉破损淀粉含量测定：按照GB/T 9826—2008《小麦粉破损淀粉测定法α-淀粉酶法》中方法测定。

小麦粉湿面筋含量测定：参考国标GB/T 5506.1—2008《小麦和小麦粉面筋含量第1部分：手洗法测定湿面筋》中方法测定。

小麦粉面团流变学特性测定：参考国标GB/T 14614.4—2005《小麦粉面团流变特性测定吹泡仪法》中方法进行。用标准浓度的稀盐水溶液加入面粉进行混合、揉混制备成面团，然后将面团挤出细缝，形成细薄的面片试样，之后将面片吹成气泡，气泡中的压力随着时间的变化被记录下来，直到气泡破裂，得到吹泡压力曲线。吹泡压力曲线的形状和面积随面团的流变特性而变化。曲线峰点的纵向高度和曲线的横向总长度以及曲线下面所包围的面积是面团吹泡膨胀过程中测得反映面团的特性参数P、L、W及P/L值。

1.3.4 数据处理

每个样品测定3 次，数据用（平均值±标准差）表示。数据处理用SPSS软件进行方差分析，用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 臭氧对小麦粉基本成分的影响

由表1可知，与未处理组相比，臭氧处理对新收获小麦的粗蛋白含量影响不显著（P＞0.05），这与SANDHU H P等[9]研究报道一致。与未处理组相比，臭氧处理能够使新收获小麦的粗淀粉含量显著减小（P＜0.05），且随着臭氧处理时间的增加，粗淀粉含量也显著减小（P＜0.05）。

淀粉的氧化反应主要发生在葡萄糖的2，3，6 位C上及1，4 位的环间苷键上，氧化结果除苷键断裂外，有限地引入醛基和羧基，使淀粉分子官能团发生变化部分解聚[10]。在臭氧处理新收获小麦的过程中，随着处理时间的增加，小麦粉部分淀粉的1，4 位的环间苷键断裂，葡萄糖1位C上形成羧基，2位C上羟基形成醛基，最终导致部分葡萄糖醛酸的形成[9]，小麦粉粗淀粉含量下降。粗淀粉含量的减小，会影响面制品的某些品质，例如增加馒头的体积，降低馒头表皮白度。

表1 臭氧处理对小麦粉基本营养成分的影响Table 1 Effect of ozone treatment on proximate composition of wheat flour

2.2 臭氧对小麦粉破损淀粉的影响

图1 臭氧处理对小麦粉破损淀粉含量的影响Fig.1 Effect of ozone treatment on damaged starch contents of wheat flour

由图1可知，当臭氧处理时间≥1.0h时，与未处理组相比，臭氧处理能够使新收小麦的破损淀粉含量显著增加（P＜0.05）；随着臭氧处理时间的增加，破损淀粉含量也显著增加（P＜0.05）。

破损淀粉对面制品的影响，主要表现在两方面：其一是使面团吸水率增大，这一影响是巨大的；其二是使淀粉对淀粉酶的敏感性增加[11]。破损淀粉含量太高或太低的小麦粉均不会制作出优质的面制品，破损淀粉的少量增加，可以提高面团的韧性、面粉的吸水率，但是过量的破损淀粉含量会减小馒头与面包的体积，所以控制小麦粉的破损淀粉含量，对面制品的加工工业很有必要。

2.3 臭氧对小麦粉湿面筋的影响

由图2可知，与未处理组相比，臭氧处理能够使新收小麦的湿面筋含量显著增加（P＜0.05）；随着臭氧处理时间的增加，小麦粉湿面筋含量先增加后减小。

图2 臭氧处理对小麦粉湿面筋含量的影响Fig.2 Effect of ozone treatment on wet gluten contents of wheat flour

新收获小麦经过适量臭氧处理后，不溶性蛋白与可溶性蛋白的比值有所增加，然而过量的臭氧处理反而会让比值下降[12]。小麦粉中的蛋白质，主要是由麦清蛋白、麦球蛋白、麦醇溶蛋白和麦谷蛋白4种组成[13]，其中麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是构成小麦面筋蛋白质的主要成分[14]，且两者均为水不溶性蛋白。所以，适当的臭氧处理，有助于小麦粉中麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的形成，有利于增强小麦粉的筋力。

2.4 臭氧对小麦粉面团流变学特性的影响

臭氧处理对小麦粉面团流变学特性的影响结果见表2。P值表示吹泡过程中所需最大压力，与面泡内最大压力值成正比，代表面团在吹泡过程中的最大抗膨胀变形力；L值是每条曲线破裂时的横坐标，所以其实际上是面团延展性的一种表现，体现了面团的延伸性和持气能力；W值表示气泡膨胀直到破裂所必须的能量；P/L值是一个无单位的值，通过用最大抗压力除以破裂时的平均横坐标得到的比率，表示曲线的形状，反映揉韧性和延展性的相互关系[15]。

表2 臭氧处理对小麦粉面团流变学特性的影响Table 2 Effect of ozone treatment on rheological properties of dough

由表2可知，与未处理组相比，随着臭氧处理时间的增加，P值、P/L值逐渐增大；当时间≥1.0h时，与未处理组相比，P值、P/L有显著差异（P＜0.05）；且随着臭氧处理时间的增加，P值、P/L值也显著增大（P＜0.05）。然而，与未处理组相比，随着臭氧处理时间的增加，L值显著下降（P＜0.05）。

随着臭氧处理时间的增加，小麦粉的抗延伸阻力增加，而延展性减小，这与VIOLLEAU F等[12]的研究报道一致。

与未处理组相比，随着臭氧处理时间的增加，W值先减小后增加，在时间为1.0h时取得最小值，且与未处理组相比有显著差异（P＜0.05）。VIOLLEAU F等[12]研究发现，在适量臭氧处理下，小麦粉其面团能量（W）有所增加，这与上述实验结论基本一致。

P值、L值、P/L值及W值的变化，实质上是小麦面团柔韧性、延展性和小麦粉筋力的变化，臭氧对新收获小麦粉面团的上述吹泡特性的影响，直接会影响到小麦粉的烘培特性和蒸煮特性。

3 结论

在室温、臭氧处理浓度为5mg/L、处理时间0.5～2.0h下分别处理新收获小麦，结果表明：与未处理组相比，臭氧处理对新收获小麦的粗蛋白含量无显著影响（P＞0.05），而对粗淀粉含量、破损淀粉含量、小麦粉湿面筋含量、小麦粉面团流变学特性的各项参数均有一定程度的影响（P＜0.05）。随着臭氧处理时间的增加，小麦粉的粗淀粉含量逐渐减小，破损淀粉含量逐渐增加，而湿面筋含量先增加后减小；面团P值、P/L值逐渐增大，L值逐渐下降，W值先减小后增加。臭氧处理对新收获小麦品质的这些改变，会直接或者间接影响到新收获小麦粉的烘焙特性和蒸煮特性。

[1]沈宗海.粮油储藏学[M].北京：中国财政经济出版社，1998.

[2]赵乃新，马志强，王乐凯，等.小麦储藏过程中品质性状变化规律分析[J].麦类作物学报，2004，24（4）：67-70.

[3]丁卫新.新小麦“后熟期”前后品质变化规律的研究[J].现代面粉工业品质监控，2011（4）：46-50.

[4]WRIGLEY C W，BIETZ J A.Proteins and amino acids [M].Minnesota：American Association of Cereal Chemistry，1988.

[5]张玉荣，刘四奎，周显青.小麦受蛀食性害虫侵害后其面筋蛋白结构的变化[J].河南工业大学学报：自然科学版，2011，32（5）：6-10.

[6]王彦玲，李坚斌，莫埔镅，等.臭氧对糖蜜酒精废液脱胶效果的研究[J].中国酿造，2006，25（5）：24-26.

[7]蓝慎善，张有林，王若瑒.臭氧处理对小麦储藏品质影响的研究[J].食品工业科技，2008，29（3）：257-259.

[8]DESVIGNES C,CHAURAND M,DUBOIS M,et al.Changes in common wheat grain milling behavior and tissue mechanical properties following ozone treatment[J].J Cereal Sci,2008,47(2):245-251.

[9]SANDHU H P,MANTHEY F A,SIMSEK S.Ozone gas affects physical and chemical properties of wheat(Triticum aestivumL.)starch[J].Carbohyd Polym,2012,87(2):1261-1268.

[10]刘冠军，董海洲，刘 文.氧化淀粉新工艺制备和应用[J].粮食加工，2006，31（1）：44-46.

[11]王晓曦，邵 青，张振铎，等.小麦破损淀粉含量对制品蒸煮品质影响及其机理[J].粮食与油脂，2001（3）：10-12.

[12]VIOLLEAUF,PERNOT AG,SURELO.Effect of Oxygreenwheat ozonation process on bread dough quality and protein solubility[J].J Cereal Sci,2012,55(3):392-396.

[13]况 伟，赵仁勇，王金水.小麦蛋白质与面包烘焙品质之间的关系[J].郑州工程学院学报，2002，23（3）：95-98.

[14]郑少华.小麦和小麦粉湿面筋含量测定影响因素的研究[J].福建分析测试，2011，20（1）：10-14.

[15]王晓阳，王凤成，肖小洪，等.吹泡仪及其在专用面粉研发中的应用[J].现代面粉工业，2009，23（4）：38-40.