微酸性电解水润麦的工艺优化及小麦粉品质研究.pdf

18谷物科学摘要：采用微酸性电解水（SAEW）对小麦进行润麦，以小麦粉的出粉率与灰分含量的比值（出粉率/灰分)为指标，在单因素试验的基础上通过响应面法优化润麦工艺，并对小麦粉品质进行评估。结果表明：最佳润麦工艺为SAEW有效氯质量浓度2 2 mg/L、润麦时间2 3h、水分含量14.7 5%，在此条件下小麦粉的出粉率/灰分为118.19。随着SAEW有效氯质量浓度的增加，小麦籽粒微生物数量明显降低。电解水润麦后小麦粉的色度、降落数值、面筋含量、糊化特性和粒径分布等品质指标有一定程度改善。关键词：润麦；微酸性电解水；响应面法Study on the process optimization of tempering wheat withslightly acidic electrolysed water and the quality of wheat flourYANG Bao-weil,WANG Lil-2,OUYANG Shao-huil.3(1.College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,Shaanxi,China;2.Northwest A&F University Shenzhen Research Institute,Shenzhen 518000,Guangdong,China;3.Engineering Research Center of Grain and Oil Functionalized Processing inUniversities of Shaanxi Province,Yangling 712100,Shaanxi,China)Abstract:Wheat was tempered with slightly acidic electrolysed water(SAEW).Using the ratio of flouryield to ash content(flour yield/ash)of wheat flour as an indicator,tempering wheat technology was op-timized by response surface methodology on the basis of single factor test,and the quality of wheat flourwas evaluated.The results showed that the optimal process of tempering wheat was as follows:SAEW a-vailable chlorine mass concentration 22 mg/L,tempering wheat time 23 h,and moisture content14.75%.Under these conditions,the flour yield/ash of wheat flour was 118.19.With the sincreasingof available chlorine mass concentration of SAEW,the amount of microorganisms in wheat grains de-creased significantly.The color,falling number,gluten content,gelatinization characteristics and parti-cle size distribution of wheat flour were improved to some extent after tempering with electrolysed water.Key words:tempering wheat;slightly acidic electrolysed water;response surface methodology中图分类号：TS210.1粮食与油脂微酸性电解水润麦的工艺优化及小麦粉品质研究秦明倩”，李宁，付英武，杨保伟，王丽，欧阳韶晖13（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌7 12 10 0；2.西北农林科技大学深圳研究院，广东深圳518 0 0 0；3.陕西省粮油功能化加工高校工程技术研究中心，陕西杨凌7 12 10 0)QIN Ming-qian,LI Ning,FU Ying-wu,文献标志码：A2023年第36 卷第8 期文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 0 18-0 5收稿日期：2 0 2 2-0 7-0 4基金项目：深圳市科技创新项目（2 0 2 1Szvup116)作者简介：秦明倩（19 9 6 一），女，硕士研究生，研究方向为植物源农产品质量检测与加工新技术。通信作者：欧阳韶晖（19 7 2 一），男，硕士，副研究员，研究方向为粮油加工与食品安全。2023年第36 卷第8 期小麦在生长、收获、晾晒、仓储、加工和销售等各个阶段易受到微生物侵染,污染源来自于空气、土壤、水、加工及存储设备等 。润麦即小麦调质,主要有着水和静置润湿2 个过程。此阶段温暖潮湿的环境和处理设备中残留物的堆积,都为微生物的生长和繁殖提供了适宜的生存条件，也是食源性致病菌肆虐侵染和破坏的关键途径,因此在润麦阶段采取降菌措施是降低小麦粉含菌量的有效途径。微酸性电解水(SAEW)因成本低、绿色环保、安全性高等优势,已在农业、家禽、医药和食品工业等各方面都有应用 2-4，且被证实对多种病原菌都有很好的抑菌效果。本研样品名称蛋白质含量/%籽粒灰分含量/%渭南混麦11.581.2仪器与设备LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械公司;PHSJ-4型pH-ORP复合计，上海雷磁仪器厂;Harmony-I电解水绿色消毒液生成装置，睿安德环保设备（北京）有限公司；LS13320激光衍射粒度分析仪（配有干法分析模块），美国贝克曼库尔特有限公司;Palintest余氯比色计，江门市蓬江区德普诺化工有限公司;RVA-TecMaster快速粘度分析仪，瑞典波通仪器公司；Ci7600色度仪，上海爱色丽色彩科技有限公司；YUCEBAS降落数值测定仪，北京天翔飞域科技有限公司。1.3试验方法1.3.1小麦清理手动筛选、去除小麦籽粒中的麦秸、麦穗、石块等大杂质及部分轻而小的杂质，再过2.0 mm筛网筛除尘土和砂石。1.3.2SAEW的制备用蒸馏水配制50 mL电解质溶液（含质量分数10%NaCl、质量分数1%HCI）,加入到4L蒸馏水中,混匀,灌至电解水生成装置中,以电流19.2 A电解8 min,得到初始电解水有效氯质量浓度9 3mg/L,pH2.66,氧化还原电位(ORP)1068mV。根据试验需要,在制得的电解水中加入不同体积蒸馏水，得到不同有效氯质量浓度的SAEW,现配现用。pH、ORP和有效氯质量浓度（ACC）分别使用pH-ORP复合计和Palintest余氯比色计测定。SAEW的相关参数见表2。粮食与油脂究旨在通过SAEW润麦改善小麦粉出粉率和灰分含量,探究微酸性润麦水对小麦籽粒中微生物群落的影响,并评估对小麦粉品质的影响，以期为SAEW在小麦加工生产工业的应用提供新的视角。1材料与方法1.1 材料与试剂渭南混麦，陕西省武功县某大型小麦粉生产厂;PCA琼脂、PDA琼脂，北京陆桥技术股份有限公司;氯化钠、盐酸、硼酸、氢氧化钠、硫酸钾、无水合硫酸铜、酚酞，分析纯；蒸馏水，自制。小麦样品品质理化参数见表1。表1小麦样品品质理化参数硬度/g杂质率/%不完善籽粒率/%1.5466.1819千粒重/密度/(g/L)0.216.52ACC/(mg/L)10 315 2d202c25 4h30 3a注：同列不同字母表示数据间差异显著（P0.05）。1.3.3SAEW润麦处理称取50 0 清理好的小麦籽粒于无菌自封袋中,根据式(1)计算所需加人电解水的体积,喷洒在小麦籽粒表面，边喷洒边翻动，以保证水分均匀分布。密封装有润湿麦粒的自封袋,在18 下静置20 h,使水分达到平衡。V=m x(-wa)1-W1式中:V为润麦所需的溶液体积，mL;m为样品质量，g;w为目标水分含量,%；W。为原始水分含量,%。1.3.4小麦籽粒菌落总数、霉菌和酵母计数的测定菌落总数根据GB4789.22016食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定进行测定；霉菌和酵母计数根据GB4789.152016食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数进行测定。1.3.5SAEW润麦制粉条件优化1.3.5.1单因素试验在水分含量14.7 5%、润麦时间2 0 h、SA EW有水分含量/%47.72811.00表2 SAEW的相关参数pH6.06 0.02a6.02 0.01 ab 5.98 0.02 bc5.88 0.01 cd5.83 0.02 d11.58ORP/mV890 5a886 2a872 4b861 3860 3c(1)20效氯质量浓度55mg/L的基础上进行单因素试验，分别考察水分含量、润麦时间、SAEW有效氯质量浓度对出粉率/灰分（小麦粉出粉率与灰分含量比值）的影响。出粉率计算见式（2）。出粉率=小麦粉质量+麸皮质量”小麦粉质量1.3.5.2响应面试验在单因素试验的基础上,以SAEW有效氯质量浓度（A）、润麦时间（B）、水分含量(C)为自变量,以出粉率/灰分为响应值，根据Box-Behnken中心组合进行响应面试验设计。因素水平见表3。表3响应面因素水平表因素水平ASAEW有效氯质量浓度/(mg/L)-1150201251.3.6小麦粉理化指标测定水分含量根据CB5009.32016食品安全国家标准食品中水分的测定进行测定；灰分含量根据GB5009.42016食品安全国家标准食品中灰分的测定进行测定;降落数值根据GB/T10361一2008小麦、黑麦及其面粉，杜伦麦及其粗粒粉降落数值的测定Hagberg-Perten法进行测定；蛋白质含量根据GB5009.52016食品安全国家标准食品中蛋白质的测定进行测定;湿面筋含量根据GB/T5506.1一2 0 0 8 小麦和小麦粉面筋含量第1部分：手洗法测定湿面筋进行测定；色度根据李少辉等 5 的方法进行测定。试验以蒸馏水润麦处理组作为空白对照。1.3.7小麦粉的糊化特性根据闫海丽等 6 的方法测定。将SAEW最佳润麦条件处理后的小麦和蒸馏水润麦空白对照组籽粒样品磨粉。以14%湿基为标准,准确称取3g小麦粉、2 5mL蒸馏水，倒人专用铝盒中，充分搅拌均匀后,置于快速粘度分析仪(RVA)内。RVA初始以9 6 0 r/min、50 搅拌至均匀一致的悬浮液，然后以16 0 r/min搅拌至结束。升温加热至9 5，保持2.5min,再降温至50 保持2 min。1.4数据处理响应面试验采用DesignExpertV8.0.6.1软件设计，试验设置重复3 6 次（n3）；采用Minit-粮食与油脂ab18.0软件Tukey配对比较法对试验数据进行方差分析,差异显著性水平为0.0 5；所有指标的数据皆采用3次独立重复的平行试验，结果以平均值表示；采用Excel绘图。2结果与分析100%(2)2.1SAEW 降菌效果由图1可知：随着SAEW有效氯质量浓度的增加，微生物数量显著降低（P0.05），且质量浓度越大,降菌效果越明显。与空白对照组相比，当SAEW有效氯质量浓度升至30 mg/L时，平板菌落总数由9.301 lg CFU/g减至 5.39 8 lg CFU/g，降低了41.96%;霉菌、酵母总数由7.7 40 lgCFU/g减至4.477 lg CFU/g,降低了 42.16%。B润麦C水分时间/h含量/%1614.502014.752415.002023年第36 卷第8 期10r一平板菌落总数(3/3)/鲁琳平源98654图1SAEW润麦对小麦籽粒微生物数量的影响注：横坐标的0 表示空白对照的蒸馏水润麦组。2.2SSAEW润麦的单因素试验2.2.1水分含量的确定由图2 可知：随着水分含量的增加，出粉率/灰分呈先降低后增加再略微降低的趋势，当润麦水分含量为14.2 5%时，出粉率/灰分最低。说明该水分含量状态下小麦皮层和胚乳不能很好分开，较多麸皮混入小麦粉中。当水分含量增加至14.7 5%时，160140120F100F014.00图2 水分含量对出粉率/灰分的影响.霉菌、酵母总数工010SAEW有效氯质量浓度/(mg/L)14.25水分含量/%1514.502014.75253015.002023年第36 卷第8 期灰分含量是0.45%，此时出粉率/灰分最高。因此，选择水分含量为14.50%、14.7 5%、15.0 0%进行优化试验。2.2.2SAEW有效氯质量浓度的确定由图3可知：随着SAEW有效氯质量浓度的增加，出粉率/灰分呈先增加后降低的趋势，当电解水有效氯质量浓度为2 0 mg/L时,出粉率/灰分最高。因此，选择SAEW有效氯质量浓度15、2 0、2 5mg/L进行优化试验。145140135130125120115图3SAEW有效氯质量浓度对出粉率/灰分的影响2.2.3润麦时间的确定由图4可知：随着润麦时间的延长，出粉率/灰分呈先增加后降低的趋势，当润麦时间为2 0 h时，出粉率/灰分最高。因此，选择润麦时间16、2 0、2 4h进行优化试验。145140135130125120图4润麦时间对出粉率/灰分的影响2.3SAEW润麦的响应面优化试验结果2.3.1响应面试验结果响应面试验设计与结果见表4。通过Design-ExpertV8.0.6.1软件对表4中数据进行拟合，得到多元二次响应面回归方程：Y=115.71+2.17A+5.66B-0.85C+0.90AB+1.99AC+0.95BC-4.37A?4.75B2 5.73C2。粮食与油脂表4Box-Behnken响应面试验设计方案与结果试验号A1-12-1314-1506070809010011012113014115016117-11015SAEW有效氯质量浓度/(mg/L)1216润麦时间/h21BC01-10-100-11-10000-110011000-1-1-110000110202520出粉率/灰分100.4799.65101.77106.01110.65115.88115.9897.90115.48110.72115.68106.77101.64115.32115.51109.18109.5830表5试验结果方差分析和显著性检验方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型672.53A37.54B256.62C5.78AB3.28AC15.80BC3.63A280.52B2丁C2残差0.90失拟项0.70纯误差0.20总和673.43注：*表示差异显著（P0.05)；*表示差异极显著（P240.01);R2=0.998 7;RAaj=0.997 0。由表5可知:所建模型差异极显著(P0.05,R=0.998 7、R a=0.9 9 7 0,表明该回归模型建立有意义，拟合情况和可靠性都较好。其中A、B、C、A B、A C、BC、A、B、C 均为极显著影响项。由F值可知，各因素对出粉率/灰分的影响大小顺序为BAC。2.3.2优化工艺确定和验证实验通过Design-ExpertV8.0.6.1软件逐步分析,确定SAEW润麦最佳参数为SAEW有效氯质量浓度911256.622.004.22 0.000 115.7845.140.000 313.28115.80123.400.000 113.63180.52628.840.000 195.12195.12742.880.000 1138.031138.031 077.980.000 170.1330.2340.0491674.73583.60.000 137.54293.190.000 125.590.001 528.340.001 14.780.082 4*2221.60mg/L、润麦时间2 2.52 h、水分含量14.7 6%，在此条件下出粉率/灰分的理论值可以达到117.8 2。为了验证其可靠性，结合实际情况的可操作性，将最佳工艺参数调整为SAEW有效氯质量浓度22mg/L、润麦时间2 3h、水分含量14.7 5%，在此条件下，得出润麦后出粉率/灰分为118.19,与模型预测值较接近，证明该模型可靠。湿面筋干面筋处理组含量/%空白对照27.38 0.27aSAEW润麦2 9.351.0 7 a10.090.18b26.780.13a35616.064注：同列不同字母表示数据间差异显著（P0.05下同);D1o为10%颗粒尺寸；Ds0为50%颗粒尺寸；Dg0为9 0%颗粒尺寸。2.5SAEW润麦对小麦粉糊化特性的影响由表7 可知：SAEW润麦处理后峰值黏度和崩解值下降，这与小麦粉内部直链淀粉、支链淀粉含量、破损淀粉含量及淀粉膨胀程度的综合作用有样品处理组峰值黏度/cP空白对照1 703 13.88aSAEW润麦1 643.5 24.09b3结论采用SAEW对小麦进行润麦，以出粉率/灰分为指标,在单因素试验的基础上通过响应面法优化润麦工艺，并对小麦粉品质进行评估。结果表明：最佳润麦工艺为SAEW有效氯质量浓度2 2 mg/L、润麦时间2 3h、水分含量14.7 5%，在此条件下小麦粉的出粉率/灰分为118.19。随着SAEW有效氯质量浓度的增加，小麦籽粒微生物数量明显降低。电解水润麦后小麦粉的色度、降落数值、面筋含量、糊化特性和粒径分布等品质指标有一定程度改善。与传统的润麦方法相比，SAEW润麦可提高食品安全及改善微生物污染小麦粉的问题。参考文献 1 LOPEZ A M M,SIMSEK S.Pathogens control on wheatand wheat flour:A review J.Cereal Chemistry,2020,98(1):17 30.2】VENK I T A NA R A Y A NA N K S,EZEI K E G O,H U NG YC,et al.Inactivation of Escherichia coli O157:H7 and粮食与油脂2.4SAEW润麦对小麦粉理化指标的影响由表6 可知：SAEW处理后显著降低了小麦粉的灰分含量，提高了加工精度。大部分小麦粉颗粒的粒径变大，在相同的水分含量下，粒径越小，颗粒吸收的能量越多 7 。SAEW润麦处理对小麦粉的蛋白质含量、面筋含量、色度和降落数值影响不显著。表6 润麦后小麦粉品质参数色度蛋白质降落数值/s含量/%差E*9.78 0.14a25.55 0.05a340 20.61a谷值黏度/cP1 173 12.25a1 179.5 4.49a2023年第36 卷第8 期粒径分布/m灰分含量/%平均值7.39 1.14a106.4 2.12a29.25 2.10a11.3 0.51b 20.88 0.14b 105.37 0.26b 210.70 1.41b0.56 0.005b关 7 ,而谷值黏度、最终黏度、回生值和糊化温度都没有显著变化，反映了SAEW可以很好地维持小麦粉颗粒内部结构的稳定性。表7 润麦后小麦粉糊化特性崩解值/cP530 1.63a464 19.60b 3 RUSSELL S M.The effect of electrolyzed oxidative waterapplied using electrostatic spraying on pathogenic and in-dicator bacteria on the surface of eggs J.Poultry Sci-ence,2003,82(1):158-162.4】A Y EBA H B,H U NG Y C,FR A NK JF.En h a n c in g t h ebactericidal effect of electrolyzed water on Listeria monocy-togenes biofilms formed on stainless steel J.Journal ofFood Protection,2005,68(7):1375-1380.【5李少辉，赵巍，闵光，等谷子面粉添加量对馒头色度变化的影响 J食品工业，2 0 2 0，41(10)：12 7-131.【6 闫海丽，成错，王振华，等.水中不同Ca+浓度对小米糊化特性的影响 J山西农业科学，2 0 2 1，49(8)：924-927.7 BLANCHARD C,LABOURE H,VEREL A,et al.Studyof the impact of wheat flour type,flour particle size andprotein content in a cake-like dough:Proton mobility andrheological properties assessment J.Journal of Cereal Science,2012,56(3):691-698.DIo24.90 0.61a101.542.26a193.30 3.21a最终黏度/cP2 095.5 4.49a2.092.5 17.55aListera moncytogeneson plastic kitchen cutting boards byelectrolyzed oxidizing water J.Journal of Food Protec-tion,1999,62(8):857-860.D50回生值/cP922.5 16.74a913 13.06aDo糊化温度/89.25 0.33a89.25 0.37a含量/%0.58 0.011a