微波处理对全麦粉及全麦生鲜面中PPO和微生物的抑制研究

张 淼 张楚楚 彭 晶 李 曼 沈慧杰 朱科学 周惠明

微波处理对全麦粉及全麦生鲜面中PPO和微生物的抑制研究

张 淼 张楚楚 彭 晶 李 曼 沈慧杰 朱科学 周惠明

（江南大学食品学院，无锡 214122）

试验选取全麦粉为原料，研究了2种不同方式的微波处理（2 000 W，20～80 s和700 W，50～120 s）对面粉中微生物和多酚氧化酶（PPO）活性的抑制效果。并验证了2种处理方式对全麦生鲜面中微生物生长速率和褐变速率的延缓作用。结果表明，随微波处理时间的延长，全麦粉中微生物数量和PPO活性均显著下降（P＜0.05）。微波处理后的全麦粉所制得的生鲜面褐变速率和贮藏前期的菌落总数明显降低，2 000 W处理40 s组全麦生鲜面比700 W处理90 s组表现出更好的颜色贮藏稳定性。

全麦粉 微波处理 多酚氧化酶 微生物 褐变

随着经济的快速发展，人们生活水平不断地提高，消费者对食品的消费也从原来的吃饱转变为对营养健康的追求。全谷物食品作为获取营养健康的有效途径之一越来越得到人们的关注［1］。近年来，发达国家对全麦食品的研究与开发力度加大，生产已初具规模；国内市场上也开始出现全麦粉和一些全麦制品，大多研究集中在产品的开发上［2］。

面条起源于中国，是中国及其他一些亚洲国家的主食之一。与干挂面相比，生鲜面因具有新鲜，爽口，有嚼劲和较好的面香风味等特点，越来越受到现代人的欢迎［3］。全麦生鲜面的开发是全谷物与传统主食的良好结合，是集营养和健康于一体的食品的体现。然而，麸皮和胚芽的引入一方面赋予了面粉更多的营养成分与生理活性物质，另一方面也使面粉中微生物数量，氧化酶类活性及其底物含量大大增加［4-5］，使得制作出的生鲜面条极易褐变和腐败变质，给全麦生鲜面的储藏带来许多不利因素。因此，控制原料面粉中的微生物数量和褐变酶类活性，是实现全麦生鲜面长期保鲜的基础。

微波技术在食品工业领域中的应用可追溯到20世纪40年代末，主要用于食品加热、干燥、杀菌灭酶、焙烤、成分萃取等［6］。与传统加热方式相比，微波可以直接穿透到物料内部，具有加热时间短，传热效率高的优点［7］，在导热性差的粉类食品原料杀菌与灭酶中具有很大的应用潜力。本试验通过对全麦粉进行微波处理，考察微波处理对其中微生物和多酚氧化酶（PPO）的抑制作用，并验证其对延长全麦生鲜面制品货架期的有效性，力图为全麦生鲜面的工业化生产提供可行的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

全麦粉：益海嘉里有限公司；营养琼脂、胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖等均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

Kitchen Aid小型和面机：英国Kitchen Aid公司；JMTD-168／140型试验面条机：北京东方孚德技术发展中心；CR-400型色彩色差计：日本柯尼卡·美能达公司；PJ23C-SC1型微波炉：广东美的微波炉制造有限公司；JHWB-MF4紫外-微波旋转干燥箱：广州嘉华工业微波设备有限公司；CR21GⅢ高速冷冻离心机：日本Hitachi Koki公司；UV-2800型紫外可见分光光度计：尤尼柯上海仪器有限公司；SPX-250B-Z生化培养箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；TA-XT2i物性测试仪：英国Stable Microsystems公司。

1.3 试验方法

1.3.1 水分的测定

按GB／T 5009.3—2003方法执行。

1.3.2 菌落总数的测定

按GB／T 4789.2—2010进行。

1.3.3 生鲜面制作

称取配比好的面粉100 g，以原全麦粉加水量34%为基准，按处理后各组面粉含水量计算相应的加水量，使面片最终的含水量相同，将水缓慢加入和面机中和面，和好的面团静置熟化20 min后，在面条机上逐步压延成厚0.8 mm的面带，最后切成宽1 mm的长条，包装后置于25℃恒温培养箱中储存。

叶利军《“一体四翼”: 习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”初探》指出，一体: 以课堂教学为主体; 四翼: 一个平台，一个舞台，一个社团，一本手册。王燕琴《习近平总书记系列重要讲话精神“三进”路径》指出，理顺思路“进教材”，融会贯通“进课堂”，多管齐下“进头脑”，引导师生自觉领会理论精神，从而内化于心、外践于行。

1.3.4 微波加热法处理全麦粉

称量300 g全麦粉于微波炉专用碗中平铺，分别于2 000 W和700 W下进行处理。

1.3.5 面片色泽测定

将压好的面带切成10 cm×10 cm左右的面片，5 min内用色差仪测定其颜色，记录面片的L*、a*、b*值。其中L*是亮度指数（0代表黑色，100代表白色），+a*方向是红色增加，-a*方向是绿色增加，+b*方向是黄色增加，-b*方向是蓝色增加［8］。

1.3.6 多酚氧化酶活性测定

称取4 g样品，加入20 mL磷酸盐缓冲溶液（PBS），振荡后置于4℃冰箱中浸提12 h，4℃下以10 000 r／min离心 20 min，得到粗酶液。取 4 mL PBS，加入1 mL澄清离心液置于37℃恒温水浴锅中3 min后，再加入1 mL邻苯二酚溶液，水浴15 min后测定420 nm处吸光值。PPO活性以 ΔA420／min·g全麦粉表示［9］。

1.3.7 数据分析

2 结果与分析

2.1 微波处理对全麦粉中PPO活性的影响

微波用于酶的灭活通常是基于热效应和非热生化效应。热效应是指微波作用于物料，物料表面同时吸收微波能，温度升高从而达到使酶失活的目的；非热生化效应是指在外电磁场的作用下物料中的细胞膜发生功能性障碍，使细胞DNA和RNA分子结构中的氢键松弛、断裂和重新组合，中断细胞的正常功能，导致酶活力下降［10］。由图1可知，随微波处理时间的延长，全麦粉中PPO活性逐渐降低。700 W处理 90 s（图1a）和 2 000 W处理 30 s（图 1b）后，PPO活性趋于平稳，接近0，几乎被完全灭活。说明微波处理对全麦粉中的PPO有明显的抑制作用，功率越高，所需处理时间越短。

图1 微波处理对全麦粉中PPO活性的抑制效果

2.2 微波处理对全麦粉中微生物的致死作用

由图2可以看出，微波处理对全麦粉中的微生物有明显的抑制效果。随处理时间延长，菌落总数逐渐降低，700 W处理时间达到80 s时呈现大幅度下降，80 s到120 s无显著变化（P＞0.05）。而2 000 W处理时间从30 s到40 s呈现一个突变，超过40 s后趋于平稳。

微波加热杀菌抑菌的原因是由于微波能够渗透到物料内部，而不是靠物料本身的热传导，温度升高对微生物有杀灭作用［11］；而且外电磁场所引起的非热效应也可以使微生物致死［12］。因此，微波杀菌在较短的时间就能够达到理想的效果。微波功率较高时，所需处理时间短。

图2 微波处理对全麦粉中微生物的抑制效果

2.3 微波处理对全麦生鲜面褐变的抑制作用

根据以上研究结果，确定微波处理条件分别为700 W处理90 s和2 000 W处理40 s。以处理前后的全麦粉为原料制作生鲜面，考察2种处理方式对生鲜面褐变速率和微生物生长速率的影响。

图3 微波处理前后的全麦粉制得的生鲜面片48 h内L*值（a）与 b*值（b）变化

Cielab空间中的L*值和b*值分别代表亮度和黄度值，能很好的表征生鲜面制品的褐变［3］。微波处理对全麦生鲜面片褐变速率的影响如图3所示。

PPO是公认的导致生鲜面类制品褐变的主要原因之一。它能催化面粉中邻联苯酚氧化为邻苯醌，并迅速聚合产生棕色色素，从而导致面片的褐变［13］。全麦粉中因为麸皮的引入使得多酚类物质含量以及PPO活性都较高，因此更易发生褐变。经微波灭酶后，全麦生鲜面的L*值显著增大（P＜0.05），b*值有所降低但无显著差异（P＞0.05）。面片白度和亮度提高是因为PPO的催化作用在面条的制作过程中即已存在，灭酶后酚类的氧化得到抑制，使制得的面片褐变程度较低。此外，随贮藏时间的延长，处理前后L*值和b*值的差距进一步增大，说明生鲜面中PPO催化的氧化褐变是一个持续的过程，微波灭酶后累计产生的色素量减少。贮藏48 h后，2 000 W处理组亮度值显著高于空白和700 W组，说明高功率短时间处理的全麦粉所制得的生鲜面具有更好的贮藏稳定性。另外，微波处理后全麦面片的褐变趋势也可以看出，当面粉中PPO活性几乎被完全抑制时，鲜面片仍然会发生较大程度的褐变，这与 Asenstorfer等［14］的研究结果是相符的，说明非PPO褐变在全麦生鲜面褐变中也起着非常重要的作用。

2.4 微波处理对全麦生鲜面中微生物生长速率的影响

如图4所示，2组微波处理的全麦粉所制得的生鲜面中初始含菌量较低，这是由原料中较低的含菌量决定的。在开始的12～24 h内，微波处理组生鲜面中的菌落总数显著低于空白组（P＜0.05），这一方面是由于经微波处理后残存的微生物细胞亦遭受到一定程度的损失，生长的延滞期变长；另一方面，在基质营养充足的情况下，微生物繁殖数量与初始含菌量关系最为密切。随贮藏时间的延长（36～48 h），3组生鲜面中菌落总数几乎无显著差异，说明当微生物达到一定数量后，由于基质营养条件所限，微生物繁殖速率逐渐下降。由此可见，仅通过降低原料面粉中的初始含菌量，虽能起到一定的降低成品微生物数量的作用，但并不能较大程度的延长生鲜面制品的货架期，需要在此基础上结合后续杀菌及营造一个微生物不宜生长的环境，使其达到理想的货架期。

图4 微波处理前后全麦生鲜面贮藏过程中菌落总数的变化

3 结论

微波处理对全麦粉中的微生物和PPO活性均具有显著的抑制作用，随处理时间延长，抑制效果增强，2 000 W处理40 s和700 W处理90 s后趋于平稳。

2种微波处理方式对全麦生鲜面褐变均有显著的抑制作用，随贮藏时间延长，抑制效果更加明显，高功率短时间处理组呈现出更好的颜色贮藏稳定性；而全麦生鲜面贮藏过程中微生物生长速率结果表明，与空白相比，微波处理后生鲜面中初始含菌量和贮藏前期菌落总数显著降低，但随贮藏时间延长无显著差异，在实际生产中，尚需结合其他抑菌手段来实现理想的货架期。

［1］谭斌，谭洪卓，刘明，等.粮食（全谷物）的营养与健康［J］.中国粮油学报，2010，25（4）：100-107

［2］陶海根.全麦粉营养价值及生产工艺探讨［J］.大众标准化，2010（1）：101-103

［3］骆丽君，李曼，朱红卫，等.真空和面对生鲜面品质特性的影响研究［J］.食品工业科技，2012，33（3）：129-131

［4］曾朝珍，张晓琳，贠建民，等.小麦粉生产过程中微生物的变化规律研究［J］.2008，24（9）：861-864，879

［5］Hatcher D W，Kruger J E，Distribution of polyphenol oxidase in flour millstreams of Canadian common wheat classes milled to three extraction rates［J］.Cereal Chemistry，1993，70：51-55

［6］余恺，胡卓炎，黄智洵，等.微波杀菌研究进展及其在食品工业中的应用现状［J］.食品工业科技，2005，26（7）：185-189

［7］樊伟，黄惠华.微波杀菌技术在食品工业中的应用［J］.食品机械，2007，23（1）：143-147

［8］张家辉，李曼，朱科学，等.超微绿茶粉生鲜面的研制及特性研究［J］.食品工业科技，2011，32（9）：164-166

［9］Li M，Zhu K X，Wang B W，et al.Evaluation the quality characteristics of wheat flour and shelf-life of fresh noodles as affected by ozone treatment［J］.Food Chemistry，2012，135（4）：2163-2169

［10］张玉荣，周显青，果玉茹.小麦胚微波灭酶工艺参数的研究［J］.河南工业大学学报：自然科学版，2008，29（2）：7-10

［11］徐培娟，刘晶晶.微波技术在食品工业中的应用［J］.食品工程，2007，2，20-22

［12］李建忠.微波对食品微生物的非热效应与微波杀菌技术［J］.西南民族大学：自然科学版，2006，32（6）：1220-1222

［13］Fuerst EP，Anderson JV，Morris CF.Delineating the role of poly-phenol oxidase in the darkening of alkaline wheat noodles［J］.Joumal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54，2378-2384

［14］Asenstorfer R E，Appelbee M J，Mares D J.Physical-chemical analysis of non-polyphenol oxidase（non-PPO）darkening in yellow alkaline noodles［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（12）：5556-5562.

Effect of Microwave Treatment on the Inhibition of PPO and Microorganisms in Whole Wheat Flour and Its Fresh Noodles

Zhang Miao Zhang Chuchu Peng Jing Li Man Zhu Kexue Zhou Huiming
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122）

In the paper，whole wheat flour has been chosen as raw material to study the effect of microwave treatment（2 000 W for 20～80 s and 700 W for 50～120 s）on the inhibition of microorganisms as well as polyphenol oxidase（PPO）activity in wheat flour.Based on the research，the microbial growth and darkening rate of fresh noodles

have been evaluated finally.The results showed that in line with the increase of treating time，both microorganisms and PPO activity had significantly reduced（P＜0.05）.Darkening rate and total plate count of fresh noodle samples which were made from microwave treated flour had decreased significantly，and for condition of 2 000 W for 40 s，its treated samples showed a better storage stability in noodle color compared to that treated by 700 W for 90 s.

whole wheat flour，microwave treatment，polyphenol oxidase，microorganism，discoloration

TS213.29

A

1003-0174（2014）03-0007-05

国家自然科学基金（31371849），江苏省高等学校大学生实践创新训练计划（2012JSSPITP0283），国家“十二五”农业科技支撑计划（2012BAD37B04，2012BAD 34B01）

2013-05-26

张淼，女，1991年出生，本科，食品科学与工程

朱科学，男，1978年出生，副教授，小麦精深加工