专利名称：微波处理改善小麦品质的方法
技术领域：
本发明属于食品加工领域，涉及一种微波处理改善小麦品质的方法，具体是一种微波辐照小麦改善其制作面食品的工艺品质和食用品质的方法。本发明适用于发芽小麦和普通未发芽小麦制粉前的加工处理，以改善面粉品质及面制食品品质。
背景技术：
在我国，小麦主要供居民饮食消费，人们常说的优质小麦或低品质小麦的概念，主要是针对其食用品质而目。小麦在收获季节大面积穗发芽的现象近几年在全国各地时有发生:2008年河北、山东等省份局部地区小麦生芽；2009年河南、湖北、安徽、江苏、山东等省份出现小麦大面积生芽现象；2010年河南、安徽、江苏等省份局部地区小麦穗发芽。小麦发芽之后，出粉率降低；面团稀懈，强度软化:在耐揉混特性(用粉质曲线表征)方面，面团吸水率降低，峰值时间、稳定时间缩减，弱化度增加；在延展特性(用拉伸曲线表征)方面，面团抗延阻力降低，延伸性增加，拉伸面积减小。发芽小麦粉面团的表面粘性大，制作食品时机械加工性能劣化。和正常未发芽小麦相比，用发芽小麦粉烘烤的面包其内芯色泽灰白，结构粗糙，气孔大而圆，不细密，组织不均匀，纹理不清晰，触感差，面包瓤发粘；用发芽小麦粉制作的面条，烹煮后表面粗糙，不滑溜，沾粘严重，强度差，烹煮损失大；用发芽小麦粉制作的馒头，体积小，外形扁塌，质地粗糙，不蓬松，口感粘牙等等。合理利用穗发芽小麦，有效改善其食用品质，可以帮助减少农户损失，提高农民收入。发芽对小麦食用品质的劣化影响，主要归因于小麦发芽过程中活性急剧提高的水解酶对小麦籽粒内碳水化合物及蛋白质等组分的水解，特别是活性很高的α -淀粉酶对淀粉的降解。国内外对改善发芽小麦食用品质技术的研究，一方面，利用蛋白质热变性效应，部分钝化芽麦中过多的α-淀粉酶。目前，热处理芽麦的方式主要有蒸汽热处理、干热处理、挤压膨化等。另一方面，寻找源于谷物的或非谷物的α-淀粉酶抑制剂，添加到芽麦面粉中，或调节面团的PH值，采用化学处理的方法，来改善芽麦面粉的食用品质。此外，利用机械、物理的方法，对芽麦剥皮制粉，部分去除胚芽及糊粉层中富含α-淀粉酶及其它酶类的小麦组织，或芽麦与正常小麦搭配混合，调整制粉工艺，选择性地取舍粉流，达到降低α -淀粉酶活性、提高食用品质之目的。然而，采用以上方法处理发芽小麦，不仅成本高，损失大，而且食品的安全性低。近年来，我国河北、山西、陕西、青海、甘肃等地培育的一些小麦新品种，具有耐贫瘠、抗旱、节水、高产、稳产等特点，农艺性状优良，很受农民朋友的欢迎，而且其容重、蛋白质含量、湿面筋含量均很高，但是，其沉降值低、稳定时间短、弱化度高、抗延伸性小，用其制作食品时在和面、揉圆、压片、成型、醒发等过程中操作性差，具有面团稀软、粘滞、流态化严重、缺乏弹性等缺陷，属典型的无烘焙能力小麦或无机械加工能力小麦(李美琴等，中国粮油学报，1994,9(1):30-32)。研究表明，无烘焙能力小麦所固有的面团流变学特性是由品种决定的，它受种子遗传及种植条件等影响，就其成分来说，这类小麦的可溶性物质比正常小麦的含量明显的高；研究还表明，通过添加面粉品质改良剂也无法改善其特殊性能。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种微波处理改善小麦品质的方法，通过充分利用微波辐照过程中产生的热效应，最大程度地钝化劣化小麦食用品质的水解酶类(如发芽小麦中活性很高的α-淀粉酶等)，和/或改变功能性蛋白质(如小麦胚乳中的面筋蛋白质)的物理-化学特性，并确保面筋蛋白不发生变性，从而改善小麦(包括发芽小麦和普通未发芽小麦)制作面食品的工艺品质和食用品质。本发明所述的微波处理改善小麦品质的方法，包括如下步骤:(a)首先，对小麦籽粒进行清理，去除小麦籽粒中的杂质；(b)接着，对清理后的小麦籽粒进行水分调节，使小麦籽粒的水分含量达到其重量的10.0% 20.0%，且使小麦籽粒中的水分含量由外到里呈梯度分布或均匀分布，润麦时间为O 36小时；(C)然后，对水分调节后的小麦籽粒进行微波辐照处理，使小麦籽粒的表面温度最终达到50 95°C，停止辐照；(d)最后，对微波辐照处理后的小麦籽粒再次进行水分调节和清理，使入磨小麦籽粒的水分含量达到其重量的14.0% 18.0%，润麦时间为0.5 24小时，使其满足制粉工艺的要求，进一步磨制成面粉和加工成面制食品，或直接进行冷却或干燥，即得到食用品质得到改善的小麦。进一步地，上述步骤(a)中，所述清理可用筛选、磁选、去石、打麦、风选、刷麦、洗麦等清理工艺和相应设备进行。进一步地，上述步骤(b)中，所述水分调节的方法是加水，所加水的温度为O 60°C，加水可用强力着水机、高效着水机、着水绞龙、洗麦机等设备进行。进一步地，上述步骤(b)中，所述水分调节中的润麦环节可以在砖混仓、钢筋混凝土仓、钢板仓或其它材质的容器内进行，也可以在皮带输送机、刮板输送机、螺旋输送机等连续运转的设备内进行。进一步地，上述步骤(b)中，所述梯度分布是指小麦籽粒的外层水分含量高于内层水分含量。进一步地，上述步骤(C)中，所述微波辐照处理所使用的设备是间歇式微波装置或连续生产用微波设备。进一步地，上述步骤(d)中，所述冷却是在自然条件下冷却至室温，或者是在冷却塔、皮带输送机、刮板输送机、或螺旋输送机等设备内冷却至室温。进一步地，上述步骤(d)中，所述干燥是在室温下放置，或者在干燥箱、干燥塔、干燥床、干燥管或干燥输送带等装置中烘干，使小麦籽粒的含水量为其重量的9.0% 13.0%，以满足小麦籽粒长期贮藏的水分要求。本发明具有的优点和有益技术效果是:(I)与各种添加剂改良小麦品质相比，本发明无食品安全方面的风险；(2)与传统的热处理方法(如干热空气处理等)相比，本发明紧密结合小麦制粉工艺流程，易于实现连续化生产，节约能源，降低成本，且改善小麦品质的效果更明显；(3)本发明无污染，工作环境卫生、清洁；(4)本发明对减少粮食产后损失、充分利用现有的小麦资源具有十分重要的社会意义。
具体实施例方式下面对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。实施例1以一种无烘焙能力的小麦样品采用微波处理的方法为例进行详细说明。首先，采用筛选、磁选、去石、打麦、风选、刷麦、洗麦等清理工艺和相应设备去除小麦籽粒中的各类杂质。接着，对清理后的小麦籽粒进行水分调节，使小麦籽粒的水分含量达到其重量的
10.0% 20.0%，优选为16.0%，且使水分含量在小麦籽粒中由外到里呈梯度分布或均匀分布；其中，水分调节的方法是加水，所加水的温度为O 60°C，可采用强力着水机、高效着水机、着水绞龙、洗麦机等设备进行加水；所述梯度分布是指籽粒的外层水分含量较内层的高。所需润麦时间为O 36小时，优选为24小时；润麦环节可以在砖混仓、钢筋混凝土仓、钢板仓或其它材质的容器内进行，也可以在皮带输送机、刮板输送机、螺旋输送机等连续运转的设备内进行。然后，对水分调节后的小麦籽粒进行微波辐照处理，使辐照处理后小麦籽粒的表面温度达到50 95°C，优选的温度为79°C，以保证有效降低劣化小麦食用品质的水解酶类的活性，和/或使面筋蛋白质改性，但面筋蛋白不变性。这里，微波处理所选用的设备可以是间歇式微波装置，也可以是连续生产用微波设备。最后，对微波辐照后的小麦籽粒再次进行水分调节和清理，使入磨净麦的水分含量达到其重量的14.0% 18.0%，优选为16.0% ;所需润麦时间为0.5 24小时，优选为8小时。使其满足制粉工艺的要求，进一步磨制成面粉和加工成面制食品，或者直接进行冷却或干燥，即可得到食用品质改善的小麦。这里的再次水分调节是为了满足最佳研磨条件。其中，冷却可以是在自然条件下冷却至室温，或者是在冷却塔、皮带输送机、刮板输送机、或螺旋输送机等设备内冷却至室温。其中，干燥可以是在室温下放置，也可以在干燥箱、干燥塔、干燥床、干燥管或干燥输送带等装置中烘干，使小麦籽粒的含水量为其重量的9.0% 13.0%，以满足籽粒长期贮藏的水分要求。通过上述方法处理后的小麦籽粒进行实验制粉，采用布勒实验磨粉机制粉，本发明即得到食用品质改善的面粉，其出粉率(粉麸比)为72.7%。采用本发明的微波辐照处理方法后，上述无烘焙能力小麦样品的食用品质得到了明显改善:(I)其面团的稳定时间由1.0分钟提高到2.8分钟，弱化度由245FU降低到150FU(方法按照GB/T14614-2006小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定粉质仪法)；(2)其面团的拉伸阻力由80EU提高到228EU，能量由18cm2提高到36cm2 (方法按照GB/T14615-2006小麦粉面团的物理特性流变学特性的测定拉伸仪法)；
(3)其制作慢头的比容由2.lml/g提高到2.4ml/g,慢头感官评分由67分提高到78分(方法按照SB/T10139-1993馒头用小麦粉)。实施例2以一种发芽小麦样品采用微波处理的方法为例进行详细说明。该实施例2的方法与上述实施例1的方法之区别在于:在步骤(b)中，清理后的小麦籽粒水分含量调节至其重量的15.5%，所需润麦时间选择为60分钟；在步骤(c)中，对微波辐照后小麦籽粒表面的温度选择为75°C ；在步骤(d)中，所需的润麦时间选择为8小时，入磨净麦的水分选择为15.5% ；采用布勒实验磨粉机制粉，本发明即得到食用品质改善的面粉，其出粉率(粉麸比)为 71.8% ；采用本发明的微波辐照处理方法后，上述发芽小麦样品的食用品质得到了明显改
盡.口.
(I)其面团的稳定时间由3.0分钟提高到10.5分钟，弱化度由70FU降低到20FU(方法按照GB/T14614-2006小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定粉质仪法)；(2)其面团的拉伸阻力由150EU提高到500EU，能量由77cm2提高到IOOcm2 (方法按照GB/T14615-2006小麦粉面团的物理特性流变学特性的测定拉伸仪法)；(3)其面粉的降落数值由170秒升高到236秒(方法按照GB/T10361-2008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)；(4)用其面粉制作的面条的感官评分由62分提高到75分(方法按照SB/T10137-1993面条用小麦粉)；本文中的微波是指波长范围为Imm lm、频率范围为300 300000MHz、具有穿透特性的电磁波。微波遇到不同的介质体系时，进行各种形式的能量转换。介质体系吸收微波能量后产生某种或一系列物理、化学反应。其中之一是微波传入体系内部并在其中产生交变的高频电磁场。带有极性的物质分子或被电磁场极化的物质分子，吸收一定的微波能量，随该电磁场的交变，改变自身取向而产生闻频振荡。这样，分子本身的热运动和分子之间产生了类似于摩擦、碰撞、振动、挤压的作用，使分子获得能量，宏观上导致体系温度迅速升高并导致某些效应的产生，而且这一过程能量利用率高，控制方便。微波处理效率随着工艺步骤(b)中水分调节环节、水分在籽粒中的不同分布有显著的差异。主要是因为介质对微波的吸收具有选择性，即在水分含量高的地方对微波的吸收多，而在水分含量低的地方对微波的吸收相对少，产生的热量也少。为了改善发芽小麦的品质，本发明采用水分调节的办法，在籽粒中造成水分梯度分布，即籽粒外层的水分含量较内层的高；为了改善无烘焙能力等普通未发芽小麦的品质，水分在籽粒中需要均匀分布。不管是发芽小麦还是普通未发芽小麦，微波处理前，小麦籽粒均需要达到一定的水分含量。发芽小麦中，α-淀粉酶在籽粒结构上的分布主要取决于发芽的程度。一开始，α-淀粉酶主要出现在糊粉层及靠近糊粉层的胚乳细胞的外层；随着发芽程度的加深，酶会逐渐穿过糊粉层，慢慢向胚乳中心转移。酶在小麦籽粒内部由外向内呈梯度分布，即在糊粉层和靠近糊粉层的胚乳中酶活性高，而内部胚乳层中酶活性低。小麦籽粒内部的蛋白质(包括酶蛋白)由于热处理产生物理-化学特性的变化，且水分含量越高时，这种受热作用的影响程度效应越明显。基于以上考虑，本发明采用水分调节的方法，在发芽小麦籽粒中造成水分梯度，即内层的水分含量比外层的低。这样，微波辐照时产生的热效应对内层的面筋蛋白的影响作用较外层的酶蛋白低，在内层的面筋蛋白改性但不变性的条件下，有效地钝化外层的水解酶类(淀粉酶、蛋白酶等)。与发芽小麦相比，无烘焙能力等普通小麦的籽粒中水解酶类的活性并不高。因此，针对普通小麦，本发明的目标不是降低其籽粒中水解酶类的活性。本发明采用水分调节的方法，使普通小麦籽粒达到一定的水分含量，且使水分在籽粒中均匀分布。微波辐照时产生的热效应使面筋蛋白改性(如蛋白质发生交联，低分子量蛋白向高分子量蛋白转移等)；通过控制微波处理强度，避免面筋蛋白变性而丧失其功能特性，从而降低面团表面粘性，改善面粉品质及面制食品品质。微波处理强度随微波功率、处理时间及处理量不同而不同。本发明通过测定辐照后籽粒的温度(50 95°C )来控制微波处理强度。综上所述，采用本发明的方法，发芽小麦样品和普通小麦样品的食用品质均得到了明显的改善。以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求书所限定的保护范围之中。
权利要求
1.一种微波处理改善小麦品质的方法，包括如下步骤: (a)首先，对小麦籽粒进行清理，去除小麦籽粒中的杂质； (b)接着，对清理后的小麦籽粒进行水分调节，使小麦籽粒的水分含量达到其重量的10.0% 20.0%，且使小麦籽粒中的水分含量由外到里呈梯度分布或均匀分布，润麦时间为O 36小时； (C)然后，将水分调节后的小麦籽粒进行微波辐照处理，使小麦籽粒的表面温度最终达到50 95°C，停止辐照； (d)最后，对微波辐照处理后的小麦籽粒再次进行水分调节和清理，使入磨小麦籽粒的水分含量达到其重量的14.0% 18.0%，润麦时间为0.5 24小时，磨制成面粉或者冷却、干燥。
2.根据权利要求1所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述清理米用筛选、磁选、去石、打麦、风选、刷麦、洗麦工艺和相应设备进行。
3.根据权利要求1或2所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述水分调节的方法是加水，所加水的温度为O 60°C，加水采用强力着水机、高效着水机、着水绞龙或洗麦机进行。
4.根据权利要求3所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述水分调节中的润麦是在砖混仓、钢筋混凝土仓或钢板仓内进行，或者在皮带输送机、刮板输送机或螺旋输送机连续运转的设备内进行。
5.根据权利要求3所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述梯度分布是指小麦籽粒的外层水分含量高于内层水分含量。
6.根据权利要求1、2或4所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述梯度分布是指小麦籽粒的外层水分含量高于内层水分含量。
7.根据权利要求1所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(c)中，所述微波辐照处理所使用的设备是间歇式微波装置或连续生产用微波设备。
8.根据权利要求1、2、4、5或7所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述冷却是在自然条件下冷却至室温，或者是在冷却塔、皮带输送机、刮板输送机或螺旋输送机内冷却至室温。
9.根据权利要求3所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述冷却是在自然条件下冷却至室温，或者是在冷却塔、皮带输送机、刮板输送机或螺旋输送机内冷却至室温。
10.根据权利要求1、2、4、5、7或9所述的微波处理改善小麦品质的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述干燥是在室温下放置，或者在干燥箱、干燥塔、干燥床、干燥管或干燥输送带中烘干，使小麦籽粒的含水量为其重量的9.0% 13.0%。
全文摘要
一种微波处理改善小麦品质的方法，首先，对小麦籽粒进行清理，去除杂质；然后，对清理后的小麦籽粒进行水分调节，使小麦籽粒的水分含量达到其重量的10.0％～20.0％，润麦时间0～36小时，且使小麦籽粒中的水分含量由外到里呈梯度分布或均匀分布；接着，对水分调节后的小麦籽粒进行微波辐照处理，使小麦籽粒的温度达到50～95℃，停止辐照；最后，对微波辐照处理后的小麦籽粒再次进行水分调节和清理，使其满足制粉工艺的要求，进一步磨制成面粉和加工成面制食品，或直接进行冷却、干燥，即可得到食用品质改善的小麦。该方法适用于发芽小麦和普通未发芽小麦制粉前的加工处理，无食品安全风险，易于实现连续化生产，节约能源，降低成本，无污染，工作环境卫生。
文档编号B02B1/00GK103157527SQ201310074189
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者赵仁勇, 李豫洲, 赵小枫, 卞科 申请人:河南工业大学