小麦粉微波杀菌技术优化

胡安瑞，李伟程，李清清，朱成栋，王金星

（1.山东农业大学山东省园艺机械与装备重点实验室，机械与电子工程学院，山东泰安 271018；2.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安 271018；3.山东立威微波设备有限公司，山东济南 250031）

小麦属于禾本科植物，总产量位居世界第2位，是仅次于玉米的粮食作物。小麦粉可以制作成多种多样的食品。小麦及其系列食品是人们日常生活中不可或缺的一部分[1]。由于小麦粉中含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质，这就为微生物的生长繁殖提供优越的生长条件，当外界条件满足要求时，微生物就会迅速繁殖，使产品品质下降，出现安全问题[2-3]。另外，小麦粉无外壳保护，组织松软，这一特点更有利于微生物的生长繁殖[4]。如果杀菌不彻底、贮藏条件不利，会导致微生物迅速生长繁殖，进而影响食品的感官品质甚至是安全问题，严重时还会危害人们的健康，造成生命财产的损失[5-8]。因此，针对小麦粉杀菌技术的研究就显得尤为重要。

鉴于小麦粉固体粉末状的特性，一般的热杀菌技术和非热杀菌技术并不适合[9]。微波杀菌技术主要通过微波能进行杀菌，在牛乳[10]、面包[11]、肉制品[12-14]、调味品[15-16]等产品的杀菌中应用较多，但对于粉状作物类杀菌的应用较少。试验将微波技术应用于小麦粉杀菌中，并优化得到最佳小麦粉微波杀菌条件。微波杀菌可针对性地降低小麦粉中有害微生物的污染，延长商品的货架期，并为其他粉状类原料的杀菌提供了参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦粉，山东农业大学提供。

1.2 仪器与设备

格兰仕P70D20TP-C6（W0）型微波炉，广州格兰仕微波炉电器制造有限公司产品；高压蒸汽灭菌锅，天美科学仪器有限公司产品；无菌操作台，无锡一净公司产品；干式恒温器，杭州奥盛仪器有限公司产品；电热鼓风干燥箱、恒温振荡器，上海一恒科学仪器有限公司产品；pH计，瑞士梅特勒-托利多公司产品；Chroma Meters CR-400型色差计，日本KONICA MINOLTA公司产品。

1.3 试验方法

菌落总数按照GB 4789.2—2016测定；大肠杆菌按照GB 4789.3—2016测定，感官品质按照CIE均匀空间表色系统测定。

2 结果与分析

2.1 小麦粉的微波杀菌

2.1.1 微波杀菌功率对小麦粉的影响

分别称取小麦粉各15 g，在5种不同微波功率（700，630，490，350，140 W） 下灭菌 60 s，然后分别测定菌落总数和大肠杆菌的指标。结果表明，微波功率越高，灭菌效果越好。但是，高微波功率容易造成小麦粉出现焦煳现象，微波功率为630 W时，小麦粉开始出现焦煳现象；微波功率为700 W时，小麦粉出现严重焦煳现象。因此，综合不同微波功率对小麦粉的杀菌效果和感官品质影响的结果，490 W为小麦粉最佳杀菌功率，并以350， 490，630 W作为后续正交试验水平值。

微波功率对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响见表1。

表1 微波功率对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响

2.1.2 微波灭菌时间对小麦粉的影响

采用350 W的微波功率对25 g小麦粉分别杀菌30，60，90，120，150 s，然后对菌落总数和大肠杆菌的指标进行检测。结果表明，随着杀菌时间的延长，灭菌效果越来越好。微波杀菌120 s和150 s时，大肠杆菌数量最低（小于30）。由于水分的蒸发，小麦粉含有的水分随着杀菌时间的增加而减少，导致小麦粉中水分分布不均，进而使小麦粉加热不均，造成局部过热，最终引发焦煳现象。试验发现，在120 s时出现轻微的焦煳现象，在150 s时出现明显的焦煳现象。综合杀菌效果和感官品质的结果，小麦粉最佳微波杀菌时间为90 s，并以60，90，120 s作为后续正交试验的水平值。

微波杀菌时间对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响见表2。

表2 微波杀菌时间对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响

2.1.3 小麦粉微波灭菌最佳物料用量优化

高考结束之后，爸妈决定让我放松一下，先是去北京旅游，后又到内蒙古草原，最后是大连。在大连广场，我光着脚，试了所有的脚印。晚上，住在海边一家宾馆。这天夜里，我回来的时候，突然发现付玉，她和咱们的校长王歪嘴在一起，她还挎着校长的胳膊。校长那个熊样，酒糟鼻子在昏黄的灯光下像一只硕大无比的红色青蛙，他当着校长，却只会喝酒和千方百计扣老师的钱，老师们都背地里骂他。付玉和校长没看见我。他们住在405房间，这个婊子养的校长，竟然把付玉弄得哇哇叫。我真想闯进去宰了这个狗日的。

采用350 W的微波功率分别对3，6，9，12，15，25 g的小麦粉灭菌90 s，然后对菌落总数和大肠杆菌的指标进行检测。结果表明，物料用量为3，6，9，12 g时，菌落总数和大肠杆菌的数量随着物料量的不断增加而逐渐减少。在微波杀菌过程中，微波能可被小麦粉的水分和有机物吸收。因此，在一定物料用量的范围内，随物料用量的增加小麦粉含水量增加，进而对微波能的吸收增加，导致对小麦粉灭菌效果增强。此外，6 g和9 g物料用量的大肠杆菌检测结果一致，推测可能是由于在一定的微波穿透深度下，物料量的多少对微波杀菌的效果影响不大。物料量为15 g和25 g时，菌落总数和大肠杆菌的数量随着物料量的不断增加而增加。推测在相同时间内，由于发射出的微波能是固定的，当物料量超出一定范围时，杀菌效果必然会降低。综合杀菌效果和感官品质的结果，小麦粉微波杀菌最佳的物料用量为12 g，并以6，9，12 g作为后续正交优化试验的水平值。

物料用量对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响见表3。

表3 物料用量对小麦粉菌落总数和大肠杆菌数量的影响

2.1.4 小麦粉微波灭菌最佳条件的优化

选取上述每组单因素试验的3个最优化条件，进行三因素三水平的正交试验。对菌落总数和L*值进行检测分析。

小麦粉的正交试验方案和结果分析见表4，小麦粉的正交试验直观分析图见图1。

由结果可知，微波功率（A） 是菌落总数和L*值的主要影响因素。微波功率为A3时，杀菌效果最好。但是L*值较高，说明A3对于色泽的破坏最大。因此，选择对色泽破坏程度较小且杀菌效果也比较好的A2为最佳功率。杀菌时间（B）对于菌落总数和L*值的影响处于第3位，通过对杀菌程度和色泽破坏的程度分析，选择B3为最合适条件。物料用量（C）这个因素对菌落总数和L*值的影响都是处于第2位，菌落总数结果表明，C3为最适物料量，但是色泽的破坏相对较大，而C2菌落总数较少并且色泽保持良好，所以C2是最佳的条件。因此，小麦粉的最佳的微波杀菌工艺条件为微波功率490 W，杀菌时间60 s，物料用量9 g。

表4 小麦粉的正交试验方案和结果分析

图1 小麦粉的正交试验直观分析图

2.2 微波杀菌对小麦粉品质的影响

2.2.1 微波杀菌与常规杀菌的比较

将9 g小麦粉分别放于功率为490 W的微波炉中灭菌60 s，在100℃的电热干燥箱中处理30 min，通过检测两者相应的菌落总数和大肠杆菌的变化，比较微波杀菌和常规干热杀菌技术的优劣，进而对试验优化的微波杀菌工艺进行评价。结果表明，小麦粉的微波杀菌效果显著优于常规的干热杀菌效果。

小麦粉微波杀菌与常规的干热杀菌效果比较见表5。

表5 小麦粉微波杀菌与常规的干热杀菌效果比较

2.2.2 微波杀菌对小麦粉感官品质的影响

微波杀菌对小麦粉感官品质的影响见表6。

从表6中可以看出，经微波最佳工艺条件杀菌处理的小麦粉总色差很小，说明微波杀菌对小麦粉感官品质的影响很小。而经传统加热杀菌的小麦粉总色差ΔE较大，说明传统加热杀菌对小麦粉感官品质的影响较大，且微波杀菌所用时间短。所以，微波杀菌技术更适合于小麦粉。

表6 微波杀菌对小麦粉感官品质的影响

3 结论

杀菌功率越高、时间越长，微波杀菌效果越好。但是，功率过高、时间过长则会导致小麦粉出现焦煳现象。因此，需要寻求最佳的工艺参数。从试验数据中可以看出，小麦粉最佳的微波功率为490 W，杀菌时间为90 s，物料用量为12 g。最终，通过三因素三水平的正交试验确定出小麦粉的最佳杀菌条件为微波功率490 W，杀菌时间60 s，物料用量9 g。与常规的干热杀菌比较，小麦粉通过微波杀菌处理不仅杀菌时间短、效率高，而且还能很好地保持小麦粉原有的外观、色泽。