不同處理方法對米糠品質(zhì)穩(wěn)定性的影響

崔富貴，李安平，謝碧霞，丁彥鵬，田玉峰

（中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙410004）

不同處理方法對米糠品質(zhì)穩(wěn)定性的影響

崔富貴，李安平*，謝碧霞，丁彥鵬，田玉峰

（中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙410004）

采用干熱、濕熱、微波和擠壓法等4種方法處理新鮮米糠，比較不同方法對米糠過氧化物酶殘留活力、水溶性蛋白質(zhì)、植酸、維生素E和谷維素含量的影響，以及長期貯藏過程對米糠酸價和過氧化值的影響。研究結果表明：米糠經(jīng)溫度為130℃，含水量為30%，轉速600r/min的擠壓處理后，過氧化物酶殘留活力為4.8%，維生素E、植酸和谷維素的含量分別為3.65%、0.35%、7.0%，但對水溶性蛋白質(zhì)的含量影響較大。經(jīng)過穩(wěn)定化處理的米糠在貯藏過程中，米糠的酸價和過氧化值基本穩(wěn)定，但原料米糠變化顯著。

米糠，處理方法，穩(wěn)定性，過氧化物酶

米糠是禾本科植物稻谷在碾米過程中被碾下的皮層及米胚和少量碎米的混合物，其重量約占稻谷的5%～6%[1]。湖南是水稻大省，估計年產(chǎn)稻谷2800萬t，米糠140萬t以上[2]。米糠不僅資源豐富，而且營養(yǎng)全面，但米糠脫離糙米后，活性很大的脂解酶被釋放，導致米糠中的脂肪極易酸敗變質(zhì)，從而影響米糠的進一步加工利用[3]。為了防止米糠的迅速酸敗，提高米糠的利用價值，必須對米糠進行穩(wěn)定化處理。耿然等[12]利用干熱、濕熱、微波加熱等處理方式，探討了穩(wěn)定米糠的有效方法，微波加熱米糠是一種較為有效的處理方法。趙旭等[13]經(jīng)過對多種穩(wěn)定方法的比較發(fā)現(xiàn)，微波處理具有良好的市場前景。胡小中[14]研究表明：濕法膨化技術穩(wěn)定米糠具有廣闊的應用前景。本文采用新興起的擠壓處理技術，不但穩(wěn)定徹底而且對原料的營養(yǎng)成分影響較小，為米糠的進一步利用提供了有力的依據(jù)。分別采用干熱法、濕熱法、微波法和擠壓法等4種方法處理新鮮米糠，并對穩(wěn)定化處理前后米糠中過氧化值、過氧化物酶殘留活力和各種營養(yǎng)成分的變化進行分析，以確定一種較為有效的米糠穩(wěn)定化處理方法，為米糠的廣泛應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

晚秈838 產(chǎn)于2010年，湖南省霞凝國家糧食儲備庫；濃鹽酸、磺基水楊酸、EDTA標樣、正庚烷、KI、CHCl3、Na2S2O3、淀粉、過氧化氫、鄰苯二胺、濃硫酸、無水乙醇、苯、甲醇、吸附劑（Floridin-xs）、α-α偶氮苯、氮氣 均為分析純。

新豐牌JLGJ4.5型檢驗礱谷機，單螺桿擠壓機，KQ-5013型超聲波清洗器，pHS-3C型酸度計，KDY-9830凱式定氮儀，DH-360電熱恒溫培養(yǎng)箱，WD800 CSL23-3格蘭仕微波爐。

1.2 實驗方法

1.2.1 米糠制備 稻谷經(jīng)礱谷機礱谷得糙米，精米度調(diào)到10，碾磨糙米后得到的米糠過40目篩，得實驗用米糠。米糠立刻低溫保藏，備用。

1.2.2 米糠處理方法

1.2.2.1 干熱穩(wěn)定處理 稱取25g新鮮米糠，置于培養(yǎng)皿中，攤勻，厚度約1cm，放入鼓風干燥箱內(nèi)，分別在90、100、110、120、130℃條件下，各處理10、20、30、40、50、60min后取出，冷卻至室溫后裝入聚乙烯密封袋中，備用。

1.2.2.2 濕熱穩(wěn)定處理 稱取25g新鮮米糠，置于中性定性濾紙上，攤勻，厚度約為1cm，用100℃蒸汽分別處理30、60、90、120、180s后取出，冷卻至室溫，裝入聚乙烯密封袋中，備用。

1.2.2.3 微波穩(wěn)定處理 稱取25g新鮮米糠置于培養(yǎng)皿中，向其中加入適量蒸餾水，使水分含量分別達到10%、15%、20%、25%，攤勻，厚度約為1cm。在微波功率600W下，處理10、20、30、40、50、60s后取出，冷卻至室溫，裝入聚乙烯密封袋中，備用。

1.2.2.4 擠壓穩(wěn)定處理 稱取500g新鮮米糠，向其中加入適量蒸餾水，使水分含量分別達到10%、15%、20%、25%、30%。然后將米糠加入單螺桿擠壓機中，螺桿轉速設置為600r/min，套筒外加熱溫度分別為100、110、120、130℃條件下擠壓。冷卻至室溫后裝入聚乙烯袋中，備用。

1.2.2.5 新鮮米糠 稱取100g新鮮米糠，未做任何處理，裝入聚乙烯袋中，備用。

1.2.3 過氧化物酶的測定[5]將2g米糠樣品與50mL、pH6.5的磷酸氫二鈉-檸檬酸溶液混合，于25℃水浴振蕩器中振蕩30min，然后在4000r/min轉速下離心10min，取5mL上清液，用緩沖液稀釋，定容至250mL，再分別量取25mL樣品兩份分裝于小燒杯內(nèi)，25℃恒溫水浴，其中一份加入0.5mL 1%鄰苯二胺和0.5mL 0.3%過氧化氫溶液反應5min，立即加入1mL飽和亞硫酸氫鈉溶液終止反應，于430nm處測定吸光度；另一份加入0.5mL 1%鄰苯二胺、1mL飽和亞硫酸氫鈉和0.5mL 0.3%過氧化氫溶液作為空白。過氧化物酶活力以吸光度/g表示，過氧化物酶殘余活力以相對值表示，計算公式為：

式中：E為過氧化物酶活力；A為吸光度；W為樣品干基質(zhì)量，g。

過氧化物酶殘余活力（%）=處理后的酶活力/處理前酶活力×100%

1.2.4 谷維素的測定[6]精密稱取1.000g樣品，置于50mL容量瓶中，加定量正庚烷置于水浴中不斷振搖使之溶解，冷卻至室溫，繼續(xù)添加正庚烷至刻度，定容。在吸光波長為（315±1）nm下，測得吸光度值，重復三次。按谷維素的吸收系數(shù)C=（A/W×700）×100%計算，A為樣品吸光值；W為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.5 植酸的測定[7]準確稱取2.0g米糠于100mL錐形瓶中，鹽酸為浸提液，離心（15000r/min，15min），取上清液2mL，用蒸餾水定容至10mL。加入10%磺基水楊酸溶液2滴，用EDTA標樣標定了濃度的三氯化鐵溶液滴定至紫色不褪。按下式計算植酸的含量：

式中：C為三氯化鐵溶液濃度（mol/L）；V為滴定耗去三氯化鐵溶液的體積（mL）；W為樣品干基重（g）；0.2357為每分子植酸可絡合2.8個Fe3+，1mol三氯化鐵相當于0.2357g植酸。

1.2.6 分析方法 蛋白質(zhì)測定：GB/T 5009.5-2003[10]；維生素E的測定：GB/T 17812—2008[8]；酸價測定：SN/T 0801.19-1999[11]；過氧化值的測定：GBT5538-2005ISO3960：2001[9]。

1.2.7 統(tǒng)計方法 采用SPSS11.5統(tǒng)計分析對實驗數(shù)據(jù)進行分析。

2 結果與討論

2.1 不同穩(wěn)定處理方法對過氧化物酶殘留活力的影響

過氧化物酶是一種耐熱性氧化酶，在一定程度上對米糠的穩(wěn)定性起著破壞的作用，因此降低過氧化物酶活性，對米糠的儲藏有重要意義。分別用干熱法、濕熱法、微波法和擠壓法等4種方法處理新鮮米糠，然后測定這4種穩(wěn)定化處理方法對過氧化物酶活性的抑制作用。

2.1.1 干熱處理對過氧化物酶殘留活力的影響 由圖1可知，在一定溫度條件下，隨著干熱處理時間的增加，不論何種溫度處理，米糠中過氧化物酶的殘留活力均呈現(xiàn)降低趨勢，特別是從10min到20min時其變化顯著（P＜0.05）；在相同處理時間內(nèi)，溫度越高，過氧化物酶殘留活力越低。

圖1 干熱處理對過氧化物酶殘留活力的影響Fig.1 Effect of dry heat on residual peroxidase activity

在90℃處理條件下干熱處理10min，米糠中的過氧化物酶殘留活力仍達84.4%，未能抑制米糠中的過氧化物酶活力。當處理時間增加到60min時，米糠中過氧化物酶殘留活力雖然有所降低，但還難達到防止米糠酸敗的目的。在溫度由90℃上升到130℃的過程中，米糠中過氧化物酶殘留量不斷降低且呈顯著性變化。在130℃條件下，處理時間從10min增加到60min時，過氧化物酶殘留活力則從35.4%降低到只有8.7%，對米糠的長期貯藏有重要價值。因此，米糠中的過氧化物酶耐熱性較強，不易失活，只有在高溫和延長處理時間條件下才可以起到良好的抑制作用。2.1.2 濕熱處理對過氧化物酶殘留活力的影響 由圖2可知，米糠在100℃蒸汽條件下處理30s，酶殘留活力為64.0%。處理時間由30s增加至60、90、120s，以及從150s增加到180s時，各時間段處理對酶殘留活力均有顯著影響（P＜0.05）。但從120s到150s時，處理間效果沒有顯著差異（P＞0.05）。特別是當處理時間達到180s時，酶殘留活力降低到3.5%。較低的酶殘留活力能達到米糠長期穩(wěn)定貯藏的效果。130℃干熱條件下處理60min的酶殘留活力仍高于100℃的濕熱處理3min后的效果。原因可能是因為在密封的環(huán)境里，蒸汽不易逸出，水的沸點隨氣壓升高而增高，因而增加蒸汽的穿透力，能在較短時間內(nèi)降低酶活性。

圖2 濕熱處理對過氧化物酶殘留活力的影響Fig.2 Effect of moist heat on residual peroxidase activity

2.1.3 微波處理對過氧化物酶殘留活力的影響 將含水量為10%、15%、20%和25%的4種米糠置于微波爐中處理，不同時間處理后米糠的過氧化物酶殘留活力結果如圖3所示。由圖3可知，隨著米糠被微波處理時間的延長，米糠中過氧化物酶殘留活力逐漸降低，6個時間段對米糠中過氧化物酶殘留活力影響均顯著（P＜0.05）；在相同微波處理時間內(nèi)，米糠中水分含量越高，過氧化物酶殘留活力也越低。因此，4種含水量的米糠中以含水量為20%和25%的殘留活力較低，但含水量為20%和25%的米糠之間的過氧化物酶殘留活力沒有顯著性差異（P＞0.05）。從節(jié)約能源角度考慮，含水量選用20%是比較恰當?shù)摹?/p>

圖3 微波處理對過氧化物酶殘留活力的影響Fig.3 Effect of microwave on residual peroxidase activity

把米糠的含水量調(diào)制到20%，然后在600W功率微波條件下處理10s時過氧化物酶殘留活力降到84.1%；當時間增大到60s時，殘留酶活力降低到8.7%，對脂肪酸敗起到很好的抑制作用；微波處理只是一種加熱處理的方法，其原理是分子間摩擦產(chǎn)熱，并引起酶構象變化，從而達到降低殘留酶活力的目的。與干熱處理的不同點在于它不是通過空氣來傳播熱量，而是通過分子運動產(chǎn)生摩擦力而產(chǎn)生熱量，從而使物料本身內(nèi)外均勻加熱。嚴格來說微波不是均勻加熱，它在中心位置形成的熱量是其它位置的幾倍，所以用微波處理時間過長的話中心位置會焦糊。

2.1.4 擠壓處理對過氧化物酶殘留活力的影響 將米糠加入到單螺桿擠壓機中擠壓，分別考察米糠含水量和套筒外加熱溫度對米糠過氧化物酶殘留活力的影響，結果如圖4。由圖可知，在含水量相同的條件下，過氧化物酶殘留活力隨溫度的升高而逐漸降低；在相同溫度下，過氧化物酶殘留活力隨含水量的遞增也降低。在條件為溫度為130℃，且含水量為30%的情況下，經(jīng)轉速600r/min的擠壓處理，米糠中的過氧化物酶殘留活力能降低到1.8%，滿足長期儲藏期的要求。當含水量降低到25%時，在同樣的條件下處理，米糠中的酶殘留活力也能降低到4.8%，符合長期保存的條件。含水量25%和30%之間，其酶殘留活力沒有顯著差異（P＞0.05），因此，從節(jié)約能源角度選擇含水量為25%較為恰當。擠壓過程中米糠含水量的提高，有利于過氧化物酶殘留活力的降低，是因為水是良好的傳熱介質(zhì)，使得擠壓過程中溫度分布更均勻，酶失活效果更好。

圖4 擠壓處理對過氧化物酶殘留酶活力的影響Fig.4 Effect of extrusion on residual peroxidase activity

2.2 不同穩(wěn)定方法處理米糠的水溶性蛋白質(zhì)含量的變化

米糠經(jīng)穩(wěn)定化處理后，其營養(yǎng)成分相應會受到一定程度的影響，特別是水溶性蛋白質(zhì)含量。各種處理后米糠中蛋白質(zhì)含量測定結果見圖5。由圖可以看出，各種穩(wěn)定處理后的米糠與原料米糠中蛋白質(zhì)含量相比有明顯變化（P＜0.05）。原料中的水溶性蛋白質(zhì)從42%左右降低到處理后的14.0%左右，不溶性蛋白質(zhì)從23.9%提高到56.0%左右。說明穩(wěn)定處理后的米糠，蛋白質(zhì)的溶解性降低，其利用價值也降低，因此穩(wěn)定處理后的米糠對蛋白質(zhì)的利用價值降低。

圖5 不同穩(wěn)定方法處理對水溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig.5 Effect of different methods on content of water-soluble protein

2.3 不同穩(wěn)定方法處理米糠的植酸、維生素E、谷維素含量的變化

穩(wěn)定化處理后，米糠中的植酸、維生素E、谷維素含量的變化結果見圖6。由圖6可以看出，原料米糠中的維生素E、植酸和谷維素含量分別為3.65%、7.1%和0.357%。經(jīng)不同的穩(wěn)定化處理后，維生素E、植酸和谷維素含量都沒有顯著性變化（P＞0.05）。干熱法處理前后維生素E分別為3.65%和3.18%，植酸分別為7.1%和6.8%，谷維素分別為0.35%和0.31%。由此可以看出，穩(wěn)定處理后對米糠營養(yǎng)成分的影響很小。

圖6 不同穩(wěn)定方法處理對米糠植酸、維生素E和谷維素含量的影響Fig.6 Effect of different methods on content of phytic acid，vitamin E and oryzanol

2.4 不同穩(wěn)定方法處理米糠的過氧化值隨時間的變化

米糠經(jīng)過干熱、濕熱、微波和擠壓處理后均能有效降低其過氧化物酶殘留活力。米糠放置于常溫下儲藏一段時間后的過氧化值變化更能反映米糠的穩(wěn)定性。因此將經(jīng)過處理的米糠與不處理的原料經(jīng)過一段時間后分別測定其過氧化值的變化，結果如圖7所示。

由圖可以看出，經(jīng)過不同的穩(wěn)定處理后，米糠的過氧化值基本穩(wěn)定在9%左右，有效地防止了米糠因氧化而發(fā)生的繼續(xù)耗敗。經(jīng)過50d的貯藏后，經(jīng)過干熱、濕熱、微波和擠壓處理米糠的過氧化值基本沒有太大變化（P＞0.05），而原料米糠每隔10d測定的過氧化值都有顯著差異（P＜0.05）。貯藏50d后，經(jīng)過處理米糠的過氧化值穩(wěn)定在9%以內(nèi)，而沒有經(jīng)過穩(wěn)定處理的米糠則增長到50%，升高7倍多。而幾種處理方法中，其中濕熱處理對壓力和溫度要求較高，相比而言擠壓法更適合米糠的穩(wěn)定化處理。

圖7 干熱、濕熱、微波、擠壓法處理及原料米糠的過氧化值隨時間的變化Fig.7 The change of peroxide values of rice bran through dry heat，moist heat，microwave and extrusion treatments

2.5 不同穩(wěn)定方法處理米糠的酸價隨時間的變化

米糠放置于常溫下儲藏的酸價變化也能反映米糠的穩(wěn)定性。因此將經(jīng)過處理的米糠與不處理的原料經(jīng)過一段時間后分別測定其酸價的變化，結果如圖8所示。

由圖可以看出，米糠經(jīng)不同的穩(wěn)定處理后儲藏，隨著時間的增加，酸價變化較?。≒＞0.05），但不經(jīng)處理的原料米糠隨時間均有顯著變化（P＜0.05）。原料米糠在常溫條件下放置50d，酸價超過43.24mg KOH/g，而處理后米糠的酸價穩(wěn)定在4.2～5.5mg KOH/g之間。主要是由于米糠穩(wěn)定化處理后，鈍化了米糠中的各種酶類，特別是脂肪酶；另外米糠經(jīng)穩(wěn)定處理后，降低了米糠中的水分，抑制了酸價的過快上升，使酸價變化較緩慢，從而提高了米糠的穩(wěn)定性。

圖8 干熱、濕熱、微波、擠壓法處理及原料米糠的酸價隨時間的變化Fig.8 The change of acid value of rice bran through dry heat，moist heat，microwave and extrusion treatments

3 結論

干熱法、濕熱法、微波法和擠壓法等4種方法處理新鮮米糠后均能有效抑制過氧化物酶殘余活力，從而達到長期儲藏的目的。4種方法中，以含水量為25%的米糠用擠壓法成本較低，且易操作，效果好。各種穩(wěn)定化處理方法對米糠維生素E、植酸和谷維素的含量影響較?。≒＞0.05），但對水溶性蛋白質(zhì)含量影響較大（P＜0.05）。經(jīng)過穩(wěn)定化處理的米糠在貯藏過程中，米糠的酸價和過氧化值基本穩(wěn)定，但原料米糠變化顯著。

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Effect of different treatment methods on the quality stability of rice bran

CUI Fu-gui，LI An-ping*，XIE Bi-xia，DING Yan-peng，TIAN Yu-feng
（College of Food Science and Engineering，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China）

Using dry heat，moist heat，microwave，and extrusion to deal with fresh rice bran，then the impact of different methods on the residual peroxidase activity，the content of soluble protein，phytic acid，vitamin E and oryzanol，and the acid value and peroxide values in the long-term storage were compared.The results showed that：after extruded by moisture content of 30%and speed 600r/min at 130℃，the residual peroxidase activity was 4.8%，the content of vitamin E，phytic acid and oryzanol was respectively 3.65%，0.35%，7.0%，but the content of water-soluble protein changed a lot.The acid value and peroxide value were stable，but changes of raw rice bran was significant in the long-term storage.

rice bran；treatment；stability；peroxidase

TS210.1

A

1002-0306（2012）05-0141-05

2011-05-10 *通訊聯(lián)系人

崔富貴（1986-），男，碩士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。

湖南省教育廳重點科研項目（11A131）；長沙市科技計劃項目（K1109019-21）；中南林業(yè)科技大學流變力學與材料工程研究所開放課題資助（10RM03）。