小麥胚芽的穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展

苗文娟 徐 斌 周世龍 董 英

小麥胚芽的穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展

苗文娟 徐 斌 周世龍 董 英

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鎮(zhèn)江 212013)

小麥胚芽不飽和脂肪酸豐富、內(nèi)源酶活性高，極不耐儲藏，因此，提高其貯藏穩(wěn)定性、延長貨架期是小麥胚芽開發(fā)利用的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)外研究人員圍繞小麥胚芽穩(wěn)定化技術(shù)開展了大量的研究工作，本文綜述了熱風(fēng)干燥法、蒸汽處理法以及微波處理法等小麥胚芽穩(wěn)定化技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展，從脂肪酶活力、酸價、過氧化值、水分含量、營養(yǎng)與感官品質(zhì)變化等角度評價其穩(wěn)定化效果，并對不同穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行了對比分析，以期為小麥胚芽穩(wěn)定化技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用提供更多的參考。

小麥胚芽 穩(wěn)定化技術(shù) 微波 熱風(fēng)干燥 蒸汽

小麥胚芽(Wheat germ，簡稱WG)是小麥籽粒的生命源泉，富含各種必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)和維生素［1］。WG中脂肪酸組成合理，包含推薦比例(約1∶10)的ω－3∶ω－6脂肪酸，同時富含B族和E族維生素。動物和人體試驗表明，長期攝入WG可降低血液中的膽固醇水平［2］。但是，WG這種高營養(yǎng)糧食副產(chǎn)物的質(zhì)保期很短［3］。

WG不耐貯藏的主要原因是WG中內(nèi)源酶活性高，天然不飽和脂肪酸豐富。作為小麥的再生組織器官，WG不僅富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，而且各種酶的活力旺盛，特別是脂肪酶(Lipase，LA)和脂肪氧化酶(Lipoxygenase，LOX)。在制粉過程中WG從小麥籽粒中分離出來后，脂肪酶就迅速將脂肪分解成脂肪酸和甘油;脂肪氧化酶作用于麥胚中的不飽和脂肪酸，產(chǎn)生過氧化物，過氧化物又進(jìn)一步分解為醛、酮類物質(zhì)，造成WG變質(zhì)［4］，WG的不耐貯藏性嚴(yán)重制約了其資源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用。因此，提高WG貯藏穩(wěn)定性、延長貨架期是其開發(fā)利用的關(guān)鍵。

根據(jù)WG貯藏過程中酸敗變質(zhì)的原因，可采用多種方法提高其穩(wěn)定性，以延長保質(zhì)期，其中包括熱風(fēng)干燥［5］、蒸汽加熱［6］、微波加熱［7］、聚乙烯包裝［8］或加入抗氧化劑［9］等，關(guān)于WG穩(wěn)定化技術(shù)的部分方法已申請了專利［10］，下面將詳細(xì)論述WG穩(wěn)定化技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展。

1 小麥胚芽的傳統(tǒng)穩(wěn)定化技術(shù)

加熱鈍酶是當(dāng)前WG穩(wěn)定化的主要技術(shù)手段。催化WG中脂質(zhì)水解(或氧化)的內(nèi)源酶是一種蛋白質(zhì)，因而可通過熱處理破壞其高級結(jié)構(gòu)，或使其鈍化。

1．1 熱風(fēng)干燥

熱風(fēng)干燥可同時降低WG水分活度，從而抑制殘存酶的催化活性;另外，還可破壞WG中的細(xì)菌、霉菌等微生物賴以滋生的環(huán)境。熱風(fēng)干燥處理方式很多，當(dāng)與噴動床、流化床、滾筒等結(jié)合構(gòu)成了WG熱風(fēng)干燥的主要技術(shù)手段(表1)，有助于WG穩(wěn)定化的工業(yè)化推廣。

Galle等［10］較早采用熱風(fēng)干燥的方法進(jìn)行WG的穩(wěn)定化，并申請了專利。他首先采用沖擊研磨機(jī)將WG粉碎，之后通過93℃熱空氣懸浮干燥，或者將粉碎好的WG置于150℃流動熱空氣中進(jìn)行干燥，處理時間均少于5 s。經(jīng)干燥處理后，WG的含水量低于6%，最后通過氣旋式篩分機(jī)將WG中麩皮等雜質(zhì)去除后就得到穩(wěn)定化的WG產(chǎn)品。

Huessy等［11］提出了一條詳細(xì)的擠壓造粒與熱風(fēng)干燥相結(jié)合穩(wěn)定化WG的生產(chǎn)工藝:首先將WG原料粉碎，在一定溫度和壓力下造粒，之后通過傳輸帶輸送至200℃下熱風(fēng)干燥處理3 min。作者認(rèn)為，經(jīng)此工藝處理后，可改善WG顆粒表面油脂狀態(tài)和含水量，WG表面瞬間失水，表面的多不飽和脂肪酸形成薄膜，即膠囊化，此薄膜內(nèi)含有有效量的VE，能有效阻止多不飽和脂肪酸的氧化哈敗;同時因壓力和熱的作用，酶一定程度被鈍化，室溫下能安全儲藏1年。

Y?ndem等［12］采用噴動床干燥技術(shù)，將WG在200℃下處理6 min，WG中LOX的活力下降了91．2%;經(jīng)處理的WG真空包裝后放置20周，其含分量、水分活度、酸價(AV)和過氧化值(POV)均未發(fā)生明顯變化。

竇履豫等［13］率先研制出麥胚烘干機(jī)，WG動態(tài)懸浮低溫烘干，連續(xù)運(yùn)行，穩(wěn)定化效果較好。安徽省東方面粉廠采用自制的連續(xù)在線干燥機(jī)烘干WG，其水分可降至4%，取得一定穩(wěn)定化效果［14］。

1．2 蒸汽穩(wěn)定化

蒸汽穩(wěn)定化主要是采用常壓蒸汽或者高壓蒸汽進(jìn)行WG的穩(wěn)定化，在常壓下也可以與滾筒等組合使用。

Ferrara等［15］依據(jù)WG的貨架期與其自由疏基含量呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，采用8～10 PSI的蒸汽處理20～30 min，處理后的產(chǎn)品在室溫下貨架期達(dá)7～8個月(表1)。唐云等［6］采用高壓蒸汽處理WG，高壓蒸汽處理后WG中LA幾乎全部失活，在38℃環(huán)境下WG貯藏35 d未發(fā)生酸敗，常溫下可安全貯藏半年。由于水是良好的傳熱介質(zhì)，因而蒸汽鈍酶的效果優(yōu)于熱風(fēng)干燥法。

2 小麥胚芽的微波穩(wěn)定化技術(shù)

Vetrimani等［18］利用微波處理WG(具體工藝見表2)，經(jīng)180 s微波處理后WG含水量由10．5%降至1．0%，LA殘存酶活50%，LOX則被完全鈍化。烘焙技術(shù)(具體工藝見表3)若想達(dá)到相似的鈍酶效果，需將WG在150℃下烘箱中烘烤25 min［3］。

1994年，Klingler等［19］首先采用自行設(shè)計的帶攪拌裝置的微波設(shè)備處理WG，LA殘余酶活低于40%，室溫下貯藏6個月無異味產(chǎn)生。Zwingelberg等［7］采用微波處理WG，室溫下可安全貯藏3個月。

龐玉芹等［20］研究了微波烘干WG的工藝條件、烘干速率及效果，結(jié)果表明，微波處理后WG水分含量能降到5%以下，貯藏期達(dá)9個月，并且營養(yǎng)損失很小。曹輝等［21］、劉勇等［22］和張銳利等［23］等研究結(jié)果(表2)也表明，微波鈍酶縮短了處理時間，改善了鈍酶效果，經(jīng)微波處理的WG酸價上升很慢，且有利于提高小麥胚芽油的浸出。胡春風(fēng)等［24］研究認(rèn)為，適當(dāng)提高WG水分含量有助于WG充分吸收微波能，增加酶失活速率，增強(qiáng)穩(wěn)定化效果。

表1 WG的傳統(tǒng)熱穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展

表2 WG的微波穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展

表3 WG不同穩(wěn)定化技術(shù)的對比研究

3 小麥胚芽多種穩(wěn)定化技術(shù)的對比研究

Rao等［3］對比研究了WG的4種傳統(tǒng)熱穩(wěn)定化技術(shù)——烘箱烘烤、咖啡豆焙烤器焙烤、常壓蒸汽和滾筒蒸汽干燥(表3)。研究發(fā)現(xiàn)，滾筒蒸汽干燥法處理WG的穩(wěn)定化效果最好，LA和LOX酶活被完全抑制，并且口感好，可直接食用，經(jīng)聚乙烯包裝可安全貯藏20周。

吳艷博等［25］研究了熱風(fēng)干燥、微波干燥、常壓蒸氣和高壓蒸氣處理WG對其加速儲藏期間LA的鈍化效果。以AV和POV值作為LA鈍化的表征參數(shù)，對不同方法的穩(wěn)定化效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，就LA的鈍化效果而言，常壓蒸氣和高壓蒸氣處理的效果優(yōu)于微波干燥、明顯好于熱風(fēng)干燥處理，WG的AV與POV均上升緩慢，常壓蒸氣處理20 min即可達(dá)到預(yù)定穩(wěn)定化效果。對常壓蒸氣處理的小麥胚芽油進(jìn)行GC分析，與對照組原料相比，脂肪酸組成與含量無明顯變化。但蒸汽處理后水分含量高，后續(xù)儲藏還需先烘干，比較費(fèi)時費(fèi)力。

吳艷［26］比較研究了熱風(fēng)干燥、微波、常壓蒸汽、高壓蒸汽和麥胚烘干機(jī)5種單一滅酶法，以及蒸汽和微波滅酶綜合法對WG儲藏穩(wěn)定性的影響差異。結(jié)果顯示，單一滅酶法中微波滅酶效果好，但常壓蒸汽或者高壓蒸汽與微波干燥結(jié)合的綜合法效果更好，口感色澤佳、耗時短、鈍酶效率高。

Kermasha等［27］對比研究了在60～90℃下微波、水浴、微波－水浴結(jié)合作用10～180 s對商用WG中LA的鈍化效果。結(jié)果表明，微波處理使LA對溫度的敏感性增強(qiáng)，鈍化LA所需活化能約為25．4 kJ/mol，鈍化效果優(yōu)于傳統(tǒng)熱處理和混合熱處理方式，作者認(rèn)為微波這種高效的鈍酶效果可能是源于微波的非熱效應(yīng)。此外，Bhirud等［28］進(jìn)行了WG中LOX的熱鈍化研究，將經(jīng)部分純化的LOX溶液置于試管中，在一定溫度下保溫72 h，結(jié)果顯示，在溫度從60℃升至68℃過程中，LOX酶促反應(yīng)速率常數(shù)增加了3個數(shù)量級，這表明LOX對溫度變化極為敏感。

4 穩(wěn)定化處理對小麥胚芽品質(zhì)的影響

少數(shù)文獻(xiàn)研究了加熱穩(wěn)定化處理WG對其營養(yǎng)品質(zhì)的影響，施以適當(dāng)條件的穩(wěn)定化處理，可改善WG的色澤和風(fēng)味［29］。Jurkovic等［30］報道，在130～150℃下烘焙1 200 s的WG相對于新鮮WG更具營養(yǎng)價值，這是因為消化酶抑制劑被破壞，WG中的蛋白質(zhì)易于消化，蛋白質(zhì)利用率提高。

Sudha等［31］研究了加熱處理對WG的糊化特性、微觀結(jié)構(gòu)及貯藏特性的影響。不同方式的熱處理致使WG的糊化程度不同，在電子顯微鏡下觀測可知蒸汽和流化床熱處理WG樣品的糊化程度低，蒸汽、熱風(fēng)干燥和滾筒干燥的WG糊化程度較高。滾筒干燥的樣品在電鏡下無法觀察到完整的淀粉顆粒，糊化程度似乎最高。原樣WG的糊化溫度是67．9℃，而經(jīng)過不同方式熱處理后的WG，除滾筒干燥外，糊化溫度均升到80．3～88．3℃之間。不同加熱處理的WG，因預(yù)糊化程度的不同，峰值黏度降低(221～268 BU)，破損值降低(0～9 BU)。

吳艷［26］研究了常壓蒸汽和微波干燥結(jié)合法處理后WG營養(yǎng)成分的變化。經(jīng)穩(wěn)定化處理后，WG的含水量由13．50%降至2．75%;氨基酸含量與新鮮WG基本一致;不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由86%減少至80%，亞油酸減少3．53%，棕櫚酸增加5．21%，油酸和亞麻酸基本無變化，α－VE質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅減少0．23%。綜合來看，常壓蒸汽和微波結(jié)合處理對WG營養(yǎng)組成未造成明顯的破壞，30 d 50℃加速儲藏后感官評價質(zhì)量良好。

5 結(jié)束語

目前，防止胚芽酸敗變質(zhì)的穩(wěn)定化方法主要為熱處理，包括熱風(fēng)干燥和蒸汽穩(wěn)定化。但是現(xiàn)有的熱風(fēng)干燥處理工藝和設(shè)備鈍化LA活性的效果不佳，易發(fā)生酶復(fù)性現(xiàn)象;而蒸汽穩(wěn)定化則易導(dǎo)致胚芽水分含量升高，不利于油脂浸出，且設(shè)備的一次性投入較大，二種方法均難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。微波加熱具有熱穿透力強(qiáng)，加熱速度快、時間短，加熱均勻，營養(yǎng)物質(zhì)損失少等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到快速鈍酶的目的。因而，微波是一種理想的小麥胚芽穩(wěn)定化技術(shù)手段。

志謝:江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目。

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The Development of Wheat Germ Stabilization Technology

Miao Wenjuan Xu Bin Zhou Shilong Dong Ying
(School of Food and Biological Engineering Jiangsu University，Zhenjiang 212013)

Wheat germ is intolerant in storage because of abundant unsaturated fatty acids and high endogenous enzyme activity．Therefore，improving the storage stability and shelf life is the key point for the development of wheat germ utilization．In recent years，researchers domestic and foreign carried out a lot of research around wheat germ stabilization technologies．In order to get a clear picture of research advances on wheat germ stabilization technology，several kinds of stabilization technologies on wheat germ were discussed in this paper including hot air drying，steam stabilization and microwave technology，etc．The stabilization effect was evaluated from the aspects of lipase activity，acid value，peroxide value，moisture content，and nutritional and sensory quality changes．The different stabilization technologies were compared and analyzed with a view to provide more information for the development of wheat germ stabilizing technology and industrialization application．

wheat germ，stabilization technology，microwave，hot air drying，stream stabilization

TS210．9

A

1003－0174(2012)10－0123－06

江蘇省重大科技成果轉(zhuǎn)化項目(BA2009111)

2012－01－30

苗文娟，女，1987年出生，碩士，糧食油脂與植物蛋白工程

徐斌，男，1969年出生，副教授，糧油加工副產(chǎn)物的深加工技術(shù)研究與裝備開發(fā)