微波處理降低小麥胚芽油中非水化磷脂含量的工藝優(yōu)化

胡新娟，張正茂，*，邢沁澮，劉芳亮

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

微波處理降低小麥胚芽油中非水化磷脂含量的工藝優(yōu)化

胡新娟1，張正茂1，*，邢沁澮1，劉芳亮2

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

目的：獲得最低非水化磷脂（nonhydratable phospholipids，NHP）含量的小麥胚芽油。方法：采用微波法處理小麥胚芽，以初始水分含量、微波時(shí)間、微波功率為影響因素，以小麥胚芽油中NHP含量為考察指標(biāo)，通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化獲得最佳微波處理工藝。結(jié)果：最佳微波處理工藝為小麥胚芽初始水分含量26.0%、微波時(shí)間3 min、微波功率480 W。在此工藝條件下，微波處理小麥胚芽的小麥胚芽油提取率為9.22%，較對(duì)照和傳統(tǒng)烘烤處理分別提高6.21%、1.09%，微波處理、對(duì)照、傳統(tǒng)烘焙處理NHP含量分別為0.087、15.22、8.04 mg/g。結(jié)論：微波處理小麥胚芽能顯著降低小麥胚芽油中的NHP含量并提高小麥胚芽油提取率。

小麥胚芽；微波處理；非水化磷脂

胡新娟， 張正茂， 邢沁澮， 等. 微波處理降低小麥胚芽油中非水化磷脂含量的工藝優(yōu)化［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（8）: 8-12.

HU Xinjuan， ZHANG Zhengmao， XING Qinhui， et al. Optimization of microwave treatment of wheat germ to reduce the content of nonhydratable phospholipids in wheat germ oil［J］. Food Science， 2016， 37（8）: 8-12. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608002. http://www.spkx.net.cn

小麥胚芽占小麥籽粒的2%～3%，富含膳食纖維、各種必需氨基酸等營(yíng)養(yǎng)元素，被譽(yù)為“人類(lèi)天然的營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)”［1］。小麥胚芽油占小麥胚芽的10%左右，其富含VE、二十八碳醇、不飽和脂肪酸等對(duì)人體有益的物質(zhì)［1-3］，其中VE的含量顯著高于其他油脂，被稱(chēng)為“植物油之冠”［4-5］。因此，小麥胚芽油作為保健、化妝品用油有著廣闊的市場(chǎng)前景。

油脂中的非水化磷脂（nonhydratable phospholipids，NHP）主要是在磷脂酶D、脂肪氧化酶等酶類(lèi)作用下形成的，因其不含有親水基團(tuán)，即使經(jīng)過(guò)多次水化脫膠也難以除去，導(dǎo)致油色加深，并且在金屬離子的催化作用下，加速植物油脂酸敗，增加精煉損耗，因此成為油脂加工業(yè)的重大難題［6-7］。微波是一種波長(zhǎng)短、頻率高的電磁波，具有熱穿透力強(qiáng)、加熱速率快、作用時(shí)間短、加熱均勻、營(yíng)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［8-10］。已有研究［11-14］采用微波處理海藻、微藻、芥菜籽和油菜籽，發(fā)現(xiàn)微波能提高小麥胚芽油提取率并有效鈍化硫代葡萄糖苷酶和脂肪氧化酶。Zhou Qi等［15］用微波處理油菜籽，證明微波處理可以通過(guò)鈍化脂肪氧化酶和脂肪水解酶來(lái)改善菜籽油的風(fēng)味。目前，微波主要用來(lái)對(duì)小麥胚芽進(jìn)行穩(wěn)定化處理以延長(zhǎng)其保質(zhì)期［16-20］，而微波處理對(duì)小麥胚芽油中NHP含量影響的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。

本研究采用微波處理小麥胚芽，通過(guò)以小麥胚芽初始水分含量、微波時(shí)間、微波功率為自變量的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，優(yōu)化獲得最佳微波處理工藝條件。比較微波處理、傳統(tǒng)烘烤處理與未處理（對(duì)照）的小麥胚芽油中NHP含量和小麥胚芽油提取率，確定合適的小麥胚芽處理方法，以降低小麥胚芽油中NHP含量，為小麥胚芽油生產(chǎn)實(shí)踐中提高毛油品質(zhì)和小麥胚芽油提取率提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

小麥鮮胚芽（水分含量13.31%，含油量10.52%）陜西老牛面粉有限公司。

正己烷、丙酮、氧化鋅、鹽酸、氫氧化鉀、濃硫酸、鉬酸鈉、硫酸聯(lián)氨、磷酸二氫鉀（均為分析純）天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

UVmini-1240型紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；P70D20TP-C6型微波爐 廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮儀器廠；SHA-BA水浴恒溫振蕩器 常州朗越儀器制造有限公司；HC-3018型高速離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；MS-300磁力攪拌器 上海般特儀器有限公司；JP-1000B-2高速粉碎機(jī) 久品工貿(mào)有限公司；DZF-6050真空干燥箱 上海海向儀器廠；EM7KCGW3型電烤箱 廣東美的廚房制造有限公司。

1.3方法

1.3.1小麥胚芽處理

1.3.1.1微波處理

稱(chēng)取180 g小麥胚芽，調(diào)節(jié)水分含量至26.0%，保鮮膜密封，4 ℃靜置30 min，使水分均勻分布，然后平鋪在直徑為15 cm的瓷盤(pán)中，480 W加熱3 min，冷卻至室溫后粉碎過(guò)40 目篩，測(cè)定水分含量，提取小麥胚芽油并測(cè)其N(xiāo)HP含量。重復(fù)3 次，取平均值。

1.3.1.2烘烤處理

稱(chēng)取180 g小麥胚芽，調(diào)節(jié)至水分含量26.0%，設(shè)定電烤箱溫度分別為80、105、130、155 ℃，焙烤處理90 min，冷卻至室溫后粉碎過(guò)40 目篩，測(cè)定水分含量，提取小麥胚芽油并測(cè)其N(xiāo)HP含量。重復(fù)3 次，取平均值。

1.3.2小麥胚芽油的溶劑浸提萃取

稱(chēng)取100 g經(jīng)過(guò)上述處理的小麥胚芽粉與混合有機(jī)溶劑（正己烷-丙酮體積比1∶1），以1∶4（g/mL）比例在50 ℃條件下萃取2 h后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀脫除溶劑至質(zhì)量恒定，收集小麥胚芽油，保存于4 ℃冰箱中待測(cè)。

小麥胚芽油提取率計(jì)算公式如下：

1.3.3NHP含量的測(cè)定

為保證水化磷脂充分吸水膨脹被除去，取7 g小麥胚芽油加熱至70 ℃，加入小麥胚芽油中磷脂含量10 倍質(zhì)量的等溫蒸餾水，以300 r/min轉(zhuǎn)速磁力攪拌15 min，再以100 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10 min，最后以30 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5 min促進(jìn)膠質(zhì)凝聚，在6 000 r/min的轉(zhuǎn)速條件下離心20 min，取上清液在90 ℃條件下真空脫水，得到水化脫膠油［21］。

1.3.4理化指標(biāo)的測(cè)定

磷脂含量測(cè)定參照GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn)磷脂含量的測(cè)定：第一部分：鉬藍(lán)比色法》；水分含量測(cè)定參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》；小麥胚芽含油量測(cè)定參照GB/T 14488.1—2008《植物油料含油量測(cè)定》。

1.3.5正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取小麥胚芽初始水分含量、微波時(shí)間和微波功率為考察因素，NHP含量為指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，因素與水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.4統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1初始水分含量對(duì)小麥胚芽油各指標(biāo)的影響

圖1　初始水分含量對(duì)小麥胚芽油各指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of initial moisture content on the content of NHP

由于初始水分含量是影響微波提取的重要因素，所以綜合考慮其對(duì)小麥胚芽油提取率、NHP含量、水分含量的影響，將小麥胚芽初始水分含量分別調(diào)節(jié)至13.0%、15.5%、18.0%、20.5%、22.5%、25.0%、27.5%，480 W微波加熱4 min后，按照1.3.2節(jié)方法提取小麥胚芽油并測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果如圖1所示。隨著初始水分含量的增加，小麥胚芽油中NHP含量逐漸降低，這可能是因?yàn)槲⒉訜崾顾⒅舅岬葮O性分子在微波場(chǎng)作用下產(chǎn)生劇烈分子摩擦碰撞生熱［22-23］，導(dǎo)致水分含量越高，在相同的微波功率和時(shí)間條件下小麥胚芽吸收微波能越多，滅酶效果就越好，NHP含量越低。初始水分含量由25.0%增加至27.5%時(shí)，NHP含量顯著降低（P＜0.05），但小麥胚芽油提取率沒(méi)有顯著減少（P＞0.05）。所以，綜合小麥胚芽油提取率和NHP含量，選擇初始水分含量為27.50%的小麥胚芽進(jìn)行微波處理。

2.2微波時(shí)間對(duì)小麥胚芽油中NHP含量的影響

圖2　微波時(shí)間對(duì)小麥胚芽油中NHP含量的影響Fig.2 Effect of microwave irradition time on the content of NHP in wheat germ oil

將初始水分含量為27.50%的小麥胚芽在320 W微波條件下處理2、4、6、8 min，按照1.3.2節(jié)方法提取小麥胚芽油，測(cè)定NHP含量，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)微波時(shí)間由2 min延長(zhǎng)至4 min時(shí)，小麥胚芽油中NHP含量明顯降低，當(dāng)微波時(shí)間大于4 min后又逐漸升高。這可能是因?yàn)槲⒉ㄌ幚頃r(shí)間短，小麥胚芽溫度低、含水量高，酶活相對(duì)較高；微波處理時(shí)間太長(zhǎng)，磷脂中脂肪酸加熱氧化，這些氧化磷脂與蛋白質(zhì)形成絡(luò)合物，增加NHP的含量［24］。因此，微波處理小麥胚芽4 min最佳。

2.3微波功率對(duì)小麥胚芽油中NHP含量的影響

圖3　微波功率對(duì)小麥胚芽油NHP含量的影響Fig.3 Effect of microwave power on the content of NHP in wheat germ oil

將初始水分含量為27.50%的小麥胚芽在160、320、480、640、800 W微波功率條件下加熱4 min，按照1.3.2節(jié)方法提取小麥胚芽油并測(cè)定NHP含量，結(jié)果如圖3所示。當(dāng)微波功率由160 W增加至320 W時(shí)，小麥胚芽油中NHP含量明顯降低，當(dāng)微波功率大于320 W時(shí)，NHP含量又逐漸上升。這可能是因?yàn)槲⒉üβ试酱螅瑴囟壬吆退稚⑹俾试娇?，小麥胚芽中的酶迅速失活，因此NHP含量明顯降低［25］。這與Xu等［20］發(fā)現(xiàn)的隨著微波功率的增大，小麥胚芽中脂肪酶的相對(duì)酶活先快速降低后趨于穩(wěn)定的結(jié)果符合。繼續(xù)增大微波功率，由于溫度不斷升高，小麥胚芽中的磷脂、脂肪酸等氧化加劇，蛋白質(zhì)變性程度加深，導(dǎo)致NHP含量又逐漸升高［24-25］。因此，選擇320 W對(duì)小麥胚芽進(jìn)行微波處理。

2.4正交試驗(yàn)結(jié)果

表2　正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 Orthogonal experimental design and results

表3　正交試驗(yàn)方差分析表Table 3 Analysis of variance of orthogonal experimental design

由表2極差分析可知，以NHP含量為指標(biāo)，獲得微波處理最優(yōu)工藝條件為A1B1C3，即小麥胚芽初始水分含量26.0%、微波時(shí)間3 min、微波功率480 W，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，小麥胚芽油中的NHP含量為0.087 mg/g。各因素對(duì)小麥胚芽油中NHP影響順序依次為：初始水分含量（A）＞微波時(shí)間（B）＞微波功率（C）。由表3方差分析可得，初始水分含量對(duì)NHP含量影響極顯著（P＜0.01），微波時(shí)間對(duì)NHP含量影響顯著（P＜0.05），微波功率對(duì)NHP含量影響不顯著（P＞0.05）。

2.5不同處理對(duì)小麥胚芽油提取率、水分含量和NHP含量影響的比較

圖4　不同處理對(duì)小麥胚芽油提取率、水分含量和NHP含量的影響Fig.4 Effect of different pretreatments on the oil yield and moisture content of wheat germ and NHP content

按照優(yōu)化后微波工藝和1.3.1.2節(jié)方法處理小麥胚芽，如圖4所示，微波處理后小麥胚芽油提取率顯著高于烘烤處理和對(duì)照（P＜0.05），為9.22%，比130 ℃烘烤和對(duì)照分別高1.09%和6.21%；微波處理組的水分含量與155 ℃烘烤90 min均為3%，這可能是因?yàn)槲⒉ù┩感詮?qiáng)，加熱迅速，水分散失快，且它能充分破壞細(xì)胞壁，降低水分含量，使油脂易于浸出［26-28］；微波處理組的NHP含量為0.087 mg/g，顯著低于對(duì)照和烘烤處理（P＜0.05），這可能是因?yàn)橹狙趸?、磷脂酶等酶?lèi)是NHP形成的主要因素，而酶活主要受物料的水分含量和溫度的影響。微波加熱不同于傳統(tǒng)表面加熱傳導(dǎo)的方法，它是通過(guò)使物質(zhì)內(nèi)部的極性分子在電磁場(chǎng)中發(fā)生高頻振蕩和摩擦生熱，可以使物料在短時(shí)間內(nèi)升溫，水分含量迅速降低，以達(dá)到快速滅酶的目的［29-30］。因此，微波處理與傳統(tǒng)的烘烤加熱處理和對(duì)照相比具有加熱速率快、時(shí)間短、提高小麥胚芽油提取率和降低小麥胚芽油中NHP含量的優(yōu)點(diǎn)。

3　結(jié) 論

為降低小麥胚芽油中NHP含量，優(yōu)化了小麥胚芽微波處理工藝，為小麥胚芽油生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。結(jié)果表明對(duì)NHP含量影響因素的大小順序?yàn)椋撼跏妓趾浚疚⒉〞r(shí)間＞微波功率；初始水分含量和微波時(shí)間對(duì)NHP含量影響分別呈極顯著（P＜0.01）和顯著（P＜0.05）水平，微波功率對(duì)NHP含量影響不顯著（P＞0.05）。最優(yōu)微波處理小麥胚芽工藝為初始水分含量26.0%、微波時(shí)間3 min、微波功率480 W，在此條件下提取的小麥胚芽油中NHP含量最低，為0.087 mg/g。

微波處理后小麥胚芽油提取率和NHP含量分別為9.22%、0.087 mg/g，明顯優(yōu)于烘烤處理和對(duì)照。與傳統(tǒng)加熱處理方法相比，微波處理不僅具有加熱速率快、加熱均勻、滅酶徹底的優(yōu)點(diǎn)，而且能有效降低小麥胚芽油中NHP含量并提高其提取率。因此，微波處理應(yīng)用于小麥胚芽，能夠簡(jiǎn)化小麥胚芽油后續(xù)精煉加工，從而進(jìn)一步提高成品油品質(zhì)，促進(jìn)小麥胚芽油的深加工和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

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Optimization of Microwave Treatment of Wheat Germ to Reduce the Content of Nonhydratable Phospholipids in Wheat Germ Oil

HU Xinjuan1， ZHANG Zhengmao1，*， XING Qinhui1， LIU Fangliang2
（1. College of Food Science and Engineering， Northwest A&F University， Yangling 712100， China；2. College of Agriculture， Northwest A&F University， Yangling 712100， China）

In order to obtain wheat germ oil with the lowest content of nonhydratable phospholipids （NHP）， microwave was employed to pretreat wheat germ in this study. An L9（34） orthogonal array was designed to optimize pretreatment conditions. The independent variables studies were initial moisture content of wheat germ， microwave irradiation time and power The response was NHP content. The optimal pretreatment conditions were established as follows: initial moisture content of wheat germ， 26.0%； microwave irradiation time， 3 min； and microwave power， 480 W. The maximum yield of wheat germ oil of 9.22% was obtained under the optimized pretreatment conditions， which was higher than those obtained from the control （6.21%） and roasted samples （1.09%）. The NHP contents in oil of wheat germ treated with microwave and baking were 0.087 and 8.04 mg/g， respectively， whereas NHP content in control was 15.22 mg/g. In conclusion， microwave pretreatment of wheat germ could significantly reduce the content of NHP and improved wheat germ oil yield.

wheat germ； microwave pretreatment； nonhydratable phospholipids

10.7506/spkx1002-6630-201608002

TS224

A

1002-6630（2016）08-0008-05

10.7506/spkx1002-6630-201608002. http://www.spkx.net.cn

2015-08-11

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（K301021201）

胡新娟（1990—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：1402530010@qq.com

張正茂（1961—），男，研究員，學(xué)士，研究方向?yàn)樾←溒焚|(zhì)育種技加工。E-mail：zhzhm@nwsuaf.edu.cn

引文格式：