小麥胚芽的過熱蒸汽穩定化工藝研究

張 楠 葛鑫會 - 石 琳 程永強 - 張秀清 -

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083)

麥胚作為小麥加工副產物之一，富含功能蛋白、活性肽類、凝集素、多糖等多種活性物質[1-2]。其含油率達11%,且麥胚中的脂肪酶、脂肪氧化酶活性較高[3-5]，脂肪酶能催化油脂中的三酰甘油水解為高級脂肪酸和甘油，而脂肪氧化酶則催化不飽和脂肪酸如亞油酸氧化，生成氫過氧化物，并進一步分解生成揮發性的醛和酮等，從而發生酸敗[6-7]。麥胚通過研磨從小麥籽粒中脫離時，麥胚中的細胞間隔被破壞，內源酶與油脂等底物接觸更加充分[8]。

過熱蒸汽是對飽和蒸汽進行加熱而產生的一種高于飽和溫度的水蒸氣(120～400 ℃)，其處理食品原料具有無氧性、熱效率高、鈍酶速率快、受熱均勻、營養流失少等優點[9-11]，被廣泛應用于原料的干燥、鈍酶、殺菌等方面[12-14]。研究擬以新鮮麥胚為原材料，研究過熱蒸汽處理對麥胚脂肪酶和脂肪氧化酶的鈍化作用，通過正交試驗確定最優處理條件，并通過加速貯藏試驗考察其穩定化處理效果，旨在為麥胚的開發利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

小麥胚芽：出廠后立即放置在密封袋中于-18 ℃貯藏，山東永樂食品有限公司；

橄欖油、亞油酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醚、吐溫-20等：國產分析純。

1.1.2 主要儀器設備

過熱蒸汽烤箱：350 Steam DC oven型，日本NAOMOTO公司；

電熱鼓風干燥箱：DHG-9070A型，上海一恒科學儀器有限公司；

恒溫恒濕培養箱：HWS智能型，寧波江南儀器廠；

恒溫震蕩培養箱：HZQ-X100型，太倉市實驗設備廠；

紫外可見分光光度計：T6型，北京普析通用儀器有限責任公司；

精密色差儀：3nh NR60CP型，上海高致精密儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 過熱蒸汽處理小麥胚芽的工藝優化 過熱蒸汽處理時每次投料量為40 g，將其鋪成1 cm厚度的均勻薄層。選取過熱蒸汽處理溫度、處理時間、蒸汽流量3個因素，以脂肪酸值、脂肪酶活性和脂肪氧化酶活性為指標，進行L9(33)正交試驗，確定過熱蒸汽處理小麥胚芽的最優工藝條件。

1.2.2 脂肪酶活動度測定 按GB/T 5523—2008《糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定》執行，按式(1)計算脂肪酶活動度。

(1)

式中：

X——脂肪酶活動度(以干基、KOH計)，mg/g；

V1——試樣滴定用氫氧化鉀溶液體積，mL；

V0——空白試驗用氫氧化鉀溶液體積，mL；

c——實際氫氧化鉀溶液濃度，mol/L；

m——試樣質量，g；

M——試樣水分含量，%；

56.1——氫氧化鉀摩爾質量，g/mol。

1.2.3 脂肪氧化酶相對酶活測定

(1) 底物制備：將0.12 mL Tween-20加入到2.5 mL磷酸鹽緩沖液中(pH 7.0，0.05 mol/L)，逐滴緩慢加入0.1 mL亞油酸，隨后逐滴加入少量1 mol/L NaOH至溶液澄清，調pH為9.0后定容至50 mL，4 ℃冰箱避光冷藏備用。

(2) 粗酶液提取：稱取0.5 g小麥胚芽粉，加入5 mL磷酸緩沖液(pH 7.0, 0.05 mol/L)攪拌提取30 min，4 ℃、8 000 r/min離心15 min，取上清稀釋20倍。

(3) 脂肪氧化酶相對酶活測定：取2 mL磷酸緩沖液(pH 7.0，0.05 mol/L)、200 μL底物溶液和50 μL粗酶液快速振搖混勻，于234 nm下比色，每隔15 s測定一次吸光值，至吸光度呈線性趨勢，按式(2)計算脂肪氧化酶相對酶活。

(2)

式中：

Y——脂肪氧化酶相對酶活，%；

ΔA1——處理樣品溶液在234 nm下比色每分鐘吸光值變化；

ΔA2——未處理樣品溶液在234 nm下比色每分鐘吸光值變化。

1.2.4 脂肪酸值測定 按GB 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》執行。

1.2.5 加速貯藏試驗 將樣品放入鋁箔袋中密封，40 ℃恒溫恒濕箱中保存28 d，每7 d測定一次樣品中的脂肪酶活動度和脂肪酸值。

1.2.6 色澤分析 使用色差儀進行測定，顏色用Hunter系統的L、a、b值表示，按式(3)計算總色差。

(3)

式中：

ΔE——總色差；

L——明度或暗度；

a——紅色或綠色；

b——黃色或藍色；

ΔL、Δa、Δb——對照組與處理組L、a、b值之間的差異。

1.2.7 數據統計與處理 所有試驗重復3次，結果表示為平均值±標準差；使用Excel 2018軟件進行數據統計和處理；采用IBM SPSS Statistics軟件進行數據分析；采用Origin 8.6軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 過熱蒸汽處理小麥胚芽的工藝優化

2.1.1 正交試驗 為了優化過熱蒸汽處理小麥胚芽的工藝條件，設計處理溫度、處理時間、蒸汽流量三因素三水平正交試驗，試驗因素水平表見表1，試驗設計與結果見表2。

由表2可知，各因素對脂肪酶活動度影響依次為處理溫度>處理時間>蒸汽流量，對脂肪氧化酶相對酶活影響依次為蒸汽流量>處理時間>處理溫度，對脂肪酸值影響依次為處理時間>蒸汽流量>處理溫度。

脂肪氧化酶的熱敏性較強，故高溫處理對其滅活效果較好，而脂肪酶熱穩定性較高，且在麥胚酸敗過程中起到首要作用[6]。由表3可知，處理溫度、處理時間和蒸汽流量3因素均對脂肪酶活動度影響顯著(P<0.05)。綜合考慮過熱蒸汽處理對脂肪酶和脂肪氧化酶的鈍化效果，選取脂肪酶鈍化效果為主要考慮指標，得出最優工藝條件為220 ℃、Steam檔位處理30 s。

2.1.2 驗證實驗 由表4可知，最優過熱蒸汽處理條件下，麥胚中脂肪酶活動度為7.50 mg/g，為對照組的17.26%，滅活率為82.74%；脂肪氧化酶相對酶活為12.97%，滅活率為87.03%，與正交試驗結果基本一致，說明該最佳工藝條件有效。

表1 正交試驗設計L9(33)?

表2 過熱蒸汽處理條件對小麥胚芽的影響

2.2 過熱蒸汽處理對小麥胚芽色澤的影響

由表5可知，麥胚經過熱蒸汽處理前后總色差ΔE差異顯著(P<0.05)。過熱蒸汽處理后麥胚的L值下降，a、b值增加，表明過熱蒸汽處理使麥胚色澤變暗，顏色向紅、黃方向偏移,與肉眼觀察變化相符。這可能是由于過熱蒸汽處理使麥胚發生美拉德反應和焦糖化反應[15]。

表3 過熱蒸汽處理小麥胚芽對脂肪酶活性影響的方差分析?

2.3 過熱蒸汽處理后麥胚的貯藏特性

2.3.1 對殘存脂肪酶活動度的影響 由圖1(a)可知，對照組和處理組的脂肪酶活動度均隨貯藏時間的延長而降低，貯藏第28天，對照組麥胚仍具有50.80%的活性(由43.46 mg/g降至22.07 mg/g)；鈍化處理后的麥胚脂肪酶活動度由貯藏初期的7.50 mg/g降至6.51 mg/g，貯藏過程中的脂肪酶活動度均顯著低于對照組。

2.3.2 對脂肪酸值的影響 由圖1(b)可知，對照組小麥胚芽的脂肪酸含量迅速增加，從最初的36.26 mg/100 g增加至150.88 mg/100 g，超出了LS/T 3210—1993標準的規定(麥胚脂肪酸值≤140 mg/100 g)。過熱蒸汽處理后的麥胚脂肪酸含量雖有上升，但至貯藏結束時脂肪酸值為78.67 mg/100 g。因此，過熱蒸汽處理能夠顯著降低脂肪酶活(P<0.05)，抑制貯藏期間麥胚的脂肪酸值增加。

表4 過熱蒸汽處理麥胚最優工藝驗證

表5 過熱蒸汽處理對小麥胚芽色澤的影響?

圖1 加速貯藏期間小麥胚芽的脂肪酶活動度和脂肪酸值

3 結論

經正交試驗優化后，小麥胚芽過熱蒸汽處理的最佳工藝條件為220 ℃、Steam檔位處理30 s，該條件下可以有效滅活脂肪酶和脂肪氧化酶。28 d加速貯藏試驗顯示其脂肪酸值增加量顯著低于未處理組，降低了47.86%，說明過熱蒸汽處理能有效降低小麥胚芽的脂肪酶活性，抑制貯藏過程中脂肪酸值增加，提高麥胚的穩定性，有利于延長麥胚貯藏期。后續實際生產時需根據設備和處理量差異進行工藝調整。