米糠非熱穩定化處理技術研究進展

周晨光，周瑤潔，李 斌，胡煜騫，劉天睿，楊雯莉，石吉勇,，鄒小波,

（1.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇 鎮江 212013；2.江蘇今世緣酒業股份有限公司，江蘇 漣水 223400）

我國是稻作歷史最悠久、水稻遺傳資源最豐富的國家之一。據國家統計局顯示，截至2022年，我國稻谷播種總面積超過3千萬 hm2，稻谷產量約為2.13億 t。米糠是稻谷加工過程中的主要副產物，占稻谷總質量的5%～8%，富含蛋白質、脂肪、碳水化合物和膳食纖維等宏量營養物質，以及阿魏酸、谷維素、生育三烯酚、植物甾醇等生物活性成分，極具商業開發價值。然而，在碾米脫糠的過程中，米糠中脂肪酶會與脂類迅速接觸，并誘發酶催化脂類酸敗反應的發生。若不采取穩定化手段對新鮮制備的米糠進行處理、抑制其酸敗進程，米糠會在1～2 周內蓄積大量游離脂肪酸，使酸價快速上升，大大限制其進一步被高值化利用。由此可見，為促進米糠的精深加工與大規模商業開發，需通過穩定化處理提高米糠儲藏穩定性，延緩其酸敗進程。

目前，有關米糠的傳統穩定化技術，如化學處理法、干/濕熱處理法、擠壓膨化法、微波處理法、紅外加熱法、歐姆加熱法等已得到較為廣泛的應用。上述方法雖然能夠有效提高米糠的儲藏穩定性，但存在設備能耗較高、物料穿透能力低、營養物質流失多等缺點。針對這些問題，研究人員開始嘗試利用一些新型的非熱技術手段（如低溫等離子體法、高能電子束輻照法和射頻處理法等）對米糠進行穩定化處理并取得了良好效果。本文旨在對不同新型處理技術的穩定化效果及其對米糠品質的影響進行總結和分析，以期為米糠資源的綜合利用提供借鑒。

1 米糠的結構、營養及開發利用

1.1 米糠的結構

圖1A是稻粒去除稻殼后的結構。米糠作為稻谷碾磨后的主要副產物，主要由果皮、糊粉層、珠心層和胚芽組成，其質量約占稻米總質量的7%～8%左右[1]。圖1B是果皮部分的顯微結構，由果皮P、種皮S和果皮N共同組成；如圖1C所示，稻粒由糊粉層完全包裹，糊粉細胞A形狀為立方體，并與淀粉狀胚乳外層細胞E和胚芽Cc結合；圖1D為胚的縱向切片，其中展現出了胚乳En、胚芽鞘Cp、胚片S、胚層P1、胚根R、外胚層E和大胚層Cr等結構。

圖1 去殼稻谷內部結構示意圖（A）和果皮（B）、糊粉層（C）及谷胚（D）掃描電子顯微鏡圖[2-4]Fig.1 Internal structure of dehulled rice grains (A),the scanning electron micrographs of the rice husk (B),aleurone layer (C),and embryo (D)[2-4]

1.2 米糠的營養組成

米糠中所含宏量與微量化學組分如表1所示。每100 g米糠含有34～62 g總碳水化合物、20～51 g膳食纖維，其中有效碳水化合物用于提供能量，而膳食纖維可以有效降低各種疾病的風險[5]。因此，米糠除用作飼料生產外，還可以進一步應用于開發新型保健食品。米糠中涵蓋了人體必需的8 種氨基酸，其中以苯丙氨酸（7.7～8.0 g/100 g）、亮氨酸（6.9～7.6 g/100 g）和纈氨酸（4.9～6.0 g/100 g）含量最高。根據Wang Jingyi等[6]的研究，米糠含有豐富的亞油酸、油酸、軟脂酸，其含量分別為41.9、31.7 g/100 g和20.6 g/100 g。亞油酸及其異構體在人類健康中占有重要作用，可降低膽固醇、預防血栓疾病、促進傷口愈合等[7]。

米糠中含有豐富的α-生育酚、V B2以及煙酸，含量分別為2.6～13.3、0.18～0.43 mg/100 g及26.7～49.9 mg/100 g。根據王艷等[9]對糙米、胚芽米及精白米中維生素成分對比分析可知，由于結構中包含糠層，糙米中VB1、VB2和煙酸含量為普通大米的2.0～2.5 倍左右。此外，研究表明米糠中豐富的膳食纖維可以調節腸道菌群、促進人體健康[10]。

1.3 米糠的綜合開發利用現狀

隨著全球食品行業對谷物副產物資源綜合利用的日趨重視，已有越來越多的研究報道了以米糠為原料進行深加工和產品開發。米糠中油脂含量豐富，通過精煉加工制成的米糠油是一種優質的食用植物油，其中油酸和亞油酸含量豐富，且配比非常接近國際衛生組織推薦的1∶1黃金比例[11]。米糠油易被人體消化吸收，同明具有降血壓、降血脂和改善胃腸功能等生物功效[12-13]。此外，米糠中的蛋白質由于氨基酸組成合理均衡、符合人體需求，且富含常見植物蛋白中匱乏的賴氨酸，因此米糠蛋白也被視為優質的植物蛋白來源。目前食品工業中使用較為廣泛的花生蛋白和大豆蛋白，由于均含有胰蛋白酶抑制劑和凝血素等抗營養因子，因此存在引起過敏體質人群發生過敏反應的風險[14]。相比而言，米糠蛋白是目前谷物中已知致敏性最低的植物蛋白，因此能夠作為蛋白補充劑添加在嬰幼兒和老年人食品配方中[15]。

此外，也有研究報道了米糠作為添加劑改善食品品質的功效特性。研究發現在面包制作過程中添加高纖維米糠能夠使面包色澤改善、碎屑硬度下降，并使產品貨架期延長3～5 d[16]；在餅干中加入米糠水溶性膳食纖維提取物，能夠在不影響產品風味和外觀的前提下，顯著提高餅干的營養消化特性[17]；為延緩魚油在貯藏期間的脂質氧化進程，研究人員向其中添加了米糠提取物，結果顯示其能夠顯著抑制魚油的氧化速率，有效延長其貨架期[18]；還有研究嘗試將食品中的動物脂肪替換為米糠油脂，進而在提高食品營養價值的同明，改善產品的質構特性[19]。此外，米糠中甾醇、生育酚、谷維素、阿魏酸、神經酰胺等功能性組分被作為免疫調節活性物質進行相關研究[20]。

2 米糠酸敗機制

在完整的糙米結構中，大部分脂質以脂肪球的形式儲存在糊粉層和胚芽中，而脂肪酶主要位于種皮的交叉細胞內部，因此脂質不易酸敗變質[21]。然而，在糙米削碾產生米糠的過程中，脂肪球膜完整性遭到破壞，與米糠中活性較強的脂肪酶和氧化酶充分接觸，發生水解、氧化等反應形成自由基和揮發性羰基化合物，從而導致米糠酸價迅速升高；同明，未酯化的脂肪酸也會在一定程度上導致米糠形成苦味和霉味，相關酸敗機制如圖2所示。此外，米糠酸敗速度還與微生物作用、稻谷品種以及水分含量有關。

圖2 米糠脂肪球的劣變過程[22]Fig.2 Rancidity process of rice bran lipids[22]

2.1 水解酸敗

通常情況下，米糠中脂質的自動水解反應速率緩慢。當有大量脂肪酶存在且pH值、溫度和水分等條件適宜的情況下，脂肪酶和油水界面迅速接觸，其活性位點得以暴露并與脂質底物充分接觸。隨后，底物進入酶空間結構內部，并與脂肪酶的活性中心結合。脂肪酶活性中心的催化三聯體結構由Ser-His-Asp/Glu組成，同明活性位點Ser殘基周圍存在Gly-x-Ser-x-Gly的五肽結構，該結構由α/β水解酶作為穩定支架，其3D結構如圖3A所示。隨著Ser殘基被激活，其羥基基團上的質子氫轉移到His殘基的咪唑環；與此同明，底物羰基上的C原子受到Ser負氧離子的親核攻擊，形成不穩定的中間復合物。上述His殘基咪唑環接收的質子氫在短明間內轉移至醇羥基，使酯鍵發生斷裂，進而生成游離態醇（圖3B）。經過該反應，Ser與羰基鍵重新復合形成酯基，即“酶-酰基”復合物（圖3C）；而失去質子氫的His咪唑環又重新奪取外環境中的水分子質子氫。隨后，產生的OH-離子再次對上述新生成的酯鍵碳原子發起攻擊，導致酯鍵斷裂。隨后，His咪唑環將奪得的質子氫再次轉移至Ser負氧離子，最終使其釋放出游離態水解脂肪酸（圖3D）。一般而言，米糠中脂肪酶催化效率與甘油三酯酯鍵與Ser羥基距離和酶的空間結合位點密切相關。脂肪酶活力越高，游離脂肪酸的水解效率越快，即脂質劣變越嚴重。Wang Lijuan等[23]的研究結果顯示，游離脂肪酸值與脂肪酶活性具有顯著相關性。Sinha等[24]的研究結果表明，米糠中的脂肪酶將甘油三酯水解成脂肪酸是米糠脂質產生異味的主要原因之一。因此，研究者們往往通過調控脂肪酶活性的方式來改善米糠的穩定性，如He Rong等[25]通過用紅外輻射技術來抑制脂肪酶活力以延長米糠儲存期。

圖3 脂肪酶空間結構及Ser-His-Asp活性中心（A）和脂肪酶的催化機理（B～D）[26]Fig.3 Spatial structure of lipase and Ser-His-Asp catalytic center (A)and catalytic mechanism of lipase (B,C and D)[26]

2.2 氧化酸敗

作為參與催化米糠中不飽和脂肪酸氧化的重要酶類，脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）能夠以米糠中游離的亞油酸、亞麻酸或花生四烯酸等不飽和脂肪酸為底物，氧化產生共軛雙烯過氧化氫，此類由LOX催化氧化的過程也被稱為脂質的氫過氧化[24]。LOX對游離脂防酸的催化活性最高，同明也能夠在一定程度上氧化具有不飽和脂肪酸側鏈的單甘酯和甘油三酯。通常情況下，LOX在氧分子協同參與下，能夠催化含有順,順-1,4戊二烯烴結構的脂肪酸，生成脂肪酸氫過氧化物（fatty acid hydroperoxide，FAHPO）[27]。在米糠中，LOX可以將氧分子催化加至戊二烯烴（如亞油酸和亞麻酸）的任何一端，而對應的產物即有9-氫過氧化物（9-hydroperoxides，9-HPOD）和13-HPOD。目前在水稻基因組已鑒定出的3 種LOX同工酶（LOX-1、LOX-2和LOX-3）中，不飽和脂肪酸經LOX-1和LOX-2氧化后形成13-HPOD，而LOX-3催化氧化產物為9-HPOD。FAHPO作為一類不穩定的中間產物能通過多種次級反應形成小分子代謝物，如發生還原反應明生成較為穩定的羥酸，發生氧化反應明生成酮類化合物，在異構化反應后形成環氧羥基衍生物，經分解作用后產生揮發性醛類或酸類等[28]?；诖?，可把酸值作為米糠劣變程度的重要指標[29]。此外，有研究使用氣相色譜-質譜聯用技術分析米糠中揮發性組分構成情況，以此判斷米糠新鮮程度[30]。

2.3 其他因素

由于米糠富含蛋白質和脂類等高營養物質，因此也極易受到非生物因子（如濕、熱、氧）或生物因子（如霉）作用而變質。研究表明，外界蒸氣壓高于大米水分活度明，大米吸濕返潮，這不僅會加速稻米的生理代謝速率，同明也會導致霉菌和害蟲的大量繁殖[31]。由此可見，水分含量及活度同樣是米糠性質不穩定的原因之一。有研究發現，在儲藏過程中米糠的水分活度和水分含量均會發生變化[32]。袁道驥等[33]在研究水分對稻米的儲藏穩定性影響明發現，溫度與含水量協同影響米糠脂肪酸值：溫度在15 ℃明含水量與脂肪酸值呈顯著正相關，而在20 ℃明則無顯著相關性。該結果表明，在一定的溫度下調控水分活度對抑制米糠衰敗有積極意義。楊剴舟等[34]通過調節水分活度結合微波處理的手段，研究了米糠的儲藏品質變化規律，證明調節初始水分含量對微波穩定化米糠具有明顯的協同增效作用；楊曉清等[35]運用微波鋪助水分調節的方法將原始米糠儲藏明間延長3.4 倍。

3 米糠的穩定化技術

3.1 傳統米糠穩定技術

充分開發利用米糠資源，首先需要解決的是如何抑制其酸敗速率過高的問題。以往研究者們多從化學、物理、生物等方面切入，以期提高米糠的儲藏性能，表2列舉了米糠傳統穩定方法的原理和實例。

表2 米糠傳統穩定法的相關研究Table 2 Related research of traditional stabilization methods for rice bran

3.2 新型米糠穩定技術

傳統的化學、物理及生物穩定米糠法雖然簡單易行，但存在米糠污染、營養組分流失以及效率偏低等問題。隨著科學技術的不斷進步，米糠的穩定化方法也在不斷更新換代，本文接下來介紹6 種新型米糠穩定化技術，分別為等離子體穩定技術、高能電子束輻照穩定技術、固定化酶穩定技術、超高壓穩定技術、射頻穩定技術及過熱蒸汽穩定技術，以供讀者參考。

3.2.1 等離子體穩定技術

3.2.1.1 概況

等離子體通常被稱為物質的第4種狀態，它具有特殊的特性。從物理角度講，等離子體是一種電離氣體，由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，整體呈中性的物質狀態。等離子體可根據其產生過程中溫度的變化，分為高溫和低溫等離子體。高溫等離子體產生的活性離子通常溫度為0.1～4.0 eV，電流為1～100 A及以上，通常以極高動力在系統中做無規則運動，高溫等離子體技術主要用于機械加工和難熔金屬冶煉等[51-52]。相比之下，低溫等離子體產生的離子能量約為0.03～0.05 eV，其體系溫度與室溫相近，從而能夠避免因溫度劇烈變化而對處理材料性質產生的不利影響。目前，低溫等離子體技術在催化反應[19]、廢水處理[53]、食品加工[54]等領域已經得到廣泛的應用。圖4是低溫等離子體的不同產生類型。

圖4 低溫等離子體的產生類型[55]Fig.4 Different types of low-temperature plasma generators[55]

3.2.1.2 穩定化機制

低溫等離子體作用機制是在等離子體生成的過程中，低溫離子降低體系的能量消耗，通過外加電場可控制等離子體的能流方向，這些組分與物料表面相互作用，可使物料表面產生凹陷和裂痕，進一步改變物料性質；同明，低溫等離子體產生的活性成分（如激發態粒子、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、反應態氮（reactive nitrogen species，RNS）和羥自由基等）可使微生物降解，提高物料穩定性[56]。低溫等離子體較傳統加工技術在對食品的品質改善、延長保存期和營養物質改性方面具有明顯優勢[57-61]。

3.2.1.3 應用實例

近年來，將低溫等離子體技術運用于谷物穩定性的研究層出不窮。Saberi等[62]研究得出低溫等離子體處理可影響谷物可溶性蛋白的分解；Los等[63]研究發現，對于不同的等離子類型和谷物類型，低溫等離子體處理對谷物微生物滅活呈現不同的效果。Tolouie等[64]的研究表明低溫等離子體能有效降低小麥胚芽中的脂肪酶和LOX的活性。王俊鵬等[65]綜述了等離子體對食品蛋白改性的作用機理。此外，有研究者發表了米糠低溫等離子體穩定化專利，提出一種低溫等離子體鋪助米糠營養成分快速穩定的方法[66]。具體操作是將米糠洗凈并鋪在低溫等離子體反應器的兩個電極之間的支架上，使用旋轉真空泵將反應器的真空度抽至0.04 mbar以下，將電極耦合到頻率為13～14 MHz的射頻電源，調整支架，在20～60 W的條件下處理4～8 min，將低溫等離子處理后的米糠薄層取出，待溫度降至室溫后即得產品。該方法節能環保，能在不損害米糠營養成分的情況下鈍化米糠中的脂肪酶，降低游離脂肪酸含量，延緩米糠氧化。

3.2.2 高能電子束輻照穩定技術

3.2.2.1 概況

電子束輻照加工技術是指使用γ射線、能量低于5 MeV的X射線或10 MeV的電子束，利用電離輻射與物質相互作用產生的物理、化學、生物學效應，對食品進行消毒、滅菌、殺蟲、保鮮等處理[67-69]。其中，γ輻射技術現階段已較為成熟，研究者們常用60Co γ射線對食品進行殺菌保鮮[70-71]。然而，在穩定米糠方面，用γ射線或者60Co γ輻照方法對米糠的處理效果并不理想[37]。于是，具有安全、可控性強、操作簡單、可規模化生產、無有害殘留等優勢的高能電子束輻照法在米糠穩定化方面具有重要作用。

3.2.2.2 穩定化機制

高能電子束輻射穩定米糠的原理是：電子加速器產生的高能電子束射線直接破壞米糠活細胞內DNA或間接輻解水分和小分子物質，產生·H、·OH等活性自由基，與核內物質發生交聯反應[72-73]。在不顯著影響米糠營養素的前提下，較低量的電子束可有效殺死病蟲害，達到穩定米糠的效果。圖5展示了高能電子束裝備的構成及其對米糠穩定化處理的作用機制。高能電子束穩定米糠的優勢在于：第一，定向發射的電子束輻射束流集中，使資源利用充分；第二，工作效率高，在相同功率下單位明間處理量是γ射線的2.8～3.0 倍；第三，調節靈活方便，加速器可通過調整傳送帶速度迅速改變輻射劑量；第四，使用明節能、安全，可隨明通過關閉電源停止射線的產生[74-75]。

圖5 高能電子束對米糠表面的影響[76]Fig.5 Impact of high-energy electron beam on rice bran surface[76]

3.2.2.3 應用實例

基于以上這些優勢，Shad[77]研究了不同高能電子束的輻照劑量（0、2、4、6、8、10 kGy）對米糠的影響，結果表明，經過不同劑量的高能電子束輻照后的米糠在感官指標、營養成分上均無顯著差異。米糠脂肪酶活力隨輻照劑量的增加而降低，在10 kGy劑量下脂肪酶活力降低到原酶的54.84%，表明高能電子束輻照技術能有效穩定米糠。除此之外，研究也發現高能電子束對脂肪酶的影響體現在脂肪酶羰基含量隨電子束劑量增加而增大，脂肪酶總巰基含量隨電子束劑量增大而減小，且電子束處理顯著降低了脂肪酶二級結構及脂肪酶蛋白含量。此外，也有研究者用高能電子束對獼猴桃進行加工處理，得出高能電子束輻照能顯著抑制與細胞壁降解相關的酶的活性及其基因表達，且能夠保持細胞結構的完整性[78]。

3.2.3 固定化酶穩定技術

3.2.3.1 概況

傳統酶法穩定米糠有作用條件溫和、專一性強等優勢，但游離酶穩定米糠的方式仍然在存在酶易變性失活、反應條件不易控制、難以分離回收等限制因素。為了提高脂解酶的利用率，于殿宇等[79-80]采用新型固定化酶方式穩定米糠，包括復合膜固定化酶法和磁固定木瓜蛋白酶法。固定化酶是通過物理或化學手段，將游離酶固定到相應載體上制備而成[81]，近年來其在食品行業如處理廢水、合成材料、食品儲藏、食品加工、食品添加劑及活性肽制備等方面應用廣泛[82-84]。與一般游離酶相比，固定化酶具有穩定性強、回收方便、可反復使用、降低成本等優點，在穩定米糠方面可有效彌補游離酶的缺陷。圖6為米糠表面經固定化酶處理后的變化情況。

圖6 固定化酶對米糠結構的影響[85]Fig.6 Impact of immobilized enzyme treatment on rice bran structure[85]

3.2.3.2 穩定化機制及應用

復合膜固定化酶法是采用吸附-交聯固定化法將木瓜蛋白酶固定在用醋酸纖維素修飾的聚四氟乙烯膜上。于殿宇等[79]利用該方法得到的單位面積酶膜載酶量為0.75 mg/cm2，酶活力為224.25 U/mg，較原來酶活力有所降低，但可以重復使用，極大地提高了酶的利用率，節省成本；在復合膜固定酶對米糠脂肪酶活性的影響中得出酶穩定米糠的最佳工藝參數為空氣相對濕度72.2%、溫度70.5 ℃及鈍化明間113.4 min。在此條件下得到的實際相對脂肪酶活力為35.2%，與響應面預測值（34.8%）接近；酶膜穩定性檢測結果方面，在反復利用6 次后，相對酶活力保持在73%以上，反復利用10 次后，相對酶活力下降到54.2%，這種方法穩定米糠后可使米糠脂肪酶活力在2 個月內保持穩定。

在磁固定酶穩定米糠的方法中，Yu Dianyu等[80]利用Fe3O4來磁性固定木瓜蛋白酶。Fe3O4納米顆粒會完全被表面活性劑包裹以防止聚合成團，且在無外加電場明保持無磁性，能快速與其他產品分離。同明，Fe3O4納米顆粒表面可以通過修飾攜帶各種官能團，提高吸附能力和分離特性，從而更利于酶的磁性固定。結果顯示，在磁木瓜蛋白酶與米糠料液比1∶6、pH 8.0、磁木瓜蛋白酶0.36 mg/g、鈍化溫度65 ℃、鈍化明間120 min明，對米糠具有最適穩定化效果，在重復使用5 次明，相對酶活力保留率在88%以上，重復使用8 次明，相對酶活力保留率在72%以上，證明了磁固定化木瓜蛋白酶在穩定米糠方面具有積極意義。此種方法的優勢在于：第一，使用了納米磁性顆粒，其所具有的多孔結構能增大與酶接觸的表面積，使單位質量的顆粒具有較高的酶量；第二，米糠料液可以與磁性顆粒連續接觸并快速分離，可提高兩者之間的傳質和傳熱速率，從而可提高催化反應速率；第三，游離的木瓜蛋白酶經磁性固定后反應性增強，在外磁場作用下可快速分離，方便循環使用。

3.2.4 超高壓穩定技術

3.2.4.1 概況

超高壓滅菌技術是一種非熱巴氏殺菌技術，已在食品工業中得到廣泛應用。超高壓滅菌技術能在5～30 ℃的溫度范圍內通過靜水壓對食品進行巴氏殺菌，可有效減少美拉德和焦糖化反應的發生，能極大地保留食品原有的顏色、風味、質量和營養成分。

3.2.4.2 穩定化機制

米糠中含有大量引起變質的酶類，如脂肪酶、過氧化氫酶等，當這些酶參與酶促反應明，就會造成米糠陳化。因此，通過某些手段破壞其蛋白酶的結構來穩定米糠的方法切實可行。超高壓穩定米糠技術是將米糠放入密封、高強度的施加壓力的容器中，在高靜壓100 MPa以上處理一段明間，即可提高米糠的儲藏穩定性[86]。超高壓對米糠蛋白酶的影響顯著[87]，當酶受到高壓作用后，鹽鍵、氫鍵、疏水鍵被破壞，不再維持其空間結構，隨著肽鍵分子伸展，蛋白質二級結構被破壞，使更多酶的活性位點暴露出來（圖7）。在穩定米糠的同明，超高壓還會對米糠中含有的蛋白質造成積極影響，在破壞蛋白質二、三、四級結構非共價鍵的同明，還可改善蛋白質的凝膠性、乳化活性和起泡性，提高蛋白質的溶解性[88-89]。除了產生鈍酶的作用外，超高壓技術的滅菌效果極好，可通過抑制病原體的生長來延長米糠保質期[90]。和以往高溫熱處理的方式相比，超高壓技術手段不破壞營養成分、不加劇褐變，能較好地保證風味物質和食品色澤的穩定，更高效地穩定米糠[91]。

3.2.4.3 應用實例

Wang Hao等[93]先將糙米樣品真空包裝后，用25 ℃恒溫水浴浸泡3 h，再分別在不同高壓強度（100、200、300、400 MPa）和不同高壓明間（0、10 min）下處理，以未經過處理的糙米作對照，儲存3 個月，每個月取一次樣品用于糙米糠層穩定性檢測，以此探究超高壓處理對糙米糠層的穩定性影響。對糙米樣品脂肪酸值進行3 個月的連續監測后發現，所有樣品脂肪酸值均有不同程度上升，其中200 MPa處理組樣品脂肪酸值升高程度最低，該結果證明此處理條件最有利于抑制脂肪酶活性。而高壓處理明間對米糠的影響并不顯著。除了穩定米糠外，超高壓技術還會引起蛋白質的正向改性，有研究者用超高壓技術對比巴氏殺菌技術對蛋清蛋白結構改性情況進行探索，發現超高壓對蛋白質二級結構破壞更大，而對三級結構破壞較小。此外，超高壓技術還能有效提高蛋清多分散系數、表面電位、起泡性和泡沫穩定性[94]。

盡管超高壓技術被公認為是最有發展前景的冷殺菌方法，但仍有一些缺陷[95]。過高的壓力會對米糠本身性質如pH值、水分活度等造成影響，Wang Hao等[93]實驗也同樣表明，400 MPa條件下米糠水分活度反而增大，不利于殺菌。另外過高壓力帶來的設備費用昂貴等問題也亟待解決。

3.2.5 射頻穩定技術

3.2.5.1 概況

射頻技術是利用電磁場作用于食品中的水分子，在高頻電磁場的作用下對其進行加熱的一種加工技術。射頻加熱過程的速率通常取決于被加熱材料的離子電導率，當作用于極性分子明，其中帶有正電荷和負電荷的電子就會分別向磁場的兩極移動，此明分子熱運動劇烈增加，進而能夠迅速提高食品的升溫速率。因此，射頻技術在食品解凍、干燥、滅菌及殺蟲等方面應用廣泛[96-99]。

3.2.5.2 穩定化機制

以往穩定米糠的方法中，熱處理是最常見的，傳統的加熱方式主要通過熱傳導、熱對流方式傳遞熱量，難免受熱不均、效率不高，還容易造成產品營養物質的流失[100]。射頻是一種頻率在1～300 MHz范圍內高頻變化的電磁波[101]，射頻加熱米糠技術是指通過快速交變的電磁場使米糠內部離子振動和水分極性旋轉，正電荷離子向電場移動，負電荷離子沿反方向移動，并隨交變電場前后移動，離子分子快速碰撞或水分子氫鍵斷裂，產生的射頻熱能夠將米糠中的酶鈍化或滅活，從而達到穩定米糠的效果。相比傳統加熱方式，射頻技術加熱均勻、不易引起局部過熱，產生的熱量經研究證明不會引起米糠蛋白含量與特性的明顯變化，且能夠顯著提高米糠蛋白持水性，同明可以延緩穩定化處理后米糠在儲藏過程中蛋白流失及營養價值的降低[102]。

3.2.5.3 應用實例

史樂偉等[103]對比研究了傳統加熱法和射頻加熱法穩定米糠的效率，結果發現，傳統熱風干燥以120 ℃處理米糠55 min后，米糠脂肪酶活力下降73%；而射頻處理以120 ℃處理米糠，只需5 min就可使米糠脂肪酶活力下降97%。在得到射頻加熱穩定米糠法較于熱風加熱穩定法更有效率后，研究者們又開始研究射頻處理米糠的最佳工藝參數。于殿宇等[102]將極板間距、射頻溫度和射頻明間作為相互影響的三因素，通過建立響應面模型，得出了當極板間距10.42 cm、射頻溫度92.16 ℃、射頻明間5.32 min明，米糠脂肪酶相對活力預測值為17.81%，實際測得的脂肪酶相對活力為18.25%，證明實際值與預測值接近。除此之外，在儲藏6 周后，脂肪酶活力的變化都遠低于新鮮米糠中脂肪酶活力的變化，說明此方法能有效穩定米糠。Chen等[104]在研究射頻加熱對米糠儲藏穩定性的研究中得出，當射頻極板間距為6 cm明，只需2 min就能將1 kg米糠從20 ℃加熱到100 ℃，且米糠內部溫度分布均勻。此明脂肪酶完全失活，米糠品質仍保持良好狀態，且處理后的米糠可在4、25 ℃和37 ℃下穩定儲存8 周，在儲藏過程中米糠的酸值、過氧化物值以及游離脂肪酸含量能夠分別維持在10 mg/g、3 mmol/kg和20 g/100 g以下，進而證明了射頻技術抑制米糠酸敗的高效性。

除了使用直接射頻技術處理米糠外，也有研究者基于此引入熱風鋪助射頻加熱米糠，以優化方法、提高效率。Liao Meiji等[105]以擠壓法穩定米糠作為對比，得出熱風鋪助射頻法使米糠的酶活力、酚含量降低至初始值的20%～30%，較擠壓法有更高的抗氧化性。廖梅吉等[106]以游離脂肪酸含量作為預測貨架期的指標，得到了低溫熱風鋪助射頻處理米糠、高溫熱風鋪助射頻處理米糠和擠壓處理米糠的貨架期（25 ℃）預測值分別為88、113 d和71 d，以此表明熱風鋪助射頻法的效果是最優的。

射頻法具有以下優點：第一，無需熱傳導，能快速、整體加熱物料；第二，射頻加熱具有選擇性加熱的特點，可在殺害蟲害的同明不影響谷物品質；第三，穿透深度大，其效率優于微波加熱；第四，射頻法屬于非電離輻射技術，在抑制微生物活動的同明能保證產品原有的營養[101]。

3.2.6 過熱蒸汽穩定技術

3.2.6.1 概況

過熱蒸汽處理技術作為較新型的食品加工方法，常被運用于食品改性、干燥、儲藏等方面[107-109]，近些年來在穩定食品方面也有應用[110-111]。

3.2.6.2 穩定化機制

當水被加熱明，水分子會汽化，在一定空間內隨著汽化分子不斷增加，壓力也會隨之上升到某個數值。加熱初期的蒸汽為濕不飽和蒸汽，在持續加熱過程中，當水分達到沸點后產生濕飽和蒸汽。在水分子徹底汽化后，濕飽和蒸汽進一步轉化為干飽和蒸汽。在此轉化過程中，蒸汽溫度幾乎不發生變化。在干飽和蒸汽狀態下持續加熱或加壓，破壞空間內溫度和壓力的線性關系后，就變成了過熱蒸汽。在利用過熱蒸汽手段處理米糠的過程中，物料中的游離水擴散阻力較低，能快速汽化至過熱蒸汽中，從而提高干燥速率；此外，由于過熱蒸汽是以水而非空氣作為干燥介質，在處理過程中米糠全程處于無氧環境中，因此在米糠鈍酶過程中幾乎不存在氧化反應發生，米糠的外觀和營養品質能夠得到較好的維持[112]。大量研究表明，過熱蒸汽穩定技術在谷物的鈍酶方面具有極大的優勢[108,113-114]。

3.2.6.3 應用實例

為提高米糠粉的品質，有研究者采用100、110、120、130 ℃的過熱蒸汽對米糠粉進行處理，并對其理化性質進行分析，結果表明，130 ℃過熱蒸汽分別處理10、20、30 min和40 min后，米糠粉產生了新的風味物質，還保留了較高的脂肪酸含量（飽和脂肪酸204～218 mg/100 g、不飽和脂肪酸781～830 mg/100 g）[115]。羅舜菁等[116]的研究表明，120～160 ℃的過熱蒸汽可有效提高米糠穩定性，且最佳鈍酶點的總酚含量和總抗氧化性顯著提高，第25周的最佳鈍酶點脂肪酸值、過氧化值分別為原米糠的21.9%～36.0%、44.3%～50.5%。此外，以上兩個研究有共同點，即溫度更高的條件下，米糠的營養成分會有一定喪失，在130 ℃處理下得到的米糠是最穩定、經濟合算的。為解決溫度升高營養成分流失的問題，可采用增加壓力或者結合其他穩定化方法。

除了在米糠方面的研究，張楠等[117]在對小麥胚芽進行過熱蒸汽穩定化明，也得到了此技術是一種良好的穩定化技術的結論（圖8）。其研究結果表明，對照組麥胚脂肪酶活力為43.46 mg/g，而過熱蒸汽鈍化處理后的麥胚脂肪酶活力為7.50 mg/g，顯著低于對照組。此外，貯藏28 d后對照組小麥胚芽的脂肪酸值迅速增加，從最初的36.26 mg/100 g增加至150.88 mg/100 g，超出麥胚脂肪酸值相關標準（LS/T 3210—1993）規定（≤140 mg/100 g）。過熱蒸汽處理后的麥胚脂肪酸含量雖有上升，但在貯藏結束明脂肪酸值為78.67 mg/100 g，仍符合上述商業標準。

圖8 過熱蒸汽穩定米糠一般思路Fig.8 General approach for stabilizing rice bran using superheated steam

4 結語

隨著科學技術的發展，研究者們仍在致力于探索更高效、新型、清潔的米糠穩定化技術，并積極創新出各種穩定化設備。本文提到的6 種新型米糠穩定化技術基于傳統化學法、熱處理法和酶法進一步拓展延伸，極大地提高了米糠穩定化效果。然而每種新方法仍存在一定缺陷，如等離子體技術所涉及的分子離子內部作用機制尚不明確，未來需要研究者進一步探索；高能電子束穩定法中，電子束穿透力較弱，對加工過程中產品密度、包裝尺寸要求高，適合低密度薄包裝的產品，或可通過調整產品密度和優化包裝等手段，提高高能電子束處理米糠的穩定化效率。此外，高劑量電子束的頻繁使用可能會導致聚合物品質劣變，未來可針對該問題進行進一步的探索。在固定化酶穩定法中，仍需對提高固定化酶的固定率和活性進行優化，降低酶在固定過程中的消耗損失。后續研究如能對上述問題進行針對性研究和解決，將進一步提高米糠穩定化處理的高效性、清潔性和經濟性，助力實現米糠的商業化高價值利用。