米糠近红外稳定化处理过程研究与评价
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米糠近红外稳定化处理过程研究与评价

米糠是稻谷加工的副产品,包含种皮、糊粉层、亚糊粉层及胚芽、胚乳和碎米。米糠含12%22%脂质,11%~17%蛋白质,6%~14%膳食纤维,10%~15%水分以及8%~17%灰分。米糠在产出后糊粉层中脂质与横断层高活性的脂肪酶、脂肪氧化酶接触,导致米糠迅速酸败变质,游离脂肪酸含量增速每天可达5%~7%。目前,热处理是米糠稳定化的主要手段,如蒸汽处理、热风干燥、挤压膨化、微波加热等。蒸汽处理易导致米糠湿度过高,不利于油脂浸出。热风干燥处理温度高,米糠吸湿后,酶易复性。挤压膨化易导致米糠蛋白高度变性,且挤压处理可导致米糠中生育酚降解。微波处理则导致米糠发生显著褐变,色泽加深。因此,有必要开发既能抑制酸败,同时对米糠品质低破坏的稳定化方法。

  红外干燥具有加热快、能耗低、营养物质破坏少等优点。苏丹等利用红外稳定化米糠,将过氧化物酶活性降至3.91%,储藏稳定性提高5倍以上。利用中波和短波红外辐照对米糠进行稳定化,发现两者均获得显著的效果,且中红外辐照对米糠品质影响较小。但是现有研究中,对红外稳定化米糠的毛油品质缺乏深度评价。

  本研究采用近红外加热技术对米糠进行稳定化,以稳定化效果及毛油品质作为表征指标,对其进行评价,并与微波加热、挤压膨化和冷冻干燥方法对比,旨在评价近红外低温稳定技术的可行性。

1.2 实验方法

1.2.2 米糠相关指标测定

1.2.3 加速储藏实验

  稳定化及新鲜米糠分别采用真空包装和普通PE包装,置于38 ℃恒温箱储藏28 d,每周不定时取样测定其酸值,所有实验重复测定3次。

1.2.4 米糠油萃取

  取一定质量的米糠置于500 mL三角烧瓶中,按照料液比1∶ 10加入一定体积的正己烷,于气浴恒温振荡摇床中30 ℃200 r/min振荡提取30 min,过滤后,将有机相减压浓缩脱除正己烷,重复提取2次,合并2次萃取物于20 mL棕色样品瓶中,置于-18 ℃储藏备用。

1.2.5 米糠油品质指标的测定

  酸值测定参照GB/T 5530—2005;色泽测定参照GB/T 22460—2008;生育酚测定参照GB/T 26635—2011;谷维素测定参照金俊等[19]的方法;脂肪酸组成分析参照GB/T 17376—2008GB/T 17377—2008

2 结果与讨论

2.1 近红外低温稳定化工艺确定

2.1.1 加热温度的确定

  在10~80 min的加热时间里,加热温度越高,加热时间越短,米糠水分含量降低越快。当米糠水分含量达4.13%时,80 ℃70 ℃加热时间缩短75%90 ℃加热20 min水分含量为3.66%,但此温度稳定化的米糠提取的米糠毛油颜色较深,对米糠品质破坏程度大,后期米糠毛油精炼脱色难度增加。综合考虑,将近红外加热温度设定为80 ℃

2.1.2 加热时间的确定

将实验组近红外辐照(MSWIH)温度设为80 ℃,加热时间分别为1025 min60 min,测定米糠水分含量分别为6.54%5.09%3.82%,并以新鲜米糠(水分含量为10.65%)为空白组,分别进行加速储藏实验。

随储藏时间延长,米糠油的酸值呈增长趋势。以真空包装为例,发现当加热时间为60 min时米糠水分含量低于4%,经过28 d的储藏,酸值(KOH)上升至37 mg/g,是一个可接受的变化范围;未经任何方法处理的新鲜米糠经过28 d储藏,其酸值(KOH)上升至138 mg/g。真空包装和普通PE包装对于抑制米糠油酸值上升无显著差异。综合米糠水分含量和米糠油酸值的变化,本研究确定近红外加热的******加热时间60 min

2.2 近红外稳定化处理对米糠及米糠毛油品质的影响

2.2.1 对米糠品质的影响

2.2.1.1 对米糠储藏稳定性影响

  将******工艺条件下稳定化处理米糠与其他对照组进行综合对比,其中经微波加热(MTE)、挤压膨化(EP)、冷冻干燥(FD)处理的米糠水分含量分别为6.68%12.21%3.23%

  几种稳定化米糠储藏稳定性

  经过28 d的储藏,近红外处理米糠油的酸值(KOH)接近37 mg/g;与其他3种方法结果一样,酸值均远低于空白组。说明此条件下大部分的脂肪酶和脂肪氧化酶已被破坏,稳定化效果较好。

2.2.1.2 对米糠中脂肪酶和脂肪氧化酶活力的影响

4种稳定化方法处理后脂肪酶和脂肪氧化酶活性均呈现下降趋势。与空白组相比,MSWIH处理后的米糠酶活显著降低,其中脂肪酶相对活性降至43.00%,好于FD处理的(58.00%),但差于MTE(36.00%)EP处理的(17.00%);脂肪氧化酶相对活性降至38.47%,与其他3种方法比较的结果与脂肪酶一致。结合它们各自对应的水分含量分析发现,水分含量的高低是抑制脂肪酶酶活的重要因素,当水分含量降至4%以下,脂肪酶相对活性降至40%左右,米糠稳定化效果较好且品质破坏程度较小;EP的稳定化温度最高,稳定化后的米糠水分含量高达12.21%,灭酶率是4种方法中最高的,但米糠品质已被严重破坏。综合分析,近红外加热是一种较为温和的稳定化方法。

对米糠油中谷维素含量的影响

不同稳定化处理米糠油谷维素含量

%

ControlMSWIHMTEFDEP

2.54±0.062.48±0.102.35±0.082.52±0.062.14±0.06

  经MSWIH处理,米糠油谷维素含量降低较少,谷维素保留率为97.64%,略低于FD组的(99.21%),高于MTE(92.52%)EP组的(84.25%),在高温下部分谷维素被破坏[19],而MSWIH法条件温和,对米糠的破坏较小,较大程度保留了原米糠中的谷维素。

2.2.2.3 对米糠油中主要脂肪酸的影响(见表3)

  从表3可知,米糠油中主要不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸,两者的比例接近1∶ 1,不饱和脂肪酸含量与饱和脂肪酸含量的比值约为4.2MSWIH法与空白组及其他3种稳定化方法相比,脂肪酸组成未发生显著性变化,说明MSWIH处理对米糠油的脂肪酸组成无差异性影响。

  表3 不同稳定化处理米糠油脂肪酸组成及含量%

  脂肪酸ControlMSWIHMTEFDEP

2.2.2.4 对米糠油中生育酚含量的影响(见表4)

  生育酚在高温下可能会降解[9]。从表4可知,与空白组相比,MSWIH法对生育酚的破坏很小,其生育酚总量保留率为97.80%;FD组的相差不大,但高于MTEEP处理的。挤压处理和微波加热均对米糠中的生育酚造成了显著的破坏,可见近红外处理几乎不破坏米糠中的生育酚。

  表4 不同稳定化处理米糠油生育酚含量

mg/kg

  稳定化方法α-生育酚β-生育酚γ-生育酚δ-生育酚总生育酚

3 结 论

  采用近红外对米糠进行稳定化处理,得到的******工艺参数为:加热温度80 ℃,加热时间60 min。在******工艺条件下,38 ℃储藏28 d,米糠酸值(KOH)仅增加15 mg/g

  经过与微波加热、挤压膨化、冷冻干燥3种稳定化方法对比发现,经近红外热处理后,米糠原料中的脂肪酶和脂肪氧化酶活力明显降低,储藏稳定性明显提高,米糠油色泽、脂肪酸组成无显著变化,其中的谷维素和生育酚保留率分别高达97.64%97.80%,与冷冻干燥米糠的毛油品质没有显著差异。综上,近红外加热是一种可靠、低破坏的米糠稳定化方法。


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