谷物稳定化技术及稳定化对谷物品质的影响研究进展
更新日期:2017-12-31     来源:粮食与油脂   浏览次数:213
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谷物的酸败是由于水解或氧化引起的,水解酸败之后往往会发生氧化酸败。碾米、制粉等加工过程改变了谷物原有的油脂和酶的分布,加速了脂肪酶(LA)水解脂肪形成游离脂肪酸,从而破坏谷物品质使其产生异味;同时,也加速了脂肪氧化酶(LOX)对以亚油酸和亚麻酸为主的多不饱和脂肪酸的氧化,影响谷物的营养品质和食用品质。因此,对加工后的谷物进行稳定化处理是十分必要的。
国内外学者对麦胚、米糠、燕麦和青稞等谷物的稳定化做了大量的研究,不同处理技术的稳定化效果和对营养品质的影响不同,本文从稳定化技术的角度总结分析了不同技术的稳定化效果及对谷物品质的影响。
1 传统热处理技术
热处理是常用的稳定化手段,传统热处理可大致分为热风干燥、湿热蒸汽处理及炒制等几类。它主要利用高温破坏酶的高级结构,使其钝化失活的原理。
1.1热风干燥处理
热风干燥采用烘箱、喷动床、流化床和滚筒等装置对谷物进行处理。由于谷物导热性差,热量由外到内烘干粮粒需要较长的时间,因此处理时间较长,能耗高。同时,由于谷物中存在一些耐热性的酶,如米糠和麦胚中的LA,在不使得谷物品质受到较大破坏的温度范围内,并不能使其完全失活,处理后的谷物储藏过程若再次吸水,会使酶复性[1,2,3]。但干热处理后的谷物若采取合适的储藏方式,如冷冻储藏[4],真空包装[5]或加抗氧化剂包装,能有效提高稳定化效果,延缓酸败。
1.2湿热(蒸汽)处理
酶对热的敏感性随着水分活度(AW)的增大而增大,而且水是良好的传热介质,因此通常湿热法比干热法钝化酶的效果更好。同时,湿热蒸汽能杀灭谷物上的一些耐热性的微生物,减少微生物来源的LA引起的水解酸败。蒸汽加热分为常压蒸汽加热与高压蒸汽加热,根据吴艳博等人[2]的研究,高压能增强蒸汽的穿透能力,高压蒸汽比常压蒸汽钝化效果更好,提高压力能增强钝化效果。
唐云等[6]采用高压蒸汽(2.2-2.6atm,123-128℃)处理麦胚,处理后LOX失活90%,经处理的麦胚在1个月的加速储藏期内,酸价(AV)和过氧化值(POV)上升缓慢,且必需氨基酸、不饱和脂肪酸和维生素E(VE)不被破坏, 最大限度地保持麦胚的营养价值。
青稞制粉的工艺流程中,炒制是灭酶的关键工序,谭雁文等[7]比较了炒制(300W,30min)和常压蒸制(30min)青稞对青稞粉营养价值和蛋白质功能性质的影响。研究发现:蒸制后的青稞粉淀粉和蛋白含量显著降低,水分增加; 炒制后的青稞粉水分、蛋白含量显著降低。炒制和蒸制处理后,青稞粉中脂肪含量变化不明显。蒸制和炒制后青稞蛋白质的溶解度、起泡性及泡沫稳定性、乳化性和乳化稳定性均降低,蒸制后蛋白质持水力降低,而炒制后增加。
2 挤压法
挤压法是工业上应用比较成熟的稳定化方法。采用螺杆挤压机,在130℃左右挤压处理十几秒,再在97℃下保温3min后冷却,可很好地钝化米糠中的脂酶。在此条件下挤压后的米糠稳定性提高了8倍多,可以安全储藏1年[8]。同时,挤压过程高温、剪切、湿热等复合作用破坏了米糠细胞的细胞壁,降低了米糠中可溶性蛋白含量,米糠蛋白质部分变性甚至降解,能够被提取的蛋白总量降低,这会给米糠的蛋白提取利用带来一定的难度。而其他的功能性质如乳化性、起泡性和持水持油能力都有所改善[9-10]。另外,保温过程使VE和γ-谷维素的含量有所下降;挤压温度升高,VE含量也会相应下降[11]。
挤压法稳定麦胚同样效果显著。顾林等[12]的研究表明:挤压后的麦胚常温下储藏100天后其FFA仅为1.06g/kg,同时使淀粉糊化、降解,蛋白质变性,挤压膨化后的麦胚形成纤维多孔结构,有利于提高小麦胚芽蛋白的浸提率和溶解度。彭伟等[13]的研究也表明,经挤压膨化后, 全脂麦胚和脱脂麦胚还原糖含量增加, 粗纤维、可溶性固形物有所减少,蛋白质发生降解、变性, 可溶性蛋白的含量减少, 8种人体必需氨基酸有所下降, 但是挤压后的麦胚很容易被酶水解,消化率均提高。
3 微波灭酶技术
近20年来,国内外有大量的研究对不同谷物进行微波灭酶稳定,探究微波的稳定化效果。徐斌[14]研究发现:相比传统热处理,微波辐射在较低温度(45℃)与更短时间内(20s)钝化LA活力;同样温度下,微波钝化LOX的效果优于传统加热方式。他同时提出了微波稳定麦胚的机制:微波稳定化主要通过降低麦胚的AW,抑制了LA的催化活力和微生物的生长;同时,一定强度的微波辐射能使LOX完全失活,并杀灭部分微生物,最终实现麦胚的稳定化。
微波灭酶的效果与微波功率,处理时间,粮食含水量以及酶的种类相关。延长处理时间,或提高微波功率能有效提高稳定化效果;提高含水量,也有利于谷粒吸收微波热量,提高灭酶效率[15]。