（食品科学与工程专业论文）米糠营养物质提取及利用技术研究.pdf

摘要 米糠是大米加工的副产品，集中了稻谷6 4 的营养成分。但米糠脱离糙米后，由于脂肪酶显 现出极大的活性，使米糠发生酸败，从而影响米糠的经济价值。为了有效、快速地稳定米糠，更 好地提取和利用米糠中的营养物质，本研究分别采用干热、湿热和微波稳定方法处理米糠，对米 糠的稳定化效果和对营养物质的影响进行了比较和分析，井对米糠中的营养物质提取工艺和应用 进行了探讨。 研究结果表明：微波稳定含水率2 4 6 的米糠的方法是一种稳定米糠较为有效的处理方法。 千热、湿热和微波稳定处理方法对米糠蛋白质的组分和溶解性产生影响显著，使米糠蛋白质的等 电点发生变化。在p h = 6 时，蛋白质溶出率最低，并使米糠中谷维素、维生索b 。、维生素e 含量 有不同程度的降低。以酸性蛋白酶和纤维素酶组成的复合酶e i ：e 2 ( x l 、p h ( x 2 ) 和温度( x 3 ) 为三 因素，以谷维素提取率为目的，设计三因素二次正交旋转组合实验，得到回归方程： y l = 5 4 8 0 9 3 2 - 2 。1 3 1 7 7 8 x l - 0 9 2 9 6 9 x j 2 - 2 0 2 5 7 0 8 x 2 2 - 2 8 7 4 2 3 6 x 3 2 ， 相关系数为o 8 8 0 8 ，并且得出谷维素提取工艺的最佳条件为：料水比为1 ：8 ，复合酶圆i s 为 1 ，5 ，e l ：e 2 = 0 2 7 ，p h = 4 5 ，t 爿5 ，酶解搅拌3 0 分钟，此时谷维素的提取率为5 6 1 。提取的 营养物质中蛋白质含量为1 3 2 ，总糖含量为3 4 6 ，谷维素含量为1 6 3 ，维生素b 含量为 5 1 6 5 m g k g ，维生素e 含量为1 5 ，l l m g k g 。对米糠提取物进行应用，得到红茶、米糠提取物和 木糖醇质量配比为7 ：3 ：2 的袋泡茶饮料。 关键词：米糠，稳定化，复合酶，谷维素 a b s t r a c t r i c eb r a ni sb y p r o d u c to f f i c ep r o c e s sa n dh a s6 0 n u t r i t i o no f p a d d y b u tw h e nr i c eb r a ni sp e e l e d o f ff r o mb r o w nr i c e , l i p a s es h o w sh i g h l ya c t i v i t y , i tm a k e sr i c eb r a nt u r nb a da n de f f e c to ne c o n o m i c v a l u eo fr i c eb r a nb a d l y i no r d e rt of i n da l le f f e c t i v ea n df a s tm e t h o do fr i c eb r a ns t a b i l i z a t i o na n d e x t r a c t i n gn u t r i t i o no fr i c eb r a nt e c h n i c s ，t h i sr e s e a r c hd i s s c u s s e dd r y - h e a t i n g , w e t - h e a t i n ga n d m i c r o w a v e h e a t i n gm e t h o d sf o rs t a b i l i z i n gr i c eb r a n ，c o m p a r e de f f e c t0 nn u t r i t i o no fr i c eb r a n ，a n d r e s e a r c h e do nn u t r i t i o no f r i c eb r a ne x t r a c t e dt e c h n i t sa n da p p l i e a t i o n f r o mt h er e s e a r c hr e s u l t s ，t h ec o n c l u s i o n sw e r es sf o l l o w s ：m i c r o w a v e - h e a t i n gw a sa ne f f e c t i v e w a y f o r s t a b i l i z i n g r i c eb r a nw h i c hc o n t a i n e d 2 4 6 w a t e r d r y h e a t i n g w e t - h e a t i n g a n d m i c r o w a v e - h e a t i n gm e t h o d sh a do b v i o u s l ye f f e c t e do nc o m p o s i n ga n ds o l u b i l i t yo fr i c eb r a np r o t e i n , w h i c hc h a n g e dp io fr i c eb r a n h e np hw a s6 ，t h es o l u b i l i t yo fr i c eb r a np r o t e i nw a st h el o w e s t ，a n d t h eq u a n t i t yo f o r y z a n o l ，v i t a m i nb l ，v i t a m i neo fr i c eb r a nw a sr e d u c e di nac e r t a i ne x t e n t t h e r ew e r e t h r e ef a c t o r s ：a c i d i cp r o t e a s ee la n dc e l l u l o s ee n z y m ee 2c o m p o s e dac o m p o u n de n z y m e ( x 1 ) ，p h ( x 2 ) a n dt e m p e p a t u r e ( x d 。f o rp u r p o s eo fe x t r a c t e dq u a n t i t yo fo r y z a n o l ，o r t h o g o n a la n dt r o p i c a ld e s i g no f t h es e c o n dp o w e ro f t h r e ef a c t o r sw a sd e s i g n e d r e g r e s s i o ne q u a t i o nw a s g o r e na sf o l l o w s ： y 1 = 5 4 8 0 9 3 2 - 2 1 3 1 7 7 8 x 1 - 0 9 2 9 6 9 x t z _ 2 0 2 5 7 0 8 x 2 。- 2 8 7 4 2 3 6 x 3 2 c o r r e l a t i o nt o e 衔c i e u tw a s0 8 8 0 8 ， w h e nt h eb e s te x t r a c t e do r y z a n o lt e c h n i c a lc o n d i t i o nw e r ea sf o l l o w s ：t h ep r o p o r t i o no fm a t e r i a la n d w a t e rw a s1 ：8 ，t h ec o m p o u n de n z y m e e l 【s 】2 1 5 ，e l ：e 2 2 0 2 7 ，p h = 4 5 ，t = 4 5 c ，t = 3 0 m i n ，t h er e s u l t o f e x t r a c t e dq u a n t i t yo f o r y z a n o l w i l l s5 6 1 i n t h ee x t r a c t e d n u t r i t i o n o f f i c eb r a n ，p r o t e i n w a s l 3 2 ， t o t a ls u g a rw a s3 4 6 ，o r y z a n o lw a s1 6 3 ，v i t a m i nb 1w a s5 1 6 5 m g k g , v i t a m i new a s1 5 1 l m g k g e x t r a c t e dn u t r i t i o no fr i c eb r a nw a sa p p l i c a t i o ni nr i c eb r a nt e a , t h ep a wm a t e r i a lw e r ea sf o l l o w s ：t h e p r o p e rp r o p o r t i o na m o n gb l a c kt e a , e x t r a c t e dn u t r i t i o no f r i c eb r a na n dx y l i t o lw a s7 ：3 ：2 k e y w o r d s ：r i c eb r a n ，s t a b i l i z a t i o n ，c o m p o u n de n z y m e ，o r y z a n o l l i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果a 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 取凭 时间： 妒6 年多月2 。日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应孽守此协议) 研究生签名 导师签名： 秋j 磐 时间：如p 6 年月2 0 日 时间： z 舰6 年月2 乞目 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 稻谷与米糠 第一章绪论 稻谷是世界上最主要的粮食作物之一。我国是世界上最大的稻米生产国，稻谷的产量占世界 总产量的3 7 左右。2 0 0 4 年，我国年产稻谷约1 9 亿吨，占全国粮食产量的4 2 1 1 1 。米糠是将糙 米进行加工，碾去表皮层和胚芽成为适口的自米的过程中，被碾去的表皮层部分。米糠的重量约 占糙米的1 0 ，作为稻谷加工的副产品，我国年产量约1 0 0 0 万吨，是一种量大面广的可再生资 源t ”。 1 1 1 米糠中的营养物质 现代研究证明，米糠是稻谷的精华所在。美国农业部报告表明，米糠集中了稻谷6 4 的营养 成分口1 ，与白米相比，米糠含丰富的蛋白质、糖类、脂肪、维生素、矿物质和膳食纤维等营养素 ( 表1 - 1 ) ，尤其是谷维素、维生素的含量更加丰富m 】。 表1 - 1 米糠与精白米的营养成分比较 t a b l e1 - 1c o m p a r i s o no f n u t r i t i o n a lc o m p o n e n to f r i c eb r a na n dr i c e 1 1 2 米糠中的蛋白质 米糠中蛋白质含量为1 2 - - - 1 5 ，其中赖氨酸含量比米胚乳中高，也比其他谷物糠蛋白中的 含量高。米糠蛋白的效价比为2 0 - 2 5 ( 酪蛋白为2 5 ) ，蛋白消化率达9 4 ，并且米蛋白是低过敏 性蛋白，是唯一可以免于过敏试验的谷物蛋白口。”。美国的一项临床调查显示，在7 0 0 个敏感性 体质的人群中，仅有不足1 的人对稻米有过敏反应，且相对于面筋、花生、大豆、豌豆蛋白等， 症状也很轻微，仅表现为皮肤瘙痒i lz ，”j 。因而，米糠蛋白被认为是一种理想的婴儿食品原料，并 将其添加到对一些食物过敏的儿童膳食中作为重要的植物蛋白来源i l 。 1 1 3 米糠中的谷维素 谷维素，是指环状阿魏酸酯( 通常称为阿魏酸酯，相对分子量为1 9 4 2 ，分子式c 1 0 h l 0 0 4 ) ， 在谷类植物种子中，存在于胚芽、种皮皮层、胚乳中的脂质中。谷维素富含在米糠中，以大米加 工为例，谷维素在米糠层( 包括果皮、外胚乳、糊粉层) 中含量为0 3 , - - , 0 5 ，在糙米中为 0 0 3 , - - 0 0 5 ，在自米中为0 0 0 6 , - 0 0 1 6 ，在精白米中为0 0 0 3 - - - 0 0 0 6 i “】。谷维素是一种植 中国农业大学硕士学位论文 第章绪论 物神经功能调节剂，对神经功能失调症有较好的疗效，例如对周期性精神病、经前期紧张症、血 管性头痛、头部外伤后综合症、糖尿病都有良好的改善作用：并且能降低血脂和胆固醇含量；促 进皮肤微血管循环机能，可作为皮肤保护膏，起到抗脂质氧化的作用”。1 。 1 1 4 米糠中的维生素 米糠中维生素b i 含量为1 0 1 8 m g k g ( 见表1 - 2 ) ，高于精白米中含量。维生素b l 属于水溶性 维生素，能帮助糖质和脂质的代谢，并具有增进食欲、帮助成长和防治贫血的功效。叶酸能促进 氨基酸的代谢，从而防治贫血。米糠中的维生素e 含量为1 5 0 m g k g ( 见表1 2 ) ，远高于精白米 中的含量，维生素e 广泛存在于植物绿色部分及禾术科种子的胚芽中，是一种脂溶性维生素。它 具有对其他维生素的协同作用，如防止维生素a 、维生素c 和胡萝h 素的氧化。除此之外，生 育酚还具有抗癌、预防心血管疾病、提高机体免疫功能和防止白内障等疾病的作用i l ”。 表1 1 2 米糠与精白米维生素的含量比较【7 1 t a b l e1 - 2c o m p a r i s o no f v i t a m i no f r i c eb r a na n dd c e 1 2 米糠的酸败 由于新鲜米糠中含有丰富的营养物质，使得米糠很容易受微生物、霉菌的感染，遭受虫害。 而且米糠中有多种酶系，加上水分又比较高，因而新鲜米糠极不稳定。新鲜米糠中存在多种酶， 如脂肪酶、脂肪氧化酶、b 一甘油磷酸酶、磷酸酶、植酸酶、抗胰蛋白酶等。在这些酶中，脂肪酶 是最值得注意的，它影响米糠保藏质量和米糠工业用途的程度。脂肪酶在稻谷和糙米状态下几乎 不活动，但新鲜米糠中的脂肪酶显现出极大的活性，它会迅速分解米糠中的油脂而使酸值大幅上 升，使米糠发生酸败，从而影响米糠的经济价值”“。 但只要在早期和短时间内破坏新鲜米糠中的脂肪酶，便能抑制米糠油酸值的快速上升。在实 际生产中，刚碾出的新鲜米糠如不立即进行处理，米糠中的脂类物质将以每天5 1 0 的速度分 解为游离脂肪酸，一个月内米糠中的游离脂肪酸将增长到占米糠油总量的2 5 。大量游离脂肪酸 分解出的不饱和脂肪酸为脂肪氧化酶提供了底物，从而导致油脂氧化酸败，影响米糠油的产率、 色泽、味道及食用品质。由于脂肪酶等的水解作用，米糠易变质和酸败，全世界每年都有上千万 吨的米糠被低级地处理掉。因此，对碾米后的米糠，必须及时进行稳定化处理1 2 3 - 2 4 。 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 3 米糠的利用 以米糠为原料制备营养食品能够最大限度地利用米糠资源，但就开发米糠营养食品这一环节 涉及到各种技术和设备问题，我国与发达国家相比存在着一定的差距。我国对于米糠营养素的利 用，除了对米糠蛋白的提取，以及米糠油、植酸、肌醇、谷维素、维生素e 的生产以外，大部分 米糠仍做为添：i i l l ，添加到饲料中，只有为数不多的以米糠为主要成分的食品产品。米糠含有丰 富的蛋白质、维生素、谷维索等营养物质，如能制作为一种供人们曰常饮用的饮料，满足人们营 养物质的缺乏，那么米糠的经济价值就会有很大的提高，并且对我国人民营养的摄入有很大的改 善“。 1 4 米糠稳定化、营养物质提取及利用的国内外研究现状 1 4 1 米糠稳定化的国内外研究现状 稳定米糠的方法种类很多，其中以对米糠干热法处理研究得最早。1 9 4 9 年，j r m a y n e 等人 研究发现，植物油中脂肪酸的形成是由于酶在有水存在的条件下，催化脂肪水解产生，并认为对 米糠进行干热处理可以在一定程度上抑制脂肪酸的生成1 2 6 l 。c s v i r a k t a m a t h 等人研究发现，处理 温度在1 0 0 c 以下处理米糠达不到稳定米糠的理想效果，随着贮存时间的延长，米糠仍然会逐渐 酸败日”。j m r a n d a l l 等人研究也表明：温度在1 0 0 c 。1 3 0 ( ：i 之间对米糠进行热处理，稳定效果明 显【2 8 】。 y o k o c h i 在1 9 7 7 年用湿热法处理米糠，分3 个过程：( 1 ) 直接使用湿热蒸汽对米糠进行加热稳 定；( 2 ) 对稳定后米糠进行干燥；( 3 ) 通入冷空气使米糠冷却o ”。r n s a y r e 等人利用湿热蒸汽或高 压加热的方法处理米糠，在高湿高热条件下对米糠进行加热d o 。 微波加热稳定米糠的应用研究始于1 9 7 9 年。微波能够深入到物料内部使物料整体同时加热， 不需要从外到内的热传导过程。微波对物料的加热具有选择性，使得微波加热器箱体和内部空气所 消耗的微波能量极少。微波加热的热惯性小，通电后物料可被迅速加热，停止辐射微波时，物料 得不到微波能量，加热过程即刻停l e 。t a oj r a o 等人报道，采用微波的方法稳定化米糠，可以同 时使微生物和虫卵有效杀死，微生物的死亡率可达到8 0 左右p “。这种处理方法也不破坏米糠的 其它营养成分。不影响米糠的风味、颜色及其它感观指标。以上特点使得微波加热有别于常规加 热方法，具有加热速度快、所需时间短、加热均匀、热转换效率高、节能以及易于控制等显著优 点p “。国内严荣梅等人研究在微波功率6 5 0 w 加热9 0 s 后，于2 5 c 储藏8 周，酸值上升幅度远低 于未处理米糠”。 1 9 7 8 年。h a r p e r 等人使用挤压机稳定米糠，研究发现挤压温度在1 3 0 1 4 0 c 时，能蟛较好地 抑制脂肪酶的活性【3 4 】。b a r b e r 等人实验得出在1 3 8 ( 2 的挤压稳定处理的米糠可以安全的储藏8 0 天【3 5 】。我国国内研制出m k j 1 0 0 型米糠成型保鲜机删和单螺杆挤压机，就是利用挤压膨化的 原理处理米糠的。这种稳定米糠的方法效果很好，但实际米糠生产过程中，膨化机存在着能源消 耗大，螺杆与螺套易磨损等缺点。 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 经过以上稳定化处理可以杀灭米糠中的微生物，油脂分解酶几乎失活。水分活性下降，米糠 特有的臭味挥发散掉。米糠中的微生物、虫卵完全死亡。处理过的米糠比未处理米糠的保存时间 加长。但在稳定化处理米糠的同时，也会对其中的营养物质有一定的影响，如使米糠中维生素含 量降低、蛋白质变性等问题，因此在保证稳定米糠的前提下，寻求适宜的稳定化方法以及稳定化 条件对米糠深加工有着深远的意义。 1 4 2 米糠营养物质提取的国内外研究现状 米糠中含有丰富的营养物质，如蛋白质、谷维素、维生素等，但对米糠营养素的利用仍然是 一个难题。以米糠蛋白为例，虽然米糠的营养和药理特性已被普遍认可，但目前米糠浓缩蛋白和 分离蛋白并没有被广泛利用，主要原因是米糠蛋白溶解性差，米糠中含有较多的植酸、纤维素、 半纤维素等与蛋白质有相互作用的物质，并且米糠蛋白中含有大量的二硫键，是一种混合蛋白。 因此，从米糠中提取营养素是最近比较热门的课题。稳定米糠中营养物质的提取目前基本采用两 种方法：化学提取法和酶提取法i j ”。 化学提取法是最常用的一种方法：采用化学试剂提取制备的方法，主要是针对米糠中的蛋白， 用碱法提取。先用n a o h 将蛋白质组分溶解，使它与植酸、纤维素、半纤维素以及自身的二硫键 连接断开，再用3 0 的盐酸调节p n 值，使蛋白质沉淀，通常用碱调节p h 值到1 1 1 2 之间进行 溶解，然后再调节p h 值至4 附近进行沉淀，提取率可达到8 2 左右，这就是我们通常说的“碱溶 酸沉”方法p ”。但这种方法由于p u 值太高，会带来一些不良的反应，如蛋白质暴露于强碱条件 下易产生美拉德反应，使米糠蛋白的色泽加深，并改变其营养特性，影响到提取物质的质量，甚 至可能会使氨基酸发生脱水缩合反应转化成有毒的赖氨酰胺丙氨酸【4 0 】。 酶法提取：由于米糠中含有较多的植酸、纤维素、半纤维素等与蛋白质有相互作用的物质， 并且米糠蛋白中含有大量的二硫键，特别是在米糠进行稳定化处理时，蛋白质受热变性，分子间 也会形成共价结合的二硫键，造成其溶解性的下降。因此在稳定米糠营养素提取过程中，以水为 提取介质，添加纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等酶试剂进行提取。使用酶提取米糠营养物质条件温 和，对米糠蛋白以及其他营养物质的性质影响较小。并且提取效果明显1 4 “。 国内外对于稳定米糠中营养物质的提取，如c o n n e r 等人采用化学法，即“碱溶酸沉”方法提取 米糠中的营养物质：蛋白质含量为2 3 0 - - 3 1 ，脂肪含量为3 3 , - 4 8 ，淀粉含量为1 5 、2 3 1 4 ”。 h a m a d a 报道利用碱性蛋白酶提取米糠蛋白，在水解度为1 0 的条件下，米糠蛋白的提取率为 9 2 4 6 1 。 龚院生等人使用木瓜蛋白酶和乳化剂对米糠中的营养物质进行提取，得到谷维素含量为 1 1 5 1 4 ”。王立等人先后分别用复合多糖酶和戊聚糖酶进行酶解米糠，得到结果是蛋白质提取率 为6 6 8 e 4 “。但酶解法多采用单一酶解或者分别酶解的方法，采用单一酶往往效率不高，并且在 使用碱性蛋白酶的条件下，提取物容易产生苦味，影响米糠提取物的品质和质量。 1 4 3 米糠利用的国内外现状 4 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 米糠中含有多种生物活性物质，并对现代文明病的预防和治疗具有重要作用，被世界誉为“天 赐营养源”【”】，因此米糠产品具有广阔的市场前景，值得大力推广。米糠被用来研究开发米糠油、 米糠保健食品等产品。目前，美国和日本是利用高科技开发米糠高附加值产品的典范。如美国利 普曼公司的百利康米糠营养系列饮料，日本筑野食品工业公司以米糠为原料制成的称之为 “r i c e o 的功能性制品h 。 尽管我国米糠资源居世界之首，但米糠的深度开发利用及相应的理论研究和高科技产品的开 发尚处于低水平。我国的米糠开发利用，目前大部分用于饲料，只有不足1 0 左右的米糠用来制 油或提取植酸钙、肌醇、谷维素等价值高的产品【l j ，虽取得了一定的经济效益，但是与当前发达 国家对米糠综合利用的深度和高新技术的应用差距很大，因而获得的经济效益还非常有限。我国 只有以米糠营养素和营养纤维为原料等少数几个健康食品，如以米糠纤维素为主“润畅舒”冲剂、 “利脂灵”保健品【1 以及米糠粥产品m 】。对于米糠营养物质的开发利用还有很大发展空间和需求。 而企业对米糠深加工的技术需求极为迫切，技术短缺已经成为直接制约米糠精深加工、长足发展 的瓶颈，所以对米糠新工艺、新产品的开发和研制有很大的潜力可以发展。 1 5 本实验研究意义及主要内容 1 5 1 实验研究意义 米糠在生产出来之后，由于其中的脂肪酶等作用，容易引起米糠的酸败。国内外专家的研究 表明，米糠生产之后必须尽快进行稳定化处理，抑制米糠中的脂肪酶的活性。但是在进行稳定化 的同时，会对米糠中的营养物质的性质和含量有一定的影响。要生产品质良好的米糠产品，首先 要选择对米糠稳定化效果良好，并且对营养物质影响较小的稳定方法。因此必须对米糠稳定方法 进行比较，来确定稳定化参数，如稳定时间、温度、功率等条件，以及在不同参数条件下，对米 糠营养物质的含量和性质变化的影响。寻找一种有良好的稳定效果并对米糠营养物质影响较小的 稳定方法，对生产米糠产品有着很重要的意义。 由于使用碱法提取米糠营养物质，容易导致米糠蛋白的变性和变色，甚至有可能带来一些有 毒物质( 赖氨酰丙氨酸) ，影响米糠提取物的品质。使用酶提取米糠营养物质的条件温和，对米 糠蛋白以及其他营养物质的性质影响较小并且提取效果明显。但单一酶作用效果往往效率不高， 因此可以考虑使用复合酶作用米糠，提取其中营养物质。这样既可以提高米糠营养物质的提取效 率，又可以提高米糠提取物的质量。 米糠含有丰富的低过敏性蛋白，对人健康有益的谷维素、维生素等抗氧化营养物质，但由于 我国对米糠的综合利用和加工技术与当前发达国家的差距很大，所以国内以米糠为主要原料的饮 用产品并不多，因此开发米糠产品有着很大的潜力和前景。应该本着工艺简单、食用安全、营养 丰富的原则，研制出满足人们营养与口感需要的米糠产品。 1 5 2 实验的主要内容 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 l 。5 2 。l 米糠稳定化的实验研究 采用干热、湿热、微波稳定化方法对米糠进行处理。通过以过氧化物酶残余活力为标准，对 三种稳定化方法进行比较，寻找米糠稳定化的有效途径；并通过对稳定化后米糠储存后脂肪酸值 的比较来判断米糠稳定化的效果，确定米糠稳定化的条件，为谷物加工副产品的综合利用提供更 好的原料。 1 5 2 2 稳定化处理对米镣中营养物质影响效果的研究 探讨在稳定效栗较好的稳定条件下- 干热、湿热稳定化及微波稳定化对米糠中的蛋白质组分、 不同p h 值下蛋白质的溶解性、维生素以及谷维素含量的影响。 1 5 2 3 米糠营养物质提取工艺的确定 针对使用单一酶提取米糠营养物质效率不高，并且在碱性条件下，容易产生苦味的情况，使 用复合酶在酸性条件下，对米糠营养物质进行提取，以谷维素和蛋白质提取率为目的，进行对米 糠营养物质提取工艺的研究。 1 5 2 4 米糠提取物的应用 对米糠茶工艺的研制进行探讨，以提取的米糠营养物质为主要原料，制备出工艺简单、食用 安全、营养丰富的米糠袋泡茶。 6 中国农业大学硕士学位论文第二章米糠稳定化方法的实验研究 蔓邕曼皇墨墨邕皇量量罾量置曼量曼墨墨墨量墨曼量量墨墨曹皇董奠量_ i i 量墨置曩_ 第二章米糠稳定化方法的实验研究 2 1 前言 米糠生产出来后，通过采取一定的措施，抑制和钝化米糠脂肪酶的活性。使米糠品质趋于稳 定，可以达到延缓劣变，提高米糠耐贮性的目的。目前，米糠稳定化处理的方法包括冷藏法、挤 压法、辐射法、化学处理法、热处理法和微波法等【船_ 5 2 】。为了寻求既有效，又快速便捷的处理方 法，本研究对采用千热法、湿热法和微波法处理米糠的稳定性进行了比较和分析。 2 2 材料和方法 2 2 1 实验材料 供实验稻谷；晚籼8 3 8 试剂；磷酸氯二钠 柠檬酸 过氧化氢 邻苯二胺 亚硫酸氢钠 氢氧化钾 2 2 2 主要仪器设备 产于2 0 0 4 年，由湖北省洪湖国家粮食储备库提供。 分析纯北京化工厂： 分析纯北京化工厂； 分析纯北京化工厂； 分析纯北京化工厂； 分析纯北京化工厂； 分析纯北京化工厂。 新丰牌j l g j 4 5 型检验砻谷机： 米博士家用营养鲜米机： d h g - 9 0 7 0 a 鼓风干燥箱： l d 4 2 低速离心机： d h p - 9 0 8 2 电热恒温培养箱： 7 5 2 - 紫外分光光度计： w d 8 0 0 c s l 2 3 3 格兰仕微波炉 2 3 实验方法 2 3 1 米糠制备 浙江诸暨粮食机械厂； 深圳市秦良实业有限公司： 上海一恒科技有限公司； 北京医用离心机厂； 上海一恒科技有限公司： 上海精密科学仪器有限公司； 顺德市格兰仕微波电器有限。 稻谷经砻谷机砻谷得糙米，调节鲜米机的精米度到1 0 ，碾磨糙米后得到的米糠过4 0 目筛 7 中国农业大学硕士学位论文第二章米糠稳定化方法的实验研究 得实验用米糠。 2 3 2 干热稳定处理 称取2 5 9 米糠置于玻璃容器中，摊匀，厚度为l c m ，放入热风干燥箱内，分别在9 0 。c 、1 0 0 * c 、 1 i o c 、1 2 0 、1 3 0 条件下，各处理l o m i n 、2 0 m i n 、3 0 m i n 、4 0 m i n 、5 0 m i n 、6 0 r a i n 后取出，冷 却至室温，装在聚乙烯密封袋中。 2 3 3 湿热稳定处理 称取2 5 9 米糠，置于中性定性滤纸上，摊匀 3 0 s 、4 0 s 、5 0 s 、6 0 s 后取出，干燥，冷却至室温 2 3 4 微波稳定处理 2 3 4 1 微波稳定原糠 厚度为l e m ，用1 0 0 蒸汽分别处理1 0 s 、2 0 s 、 装在聚乙烯密封袋中。 称取2 5 9 原糠，置于玻璃容器中，摊匀，厚度为l e m 。在微波功率8 0 0 w 下，分别处理1 m i n 、 2 r a i n 、3 m i n 、4 m i n 、5 m i n 、6 m i n 后取出，冷却至室温，装在聚乙烯密封袋中。 2 3 4 2 微波加热稳定调节水分的米糠 称取一定量原糠，加水调节水分至2 4 6 ，取2 5 9 置于玻璃容器中，摊匀，厚度为i c m 。在 微波功率8 0 0 w 下，分别处理2 0 s 、4 0 s 、6 0 s 、8 0 s 、1 0 0 s 、1 2 0 s 后取出，冷却至室温，装在聚乙 烯密封袋中。 2 3 5 过氧化物酶活力的测定i “1 2 9 ( 干基) 米糠样品与5 0m l p h 6 5 的磷酸氢二钠一柠檬酸溶液混合，于2 5 ( 2 水浴振荡器中 搅拌3 0 m i n ，混合液以4 0 0 0 r p m 离心1 0 m i n ，量取5m l 上清液，用缓冲液稀释定容至2 5 0m l ， 再分别量取2 5 m l 样品两份于小烧杯内，置水浴恒温至2 5 ( 2 ，其中一份加入0 5 m l l 邻苯二胺 和0 5 m l 0 3 过氧化氢溶液于2 5 反应5 m i n 后，立即加入1 m l 饱和亚硫酸氢钠溶液终止反应， 于4 3 0 r i m 处测定吸光度。另一份加入0 5 m l l 邻苯二胺和l m l 饱和亚硫酸氢钠，再加入o 5m l o 3 过氧化氢溶液后作为空白。酶活力以吸光度幢表示，计算公式( 2 1 ) 如下： 式中： b _ j 立氧化物酶活力 肚甄a 再5 02 5 0 8 ( 2 1 ) 中国农业大学硕士学位论文第二章米糠稳定化方法的实验研究 a 吸光度； w 样品干基重量，g ； 过氧化物酶残余活力以相对值表示： 过氧化物酶残余活力= ( 微波处理后的酶活力处理前酶活力) 1 0 0 。 2 3 6 米糠储藏实验 值。 将采用不同方法处理后的样品，置于3 7 。c 恒温箱中储藏3 0 天，每隔1 0 天测定米糠的脂肪酸 2 3 7 脂肪酸值测定 脂肪酸值测定：采用谷物制品脂肪酸值测定法g b t1 5 6 8 4 1 9 9 5 2 4 实验结果与分析 2 4 1 干热处理后过氧化物酶残余活力 圈2 - 1 为在不同处理温度和时间下过氧化物酶的残余活力结果。可以看出，在同一处理时间， 随着温度升高，过氧化物酶的活力单调降低；在同一温度下，随着处理时间的延长，过氧化物酶 的活力不断下降。 1 03 040,506 0 时间( r a i n ) 一9 0 - 1 1 - - 1 0 0 一1 1 0 * _ 1 2 0 - - - - 1 8 - 1 3 0 围2 - 1 不同干热处理温度和时闫下过氧化榜酶的残余活力( ) f i g2 - 1r e m n a n tp e r o x i d a s ea c t i v i t yo f r i c eb r a nu n d e rd i f f e r e n tt e m p e r a t u r ea n dt i m eb yd r y h e a t i n g 表2 1 为采用干热处理方式，米糠中过氧化物酶残余活力的测定结果。可以看出，在9 0 c ， 1 0 m i n 处理条件下，过氧化物酶残余活力为6 5 4 ，难以满足稳定化的要求；当处理时间从1 0 m i n 延长至6 0 r a i n ，米糠的过氧化物酶残余活力降低至4 2 6 ，但仍不够理想；当处理温度由9 0 ( 2 提 高到1 3 0 时，经1 0 m i n 处理，米糠的过氧化物酶残余活力降至2 9 3 ，但由于残余活力仍高于 9 加的如加如0 一#一穴蜒嘏餐譬龌霉摹瓣捌 中国农业大学硕士学位论文 第二章米糠稳定化方法的实验研究 5 ，无法达到稳定米糠的目的，这表明温度过低或时间过短，均难以达到稳定米糠的目的。在处 理温度1 3 0 c 条件下，处理时间延长至6 0 m i n 时，米糠的过氧化物酶残余活力降至2 4 ，基本可 以满足米糠稳定的要求。说明通过提高温度和延长加热时间的方式，可以取得较明显的稳定效果。 由于过氧化物酶极具耐热性，以此推断，米糠中的其他酶类也已基本失活。 j m r a n d a l l 等人田】研究得出，温度在1 0 0 1 3 0 之间对米糠进行热处理，稳定效果明显。 但本实验在处理温度1 3 0 0 条件下，处理时间延长至6 0 m i n 时，才使米糠的过氧化物酶残余活力 降至2 4 ，达到较好的稳定效果。这可能是由于实验米糠的种类以及实验条件的不同，例如米糠 中水分的含量、米糠的厚度以及灭活酶标准的不尽相同，导致实验结果的差异，但在本实验1 3 0 条件下，稳定6 0 m i n 。可达到较好的稳定效果。 表2 - l 不同干热处理温度和时间下的过氧化物酶的残余活力( ) t a b l e2 - 1r e m n a n t p c r o x i d a s co c t i v i t yo f r i c eb r a nu n d e rd i f f e r v n tt e m p e r a t u r ea n dt l m eb yd r y - h e a t i n g 2 4 2 湿热处理后过氯化物酶残余活力 表2 - 2 为采用常压湿热处理方式，米糠中过氧化物酶残余活力的结果。可以看出，处理5 0 s 时，过氧化物酶的残余活力即可降低到3 7 。小于5 ；用蒸汽加热6 0 s 后，已经没有过氧化物 酶的检出。由此可以看出，随蒸汽加热时间的延长，米糠的过氧化物酶残余活力迅速下降，湿热 处理对米糠有较为明显的稳定效果。由表2 1 可知，在1 0 0 c 干热6 0 m i n ，过氧化物酶的残余活 力仍高达4 1 1 ，这袁明湿热处理米糠，对过氧化物酶的灭活效果较千热处理更为显著。分析认 为。这可能是由于过热蒸汽中的水分渗入米糠中，有利于热量的传递，从而加快了过氧化物酶失 活的速度。 表2 - 21 0 0 o 不同处理时f e 3 t 过氧化物酶残余活力( ) t a b l e2 - 2r e m n a n tp e r o x i d a s ca c t i v i t yo f f i c eb r a nu n d e r1 0 0c e n t i g r a d eb yw e t - h e a t i n g 2 4 3 微波处理后过氧化物酶残余活力 0 2 4 3 1 微波处理原糠后过氧化物酶残余活力 表2 - 3 为采用微波处理方式，含水率1 0 5 的米糠中过氧化物酶残余活力的结果。可以看出， 当处理时间至5 r a i n 时，米糠的过氧化物酶残余活力仍有3 9 8 。表明微波稳定原糠的效果并不 明显。研究过程发现，当处理时间延长至6 r a i n 时，米糠出现了严重的中心焦糊的现象。由此推 断，用微波加热法稳定未调节水分的原糠，稳定效果不够理想。 表2 - 3 微波处理原糠后过氧化物酶残余活力( “) t a b l e2 - 3r e m n a n t p e r o x i d a s e a c t i v i t y o f r i c e b r a nb y m i c r o w a v e - h e a t i n g 注：未调节木分的米糠古水率1 0 粥 2 4 3 2 微波处理经调节水分后米糠的过氧化物酶残余活力 表2 - 4 为采用微波处理方式，含水率1 8 1 的米糠中过氧化物酶残余活力的结果。 裹2 - 4 含水率1 81 的米糠微波处理后的过氧化物酶的残余活力c 哪 t a b l e2 - 4r e m n a n t p v r o x i d e a c t i v i t yo f c o n t a i n i n g w a t e r18 1 r i c e b r a n b y m i c r o w a v e - h e a t i n g 从表2 - 4 可以看出，用微波稳定含水率1 8 1 的米糠，随加热时间的延长，米糠中过氧化物酶 残余活力呈逐渐减缓的降低趋势。处理时间从2 0 s 延长至4 0 s 。残余活力从6 4 5 降低至3 0 4 ， 降低了3 4 1 ；而当处理时间从l o o s 延长至1 2 0 s 时，米糠的过氧化物酶残余活力从1 5 降低至o ； 当处理l o o s 时。米糠的过氧化物酶残余活力已降至1 5 ，满足了米糠稳定的要求。 表2 - 5 为采用微波处理方式，含水率2 4 6 的米糠中过氧化物酶残余活力的结果。可以看出， 当处理4 0 s 时，米糠过氧化物酶残余活力已降至2 3 ，6 0 s 后过氧化物酶残余活力为0 ，表明微 波稳定含水率2 4 6 的米糠效果非常明显，但随着微波处理时间的继续增加，米糠发生了严重焦 糊，影响其品质。 表2 - 5 含水率2 4 嘲的米糠微波处理后的过氧化物酶的残余活力( 嘲 t a b l e2 - 5r e m n a n t p e r o x i d a s ea c t i v i t yo f c o n t a i n i n g w a t e r 2 4 6 r i c eb r a nb y m i c r o w a v e h e a t i n g 由表2 - 3 、2 - 4 和2 5 的比较可知，米糠中水分含量对微波加热钝化酶的效果影响很大。经过 前6 0 s 的处理，含水率2 4 6 样品中的过氧化物酶残余活力降至0 ，而含水率1 8 1 样品中的过氧 化物酶残余活力为2 3 1 ，原糠的过氧化物酶残余活力仍有9 5 1 。这可能是由于水是强极性分 子，是吸收微波很好的介质，水的介电常数为7 8 3 ，远大于米糠干物质。所以当米糠水分含量较 中国农业大学硕士学位论文第二章米糠稳定化方法的实验研究 曹量毫蔓董曼置皇暮董j 量曩墨奠蔓鲁置曼墨皇皇篁奠量皇邕篁量墨量一i 皇_ 高时，微波能量被米糠中的水分吸收，致使含水率较高的米糠吸收微波能量大，从而加快酶失活 速率，增强加热稳定效果。因此，水分在微波稳定过程中起着十分重要的作用，适当提高米糠水 分含量，有助于米糠稳定化。 表2 - 6 不同含水率的米糠微波处理后的过氧化物酶的残余活力( ) t a b l e2 - 6r e m n a n t p e r o x i d a s e a c t i v i t yo f c o n t a i n i n g d i f f e r e n t w a t e rr i c e b r a nb y m i c r o w a v e h e a t i n g 由表2 - 6 可以看出，从含水率2 2 8 到2 4 6 的米糠，微波6 0 s 之后，其过氧化物酶残余活 力含量都能保证小于5 ，能达到稳定米糠的效果。将米糠的水分调节到2 7 8 和2 9 7 ，只需要 3 0 s 和2 5 s 就可以使米糠中的过氧化物酶残余活力含量为0 ，达到稳定米糠的效果，但由于此时米 糠中水分含量过高，微波之后在玻璃容器的壁上聚集大量水分，并且流到玻璃容器底部，混入微 波米糠中，导致微波米糠中水分含量增大，不利于储藏，而微波含水率2 2 8 到2 4 6 的米糠， 其残留玻璃容器的壁上水分含量很少，基本不会增加微波米糠中水分含量，不影响米糠的储藏。 因此微波米糠的条件可以确定在含水率2 3 到2 5 之间的米糠，稳定时间为6 0 s 。 由表2 - 2 与表2 - 5 比较可知，在湿热处理4 0 s 时，过氧化物酶残余活力为6 1 ，微波处理含 水率2 4 6 的米糠4 0 s 时，过氧化物酶残余活力为2 3 ，微波处理达到了使酶失活的效果，较湿 热处理更为显著。 2 4 4 米糠脂肪酸值的变化 表2 - 7 为采用不同方法处理米糠的游离脂肪酸值随时间的变化。可以看出，各种米糠在鳍藏 期内，其脂肪酸值均随储藏时间的延长有所增长，其中原糠在储藏期间脂肪酸值的增长非常迅速， 从最初的3 5 9 0 h m g g 米糠上升到1 4 1 5 k o h m g g 米糠，增长了3 9 倍：干热处理的米糠，游离 脂肪酸值上升至9 5 k o h m g g 米糠，增长了1 7 倍；湿热处理的米糠，脂肪酸值上升至8 2 k o h m g g 米糠，增长了i 3 倍；经微波处理含水率2 4 6 的米糠，脂肪酸值上升5