CN110074181B - 一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法。包括下述的步骤：（1）将玉米胚芽喷洒蒸馏水密封保存，摇晃混合使其水分均匀渗透；（2）采用微波一次处理玉米胚芽；（3）搅拌处理后的胚芽，并在特定温度和湿度下缓苏；（4）采用微波二次处理玉米胚芽；（5）搅拌处理后的胚芽，并在特定温度和湿度下缓苏；（6）进行充氮包装后进行贮藏。本发明对玉米胚芽进行了两步间隔微波处理法，能够充分钝化脂肪酶和脂肪氧化酶活性；采用气调的贮藏手段，能够进一步抑制玉米胚芽中内源酶的活性和非酶脂质氧化的发生，极大的抑制了玉米胚芽营养成分的损失及真菌毒素的生成；两者的协同效益能够大大延长玉米胚芽的贮藏时间，保持较好的油料品质。
Description
技术领域
本发明属于农产品保鲜领域，具体涉及一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法。
背景技术
玉米胚芽位于玉米籽粒一侧的下部，是玉米生长和发育的起点。玉米胚芽质量虽只占籽粒的10%-15%，但它集中了玉米籽粒中84% 的脂肪、22% 的蛋白质和83% 的矿物质。由于玉米胚芽的粗脂肪含量特别高，占整个胚芽重量的35%-56%，不饱和脂肪酸含量占脂肪总含量的 85.5%，且油酸、亚油酸和 α-亚麻酸的含量都很丰富。所以玉米胚芽主要是作为一种油料资源，用于制取玉米胚芽油。玉米胚芽油的不饱和脂肪酸含量高达 86%，其中亚油酸占 55%，油酸占 30%，还含 VE、VA、植物甾醇、卵磷脂、辅酶、β-胡萝卜素等营养成分，拥有“长寿油”、“放心油”的美称。
目前玉米胚芽的主要来源是淀粉加工的下脚料，绝大部分采用的是湿法提胚，其性质极不稳定，完整的玉米籽粒被破碎，使得玉米胚芽中的脂肪酶，脂肪氧化酶等内源酶与空气及玉米胚芽含油层充分接触，活性迅速提高，引起脂质氧化和酸败；胚芽自身也极易吸湿，在贮藏过程中易受虫害及微生物污染，产生玉米赤霉烯酮和呕吐毒素等危害物质，给后续玉米胚芽油的制取带来了潜在的风险。此外，玉米胚芽在湿法提胚的加工过程中受到酸和热的处理，易于失活的內源酶已经钝化了，而稳定性高的内源酶还有所残存，并且玉米胚芽的营养成分也受到了不同程度的破坏。因此，开发玉米胚芽有效的稳定化方法，确保其营养成分的最大保留，并提高其贮藏稳定性，延长保质期，是解决玉米胚芽广泛应用的关键。
加热处理钝化酶活力为当前稳定化粮食作物的主要手段。通过热处理可改变酶的高级结构使其失活，同时可以降低物料的Aw，从而抑制残存酶的催化活性和受虫害及微生物的生长。目前的稳定化技术主要包括干热法、湿热法、微波处理、挤压膨化法、红外处理等。其中干热法存在对脂肪酶钝化效果不足、提高处理强度对脂溶性维生素等成分产生破坏等问题；湿热法处理后胚芽中水分含量高、营养成分有一定的损失，不利于后续胚芽的深加工；挤压膨化法改变了其原有形态，影响其后续开发和利用；红外处理设备投入大，配套设施和人员培训等方面的要求高，用于处理小麦胚芽不具有成本和应用便捷度方面的优势。而微波加热具有热穿透力强、加热速度快、时间短、加热均匀、营养物质损失少等优点，可以同时获得钝化酶活力、杀菌和干燥的多重功效。与干热、常压湿热、高压湿热以及挤压膨化四种工业上常用的处理方法相比，微波处理能够在一定程度上保留玉米胚芽的营养物质。此外，微波处理的能耗小，易于实现自动化控制和操作。因而，微波处理是一种具有工业化应用前景的稳定化方法。在粮食作物的稳态化处理中得到很好的应用（CN108142549 A一种小麦胚芽的保藏方法、CN101703101A一种由微波紫外线协同对小麦胚芽稳定化及灭菌的方法、CN102960439A一种微波-过热蒸汽联合处理延长发芽糙米贮藏期的方法、CN102948465A一种微波和热空气联合处理延长胚芽米贮藏期的方法）虽然微波在多种粮食作物的稳态化处理中得以应用，但是，尚未采用间歇微波处理对玉米胚芽进行稳态化处理。
在玉米胚芽储藏过程中，脂质在酯酶的作用下分解产生游离脂肪酸，从而使得脂肪酸值升高，而后者不稳定，可进一步降解产生酚类、酮类、醛类物质，从而影响玉米胚芽的食用品质和营养价值。通常玉米胚芽在储藏期脂质劣变主要由两个途径，即水解作用和氧化作用，前者在酯酶的作用下催化脂质水解生成甘油和脂肪酸，后者氧化不饱和脂肪酸生成醛、酮类羰基化合物。两种途径相互关联、同时发生，且均离不开氧。此外，玉米胚芽在储存过程中极易感染真菌，受到玉米赤霉烯酮和呕吐毒素的污染。因此可以通过控制外在储藏条件来调控储藏环境中的温度和氧分，阻碍或抑制脂质的氧化和真菌毒素的生成。气调是对多种原材料的良好保鲜手段，例如充氮技术，可以形成缺氧的储藏环境，有效抑制内源酶的活性和微生物的生长，从而降低粮食的陈化速度，利于粮食的安全贮藏。
发明内容
要解决的技术问题：针对上述的问题，本发明的目的是提供一种微波耦合气调稳态化处理玉米胚芽的方法，并耦合两步间隔微波法和气调技术，为玉米胚芽的贮藏保鲜提供技术支持。
技术方案：一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，所述的方法包括下述的步骤：
（1）将初始水分含量为5-12%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔3- 4 h 摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量分别为 13 -17% ；
（2）采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450±50MHz，功率为300-700W，处理时间为1-3min；
（3）对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20-30℃、湿度60-80%的环境下缓苏20-30min；
（4）采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450±50MHz，功率为400-500W，处理时间为1-2min；
（5）经微波处理的玉米胚芽于20-30℃、湿度60-80%的环境下缓苏20-30min；
（6）玉米胚芽经间隔微波法处理后进行充氮包装，并至于25-40℃条件下进行贮藏。
优选的，步骤（1）中玉米胚芽的初始水分含量为5%、9%或11%。
优选的，步骤（1）中调整至玉米胚芽目标水分含量为 13-15%。
优选的，步骤（2）、（4）中玉米胚芽在微波场中的厚度≤20 mm。
优选的，步骤（2）中微波频率为2450MHz，功率为300-500W，处理时间为2-3min。
优选的，步骤（2）中微波频率为2450MHz，功率为500-700W，处理时间为1-2min。
优选的，步骤（3）中在20-30 ℃、湿度60%的环境下缓苏30min，步骤（5）中 在20-30℃、湿度80%的环境下缓苏20min。
优选的，步骤（4）中微波频率为2450MHz，功率为400-500W，处理时间为1-2min。
优选的，步骤（6）中对玉米胚芽进行100%冲氮包装，规格400g/袋，残氧量控制依据GB/T 26993，在25-40℃条件下进行贮藏。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明对不同水分含量（目前主要的含水量分布为5-12%）的玉米胚芽原料进行了水分调节，使玉米胚芽中的水分分布均匀，并且含量适中，为玉米胚芽能够更好的吸收微波能量提供了基础；
（2）本发明对玉米胚芽进行了两步间隔微波处理法，能够充分的钝化脂肪酶和脂肪氧化酶的活性；每步微波处理的时间缩短，能够最大限度的保留了玉米胚芽中的热敏性营养成分；两步微波处理中间对玉米胚芽进行翻整、搅拌，可以改善微波场中热量分布不均匀的问题；
（3）本发明对微波处理后的玉米胚芽采用气调的贮藏手段，能够进一步抑制玉米胚芽中内源酶的活性和非酶脂质氧化的发生；
（4）本发明对玉米胚芽采用两步间隔微波法处理并耦合气调的保鲜手段，两者的协同效益能够大大延长玉米胚芽的贮藏时间，保持较好的油料品质。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明做进一步说明。指标检测方法：酸价的测定：GB5009.229-2016，过氧化值的测定GB 5009.227-2016；粗脂肪的测定：GB 5512-2008；粗蛋白的测定：GB/T 5511-2008；油酸的测定：GB/T 17377-2008；VE的测定：GB/T 26635-2011；甾醇的测定GB/T 25223-2010；赤霉烯酮的测定:GB 5009.209-2016；脂肪酶活性和脂肪氧合酶活性的检测参照刘璐《不同处理方法对玉米胚芽稳定性的影响》中的方法。
实施例1
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 %；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为600W，处理时间为2min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏20min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为500W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度75%的环境下缓苏20min；玉米胚芽经间隔微波法处理后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
实施例2
将120g初始水分含量为9%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 4h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量分别约为 13 % ；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为300W，处理时间为3min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在30℃、湿度80%的环境下缓苏25min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为450W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于30℃、湿度80%的环境下缓苏25min；玉米胚芽经间隔微波法处理后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
实施例3
将120g初始水分含量为5%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔3.5h 摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量分别约为 13% ；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为400W，处理时间为2min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度60%的环境下缓苏30min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为400W，处理时间为1.5min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度60%的环境下缓苏30min；玉米胚芽经间隔微波法处理后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
对比例1
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 %；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为915MHz，功率为600W，处理时间为2min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏20min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为915MHz，功率为500W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度75%的环境下缓苏20min；玉米胚芽经间隔微波法处理后采用充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
对比例2
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13%；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为600W，处理时间为3min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏25min；玉米胚芽处理后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
对比例3
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 %；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为600W，处理时间为2min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏20min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为500W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度75%的环境下缓苏20min；玉米胚芽经间隔微波法处理后采用普通包装，并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
对比例4
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 %；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为600W，处理时间为1min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏20min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为500W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度75%的环境下缓苏20min；玉米胚芽经间隔微波法处理后在常压下采用过热蒸汽对玉米胚芽进行处理，过热蒸汽温度为200℃，作用时间10s，后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
对比例5
将120g初始水分含量为11%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3h摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 %；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为600W，处理时间为1min；对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20℃、湿度80%的环境下缓苏20min；采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450MHz，功率为500W，处理时间为1min；经微波处理的玉米胚芽于20℃、湿度75%的环境下缓苏20min；玉米胚芽经间隔微波法处理后在常压下采用热空气对胚芽米进行处理，热空气温度为120℃, 作用时间为30s，后进行充氮包装（99.99%），并至于40℃条件下进行加速贮藏2个月。
效果分析：
实施例1、2、3处理后玉米胚芽的脂肪酶和脂肪氧合酶活性显著降低，仅残存47%-65%，而对比例1中玉米胚芽的脂肪酶和脂肪氧合酶活性还保留在60%-73%，这主要是由于915Hz和2450Hz的微波对生物体系的匹配度不同，根据玉米胚芽的介电特性，2450Hz的微波更适用于玉米胚芽的稳态化处理，此外由于微波场的边界效应和不均匀性，对比例2中采用一次微波法的处理效果不如实施例1、2、3中的分步处理法。尽管对比例4、5处理对玉米胚芽的内源酶有一定的灭酶效果，但与实施例1、2、3相比，内源酶的活性还是较高，玉米胚芽在提胚的过程中已经受到酸和热的处理，易于失活的內源酶已经钝化了，而稳定性高的内源酶还有所残存，相较湿热（过热蒸汽）、干热（热空气）这些手段，微波这种热穿透力强、加热速度快的方式对稳定性高的内源酶的灭活更为有效。并且与实施例1、2、3相比，对比例4、5处理对玉米胚芽中的营养成分，如粗脂肪、粗蛋白、VE、甾醇等有显著的破坏效应。
表1 不同处理的玉米胚芽品质的对比
玉米胚芽原样中酸价为4.10 mg/g，过氧化值为6.24 mmol/kg，油酸占脂肪酸组成的26.30%。40℃条件下进行加速贮藏2个月后实施例1、2、3中玉米胚芽的酸价仅为4.23-4.73mg/g，过氧化值为 8.21-8.24 mmol/kg（小于植物油卫生标准GB/T 2716-2005 的标准10mmol/kg），其油酸、VE、甾醇含量分别下降了7.52-7.94%，25.63-26.40%，11.83-12.89%。赤霉烯酮含量在545-575 ug/kg，出现这一结果的原因是微波处理后玉米胚芽中的脂肪酶及脂肪氧化酶活性被钝化，部分微生物被杀死，而充氮包装阻隔了氧气、抑制了微生物的繁殖，故而营养成分得到保持、酸价和过氧化值上升速率减缓。对比例1、2、4、5中玉米胚芽的酸价和过氧化值均高于实施例，这与上文阐述的脂肪酶和脂肪氧合酶的灭酶效果有显著的相关性，此外，对比例1、2、4、5中玉米胚芽的酸价、过氧化值以及营养物质损失的程度均高于实施例1、2、3。对比例3采用本发明的方法对其内源酶进行了灭活处理，然而在贮藏过程中采用的是普通包装，玉米胚芽暴露在空气中，其非酶氧化等生化反应没有得到有效抑制，因此加速了玉米胚芽酸价和过氧化值的升高，以及营养成分的流失。
表2 贮藏末期不同处理的玉米胚芽品质的对比
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于所述的方法包括下述的步骤：
（1）将初始水分含量为5-12%的玉米胚芽，平铺喷洒蒸馏水，室温密封保存，每隔 3- 4h 摇晃混合胚芽使水分均匀渗透，并测定其水分含量，调整至玉米胚芽目标水分含量分别为 13 -17% ；
（2）采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450±50MHz，功率为300-700W，处理时间为1-3min；
（3）对经微波处理的玉米胚芽物料进行搅拌，并在20-30℃、湿度60-80%的环境下缓苏20-30min；
（4）采用微波处理玉米胚芽，微波频率为2450±50MHz，功率为400-500W，处理时间为1-2min；
（5）经微波处理的玉米胚芽于20-30 ℃、湿度60-80%的环境下缓苏20-30min；
（6）玉米胚芽经间隔微波法处理后进行充氮包装，并置 于25-40℃条件下进行贮藏。
2.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（1）中玉米胚芽的初始水分含量为5%、9%或11%。
3.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（1）中调整至玉米胚芽目标水分含量为 13 -15%。
4.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（2）、（4）中玉米胚芽在微波场中的厚度≤20 mm。
5.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（2）中微波频率为2450MHz，功率为300-500W，处理时间为2-3min。
6.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（2）中微波频率为2450MHz，功率为500-700W，处理时间为1-2min。
7.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（3）中在20-30 ℃、湿度60%的环境下缓苏30min，步骤（5）中在20-30 ℃、湿度80%的环境下缓苏20min。
8.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（4）中微波频率为2450MHz，功率为400-500W，处理时间为1-2min。
9.根据权利要求1所述的一种通过微波耦合气调稳定玉米胚芽的方法，其特征在于步骤（6）中对玉米胚芽进行100%冲氮包装，规格400g/袋，残氧量控制依据GB/T 26993，在25-40℃条件下进行贮藏。
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| CN110074181A (zh) | 2019-08-02 |
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