小麦胚芽的稳定化技术研究进展

苗文娟 徐 斌 周世龙 董 英

小麦胚芽的稳定化技术研究进展

苗文娟 徐 斌 周世龙 董 英

(江苏大学食品与生物工程学院，镇江 212013)

小麦胚芽不饱和脂肪酸丰富、内源酶活性高，极不耐储藏，因此，提高其贮藏稳定性、延长货架期是小麦胚芽开发利用的关键。近年来，国内外研究人员围绕小麦胚芽稳定化技术开展了大量的研究工作，本文综述了热风干燥法、蒸汽处理法以及微波处理法等小麦胚芽稳定化技术的国内外研究进展，从脂肪酶活力、酸价、过氧化值、水分含量、营养与感官品质变化等角度评价其稳定化效果，并对不同稳定化技术进行了对比分析，以期为小麦胚芽稳定化技术开发与应用提供更多的参考。

小麦胚芽 稳定化技术 微波 热风干燥 蒸汽

小麦胚芽(Wheat germ，简称WG)是小麦籽粒的生命源泉，富含各种必需氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质和维生素［1］。WG中脂肪酸组成合理，包含推荐比例(约1∶10)的ω－3∶ω－6脂肪酸，同时富含B族和E族维生素。动物和人体试验表明，长期摄入WG可降低血液中的胆固醇水平［2］。但是，WG这种高营养粮食副产物的质保期很短［3］。

WG不耐贮藏的主要原因是WG中内源酶活性高，天然不饱和脂肪酸丰富。作为小麦的再生组织器官，WG不仅富含多种营养物质，而且各种酶的活力旺盛，特别是脂肪酶(Lipase，LA)和脂肪氧化酶(Lipoxygenase，LOX)。在制粉过程中WG从小麦籽粒中分离出来后，脂肪酶就迅速将脂肪分解成脂肪酸和甘油;脂肪氧化酶作用于麦胚中的不饱和脂肪酸，产生过氧化物，过氧化物又进一步分解为醛、酮类物质，造成WG变质［4］，WG的不耐贮藏性严重制约了其资源的产业化开发利用。因此，提高WG贮藏稳定性、延长货架期是其开发利用的关键。

根据WG贮藏过程中酸败变质的原因，可采用多种方法提高其稳定性，以延长保质期，其中包括热风干燥［5］、蒸汽加热［6］、微波加热［7］、聚乙烯包装［8］或加入抗氧化剂［9］等，关于WG稳定化技术的部分方法已申请了专利［10］，下面将详细论述WG稳定化技术的国内外研究进展。

1 小麦胚芽的传统稳定化技术

加热钝酶是当前WG稳定化的主要技术手段。催化WG中脂质水解(或氧化)的内源酶是一种蛋白质，因而可通过热处理破坏其高级结构，或使其钝化。

1．1 热风干燥

热风干燥可同时降低WG水分活度，从而抑制残存酶的催化活性;另外，还可破坏WG中的细菌、霉菌等微生物赖以滋生的环境。热风干燥处理方式很多，当与喷动床、流化床、滚筒等结合构成了WG热风干燥的主要技术手段(表1)，有助于WG稳定化的工业化推广。

Galle等［10］较早采用热风干燥的方法进行WG的稳定化，并申请了专利。他首先采用冲击研磨机将WG粉碎，之后通过93℃热空气悬浮干燥，或者将粉碎好的WG置于150℃流动热空气中进行干燥，处理时间均少于5 s。经干燥处理后，WG的含水量低于6%，最后通过气旋式筛分机将WG中麸皮等杂质去除后就得到稳定化的WG产品。

Huessy等［11］提出了一条详细的挤压造粒与热风干燥相结合稳定化WG的生产工艺:首先将WG原料粉碎，在一定温度和压力下造粒，之后通过传输带输送至200℃下热风干燥处理3 min。作者认为，经此工艺处理后，可改善WG颗粒表面油脂状态和含水量，WG表面瞬间失水，表面的多不饱和脂肪酸形成薄膜，即胶囊化，此薄膜内含有有效量的VE，能有效阻止多不饱和脂肪酸的氧化哈败;同时因压力和热的作用，酶一定程度被钝化，室温下能安全储藏1年。

Yöndem等［12］采用喷动床干燥技术，将WG在200℃下处理6 min，WG中LOX的活力下降了91．2%;经处理的WG真空包装后放置20周，其含分量、水分活度、酸价(AV)和过氧化值(POV)均未发生明显变化。

窦履豫等［13］率先研制出麦胚烘干机，WG动态悬浮低温烘干，连续运行，稳定化效果较好。安徽省东方面粉厂采用自制的连续在线干燥机烘干WG，其水分可降至4%，取得一定稳定化效果［14］。

1．2 蒸汽稳定化

蒸汽稳定化主要是采用常压蒸汽或者高压蒸汽进行WG的稳定化，在常压下也可以与滚筒等组合使用。

Ferrara等［15］依据WG的货架期与其自由疏基含量呈负相关的关系，采用8～10 PSI的蒸汽处理20～30 min，处理后的产品在室温下货架期达7～8个月(表1)。唐云等［6］采用高压蒸汽处理WG，高压蒸汽处理后WG中LA几乎全部失活，在38℃环境下WG贮藏35 d未发生酸败，常温下可安全贮藏半年。由于水是良好的传热介质，因而蒸汽钝酶的效果优于热风干燥法。

2 小麦胚芽的微波稳定化技术

Vetrimani等［18］利用微波处理WG(具体工艺见表2)，经180 s微波处理后WG含水量由10．5%降至1．0%，LA残存酶活50%，LOX则被完全钝化。烘焙技术(具体工艺见表3)若想达到相似的钝酶效果，需将WG在150℃下烘箱中烘烤25 min［3］。

1994年，Klingler等［19］首先采用自行设计的带搅拌装置的微波设备处理WG，LA残余酶活低于40%，室温下贮藏6个月无异味产生。Zwingelberg等［7］采用微波处理WG，室温下可安全贮藏3个月。

庞玉芹等［20］研究了微波烘干WG的工艺条件、烘干速率及效果，结果表明，微波处理后WG水分含量能降到5%以下，贮藏期达9个月，并且营养损失很小。曹辉等［21］、刘勇等［22］和张锐利等［23］等研究结果(表2)也表明，微波钝酶缩短了处理时间，改善了钝酶效果，经微波处理的WG酸价上升很慢，且有利于提高小麦胚芽油的浸出。胡春风等［24］研究认为，适当提高WG水分含量有助于WG充分吸收微波能，增加酶失活速率，增强稳定化效果。

表1 WG的传统热稳定化技术研究进展

表2 WG的微波稳定化技术研究进展

表3 WG不同稳定化技术的对比研究

3 小麦胚芽多种稳定化技术的对比研究

Rao等［3］对比研究了WG的4种传统热稳定化技术——烘箱烘烤、咖啡豆焙烤器焙烤、常压蒸汽和滚筒蒸汽干燥(表3)。研究发现，滚筒蒸汽干燥法处理WG的稳定化效果最好，LA和LOX酶活被完全抑制，并且口感好，可直接食用，经聚乙烯包装可安全贮藏20周。

吴艳博等［25］研究了热风干燥、微波干燥、常压蒸气和高压蒸气处理WG对其加速储藏期间LA的钝化效果。以AV和POV值作为LA钝化的表征参数，对不同方法的稳定化效果进行了比较。结果表明，就LA的钝化效果而言，常压蒸气和高压蒸气处理的效果优于微波干燥、明显好于热风干燥处理，WG的AV与POV均上升缓慢，常压蒸气处理20 min即可达到预定稳定化效果。对常压蒸气处理的小麦胚芽油进行GC分析，与对照组原料相比，脂肪酸组成与含量无明显变化。但蒸汽处理后水分含量高，后续储藏还需先烘干，比较费时费力。

吴艳［26］比较研究了热风干燥、微波、常压蒸汽、高压蒸汽和麦胚烘干机5种单一灭酶法，以及蒸汽和微波灭酶综合法对WG储藏稳定性的影响差异。结果显示，单一灭酶法中微波灭酶效果好，但常压蒸汽或者高压蒸汽与微波干燥结合的综合法效果更好，口感色泽佳、耗时短、钝酶效率高。

Kermasha等［27］对比研究了在60～90℃下微波、水浴、微波－水浴结合作用10～180 s对商用WG中LA的钝化效果。结果表明，微波处理使LA对温度的敏感性增强，钝化LA所需活化能约为25．4 kJ/mol，钝化效果优于传统热处理和混合热处理方式，作者认为微波这种高效的钝酶效果可能是源于微波的非热效应。此外，Bhirud等［28］进行了WG中LOX的热钝化研究，将经部分纯化的LOX溶液置于试管中，在一定温度下保温72 h，结果显示，在温度从60℃升至68℃过程中，LOX酶促反应速率常数增加了3个数量级，这表明LOX对温度变化极为敏感。

4 稳定化处理对小麦胚芽品质的影响

少数文献研究了加热稳定化处理WG对其营养品质的影响，施以适当条件的稳定化处理，可改善WG的色泽和风味［29］。Jurkovic等［30］报道，在130～150℃下烘焙1 200 s的WG相对于新鲜WG更具营养价值，这是因为消化酶抑制剂被破坏，WG中的蛋白质易于消化，蛋白质利用率提高。

Sudha等［31］研究了加热处理对WG的糊化特性、微观结构及贮藏特性的影响。不同方式的热处理致使WG的糊化程度不同，在电子显微镜下观测可知蒸汽和流化床热处理WG样品的糊化程度低，蒸汽、热风干燥和滚筒干燥的WG糊化程度较高。滚筒干燥的样品在电镜下无法观察到完整的淀粉颗粒，糊化程度似乎最高。原样WG的糊化温度是67．9℃，而经过不同方式热处理后的WG，除滚筒干燥外，糊化温度均升到80．3～88．3℃之间。不同加热处理的WG，因预糊化程度的不同，峰值黏度降低(221～268 BU)，破损值降低(0～9 BU)。

吴艳［26］研究了常压蒸汽和微波干燥结合法处理后WG营养成分的变化。经稳定化处理后，WG的含水量由13．50%降至2．75%;氨基酸含量与新鲜WG基本一致;不饱和脂肪酸质量分数由86%减少至80%，亚油酸减少3．53%，棕榈酸增加5．21%，油酸和亚麻酸基本无变化，α－VE质量分数仅减少0．23%。综合来看，常压蒸汽和微波结合处理对WG营养组成未造成明显的破坏，30 d 50℃加速储藏后感官评价质量良好。

5 结束语

目前，防止胚芽酸败变质的稳定化方法主要为热处理，包括热风干燥和蒸汽稳定化。但是现有的热风干燥处理工艺和设备钝化LA活性的效果不佳，易发生酶复性现象;而蒸汽稳定化则易导致胚芽水分含量升高，不利于油脂浸出，且设备的一次性投入较大，二种方法均难以实现工业化生产。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，可以达到快速钝酶的目的。因而，微波是一种理想的小麦胚芽稳定化技术手段。

志谢:江苏高校优势学科建设工程资助项目。

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The Development of Wheat Germ Stabilization Technology

Miao Wenjuan Xu Bin Zhou Shilong Dong Ying
(School of Food and Biological Engineering Jiangsu University，Zhenjiang 212013)

Wheat germ is intolerant in storage because of abundant unsaturated fatty acids and high endogenous enzyme activity．Therefore，improving the storage stability and shelf life is the key point for the development of wheat germ utilization．In recent years，researchers domestic and foreign carried out a lot of research around wheat germ stabilization technologies．In order to get a clear picture of research advances on wheat germ stabilization technology，several kinds of stabilization technologies on wheat germ were discussed in this paper including hot air drying，steam stabilization and microwave technology，etc．The stabilization effect was evaluated from the aspects of lipase activity，acid value，peroxide value，moisture content，and nutritional and sensory quality changes．The different stabilization technologies were compared and analyzed with a view to provide more information for the development of wheat germ stabilizing technology and industrialization application．

wheat germ，stabilization technology，microwave，hot air drying，stream stabilization

TS210．9

A

1003－0174(2012)10－0123－06

江苏省重大科技成果转化项目(BA2009111)

2012－01－30

苗文娟，女，1987年出生，硕士，粮食油脂与植物蛋白工程

徐斌，男，1969年出生，副教授，粮油加工副产物的深加工技术研究与装备开发