微波輻射對小麥胚芽的穩(wěn)定化作用機制及其應用研究.pdf

1、中國小麥胚芽(WG)資源豐富，但由于其內源酶活性高、不飽和脂肪酸含量豐富，WG快速酸敗變質的特性嚴重制約著其深加工產業(yè)的發(fā)展。微波輻射具有加熱速度快、熱效率高、對營養(yǎng)物質破壞少等優(yōu)點，已有的研究證實微波對WG穩(wěn)定化效果優(yōu)于傳統(tǒng)熱處理方式，但是其作用機制尚不明了。同時，微波非熱生物效應也是學術界懸而未決的問題之一。為此，在調查、分析中國WG資源品質狀況基礎上，采用具有同步冷卻功能的微波裝置，研究微波對WG脂肪酶(LA)與脂肪氧化酶(LOX

2、)的酶學特性及其結構的影響，探索微波鈍化酶活力是否存在非熱生物效應；并采用自制連續(xù)式微波穩(wěn)定化裝置，研究WG的微波穩(wěn)定化工藝及微波對其品質的影響，揭示WG的微波穩(wěn)定化作用機制，為微波鈍化酶技術的應用提供理論依據。論文主要研究內容與結果如下：
　　 1.在了解和掌握中國小麥胚芽資源基本現狀的基礎上，對采自不同省份的9個大型制粉企業(yè)的WG樣品進行了分析與測定。結果表明，我國商用WG的平均酸價22.80 mgKOH/g，夏季最高達60

3、.4 mgKOH/g；WG的平均水分含量為12.10％、蛋白質為33.07％、脂肪為11.12％(其中亞油酸含量58.34％)、α-VE含量0.23％；菌落總數為2.65×104cfu/g；我國WG資源主要集中在山東、河南與河北等省。
　　 2.建立了快速測定WG中LA活力的銅皂比色法與測定LOX活力的改良紫外光譜法。其LA活力的測定條件為：首先調節(jié)WG水分活度至0.84，經部分脫脂后，每克WG加入0.75ml橄欖油，55℃下催

4、化水解反應4h，最后銅皂比色法測定游離脂肪酸生成量；LOX活力測定條件為：反應緩沖體系為2.0mL0.1M磷酸鹽緩沖溶液(pH6.5～7.5)，200μL底物溶液中亞油酸的濃度為1.25～2.53 mM、吐溫-20的濃度為0.08～0.12％(w/v)，檢測波長234nm，溫度為25℃。
　　 3.以源自小麥胚芽的商品LA為試驗材料，采用具有同步冷卻功能的微波裝置進行該酶的鈍化試驗研究，分析其活力變化，并利用CD與熒光光譜法觀測

5、不同溫度條件下高場強微波輻射對LA結構的影響。結果表明，在10～23～C之間，微波輻射對LA活力、酶蛋白高級結構均未產生影響，由此說明在此溫度范圍內，微波處理LA溶液過程中不存在非熱效應；在60℃時，微波輻射(150W/5mL)LA溶液20s就可完全鈍化LA活力，且伴隨其二級結構中α-螺旋含量下降，β-折疊含量增加，Tyr和Trp所處微環(huán)境均發(fā)生改變；相對于傳統(tǒng)熱處理，微波輻射在較低溫度下(45℃)與更短時間內(20s)鈍化LA活力、改

6、變其空間結構，由此說明微波輻射可達到“低溫快速”鈍化LA活力的效果。
　　 4.以小麥胚芽LOX粗提液為試驗材料，采用具有同步冷卻功能的微波裝置進行該酶的鈍化試驗，研究不同溫度下高場強微波輻射對LOX酶學特性的影響。結果表明，在10～23℃之間，微波輻射對LOX活力與動力學參數均無影響，由此說明在此溫度范圍內，微波處理LOX溶液過程中不存在非熱效應；在60℃時，微波輻射20s就能完全鈍化LOX的活力，并導致其動力學參數改變，而水

7、浴加熱處理30min，LOX仍殘存20％的活力；由此說明，同等溫度條件下，微波鈍化LOX的效果優(yōu)于傳統(tǒng)加熱方式。
　　 5.采用改進設計的連續(xù)式微波穩(wěn)定化裝備，研究與優(yōu)化WG的連續(xù)微波穩(wěn)定化工藝，評估WG微波穩(wěn)定化效果，初步揭示WG的微波穩(wěn)定化作用機制。在線處理WG量為20kg/h的情況下，優(yōu)化的微波穩(wěn)定化條件為微波功率4kW、處理5min、風量60 Nm3/h；經微波穩(wěn)定化處理的WG，其LA活力為對照組的16.11％；加速貯藏

8、60天后，其酸價僅上升6.56％，并較好保持了WG原有的感觀品質。微波穩(wěn)定化主要通過降低WG的Aw，鈍化大部分LA活力，從而有效抑制油脂的酶解反應；另一方面，一定強度的微波輻射能使LOX完全失活，從而避免了其中不飽和脂肪酸的酶促氧化反應；此外，微波輻射還部分殺滅了腐敗微生物，并由于Aw的下降，使微生物的增殖得到控制，從而，延緩了WG的腐敗變質。
　　 6.采用掃描電鏡與微型粘度儀等，研究與分析了微波輻射對WG的微觀結構和淀粉糊化

9、等特性的影響。結果表明，微波處理后的WG仍可觀察到完整的淀粉顆粒，具有清晰可見的輪廓，但隨著微波輻射強度的提高，表觀上呈現出熔融狀，分析為微波輻射使WG中油脂、蛋白質及淀粉之間原有的空間結構發(fā)生了一定的改變；微波處理后WG糊化溫度由58.5℃升至59～65℃，根據預糊化程度不同，出現相對未處理WG(490、154 BU)稍低的峰值粘度(349～466BU)和破損值(69～87BU)；微波處理的WG與未處理前相比具有相同的脂肪酸組成，其V