（食品科学专业论文）米糠水溶物中维生素E的富集方法和应用技术研究.pdf

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。 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，也不包含为获得沈阳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：遗劫甘 时间：弘d 6 年占月l 弓日 导师签名 亏衫譬 l 时间：t 石年月，i 日 关于论文知识产权和使用授权的说明 本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、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。同意沈阳农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。 学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议1 研究生签名：遗嗣呼 时间： o ) 。，年月坞日 导师虢喜够擘 洲：沙年f 月少日 摘要 摘要 本文研究米糠在实验室中的稳定化方法、米糠水溶物中维生索e 的富集和利用喷雾 干燥技术生产米糠营养粉的最佳工艺路线。 用微波热处理的方法对新鲜米糠进行稳定化处理，经过试验后确定采用7 0 0 w ，时间 为6 m i n ，米糠中的水分含量在1 2 1 4 为宜。经过处理，米糠可安全贮减4 0 d ，贮藏期 内，米糠酸价的升高值不大于1 0 m g k o h g 油。 以稳定后的米糠为原料，采用二次提取工艺：料水比l ：4 ：提取温度为6 0 ；乳化 剂采用蔗糖脂肪酸酯( s e = 1 3 ) ，添加量为米糠和蒸馏水总量的o 4 ：采用木瓜蛋白酶， 添加量为米糠蛋白含量的1 2 ：可使米糠水溶物中维生素e 得到最大限度的富集。通过 对米糠提取液的各项营养指标进行测定，证明米糠营养液营养全面，富含维生素e 。经 正交实验得出米糠营养粉喷雾干燥的最佳工艺参数组合为：料液浓缩比为2 0 ：l ，料液 温度为5 0 ，进风温度为2 1 0 ，出风温度为8 0 。干燥前后米糠中的主要营养成分变 化不大，喷雾干燥法生产米糠营养粉的工艺可行。 关键词：米糠：稳定化；喷雾干燥；维生素e 沈阳农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 1 l es t a b i l l 蜘o no f r i c eb r a na n de 谢c h m e mo f v i t a r n i nei ni t s 、】i ，a t c r - s o l u b l es u b s t a n c e a n dt h eb e s tt e c l l r l o l o g i c a lp m c e s sf o rp r o d u c i n gr i c eb mn 删t i o i l a lp o w d e r 、i ms p r a yd r y e r w e r es t u d i e di nt h i sp a p e r s t a b i l i z a t i o no fr i c eb r a nw a sh a n d l e db y 出em i c m w a v eh o tp m c e s s e x p e r i m e n t sh a v e p m v e dt h a tt 1 1 e0 p t i m u mc o n d i t i o nw a s l i g h f i r e ，h a i l d l i n gt i m e6m i 叫t e s ，w a t e rc o m e mf 如m 1 2 t o1 4 a r e r t h i s ，t h cr i c eb r a l lc a nb es t o r e df o r4 0d a y ss a f c l y ，m ea c i dv a l u eo fr i c e b m r a sl e s st h a l llo m g k o h ，go i ld u r i n gs t o m g e s t a b i l i z er i c eb r a nw a su s e da st h er a w “l 剐b e r i a l 。t h ee x t 鞠c t i o nc o n d i t i o nw a si 【e t e r m 删 a sf o l l o w s ：e x t r a c t i n gt w ot i m e s ；r a t i oo fb r a na n d 、v a t e ri s1 ：4 ；“廿a c t i n gt c m p e 瑚如r ei s 6 0 ；s u c r o s ef a t t ya c i de s t e r ( s e = 1 3 ) 、v a sc h o s e na se m u l s i f i e ra n da d d i n g 锄o u n ti s0 4 o f t o t a l 踟0 u n to fr i c eb 砌a n dd i s t i l l e d 、v a t e r p a p a i n 、v a su s e da n dt h eo p t i m 啪c o n d i t i o n s w e r e 船f o l l o 、s ：t h ea d d i n ga m o u n to fp 印a i ni si 2 o fp r o t e i nc o n t e n ti nr i c eb m ；v i t 咖i n ew 船e i l r i c h e dt ot l l eh i g h e s te x t c n tt op r 印a f ef o rf m h e rl l s e v a r i o u sn o u r i s h r n e r i t si nr i c e b 啪w e r ea n a 王i z e db va v a i l a b l em e m o d s ，a n dr e s u l t si n d i c a t e dt 1 1 a tr i c eb 啪n u 埘t i o n a l s o l u t i o nh a sl o t so fn o u r i s h i n e m sa n di sr i c hi nv i t 锄i ne n l eb e s tt e c h n 0 1 0 9 i c a lp a 舢1 帆r s f o rs p r a yd r y i n go fr i c eb r a nn u t r i t i o i l a ip o w d e rw e r ed e t e m i n e db yo n h o g o i l a lt e s t ：t l l e c o n c e n t r a t i o nr a t i oo fw a t c ra n dr i c e 1 5 ：l ，t e m p e r a t u r e5 0 ，i n t e r b r e e z et e m p e r a t u r e ： 2 l o ，o u t e rb r e e z et e m p e r a m r e8 0 1 1 1 em a i nn o u r i s h m e n t si nt h er i c eb r a nd i dn o tc h 卸g e m u c ht h r o u 曲s p r a yd r ) ，i n gm e t h o d t h i sp r o v e dt h a ts p t a yd r y i n gm e t h o dt op r o d u c et h er i c e b r a nn u t r i t i o n a lp o w d e r 、v a sf c a s i b l e k e yw o r d s ： r i c eb r a n ，s t a b i l i z a t i o n ，s p r a yd r y ，v i t a m j ne 2 沈阳农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 米糠的营养特点及应用前景 1 1 1 米糠的组成 米糠是稻米加工中碾米工序得到的副y “品，是稻米果实的皮层等成分混合形成，也 被称为“米皮”、“清糠”。稻谷在脱粒脱壳后得到糙米，再从糙米到精米的过程中碾除的 部分就是米糠。其主要组分是糙米籽粒的外表皮层，包括外果皮、中果皮、珠心层、外 胚乳及糊粉层，胚芽如不特殊分离，一般也含在其中。除此之外，米粒胚乳的亚糊粉层， 通常有一定数量混入在米糠内，其所含的数量取决于大米的加工精度。如加工精度达到 或超过特二( 出口标准) ，米糠内还含有淀粉细胞的组分，其主要成分是淀粉。在碾米 过程中被破碎的米粒，即小碎粒( 常称为米粞) ，其主要成分也是淀粉，通常占米糠的 2 5 4 5 。此外，脱落的米胚落入米糠中，占米糠的1 2 1 8 。入机糙米中的稻谷 粒经碾米机脱壳后。其谷壳也混入米糠中( 包括净糙米中混有的少量的谷壳) ，其百分 含量约为1 。 11 2 米糠的种类( 姚惠源，2 0 0 4 ) 按米糠提取米胚与否可分为以下两类。 全脂米糠：系指未经提取米胚的米糠。 无胚米糠：系指提取米胚后的米糠。 按含脂质的多少，米糠可分为以下三类。 全h 目质米糠：系指来经提取米糠油的米糠，其含脂量保持其固有的含量。 低脂米糠：系指提取米糠油的米糠，其含脂量在7 左右。 脱脂米糠：系指绎有机溶剂浸出制取米糠油厉的饼柏，其含脂量在1 以f 。 稻米的加工精度的高低，直接反映米粒的碾磨深度。加上特等米以上精度大米时受 多机碾白、分层碾磨工艺，分别收集各道米机摊出的米糠，一般可分为以下两类。 精糠：系指头道或二道术机碾f 的米糠。出机米的精度在“标一”或“标一略上， 其碾磨深度一般碾至外胚乳或翱粉层。业内习惯称米糠。 精白米糠系指二道或三道、四道米机碾下的米糠，就是指在“标一或略上韵米粒 上碾剥下来的米糠。其碾磨深度一般以深及糊粉层或极其内侧的淀粉细胞。业内习惯称 上碾剥f 来的米糠。其碾磨深度一般以深及糊粉层或极其内侧的淀粉细胞。业内习惯称 白糠。 绪论 米糠和精白米糠的主要特点是，前者含脂质高，后者含脂质低，但蛋白含量高。 因此，在深度开发上，前者宜用来制取米糠油及其油品与饼粕的综合利用，开发制取生 化制品，提取功能食品因子。后者拟用于开发以米糠蛋白为主的营养食品和功能性食品， 提取功能食品因子。 一般称米糠系指未提取米胚的全脂清糠。经稳定化处理后称为保鲜米糠。 1 1 3 米糠的营养价值 米糠虽然只占稻米质量的6 8 ，却含有稻米中主要的营养成分( 见表1 ) ，有“天 然营养宝库”之称( 姚惠源等，2 0 0 2 ) 。国外最新研究证明，米糠和米胚集中了稻米营养素 的6 4 ，含有丰富和优质的蛋白质、脂肪、多糖、维生素、矿物质等营养素以及不饱和 脂肪酸、生育酚、生育三烯酚、y 谷维醇、硫辛酸、角鲨烯等近1 0 0 种生理功能卓越的 活性物质( 顾华孝，2 0 0 0 ) 。据研究报道( k a l l o nte ta l ，1 9 9 2 ：n e w m a nr ke ta l ，1 9 9 2 ； h e g s t e dm ，w i n d h a u s e rsbe ta l ，1 9 9 3 ) ，米糠能够降低血脂、血清总胆固醇和低密度脂蛋 白胆固醇含量，增加高密度脂蛋白胆固醇含量，具有明显的营养保健功能。 表l 米糠营养成分组成表 协1c o m 叩s i t i o no f r i c c b r a nn u t 订t i 伽 营养成分每百克中含量 水分，g 蛋白质，g 总碳水化合物，g 灰分，g 肌醇幢 谷维醇，m g 撞物甾醇，m g 维生岽e 生育二烯酚，m g 维生素b ，m g 总脯食纤维幢 町溶t 腊食纤维惶 总脂肪，g 4 i 饱和脂肪睃惶 热量，k j 我国是世界上最大的稻米生产国，稻谷产量占世界稻米总产量的3 7 左右，年产稻 谷1 7 亿吨以上，占全国粮食总产量的4 5 ( 陈睿，1 9 9 9 ) 。米糠约占稻谷的6 ，我国 每年的米糠产量达9 0 0 万吨以上( 李友林，姚惠源，1 9 9 8 ) 。联合困工业发展组织( u n i d o ) 册删吼姆 轧& l撕暑i搋 弧粗t 弧 m l 堕幽坐些查堂堡主! ：堕堡塞 把米糠称为一种未充分利用的原料。毫无疑问，加大我国米糠深度开发和利用的力度， 必将成为国民经济新的增长点并产生巨大的社会效益。本研究是利用新鲜米糠经微波热 处理稳定化后，通过物理方法和生物技术方法相结合的提取工艺，经分离浓缩干燥获得 的可溶性提取物，其中保留并富集了米糠中的维生素e 标志性功能成分，既可保证维生 素e 的供给，又可使我国丰富的米糠资源在高科技、高附加值层面上得到开发利用，所 以很有研究价值。且本制品不含任何外来化学试剂，取自纯天然物质，顺应现在回归大 自然的食用理念。 1 2 维生素e 的概述 1 2 1 维生素e 的存在和发现 维生素是一种天然的有机化合物，它可分为两类：脂溶性维生素和水溶性维生素， 维生素e 属于脂溶性的维生素。 维生素e 是由美国加利福利亚州立大学e v a n s 和b i s h o p 研究小组在1 9 2 2 年的白鼠 饲养试验中发现的，当时的结论是具有恢复生育功能，并作为未知维生素称为维生素x ， 之后由阿肯色大学s u r e 正式改称为维生素e ( 吴时敏，2 0 0 1 ) 。1 9 3 6 年h m e 啪s 等人从 麦胚油中分离得到维生素e 的结晶，并确定了其化学结构式为c 2 9 h 5 0 0 2 ，且命名为a 生育酚( 弘t o c o p h e r 0 1 ) ，学名为5 ，7 ，8 一三甲基生育酚，它是一种醇类化合物，由叶绿醇和 一种三甲基氢醌衍生出来的。 维生素e 广泛存在于植物绿色部分和禾本科植物种子的胚芽中。许多植物中都含有 少量的生育酚，如枸杞、大豆、莴苣、向日葵、油菜籽以及禾本科植物等，许多种子的 胚、牛奶、奶制品和蛋黄中办含有生育酚。 1 2 2 维生素e 的结构 维生素e ( v i t a m i ne ) 实际上是生育酚( t o c o p h e r 0 1 ) ，生育三烯酚( t o c o t r i e n 0 1 ) 及其能够 或多或少的显示d o 【生育酚生物活性的衍生物的总称，又称生育酚、q 三殖维生素、抗不 育维生素等。它的基本结构呈6 7 色满酚，其2 位c 原子上连一个1 6 碳的侧链，根据其 侧链饱和与否，分为侧链饱和的生育酚和侧链上有三个双键的生育三烯酚。根据色满环 上甲基的数量和位置的区别，生育酚共有8 种异构体，其分子式如下： 绪论 c h 3 皑满酚 l c 岛( a 黾a 臣a 日 a 晦) 3 h r ir3 a - 生育酚a 玉c 碣a 黾 且一生育酚c 如hc h 3 y 一生育酚ha 晦c i b 6 一生育酚hha b 当= c h 2 ( c h 2 c h 2 c h c h 3 ) 3 h ，r 4 在3 4 ，7 8 ，l l 1 2 之间有双键，r i ，r 2 ， r 3 不变，则分别形成q 、p 、n6 生育三烯酚。虽然结构差别不大，但各同系物的生物 活性却有很大的差异。天然维生素e 四种生育酚的抗氧化性顺序为6 生育酚砷生育酚 p 生育酚 a 一生育酚，而生理活性顺序为a - 生育酚 p 生育酚1 生育酚 6 - 生育酚，它的 四种同分异构体间的转化，可满足人们不同的需要。 1 2 3 维生素e 的性质 天然维生素e 是呈金黄色或淡黄色的粘稠油状物，具有一种温和的、特殊的气味和 味道，相对密度0 9 4 7 0 9 5 5 ，会出现轻微的蜡状分离结构的微晶体，遇空气和光发生 氧化变成暗红色。与丙酮、氯仿、乙醚、石油醚、植物油互溶，易溶于乙醇，几乎不溶 于水，无旋光性。对热稳定，加热到2 0 0 也不易分解。 1 2 4 维生素e 的功能 维生素e 的主要功能性质如下： 1 抗氧化性。维生素e 的抗氧化能力并不太强，仅微微超过人工合成的b h a 、b h t 。 维生素e 是一种当今发现唯一的、天然的、无毒的抗氧化剂，是目前已知的营养素中抗 氧化作用最强的一种，在体内能有效地阻止食物和消化道内脂肪酸败。作为一种著名的 自由基清除剂，维生素e 的基本功能是保护机体组织细胞生物膜中的多不饱和脂肪酸、 6 沈阳农业火学硕士学位论文 细胞内的核酸和蛋白质的巯基免遭自由基攻击而氧化，是细胞伤害、组织破裂的天然抑 制剂，在防止衰老、肿瘤在内的各种器质性衰退病变方面起着重要作用。 2 提高机体的免疫机能。在构成免疫系统的白细胞中多核白细胞及淋巴中的a 生育 酚数量为红细胞的3 0 倍，由此可见维生素e 对增强免疫力方面的重要作用。主要是增 强细胞和体液的免疫作用，能促进体内与免疫有关的细胞因子的产生及其活性。研究表 明维生素e 能直接刺激b 细胞使得脾脏抗体生成细胞数目增加，提高脾组织杀菌能力； 促进t 细胞成熟，刺激t 细胞和混合淋巴细胞的免疫反应，影响动物体内类二十烷的合 成，这是调节动物体内免疫系统的主要机制。由于维生素e 具有很强的抗氧化作用，能 预防心血管疾病，有提高免疫功能和抗癌等功效，因此也就能起到抗衰老和延年益寿的 作用。 3 抗癌作用。许多证据表明，维生素e 对胃癌、子宫癌、乳腺癌、肺癌、咽喉癌等 多种癌症具有积极的意义。维生素e 的抗癌作用主要是阻止亚硝胺的形成，保护d n a 分子和增强免疫系统的功能。维生素e 还能阻断体内致癌的自由基反应，抑制致癌物质 的形成，降低诱发突变物质的活性，增强抑癌基p 5 3 的表达。维生素e 的抗癌作用已成 为维生素e 生理功能的一大研究热点。 4 抗动脉硬化。由于维生素e 具有很强的抗氧化作用，从而能降低体内与血管硬化 有关的氧化型低密度脂蛋白的形成，同时能保护血管内皮细胞的完整性，避免血小板在 血管壁上聚集，起到预防动脉粥样硬化的作用。 5 其他功能。保护血红细胞的完整性，调节体内化合物的合成：抗不育功能；治疗 皮肤疾患等。 1 3 米糠功能营养成分利用的国内外研究现状 国外最新研究进展证明，米糠和米胚中含有丰富和优质的蛋白质、脂肪、多糖、维 生素、膳食纤维、矿物质等营养素。米糠不仅各类营养素全面，而且其所含不饱和脂肪 酸和多种天然生理活性物质刈人体健康具有重要的作用( s l a v i njl l a m p ejw 1 9 9 2 ) 。从米糠的组成上看，稳定化米糠可作为食品、保健品、医药以及化工等行业的 重要生产原料( s l a u d e r srm ，1 9 9 0 ；余以刚，2 0 0 0 ) 。据不完全统计，迄今为止，有关米糠 深加工的专利有5 0 多项，以米糠为原料开发出来的产品更是有上百种之多，产品主要集 中在食品、同化和医药三大行业中。 我国米糠资源量居世界之首，但米糠的深度开发利用及相应的理论研究和高科技产 绪论 品的开发尚处于低水平，就我国的米糠利用而言，目前大部分都被用作饲料，只有不足 1 0 左右的米糠用来制油或提取植酸钙、肌醇、谷维素等价值较高的产品，虽取得了一 定的经济效益，但与当前发达国家对米糠的综合利用深度和高新技术应用的差距很大， 因而获得的经济效益还是非常有限。为使我国丰富的米糠资源得以科学、合理、有效的 开发利用，首要的问题要充分认识米糠深度开发利用的重大价值，同时必须要更新原有 观念，改变传统的米糠先榨油，糠粕提取植酸钙。进而制取肌醇的老模式，而应该将米 糠的开发立足于提高其附加值1 0 倍、2 0 倍的着眼点上。研究开发多成分米糠天然营养 食品，可使米糠得到充分利用，并使米糠各营养成分之间起到协同补充作用，因而具有 较大应用价值。 美国的r j c e x 、稻谷创新公司在米糠稳定化和米糠食品的研究和生产上均处于世界 领先水平( d o n a i dep ，2 0 0 1 ) 。利用米糠中丰富而全面的营养成分和膳食纤维开发营养和 健康食品，是研究最早和产品最多的米糠食品。如美国砌c e x t m 公司的米糠营养素和 米糠营养纤维，美国利普曼公司也有类似的产品。日本在米糠多糖研究方面最具权威， 日本研究者对米糠或米糠中的多糖进行发酵或酶解处理，提取有增强免疫功能的活性因 子( g h o n e u mmh ，1 9 9 6 ) ，它们都具有显著的生物活性和保健功能，如抗肿瘤、免疫增 强和降血糖等。f i 本已经有米糠多糖产品作为增强免疫力的保健食品销售。神经酰胺( 神 经鞘磷脂) 对皮肤具有增白、保湿及缓解过敏性皮炎症状等功效。由米糠制取神经酰胺， 价格较低。 日本筑野食品公司利用米糠内含有i p 6 ( 六磷酸肌醇脂) 开发成具有抗癌保健作用的 食品。i p 6 系为脱脂米糠中菲汀衍生而成的微量成分，具有抑制人体内生成过氧化脂质 的功能。据近年研究，i p 6 还具有增强免疫力、抗癌等作用。美国f d a 已确认其功效性， 并在美国形成了一定的市场规模，产品有1 0 0 多种。目前，r 本筑野食品公司已推出“i p 6 米糠浸出物”和“i p 6 浸出物饮料”两种产品。 此外，米糠深加工产品还有菲汀、植酸、肌醇、谷维素、谷固醇和维生素b 、维生 素e 、二十八烷醇、三十烷醇和植物简醇等。r 本从2 0 世纪7 0 年代开始就有以米糠为 原料的美容化妆用品，随着米糠l j 功能成分被越来越多地认识，国外这方面的产品也越 来越多，如香皂、香波、润肤露、爽身粉等。 同本三和油脂公司与i i i 形大学工程系共同丌发研制小组以米糠为原料制成高强度 材料。由米糠与酚醛树脂混合于约9 0 0 温度烧结而成，具有几乎与淬火铜一样的硬度， 沈阳农业人学硕士学位论文 而酬磨损度却比铜高出近1 0 0 0 倍，可用作汽车车轴、工作机械的轴承部件、电磁波屏 蔽材料等。 我国台湾新东阳公司晟近新推出由米糠制成的方便面碗。这种完全以米糠为原料制 成的方便面碗，埋入土后约经3 4 周便会自然发生生物降解，而且粉碎后还可直接作为 植物肥料，有利于环境保护。同时为了更具环保色彩，该面碗至今仍采用米糠土灰原色， 投放市场后，反应良好，并未影响销售业绩。 1 4 本课题研究的目的和意义 尽管人们对米糠研制开发的触角已经深入到人类生活的各个领域，新工艺、新产品 层出不穷，但将全脂米糠直接作为食品原料而开发的米糠食品可谓风毛麟角，随着人们 对多不饱和脂肪酸功能的认识和功能性油脂制品的开发，多不饱和脂肪酸的摄入量增 多，但由于多不饱和脂肪酸在体内外的氧化，必须相应提高维生素e 的摄入量才能使人 体受益。因此，维生素e 应成为日常食谱中一种永久成分的食品添加剂。由于米糠营养 丰富，且系天然营养元素，维生素e 含量高，以米糠为主要原料，开发各种形式的富含 维生素e 的营养食品，在我国的市场前景是相当广阔的。本论文结合前人的工作经验， 成功研制出工艺简单、营养丰富的米糠水溶性营养粉。 本实验是利用高质量的稳定米糠通过物理方法和生物技术方法相结合的提取工艺， 经分离浓缩干燥获得的可溶性萃取物，其中保留并富集了米糠中的维生素e 标志性功能 成分，既可保证维生素e 的供给，又可使我国丰富的米糠资源得到充分的开发利用，所 以很有研究价值。 9 米糠的微波热稳定化处理 第二章米糠的微波热稳定化处理 2 1 引言 米糠在加工和贮藏过程中非常容易发生酸败变质( 余刚哲，1 9 9 4 ) ，新鲜米糠不易贮 存，是由于米糠含解酯酶及脂肪氧化酶，易引起脂肪水解和氧化，经过碾米后，米糠中 的脂肪酶和其作用物联在一起，油脂的变质就开始了，数小时后，其游离脂肪酸含量即 增长到7 8 ，并以每天4 5 速率增长，米糠中游离脂肪酸超过5 ，米糠就出 现不被人接受的霉味，不适于食用( 朱文华，姚惠源2 0 0 0 ) 。为了充分开发米糠资源，防 止米糠变质，提高其保藏性，必须钝化其所含的脂肪酶，即米糠的稳定化处理( s a 也 rn ，s a u n d e r srm ，1 9 8 2 ) 。 米糠稳定化目的：1 灭酶、灭微生物和除虫( 这些都可能引起米糠在储藏过程中氧 化酸败) 。2 保存米糠中有价值成分，主要包括脂质、蛋白质、维生素和其他营养素。但 是达到第一个目的的同时会影响到第二个目的，所以，工业上常常采用一个折中的办 法，那就是只要达到防止脂肪酸酸败即可( 王立等2 0 0 2 ) 。 米糠的稳定化处理有很多方法：1 挤压保鲜法：2 过热蒸汽处理法：3 盐酸法：4 电 解质加热法；5 化学处理法：6 冷冻法：7 射线照射法：8 酶法；9 微波处理法。微波处 理稳定化的优点是：新鲜米糠微波处理4 6 m i n ，脂肪氧化酶完全失活，解脂酶7 0 失 活，同时既可杀死大量微生物，又不破坏米糠的其他营养成分( 孙军，曹忠，2 0 0 1 ) 。 根据实验室现有条件，选取微波处理法。微波是超高频的电磁波，它通过米糠时， 由于分子摩擦使其能量转化为热能，从而对米糠进行均匀、迅速加热，导致米糠温度快 速上升，脂肪酶产生热变性而失活( 胡小中，2 0 0 2 ) 。 2 2 材料与方法 2 2 1 原料 米糠辽宁富友米业有限公司 2 2 2 试剂 2 ：l 乙醚乙醇混合液 o 0 5 m o l l 氢氧化钾标准溶液 l 酚酞乙醇溶液 氢氧化钾分析纯 0 鎏塑查些查堂堡主兰笪堡窒 酚酞 乙醇分析纯 邻苯二胺 磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液 过氧化氢 饱和亚硫酸氢钠溶液 22 3 仪器设备 格兰仕微波炉w d 9 0 0 型顺德市格兰仕电器实业有限公司 离心机t d l 5 ，a 型上海安亭科学仪器厂 可见分光光度计w f j 7 2 0 0 型尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 2 2 4 实验及分析方法 2 2 4 1 酸价检测从新鲜米糠取回即开始检测，每隔】h 榆测一次，连续检测6 次。 2 2 4 2 微波处理( 冯光柱等，2 0 0 4 ) ：微波处理米糠过程分3 个阶段：第一个阶段是用一 定功率的微波辐射米糠，使物料迅速升温并达到一定温度；第二阶段是保温过程：第三 阶段是自然冷却阶段，物料冷却至室温后放入3 7 恒温箱保存7 周，每周测定一次其酸 价。 试样处理分为4 组及1 个对照，第一组试样：称取5 份2 5 0 9 新鲜米糠样品，4 份分别用 微波炉的解冻( 7 0 w ) 、低火( 2 1 0 w ) 、中火( 3 5 0 w ) 、高火( 7 0 0 w ) 4 个功率档次 辐射6 m i n ，余下空白样一份( 水分1 2 ) 。第二组试样：称取7 份2 5 0 9 新鲜米糠样品，6 份用高火分别辐射4 、5 、5 5 、6 、6 5 、7 5 m i n ，余下空白样一份( 水分为1 2 ) 。第三 组试样：称取7 份2 5 0 9 新鲜米糠样品，6 份用中火分别辐射4 、5 、5 5 、6 、6 5 、7 5 m i n ， 余下空白样一份( 水分为1 2 ) 。第四组试样：称取6 份2 5 0 9 新鲜米糠样品，人为处理 至含水量分别为1 0 、1 1 、1 3 、1 4 、1 5 ，空白样一份( 水分为1 2 ) ，然后均用 高火辐射6 m i n 。 2 2 4 3 游离脂肪酸值( f f a ) ：准确称取试样4 0 0 5 0 0 9 ( 如游离脂肪酸含量高，可少 称些) 于带塞锥形瓶中，用移液管加入5 0 m l 乙醚乙醇混合液，加塞摇动儿秒钟，打j r 塞子放气，再盖紧瓶塞振荡3 0 m i n ，或用手震荡4 0 m i n ，驭出，将瓶倾斜静置数分钟，使 滤液澄清。用快速滤纸过滤，弃去最初几滴滤液后，收集r 锥形瓶中。将2 5 m l 滤液移 入锥形瓶中，再用量筒量取2 5 m l 乙醚乙醇混合液加入锥形瓶中，用移液管加入l 酚酞 米糠的微波热稳定化处理 乙醇溶液0 5 m l ，立即用氢氧化钾标准溶液滴定至呈现微红色o 5 m i n 内不消失为止。记 下所耗用的氢氧化钾标准溶液毫升数( v ) 。 空白试验：取2 5 m l 乙醚乙醇混合液，并加入l 酚酞乙醇溶液0 5 m l ，同滴定用氢 氧化钾标准溶液滴定，记下所耗用的氢氧化钾标准溶液毫升数( v o ) 。 计算公式： ( 矿一 x 2 8 2 罢 霹喜登堕譬粤( ) 2 石i 鬲万芷 ( 以油酸计) 。 式中： v 一滴定时消耗o 0 5 m o l ，l 氢氧化钾标准溶液的体积( m l ) ； v 0 _ 一空白试验滴定时消耗0 0 5 m o l ，l 氢氧化钾标准溶液的体积( m l ) ； n 一滴定时所用氢氧化钾的浓度( m o l l ) ； g - 样品的重量( g ) ： 0 2 8 2 一油酸的毫克当量数； 5 0 一浸泡试样用乙醚乙醇混合液体积( f i i l ) ： 2 5 一用于滴定的滤液体积( m l ) ： 1 7 一米糠含油量。 2 2 4 4 过氧化物酶的活力测定 采用v e 仕e rjl ( v e t t e rjl ，s t e i n b e r gmp ，1 9 5 8 ) 的分光光度法方法略有改进，以邻苯 二胺作为氢供体底物。准确称量8 9 粉碎样品置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，再加入2 5 0 m l p h 6 5 的磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液，样品置于2 8 的恒温槽中振荡3 0 m i n 后转移到2 5 0 m l 的离心杯中，3 0 0 0 r m i n 离心1 0 m i n 取上清液1 0 m l 用缓冲溶液稀释到2 5 0 m l 容量瓶中， 再吸取2 5 m l 等分样品到小烧杯中，另一份2 5 m l 样品作为空白。对于样品加入如下试剂： 1 m ll 的邻苯二胺( 每4 h 更新一次并溶于9 5 的乙醇中) 和l m l o 3 的过氧化氢，反 应5 m i n 后快速加入2 m l 饱和亚硫酸氢钠溶液终止反应。空白则加入1 m l l 的邻苯二胺和 2 m l 饱和亚硫酸氢钠，再立即加入1 m l o 3 的过氧化氯。反应液于4 3 0 m 下测定吸光值。 计算公式： 过氧化物酶活：兰。呈旦。李罂 bl o2 5 0 式中：a 一吸光值：b 一样品干重( g ) 沈阳农业大学硕士学位论文 残余酶活= 稳定后过氧化物酶活稳定前过氧化物酶活( 朱文华，姚惠源，2 0 0 2 ) 2 3 结果与分析 2 3 1 新鲜米糠酸价的变化 经检测发现米糠的脂肪酸值在6 h 内快速上升，由图l 可知，新鲜米糠的酸价从4 5 上升到7 5 这个水平，6 h 上升了7 0 ，充分表明了米糠的不稳定性。 国外大量的研究业已证实，从糙米碾下的米糠必须在6 h 以内将其脱酶稳定，否则 米糠的酸价会快速增加，严重影响米糠的开发利用价值。 时间h t i m e ，i l 图1 新鲜米耱酸价变化检测直方图 f 嘻l h i s t o g m m o f d e t e n n l 眦dv a 嘣i o n s o f f r c s h c eb 扯i dv a l u e 2 3 2 微波辐射功率对米糠酸值的影响 f 窄白 + 解冻 + 低火 - 中火 t 高火 l 2 3 4 5 67 米糠俘储时问( 周) s 【0 1 8 萨t i m eo fr hb r a n ( w c e k ) 图2 微波功率大小对米糠酸值的影响 f 嘻2e 髓c t o f m j c r o w a v cp o w c r o na c i dv a l u co f r i c e b r a n i：j i 4 7 6 l 4 一一d。如、卜102功uj211e爱u p l u plu 沈阳农业大学硕+ 学位论文 图4 为用中火处理时，不同处理时恻对米糠酸价变化的影响。可以看出，用中火处 理米糠，同样的微波辐射时间，米糠的酸价更高，升幅更快，而且储存后期酸价的单位 时间的升幅更大。对比图3 和图4 ，我们可以看出，用高火、微波辐射墼理6 m i n 即可 满足应用的要求，而用中火处理时，微波辐射6m i n 时米糠的酸值要高于用高火微波处 理时的酸值。 善 掣 舌 乇 e v $ 链 l2 3 4 567 米糠存储时间( 例) s l o r a 窖c t j m e o fr i c e b r a l l ( w e e k 】 图4 不同处理时间对米糠酸价的影晌( 3 5 删) f i g 4e 脏c to f d i 行e r e n tt j m eo na c i dv a i u eo fr i c eb r a n ( 3 5 0 w + 空白 一4 5 m i n - r 一5 m i n 一5 5 m i n j 一6 m i n 一6 5 m i n 一7 m i n 因此，可以认为在一定时间内用微波处理米糠时，米糠的酸值大小变化与处理时间 呈线性关系。处理时间越长，处理得效果越好，但辐射时问达到一定值后，再增加辐射 时问，米糠酸值的变化幅度不大。需要注意的是，如果微波辐射处理时问过长，米糠会 散发出焦香味，且米糠颜色加深，这种变化可能是由于美拉德反应。 23 4 微波处理时米糠水分对米糠酸值的影响 取2 2 4 所述中的第四组试样，用高火处理，时问为6 m i n ，考察不同水分对米糠酸 值变化的影响。 鲁。掣工o)i锄g_)qnl_p1u 米糠的微波热稳定化处理 1 5 1 4 5 一1 2 一l 哺 - r 1 1 一1 3 一1 蚺 - 一1 5 从图5 可以看出，随着水分的增加，经过微波处理的米糠的酸值在逐渐降低，但程 度有限。也就是说，微波处理时，米糠中水分对米糠酸值的变化影响不大，我们可以利 用它作为传热介质，这是由微波处理物料的机理所决定的。水是强烈吸收微波的物质， 水的存在使微波热效应发挥的更充分，它可使处理过程中温度分布更均匀。米糠中含水 量越高，酶的抗热性越低，这样，微波抑制酶的活性的效果就更好，但水分过高，对后 期米糠的保存不利。实验中还发现，当米糠中水分含量低于8 时，微波辐射6 m i n 后， 出现焦糊现象。 23 5 过氧化物酶的残余活力 过氧化物酶属于最耐热的酶类，是热处理是否充分的指标酶，当过氧化物酶失活时， 其他的酶以活性形式存在的可能性很小。通常认为，如果过氧化物酶的残余活力小于 4 ，其他的酶也已经失活( 王璋，1 9 9 0 ) 。 过氧化物酶残余酶活的测定表明，微波热处理后的米糠中过氧化酶的残余酶活为 3 8 ，小于4 的指标，说明经微波热处理后的米糠己脱酶稳定，可以长期储藏。 2 4 小结 微波加热稳定化处理的米糠( 高火，6 m i n ) 与未经微波加热稳定化处理的米糠相对 照，在整个储藏期间f f a 增加的速率显著地较低，经微波加热稳定化处理的米糠的f f a 的增长率约为1 5 左右。可以说明：微波加热处理是米糠稳定化的一种有效措施，它提 高了米糠贮藏的安全性。微波辐射处理米糠时采用高火处理，处理时间为6 m i n ，米糠 沈阳农业大学硕十学位论文 中的水分含量在1 2 1 4 为宜。经过处理，米糠可安全贮藏4 0 天，贮藏期内，米糠 酸价的升高值不大于lo m g k o h g 油。 米糠水溶物中维生素e 富集工艺的研究及营养成分分析 第三章米糠水溶物中维生素e 富集工艺的研究及营养成分分析 3 1 材料与方法 31 1 原料 米糠辽宁富友米业有限公司 3 1 2 实验药品 蔗糖脂肪酸酯( s e = 1 3 )广西南宁蔗糖酯厂 蔗糖脂肪酸酯( s e 一1 5 )广西南宁蔗糖酯厂 吐温8 0大连艺秀分子筛催化剂有限公司 ，日磷脂北京华清美恒天然产物技术开发有限公司 纤维素酶北京拜尔迪生化试剂生物公司 木瓜蛋白酶广西南宁杰沃利生物制品有限公司 旺淀粉酶广州裕立宝生物科技有限公司 中性蛋白酶广州裕立宝生物科技有限公司 复合风味蛋白酶广州裕立宝生物科技有限公司 三氯化铁( f e c l 3 - 6 h 2 0 )天滓市标准科技有限公司 a q 一联吡啶北京市昌平石化工厂 磷酸沈阳沈一精细化学品有限公司 无水乙醇沈阳化学试剂厂 v e 标准样 313 仪器设备 旋转蒸发仪r e 5 2 型上海博通经贸有限公司 小型胶体磨5 0 a b 型沈阳航天新光超微粉碎机械有限公司 电子天平f a 0 0 4 型上海精科天平有限公司 电子天平j d 2 0 0 2 型沈阳龙腾电子称量仪器有限公司 真宅干燥箱d z f 6 0 5 0 型上坶精宏试验设备有限公司 分光光度训w f j 7 2 0 0 型尤尼和j ( 上海) 仪器有限公司 离心机t d l 5 a 型上海安亭科学仪器厂 数显恒温水浴锅h h 一6 型常州国华电器有限公司 沈阳农业大学硕士学位论文 超声波反应器k q 一2 5 0 a 型昆山市超声仪器有限公司 电热鼓风干燥箱天津实验仪器厂； 3 1 4 热水浸提的工艺流程及工艺要点 乳化剂 酶 沉淀物一米糠纤维 llt 稳定米糠一加水( 5 0 8 5 ) 一胶体磨一定时定温搅拌( o 5 h ) 一离心( 3 0 0 0 r p m ，1 5 m i n ) i 测定一浓缩一离心液 称取2 0 0 9 稳定米糠，加入一定量蒸馏水( 料水比l ：3 、l ：4 、l ：5 ) ，乳化剂的添 加量为米糠和蒸馏水总重量的o 4 ，溶解后与米糠一起入胶体磨研磨，得到外观性质比 较均匀的乳状液。再加入木瓜蛋白酶，于6 0 恒温水浴3 0 m i n ，搅拌，离心( 3 0 0 0 r m i n ， 1 5m i n ) ，得到的浆液即提取液。分离得到的糠渣进行第二次提取，得到二次提取液。 合并两次提取液，真空浓缩至浓缩液少许，测定v e 含量。 3 1 5 原料基本成分分析 蛋白质凯氏定氮法( c m 5 0 0 9 5 - 8 5 ) 脂肪索氏抽提法( g b t 5 5 1 2 8 5 ) 水分1 0 5 干燥法( 孙平等，2 0 0 5 ) 灰分灰化法( 华南理工，大连轻工学院，1 9 9 3 ) 总膳食纤维a a c c 3 2 一0 7 ( 何照范张迪青编著，1 9 9 7 ) 碳水化合物的测定( 黄伟坤等，1 9 8 9 ) ：碳水化合物是指样品中除去水分、蛋白质、 脂肪、灰分和粗纤维以外的物质。因此当这些组分被测定出来后，通过计算可以求出样 品中的碳水化合物的含量。 碳水化台物( ) = 1 0 0 ( 水分+ 粗蛋白质+ 灰分+ 丰r 脂肪) 米糠总量1 0 0 3 1 ，5 1 米糠可溶物提取率的测定 _ n ：生丝。1 0 0 m 1 m l 原米糠的质量：m 2 米糠残渣的质量；_ 1 1 米糠可溶物提取率 3 1 5 2 维生素e 的测定v e 测定采用可见分光光度法( 周青，2 0 0 3 ) 。 ( 1 ) 标准曲线的绘制：取一定量的v e 溶液，置于1 0 m l 棕色容量瓶中，加入1 o m l 标准a ，联吡啶溶液、1 0 m l f e c l 3 溶液，用少量无水乙醇冲洗瓶口，振荡，使溶液混合 均匀，显色l o m i n 后，加1 m l h 3 p 0 4 标准溶液，用无水乙醇稀释至刻度，充分振荡，静置 9 米糠水溶物中维生索e 富集工艺的研究及营养成分分析 待测。 测量条件：柠5 2 0 m ，狭缝宽度= 1 5 n m ，参比溶液为试剂空白。 ( 2 ) 样品测定：准确称取2 9 ，使之溶解于少量无水乙醇中，转移至1 0 m l 棕色容量 瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，过滤，除不溶物，取清液，测定。 3 1 6 不同工艺条件对米糠可溶物和v e 提取率的影响 米糠可溶性提取物和v e 的提取率受多种因素的影响，包括料水比、胶体磨研磨、 提取次数、提取温度、提取时间、超声波提取，做单因素实验。再选取影响较大的料水 比、提取温度、提取时间做正交实验。 3 1 7 不同添加剂对米糠可溶性提取物和v e 的提取率的影响 ( 1 ) 不同乳化剂对米糠可溶性提取物和v e 的提取率的影响 根据前人研究基础，初步选取蔗糖脂肪酸酯( s e = 1 5 ) 、蔗糖脂肪酸酯( s e = 1 3 ) 、 吐温8 0 和卵磷脂四种乳化剂做筛选试验。 ( 2 ) 不同酶制剂对米糠可溶性提取物和v e 的提取率的影响 本实验对* 淀粉酶、中性蛋白酶、复合风味蛋白酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶分别 作了研究。确定酶制剂后，针对酶的功能特性，水解温度、p h 值和加酶量对水解效果 影响很大，因此采用正交实验来确定最佳条件。 3 2 结果与分析 r 3 2 1 米糠基本营养成分的分析 不同来源的米糠，其基本化学成分因稻谷品种、碾米的工艺条件不同而略有不同。 本研究选用辽宁富友米业有限公司提供的米糠为主要原料，其主要成分见表2 。 表2 术糠主要成分霄萱( ) t 曲2t h em a i nc o m n o s i t i o no fr i c cb m n ( ) 成分新鲜术糠 水分 辋堋旨肪 蛋e j 质 从分 碳水化台物 总膳食纤维 1 2 4 5 1 8 7 1 6 3 3 9 1 6 4 3 3 6 2 6 8 5 沈阳农业大学硕十学位论文 3 2 2 维生素e 标准盐线的绘制 以体积( m l ) 为横坐标，吸光度( a b s ) 为纵坐标，得如下标准曲线：y = 0 6 9 2 3 x + o 0 0 1 6 ，r 2 0 9 9 9 9 。 0 by = o 6 9 2 3 x + o 0 0 1 6 。5 04 矍0 3 0 _ 2 0 1 0 u0l0zu + 3u405u bu ，u 8 标准