糙米稳定新技术的研究

糙米稳定新技术的研究 江南大学 硕士学位 糙米稳定新技术的研究 姓名向芳 申请学位级别硕士 专业营养与食品卫生学 指导教师陈正行 2011-07 摘 要 摘 要 糙米储藏作为一种更经济环保的粮食流通方式近年来逐渐成为粮食储运研究的热 点同时糙米含有多种精白米缺乏的生理活性物质FDA 倡议直接食用然而糙米的酸 败不仅制约糙米储藏流通体系的建立而且限制营养价值的全效利用因此糙米的稳定 化研究显得极为必要本文在国内外微波超声灭酶技术最新研究成果的基础上衡量 微波超声微波复合UAMP 处理糙米的灭酶效果并考虑到稳定糙米直接食用或碾 成大米消费而副产物米糠作为功能性食品配料的用途对稳定后糙米的加工品质食 用品质营养品质以及对米糠功能特性进行系统考察研究结果如下 微波处理对糙米稳定化效果显著原料在水分含量 27 加湿静置时间 30min微 波脉冲间歇时间 40s 工作时间 120s功率 700W 的条件下处理糙米的过氧化物酶降 低 778脂肪酶从 160μmol g?h 降至211μmol g?h 所得精米的碎米率增加232 垩白率增加 463 爆腰率增加 16可见微波灭酶效果显著但对精米品质产生负面 影响因此为获得对大米品质影响最小酶活最低的工艺条件通过响应面分析优化得 最佳工艺参数功率 700W时间 100s水分含量21 理论脂肪酶活 1566μmol g?h 碎米率 1892实际脂肪酶活 1625μmol g?h 碎米率 1733 UAMP 处理对糙米的稳定效果十分显著糙米在超声功率 50W微波功率 300W 条 件下处理 480s 再经过二段式微波干燥600W 微波 3min缓苏半小时再200W 微波 10min糙米脂肪酶活从最初的 1601μmol g?h 降为 17μmol g?h 约1的初始酶活 此外研究发现处理介质 12柠檬酸和 5乙醇对 UAMP 的灭酶效果没有显著影响 且 UAMP 中微波和超声作用对于糙米灭酶可能具有协同效应UAMP 所得精米与对照 相比整米率和垩白率没有显著差异但食味值降低 8同时颜色的 ab值分别增 加 172L值减少 79米变暗黄 原始微波和 UAMP 处理糙米经强化储藏40?2 ?10 周游离脂肪酸值分别为 4604 2484 和 1999mgKOH100g证实微波UAMP 灭酶工艺可用于糙米储藏的实践 中通过研究稳定后糙米的食用品质营养品质发现经微波UAMP 处理后糙米峰 值粘度分别降低 45 31cp崩解值分别降低48 109cp糊粘弹性降低粘度稳定性变 好同时 UAMP 处理使得糙米糊化温度提高 1?糊化焓降低 144Jg说明米粉热稳 定性提高易糊化糙米经微波处理后粘度硬度增加 00098质构特性改善而UAMP 则不影响此外微波UAMP 处理糙米的 RDS 分别增加 74947消化性提高 但是氨基酸组成没有显著变化电镜扫描结果显示UAMP 微波处理使淀粉不完全糊 化表面塌陷裂隙另外对于米糠微波UAMP 处理使其持油性分别提高 009 039g100g吸水性分别增加 036318g100g起泡性分别降低 51716189g100g 微波后米糠乳化性降低 161g100g而 UAMP 升高 189100g此外微波后米糠 的 DPPH 清除率降低 761羟自由基降低 1682抗氧化活性受到影响而UAMP 则无影响 关键词糙米灭酶稳定微波超声微波糙米品质 I Abstract Abstract Brown rice contains a variety of potentially protective substances which have been found to help reduce the risk of certain diseases As a more economical way of grain circulation storage of brown rice in recent years has attracted more attention However the rancidity of brown rice not only limits its comprehensive utilization but also restricts the grain storage system based on stabilization brown rice Thus the research of brown rice stabilization is practical necessary The present study investigated the effect of microwave as well as the ultrasonic-assisted microwave process UAMP on the residual lipase activity in brown rice The treating conditions and the physical nutritional properties of brown rice treated with microwave UAMP were also in consideration In conclusion microwave could significantly inhibit lipase activity meanwhile lead to quality deterioration of rice To get an optimum process for brown rice with lowest lipase activity and retained quality of rice the technological parameters were optimized through the responsive surfaces analysis of 3 factors based on the residual lipase activity and rice broken rate The results showed that the optimal condition was power 700W time 100s and moisture content 21 The lipase activity and rice broken rate were minimizing with estimated value were 1566μmol g?h and 1892 and verified value were 1625μmol g?h and 1733 respectively UAMP could also significantly inhibit the activity of lipase It was found that after soaking in for 480 s with a simultaneous ultrasonic power of 50 W and a microwave power of 300 W and then following two stages of microwave drying the final lipase activity decreased to about 1 of the initial activity However 5 ethanol or 12 citric acid replacing water as soaking media took little effect on enhancing lipase inactivation in UAMP Furthermore the ultrasonic and microwave in UAMP were revealed to have synergic action on inactivating lipase The rice kernels from brown rice treated with UAMP gained the same head rice yield but higher white belly compared with raw rice The FFA contents of microwave UAMP treated brown rice and raw brown rice were finally 2484 1999 4604mgKOH100g after 10 weeks storage which proved microwave UAMP treatment could improve stabilization of brown rice The drop in the viscosity enthalpy of gelatinization and gelatinization temperature range of rice were observed after microwave UAMP treating but the digestibility of rice was improved by these treatments The microwave treated rice had a better sensory property while UAMP had no effect on it Data showed that microwaveUAMP treatment had the higher value in water holding capacity and oil holding capacitylower value in foaming capacity and foaming stability of rice bran In addition microwave treatment had negative effect on antioxidant activity of rice bran ( Keywords brown rice lipase denaturalization microwave ultrasonic-assisted microwave soaking and microwave drying process UAMP rice quality II 主要缩略词总 汇 主要缩略词总汇 UAMP 超声微波复合工艺 UAMS超声微波复合浸泡 WBP 水浴工艺 USP 超声浸泡工艺 MSP 微波浸泡工艺 DPPH 11-二苯基苦基苯肼 AOT 双- 2-乙基己基 磺基丁二酸钠 RDS 快速消化淀粉 SDS慢速消化淀粉 RS 抗性淀粉 HI 水解指数 GI血糖指数 ANOVA 方差分析法 DSC 差示热量扫描 RVA 快速粘度分析 SEM电镜扫描 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本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本人为获得江南 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谢意 签 名 日 期 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留使用学位论文的规定 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘允 许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编学位论文 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签 名 导师签名 日 期 II 1 绪论 1 绪论 11 研究目的和意义 稻谷是世界最主要的粮食品种之一也是我国第一大粮食作物粮食作为 国民经济发 [1] 展中特殊商品既关系着社会经济持续发展和社会安定也影响着全球粮食市场的稳定 我国的粮食储备不仅数量庞大而且储存周期长每年储存的稻谷需占仓容 500 亿 kg[2] 这在目前我国财力较紧粮食仓容偏紧的情况下日益突现出弊端来虽然稻谷更利于保鲜 但是比糙米精米多占 30,40 的仓容高出25 的运输量和相应的经营管理费用同时 严重污染城市环境不利于稻壳资源的产地集中综合利用而精米因为结构裸露储藏稳 定性极差且缺少发芽活性相对而言以糙米作为流通和储存对象具有许多优点不仅 [3] 大幅度提高仓容的利用率减少运输管理费用同时保留着发芽活性 据有关 专家预测 如糙米替代稻谷储运我国每年可节约近 10 亿元费用同时稻谷米糠在产地 的集中利 用将给产地粮食饲料加工业带来新的机遇[4] 而日本已经将糙米替代稻谷 作为主要储运 对象并具备十分成熟的储存流通加工技术和体系 此外糙米因保留胚芽米糠层含有丰富的营养素和多种精米所缺乏的天 然生物活 [5] 性物质如 γ-氨基丁酸谷胱甘肽γ-谷维醇神经酰胺等 被证实具有抗癌防 治糖尿 病高胆固醇血症和肥胖症等功效[6-7]对人体健康和现代文明病的预防和治疗具有重要意 [8] 义因此糙米最近被美国 FDA 列为全谷物健康食品倡议直接食用 这意味着糙米替 代精米成为主食将成为未来健康膳食的新方向同时各种糙米功能食品如糙米饮料糕点 [9] 调料等的研制开发也蓬勃兴起 基于糙米特殊的营养价值以糙米形式的稻谷储存流通体系的建立在带来良好的社 会经济生态效益同时也为糙米营养价值的深度开发提供便利然而由于糙米失去 颖壳保护胚和胚乳呈裸露状态很容易氧化而又保留了胚芽具有强烈的呼吸 及其他 生理作用更重要的是糙米的脂类含量较高在储藏过程中易发生脂肪酶引起的水解反 应和脂肪氧合酶引起的氧化反应导致水解性酸败氧化性酸败造成糙米品质下降产 [5] 生酸度增高黏度下降等一系列变化 一般常温下糙米的安全储藏期以脂肪酸含量为 [2] 指标是 60 天以正已醛为指标是 80 天 糙米的这种不稳定性不仅严重制约糙米作为 储藏流通对象的实行也极大程度地限制糙米营养价值的深度开发利用 因而无论是从粮食流通经济的角度还是从营养健康的角度对糙米的稳定化研究 具有十分重要的现实意义纵观国内外糙米储藏稳定技术的研究有相当一部分集中在糙 米储藏条件的控制上包括水分温度真空气调和熏蒸等[10] 虽然获得一定效果其 中日本的低温储藏技术已十分成熟但整个储运体系的投入维护成本高而且不能从根本 上抑制糙米的品质劣变近年来国内外也有不少研究者致力于糙米灭酶稳定技术的研究 先后有热处理[11]有机溶剂提取[12]乙醇处理[13]油减压加热法[14] 辐照处理[15] 以及过 热蒸汽处理[16]等技术的出现但是化学试剂的残留辐照的安全性以及热处理营养成分的 1 江南大学硕士学位论文 损失等都会使得糙米品质受损因此探索新的糙米灭酶稳定方法并对稳定后糙米品质 的变化规律进行系统研究将是糙米储藏稳定研究的新突破口对糙米储运体系的科学建 立以及糙米营养价值的合理利用均具有十分重要的意义 12 国内外糙米稳定技术研究进展 糙米的酸败不但限制糙米营养价值的全效利用而且制约其作为储藏对象的流通体系 建立国内外许多学者对糙米酸败的机理进行研究发现糙米的不稳定性除了胚芽的呼吸 生理生化作用外主要由米糠层油脂的水解氧化作用引起稻谷脱壳时糙米表面组织受到 损伤脂肪酶与油脂接触反应生成游离脂肪酸而游离脂肪酸在脂肪氧合酶的作用下继续 [5] 氧化生成过氧化物和二级过氧化物 可见氧化酸败的程度取决于水解酸败的程度 因此脂肪酶活对于糙米的稳定性具有至关重要的作用糙米的脂肪酶集中在米糠层因而 无论是米糠灭酶稳定还是糙米灭酶稳定都是针对脂肪酶基于蛋白质变性的原理而进行 com 糙米稳定化研究进展 1 米糠灭酶稳定研究进展 米糠灭酶技术的研究历史悠久早在 20 世纪 50 年代世界上诸多国家就开始致力于 防止米糠酸败的研究目前已有许多可行的工程化技术成熟应用这些无疑给糙米稳定研 究提供直接依据和借鉴目前米糠稳定化技术有 1 热处理 热处理是迄今为止研究最多的米糠稳定化方法之一利用脂肪酶发生热变性失活的原 理热处理可分为间接蒸汽加热法直接蒸汽加热法和热风加热法[17] 最近 Lakkakula 发 现欧姆稳定利用米糠自身电阻产热灭酶效果显著同时欧姆灭酶存在非热效应[18] 此外 有些方法虽不属于热处理但会产生热效应如挤压微波同样利用热处理灭酶原理 2 化学稳定 化学稳定通过化学试剂改变环境 pH 值和离子强度使酶失活先后有研究在米糠中添 加盐酸醋酸乙醇偏亚硫酸钠碳酸钠SO2 等[19] Prabhakar 等[20]提出利用 盐酸降低 米糠 pH 值以抑制脂肪酶活性但有应用的限制性最近有研究发现二乙基对硝基苯磷酸 盐通过竞争性抑制可以显著钝化米糠脂肪酶[21] 此外一些从植物中提取的天然物质如 印楝素多酚类等被发现对米糠脂肪酶有显著的抑制作用[22-23] 另外美国 Ribus 公司发明 酶法专利[17]利用蛋白酶水解脂肪酶使其不可逆失活且营养成分保留完好 3 挤压稳定 挤压稳定被认为是目前可行的米糠稳定工程化技术之一也是我国研究较深入并处于 国际先进水平的工程技术之一挤压法利用高温高压和摩擦力作用使脂肪酶失活根据 加水蒸气与否分为干法和湿法两种虽然挤压稳定灭酶效果显著但是操作和 维护成本大 加工耗时长处理量小操作条件差同时对米糠组分营养和功能性质影响较大[17] 4 微波处理 微波稳定是近 20 年应用于米糠稳定的研究新手段微波是超高频的电磁波米糠中的 极化分子在快速变换电场中急速运动相互之间产生摩擦作用生成大量的热能脂肪酶 2 1 绪论 产生热变性而失活近来也有研究证明微波灭酶具有非热效应[19] 微波加热的许多优点使 之在米糠稳定化应用中具备很大优势微波对米糠的营养成分影响小选择性加热动力 消耗小热惯性小易于控制并且工艺操作简单时间短灭酶效果好微波法稳定米 糠虽然起步较晚但其不凡的效果引起了国内外学者的研究热情而目前研究只是基于小 型实验室基础上国内外尚未见商品化应用报道 5 复合稳定 单一米糠稳定方法有其自身的局限和缺陷近来有研究者试图将不同稳定方法复合灭 酶利用优势互补达到协同灭酶目的马涛等[24-25]先后采用亚硫酸钠微波复合法亚硫酸 钠挤压复合法稳定米糠结果表明复合法比单独微波处理挤压处理亚硫酸钠稳定的灭 酶效果显著储藏效果更稳定蛋白质损失较少复合稳定不仅节约能耗减少残留污染 还使米糠的营养成分保留较好因而代表米糠稳定技术发展的新方向 2 糙米灭酶稳定研究进展 近年来随着糙米特殊营养价值的发现加之在储藏流通的经济便利优势许多研究 者开始对糙米稳定技术进行研究并在一定程度上借鉴米糠稳定方法虽然与米糠具有同 样的脂肪酶但糙米和米糠的质地形态差异使糙米稳定有其特殊性目前关于糙米稳定的 研究国内尚属空白国外研究也相对较少可分为 1 热处理 [5] 热处理包括干热湿热蒸汽浸泡蒸煮干燥程序 与米糠稳定的热处理一 样利用脂肪酶的热变性使其失活的原理干热导致糙米碎米裂纹率增多且灭酶效果 不佳蒸汽稳定效果较好且对营养成分较小浸泡蒸煮干燥程序不仅达到灭酶 稳定的目的而且形成快速复水结构可用作生产方便米饭热处理在灭酶稳定同时也 会破坏糙米抗氧化物引起谷粒油脂的重新分布 2 有机溶剂处理 Kester 等[26]将糙米油脂按能否被有机溶剂萃取分为游离油脂和固定油脂并发现只有 游离油脂是脂肪酶的底物与糙米的酸败有关因此用石油醚或沸腾乙烷浸提糙米游离 脂质被有机溶剂萃取出来脂肪酶失去作用底物从而达到糙米稳定化目的虽然灭酶效 果较好但存在有机溶剂残留问因而较少采用 3 乙醇稳定 利用脂肪酶和过氧化物酶的醇变性作用同时乙醇对糙米表面产脂酶的细菌及霉菌致 死作用Champagne 将糙米经过不同温度的液体乙醇和乙醇蒸汽处理后发现乙醇蒸汽处 理的稳定效果最好且最终产品具有天然糙米的外观和蒸煮特性[27] 4 辐照稳定 早在 1988 年Sabularse 将糙米进行 γ-射线处理研究稳定糙米的游离脂肪酸淀粉 和蛋白质性质在储藏中变化规律辐照对糙米的稳定效果显著但对糙米各组分物化特性 影响较大[28] 1996 年Chamberlain 同样将糙米进行 γ-射线处理研究脂肪酶糙米感官 特性在储藏中变化规律γ-射线被证实能有效降低酶活且不影响糙米的感官特性[29] 5 过热蒸汽稳定 3 江南大学硕士学位论文 最近 Satou 等研究过热蒸汽对糙米的稳定效果后发现过热蒸汽处理 1min 能有效降低 酶活同时温度在 150?以内淀粉结构未受到损伤表明低温短时过热蒸汽足以灭酶 且不影响淀粉质量然而过热蒸汽的灭酶效果仍需在储藏中证实[30] com 微波灭酶研究进展 微波是波长 1mm,1m频率 300MHz,30GHz 的非电离辐射电磁波工业上常用的频 率有 915MHz 和 2450MHz[31] 微波的电场作用使自然状态下杂乱无章的偶极子变成具有一 定取向规则排列的极化分子这些极化分子随着微波不停变换方向的电场而不停变换取 [32] 向由此产生大量摩擦作用而生热电磁能转变成热能 微波产热方式不同于传统的由 表及里热传递方式具有加热迅速且均匀等优点微波这种热性能被广泛应用于食品加工 中的灭酶解冻干燥焙烤和杀菌等方面[32] 除热效应外微波还具有非热效应在温度未发生明显变化的条件下细胞生理生 化和功能上发生变化且具有频率和功率选择性[33] Cara 等对嗜热 β-乳糖酶进行低能微 波处理和传统水浴加热发现微波辐射引起酶构象变化证实微波灭酶具有非热效应[35] 关于微波非热效应的机理多种理论并存有人研究提出共振激发模型 [34] 粒子穿透理论 生物系统相干振荡理论自由基理论以及电磁干扰理论等[36]但都有各自的局限性 微波的热和非热双重效应使其在食品灭酶工业中广泛应用酶是具有催化功能的蛋白 质在一定物理化学作用下容易变性从而丧失催化活性而微波对于酶的作用除热变 性外非热效应会加速酶的变性失活因而效果比传统沸水或蒸汽烫漂显著微波作为灭 酶稳定技术应用已十分成熟先后有研究对不同原料中不同酶进行微波稳定如对过氧化 物酶[37]多酚氧化酶[38-39]小麦胚芽和裸燕麦中脂肪酶[40-41]等微波均 具有显著钝化效果 且微波能量越大时间越长残余酶活低稳定效果越好而微波稳定作为米糠经典稳定 方法之一[19]不仅灭酶效果显著而且具有加热迅速均匀对营养成分影响小动力消 耗小操作简单等优点而目前国内外关于微波稳定技术报道多集中于钝化米糠的脂酶 [42-43]对糙米的稳定化效果尚未见报道 com 超声灭酶研究进展 超声波是频率高于 20 kHz 弹性波分为高频低能诊断用超声波和低频高能超声波其 中低频高能超声波因空化效应热效应和机械作用广泛应用于食品加工业[44] 超声波作为 近 20 年应用灭酶的研究新手段已有不少研究报道其灭酶的有效性[45]并 提出相应机理 超声波通过液体时产生微泡微泡发生爆破即空化作用导致能量聚集5000?以上高温 500MPa 高压而产生三种作用一是空化作用的热效应二是水经超声分解产生的自由 基三是瞬态空化引起的微射流和冲击波而产生剪切力可破坏共价键和聚合物分子这 些作用或单独或联合破坏酶分子结构使酶变性失活[46] 但对于一些耐热酶单独超声作用效果并不理想研究发现适当压力下超声的空化强 度极大增强因而在灭酶处理中超声常与高压热联合应用称为压热声处理 MTS MTS 能有效提高酶的失活速率原因之一可能是随着温度升高超声的空化作用降低 到达沸点时消失而适当的压力可使空化作用在接近或高于沸点时发生增加气泡内爆强 度因而 MTS 的灭酶效果优于超声单独作用[47] 在MTS 处理中温度压力和超声振幅 4 1 绪论 以及处理介质都会对灭酶效果产生影响其中介质的 pH 值过高过低都可造成蛋白质构象 的改变在多数情况下辅助MTS 灭酶处理介质对 MTS 的影响复杂相同介质对于不同 酶可能具有不同的效应[47] 超声微波复合系统 UAMS 是近年来研制的超声和微波可同时作用的新仪器主要 应用于天然产物的热敏成分提取如 Lou 应用该系统从牛蒡根中提取菊粉证 实超声微波 复合提取具有节约时间提高产率节约能耗等优点[48] 然而 UAMS 对糙米脂肪酶活的 影响尚未有研究报道涉及 com 稳定处理对糙米品质影响的研究进展 糙米稳定处理是涉及酶和营养成分变化的复杂过程不仅要求酶活受抑制在储藏期 间酸值和氧化程度控制在预期范围内而且避免各类营养成分损失因此稳定处理后各营 养组分及功能活性物质的变化规律也值得研究国内外有不少研究报道微波超声处理对 稻谷各营养成分的影响 1 微波对稻米营养组分的影响 张习军将稻谷进行适量微波处理发现稻米的加工性能提高如碎米率爆腰率减少 出糙率整精米率提高此外微波改善蛋白质和淀粉的水溶性对米饭质构特性影响较小 [36] 郑铁松等发现稻谷经微波处理后糊化温度粘度胶凝性破损值和可溶性直链淀 粉均升高[49] 宁芯将大米淀粉微波处理淀粉分子断裂直链淀粉含量上升淀粉消化性 能提高[50] 朱德泉等报道微波低功率对小麦籽粒的蛋白质组分含量没有显著影响[51] 2 超声对稻米营养组分的影响 超声波可降解淀粉并优先降解无定形区破坏支链结构和淀粉长链直链淀粉含量 增加赵奕玲等将木薯淀粉进行超声波处理发现淀粉结晶度下降糊化焓基本不变糊 化温度升高表观粘度降低老化趋势增强[52] 孙俊良报道经超声波处理后玉米淀粉粘 度降低较原淀粉难糊化[44] 罗志刚研究发现超声处理增加玉米淀粉糊化温度溶解度 降低焓值粘度但其粘度曲线未变[52] 13 立题依据与研究内容 com 立题依据 糙米含有丰富营养素包括生育三烯酚α-硫辛酸γ-谷维醇等多种天然抗氧化剂和 生物活性物质对人体健康和现代文明病的预防和治疗具有重要意义[5] 据报道糙米具有 抗氧化降血脂调节血糖提高免疫力抗肿瘤及排毒等保健功能FDA 把糙米列为全 谷物健康食品倡议直接食用此外从粮食流通经营管理的角度考虑以糙米替代稻 谷进行储藏周转逐渐成为研究探讨的热点因为糙米相比于稻谷少占 30,40 的仓容降 低运输装卸量及经营管理费但是由于糙米在砻谷中表层被破坏脂肪酶和油脂发生水解 作用在储藏中很不稳定而目前的低温储藏技术投入维修费用高不适宜普及推广因 此对糙米灭酶关键技术的研究显得极为必要与现实 近年来国外许多学者都致力于糙米脂肪酶稳定技术的研究先后有热处理有机溶 剂提取乙醇处理油减压加热法辐照处理及过热蒸汽处理但是化学试剂的残留辐 5 江南大学硕士学位论文 照的安全性以及热处理营养成分的损失等都会使糙米品质受损微波法作为研究近 20 年 的米糠经典稳定方法之一不仅灭酶效果显著而且具有加热迅速均匀对营养成分影 响小动力消耗小操作简单等优点目前国内外关于微波稳定技术的报道多集中于钝 化米糠的脂酶对糙米的稳定化效果尚未见报道米糠微波稳定已被认为灭酶效果显著 在米糠稳定灭酶中已运用十分成熟的微波技术应用于糙米灭酶具有很强的可行性 超声法是近年来新兴发展的灭酶技术与压热联合应用时具有显著的灭酶效果 超声稳定的能耗小对营养成分影响小效率高时间短等优点使之在糙米灭酶稳定化中 具备很大优势而超声与微波技术复合将对糙米稳定化产生难以估量的效果目前国内 外关于超声微波复合系统对糙米脂肪酶活的影响尚未见报道 此外糙米稳定技术的研究历史进程较短尚未出现稳定处理后尤其是微波超声微 波处理后糙米各营养组分及食用品质变化的系统研究考虑到稳定糙米直接食用或碾成大 米消费而副产物米糠作为功能性食品配料的用途本课题在稳定技术研究的基础上更 进一步探讨微波超声微波处理对糙米加工品质食用品质营养品质的影响这在国内 外尚未见报道也是本课题开拓的空白点和亮点之一 com 研究内容 本课题针对现有糙米灭酶技术的不足和缺陷围绕糙米利用的关键共性技术以糙米 为研究对象在国内外微波超声灭酶技术方面的最新研究成果基础上研究糙米稳定新 技术在确保糙米营养价值和商品价值均不受影响的前提下抑制糙米酸败从而以先进 成熟的工艺节能的设备环保的流程来解决糙米灭酶稳定问题具体研究开发内容如下 1 以米糠酶活为对照衡量微波对糙米的稳定效果并考察微波处理对精米加工品质 的影响同时对糙米微波稳定工艺条件进行优化得到对精米加工品质影响小灭酶效果 好的最佳工艺条件 2 以脂肪酶为指标衡量超声微波复合法对糙米的稳定效果并探讨微波功率处理 时间以及处理介质对脂肪酶活的影响同时考察UAMP 对精米加工品质影响 3 系统考察微波超声微波处理对糙米的食用品质营养品质影响同时对 处理后分 离米糠的功能特性及抗氧化活性进行探讨 6 2 材料与方法 2 材料与方法 21 实验原料 新鲜糙米 无锡苏惠米业 22 实验主要试剂和仪器 com 实验试剂 石油醚酚红异辛烷双- 2- 乙基己基 磺基丁二酸钠 AOT 磷酸氢二钠磷酸二 氢钾氢氧化钠盐酸柠檬酸邻苯二胺酚酞亚硫酸氢钠柠檬酸均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司糖化酶酶活 10000UmL猪胰 α-淀粉酶酶活 30Umg 西格玛酶制剂有限公司 com 实验仪器 MZG–1500 微波实验仪南京汇研微波系统工程有限公司PYRIX–1 差示热量扫描仪 DSC 美国Perkin Elmer 公司3–D 快速粘度分析仪 RVA 澳大利亚Newport Scientific 仪器公司CW–2000 超声微波复合系统上海信拓微波仪器有限公司CR–4000 色差计 日本奥尼卡美能达721 型分光光度计上海精密科学仪器有限公司LXJ– ? 型离心沉淀 机上海医用分析仪器厂XA–1 型微型高速粉碎机江苏江堰市实验仪器厂Quanta–2000 型扫描电子显微镜荷兰菲力浦公司RSKM–5B 型碾米机佐竹机械苏州有限公司 TA–XT2i 型质构仪英国 Stable Micro System 公司RCTA11A 食味机佐竹机械苏州有 限公司 23 实验内容 com 糙米稳定的微波工艺 考察原料水分含量加湿静置时间微波功率脉冲式微波的工作时间间歇时间对 酶活及糙米加工品质的影响并在单因素试验基础上选取影响最大的三因素进行响应面 分析得到酶活最低对糙米品质影响最小的工艺条件 干燥的糙米对微波吸收有限因而将 100g 糙米喷雾加湿调至不同水分含量置于大 号培养皿中摊匀静置不同时间使水分混匀在不同微波功率条件下处理不同时间为使 糙米加工品质得到改善避免长时间微波产热微波采用脉冲式形式每工作 20s 间歇 不同时间因为米糠微波稳定已被认为灭酶效果显著所以本课题以米糠微波的酶活为对 照衡量微波对糙米的稳定效果米糠对照组的处理方法与糙米微波条件相同对微波处 理后糙米碾白所得米糠与对照米糠装入聚乙烯密封袋测定过氧化物酶活脂肪酶活 所得精米测定食味值及各品质指标 微波工艺100g 糙米?水分调湿?混匀静置?微波脉冲处理?冷却?碾米 对照工艺糙米?碾米?过 40 目筛?100g 米糠?水分调湿?混匀静置?微波脉冲处理 com 糙米稳定的超声微波复合工艺 超声微波复合工艺 UAMP 包括超声微波浸泡 UAMS 和微波干燥两个步骤其中 7 江南大学硕士学位论文 UAMS 由超声微波复合系统完成仪器原理如图 1 所示该仪器可同时使用不同功率的 2450MHz 微波和固定 50W 的40kHz 超声 超声必须通过介质处理因而将 100g 糙米浸于 200mL 处理介质中置于 UAMS 系统 在 50W 超声不同微波功率下处理不同时间为测定不同微波功率 UAMS 过程中糙米的 吸水特性隔段时间取出糙米测水分含量因为有研究报道酸[20] 乙醇[27]有灭酶作用 UAMS 处理介质分别采用蒸馏水5乙醇12柠檬酸以考察处理介质对 UAMP 是否 有辅助灭酶作用UAMS 处理后所得浸出液待测因为 UAMS 处理后糙米水分含量很高 为达到储粮安全水分 14以下糙米需继续干燥同时为减少糙米颜色变化水分应快速 降至23 以下接着缓慢干燥以降碎因此采用二段式微波干燥UAMS 糙米在微波试验 仪中 600W 干燥 3min缓苏半小时再200W 微波干燥 10min对处理后糙米碾白所得 米糠测定脂肪酶活所得精米测定食味值及各整米率垩白率等品质指标另外为使水分 充分渗入在 UAMP 处理之前将糙米在 25 ?蒸馏水中预浸不同时间研究预浸处理对 UAMP 灭酶效果的影响 对照工艺水浴工艺 WBP 超声浸泡工艺 USP 和微波浸泡工艺 MSP 与 UAMP 具有 相同的微波干燥过程只是浸泡过程不一样WBP 将糙米在 25 ?蒸馏水中浸泡 10hUSP 则只在超声功率 50W 下浸泡 480s MSP 只在微波功率 300W 下浸泡 480s 三种处理后的 浸出液待测同时所得糙米碾白米糠测定脂肪酶活精米测定食味值及各整米率垩白 率等品质指标 超声微波复合工艺100g 糙米?200mL 处理介质?超声微波浸泡?微波干燥?缓苏?微波 干燥?冷却 图2-1 UAMS 工作原理图 Fig2-1 Simple schematic diagram of UAMS apparatus com 脂肪酶测定法 在 GBT 55232008 《粮食油料检验脂肪酶活动度测定法》Qian 等[40]测定方法 基础上改进称 03g 米糠入密封瓶加 03mL 三油酸甘油酯 化学纯 和 15mL 005molL 磷酸钾缓冲液 pH70 捣成稀糊状置于 37?烘箱 5h 取出加 5mL 石油醚 60,90? 密封后沸水浴 5min3000rmin 离心 10min取 01mL 上清液测定以 TrisHCl-AOT-异辛 烷溶液为参比01mL 样液加入 3mL 酚红-TrisHCl-AOT-异辛烷溶液旋涡振荡 1min 后测 定波长 560nm 处的吸光度另称 03g 米糠做空白对照除不用 37?保温外其余操作同 8 2 材料与方法 对照油酸曲线脂肪酶活以每小时每克干基产生的 μmol 油酸当量表示按下式计算 OD OD ×5 ×1000 样 空白 脂肪酶活μmol g?h 5 ×K ×m × 100 - M 式中OD 样 OD 空白分别为样品空白的吸光度K 为标准曲线斜率m 为样品质量g M 为样品水分含量 com 过氧化物酶的测定 参照严梅荣[53] 的方法进行测定过氧化物酶残余活力以相对值表示过氧化物酶残余 活力 微波处理后酶活力处理前酶活力×100 com 浸出液性质的测定 浸出液的碳水化合物含量由苯酚硫酸法测定总固形物含量为浸出液 105?烘干2h 残 留干物质重量溶出直链淀粉量由碘复合物法测定透光率则为浸出液稀释 10 倍后在波 长 650 nm 的透光率[54] com 游离脂肪酸值水分含量的测定 水分含量测定参照 GBT 549785 《粮食油料检验水分测定法》进行测定游离脂 肪酸值测定参照 GBT 156841995 《谷物脂肪酸值测定法》测定 com 精米加工品质的测定 1 整米率碎米率垩白率与爆腰率的测定 整米率指完整米的重量除以总样本量依据 ISO 73012002 《稻谷》测定碎 米率遵循 GBT 550385《粮食油料检验碎米检验法》进行测定垩白率与爆腰率遵循 GBT 178911999 《优质稻谷》进行测定大米品质变化量以微波处理前后各指标的差值表示 2 食味值直链淀粉及蛋白质含量的测定 约 300g 精米放入食味机测定测试重复 5 次弃去最高和最低值后取平均 3 颜色的评价 利用色差计以 L b 和 a 的色彩系统来衡量米粒的颜色测试重复 5 次弃去最 高和最低值后取平均 com 糙 大米食用品质测定 1 粘度特性的测定 按照 Jung[54]方法进行测定将糙大米粉碎过 80 目筛称21g 米粉干基计入铝盒 加 279g 蒸馏水立即测定RVA 温度程序为50?保持 lmin以 9?min 上升至 95?并 在 95?保持 5min之后以 9?min 降至 50?并在 50?保持2 min 2 热特性分析 将糙大米粉碎过 80 目筛称取2mg 的米粉干基计于铝盒中加蒸馏水4mg 密 封压紧于 4 ?平衡 24h 进行测定DSC 温度程序为从 30?以 10?min 的速率升至 100 ? [54] 3 出饭率和质构特性的测定 将 100g 糙大米加 140mL 水电饭锅煮 20min 米饭煮后煮前的质量比即为出饭率 9 江南大学硕士学位论文 选取样品的 4 颗米饭利用 TA-XT2i 型质构仪进行质构分析测试条件为测试速度为 05mms探头下降距离 50 测试重复5 次弃去最高和最低值后取平均[54] com 糙米营养品质测定 1 糙米粉糊消化性能的研究 1 糙米粉糊消化性及酶水解动力学的测定 在 Miao[48]和 Zhang[49] 的方法上进行改进取 200mg 糙米粉加入 10mL 02molL 醋酸钠 缓冲液 pH52 于沸水浴糊化 10min冷却加入 5mL 猪胰 α-淀粉酶 500umL 和糖化酶 600 umL 于 37?水浴并精确计时于加酶液后 051020 3045 6090120 和 180min 分别取 1mL 样于沸水浴 5min 灭酶冷后加入 4mL 蒸馏水4000rmin 离心 10min取上 清液 10μL 用 GOPOD 法测定葡萄糖含量 × × × Gt 5 20 09 淀粉水解率 ×100 200 ×SC RDS 快速消化淀粉 G ,G ×09 20 0 SDS 慢速消化淀粉 G120,G20 ×09 RS 抗性淀粉 SC , RDSSDS 式中Gt 为淀粉酶水解 t 时间后产生的葡萄糖含量mg SC 为淀粉含量 百分比 G20 为淀粉酶水解 20min 后产生的葡萄糖含量mg G0 为淀粉酶水解 0min 的葡 萄糖含量mg G120 为淀粉酶水解 120min 后产生的葡萄糖含量mg 2 水解指数 HI 和血糖指数 GI 糙米粉的血糖生成指数 GI 利用 Granfeldt[50]报道的由水解指数 HI 值来预测公式 样品水解率曲线90 min 内的总面积 HI 为 白面包水解率曲线90 min 内的总面积 GI 39710549HI 2 糙米蛋白质的氨基酸组成分析 利用 Lan 等[57]方法测定各氨基酸组成及含量 3 糙米微观结构扫描电子显微镜 SEM 分析 将糙米粒对半切开用双面胶固定在硅片上喷金10kV 下观察剖面形状及表面特征 com 米糠的功能性质及抗氧化性 1 米糠吸水性持油性乳化能力及乳化稳定性起泡能力及泡沫稳定性的测定 依据吴海文的蛋白质功能性质方法测定[58] 测定吸水性时取 05g 米糠加 5mL 蒸馏水 测定持油性时取 05g 米糠加 5mL 大豆油测定乳化性时取 025g 米糠加 25mL 缓冲溶液和 625mL 大豆油测定起泡性时取 025g 米糠加 25mLTris-HCl 缓冲溶液其余操作皆同 2 米糠乙醇提取液的抗氧化活性测定 3g 米糠反复粉碎过 40 目筛于45mL 70 乙醇在 60?下浸提 6h过滤滤液待测 1 DPPH 自由基清除率的测定 2mL 样液加入 2mL 01mM DPPH 乙醇液中避光反应 30min乙醇调零于波长 517nm 处测定吸光值A 样品本底A 用 2mL 乙醇加2mL 样液测得 DPPH 本底A 用 2mL 乙 1 0 DPPH 醇加 2mL DPPH 测得清除率 [1 , A ,A A ]×100 另用 01mgmL V 替代样液做 1 0 DPPH C 阳性对照 10 2 材料与方法 2 金属离子螯合能力测定 1mL样液加入01mL 2mM 现配FeSO 液02mL 5mM Ferrozine 溶液用水 补足至4mL 4 剧烈振荡后室温静置 10min测定波长 562nm 下的吸光值A 1 另用 1mL 蒸馏水替代样液 得 A 参 用 1mL 样液加 3mL 水测样品本底 A 螯合率 [1 , A ,A A 参]×100 另用 0 1 0 01mgmL VC 替代样液做阳性对照 3 羟自由基清除能力测定 1mL 样液加入 1mL 9mM 现配FeSO 液1mL 9mM 水杨酸乙醇液003mL 88mM H O 4 2 2 液37?水浴 30min测定波长 510nm 处的吸光值A 1 另用 1mL 70乙醇替代样液得A 参 用 1mL 样液加入 203mL 水测样液本底 A 清除率 [1 , A ,A A 参]×100 另用 0 1 0 01mgmL VC 替代样液做阳性对照 com 数据统计与分析 所有试验均重复 3 次结果表示为均值?标准偏差 SDOriginpro Version 80 Origin Lab Inc 统计软件用于数据分析响应面分析和二次多项式回归模型的方差分析用 SAS 软件version 81 SAS Inst Inc 的RSREG 程序进行 11 3 结果与讨论 3 结果与讨论 31 微波稳定工艺的研究 com 微波工艺各因素对过氧化物酶活残余脂肪酶活及大米加工品质的影响 1 间歇时间的影响 长时间高功率微波会影响糙米的加工品质如裂纹增多导致碾后精米的碎米率 爆腰率增多因此为保证糙米加工品质影响最低微波采用脉冲式工作每工作 20s 间 歇不同时间并研究不同间歇时间对于糙米的酶活及加工品质影响以探索对糙米负面影 响最低的间歇时间各取 100g 糙米和米糠均调节水分含量至 27 密封静置 30min在 700W 微波功率下处理 120s 微波工作时间微波间隔时间分别为 020 40 60 和 80s 结果见图 3-1 60 对照米糠稳定 h 40 g 对照米糠稳定 活 微波糙米稳定 微波糙米稳定 l 酶 o 30 40 m 物 μ 化 活 20 氧 20 酶 过 肪 对 脂 10 相 余 0 残 0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 间歇时间s 间歇 时间s a b 50 质 40 品 米 量 30 大 化 20 后 变 前 标 10 波 指 0 微 -10 0 20 40 60 80 间歇时间s 碎米增加量 垩白度增加量 爆腰率增加量 食味值变化量 c 图3-1 微波间歇时间对相对过氧化物酶活 a 残余脂肪酶活 b 及 大米品质 c 的影响 水分含量27 加湿静置 30min微波功率 700W微波工作时间 120s Fig3-1 Effects of interval time on peroxidase activity a lipase activity b and rice quality c 过氧化物酶耐热性高在食品工业中常用作灭酶指标本文用其酶活表征除脂肪酶外 其他酶的灭活程度[43] 由图3-1 a b 可知相对过氧化物酶活随着微波间歇时间的延长 而升高可能是较长时间的间歇使得原料缓苏时间长温度变化缓和导致相对过氧化物 12 3 结果与讨论 酶活较高与对照米糠稳定相比微波糙米稳定的相对过氧化物酶活均较小可能是糙米 与米糠的吸热性质不一样糙米比热更大升温更迅速因而间歇时间对其灭酶效果影响 不大对于残余脂肪酶活与相对过氧化物酶趋势类似其中差异可能源于不同酶的性质 差异 由图 3-1 c 可知微波间歇时间对碎米率以及爆腰率的影响较大碎米爆腰率增加 量在间歇时间 40s 之前迅速下降而在间歇时间 40s 后开始上升可能是适量的间歇时间 可使糙米缓苏减少碎米爆腰的产生但间歇时间过长会导致糙米冷却再次微波时温 差过大增加碎米爆腰产生综合考虑酶活和加工品质微波间歇时间以 40s 为宜 2 微波工作时间的影响 微波处理的时间必然会对糙米的酶活及加工品质产生影响为探索适宜的微波时间 各取 100g 糙米和米糠调节水分含量至 27 密封静置 30min在 700W 微波功率下采 用脉冲式微波每工作 20s 间歇时间40s 分别处理40 80120160200s 微波有效 工作时间结果见图3-2 80 对照米糠稳定 50 对照米糠稳定 活 60 微波糙米稳定 40 酶 活 h 微波糙米稳定 酶 g 物 30 化 40 肪 l 氧 脂 o 20 m 过 余 μ 对 20 残 10 相 0 0 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 微波工作时间s 微波工 作时间s a b 50 的 质 40 品 30 米 量 大 20 化 后 前 变 10 波 微 0 40 80 120 160 200 -10 微波工作时间s 碎米增加量 垩白度增加量 食味值变化量 爆腰率增加量 c 图3-2 微波工作时间对相对过氧化物酶活 a 残余脂肪酶活 b 及大米品质 c 的影响 水分含量27 加湿静置 30min微波功率 700W微波间歇时间 40s Fig3-2 Effects of microwave time on on peroxidase activity a lipase activity b and rice quality c 由图 3-2 可知相比于原始酶活微波处理不同时间后米糠和糙米的过氧化物酶降 低约 30,95脂肪酶从原有的 160μmol g?h 降至 35,10μmol g?h 方差分析显示微波 处理 120s 后相对过氧化物酶活脂肪酶活与原酶活的差异p 001 表明微波处理对糙米和 13 江南大学硕士学位论文 米糠的灭酶稳定效果均十分显著相对过氧化物酶脂肪酶均随着微波时间延长而显著降 低说明微波通过热效应和非热效应[59]对酶变性作用显著且辐照剂量的大小决定了酶变 性的程度与对照米糠稳定相比糙米稳定的酶活均较小说明在同样微波辐照 剂量下 糙米灭酶效果比米糠好这可能是由于米糠形态比糙米疏松加之糙米调湿水分集中于表 层脂酶存在处由图3-2 c 可知相对于原始大米微波时间对大米品质各指标均有不 同程度的影响主要是因为微波能量的一部分被内部大米吸收从而产生碎裂[60] 综合考 虑糙米的酶活和加工品质微波工作时间以 120s 为宜 3 微波功率的影响 微波处理的功率直接关系微波辐照的剂量因此对糙米的酶活及加工品质影响重大 为探索适宜的微波功率各取 100g 糙米和米糠调节水分含量至 27 密封静置 30min 采用脉冲式微波每工作 20s 间歇时间40s 微波有效工作时间为 120s微波 功率分别为 500600700800 和 900W 结果见图3-3 50 对照米糠稳定 40 对照米糠稳定 活 40 微波糙米稳定 30 微波糙米稳定 酶 活 h 酶 g 物 30 肪 20 化 l 20 脂 o 氧 m 过 余 μ 10 对 10 残 相 0 0 500 600 700 800 900 500 600 700 800 900 微波功率W 微波 功率W a b 指 30 各 质 品 量 20 米 化 大 变 10 后 的 前 标 0 波 500 600 700 800 900 微 -10 微波功率W 碎米增加量 垩白度增加量 食味值变化量 爆腰率增加量 c 图3-3 微波功率对相对过氧化物酶活 a 残余脂肪酶活 b 及大米品质 c 的影响 水分含量27 加湿静置 30min微波工作时间 120s微波间歇时间40s Fig3-3 Effects of microwave power on peroxidase activity a lipase activity b and rice quality c 由图 3-3 可知过氧化物酶活脂肪酶活均随着微波功率升高而显著减小这是由于 高功率的微波不仅产热迅速且具更强的穿透力酶等蛋白质类物质更易变性[59] 糙米稳 定与对照米糠稳定相比过氧化物酶活脂肪酶活均较小这不仅与糙米米糠的不同结构 不同吸热性质有关系也和调湿水分分布差异有关因而充分证明了微波对于糙米的灭酶 效果显著相比于微波时间微波功率对大米品质指标影响较小可能是因为高功率微波 14 3 结果与讨论 作用具有选择性综合考虑微波功率以 800W 为宜 4 原料水分含量的影响 干燥的糙米对微波吸收有限但是水作为介电常数较大的极性分子对微波有强吸收 作用因而水分含量不同微波处理时热效应不同[59]灭酶效果也不尽相同为研究不同 水分含量对酶活及加工品质影响各取 100g 糙米和米糠在水分含量分别为 1921 23 25 27 的条件下密封静置 30min功率 800 W 下采用脉冲式微波每工作 20s 间歇时间40s 微波有效工作时间为 120s结果见图3-4 50 对照米糠稳定 30 对照米糠稳定 活 40 微波糙米稳定 微波糙米稳定 酶 活 h 20 酶 g 物 30 肪 化 l 20 脂 o 氧 余 m 10 过 μ 对 10 残 相 0 0 19 21 23 25 27 19 21 23 25 27 水分含量 水分含量 a b 40 30 质 品 量 20 米 化 10 大 变 后 的 0 前 标 -1019 21 23 25 27 波 指 水分含量 微 各 碎米增加量 垩白度增加量 食味值变化量 爆腰率增加量 c 图3-4 水分含量对相对过氧化物酶活 a 残余脂肪酶活 b 及大米品质 c 的影响 加湿静置30min微波功率 800W微波工作时间 120s微波间歇时间40s Fig3-4 Effects of moisture content on peroxidase activity a lipase activity b and rice quality c 由图3-4 可知除米糠稳定的过氧化物酶以外其余过氧化物酶活脂肪酶活均在 21 出现最低点可能因为水分含量太低原料对微波吸收有限而水分高于临界值原料吸 收微波产生的热效应达到最大限度酶活不再受影响对照米糠稳定的过氧化物酶活在27 出现最低点的原因可能是米糠加湿分散不像糙米集中于表皮糠层因而需要较大的水分 含量才能吸收足够微波能量灭酶糙米稳定与米糠稳定相比过氧化物酶活脂肪酶活均 较小再次证实微波对糙米的灭酶效果显著由图 3-4 c 可知水分含量除对食味值的影 响较小外对其他指标均影响显著并在 21和 27 时出现低点可能是水分含量低吸收微 波产热有限对大米品质影响小而水分含量高于一定程度反而与淀粉在高温下产生糊化 作用碎裂减少[61] 综合考虑原料水分含量以21为宜 5 加湿后静置时间的影响 15 江南大学硕士学位论文 不仅原料水分含量会对微波灭酶效果产生影响原料加湿后水分是否充分混匀也在 一定程度决定了微波的灭酶效果为研究不同静置时间对酶活及加工品质影响各取 100g 糙米和米糠在水分含量为 21 的条件下密封分别静置01020 3040min 800 W 功率下采用脉冲式微波每工作 20s 间歇40s 微波有效工作时间 120s结果 见图3-5 对照米糠稳定 50 对照米糠稳定 50 活 40 微波糙米稳定 40 微波糙米稳定 酶 活 h 物 酶 g 30 30 化 肪 l 20 脂 o 20 氧 m 过 10 余 μ 10 对 残 相 0 0 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 加湿静置时间min 加湿 静置时间min a b 标 指 50 各 40 米 量 30 大 化 20 后 变 10 前 0 波 -10 0 10 20 30 40 微 加湿静置时间min 碎米增加率 垩白增加率 食味值增加率 爆腰增加率 c 图3-5 静置时间对相对过氧化物酶活 a 残余脂肪酶活 b 及大米 品质 c 的影响 水分含量21 微波功率 800W微波工作时间 120s微波间歇时间40s Fig3-5 Effects of stewing time on peroxidase activity a lipase activity b and rice quality c 由图 3-4 可知无论米糠还是糙米稳定相对过氧化物酶活脂肪酶活均随着静置时 间的延长而降低但是趋势缓慢可能因为静置时间越长水分含量混合越均匀灭酶效 果越显著糙米稳定与米糠稳定相比过氧化物酶活脂肪酶活均较小再次证实微波对 糙米的灭酶效果显著由图 3-5 c 可知静置时间越长糙米稳定中微波对加工品质影响 越低但趋势缓和可能是水分混合越均匀糙米产热越均匀减少裂纹的产生从而降 低了碎米爆腰率综合考虑为节约时间静置时间以 30min 为宜 综上所述微波处理对糙米稳定效果显著但对加工品质产生负面影响因此为获得 对大米品质影响最小同时酶活最低的工艺条件以脂肪酶活和碎米率作为衡量糙米稳定 效果和大米品质的主要指标进行响应面分析 32 响应面分析 1 分析因素水平的选取 由上述单因素实验结果可知相比于其他因素微波功率微波工作时间原料水分 含量对糙米灭酶效果影响显著因此选取此三因素根据Box-Benhnken 的中心组合实验[19] 16 3 结果与讨 论 对糙米微波稳定工艺进行优化因素和水平见表 3-1 表 3-1 响应面分析 因子及水平 Table3- 1 Responsive surfaces analysis factors and levels 水平 X 微波功率W X 微波时间s X 水分含量 1 2 3 ,1 700 80 19 0 800 120 21 1 900 160 23 2 响应面分析及结果 以微波功率X 微波时间X 水分含量X 为自变量脂肪酶活Y 为主要响应值碎米率 1 2 3 1 Y 为次要响应值限定范围15,20 实验方案及结果见表3-23-3 2 表 3-2 响应面分析方案 及实验结果 Table3-2 Responsive surfaces analysis method and result Run Coded Factor Values Response Values Number X 1 X2 X 3 Y1 Y2 1 ,1 ,1 0 2335 186 2 ,1 1 0 2184 175 3 1 ,1 0 1822 215 4 1 1 0 677 30 5 0 ,1 ,1 2883 255 6 0 ,1 1 3286 245 7 0 1 ,1 2390 335 8 0 1 1 1658 35 9 ,1 0 ,1 2461 27 10 1 0 ,1 2594 35 11 ,1 0 1 2682 25 12 1 0 1 1375 31 13 0 0 0 871 285 14 0 0 0 963 273 15 0 0 0 767 288 表 3-3 方差分 析结果 Table3-3 ANOVA analysis result Source DF SS MS F Pr F X 1 1 05167 05167 209839 00059 X2 1 04643 04643 188564 00074 X 3 1 00767 00767 31165 01377 X X 1 02218 02218 90065 00301 1 1 X X 1 02129 02129 86473 00322 1 2 X X 1 01297 01297 52701 00701 1 3 X2X2 1 04831 04831 196173 00068 X2X 3 1 00616 00616 25047 01743 X X 1 17650 17650 716713 00003 3 3 Model 9 36886 04098 166425 00032 17 江南大学硕士学位论文 Error 5 01231 00246 Total 14 38117