超声波对油菜花粉破壁作用的研究

超声波对油菜花粉破壁作用的研究 研究与探讨 超声波时油菜花粉破壁作用的研究 张智维,杨辉,王旭 (陕西科技大学生命科学与工程学院,咸阳712081) 擅耍:以油菜花粉为原料,通过冻融和超声波作用,可使花粉的 破壁率达98.5%.实验结果表明,超声波破壁的最佳工艺 条件为:在持续辐射状态下,变幅杆末端直径3111111,超声 功率100W,超声时间10min,花粉液浓度10%,辐射循环 占空比90%,温度50? 关t词:油菜花粉,超声波,破壁,破壁率 中图分类号:TS201.1文献标识码:A 文章编号:1002—0306(2005)03—0065—02 花粉是营养素极为丰富齐全的天然保健佳品, 被誉为"完全的营养源","青春和健康的食品"…一 般未干燥的花粉的成分为:蛋白质20%,25%,碳水 化合物40%-50%,脂肪5%,10%,矿物质2%,3%,水 分15%,20%.另外,花粉中包括了所有氨基酸,部分 以游离形式存在,可以直接被人体吸收.据测定,花 粉中所含的必需氨基酸约为牛肉,鸡蛋的5,7倍.花 粉中的维生素含量比蜂蜜高1000倍,可以说花粉是 一 种天然的多种维生素浓缩物;花粉中的亚油酸和 亚麻酸占不饱和脂肪酸的60%以上.此外,花粉中还 含有丰富的微量元素,酶类,黄酮类物质等.上述这 收稿日期:2O04一O7—27 作者简介:张智维(1967--),女,工程师,在职硕士,研究方向:食品活 性成分开发与微生物发酵. 些营养成分对人体新陈代谢都有重要的调节作用【21. 然而,坚硬的花粉壁阻碍了人f『J对其营养成分 的有效吸收.花粉是由花粉壁和内含物所组成,花粉 壁可分为外壁和内壁,外壁主要由孢粉素和纤维素 组成,内壁主要由纤维素和果胶组成;由于组成壁的 成分的独特性,导致花粉细胞壁难以破裂Ij1.为了提 高花粉的利用价值,必须对其进行特殊的破壁处理. 所以寻求一种有效的方法对花粉进行破壁尤为重 要.常见的破壁方法有机械破壁法(如胶体磨,超声 波,均质机),温差破壁法,发芽法等我们经过反复 探索性实验,最终选用冻融和超声波相结合的方法, x,tr~花粉进行破壁,取得了良好的效果,为花粉的_72 业tic破壁生产提供了理论指导. 1材料及方法 1.1材料与设备 油菜花粉购于蜂产品店;无菌水,纯净水 121?灭菌20min;冰水自来水冷冻即得;75%乙醇. KS一1200超声波细胞粉碎机,无菌操作台,电热 恒温水浴锅,BS210S电子天平,ZXC生物显微镜,美 菱BDC—l68电冰箱. 1.2实验方法 1.2.1lT艺流程油菜花粉一紫外消毒一配花粉溶液一 — .—一—一—一—一—一—"—n—一+??—?.—一+??+,?+一—一+一 +??+??+--+??+?-+??+一+一 +??+??+??+??+?-+--+??+?-+"+??+??+-?+??+??+??+-+-+-+-+-+? 占28.4%,大于5000的约占0.4%. 由以上数据可以看出,经热处理后所得水解物参考文献: 中分子量小于1350的小肽分子6-所增加,这对于生 产小分子寡肽是有利的. 3结论 通过热处理使蛋白变性,可提高大豆蛋白的水 解度,增加水解物中小分子肽的含量.在90?热处理 10min所得水解物中分子量小于1350的肽分子由未 经热处理所得的69.5%N至71.2%,对制备大豆蛋白 寡肽是有利的. 【1】陶红,梁歧,张鸣镝.热处理对大豆蛋白水解度的影响『J1.,食 品科学,2003,28(9):61-63. 【2】赵新淮,冯志彪.蛋白质水解物水解度的确定[J1.食品科学, 1994(11):65-67. 【3】Alder—NissenJ.EnzymeHydrolysisofFoodProtein[M]. London:Elsevier,1986.427. 【4】北京师范大学生物系生物化学教研室.基础生物化学实验 【M】.北京:高等教育出版社,1982.121-123. 【5】张龙翔,张庭芳,李令媛.生化实验方法和技术(第二版)fM]. 北京:高等教育出版社,1997.116,123,47—52. 研究与探讨 冻融—超声波处理—显微镜检查破壁率—检验—成品 1.2.2花粉消毒先用紫外灯照射花粉30rain,冉用 75%的乙醇喷洒消毒,使乙醇与花粉充分接触. 1.2-3配花粉溶液在无菌条件下,取一定量消毒后 的花粉,加入一定比例的水,配成10%的花粉溶液 1.2.4冻融在一lO?的冰箱中进行冷冻,取出后置 于80?的水浴中,迅速解冻.再复3次. 1.2.5超声波处理在持续辐射条件下,将花粉溶 液置于一只外加冷却装置的细长管中,超声波处理 1.2.6检查破壁率在显微镜下进行观察,计算破 壁率. 1.2.7检验微生物指标按GBl632l—l996进 行;含氮量用凯氏微量定氮法测定. 1.2.8成品经检验合格后,就得到破壁花粉成品一 2结果与讨论 2.1通过反复冻融和超声波处理,花粉的破壁率达 98.5%. 2.2冻融处理有利于花粉壁的破碎.花粉在低温下 容易脆化,再根据细胞内的水在低温下结成冰,而在 骤然的升温条件下来不及与细胞壁同时膨胀的特 性,这样便容易引起胞内的冰刺破花粉的细胞壁,从 而达到破壁的目的,如果再加其他外力的作用会更 促进破壁率的增加【51. 2.3冻融处理后,再进行超声波处理,在短时间内, 花粉的破壁率就达到98.5%.而将未经冻融处理的花 粉直接进行超声波处理,不但时间长,而且破壁率也 不及前者. 2.4超声波处理过程中,由于卒化反应,会产生一定 的热量,使花粉溶液的温度急剧升高.如果不进行降 温处理,花粉的营养因素就会大大损失,达不到破壁 的目的.所以,冷却是必须的. 2.5花粉在破壁过程中,一定要注意各个环节的卫 生,防止污染.花粉本身营养丰富,极易被环境中的 微生物所利用,所以处理前不但要对其进行消毒,处 理中也要注意无菌操作. 2.6破壁前后花粉形态对照见图l,图2一比较l 和图2,原始花粉的破壁率不高,而经超声波处理后 的花粉的细胞壁已破裂或完全脱落,营养物质能够 完全释放出来. _图1原始花粉的显微照片图2破壁后花粉的显微照片 2-7影响花粉破壁率的因素 影响花粉破壁率的因素有冻融次数,花粉液浓 度,超声功率,超声时间,辐射循环占空比,变幅杆末 ,亟珂 端直径和作用方式等 2,7,l实验中发现,在相同的冻融条件下,冻融三次 以上,与冻融三次破壁情况基本相同,且随后的超声 波处理时间没有多大差别;少于三次,则破壁效果不 好,超声波处理时间延长所以实验选三次冻融处理一 2,7.2花粉液浓度对冻融和超声波处理都有较大的 影响浓度太大.不利于花粉细胞的充分吸涨一只有 在花粉细胞充分吸涨的情况下,通过细胞内外渗透 压和温度的改变,细胞才会更容易破裂;在超声波处 理时,浓度太大,既影响散热,又影响超声波的传递 经过对10%,20%,3O%,40%和5O%的花粉溶液处 理,考虑到破壁率,营养因素和节能等因素,最终选 定花粉溶液的浓度为lO% 2.7.3在其他条件不变的情况下,超声波处理的功 率越大,作用时间就相应缩短综合考虑容器的大 小,散热,噪音和破壁率等因素,实验选用功率为 1O0W. 2.7.4在功率一定,变幅杆直径一定的情况下,选定 超声时间为lOmin,辐射循环占卒比90%: 2.8分析结果 2.8.1破壁后花粉液的微生物指标霉菌数(个/mL): 79;酵母菌数(个/mL):2O;致病菌数:未检出一 2.8.2粗蛋白含量比较处理过的花粉粗蛋白含量为 0.545g/rnL,未处理的花粉粗蛋白含为0.487g/mL 从微生物指标和粗蛋白含量来看,破壁后的花 粉卫生指标合格,营养不低于未破擘的花粉:资料表 明,花粉经破壁后某些水溶性和脂溶性的营养成分 能充分释放,含量会大大超过未破壁的花粉I 3结论 通过反复冻融和超声波法相结合对油菜花粉进 行破壁处理,破壁率高达98.5%,证明这种方法是可 行的此法不仅较完整地保存_r花粉的营养成分,而 且卫生指标也合格,为合理开发利用我国的花粉资 源,推广普及花粉和花粉食品提供了广阔的市场前景 和巨大的商机. 参考文献: 【l】张金谈,王萍莉.现代花粉应用研究『M】.北京:科学出版社. 1990,58,61. 】自然之子蜂产品店编印,蜜蜂产品【M】.2001,35-41. 【2 【3】张星海,沈生荣,郭碧花,油菜花粉的微生物破壁技术研究 ….食品科学,2003,24(3):92-95, 『4】李柏勋,潘薛波,胡舜跃.油菜花粉发酵破壁最佳条件的确 定『JJ.饮料工业,2003,6(1):23-29. 【5】唐维,张星海.花粉破壁方法的研究进展【J1.食品与发酵工 业.2003.29(2):86-92, 『6】赵霖,鲍善芬.松花粉破壁前后显微形态和营养成分的研 究lJ1.营养,2001,23(2):153,156.