不同处理方法对玉米胚芽稳定性的影响

刘璐　柴媛　曹慧英

摘要：为了提高玉米胚芽的稳定性，分别采用短时微波、紫外照射和挤压法3种工艺对新鲜玉米胚芽进行稳定化处理。以玉米胚芽的脂肪酶（LA）和脂肪氧化酶（LOX）为指标进行稳定化处理方式择优，结果表明，挤压法在玉米胚芽灭酶效果方面优势明显。

关键词：玉米胚芽；稳定化处理；酶活；工艺

中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）06-0022-05

玉米胚芽是玉米生长发育的核心和起点，其位于玉米籽粒下方，体积较大，约占整个玉米颗粒体积的1/4。玉米胚芽是玉米加工业的重要副产物。在淀粉生产过程中，完整的玉米籽粒被破碎，使得玉米胚芽中的LA，LOX等酶与空气及玉米胚芽含油层充分接触，活性迅速提高。胚芽自身也极易吸湿，在贮藏过程中易受虫害及微生物污染，不易保存。通常胚芽分离数小时后就会产生不良气味，因此，开发有效的稳定化方法是解决玉米胚芽广泛应用的关键。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜玉米胚芽：在湿法生产淀粉过程中分离得到（玉米品种为糯玉米），由开原益海嘉里有限公司提供。

主要试剂：无水乙醇，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，阿拉伯树胶，橄榄油，氢氧化钠，吐温20。

1.2 仪器设备

UV9000型紫外可见分光光度计：上海元都有限公司；MZC-1070M型微波炉：青岛海尔科技有限公司；LD4-2型离心机：上海安亭科学仪器厂；HN-150Y型超声波细胞粉碎机：宁波新芝生物科技股份有限公司；双螺杆挤压机：济南赛信膨化机械有限公司，其螺杆直径为65 mm，螺杆长度为1 008 mm，两螺杆中心距为56 mm，螺杆长径比为18∶1，机筒温度在0～300 ℃之间连续可调。

1.3 试验方法

1.3.1 玉米胚芽稳定化试验 1） 短时微波稳定化。将120 g新鲜全脂玉米胚芽置于微波炉专用盘上，厚度为1 cm，以不同微波功率和时间对玉米胚芽进行稳定化处理。微波炉微波功率分别设置为100，300，500，700，900 W。微波处理时间分别设置为1，2，3，4，5 min。另加一组功率、处理时间分别为475 W，3 min。投料量分别设置为90，120，150，180，210 g。测定微波处理后玉米胚芽中脂肪酶和脂肪氧化酶残余活性。重复3次。2） 紫外照射稳定化。将120 g新鲜全脂玉米胚芽置于纱布上，厚度为1 cm，以不同紫外照射时间对玉米胚芽进行稳定化处理。将玉米胚芽放入紫外杀菌灯下，照射时间分别设置为3，6，9，12，15 min。测定紫外照射处理后玉米胚芽中脂肪酶和脂肪氧化酶残余活性。重复3次。3） 挤压法稳定化。机筒温度分别设置为60，75，90，105，120，

135 ℃，螺杆转速为25 Hz，进行单因素试验。螺杆转速分别设置为15，20，25，30，35 Hz，机筒温度为90 ℃，进行单因素试验。测定处理后玉米胚芽中脂肪酶和脂肪氧化酶残余活性。重复3次。

1.3.2 玉米胚芽脂肪酶（LA）活动度的测定 1） 制备样液。准确称取5 g玉米胚芽样品于研钵中，加入pH 6.9的磷酸缓冲液20 mL，在冰浴中研磨10 min，利用超声波细胞破碎仪进行细胞破碎10 min，时间间隔5 s，全程处于冰浴，将破碎后的玉米胚芽在4 ℃下以

10 000 r/min离心处理10 min，离心后过滤取上层清液，储存于4 ℃，备用。2） 测定脂肪酶残余酶活。A液：7%的阿拉伯树胶溶液75 mL和橄榄油25 mL，磁力搅拌20 min；B液：A液5 mL，0.10 M pH 7.0的磷酸緩冲液2 mL，样液1 mL，混合均匀；C液：1∶1丙酮—无水乙醇混合溶液；D液：0.05 M氢氧化钠溶液。将B液放入37 ℃恒温振荡培养箱中30 min，转速设置为200 r/min，振荡结束后向溶液中加入C液15 mL和酚酞试剂7滴，用D液进行滴定，记录消耗氢氧化钠溶液的体积，按公式计算脂肪酶（LA）活性。

LA活性（%）=[（V（NaOH）1-V（NaOH）2）×0.05×

28.2]÷4.6×100 （1）

LA残余酶活（%）=（LA活性1÷LA活性2）

×100 （2）

式中：V（NaOH）1为样品消耗氢氧化钠体积，mL；

V（NaOH）2为空白消耗氢氧化钠体积，mL；0.05为配制NaOH溶液0.05 mol/L；LA活性1为样品钝化后酶活性，mL/min；LA活性2为样品钝化前酶活性，

mL/min。

1.3.3 玉米胚芽脂肪氧化酶（LOX）活动度的测定 1） 制备样液。参照1.3.2中样液制备方法。2） 制备储备液。在N2保护下，取111 μL亚油酸与111 μL吐温20，加入10 mL容量瓶中，滴加0.1 M NaOH调节溶液样品至澄清，用去离子水定容到10 mL，得到浓度为1%（W/V）的亚油酸溶液，装入密封管中，于-20 ℃储存，备用。3） 配制底物溶液。将储备液用pH 9.0硼酸缓冲液进行20倍稀释，作为底物，进行脂肪氧化酶残余酶活的测定。4） 测定脂肪氧化酶残余酶活。取2.7 mL底物、0.3 mL样液于比色皿中，充分混匀，在0.5 min内迅速将比色皿放入分光光度计中，在波长为234 nm下测定其吸光度并记录数据，按公式计算脂肪氧化酶（LOX）活性。

LOX残余酶活（%）=A1/A2×100 （3）

式中：A1为钝化后样品吸光值；A2为钝化前样品吸光值。

1.4 统计分析

试验所有测定数据均测定3次，利用Excel软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 短时微波处理对玉米胚芽脂肪酶和脂肪氧化酶活性的影响endprint

2.1.1 微波时间的影响 微波具有加热均匀迅速、热转换效率高、热惯性小、节能、易于控制等特点，且具有灭酶、杀菌和杀虫等作用，可以使玉米胚芽温度快速上升，使酶产生热变形而失活。在微波功率475 W、样品量150 g条件下，不同微波处理时间下LA和LOX残余酶活情况如图1所示。

由图1可以看出：随着微波处理时间延长，玉米胚芽中的LA和LOX残余量都逐渐下降，对LOX影响较大。当微波处理时间为1 min时，LA和LOX残余酶活分别为91.32%，78.75%；当微波处理时间为4 min时，LA残余酶活下降不明显，而LOX残余酶活显著下降至18.75%；即使微波处理时间达到最长时间5 min，LOX残余酶活仍高于10%；继续增加微波时间，会使玉米胚芽产生焦糊状态，破坏玉米胚芽中其他营养成分。因此，微波稳定化效果并不理想。

2.1.2 样品量的影响 在微波功率475 W、微波处理时间3 min条件下，不同样品量下LA和LOX残余酶活情况如图2所示。

由图2可以看出：随着样品量的增加，玉米胚芽中LA和LOX残余酶活都呈上升趋势。这是由于样品量的增加导致料层厚度增加，料层厚度大则微波能量不能全部作用到玉米胚芽中，从而导致灭酶效果变差。当样品量为90 g时，LA和LOX残余酶活分别为79.79%，69.27%；当样品量为120 g时，LA残余酶活上升最高，LOX残余酶活也有较明显的上升，说明在样品量为120 g时微波处理后的玉米胚芽容易酸败；当样品量为150 g时，LOX残余酶活有所下降，此时LA和LOX残余酶活分别为85.95%，76.25%，与最初样品量为90 g时LA和LOX残余酶活相差不多；当样品量大于150 g时，LA残余酶活上升缓慢；当样品量为210 g时，LA和LOX的残余酶活都达到了最高值，分别为87.01%，83.69%。考虑到一次能够处理样品多少的问题，将样品量设为150 g。

2.1.3 微波功率的影响 在微波处理时间3 min、样品量150 g条件下，不同微波功率下LA和LOX残余酶活情况如图3所示。

由图3可以看出：随着微波功率的增大，玉米胚芽中LA和LOX的残余酶活逐渐降低；但即使达到最大功率，LA和LOX的钝化效果仍较差。当微波处理功率为100 W时，LOX残余酶活为69.36%；当微波处理功率增加到900 W时，LOX残余酶活降低为22.6%，仍处于较高水平。LA残余酶活较LOX残余酶活钝化效果更差，即使在功率最大（900 W）情况下，LA残余酶活仍为69.28%，说明微波处理对LA钝化效果不明显。

2.2 紫外照射处理对玉米胚芽脂肪酶和脂肪氧化酶活性的影响

在样品量120 g条件下，不同紫外照射时间下LA和LOX残余酶活情况如图4所示。

由图4可以看出：经紫外照射处理后，LOX残余酶活明显低于LA残余酶活。LOX对紫外线非常敏感，当紫外照射时间为3 min时，LOX残余酶活就已低于10.00%；当照射时间为9 min时，LOX被全部灭活。而紫外照射下LA残余酶活则下降缓慢，当照射时间在12 min之内，LA残余酶活由84.73%下降至71.97%，仅下降了12.76%；继续增加照射时间，LA残余酶活开始回升；当照射时间为15 min时，LA残余量回升至76.97%。因此，确定紫外照射时间为12 min。

2.3 挤压处理对玉米胚芽脂肪酶和脂肪氧化酶活性的影响

2.3.1 挤压温度的影响 在螺杆转速25 Hz条件下，不同挤压温度下LA和LOX残余酶活情况如图5所示。

由图5可以看出：LA和LOX残余酶活随套筒温度升高呈现逐渐降低趋势，但LA灭活效果没有LOX灭活效果显著，表明LA较LOX更能承受高温的作用。当挤压温度为60 ℃时，LA残余酶活为80.97%，灭活效果并不是十分理想；当挤压温度达到105 ℃时，LA残余酶活显著降低为27.30%；当挤压温度达到120 ℃时，LA残余酶活为19.34%，与挤压温度为135 ℃时残余酶活16.92%相接近。挤压温度的升高对LOX灭活效果较好，当挤压温度为60 ℃时，LOX残余酶活性为37.08%，表明LOX被部分灭活；当挤压温度升高至105 ℃时，LOX残余酶活降低至3.72%，达到了较好的灭酶效果；当挤压温度升高至120 ℃时，LOX被全部灭活。

2.3.2 螺杆转速的影响 在挤压温度120 ℃条件下，不同螺杆转速下LA和LOX残余酶活情况如图6所示。

由图6可以看出：当螺杆转速低于20 Hz时，LA残余酶活随着螺杆转速增加而降低；当螺杆转速大20 Hz时，随着螺杆转速增加，残余酶活明显增大；当螺杆转速为20 Hz时，LA残余酶活达到最小值27.40%。LOX残余酶活随着螺杆转速增加而降低，其变化范围为5.26%～20.79%。当螺杆转速为15～20 Hz时，随着螺杆转速增加，LOX残余酶活呈逐渐降低趋势；当螺杆转速为25～30 Hz时，残余酶活达到最小值5.26%；当螺杆转速超过30 Hz继续增加时，残余活性随之升高。这是由于螺杆转速的变化对胚芽所受到的剪切力以及物料停滞时间具有双重影响。挤压机螺杆转速越大，物料所受剪切力越大，同时物料在机筒内的停滞时间越短；反之，螺杆转速越小，物料所受到的剪切力越小，但物料在机筒内停留时间延长。随着停滞时间的延长，LOX残余酶活受到挤压温度的影响。从总体上来看，停滞时间对残余酶活影响更大，因此，螺杆转速较低时，物料所受剪切力较小，但在挤压腔中逗留的时间增长，对酶的钝化效果更好。

3 结论与讨论

本研究分别以短时微波、紫外照射和挤压3种方法对玉米胚芽进行稳定化处理，以玉米胚芽LA和LOX的残余酶活为指标进行处理方式的择优，得到3种处理方式的最优工艺。在微波处理时间5 min、样品处理量150 g、微波功率475 W的条件下，LOX残余酶活性降至11.36%，LA残余酶活性降至75.82%。在紫外照射12 min的条件下，LOX被全部灭活，LA残余酶活降至72.36%。在螺杆转速25 Hz、挤压温度120 ℃条件下，LOX被全部灭活；在螺杆转速25 Hz、挤压温135 ℃条件下，LA残余酶活为16.92%。

微波能用于灭酶主要是基于微波的热效应。微波可使玉米胚芽中的极性分子（水、蛋白质的极性基团等）产生高速的取向运动而使分子间剧烈摩擦，其产生的内能导致酶蛋白质变性而失活。另外，水分流失也抑制了脂肪水解的发生。虽然长时间的高温处理可以使酶在一定程度上失活，但高温烘焙对玉米胚芽稳定化的作用主要是降低水分含量。挤压对脂肪酶的钝化机理不仅是机筒的高温使酶失活，在挤压过程中设备的机械能转化为玉米胚芽的内能，玉米胚芽在挤压腔内受到的高压、高剪切、膨爆等作用使其重新组织化，从而达到钝酶的目的。3种稳定化玉米胚芽中，挤压膨化的玉米胚芽脂肪酶残余量最低，这是由于挤压法是高温、高压、剪切和摩擦的组合加工过程，物料经挤压膨化后发生淀粉糊化、蛋白质变性、分子结合键裂解等，有效地抑制、钝化脂肪酶和脂肪氧化酶的活性，达到更好的灭酶效果。

参考文献

[1] 曹辉，马海乐，骆琳，等.小麦胚芽微波灭酶技术的试验研究[J].食品工业科技，2003（2）：60.

[2] 张锐利，张伟敏，郑诗超.小麦胚芽灭酶试验中微波的作用研究[J].粮食加工，2005，30（5）：45-46.

[3] 傅苏芳，丁玉庭，刘璘，等.不同热处理条件对麦胚贮藏稳定性的影响研究[J].食品研究与开发，2008，29（6）：140-143.

[4] YALCIN S，BASMAN A.Effects of infrared treatment on urease， trypsin inhibitor and lipoxygenase activities of soybean samples[J].Food Chemistry，2015，169（1）：203-210.

[5] 郑兵福，廖卢艳，蒋立文.不同处理对四棱豆脂肪氧化酶活性的抑制作用[J].食品科学，2011，32（1）：82-85.

[6] 喬展，张业辉，张名位，等.不同处理工艺对米糠稳定化的影响[J].广东农业科学，2012（15）：90-93.（下转第29页）endprint