微波輻射對小麥胚芽的穩(wěn)定化作用機(jī)制及其應(yīng)用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、中國小麥胚芽(WG)資源豐富,但由于其內(nèi)源酶活性高、不飽和脂肪酸含量豐富,WG快速酸敗變質(zhì)的特性嚴(yán)重制約著其深加工產(chǎn)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(zhì)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(jī)制尚不明了。同時,微波非熱生物效應(yīng)也是學(xué)術(shù)界懸而未決的問題之一。為此,在調(diào)查、分析中國WG資源品質(zhì)狀況基礎(chǔ)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(xué)特性及其結(jié)構(gòu)的影響,探索微波鈍化酶活力是否存在非熱生物效應(yīng);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(zhì)的影響,揭示W(wǎng)G的微波穩(wěn)定化作用機(jī)制,為微波鈍化酶技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
   1.在了解和掌握中國小麥胚芽資源基本現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對采自不同省份的9個大型制粉企業(yè)的WG樣品進(jìn)行了分析與測定。結(jié)果表明,我國商用WG的平均酸價22.80 mgKOH/g,夏季最高達(dá)60

3、.4 mgKOH/g;WG的平均水分含量為12.10%、蛋白質(zhì)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(shù)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(diào)節(jié)WG水分活度至0.84,經(jīng)部分脫脂后,每克WG加入0.75ml橄欖油,55℃下催

4、化水解反應(yīng)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(yīng)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(jìn)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(qiáng)微波輻射對LA結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,在10~23~C之間,微波輻射對LA活力、酶蛋白高級結(jié)構(gòu)均未產(chǎn)生影響,由此說明在此溫度范圍內(nèi),微波處理LA溶液過程中不存在非熱效應(yīng);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(jié)構(gòu)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(nèi)(20s)鈍化LA活力、改

6、變其空間結(jié)構(gòu),由此說明微波輻射可達(dá)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(jìn)行該酶的鈍化試驗,研究不同溫度下高場強(qiáng)微波輻射對LOX酶學(xué)特性的影響。結(jié)果表明,在10~23℃之間,微波輻射對LOX活力與動力學(xué)參數(shù)均無影響,由此說明在此溫度范圍內(nèi),微波處理LOX溶液過程中不存在非熱效應(yīng);在60℃時,微波輻射20s就能完全鈍化LOX的活力,并導(dǎo)致其動力學(xué)參數(shù)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(jìn)設(shè)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W(wǎng)G的微波穩(wěn)定化作用機(jī)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(fēng)量60 Nm3/h;經(jīng)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(zhì)。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(yīng);另一方面,一定強(qiáng)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(yīng);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(zhì)。
   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(jié)構(gòu)和淀粉糊化

9、等特性的影響。結(jié)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(qiáng)度的提高,表觀上呈現(xiàn)出熔融狀,分析為微波輻射使WG中油脂、蛋白質(zhì)及淀粉之間原有的空間結(jié)構(gòu)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(jù)預(yù)糊化程度不同,出現(xiàn)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

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