干熱處理對米糠儲藏期脂肪酸、過氧化值及丙二醛變化的影響

韓思萌，劉昆侖，*，陳復生，林鳳巖，鄭峰，李肖

（1.河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州450001；2.濟寧市機械設計研究院，山東濟寧272000；3.山東凱斯達機械制造有限公司，山東濟寧272000）

稻谷是我國第一大糧食作物，米糠是稻谷加工副產物，約占稻谷總質量的6%，主要由糙米的果皮、種皮、糊粉層和胚芽組成。米糠除含有脂肪、蛋白質、粗纖維和灰分外，還富含維生素和礦物質。米糠所含的生物活性物質如生育三烯酚、米糠多糖、肌醇、阿魏酸、谷維素、菲丁和IP6等具有降“三高”、抗腫瘤、提高機體免疫和抗氧化等多種生理功能[1-3]。米糠雖然富含多種營養活性成分，但目前大部分米糠被用作畜禽飼料，用于營養產品的米糠不足15%。因此，米糠這一寶貴資源尚未得到有效利用，開發潛力巨大。新鮮米糠的不穩定性為其儲存、運輸帶來極大困難；此外，米糠油脂不飽和脂肪酸含量高，易發生氧化變質。碾米后米糠在脂肪酶作用下水解酸敗，脂肪酸含量在數小時內迅速上升，風味損壞，pH值下降，功能性質變差。當米糠脂肪酸含量過高時，進一步精煉加工沒有現實意義，即使用于飼料也會造成畜禽一定程度的消化不良。因此，米糠的不穩定性已成為制約米糠高效利用的關鍵因素。因此，研究不同處理方法對米糠穩定性的影響，以及米糠儲藏過程中營養成分和儲藏特性變化具有重要意義。

米糠酸敗的主要原因是由其所含脂肪酶和氧化酶造成的。脂肪酶位于種皮層，油脂位于糊粉層、亞糊粉層和胚中，碾米過程使得油脂與脂肪酶相互接觸，進而迅速水解產生游離脂肪酸，進一步在氧化酶、光、熱等因素的共同作用下發生脂肪酸敗。新鮮米糠在一天內其游離脂肪酸值可以增加7%～8%，之后以每天4%～5%的速率增加。因此，防止米糠酸敗的關鍵在于抑制脂肪酶的活性。米糠酸敗產生的游離脂肪酸極不穩定，容易氧化生成過氧化物和氫過氧化物，這些物質繼續分解為醛、酮類化合物及其他氧化物[4-5]，進而導致其風味產生不良變化[6]。熱處理是使酶失活最常用的方法，米糠脂肪酶的最適溫度為35℃～40℃，高溫能夠破壞其活性。因此，本研究擬對比研究不同干熱處理條件下米糠儲藏期脂肪酸、過氧化值及丙二醛的變化，旨在為延長米糠的儲藏期、改善米糠儲藏品質、減少資源損失提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮米糠：原陽縣八素米業有限公司，過40目篩備用。

磷酸氫二鈉、檸檬酸、亞硫酸氫鈉、氫氧化鉀、甲醇：洛陽市化學試劑廠；鄰苯二胺、硫代巴比妥酸：國藥集團化學試劑有限公司；過氧化氫、硫氰酸鉀：天津市凱迪化學試劑有限公司；正己烷、三氯甲烷、三氯乙酸：天津市科密歐化學試劑有限公司；無水乙醇：天津市天力化學試劑有限公司；氯化亞鐵：天津市光復精細化工研究所；以上試劑均為分析純；去離子水：杭州市娃哈哈集團。

1.2 試驗方法

1.2.1 干熱法處理米糠

根據溫度、時間、厚度單因素試驗，綜合選擇120℃、1 cm厚度烘箱處理米糠233、143、88 min和130℃、1 cm厚度烘箱處理86、66、50 min作為儲藏試驗的處理組，同時儲藏未處理米糠作為對照組。

1.2.2 過氧化物酶活力

精確稱取2.000 g米糠樣品于錐形瓶中，加入50mL pH 6.5的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液。室溫25℃下振蕩40 min，混合液以4 000 r/min離心10 min。取2.5 mL上清液，然后用緩沖溶液定容至100 mL，吸取兩份25 mL樣品置于50 mL燒杯內。最后在25℃水浴恒溫下，其中一份樣品先后加入0.5 mL 1%鄰苯二胺和0.5 mL 0.3%過氧化氫溶液，反應5 min之后立刻加入1 mL飽和亞硫酸氫鈉溶液終止反應，于430 nm處測定其吸光度，作為處理組。另一份樣品先后加入0.5 mL 1%鄰苯二胺、1 mL飽和亞硫酸氫鈉和0.5 mL 0.3%過氧化氫溶液，反應5 min后在430 nm處測定其吸光度，作為空白組。

式中：A為吸光度差值對應活力，U；m為質量，g。

過氧化物酶殘余活力以相對值表示，計算公式如下。

1.2.3 脂肪酸值

精確稱取5.000g米糠樣品于錐形瓶中，加入50mL正己烷，室溫25℃下振蕩30 min。靜置10 min后過濾。取25 mL濾液和25 mL酚酞乙醇溶液，用氫氧化鉀乙醇滴定至微紅色且30 s內顏色不退即可，所耗用的氫氧化鉀乙醇溶液體積為V。取25 mL酚酞乙醇溶液，用氫氧化鉀乙醇溶液滴定，所耗用氫氧化鉀乙醇溶液體積為V0（V0=0.05 mL），作為空白組。

式中：V為滴定樣品耗用氫氧化鉀乙醇體積，mL；V0為空白組耗用氫氧化鉀乙醇體積，mL；N為氫氧化鉀乙醇溶液的濃度，mol/L；m為質量，g。

1.2.4 過氧化值

參考GB 5009.227-2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》。

1.2.5 丙二醛含量

精確稱取米糠2.00 g置于研缽中，加入5 mL10%三氯乙酸溶液碾磨至勻漿。再加25 mL 10%三氯乙酸溶液搖勻后以4 000 r/min離心10 min。取4 mL上清液和4 mL 0.6%的硫代巴比妥酸混勻后沸水煮沸15 min。冷卻液在450 532 nm和600 nm處測定其吸光度。

式中：A450為450 nm處的吸光度值；A532為532 nm處的吸光度值；A600為600 nm處的吸光度值；m為質量，g。

1.2.6 模擬儲藏試驗

將不同干熱處理米糠以及對照組米糠分別在溫度25℃的生化培養箱中進行為期60 d的儲藏，每10 d取樣。

1.3 數據處理

試驗重復3次，結果以平均值±標準差表示。采用Origin 8.5作圖。

2 結果與討論

2.1 過氧化物酶活力的變化

過氧化物酶是一種耐高溫的酶，通常有較高的活力，會導致米糠中游離脂肪酸的氧化，釋放難聞氣味，影響米糠及其相關制品的品質。因此，可以通過過氧化物酶活力評價米糠儲藏穩定性。圖1是不同干熱條件處理的米糠儲藏60 d內過氧化物酶殘余活力的變化。

圖1 不同干熱條件處理米糠過氧化物酶殘余活力變化Fig.1 Changes of residual viability of rice bran peroxidase treated by various dry heat conditions

由圖1可知，120℃和130℃處理一定時間可使米糠的過氧化物酶（rice bran peroxidase，RBP）殘余活力達到相同，但其在儲藏過程中有不同變化趨勢。120℃處理88 min和130℃處理50 min的RBP殘余活力呈現緩慢下降趨勢，而120℃處理143、233 min和130℃處理66、86 min的RBP殘余活力卻呈現上升趨勢。尤其是130°C處理66 min的RBP殘余活力在儲藏30 d后大幅度增長，在60 d時達到最大，與120℃處理88 min的米糠過氧化物酶殘余活力相同。

米糠中的過氧化物酶耐熱性較強，不易失活，只有在高溫和延長處理時間的條件下才可以起到較好的抑制作用。隨著儲藏時間的延長以及米糠對水分的再次吸收，抑制作用被打破，儲藏前期過氧化物酶殘余活力較低的米糠殘余酶活力緩慢增加[7]；過氧化物酶殘余活力較高的米糠在儲藏期不受水分影響，一直處在較高水平，因米糠自身脂肪含量的限制，隨著儲藏時間的延長，米糠的過氧化物酶殘余活力反而緩慢下降。

2.2 脂肪酸值的變化

脂肪酸值與食品中的游離脂肪酸含量緊密相關，米糠脂肪在脂肪酶作用下水解產生游離脂肪酸是米糠酸敗變質的主要原因。因此，本試驗中脂肪酸值在一定程度上可以反映米糠儲藏中的品質變化。圖2和圖3分別為120℃和130℃處理不同時間的米糠樣品以及對照組米糠在25℃下儲藏60 d內的脂肪酸值變化。

圖2 120℃處理米糠脂肪酸值變化Fig.2 Fatty acid changes of rice bran with 120℃treatment

圖3 130℃處理米糠脂肪酸值變化Fig.3 Fatty acid changes of rice bran with 130℃treatment

從圖2和圖3中可以出，對照組米糠在儲藏期脂肪酸值呈現增長的趨勢，儲藏40 d時達到峰值后趨于平緩，脂肪酸值儲藏前后分別為26.283 mg/100 g和160.287 mg/100 g；儲藏前10 d，米糠脂肪酸值急劇增長，之后增長有所減緩，但整體呈增長趨勢，這符合新鮮米糠酸敗變質的規律。脂肪酶經過碾米加工激活后與脂肪接觸，室溫25℃下可迅速水解米糠脂肪使脂肪酸值在幾小時內快速上升。120℃干熱處理233、143 min和88 min的米糠脂肪酸值在儲藏60 d后脂肪酸值分別增加16%、21%和43%。130℃干熱處理86、66 min和50 min的米糠脂肪酸值在儲藏60 d后脂肪酸值分別增加35%、61%和34%。圖2和圖3的結果表明，對照組米糠儲藏60 d后脂肪酸值約是儲藏前的6倍，干熱處理能夠有效降低米糠游離脂肪酸含量。且120℃處理不同時間的米糠隨著處理時間的延長，脂肪酸值的增量明顯減少；130℃處理86 min的米糠的脂肪酸值增量約是120℃處理88 min的米糠的脂肪酸值增量的81%。這說明米糠加熱時間越長，溫度越高，脂肪酶鈍化效果越好。干熱處理溫度低于100℃時，米糠穩定效果不明顯；干熱處理溫度超過140℃會導致米糠變焦[8]。此外，處理時間也不能過長，否則米糠營養成分以及其功能特性會受到影響，這不利于米糠的綜合利用。

2.3 過氧化值的變化

米糠在儲藏過程中，受外界因素，如溫度、濕度、真空度等影響，脂肪不穩定，產生大量游離脂肪酸，從而導致米糠脂肪酸值的變化。但作為動態平衡中間產物的游離脂肪酸，其性質不穩定，水解生成的不飽和脂肪酸在脂肪氧化酶作用下氧化成過氧化物，還可以進一步氧化分解為醛、酮等物質，產生不良風味，破壞必需脂肪酸和脂溶性維生素等營養成分。米糠脂肪酸值作為酸敗的重要指標，米糠的穩定化研究多集中于抑制脂肪酶活性、防止米糠水解酸敗和降低脂肪酸值上，對于儲藏期米糠的氧化酸敗以及干熱處理對米糠氧化酸敗的影響研究有限。因此，本試驗通過干熱處理對于米糠儲藏期過氧化值的影響，研究干熱處理防止米糠氧化的作用。圖4和圖5分別為120℃和130℃處理不同時間的米糠樣品以及對照組米糠在25℃下儲藏60 d內的過氧化值變化。

從圖4和圖5中可以看出，對照組米糠在儲藏期過氧化值呈現增長的趨勢；120℃和130℃處理不同時間的米糠樣品過氧化值均呈現先減小后增大的趨勢，且均在儲藏20 d時為最小值。圖4和圖5的結果表明對照組米糠儲藏60 d后過氧化值約是儲藏前的1.6倍，干熱處理在一定程度能夠有效降低過氧化物含量。但不同干熱處理后的米糠的初始過氧化值都比對照組米糠有所升高，這是熱處理促進脂肪酸氧化，產生過氧化物所造成的。儲藏前20 d，米糠過氧化值明顯下降，這是過氧化物進一步氧化分解為醛、酮類物質所造成的。隨著儲藏時間的延長，過氧化物的生成大于其分解速度，過氧化值又呈現增長的趨勢。120℃處理143 min和88 min的米糠過氧化值減小和增加的速度均比處理233 min的快，并且在儲藏20 d后二者的過氧化值逐漸小于對照組米糠的過氧化值；而130℃不同處理時間的米糠過氧化值在儲藏20 d后，三者的過氧化值均逐漸小于對照組米糠。這說明米糠加熱時間越長，溫度越高，過氧化值變化的幅度越小。但是干熱處理的溫度過高，時間過長，會使米糠的過氧化值一直高于對照組米糠。

圖4 120℃處理米糠過氧化值變化Fig.4 Peroxide value changes of rice bran with 120℃treatment

圖5 130℃處理米糠過氧化值變化Fig.5 Peroxide value changes of rice bran with 130℃treatment

2.4 丙二醛含量的變化

丙二醛作為過氧化物降解產物之一，其含量可以衡量脂質氧化程度[9]。圖6和圖7分別為120℃和130℃處理不同時間的米糠樣品以及對照組米糠在25℃下儲藏60 d內的丙二醛含量的變化。

圖6 120℃處理米糠丙二醛變化Fig.6 Malondialdehyde value changes of rice bran with 120℃treatment

圖7 130℃處理米糠丙二醛變化Fig.7 Malondialdehyde value changes of rice bran with 130℃treatment

從圖6和圖7中可以看出，對照組米糠在儲藏期丙二醛含量呈現增長的趨勢，儲藏前30 d其增長平緩；后30 d增長速率加快。這種變化特征是由于在儲藏前期，游離脂肪酸大量積累，隨后脂肪氧化酶激活[10]，脂肪氧化生成氫過氧化物，丙二醛作為其裂解產物生成速度趕不上游離脂肪酸生成速度，因此儲藏前期增長較慢。儲藏后期是丙二醛積累階段，這時丙二醛含量迅速增長[11]。干熱處理后的米糠的初始丙二醛含量均比對照組米糠的高，這是熱處理促進脂肪酸氧化，進而產生過氧化物，進一步氧化分解為醛、酮類物質所造成的。儲藏前30 d，前期積累的過氧化物快速分解，丙二醛含量隨著儲藏時間的增加呈現快速增長的趨勢，儲藏后30 d，隨著過氧化物分解速度下降，丙二醛含量緩慢增加。圖6和圖7的結果表明，120℃和130℃處理的米糠的丙二醛含量均大于未處理樣品；而130℃不同處理時間的米糠的過氧化值在儲藏50 d后，三者的丙二醛含量均小于對照組米糠的丙二醛含量。這說明米糠過氧化物的變化趨勢與丙二醛含量變化緊密相關，這也是過氧化物作為脂質氧化中間產物的必然結果。

3 結論

干熱法處理米糠后能有效抑制過氧化物酶殘余活力，從而達到長期儲藏的目的。隨著儲藏時間的延長，對照組米糠和干熱處理米糠的脂肪酸值均呈現增大的趨勢，品質下降。對照組米糠儲藏60 d后脂肪酸值是儲藏前的6倍，干熱處理組米糠的脂肪酸值增加較少。隨著處理溫度的提高和時間的增加，米糠脂肪酸值變化越小，說明高溫長時有利于控制米糠脂肪酸值。但溫度和時間對米糠儲藏期過氧化值和丙二醛含量的影響不容忽視。干熱處理后的米糠過氧化值初始值和丙二醛含量初始值均比對照組米糠的初始值高，但隨著儲藏時間的延長，干熱處理米糠的過氧化值先減后增，丙二醛含量逐漸增加，對照組米糠的過氧化值和丙二醛含量會超過處理后的樣品。本研究對比脂肪酸值、過氧化值和丙二醛含量的變化，說明干熱處理對于控制米糠酸敗氧化有積極作用。高溫短時間處理和低溫長時間處理均可控制米糠脂肪酸值，但高溫短時間處理米糠對其過氧化值以及丙二醛影響相對較小，對控制脂肪酸值的同時避免米糠的過度氧化效果更好。