微波技術在油菜籽加工中的應用研究

房創民

[摘要]微波技術在油菜籽加工中的應用效果極佳，引起了相關人員的高度關注。如果在油菜籽壓榨之前執行微波預處理操作，能夠提升菜籽油中油菜籽多酚含量，最高提升量能夠達到120倍。本文對微波加熱在菜籽干燥中的應用進行總結，并圍繞微波技術在油菜籽加工領域的應用情況展開深入的探討，以此為后續工作的開展提供可靠依據。

[關鍵詞]微波技術;油菜籽加工;干燥

中圖分類號：TS224 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

實際波長范圍為1mm～1m，頻率范圍為300MHz～300GHz的電磁波才能稱之為微波。微波的熱效應與傳統加熱方式存在明顯的不同，并且在微波加熱過程中，內部極性分子十分復雜，能夠瞬間將電磁能轉變成熱能。另外，在實際微波加熱操作中，實際熱量會從物料內部向外轉移，進而提升了微波加熱的速度，提高了能量利用率。從我國發展角度來說，油菜籽屬于重要的大宗油料作物，在加工過程中，應重點提升油脂的營養價值，這也是微波技術應用于油菜籽加工的主要目的。

1 微波加熱在油菜籽干燥中的應用

其實油菜籽微波干燥時，涉及的操作階段有很多，如加速、恒速和降低等。其中，加速階段需要消耗的時間較短。通過油菜籽的微波干燥，內部溫度的變化幅度越來越明顯，主要階段包括快速升溫、降溫和緩慢降溫等。在具體的微波操作中，倘若實際物料溫度處于100℃以下，油菜籽的水分蒸發將與實際指數下降規律保持一致。反觀干燥過程，實際載荷循環等因素容易對油菜籽微波干燥速度產生影響，在具體執行微波操作時，如果處于荷載循環狀態，最終收獲的效果遠比干燥狀態明顯。在微波區域中，為避免受熱不均勻等問題出現，工作人員可以使用一些體積較小的容器。有了微波干燥技術的幫助，不僅能夠控制酶的活性，還能有效發揮殺菌滅酶的效果。例如，如果將菜籽放在100℃的環境下微波10min，內部過氧化物酶和磷脂酶活性也會降到10%以下。

2 微波預處理對油菜籽結構的影響

油菜籽由胚芽、胚乳和種皮組成，其中占據重量最多的當屬胚乳，大約占整個油菜籽的80%左右。在實際微波操作時，水分子的擴散以由內向外為主，這也使得油菜籽各個部位結構發生了很大的變化。在微波之前，油菜籽顆粒外觀顯得十分光滑且完整，當進行微波預處理后，油菜籽細胞膜邊界呈現模糊狀態，芥子酶細胞結構漸漸消失。在微波預處理工作結束之后，由于存在水分子溢出現象，細胞內通道漸漸增加，但如果水分降低到一定程度之后，細胞結構極易出現塌陷情況，外形上也無法保持完整。更為重要的是，水分子大量溢出之后，會為油滴提供更多的溢出空間，提高壓榨過程中油脂的獲得率。相比之下，當微波預處理工作結束之后，實際油菜籽得油率將提升28%左右。如果水分蒸發過度，油菜籽的細胞壁也會發生坍塌，出現很多新的粉末狀物質，這是細胞破碎的結果，這些粉末會將出油通道堵死，降低出油率。研究人員Malgorzata[1]通過實驗發現，油菜籽微波3min與微波7min的出油率相比，前者略高一些。

在整個微波預處理工藝的作用下，容易出現水分溢出的情況，此時油菜籽內部結構也會出現一些變化，從而避免了其他物質活性遷移的情況出現。更為重要的是，微波操作會釋放較多能量，進而將活動物質的復合體破壞，釋放出更多的游離型活性物質，這也是整個活性物質遷移的基本過程。

3 微波預處理對菜籽油微量成分的影響

從菜籽油構成角度來說，含量最多的當屬不飽和脂肪酸，其中還涉及大量的微量營養成分，如植物多酚、維生素E等，菜籽油本身也具備較強的抗氧化能力。通過微波預處理，菜籽油中的多酚含量會相繼提升，同時還能夠提升菜籽油的壓榨率，合理分布微量營養成分，強化活性物質向油脂遷移的能力，優化菜籽油風味。

3.1 微波預處理對菜籽油中多酚的影響

Koski等[2]從菜籽中分離出4-羧基-3，5-二甲氧基苯乙烯，由于是從菜籽中分離出來的，也被人們稱之為菜籽多酚。該物質具備良好的抗腫瘤功效，能夠避免炎癥出現，阻斷COX-60信號通路，抑制胃部腫瘤的擴散。當微波預處理操作執行結束后，菜籽中菜籽多酚含量也會發生明顯的變化，最高可以提升120倍。很多研究人員通過研究得出以下結論：通過微波操作的執行，實際物質的形成溫度能夠達到160℃，隨著時間的延續，菜籽多酚會表現出先提升，后下降的特點。之所以會出現上述現象，主要是因為菜籽多酚自身存在不穩定的情況，當溫度逐步提升時，菜籽多酚降解速度會下降，生產速度提升較為明顯，進而出現一些新的化學反應。楊湄等[3]對白菜型、甘藍型、芥菜型油菜籽進行比較研究，以了解其中芥子酸和衍生物之間的遷移規律，發現隨著微波處理時間的延續，菜籽多酚上升比較明顯。菜籽中的芥子酸向油中的遷移率為1.4%～2.7%，菜籽多酚為56%～83%，芥子堿則全部處于粕中。

3.2 微波預處理對菜籽油風味物質的影響

借助于微波處理操作，能夠有效降解菜籽中的硫苷類物質，研究人員對菜籽中硫苷的含量進行了深入的研究，將實際變化情況呈現出來。當實際微波預處理操作結束后，菜籽中酶細胞會漸漸消失;當微波時間延長之后，芥子酶鈍化速度也會進一步提升;當微波時間超過6min之后，整個菜籽中的芥子酶活性將降到0，硫苷類物質含量大幅下降。延長微波時間，物料溫度也會得到相應的提升，進而導致硫苷出現降解反應，其中低硫苷和中硫苷含量分別下降50%和53%。通過微波操作，菜籽油的風味可以得到有效改善，當微波處理6min之后，還會產生新的風味物質，即吡嗪風味，在優化口感上起到了十分重要的作用。反觀沒有經過處理的菜籽油，腈類化合物含量占比達到了6.1%，異硫氰酸酯占比93.9%。周琦[4]借助GC-MS-PCA實現對菜籽油微波過程風味物質的全面分析，在實際微波過程之中，0～3min會出現辛烷和乙醇;4～5min會出現二甲基硫醚，6min后徹底消失。

3.3 微波預處理對菜籽油中維生素E的影響

相關研究表明，油菜籽中維生素E的成分包括γ維生素E、α維生素E以及PC-8，其中γ維生素E和α維生素E的含量分別為60%～74%、26%～35%。當菜籽油微波處理工作結束之后，γ維生素E的含量會比之前明顯提升，如比浸出油時提出了135%，比冷榨油提升了56%。除此之外，實際維生素E的含量也會呈現先增加后降低的特點，微波4min之后，生育酚總量會達到最高，增加比例為29%;微波7min之后，生育酚總量會有所降低，但比之前沒有進行微波處理時高出24%。實際微波樣品中的α維生素E的含量并不會有明顯區別，差距始終維持在1%左右。PC-8在微波4min之后，含量提升幅度較為明顯，在后續保持穩定[5]。

3.4 微波預處理對菜籽油中其他活性物質的影響

菜籽微波結束后，β胡蘿卜素含量也會出現變化，即先增加，后降低。微波3min之后，β胡蘿卜會達到最高狀態，比之前提升了21.42%，隨后開始降低;微波7min之后，會與之前沒有進行微波操作的菜籽油保持同步。菜籽油中的葉黃素，隨著微波時間的延續，含量越來越低，當微波7min之后，浸出油中的葉黃素比最初油樣降低了49.82%。除此之外，菜籽油顏色之所以會發生變化，主要是因為是菜籽油中的β胡蘿卜素會與蛋白質結合在一起，在加熱過程中，蛋白質會出現變性情況，釋放出更多的胡蘿卜素。此時，β胡蘿卜能夠溶解于油脂之中，使β胡蘿卜素上升的幅度越來越大[6-8]。

4 結 論

綜上所述，微波加工模式在油菜籽加工領域中得到了廣泛應用，能夠保證食用者的健康不受影響。但從實際的發展過程中能夠看出，該項技術的普及率十分有限，前期投資也較高。為此，相關人員需要以理性的態度看待微波技術，絕不能出現微波輻射情況過于嚴重等問題。另外，整個菜籽多酚的轉化機制并不明朗，人們還需要對菜籽多酚的形成條件和基礎進行深入研究，為芥子酸和衍生物轉化成菜籽多酚創造有利條件。

參考文獻

[1]Malgorzata.Microstructure and enhanced volume density properties of FeMn78C8.0 alloy prepared via a cleaner microwave sintering approach[J].Journal of Cleaner Production，2020：262.

[2]Koski，Dai N，Wang X F，et al.Early-stage road property improvements of cold recycled asphalt emulsion mixture with microwave technology[J].Journal of Cleaner Production，2020：263.

[3]楊湄，何倩毓.微波加熱技術在環境污染治理工程中的應用研究[J].中國資源綜合利用，2020，38（4）：76-78.

[4]周琦.微波技術在環境治理中的應用研究進展[J].安全、健康和環境，2020，20（3）：33-37.

[5]王紹林.微波加熱技術的應用[M].北京：機械工業出版社，2004.

[6]丁澤智，楊晚生.微波加熱技術的現狀與發展分析[J].南方農機，2019，50（5）：152.

[7]王成蓉，楊陽.一種高效、高均勻性的微波加熱策略[J].真空電子技術，2019（5）：62-65.

[8]朱妞.微波技術在食品工業中的應用及研究進展[J].中國調味品，2011，36（10）：18-21+25.