控温和真空储藏对米糠稳定性的研究
2020-10-22黄海军刘丽丽刘平稳
华 钦，黄海军，曹 峰，刘丽丽，刘平稳
无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)
米糠是稻谷在加工成大米过程中脱皮所产生的副产品，其含油率为15%～20%。米糠油富含不饱和脂肪酸，亚油酸和油酸分别占其不饱和脂肪酸总量的38%和42%，脂肪酸组成符合国际卫生组织推荐的最佳比例，并且米糠油富含谷维素、角鲨烯、维生素E、甾醇等多种生理活性物质，是一种高营养油品，具有降低血液中低密度胆固醇浓度，预防人体心脑血管疾病、抗癌、增强免疫力、降低血脂、预防便秘和肥胖症等功能，营养价值与茶油、橄榄油相媲美[1-3]。我国是稻谷种植和加工大国，约有8亿人口以稻米为主食，2019年度我国稻谷总消费量达19 410万t，为世界之最。稻谷总消费量巨大，决定着我国也是米糠资源最丰富。2012年全国9 788个规模以上的大米加工企业在生产大米的同时，其米糠产量多达1 331万t，超过了我国2012年大豆1 305万t的产量[4]。
然而，市场上大规模加工稻米油的企业和稻米油产品数量少。限制米糠开发利用的最大问题是米糠极易酸败变质，米糠自身所含有的脂肪酶和氧化酶是导致其氧化酸败的根本原因。国内外米糠稳定化方法主要包括化学法、热处理法、挤压膨化法、酶处理法和微波处理法等，出于经济性的考虑，这些方法主要适合于大型加工米厂。我国大米加工企业数量众多且大部分为中小企业，适合中小企业使用、经济成本较低、操作简单的米糠稳定化技术非常稀缺，成为制约米糠大规模开发应用的技术瓶颈[5-7]，造成目前大多米糠当作廉价饲料使用。
真空包装和低温储藏是食品保质保鲜储藏最常用的两个技术手段，目前尚未有同时利用真空包装和低温储藏两种技术用来处理米糠稳定化的报道。真空包装技术成熟，成本低廉。随着成品粮低温储藏的要求，很多中小型大米加工企业已配置冷库作为成品粮短期储藏之地。鉴于常见的稳定化措施难以在中小型大米加工厂推广应用，为延长米糠保质保鲜储藏，促进其制油等增值开发应用，本文研究操作简单、技术成熟、成本低廉的真空包装、低温储藏等因素对米糠储藏期的稳定性影响，以期筛选出适宜的温控真空储藏条件。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
供试粳米糠：采用南粳46品种加工生产。PE/PA薄膜袋，厚度0.2 mm，市售；乙醚、石油醚、无水乙醇，均为分析纯。
1.2 主要仪器与设备
XPR204型万分位电子天平，德国梅特勒公司；TU-1810紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限公司；NL-301P型封口机，株式会社石崎电机制作所；DZ型真空包装机，恒鑫包装机械厂；HW250型恒温恒湿箱，温度精度±1 ℃，湿度精度±5%，上海森信实验仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1样品处理
所需样品为同一批次样品。本文同一批次样品是指同批次稻谷、同一时间段生产、且间隔时间不超过1 h的样品。为了确保样品的新鲜度，供试样品收集后1 h内送至实验室进行分包和真空密封处理。每个独立包装为0.5 kg。真空包装材料采用目前食品真空包装常用的PE/PA薄膜袋。
1.3.2储藏条件
储藏温度条件设为10 ℃、15 ℃、20 ℃和25 ℃四个梯度。供试样品分成4份，分别储藏在4个与储藏温度条件相对应的恒温恒湿箱内，每种条件所存样品数量为15份。根据试验地区气候条件，恒温恒湿箱内湿度条件统一为55%。储藏后，每间隔3 d随机选取一份样品进行检测。稳定性检测指标包括脂肪酸值、粗脂肪、脂肪酶活动度和菌落总数。
1.3.3测定方法
粗脂肪：GB/T 5512—2008《粮油检验：粮食中粗脂肪含量的测定》；脂肪酶活动度：GB/T 5523—2008《粮油检验：粮食、油料的脂肪酶活动度的测定》；菌落总数：GB4789.2—2010《食品微生物学检验：菌落总数测定》：脂肪酸值：GB/T 5510—2011《粮食检验 粮食、油料脂肪酸值测定法》。
1.3.4数据处理方法
试验结果用EXCEL软件进行制图，利用DPS数据处理软件进行数据分析。
2 结果与讨论
2.1 脂肪酸值
经PE/PA薄膜袋真空包装后，不同温度条件储藏的米糠脂肪酸值变化情况如表1和图1所示。随着储藏时间的延长，脂肪酸值均呈现增长的趋势，储藏前期增长速度较快，储藏后期增长速度较慢，且温度越低，增长的速度越慢。储藏30 d后，10 ℃条件储藏米糠脂肪酸值最小，为36.93 mg/100 kg，增长率为98.33%，25 ℃条件储藏米糠脂肪酸值最大，为62.66 mg/100 kg，增长率为236.52%。显著性分析表明，不同温度条件下的米糠脂肪酸值存在极显著性差异(P<0.01)。试验结果表明，通过PE/PA薄膜袋真空包装处理且在控温条件下储藏米糠，在减缓脂肪酸值上升方面，温度的高低与米糠脂肪酸值的大小呈现正相关，即温度越低，越有利于减缓米糠脂肪酸值的上升。
表1 米糠脂肪酸值 mg/100 g
注：图中字母相同表示无显著性差异，字母不同表示存在显著性差异)(P<0.01，大写字母)水平。采用Duncan新复极差法比较。下图同。
2.2 粗脂肪含量
米糠中的脂肪含量约为16%～24%，且80%以上为不饱和脂肪酸，在较高的空温度和湿度条件下，能提高米糠中脂肪酶的活性，使米糠中的脂肪迅速转化为游离脂肪酸，失去经济实用价值。经PE/PA薄膜袋真空包装后，不同温度条件储藏的米糠粗脂肪含量变化情况如表2和图2所示。随着储藏时间的延长，各处理条件下的米糠粗脂肪含量均呈现下降趋势，且温度越低，下降的越慢。储藏30 d后，25 ℃储藏条件下米糠粗脂肪含量为15.48%，下降了25.72%；10 ℃储藏条件下米糠粗脂肪含量为17.63%，下降了15.40%。显著性分析表明，储藏30 d后的米糠粗脂肪含量降低率之间存在着极显著性差异(P<0.01)。试验结果表明，通过PE/PA薄膜袋真空包装处理且在控温条件下储藏米糠，能够有效减缓粗脂肪含量下降，且温度的高低与米糠脂肪酸值的大小呈负相关，即温度越低，越有利于减缓米糠粗脂肪含量下降。
表2 米糠粗脂肪含量 %
图2 粗脂肪含量降低率
2.3 脂肪酶活动度
米糠败坏的主要原因是其自身含有活有极高的脂肪酶。经PE/PA薄膜袋真空包装后，不同温度条件储藏的米糠脂肪酶活动度变化情况如图3和图4所示。随着储藏时间的延长，各处理条件下的米糠脂肪酶活动度均呈现先上升后下降的趋势，其中，10 ℃和15 ℃处理条件下米糠脂肪酶活动度于储藏第6 d后分别达到最大值23.15 mg/g、23.63 mg/g后开始下降，于储藏第30天后分别达到5.19 mg/g、6.68 mg/g，分别下降了73.05%、65.32%，20 ℃和25 ℃处理条件下米糠脂肪酶活动度于储藏第9 d后分别达到最大值28.40 mg/g、33.81 mg/g后开始下降，于储藏第30 d后分别达到6.91 mg/g、7.08 mg/g，分别下降了64.12%和63.24%，30 d后各处理条件米糠脂肪酶活动度的大小与温度的高低呈正相关，即温度越高，米糠脂肪酶活动度值越大，温度越低，米糠脂肪酶活动度值越小。经显著性分析表明，30 d后各处理条件米糠脂肪酶活动度的降低率之间存在极显著性差异(P>0.01)。试验结果表明，通过PE/PA薄膜袋真空包装处理且在控温条件下储藏米糠，能有效控制脂肪酶活动度；同时，温度越低，越有利于控制米糠脂肪酶活动度。
图3 脂肪酶活动度变化情况
图4 脂肪酶活动度降低率
2.4 菌落总数
菌落总数是体现米糠卫生安全的重要指标，经检测，原始米糠样品菌落总数为2.93×108CFU/g，如图5所示，经PE/PA薄膜袋真空包装后，不同温度条件储藏的米糠菌落总数经30 d储藏期后均表现为下降，其中10 ℃处理条件米糠菌落总数最小，为2.6×106CFU/g 15 ℃次之，25 ℃最高，各温度条件下的米糠菌落总数均下降了两个数量级。试验结果表明，通过PE/PA薄膜袋真空包装处理且在控温条件下储藏，能有效降低米糠的菌落总数；同时，温度越低，越有利于降低米糠菌落总数。
3 结论
通过PE/PA薄膜袋真空包装处理且在10 ℃～25 ℃控温条件下储藏对米糠稳定性作用的效果依次为10 ℃>15 ℃>20 ℃>25 ℃,其中，10 ℃控温储藏条件下，供试米糠经30 d储藏期后，脂肪酸值上升了98.33%，粗脂肪含量降低了15.40%，脂肪酶活动度上升了73.05%，菌落总数下降了两个数量级。试验结果表明，PE/PA薄膜袋真空包装能在一定程度上抑制米糠的酸败，减少微生物总量、稳定感官品质，有利于保护米糠的储藏品质；同时，利用低温和PE/PA薄膜袋真空包装条件储藏米糠，更好的提高了米糠储藏的稳定性，因此，米糠原料资源加工利用前的运输保存，可以选择方便可行、经济成本低的PE/PA薄膜袋真空包装以及低温运输储藏，稳定原料品质，提高米糠加工利用价值。
米糠作为稻米油以及其他营养成分提取等高附价值开发，最重要的是保持原料的新鲜度。通过研究PE/PA薄膜袋真空包装低温储藏条件下米糠稳定性变化规律，建立一种尤其是适合于中小大米加工企业开发应用的操作简单、使用成本低的米糠保质保鲜技术，为米糠高附价值开发提供了技术支撑。同时，虽然温度越低，保质保鲜效果更佳，但温度控制所耗能耗费用越高。本文研究结论为相关企业根据实际需求，选择适宜的储藏温度，实现成本最小和利益最大化提供技术支撑。
证实了PE/PA薄膜袋真空包装能在一定程度上抑制米糠的酸败，减少微生物总量、稳定感官品质，利于保护米糠的储藏品质。同时，利用低温和PE/PA薄膜袋真空包装条件储藏米糠，更好的提高了米糠储藏的稳定性，因此，米糠原料资源加工利用前的运输保存，可以选择方便可行的PE/PA薄膜袋真空包装以及低温运输，稳定原料品质，提高米糠加工利用价值。
