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小麦胚芽(简称麦胚)富含多不饱和脂肪酸和生育酚(VE)等脂溶性生理活性物质,但快速酸败变质的特性极大限制了其脂质资源的深度开发。目前,麦胚脂质的快速酸败机制及关键影响因素尚不明确。已有的麦胚稳定化技术主要采用高温钝化脂肪酶和脂肪氧合酶,对其品质破坏较大。同时,高温处理后麦胚容易发生二次酸败,且相关机制并不明确。基于此,本文在探索麦胚快速酸败机制及关键影响因素的基础上,围绕低温控制Aw开展麦胚稳定化研究,采用中远波(催化式红外)和短波红外低温加热技术抑制麦胚酸败,以减少对脂溶性营养物质的破坏,并确立其最适贮藏Aw;研究贮藏过程中稳定化麦胚的水分吸附、脂质酸败和脂质品质变化规律,揭示稳定化麦胚的脂质二次酸败机制,为红外稳定化技术的工业化应用提供理论指导与数据支撑。论文的主要研究内容与结果包括:1、研究麦胚中水和脂质的分子流动性及脂质体形态及膜磷脂含量的变化规律;以及脂肪氧合酶活性、氧含量、可见光辐射和Aw等因素对麦胚脂质水解速率的影响,以探索麦胚脂质的快速酸败机制和关键影响因素。结果表明:贮藏过程中麦胚的磷脂酰胆碱(PC)先于甘三酯(TAG)发生水解。麦胚脂质体表面的磷脂膜迅速水解导致甘三酯游离出来聚集成油滴,高Aw下脂质的分子流动性增强,甘三酯与脂肪酶接触而发生水解反应。贮藏过程中脂肪氧合酶活性、可见光辐射、氧含量对麦胚脂质的水解速率无显著影响。而随着Aw增加,麦胚内部结合水和不易流动水含量显著增加,脂质和水的分子流动性逐渐增加。当Aw为0.75时,麦胚脂质酶促水解速率达到峰值。由此可见,Aw是麦胚脂质快速酸败的关键影响因素。2、采用催化式红外辐射快速降低麦胚Aw,以贮藏稳定性和脂质品质作为指标,研究与优化麦胚的催化式红外稳定化工艺。结果表明:最优工艺参数为辐射距离35 cm,辐射时间6 min。经此条件处理后,麦胚出料温度为109.7°C,脂肪酶和脂肪氧合酶活性分别为7.94%和14.33%。稳定化麦胚在40°C下贮藏60天后,稳定化麦胚的游离脂肪酸(FFA)含量、过氧化值(PV)、共轭二烯含量(CD)和茴香胺值(pAV)仅分别增加了1.67%、1.18 meq/kg、0.09%和0.52,水解和氧化酸败都得到了有效的控制。催化式红外处理对麦胚的脂肪酸含量和油脂色泽无显著影响,而VE和氧化诱导时间显著降低。由此可见,催化式红外虽然是一种快速稳定化技术,但辐射过程中麦胚表层升温过快不易控制,极易导致麦胚过度失水(Aw<0.1)而加速氧化。此外,最适条件处理后麦胚的VE保留率仅74.25%,高温对VE破坏较大。3、为减少高温对麦胚VE的破坏,采用短波红外低温加热降低麦胚Aw以抑制其脂质酸败,通过测定麦胚的单分子水层含量,研究Aw对其脂质水解、氧化速率的影响,以确立麦胚的安全贮藏Aw。结果表明:最优工艺参数为90°C加热20 min。经此条件处理后,稳定化麦胚在40°C下贮藏60天,其FFA含量和PV分别增加了1.42%和2.26meq/kg,CD和pAV无显著变化。在40°C条件下,红外稳定化麦胚的单分子水层含量为3.92%,对应的Aw为0.18,麦胚脂质的水解速率与Aw显著正相关,当残留Aw为0.15时,稳定化麦胚的脂质氧化速率最低,可见其安全贮藏Aw略低于其单分子水层含量。同时,脂质品质分析结果表明:短波红外辐射对麦胚的脂肪酸和VE含量无显著影响,最适条件处理后VE保留率为96.43%,较催化式红外提高了22.18%。由此可见,短波红外低温处理既可以显著抑制麦胚的脂质酸败,又能有效保护其VE。4、采用静态称重法,研究贮藏过程中短波红外稳定化麦胚的水分吸附规律,构建麦胚的水分吸附等温线模型。结果表明:20-40°C下,在11.2%-94.6%的贮藏湿度范围内,麦胚的水分吸附和解吸等温线属II型等温线,麦胚水分吸附过程中存在滞后现象。当贮藏湿度低于11%时,稳定化麦胚进一步解吸水分;当贮藏湿度超过11%后,稳定化麦胚可吸附环境中的水分,导致其水分含量迅速增加。吸附和解吸过程中麦胚的单分子水层含量分别为3.92%-4.46%和3.81%-4.11%。麦胚的最适水分吸附等温线模型为改进的Halsey模型,吸附/解吸模型分别为Aw=exp[-exp(4.569-0.007T)*EMC-1.442]和Aw=exp[-exp(5.652-0.008T)*EMC-1.616]。5、以短波红外稳定化麦胚作为原料,以脂肪酶和脂肪氧合酶活性、甘三酯水解及氧化程度作为表征指标,研究贮藏过程中短波红外稳定化麦胚的二次酸败机制。结果表明:稳定化麦胚的甘三酯水解速率与贮藏湿度及温度正相关,影响其脂质水解速率的因素依次为:贮藏湿度>贮藏时间>贮藏温度。在贮藏湿度为33%的条件下,稳定化麦胚的氢过氧化物和己醛含量均最低;当贮藏湿度超过或低于33%后,稳定化麦胚的氢过氧化物和己醛含量显著增加。在相对湿度75%的贮藏条件下,稳定化麦胚脂质水解和氧化速率达到峰值。在湿度75%和温度40°C的条件下,贮藏至28天时稳定化胚芽的脂肪酶和脂肪氧合酶残留活力由0.08 U/g和0.33 U/mg分别增加至1.82 U/g和2.17 U/mg,甘三酯含量由78.41%降低至34.20%,PV由2.33 meq/kg增加至21.23 meq/kg,己醛含量由1.29%增加至40.73%。由此可见,贮藏过程中短波红外稳定化麦胚脂质的二次酸败机制在于:(1)高湿度环境中,稳定化麦胚吸湿后脂肪酶和脂肪氧合酶催化活性显著增加,脂质的酶促水解和氧化速率增加;(2)低湿度环境中,稳定化麦胚解吸水分导致其脂质的自动氧化速率增加。6、以脂肪酸、α-VE、植物多酚和甾醇含量为指标,研究贮藏条件对短波红外稳定化麦胚脂质品质的影响。结果表明:在湿度33%的贮藏条件下,稳定化麦胚的多不饱和脂肪酸、α-VE、植物多酚和甾醇氧化速率最低;在相对湿度75%的贮藏环境中,多不饱和脂肪酸、α-VE、植物多酚和甾醇的氧化速率达到峰值。在湿度75%和温度40°C的条件下,贮藏至28天时稳定化胚芽的多不饱和脂肪酸、α-VE、植物多酚和甾醇含量分别由61.62%降低至58.55%,2968.02 mg/kg降低至880.47 mg/kg,245.51 mg GAE/kg降低至149.32 mg GAE/kg,17138.92 mg/kg降低至9773.48 mg/kg。稳定化麦胚中α-VE的氧化反应符合一级反应动力学方程。由此可见,短波红外稳定化麦胚的多不饱和脂肪酸、α-VE、植物多酚和甾醇氧化速率均与贮藏湿度显著相关。