[01141190]全脂米糠低温挤压稳定化关键技术研究与开发

基于辽宁省科技厅农业攻关及成果产业化项目—全脂米糠低温挤压稳定化关键技术研究与开发,研究开发获得该成果。本项目以新鲜米糠为原料,通过采用双螺杆挤压技术将米糠内部的脂肪水解酶和过氧化物酶活性位点经挤压作用后暴露出来,在高压和高剪切力的作用下,通过切断酶的空间作用位点,同时高温的作用会导致酶的活性丧失,从而实现钝化脂肪水解酶和过氧化物酶的活性。此外,挤压机内所产生的高能量环境,促进了淀粉糊化、蛋白质改性、纤维素降解等。最终实现米糠原有营养成分及理化特性最大限度地保留,有效实现了对新鲜米糠的稳定化处理。经过稳定化处理的全脂米糠,其储藏期可长达一年之久,同时,口感得到了极大的改善,适口性和加工特性显著提高。 本成果实际完成的具体指标如下： （1）经低温熔融挤压反应器稳定化处理的全脂米糠中脂肪水解酶残余酶活低至5.26%,过氧化物酶残余酶活低至0.53%; （2）反映挤压稳定化米糠脂肪水解酶残余酶活Y1的数值模型为：Y1=7.15+0.66X1-0.59X2+0.33X3+0.26X4+0.34X1X2-0.44X1X4+0.34X2X3+1.62X12+1.26X22+0.35X32+0.76X42本研究表明,挤压加工参数对米糠中脂肪水解酶残余酶活的影响大小依次为：机筒温度＞物料含水率＞螺杆转速＞模孔直径,通过频数优选获得最优挤压工艺参数分别为：机筒温度为134.50～137.80℃;水分含量为22.45～22.95%;螺杆转速为130.60～137.60r/min;模孔直径为7.04～8.02mm。 （3）反映挤压稳定化米糠过氧化物酶残余酶活Y2的数值模型为：Y2=0.63+0.066X1-0.054X2+0.032X3+0.032X1X2-0.033X1X4+0.033X2X3+0.14X12+0.11X22+0.027X32+0.059X42本研究表明,挤压加工参数对米糠中脂肪水解酶残余酶活的影响大小依次为：机筒温度＞物料含水率＞螺杆转速＞模孔直径,通过频数优选获得最优挤压工艺参数分别为：机筒温度为134.80～137.80℃;水分含量为22.33～22.86%;螺杆转速为130.70～137.80r/min;模孔直径为7.18～8.08mm。 （4）根据挤压稳定化全脂米糠的最优工艺参数范围,构建了一套适用于低温熔融挤压技术生产稳定化全脂米糠的HACCP体系,并对挤压稳定化技术中关键控制点进行建立与分析; （5）在挤压稳定化最优工艺参数基础上,分别建立了新鲜原料米糠的米氏方程为y=14.5859x+1.1919（R2=0.9983）,Km=12.2376mmol/L,Vmax=0.8390mg/（mL*min）;稳定化米糠的米氏方程为y=25.2662x+1.7241（R2=0.9965）,Km=14.6544mmol/L,Vmax=0.5800 mg/（mL*min）,与原料米糠相比,稳定化米糠的米氏常数升高了19.75%,而最大反应速率则降低了30.87%。 （6）DSC研究结果表明,经挤压稳定化处理后,米糠脂肪水解酶热焓值随取料点逐渐降低,表明酶分子从原来天然、有序的结构经过挤压过程中高温、高压、高剪切作用变为无序结构,酶分子内部随温度的上升出现构象翻转的可逆吸热过程。脂肪水解酶热焓值越小,说明酶活性越低,米糠稳定化程度越彻底。 （7）经挤压稳定化处理后的米糠中,其淀粉含量为17.35%,还原糖含量为8.73%,糊精含量为3.19%,淀粉糊化度达到96.12%,可溶性膳食纤维含量8.41%,总膳食纤维含量26.96%,半纤维素含量6.38%。 （8）经挤压稳定化处理的米糠,其储藏期为386 d,稳定化米糠储藏期长达一年。 本成果具有以下创造性和先进性：（1）实现了全脂米糠的批量稳定化,在低温条件下最大限度的保留了米糠中营养成分的功能特性。批量低温挤压的稳定化米糠中淀粉糊化度高达96%以上,可溶性膳食纤维含量得到显著提高。（2）突破了全脂米糠在线低温稳定化加工关键技术瓶颈。低温挤压稳定化后,最大限度降低了全脂米糠中过氧化物酶和脂肪水解酶的酶活性。经储藏期试验确定,在室温环境下,与非实验条件下、未经任何手段处理的全脂米糠对比,储藏期从一个月延长至一年。（3）通过建立新鲜米糠与稳定化米糠中脂肪水解酶的酶解动力学米氏方程,从理论层面深度分析酶活钝化效果。通过DSC测定和红外光谱分析等手段,从分子结构层面探讨了脂肪水解酶分子钝化的机理。（4）构建出一套适用于低温熔融挤压技术生产稳定化全脂米糠的HACCP体系,为生产实践做出了理论基础和数据支撑,具有一定指导意义。 现存在如下问题：在项目实施过程中所涉及到的技术负责单位、成果转化单位、产品实施单位等多家单位,在运行体制方面仍需更深层次的探索与寻求、近一步的改善并完善协作模式,以提高实际工作效率、加速推进项目的示范推广、更好的体现政、用、产、学、研的相互协调与统一。 该项目将与企业合作进行工程实践,全面推广所获得成果,同时将研究得到的稳定化全脂米糠通过成果推介会等方式面向同行学者、研究人员进行推荐。本成果提高了全脂米糠的应用价值,拓宽了全脂米糠的应用范围,为双螺杆挤压机应用于粮食副产物稳定化的工程实践提供了重要的理论基础和数据支撑,为全脂米糠下游产品如烘焙、油脂和膳食类保健产品的开发提供可靠的技术保障。