微波处理降低小麦胚芽油中非水化磷脂含量的工艺优化

（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712100；2 西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100）

摘要：目的：获得最低非水化磷脂（nonhydratable phospholipids，NHP）含量的小麦胚芽油。方法：采用微波法处理小麦胚芽，以初始水分含量、微波时间、微波功率为影响因素，以小麦胚芽油中NHP含量为考察指标，通过L 9（3 4）正交试验优化获得最佳微波处理工艺。结果：最佳微波处理工艺为小麦胚芽初始水分含量26.0%、微波时间3 min、微波功率480 W。在此工艺条件下，微波处理小麦胚芽的小麦胚芽油提取率为9.22%，较对照和传统烘烤处理分别提高6.21%、1.09%，微波处理、对照、传统烘焙处理NHP含量分别为0.087、15.22、8.04 mg/g。结论：微波处理小麦胚芽能显著降低小麦胚芽油中的NHP含量并提高小麦胚芽油提取率。

胡新娟，张正茂，邢沁浍，等. 微波处理降低小麦胚芽油中非水化磷脂含量的工艺优化［J］. 食品科学， 2016， 37（8）: 8-12.

HU Xinjuan， ZHANG Zhengmao， XING Qinhui， et al. Optimization of microwave treatment of wheat germ to reduce the content of nonhydratable phospholipids in wheat germ oil［J］. Food Science， 2016， 37（8）: 8-12. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608002. http://www.spkx.net.cn

小麦胚芽占小麦籽粒的2%～3%，富含膳食纤维、各种必需氨基酸等营养元素，被誉为“人类天然的营养宝库” ［1］。小麦胚芽油占小麦胚芽的10%左右，其富含VE、二十八碳醇、不饱和脂肪酸等对人体有益的物质［1-3］，其中VE的含量显著高于其他油脂，被称为“植物油之冠” ［4-5］。因此，小麦胚芽油作为保健、化妆品用油有着广阔的市场前景。

油脂中的非水化磷脂（nonhydratable phospholipids，NHP）主要是在磷脂酶D、脂肪氧化酶等酶类作用下形成的，因其不含有亲水基团，即使经过多次水化脱胶也难以除去，导致油色加深，并且在金属离子的催化作用下，加速植物油脂酸败，增加精炼损耗，因此成为油脂加工业的重大难题［6-7］。微波是一种波长短、频率高的电磁波，具有热穿透力强、加热速率快、作用时间短、加热均匀、营养物质损失少等优点，可以达到快速钝酶的目的［8-10］。已有研究［11-14］采用微波处理海藻、微藻、芥菜籽和油菜籽，发现微波能提高小麦胚芽油提取率并有效钝化硫代葡萄糖苷酶和脂肪氧化酶。Zhou Qi等［15］用微波处理油菜籽，证明微波处理可以通过钝化脂肪氧化酶和脂肪水解酶来改善菜籽油的风味。目前，微波主要用来对小麦胚芽进行稳定化处理以延长其保质期［16-20］，而微波处理对小麦胚芽油中NHP含量影响的研究却鲜见报道。

本研究采用微波处理小麦胚芽，通过以小麦胚芽初始水分含量、微波时间、微波功率为自变量的单因素试验和正交试验，优化获得最佳微波处理工艺条件。比较微波处理、传统烘烤处理与未处理（对照）的小麦胚芽油中NHP含量和小麦胚芽油提取率，确定合适的小麦胚芽处理方法，以降低小麦胚芽油中NHP含量，为小麦胚芽油生产实践中提高毛油品质和小麦胚芽油提取率提供理论依据。

1　材料与方法

小麦鲜胚芽（水分含量13.31%，含油量10.52%）陕西老牛面粉有限公司。

正己烷、丙酮、氧化锌、盐酸、氢氧化钾、浓硫酸、钼酸钠、硫酸联氨、磷酸二氢钾（均为分析纯）天津市科密欧化学试剂有限公司。

UVmini-1240型紫外分光光度计日本岛津公司；P70D20TP-C6型微波炉广东格兰仕集团有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪、SHZ-Ⅲ型循环水真空泵上海亚荣仪器厂；SHA-BA水浴恒温振荡器常州朗越仪器制造有限公司；HC-3018型高速离心机安徽中科中佳科学仪器有限公司；MS-300磁力搅拌器上海般特仪器有限公司；JP-1000B-2高速粉碎机久品工贸有限公司；DZF-6050真空干燥箱上海海向仪器厂；EM7KCGW3型电烤箱广东美的厨房制造有限公司。

称取180 g小麦胚芽，调节水分含量至26.0%，保鲜膜密封，4 ℃静置30 min，使水分均匀分布，然后平铺在直径为15 cm的瓷盘中，480 W加热3 min，冷却至室温后粉碎过40 目筛，测定水分含量，提取小麦胚芽油并测其NHP含量。重复3 次，取平均值。

称取180 g小麦胚芽，调节至水分含量26.0%，设定电烤箱温度分别为80、105、130、155 ℃，焙烤处理90 min，冷却至室温后粉碎过40 目筛，测定水分含量，提取小麦胚芽油并测其NHP含量。重复3 次，取平均值。

称取100 g经过上述处理的小麦胚芽粉与混合有机溶剂（正己烷-丙酮体积比1∶1），以1∶4（g/mL）比例在50 ℃条件下萃取2 h后，用旋转蒸发仪脱除溶剂至质量恒定，收集小麦胚芽油，保存于4 ℃冰箱中待测。

为保证水化磷脂充分吸水膨胀被除去，取7 g小麦胚芽油加热至70 ℃，加入小麦胚芽油中磷脂含量10 倍质量的等温蒸馏水，以300 r/min转速磁力搅拌15 min，再以100 r/min的转速搅拌10 min，最后以30 r/min的转速搅拌5 min促进胶质凝聚，在6 000 r/min的转速条件下离心20 min，取上清液在90 ℃条件下真空脱水，得到水化脱胶油［21］。

磷脂含量测定参照GB/T 5537—2008《粮油检验磷脂含量的测定：第一部分：钼蓝比色法》；水分含量测定参照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》；小麦胚芽含油量测定参照GB/T 14488.1—2008《植物油料含油量测定》。

在单因素试验基础上，选取小麦胚芽初始水分含量、微波时间和微波功率为考察因素，NHP含量为指标，设计L 9（3 4）正交试验，因素与水平设计如表1所示。

表1　正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

水平因素A初始水分含量/%B微波时间/minC微波功率/W 1 26.03160 2 27.54320 3 29.05480

2　结果与分析

图1　初始水分含量对小麦胚芽油各指标的影响
Fig.1 Effect of initial moisture content on the content of NHP

由于初始水分含量是影响微波提取的重要因素，所以综合考虑其对小麦胚芽油提取率、NHP含量、水分含量的影响，将小麦胚芽初始水分含量分别调节至13.0%、15.5%、18.0%、20.5%、22.5%、25.0%、27.5%，480 W微波加热4 min后，按照1.3.2节方法提取小麦胚芽油并测定相关指标，结果如图1所示。随着初始水分含量的增加，小麦胚芽油中NHP含量逐渐降低，这可能是因为微波加热使水、脂肪酸等极性分子在微波场作用下产生剧烈分子摩擦碰撞生热［22-23］，导致水分含量越高，在相同的微波功率和时间条件下小麦胚芽吸收微波能越多，灭酶效果就越好，NHP含量越低。初始水分含量由25.0%增加至27.5%时，NHP含量显著降低（P＜0.05），但小麦胚芽油提取率没有显著减少（P＞0.05）。所以，综合小麦胚芽油提取率和NHP含量，选择初始水分含量为27.50%的小麦胚芽进行微波处理。

图2　微波时间对小麦胚芽油中NHP含量的影响
Fig.2 Effect of microwave irradition time on the content of NHP in wheat germ oil

将初始水分含量为27.50%的小麦胚芽在320 W微波条件下处理2、4、6、8 min，按照1.3.2节方法提取小麦胚芽油，测定NHP含量，结果如图2所示。当微波时间由2 min延长至4 min时，小麦胚芽油中NHP含量明显降低，当微波时间大于4 min后又逐渐升高。这可能是因为微波处理时间短，小麦胚芽温度低、含水量高，酶活相对较高；微波处理时间太长，磷脂中脂肪酸加热氧化，这些氧化磷脂与蛋白质形成络合物，增加NHP的含量［24］。因此，微波处理小麦胚芽4 min最佳。

图3　微波功率对小麦胚芽油NHP含量的影响
Fig.3 Effect of microwave power on the content of NHP in wheat germ oil

将初始水分含量为27.50%的小麦胚芽在160、320、480、640、800 W微波功率条件下加热4 min，按照1.3.2节方法提取小麦胚芽油并测定NHP含量，结果如图3所示。当微波功率由160 W增加至320 W时，小麦胚芽油中NHP含量明显降低，当微波功率大于320 W时，NHP含量又逐渐上升。这可能是因为微波功率越大，温度升高和水分散失速率越快，小麦胚芽中的酶迅速失活，因此NHP含量明显降低［25］。这与Xu等［20］发现的随着微波功率的增大，小麦胚芽中脂肪酶的相对酶活先快速降低后趋于稳定的结果符合。继续增大微波功率，由于温度不断升高，小麦胚芽中的磷脂、脂肪酸等氧化加剧，蛋白质变性程度加深，导致NHP含量又逐渐升高［24-25］。因此，选择320 W对小麦胚芽进行微波处理。

表2　正交试验方案及结果
Table 2 Orthogonal experimental design and results

试验号A初始水分含量功率空列NHP含量/（mg/g）111110.53 212220.67 313330.97 421230.55 522310.10 623121.61 731321.72 832132.57 933213.01 K 12.172.804.71 K 22.263.344.23 K 37.305.592.79 k 10.720.931.57 k 20.751.111.41 k 32.431.860.93 R1.710.930.64 B微波时间C微波

表3　正交试验方差分析表
Table 3 Analysis of variance of orthogonal experimental design

注：F 0.05（2，2）=19，F 0.01（2，4）=99；**.差异极显著（P＜0.01）；*.差异显著（P＜0.05）。

变异来源偏差平方和自由度均方F值P值模型7.87361.31269.4250.014*截距15.288115.288808.8940.001** A初始水分含量5.74722.874152.0480.007** B微波时间1.4620.7338.6190.025* C微波功率0.66620.33317.6080.054误差0.03820.019总计23.1999

由表2极差分析可知，以NHP含量为指标，获得微波处理最优工艺条件为A 1B 1C 3，即小麦胚芽初始水分含量26.0%、微波时间3 min、微波功率480 W，在此条件下进行验证实验，小麦胚芽油中的NHP含量为0.087 mg/g。各因素对小麦胚芽油中NHP影响顺序依次为：初始水分含量（A）＞微波时间（B）＞微波功率（C）。由表3方差分析可得，初始水分含量对NHP含量影响极显著（P＜0.01），微波时间对NHP含量影响显著（P＜0.05），微波功率对NHP含量影响不显著（P＞0.05）。

2.5　不同处理对小麦胚芽油提取率、水分含量和NHP含量影响的比较

图4　不同处理对小麦胚芽油提取率、水分含量和NHP含量的影响
Fig.4 Effect of different pretreatments on the oil yield and moisture content of wheat germ and NHP content

按照优化后微波工艺和1.3.1.2节方法处理小麦胚芽，如图4所示，微波处理后小麦胚芽油提取率显著高于烘烤处理和对照（P＜0.05），为9.22%，比130 ℃烘烤和对照分别高1.09%和6.21%；微波处理组的水分含量与155 ℃烘烤90 min均为3%，这可能是因为微波穿透性强，加热迅速，水分散失快，且它能充分破坏细胞壁，降低水分含量，使油脂易于浸出［26-28］；微波处理组的NHP含量为0.087 mg/g，显著低于对照和烘烤处理（P＜0.05），这可能是因为脂肪氧化酶、磷脂酶等酶类是NHP形成的主要因素，而酶活主要受物料的水分含量和温度的影响。微波加热不同于传统表面加热传导的方法，它是通过使物质内部的极性分子在电磁场中发生高频振荡和摩擦生热，可以使物料在短时间内升温，水分含量迅速降低，以达到快速灭酶的目的［29-30］。因此，微波处理与传统的烘烤加热处理和对照相比具有加热速率快、时间短、提高小麦胚芽油提取率和降低小麦胚芽油中NHP含量的优点。

3　结论

为降低小麦胚芽油中NHP含量，优化了小麦胚芽微波处理工艺，为小麦胚芽油生产实践提供参考。结果表明对NHP含量影响因素的大小顺序为：初始水分含量＞微波时间＞微波功率；初始水分含量和微波时间对NHP含量影响分别呈极显著（P＜0.01）和显著（P＜0.05）水平，微波功率对NHP含量影响不显著（P＞0.05）。最优微波处理小麦胚芽工艺为初始水分含量26.0%、微波时间3 min、微波功率480 W，在此条件下提取的小麦胚芽油中NHP含量最低，为0.087 mg/g。

微波处理后小麦胚芽油提取率和NHP含量分别为9.22%、0.087 mg/g，明显优于烘烤处理和对照。与传统加热处理方法相比，微波处理不仅具有加热速率快、加热均匀、灭酶彻底的优点，而且能有效降低小麦胚芽油中NHP含量并提高其提取率。因此，微波处理应用于小麦胚芽，能够简化小麦胚芽油后续精炼加工，从而进一步提高成品油品质，促进小麦胚芽油的深加工和新产品的开发。

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Optimization of Microwave Treatment of Wheat Germ to Reduce the Content of Nonhydratable Phospholipids in Wheat Germ Oil

HU Xinjuan 1， ZHANG Zhengmao 1，*， XING Qinhui 1， LIU Fangliang 2
（1. College of Food Science and Engineering， Northwest A&F University， Yangling 712100， China；2. College of Agriculture， Northwest A&F University， Yangling 712100， China）

Abstract：In order to obtain wheat germ oil with the lowest content of nonhydratable phospholipids （NHP）， microwave was employed to pretreat wheat germ in this study. An L 9（3 4） orthogonal array was designed to optimize pretreatment conditions. The independent variables studies were initial moisture content of wheat germ， microwave irradiation time and power The response was NHP content. The optimal pretreatment conditions were established as follows: initial moisture content of wheat germ， 26.0%； microwave irradiation time， 3 min； and microwave power， 480 W. The maximum yield of wheat germ oil of 9.22% was obtained under the optimized pretreatment conditions， which was higher than those obtained from the control （6.21%） and roasted samples （1.09%）. The NHP contents in oil of wheat germ treated with microwave and baking were 0.087 and 8.04 mg/g， respectively， whereas NHP content in control was 15.22 mg/g. In conclusion， microwave pretreatment of wheat germ could significantly reduce the content of NHP and improved wheat germ oil yield.

Key words：wheat germ； microwave pretreatment； nonhydratable phospholipids

基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（K301021201）

作者简介：胡新娟（1990—），女，硕士研究生，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：1402530010@qq.com

*通信作者：张正茂（1961—），男，研究员，学士，研究方向为小麦品质育种技加工。E-mail：zhzhm@nwsuaf.edu.cn

微波处理降低小麦胚芽油中非水化磷脂含量的工艺优化

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

1　材料与方法

2　结果与分析

3　结论