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一种燕麦灭酶处理方法以及燕麦

2021-02-02 07:35:39

一种燕麦灭酶处理方法以及燕麦

  技术领域

  本发明属于食品加工技术领域,尤其涉及一种燕麦灭酶处理方法以及燕麦。

  背景技术

  燕麦是一种富含B族维生素、蛋白质、脂肪、矿物质和水溶性β-葡聚糖等营养价值的全谷物,具有降低血液胆固醇含量、减缓餐后血糖指数升高、降低患心脑血管疾病风险等多种良好生理功能。燕麦籽粒中的脂肪主要由单一不饱和脂肪酸、亚油酸和次亚油酸构成,其脂肪氧化酶和过氧化酶的含量很高,在常温、日晒、籽粒破损等条件下容易被激活,分解燕麦中的脂肪形成游离脂肪酸,导致燕麦酸败,出现哈喇味,使燕麦变质,最终会导致腐烂,因而燕麦在加工前一般需要灭酶处理,以防止产品酸败,延长货架期。

  当前,针对燕麦的灭酶处理方法较为成熟,主要有传统炒制灭酶、微波灭酶、常压蒸制灭酶以及远红外烘烤灭酶,其中,传统炒制灭酶以及常压蒸制灭酶因处理时间较长,容易导致燕麦色泽不利,并且在降温后酶活性易复发,无法达到彻底灭酶效果,影响燕麦存储时效,保质期较短;而微波灭酶以及远红外烘烤灭酶用时较短,虽然有利于改善燕麦的色泽,但其产品品质不稳定,会对燕麦的营养组分以及理化特性等产生一定影响,且口感较差,风味有待提高。

  由此可见,现有的燕麦灭酶处理方法普遍存在灭酶效果与燕麦品质相互冲突的问题。

  发明内容

  本发明实施例提供一种燕麦灭酶处理方法,旨在解决现有的燕麦灭酶处理方法普遍存在灭酶效果与燕麦品质相互冲突的问题。

  本发明实施例是这样实现的,一种燕麦灭酶处理方法,包括以下步骤:

  将燕麦籽粒进行润水处理,保持含水量为25~35%;

  将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为1~3kGy,辐射时间为2~6s;

  将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为130~160℃,处理时间为5~10s;第二段蒸汽处理温度控制为180~200℃,处理时间为15~25s,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;

  将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  本发明实施例还提供一种燕麦,所述燕麦经由所述的燕麦灭酶处理方法处理所得。

  本发明实施例提供的燕麦灭酶处理方法,通过对保持特定含水量的燕麦籽粒进行一定辐射剂量以及辐射时间的电子束辐射处理,促使酶的热稳定性降低,进而对辐射处理后的燕麦籽粒立即进行二段式超声蒸汽处理以灭酶,先将燕麦籽粒在较为低温的蒸汽中处理一定时间后,再结合超声作用在较为高温的蒸汽中处理以达到在短时间内高效灭酶效果,同时经本发明灭酶处理后的燕麦色泽均匀,风味以及质感均较佳,不会对燕麦的营养成分有所影响,得以有效维持燕麦籽粒的品质稳定性。

  具体实施方式

  为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

  一般而言,燕麦中的过氧化酶属于最耐热的酶类,将其作为热处理是否充分的指标,而过氧化酶含有不同的耐热性质部分,不耐热部分在热处理时很快地失活,而耐热部分一般在高温状态下缓慢失活,但经热处理后的酶在室温或者较低的温度下保藏时,其活力部分容易再生,因此如何能保证在短时间内彻底灭酶,并且保证燕麦品质有所影响有一定困难。为了解决现有的燕麦灭酶处理方法普遍存在灭酶效果与燕麦品质相互冲突的问题,本发明实施例通过对保持特定含水量的燕麦籽粒进行一定辐射剂量以及辐射时间的电子束辐射处理,促使酶的热稳定性降低,进而对辐射处理后的燕麦籽粒立即进行二段式超声蒸汽处理以灭酶,先将燕麦籽粒在较为低温的蒸汽中处理一定时间后,再结合超声作用在较为高温的蒸汽中处理以达到在短时间内高效灭酶效果,同时经本发明灭酶处理后的燕麦色泽均匀,风味以及质感均较佳,不会对燕麦的营养成分有所影响,得以有效维持燕麦籽粒的品质稳定性。

  在本发明实施例中,所述燕麦灭酶处理方法,包括以下步骤:

  将燕麦籽粒进行润水处理,保持含水量为25~35%;

  将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为1~3kGy,辐射时间为2~6s;

  将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为130~160℃,处理时间为5~10s;第二段蒸汽处理温度控制为180~200℃,处理时间为15~25s,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;

  将灭酶后的燕麦籽粒在室温下冷却至常温后,进行真空存储。

  在本发明实施例中,所用燕麦籽粒可以为皮燕麦或者裸燕麦,对于皮燕麦在进行润水处理前,应先进行常规的清理除杂、脱壳以及清理打毛处理;而对于裸燕麦在进行润水处理前,需要进行常规的清理打毛处理,具体处理方式对本发明无直接影响,在此不做具体限定。本发明在具体实施例中所选用的燕麦品种为甘肃定莜1号。

  在本发明实施例中,燕麦籽粒在进行电子束辐射、二段式超声蒸汽处理前,润麦水分含量尤为重要,当润麦水分含量低于25%时,即使再长的灭酶时间或者再高的灭酶温度,都无法达到彻底灭酶效果;而当润麦水分含量高于35%时,极易促使燕麦籽粒的酶活性大大增强,同样无法达到高效灭酶效果,因此,润麦含水量优选为控制在27~32%,更优选地控制在30%。

  在本发明实施例中,通过对润水处理后的燕麦籽粒在进行二段式超声蒸汽灭酶处理前,先对燕麦籽粒进行一定电子束辐射剂量以及辐射时间的电子束辐射处理,通过辐射时促进燕麦籽粒中的酶分子的相对聚集以及单体的改性,从而促使酶的热稳定性显著降低,原因主要在于特定辐射诱导水产生自由基二次进攻的结果。

  在本发明实施例中,所述电子束辐射剂量以及辐射时间会对燕麦籽粒的口感以及风味影响较大,对燕麦的营养组分以及理化特性也有一定影响,但影响较为轻微,尤其电子束辐射剂量过高、辐射时间过长时,燕麦籽粒的口感以及风味将大大下降,而电子束辐射剂量过过低、辐射时间过短时,酶活性易复发,无法达到彻底灭酶效果,影响燕麦存储时效;因此,电子束辐射剂量控制为1.5~2.5kGy,辐射时间为3~5s;更优选地,所述电子束辐射剂量控制为2kGy,辐射时间为4s。

  在本发明实施例中,将润水处理后的燕麦籽粒装入聚乙烯袋中,铺平在金属托盘中以进行电子束辐射处理,所述电子束辐射处理的输出能量为7~10MeV,功率为8~10kW,扫描剂量不均匀度≤±5%,束流强度稳定度≤3%。本发明实施例所用电子束辐射设备选为ESS-010-03电子直线加速器(上海束能辐照技术有限公司),额定能量为10MeV,功率为10kW,扫描剂量不均匀度≤±5%,束流强度稳定度≤3%,扫描宽度600mm。

  在本发明实施例中,将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶过程中,其中,第一段采用较为低温的蒸汽对燕麦籽粒进行短时预热处理,第一段蒸汽处理温度控制为140~150℃,处理时间为5~8s,蒸汽流量为5~10m3/h;第二段采用超声作用结合较为高温的蒸汽对燕麦籽粒进行进一步热处理,以达到短时间高效灭酶处理效果,第二段蒸汽处理温度控制为190~200℃,处理时间为20~25s,蒸汽流量为15~30m3/h。本发明实施例中,第一段蒸汽处理温度不宜低于130℃,当温度过低时,需要更大的蒸汽流量(不少于10m3/h)以及更长的处理时间(不少于5min)对燕麦籽粒进行处理,能耗浪费大;第二段采用超声作用结合高温蒸汽对燕麦籽粒处理过程中,蒸汽温度不宜低于180℃,处理时间不得少于15s,高温条件有利于燕麦籽粒的含水量降低至原样水平(含水量为8~10%),以利于后续无需再额外对燕麦籽粒进行干燥处理即可贮藏,而温度过低将需要更长的处理时间以及更大的蒸汽流量进行热处理,不仅不能起到彻底灭酶效果,而且耗能更大,且燕麦籽粒的含水量也无法达到贮藏要求,仍需进行额外烘烤干燥等处理手段;而温度过高将会对燕麦品质存在一定影响。

  在本发明一个优选的实施例中,所述第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为6~8s,蒸汽流量为8~10m3/h。

  在本发明一个优选的实施例中,所述第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为22~25s,蒸汽流量为25~30m3/h。

  在本发明一个优选的实施例中,所述第二段蒸汽处理过程中,超声功率控制为600~700W,超声波作用控制为每超声作用3~5秒间歇5~7s。在较高的温度条件下,由于间歇性超声波作用时间较短,其产生的热量对环境温度影响可忽略不计,相较于单一处理,在超声波的协同作用下,燕麦中酶更易失活。本发明实施例中,在超声高温蒸汽处理过程中,燕麦中酶失活过程可以分成两个阶段,第一阶段主要是由于超声波的作用使得燕麦中酶分子失去物理的稳定性但是其仍然保存着微弱的催化能力,以热效应为主导作用进行灭酶;第二阶段中随着超声波传播时间的增加,其超声波的空化气泡的生成、长大、爆破产生的瞬间高压高温,有利于燕麦中酶的热敏性大大提高,使得在高温作用下酶活性中心会快速失去催化能力,处于彻底失活状态,有利减少灭酶处理时间。

  本发明实施例还提供一种燕麦,所述燕麦经由所述的燕麦灭酶处理方法处理所得。

  下面结合具体实施例对本发明的燕麦灭酶处理方法及其所得燕麦的技术效果做进一步的说明,但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释,并非限制本发明的实施范围,凡是依据上述原理,在本发明基础上的改进、替代,都应在本发明的保护范围之内。

  实施例1

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为27%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为0.5kGy,辐射时间为6s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为130℃,处理时间为10s,蒸汽流量为10m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为180℃,处理时间为25s,蒸汽流量为30m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为600W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒在室温下冷却至常温,进行真空存储。

  实施例2

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为32%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为3kGy,辐射时间为2s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为160℃,处理时间为5s,蒸汽流量为5m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为200℃,处理时间为15s,蒸汽流量为20m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  实施例3

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为1.5kGy,辐射时间为5s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为150℃,处理时间为8s,蒸汽流量为8m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为190℃,处理时间为20s,蒸汽流量为25m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  实施例4

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为2.5kGy,辐射时间为3s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为140℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为190℃,处理时间为23s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  实施例5

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为2kGy,辐射时间为4s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  将经本发明实施例1-5的燕麦灭酶处理方法处理所得的五组燕麦以及未进行灭酶处理的燕麦籽粒、现有红外烘烤灭酶处理后的燕麦籽粒、现有高压蒸制灭酶处理后的燕麦籽粒三组,分别取1kg在同等环境条件下利用常规高速粉碎机进行制粉,取全粉进行相关试验分析,其中,现有红外烘烤灭酶处理是将燕麦籽粒置于远红外550℃烘烤45s;现有高压蒸制灭酶处理是将燕麦置于105kPa,121℃下蒸煮10min。

  将上述八组燕麦粉样品进行燕麦酶活及脂肪酸测定,具体为,采用醋酸铜比色法测定脂肪酸的变化来测定燕麦的残存脂肪酶活;脂肪酸测定参考GB/T15684—1995谷物制品脂肪酸值测定方法,经检测发现未灭酶的燕麦样品组的残余脂肪酶活为524.27μmol·g-1·h-1,其他燕麦样品组的残余脂肪酶活均低于5μmol·g-1·h-1,即本发明实施例1-5所提供的燕麦灭酶处理方法可以有效抑制燕麦中脂肪酶的活性。

  将上述八组燕麦粉样品进行脂肪含量、β-葡聚糖含量、蛋白质含量以及总淀粉含量进行测定;其中,脂肪含量参照GB/5512-2008测定,β-葡聚糖含量参照AACC32-23测定,蛋白质含量参照GB/T5511-2008测定,总淀粉含量参照AACC76-12测定,测试结果见表1所示:

  表1

  

  综上,从表1可知,经本发明实施例1-5的燕麦灭酶处理方法处理得到的燕麦籽粒的脂肪含量、β-葡聚糖含量、蛋白质含量以及总淀粉含量均与未灭酶的燕麦籽粒相当,没有显著影响(P>0.05),而采用红外烘烤灭酶的燕麦籽粒的β-葡聚糖含量以及总淀粉含量相较比未灭酶的燕麦籽粒的含量显著降低(P<0.05),而采用高压蒸制灭酶的燕麦籽粒的蛋白质含量相较比未灭酶的燕麦籽粒的含量极显著降低(P<0.01),以及总淀粉含量相较比未灭酶的燕麦籽粒的含量显著降低(P<0.05),即说明本发明提供的燕麦灭酶处理方法不会对燕麦的营养成分有所影响,可以更加有效地保持燕麦的营养组分。

  进一步,本发明还对该燕麦灭酶处理方法中工艺条件作了系统研究,以下仅对工艺条件改变对灭酶效果影响显著的试验方案进行说明,均以实施例5的工艺条件作为基础,具体见对比例1-5:

  对比例1

  将燕麦籽粒进行润水处理时,控制润麦水分含量为15%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为2kGy,辐射时间为4s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  对比例2

  将燕麦籽粒进行润水处理时,控制润麦水分含量为45%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为2kGy,辐射时间为4s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  对比例3

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  对比例4

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为0.5kGy,辐射时间为2s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  对比例5

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为5kGy,辐射时间为10s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h,并在所述第二段蒸汽处理过程中结合超声波作用处理;超声功率控制为700W,超声波作用控制为每超声作用4s间歇6s;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  对比例6

  将2kg燕麦籽粒进行润水处理,控制含水量为30%;将润水处理后的燕麦籽粒平铺以进行电子束辐射处理,电子束辐射剂量控制为2kGy,辐射时间为4s;将辐射处理后的燕麦籽粒进行二段式超声蒸汽处理以灭酶;其中,第一段蒸汽处理温度控制为145℃,处理时间为7s,蒸汽流量为9m3/h;第二段蒸汽处理温度控制为195℃,处理时间为24s,蒸汽流量为27m3/h;将灭酶后的燕麦籽粒冷却至常温,进行真空存储。

  将对比例1-6所提供的燕麦分别取1kg在上述同等环境条件下利用常规高速粉碎机进行制粉,取全粉进行燕麦酶活及脂肪酸测定,测试结果见下表2所示。

  表2

  综上,从表2可知,经检测发现除了对比例2以及对比例5的燕麦样品可以较为有效抑制燕麦中脂肪酶的活性外,其余燕麦样品仍存在高残余脂肪酶活;其中,对比例1与对比例2相对实施例5而言,仅在于润麦水分含量不同,而对比例2的灭酶效果仍然不如实施例5,主要原因在于润麦水分含量过高,促使燕麦籽粒的酶活性大大增强,需要进一步延长高温蒸汽处理时间以上(不少于3min),才能达到相当的灭酶效果,但蒸汽处理时间过长将导致燕麦品质受到影响;而对比例5采用在对燕麦籽粒进行蒸汽灭酶前对其进行较高电子束辐射剂量以及较长时辐射,虽然能够实现短时高效灭酶效果,但灭酶后的燕麦中β-葡聚糖含量以及总淀粉含量均相较比未灭酶的燕麦籽粒的含量显著降低,即不利于维持燕麦品质;而对比例3仅将燕麦籽粒进行蒸汽灭酶,由于热处理时间较短,并不能彻底抑制燕麦中脂肪酶的活性,对比例4在对燕麦籽粒进行蒸汽灭酶前对其进行低电子束辐射剂量以及短时辐射,以及对比例6在蒸汽灭酶处理过程中省略了超声作用,以上均无法在短时间内达到高效灭酶效果,影响燕麦存储时效。

  综上,本发明实施例提供的燕麦灭酶处理方法,通过对保持特定含水量的燕麦籽粒进行一定辐射剂量以及辐射时间的电子束辐射处理,促使酶的热稳定性降低,进而对辐射处理后的燕麦籽粒立即进行二段式超声蒸汽处理以灭酶,先将燕麦籽粒在较为低温的蒸汽中处理一定时间后,再结合超声作用在较为高温的蒸汽中处理以达到在短时间内高效灭酶效果,同时经本发明灭酶处理后的燕麦色泽均匀,风味以及质感均较佳,不会对燕麦的营养成分有所影响,得以有效维持燕麦籽粒的品质稳定性。

  以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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