房創(chuàng)民

[摘要]微波技術(shù)在油菜籽加工中的應(yīng)用效果極佳，引起了相關(guān)人員的高度關(guān)注。如果在油菜籽壓榨之前執(zhí)行微波預(yù)處理操作，能夠提升菜籽油中油菜籽多酚含量，最高提升量能夠達(dá)到120倍。本文對(duì)微波加熱在菜籽干燥中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，并圍繞微波技術(shù)在油菜籽加工領(lǐng)域的應(yīng)用情況展開(kāi)深入的探討，以此為后續(xù)工作的開(kāi)展提供可靠依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]微波技術(shù);油菜籽加工;干燥

中圖分類號(hào)：TS224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

實(shí)際波長(zhǎng)范圍為1mm～1m，頻率范圍為300MHz～300GHz的電磁波才能稱之為微波。微波的熱效應(yīng)與傳統(tǒng)加熱方式存在明顯的不同，并且在微波加熱過(guò)程中，內(nèi)部極性分子十分復(fù)雜，能夠瞬間將電磁能轉(zhuǎn)變成熱能。另外，在實(shí)際微波加熱操作中，實(shí)際熱量會(huì)從物料內(nèi)部向外轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提升了微波加熱的速度，提高了能量利用率。從我國(guó)發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，油菜籽屬于重要的大宗油料作物，在加工過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)提升油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，這也是微波技術(shù)應(yīng)用于油菜籽加工的主要目的。

1 微波加熱在油菜籽干燥中的應(yīng)用

其實(shí)油菜籽微波干燥時(shí)，涉及的操作階段有很多，如加速、恒速和降低等。其中，加速階段需要消耗的時(shí)間較短。通過(guò)油菜籽的微波干燥，內(nèi)部溫度的變化幅度越來(lái)越明顯，主要階段包括快速升溫、降溫和緩慢降溫等。在具體的微波操作中，倘若實(shí)際物料溫度處于100℃以下，油菜籽的水分蒸發(fā)將與實(shí)際指數(shù)下降規(guī)律保持一致。反觀干燥過(guò)程，實(shí)際載荷循環(huán)等因素容易對(duì)油菜籽微波干燥速度產(chǎn)生影響，在具體執(zhí)行微波操作時(shí)，如果處于荷載循環(huán)狀態(tài)，最終收獲的效果遠(yuǎn)比干燥狀態(tài)明顯。在微波區(qū)域中，為避免受熱不均勻等問(wèn)題出現(xiàn)，工作人員可以使用一些體積較小的容器。有了微波干燥技術(shù)的幫助，不僅能夠控制酶的活性，還能有效發(fā)揮殺菌滅酶的效果。例如，如果將菜籽放在100℃的環(huán)境下微波10min，內(nèi)部過(guò)氧化物酶和磷脂酶活性也會(huì)降到10%以下。

2 微波預(yù)處理對(duì)油菜籽結(jié)構(gòu)的影響

油菜籽由胚芽、胚乳和種皮組成，其中占據(jù)重量最多的當(dāng)屬胚乳，大約占整個(gè)油菜籽的80%左右。在實(shí)際微波操作時(shí)，水分子的擴(kuò)散以由內(nèi)向外為主，這也使得油菜籽各個(gè)部位結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。在微波之前，油菜籽顆粒外觀顯得十分光滑且完整，當(dāng)進(jìn)行微波預(yù)處理后，油菜籽細(xì)胞膜邊界呈現(xiàn)模糊狀態(tài)，芥子酶細(xì)胞結(jié)構(gòu)漸漸消失。在微波預(yù)處理工作結(jié)束之后，由于存在水分子溢出現(xiàn)象，細(xì)胞內(nèi)通道漸漸增加，但如果水分降低到一定程度之后，細(xì)胞結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)塌陷情況，外形上也無(wú)法保持完整。更為重要的是，水分子大量溢出之后，會(huì)為油滴提供更多的溢出空間，提高壓榨過(guò)程中油脂的獲得率。相比之下，當(dāng)微波預(yù)處理工作結(jié)束之后，實(shí)際油菜籽得油率將提升28%左右。如果水分蒸發(fā)過(guò)度，油菜籽的細(xì)胞壁也會(huì)發(fā)生坍塌，出現(xiàn)很多新的粉末狀物質(zhì)，這是細(xì)胞破碎的結(jié)果，這些粉末會(huì)將出油通道堵死，降低出油率。研究人員Malgorzata[1]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油菜籽微波3min與微波7min的出油率相比，前者略高一些。

在整個(gè)微波預(yù)處理工藝的作用下，容易出現(xiàn)水分溢出的情況，此時(shí)油菜籽內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)一些變化，從而避免了其他物質(zhì)活性遷移的情況出現(xiàn)。更為重要的是，微波操作會(huì)釋放較多能量，進(jìn)而將活動(dòng)物質(zhì)的復(fù)合體破壞，釋放出更多的游離型活性物質(zhì)，這也是整個(gè)活性物質(zhì)遷移的基本過(guò)程。

3 微波預(yù)處理對(duì)菜籽油微量成分的影響

從菜籽油構(gòu)成角度來(lái)說(shuō)，含量最多的當(dāng)屬不飽和脂肪酸，其中還涉及大量的微量營(yíng)養(yǎng)成分，如植物多酚、維生素E等，菜籽油本身也具備較強(qiáng)的抗氧化能力。通過(guò)微波預(yù)處理，菜籽油中的多酚含量會(huì)相繼提升，同時(shí)還能夠提升菜籽油的壓榨率，合理分布微量營(yíng)養(yǎng)成分，強(qiáng)化活性物質(zhì)向油脂遷移的能力，優(yōu)化菜籽油風(fēng)味。

3.1 微波預(yù)處理對(duì)菜籽油中多酚的影響

Koski等[2]從菜籽中分離出4-羧基-3，5-二甲氧基苯乙烯，由于是從菜籽中分離出來(lái)的，也被人們稱之為菜籽多酚。該物質(zhì)具備良好的抗腫瘤功效，能夠避免炎癥出現(xiàn)，阻斷COX-60信號(hào)通路，抑制胃部腫瘤的擴(kuò)散。當(dāng)微波預(yù)處理操作執(zhí)行結(jié)束后，菜籽中菜籽多酚含量也會(huì)發(fā)生明顯的變化，最高可以提升120倍。很多研究人員通過(guò)研究得出以下結(jié)論：通過(guò)微波操作的執(zhí)行，實(shí)際物質(zhì)的形成溫度能夠達(dá)到160℃，隨著時(shí)間的延續(xù)，菜籽多酚會(huì)表現(xiàn)出先提升，后下降的特點(diǎn)。之所以會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，主要是因?yàn)椴俗讯喾幼陨泶嬖诓环€(wěn)定的情況，當(dāng)溫度逐步提升時(shí)，菜籽多酚降解速度會(huì)下降，生產(chǎn)速度提升較為明顯，進(jìn)而出現(xiàn)一些新的化學(xué)反應(yīng)。楊湄等[3]對(duì)白菜型、甘藍(lán)型、芥菜型油菜籽進(jìn)行比較研究，以了解其中芥子酸和衍生物之間的遷移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著微波處理時(shí)間的延續(xù)，菜籽多酚上升比較明顯。菜籽中的芥子酸向油中的遷移率為1.4%～2.7%，菜籽多酚為56%～83%，芥子堿則全部處于粕中。

3.2 微波預(yù)處理對(duì)菜籽油風(fēng)味物質(zhì)的影響

借助于微波處理操作，能夠有效降解菜籽中的硫苷類物質(zhì)，研究人員對(duì)菜籽中硫苷的含量進(jìn)行了深入的研究，將實(shí)際變化情況呈現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)實(shí)際微波預(yù)處理操作結(jié)束后，菜籽中酶細(xì)胞會(huì)漸漸消失;當(dāng)微波時(shí)間延長(zhǎng)之后，芥子酶鈍化速度也會(huì)進(jìn)一步提升;當(dāng)微波時(shí)間超過(guò)6min之后，整個(gè)菜籽中的芥子酶活性將降到0，硫苷類物質(zhì)含量大幅下降。延長(zhǎng)微波時(shí)間，物料溫度也會(huì)得到相應(yīng)的提升，進(jìn)而導(dǎo)致硫苷出現(xiàn)降解反應(yīng)，其中低硫苷和中硫苷含量分別下降50%和53%。通過(guò)微波操作，菜籽油的風(fēng)味可以得到有效改善，當(dāng)微波處理6min之后，還會(huì)產(chǎn)生新的風(fēng)味物質(zhì)，即吡嗪風(fēng)味，在優(yōu)化口感上起到了十分重要的作用。反觀沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的菜籽油，腈類化合物含量占比達(dá)到了6.1%，異硫氰酸酯占比93.9%。周琦[4]借助GC-MS-PCA實(shí)現(xiàn)對(duì)菜籽油微波過(guò)程風(fēng)味物質(zhì)的全面分析，在實(shí)際微波過(guò)程之中，0～3min會(huì)出現(xiàn)辛烷和乙醇;4～5min會(huì)出現(xiàn)二甲基硫醚，6min后徹底消失。

3.3 微波預(yù)處理對(duì)菜籽油中維生素E的影響

相關(guān)研究表明，油菜籽中維生素E的成分包括γ維生素E、α維生素E以及PC-8，其中γ維生素E和α維生素E的含量分別為60%～74%、26%～35%。當(dāng)菜籽油微波處理工作結(jié)束之后，γ維生素E的含量會(huì)比之前明顯提升，如比浸出油時(shí)提出了135%，比冷榨油提升了56%。除此之外，實(shí)際維生素E的含量也會(huì)呈現(xiàn)先增加后降低的特點(diǎn)，微波4min之后，生育酚總量會(huì)達(dá)到最高，增加比例為29%;微波7min之后，生育酚總量會(huì)有所降低，但比之前沒(méi)有進(jìn)行微波處理時(shí)高出24%。實(shí)際微波樣品中的α維生素E的含量并不會(huì)有明顯區(qū)別，差距始終維持在1%左右。PC-8在微波4min之后，含量提升幅度較為明顯，在后續(xù)保持穩(wěn)定[5]。

3.4 微波預(yù)處理對(duì)菜籽油中其他活性物質(zhì)的影響

菜籽微波結(jié)束后，β胡蘿卜素含量也會(huì)出現(xiàn)變化，即先增加，后降低。微波3min之后，β胡蘿卜會(huì)達(dá)到最高狀態(tài)，比之前提升了21.42%，隨后開(kāi)始降低;微波7min之后，會(huì)與之前沒(méi)有進(jìn)行微波操作的菜籽油保持同步。菜籽油中的葉黃素，隨著微波時(shí)間的延續(xù)，含量越來(lái)越低，當(dāng)微波7min之后，浸出油中的葉黃素比最初油樣降低了49.82%。除此之外，菜籽油顏色之所以會(huì)發(fā)生變化，主要是因?yàn)槭遣俗延椭械摩潞}卜素會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，在加熱過(guò)程中，蛋白質(zhì)會(huì)出現(xiàn)變性情況，釋放出更多的胡蘿卜素。此時(shí)，β胡蘿卜能夠溶解于油脂之中，使β胡蘿卜素上升的幅度越來(lái)越大[6-8]。

4 結(jié) 論

綜上所述，微波加工模式在油菜籽加工領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，能夠保證食用者的健康不受影響。但從實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中能夠看出，該項(xiàng)技術(shù)的普及率十分有限，前期投資也較高。為此，相關(guān)人員需要以理性的態(tài)度看待微波技術(shù)，絕不能出現(xiàn)微波輻射情況過(guò)于嚴(yán)重等問(wèn)題。另外，整個(gè)菜籽多酚的轉(zhuǎn)化機(jī)制并不明朗，人們還需要對(duì)菜籽多酚的形成條件和基礎(chǔ)進(jìn)行深入研究，為芥子酸和衍生物轉(zhuǎn)化成菜籽多酚創(chuàng)造有利條件。

參考文獻(xiàn)

[1]Malgorzata.Microstructure and enhanced volume density properties of FeMn78C8.0 alloy prepared via a cleaner microwave sintering approach[J].Journal of Cleaner Production，2020：262.

[2]Koski，Dai N，Wang X F，et al.Early-stage road property improvements of cold recycled asphalt emulsion mixture with microwave technology[J].Journal of Cleaner Production，2020：263.

[3]楊湄，何倩毓.微波加熱技術(shù)在環(huán)境污染治理工程中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2020，38（4）：76-78.

[4]周琦.微波技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].安全、健康和環(huán)境，2020，20（3）：33-37.

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[7]王成蓉，楊陽(yáng).一種高效、高均勻性的微波加熱策略[J].真空電子技術(shù)，2019（5）：62-65.

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