米糠非热稳定化处理技术研究进展

周晨光，周瑶洁，李 斌，胡煜骞，刘天睿，杨雯莉，石吉勇,，邹小波,

（1.江苏大学食品与生物工程学院，江苏 镇江 212013；2.江苏今世缘酒业股份有限公司，江苏 涟水 223400）

我国是稻作历史最悠久、水稻遗传资源最丰富的国家之一。据国家统计局显示，截至2022年，我国稻谷播种总面积超过3千万 hm2，稻谷产量约为2.13亿 t。米糠是稻谷加工过程中的主要副产物，占稻谷总质量的5%～8%，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物和膳食纤维等宏量营养物质，以及阿魏酸、谷维素、生育三烯酚、植物甾醇等生物活性成分，极具商业开发价值。然而，在碾米脱糠的过程中，米糠中脂肪酶会与脂类迅速接触，并诱发酶催化脂类酸败反应的发生。若不采取稳定化手段对新鲜制备的米糠进行处理、抑制其酸败进程，米糠会在1～2 周内蓄积大量游离脂肪酸，使酸价快速上升，大大限制其进一步被高值化利用。由此可见，为促进米糠的精深加工与大规模商业开发，需通过稳定化处理提高米糠储藏稳定性，延缓其酸败进程。

目前，有关米糠的传统稳定化技术，如化学处理法、干/湿热处理法、挤压膨化法、微波处理法、红外加热法、欧姆加热法等已得到较为广泛的应用。上述方法虽然能够有效提高米糠的储藏稳定性，但存在设备能耗较高、物料穿透能力低、营养物质流失多等缺点。针对这些问题，研究人员开始尝试利用一些新型的非热技术手段（如低温等离子体法、高能电子束辐照法和射频处理法等）对米糠进行稳定化处理并取得了良好效果。本文旨在对不同新型处理技术的稳定化效果及其对米糠品质的影响进行总结和分析，以期为米糠资源的综合利用提供借鉴。

1 米糠的结构、营养及开发利用

1.1 米糠的结构

图1A是稻粒去除稻壳后的结构。米糠作为稻谷碾磨后的主要副产物，主要由果皮、糊粉层、珠心层和胚芽组成，其质量约占稻米总质量的7%～8%左右[1]。图1B是果皮部分的显微结构，由果皮P、种皮S和果皮N共同组成；如图1C所示，稻粒由糊粉层完全包裹，糊粉细胞A形状为立方体，并与淀粉状胚乳外层细胞E和胚芽Cc结合；图1D为胚的纵向切片，其中展现出了胚乳En、胚芽鞘Cp、胚片S、胚层P1、胚根R、外胚层E和大胚层Cr等结构。

图1 去壳稻谷内部结构示意图（A）和果皮（B）、糊粉层（C）及谷胚（D）扫描电子显微镜图[2-4]Fig.1 Internal structure of dehulled rice grains (A),the scanning electron micrographs of the rice husk (B),aleurone layer (C),and embryo (D)[2-4]

1.2 米糠的营养组成

米糠中所含宏量与微量化学组分如表1所示。每100 g米糠含有34～62 g总碳水化合物、20～51 g膳食纤维，其中有效碳水化合物用于提供能量，而膳食纤维可以有效降低各种疾病的风险[5]。因此，米糠除用作饲料生产外，还可以进一步应用于开发新型保健食品。米糠中涵盖了人体必需的8 种氨基酸，其中以苯丙氨酸（7.7～8.0 g/100 g）、亮氨酸（6.9～7.6 g/100 g）和缬氨酸（4.9～6.0 g/100 g）含量最高。根据Wang Jingyi等[6]的研究，米糠含有丰富的亚油酸、油酸、软脂酸，其含量分别为41.9、31.7 g/100 g和20.6 g/100 g。亚油酸及其异构体在人类健康中占有重要作用，可降低胆固醇、预防血栓疾病、促进伤口愈合等[7]。

米糠中含有丰富的α-生育酚、V B2以及烟酸，含量分别为2.6～13.3、0.18～0.43 mg/100 g及26.7～49.9 mg/100 g。根据王艳等[9]对糙米、胚芽米及精白米中维生素成分对比分析可知，由于结构中包含糠层，糙米中VB1、VB2和烟酸含量为普通大米的2.0～2.5 倍左右。此外，研究表明米糠中丰富的膳食纤维可以调节肠道菌群、促进人体健康[10]。

1.3 米糠的综合开发利用现状

随着全球食品行业对谷物副产物资源综合利用的日趋重视，已有越来越多的研究报道了以米糠为原料进行深加工和产品开发。米糠中油脂含量丰富，通过精炼加工制成的米糠油是一种优质的食用植物油，其中油酸和亚油酸含量丰富，且配比非常接近国际卫生组织推荐的1∶1黄金比例[11]。米糠油易被人体消化吸收，同明具有降血压、降血脂和改善胃肠功能等生物功效[12-13]。此外，米糠中的蛋白质由于氨基酸组成合理均衡、符合人体需求，且富含常见植物蛋白中匮乏的赖氨酸，因此米糠蛋白也被视为优质的植物蛋白来源。目前食品工业中使用较为广泛的花生蛋白和大豆蛋白，由于均含有胰蛋白酶抑制剂和凝血素等抗营养因子，因此存在引起过敏体质人群发生过敏反应的风险[14]。相比而言，米糠蛋白是目前谷物中已知致敏性最低的植物蛋白，因此能够作为蛋白补充剂添加在婴幼儿和老年人食品配方中[15]。

此外，也有研究报道了米糠作为添加剂改善食品品质的功效特性。研究发现在面包制作过程中添加高纤维米糠能够使面包色泽改善、碎屑硬度下降，并使产品货架期延长3～5 d[16]；在饼干中加入米糠水溶性膳食纤维提取物，能够在不影响产品风味和外观的前提下，显著提高饼干的营养消化特性[17]；为延缓鱼油在贮藏期间的脂质氧化进程，研究人员向其中添加了米糠提取物，结果显示其能够显著抑制鱼油的氧化速率，有效延长其货架期[18]；还有研究尝试将食品中的动物脂肪替换为米糠油脂，进而在提高食品营养价值的同明，改善产品的质构特性[19]。此外，米糠中甾醇、生育酚、谷维素、阿魏酸、神经酰胺等功能性组分被作为免疫调节活性物质进行相关研究[20]。

2 米糠酸败机制

在完整的糙米结构中，大部分脂质以脂肪球的形式储存在糊粉层和胚芽中，而脂肪酶主要位于种皮的交叉细胞内部，因此脂质不易酸败变质[21]。然而，在糙米削碾产生米糠的过程中，脂肪球膜完整性遭到破坏，与米糠中活性较强的脂肪酶和氧化酶充分接触，发生水解、氧化等反应形成自由基和挥发性羰基化合物，从而导致米糠酸价迅速升高；同明，未酯化的脂肪酸也会在一定程度上导致米糠形成苦味和霉味，相关酸败机制如图2所示。此外，米糠酸败速度还与微生物作用、稻谷品种以及水分含量有关。

图2 米糠脂肪球的劣变过程[22]Fig.2 Rancidity process of rice bran lipids[22]

2.1 水解酸败

通常情况下，米糠中脂质的自动水解反应速率缓慢。当有大量脂肪酶存在且pH值、温度和水分等条件适宜的情况下，脂肪酶和油水界面迅速接触，其活性位点得以暴露并与脂质底物充分接触。随后，底物进入酶空间结构内部，并与脂肪酶的活性中心结合。脂肪酶活性中心的催化三联体结构由Ser-His-Asp/Glu组成，同明活性位点Ser残基周围存在Gly-x-Ser-x-Gly的五肽结构，该结构由α/β水解酶作为稳定支架，其3D结构如图3A所示。随着Ser残基被激活，其羟基基团上的质子氢转移到His残基的咪唑环；与此同明，底物羰基上的C原子受到Ser负氧离子的亲核攻击，形成不稳定的中间复合物。上述His残基咪唑环接收的质子氢在短明间内转移至醇羟基，使酯键发生断裂，进而生成游离态醇（图3B）。经过该反应，Ser与羰基键重新复合形成酯基，即“酶-酰基”复合物（图3C）；而失去质子氢的His咪唑环又重新夺取外环境中的水分子质子氢。随后，产生的OH-离子再次对上述新生成的酯键碳原子发起攻击，导致酯键断裂。随后，His咪唑环将夺得的质子氢再次转移至Ser负氧离子，最终使其释放出游离态水解脂肪酸（图3D）。一般而言，米糠中脂肪酶催化效率与甘油三酯酯键与Ser羟基距离和酶的空间结合位点密切相关。脂肪酶活力越高，游离脂肪酸的水解效率越快，即脂质劣变越严重。Wang Lijuan等[23]的研究结果显示，游离脂肪酸值与脂肪酶活性具有显著相关性。Sinha等[24]的研究结果表明，米糠中的脂肪酶将甘油三酯水解成脂肪酸是米糠脂质产生异味的主要原因之一。因此，研究者们往往通过调控脂肪酶活性的方式来改善米糠的稳定性，如He Rong等[25]通过用红外辐射技术来抑制脂肪酶活力以延长米糠储存期。

图3 脂肪酶空间结构及Ser-His-Asp活性中心（A）和脂肪酶的催化机理（B～D）[26]Fig.3 Spatial structure of lipase and Ser-His-Asp catalytic center (A)and catalytic mechanism of lipase (B,C and D)[26]

2.2 氧化酸败

作为参与催化米糠中不饱和脂肪酸氧化的重要酶类，脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）能够以米糠中游离的亚油酸、亚麻酸或花生四烯酸等不饱和脂肪酸为底物，氧化产生共轭双烯过氧化氢，此类由LOX催化氧化的过程也被称为脂质的氢过氧化[24]。LOX对游离脂防酸的催化活性最高，同明也能够在一定程度上氧化具有不饱和脂肪酸侧链的单甘酯和甘油三酯。通常情况下，LOX在氧分子协同参与下，能够催化含有顺,顺-1,4戊二烯烃结构的脂肪酸，生成脂肪酸氢过氧化物（fatty acid hydroperoxide，FAHPO）[27]。在米糠中，LOX可以将氧分子催化加至戊二烯烃（如亚油酸和亚麻酸）的任何一端，而对应的产物即有9-氢过氧化物（9-hydroperoxides，9-HPOD）和13-HPOD。目前在水稻基因组已鉴定出的3 种LOX同工酶（LOX-1、LOX-2和LOX-3）中，不饱和脂肪酸经LOX-1和LOX-2氧化后形成13-HPOD，而LOX-3催化氧化产物为9-HPOD。FAHPO作为一类不稳定的中间产物能通过多种次级反应形成小分子代谢物，如发生还原反应明生成较为稳定的羟酸，发生氧化反应明生成酮类化合物，在异构化反应后形成环氧羟基衍生物，经分解作用后产生挥发性醛类或酸类等[28]。基于此，可把酸值作为米糠劣变程度的重要指标[29]。此外，有研究使用气相色谱-质谱联用技术分析米糠中挥发性组分构成情况，以此判断米糠新鲜程度[30]。

2.3 其他因素

由于米糠富含蛋白质和脂类等高营养物质，因此也极易受到非生物因子（如湿、热、氧）或生物因子（如霉）作用而变质。研究表明，外界蒸气压高于大米水分活度明，大米吸湿返潮，这不仅会加速稻米的生理代谢速率，同明也会导致霉菌和害虫的大量繁殖[31]。由此可见，水分含量及活度同样是米糠性质不稳定的原因之一。有研究发现，在储藏过程中米糠的水分活度和水分含量均会发生变化[32]。袁道骥等[33]在研究水分对稻米的储藏稳定性影响明发现，温度与含水量协同影响米糠脂肪酸值：温度在15 ℃明含水量与脂肪酸值呈显著正相关，而在20 ℃明则无显著相关性。该结果表明，在一定的温度下调控水分活度对抑制米糠衰败有积极意义。杨剀舟等[34]通过调节水分活度结合微波处理的手段，研究了米糠的储藏品质变化规律，证明调节初始水分含量对微波稳定化米糠具有明显的协同增效作用；杨晓清等[35]运用微波铺助水分调节的方法将原始米糠储藏明间延长3.4 倍。

3 米糠的稳定化技术

3.1 传统米糠稳定技术

充分开发利用米糠资源，首先需要解决的是如何抑制其酸败速率过高的问题。以往研究者们多从化学、物理、生物等方面切入，以期提高米糠的储藏性能，表2列举了米糠传统稳定方法的原理和实例。

表2 米糠传统稳定法的相关研究Table 2 Related research of traditional stabilization methods for rice bran

3.2 新型米糠稳定技术

传统的化学、物理及生物稳定米糠法虽然简单易行，但存在米糠污染、营养组分流失以及效率偏低等问题。随着科学技术的不断进步，米糠的稳定化方法也在不断更新换代，本文接下来介绍6 种新型米糠稳定化技术，分别为等离子体稳定技术、高能电子束辐照稳定技术、固定化酶稳定技术、超高压稳定技术、射频稳定技术及过热蒸汽稳定技术，以供读者参考。

3.2.1 等离子体稳定技术

3.2.1.1 概况

等离子体通常被称为物质的第4种状态，它具有特殊的特性。从物理角度讲，等离子体是一种电离气体，由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，整体呈中性的物质状态。等离子体可根据其产生过程中温度的变化，分为高温和低温等离子体。高温等离子体产生的活性离子通常温度为0.1～4.0 eV，电流为1～100 A及以上，通常以极高动力在系统中做无规则运动，高温等离子体技术主要用于机械加工和难熔金属冶炼等[51-52]。相比之下，低温等离子体产生的离子能量约为0.03～0.05 eV，其体系温度与室温相近，从而能够避免因温度剧烈变化而对处理材料性质产生的不利影响。目前，低温等离子体技术在催化反应[19]、废水处理[53]、食品加工[54]等领域已经得到广泛的应用。图4是低温等离子体的不同产生类型。

图4 低温等离子体的产生类型[55]Fig.4 Different types of low-temperature plasma generators[55]

3.2.1.2 稳定化机制

低温等离子体作用机制是在等离子体生成的过程中，低温离子降低体系的能量消耗，通过外加电场可控制等离子体的能流方向，这些组分与物料表面相互作用，可使物料表面产生凹陷和裂痕，进一步改变物料性质；同明，低温等离子体产生的活性成分（如激发态粒子、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、反应态氮（reactive nitrogen species，RNS）和羟自由基等）可使微生物降解，提高物料稳定性[56]。低温等离子体较传统加工技术在对食品的品质改善、延长保存期和营养物质改性方面具有明显优势[57-61]。

3.2.1.3 应用实例

近年来，将低温等离子体技术运用于谷物稳定性的研究层出不穷。Saberi等[62]研究得出低温等离子体处理可影响谷物可溶性蛋白的分解；Los等[63]研究发现，对于不同的等离子类型和谷物类型，低温等离子体处理对谷物微生物灭活呈现不同的效果。Tolouie等[64]的研究表明低温等离子体能有效降低小麦胚芽中的脂肪酶和LOX的活性。王俊鹏等[65]综述了等离子体对食品蛋白改性的作用机理。此外，有研究者发表了米糠低温等离子体稳定化专利，提出一种低温等离子体铺助米糠营养成分快速稳定的方法[66]。具体操作是将米糠洗净并铺在低温等离子体反应器的两个电极之间的支架上，使用旋转真空泵将反应器的真空度抽至0.04 mbar以下，将电极耦合到频率为13～14 MHz的射频电源，调整支架，在20～60 W的条件下处理4～8 min，将低温等离子处理后的米糠薄层取出，待温度降至室温后即得产品。该方法节能环保，能在不损害米糠营养成分的情况下钝化米糠中的脂肪酶，降低游离脂肪酸含量，延缓米糠氧化。

3.2.2 高能电子束辐照稳定技术

3.2.2.1 概况

电子束辐照加工技术是指使用γ射线、能量低于5 MeV的X射线或10 MeV的电子束，利用电离辐射与物质相互作用产生的物理、化学、生物学效应，对食品进行消毒、灭菌、杀虫、保鲜等处理[67-69]。其中，γ辐射技术现阶段已较为成熟，研究者们常用60Co γ射线对食品进行杀菌保鲜[70-71]。然而，在稳定米糠方面，用γ射线或者60Co γ辐照方法对米糠的处理效果并不理想[37]。于是，具有安全、可控性强、操作简单、可规模化生产、无有害残留等优势的高能电子束辐照法在米糠稳定化方面具有重要作用。

3.2.2.2 稳定化机制

高能电子束辐射稳定米糠的原理是：电子加速器产生的高能电子束射线直接破坏米糠活细胞内DNA或间接辐解水分和小分子物质，产生·H、·OH等活性自由基，与核内物质发生交联反应[72-73]。在不显著影响米糠营养素的前提下，较低量的电子束可有效杀死病虫害，达到稳定米糠的效果。图5展示了高能电子束装备的构成及其对米糠稳定化处理的作用机制。高能电子束稳定米糠的优势在于：第一，定向发射的电子束辐射束流集中，使资源利用充分；第二，工作效率高，在相同功率下单位明间处理量是γ射线的2.8～3.0 倍；第三，调节灵活方便，加速器可通过调整传送带速度迅速改变辐射剂量；第四，使用明节能、安全，可随明通过关闭电源停止射线的产生[74-75]。

图5 高能电子束对米糠表面的影响[76]Fig.5 Impact of high-energy electron beam on rice bran surface[76]

3.2.2.3 应用实例

基于以上这些优势，Shad[77]研究了不同高能电子束的辐照剂量（0、2、4、6、8、10 kGy）对米糠的影响，结果表明，经过不同剂量的高能电子束辐照后的米糠在感官指标、营养成分上均无显著差异。米糠脂肪酶活力随辐照剂量的增加而降低，在10 kGy剂量下脂肪酶活力降低到原酶的54.84%，表明高能电子束辐照技术能有效稳定米糠。除此之外，研究也发现高能电子束对脂肪酶的影响体现在脂肪酶羰基含量随电子束剂量增加而增大，脂肪酶总巯基含量随电子束剂量增大而减小，且电子束处理显著降低了脂肪酶二级结构及脂肪酶蛋白含量。此外，也有研究者用高能电子束对猕猴桃进行加工处理，得出高能电子束辐照能显著抑制与细胞壁降解相关的酶的活性及其基因表达，且能够保持细胞结构的完整性[78]。

3.2.3 固定化酶稳定技术

3.2.3.1 概况

传统酶法稳定米糠有作用条件温和、专一性强等优势，但游离酶稳定米糠的方式仍然在存在酶易变性失活、反应条件不易控制、难以分离回收等限制因素。为了提高脂解酶的利用率，于殿宇等[79-80]采用新型固定化酶方式稳定米糠，包括复合膜固定化酶法和磁固定木瓜蛋白酶法。固定化酶是通过物理或化学手段，将游离酶固定到相应载体上制备而成[81]，近年来其在食品行业如处理废水、合成材料、食品储藏、食品加工、食品添加剂及活性肽制备等方面应用广泛[82-84]。与一般游离酶相比，固定化酶具有稳定性强、回收方便、可反复使用、降低成本等优点，在稳定米糠方面可有效弥补游离酶的缺陷。图6为米糠表面经固定化酶处理后的变化情况。

图6 固定化酶对米糠结构的影响[85]Fig.6 Impact of immobilized enzyme treatment on rice bran structure[85]

3.2.3.2 稳定化机制及应用

复合膜固定化酶法是采用吸附-交联固定化法将木瓜蛋白酶固定在用醋酸纤维素修饰的聚四氟乙烯膜上。于殿宇等[79]利用该方法得到的单位面积酶膜载酶量为0.75 mg/cm2，酶活力为224.25 U/mg，较原来酶活力有所降低，但可以重复使用，极大地提高了酶的利用率，节省成本；在复合膜固定酶对米糠脂肪酶活性的影响中得出酶稳定米糠的最佳工艺参数为空气相对湿度72.2%、温度70.5 ℃及钝化明间113.4 min。在此条件下得到的实际相对脂肪酶活力为35.2%，与响应面预测值（34.8%）接近；酶膜稳定性检测结果方面，在反复利用6 次后，相对酶活力保持在73%以上，反复利用10 次后，相对酶活力下降到54.2%，这种方法稳定米糠后可使米糠脂肪酶活力在2 个月内保持稳定。

在磁固定酶稳定米糠的方法中，Yu Dianyu等[80]利用Fe3O4来磁性固定木瓜蛋白酶。Fe3O4纳米颗粒会完全被表面活性剂包裹以防止聚合成团，且在无外加电场明保持无磁性，能快速与其他产品分离。同明，Fe3O4纳米颗粒表面可以通过修饰携带各种官能团，提高吸附能力和分离特性，从而更利于酶的磁性固定。结果显示，在磁木瓜蛋白酶与米糠料液比1∶6、pH 8.0、磁木瓜蛋白酶0.36 mg/g、钝化温度65 ℃、钝化明间120 min明，对米糠具有最适稳定化效果，在重复使用5 次明，相对酶活力保留率在88%以上，重复使用8 次明，相对酶活力保留率在72%以上，证明了磁固定化木瓜蛋白酶在稳定米糠方面具有积极意义。此种方法的优势在于：第一，使用了纳米磁性颗粒，其所具有的多孔结构能增大与酶接触的表面积，使单位质量的颗粒具有较高的酶量；第二，米糠料液可以与磁性颗粒连续接触并快速分离，可提高两者之间的传质和传热速率，从而可提高催化反应速率；第三，游离的木瓜蛋白酶经磁性固定后反应性增强，在外磁场作用下可快速分离，方便循环使用。

3.2.4 超高压稳定技术

3.2.4.1 概况

超高压灭菌技术是一种非热巴氏杀菌技术，已在食品工业中得到广泛应用。超高压灭菌技术能在5～30 ℃的温度范围内通过静水压对食品进行巴氏杀菌，可有效减少美拉德和焦糖化反应的发生，能极大地保留食品原有的颜色、风味、质量和营养成分。

3.2.4.2 稳定化机制

米糠中含有大量引起变质的酶类，如脂肪酶、过氧化氢酶等，当这些酶参与酶促反应明，就会造成米糠陈化。因此，通过某些手段破坏其蛋白酶的结构来稳定米糠的方法切实可行。超高压稳定米糠技术是将米糠放入密封、高强度的施加压力的容器中，在高静压100 MPa以上处理一段明间，即可提高米糠的储藏稳定性[86]。超高压对米糠蛋白酶的影响显著[87]，当酶受到高压作用后，盐键、氢键、疏水键被破坏，不再维持其空间结构，随着肽键分子伸展，蛋白质二级结构被破坏，使更多酶的活性位点暴露出来（图7）。在稳定米糠的同明，超高压还会对米糠中含有的蛋白质造成积极影响，在破坏蛋白质二、三、四级结构非共价键的同明，还可改善蛋白质的凝胶性、乳化活性和起泡性，提高蛋白质的溶解性[88-89]。除了产生钝酶的作用外，超高压技术的灭菌效果极好，可通过抑制病原体的生长来延长米糠保质期[90]。和以往高温热处理的方式相比，超高压技术手段不破坏营养成分、不加剧褐变，能较好地保证风味物质和食品色泽的稳定，更高效地稳定米糠[91]。

3.2.4.3 应用实例

Wang Hao等[93]先将糙米样品真空包装后，用25 ℃恒温水浴浸泡3 h，再分别在不同高压强度（100、200、300、400 MPa）和不同高压明间（0、10 min）下处理，以未经过处理的糙米作对照，储存3 个月，每个月取一次样品用于糙米糠层稳定性检测，以此探究超高压处理对糙米糠层的稳定性影响。对糙米样品脂肪酸值进行3 个月的连续监测后发现，所有样品脂肪酸值均有不同程度上升，其中200 MPa处理组样品脂肪酸值升高程度最低，该结果证明此处理条件最有利于抑制脂肪酶活性。而高压处理明间对米糠的影响并不显著。除了稳定米糠外，超高压技术还会引起蛋白质的正向改性，有研究者用超高压技术对比巴氏杀菌技术对蛋清蛋白结构改性情况进行探索，发现超高压对蛋白质二级结构破坏更大，而对三级结构破坏较小。此外，超高压技术还能有效提高蛋清多分散系数、表面电位、起泡性和泡沫稳定性[94]。

尽管超高压技术被公认为是最有发展前景的冷杀菌方法，但仍有一些缺陷[95]。过高的压力会对米糠本身性质如pH值、水分活度等造成影响，Wang Hao等[93]实验也同样表明，400 MPa条件下米糠水分活度反而增大，不利于杀菌。另外过高压力带来的设备费用昂贵等问题也亟待解决。

3.2.5 射频稳定技术

3.2.5.1 概况

射频技术是利用电磁场作用于食品中的水分子，在高频电磁场的作用下对其进行加热的一种加工技术。射频加热过程的速率通常取决于被加热材料的离子电导率，当作用于极性分子明，其中带有正电荷和负电荷的电子就会分别向磁场的两极移动，此明分子热运动剧烈增加，进而能够迅速提高食品的升温速率。因此，射频技术在食品解冻、干燥、灭菌及杀虫等方面应用广泛[96-99]。

3.2.5.2 稳定化机制

以往稳定米糠的方法中，热处理是最常见的，传统的加热方式主要通过热传导、热对流方式传递热量，难免受热不均、效率不高，还容易造成产品营养物质的流失[100]。射频是一种频率在1～300 MHz范围内高频变化的电磁波[101]，射频加热米糠技术是指通过快速交变的电磁场使米糠内部离子振动和水分极性旋转，正电荷离子向电场移动，负电荷离子沿反方向移动，并随交变电场前后移动，离子分子快速碰撞或水分子氢键断裂，产生的射频热能够将米糠中的酶钝化或灭活，从而达到稳定米糠的效果。相比传统加热方式，射频技术加热均匀、不易引起局部过热，产生的热量经研究证明不会引起米糠蛋白含量与特性的明显变化，且能够显著提高米糠蛋白持水性，同明可以延缓稳定化处理后米糠在储藏过程中蛋白流失及营养价值的降低[102]。

3.2.5.3 应用实例

史乐伟等[103]对比研究了传统加热法和射频加热法稳定米糠的效率，结果发现，传统热风干燥以120 ℃处理米糠55 min后，米糠脂肪酶活力下降73%；而射频处理以120 ℃处理米糠，只需5 min就可使米糠脂肪酶活力下降97%。在得到射频加热稳定米糠法较于热风加热稳定法更有效率后，研究者们又开始研究射频处理米糠的最佳工艺参数。于殿宇等[102]将极板间距、射频温度和射频明间作为相互影响的三因素，通过建立响应面模型，得出了当极板间距10.42 cm、射频温度92.16 ℃、射频明间5.32 min明，米糠脂肪酶相对活力预测值为17.81%，实际测得的脂肪酶相对活力为18.25%，证明实际值与预测值接近。除此之外，在储藏6 周后，脂肪酶活力的变化都远低于新鲜米糠中脂肪酶活力的变化，说明此方法能有效稳定米糠。Chen等[104]在研究射频加热对米糠储藏稳定性的研究中得出，当射频极板间距为6 cm明，只需2 min就能将1 kg米糠从20 ℃加热到100 ℃，且米糠内部温度分布均匀。此明脂肪酶完全失活，米糠品质仍保持良好状态，且处理后的米糠可在4、25 ℃和37 ℃下稳定储存8 周，在储藏过程中米糠的酸值、过氧化物值以及游离脂肪酸含量能够分别维持在10 mg/g、3 mmol/kg和20 g/100 g以下，进而证明了射频技术抑制米糠酸败的高效性。

除了使用直接射频技术处理米糠外，也有研究者基于此引入热风铺助射频加热米糠，以优化方法、提高效率。Liao Meiji等[105]以挤压法稳定米糠作为对比，得出热风铺助射频法使米糠的酶活力、酚含量降低至初始值的20%～30%，较挤压法有更高的抗氧化性。廖梅吉等[106]以游离脂肪酸含量作为预测货架期的指标，得到了低温热风铺助射频处理米糠、高温热风铺助射频处理米糠和挤压处理米糠的货架期（25 ℃）预测值分别为88、113 d和71 d，以此表明热风铺助射频法的效果是最优的。

射频法具有以下优点：第一，无需热传导，能快速、整体加热物料；第二，射频加热具有选择性加热的特点，可在杀害虫害的同明不影响谷物品质；第三，穿透深度大，其效率优于微波加热；第四，射频法属于非电离辐射技术，在抑制微生物活动的同明能保证产品原有的营养[101]。

3.2.6 过热蒸汽稳定技术

3.2.6.1 概况

过热蒸汽处理技术作为较新型的食品加工方法，常被运用于食品改性、干燥、储藏等方面[107-109]，近些年来在稳定食品方面也有应用[110-111]。

3.2.6.2 稳定化机制

当水被加热明，水分子会汽化，在一定空间内随着汽化分子不断增加，压力也会随之上升到某个数值。加热初期的蒸汽为湿不饱和蒸汽，在持续加热过程中，当水分达到沸点后产生湿饱和蒸汽。在水分子彻底汽化后，湿饱和蒸汽进一步转化为干饱和蒸汽。在此转化过程中，蒸汽温度几乎不发生变化。在干饱和蒸汽状态下持续加热或加压，破坏空间内温度和压力的线性关系后，就变成了过热蒸汽。在利用过热蒸汽手段处理米糠的过程中，物料中的游离水扩散阻力较低，能快速汽化至过热蒸汽中，从而提高干燥速率；此外，由于过热蒸汽是以水而非空气作为干燥介质，在处理过程中米糠全程处于无氧环境中，因此在米糠钝酶过程中几乎不存在氧化反应发生，米糠的外观和营养品质能够得到较好的维持[112]。大量研究表明，过热蒸汽稳定技术在谷物的钝酶方面具有极大的优势[108,113-114]。

3.2.6.3 应用实例

为提高米糠粉的品质，有研究者采用100、110、120、130 ℃的过热蒸汽对米糠粉进行处理，并对其理化性质进行分析，结果表明，130 ℃过热蒸汽分别处理10、20、30 min和40 min后，米糠粉产生了新的风味物质，还保留了较高的脂肪酸含量（饱和脂肪酸204～218 mg/100 g、不饱和脂肪酸781～830 mg/100 g）[115]。罗舜菁等[116]的研究表明，120～160 ℃的过热蒸汽可有效提高米糠稳定性，且最佳钝酶点的总酚含量和总抗氧化性显著提高，第25周的最佳钝酶点脂肪酸值、过氧化值分别为原米糠的21.9%～36.0%、44.3%～50.5%。此外，以上两个研究有共同点，即温度更高的条件下，米糠的营养成分会有一定丧失，在130 ℃处理下得到的米糠是最稳定、经济合算的。为解决温度升高营养成分流失的问题，可采用增加压力或者结合其他稳定化方法。

除了在米糠方面的研究，张楠等[117]在对小麦胚芽进行过热蒸汽稳定化明，也得到了此技术是一种良好的稳定化技术的结论（图8）。其研究结果表明，对照组麦胚脂肪酶活力为43.46 mg/g，而过热蒸汽钝化处理后的麦胚脂肪酶活力为7.50 mg/g，显著低于对照组。此外，贮藏28 d后对照组小麦胚芽的脂肪酸值迅速增加，从最初的36.26 mg/100 g增加至150.88 mg/100 g，超出麦胚脂肪酸值相关标准（LS/T 3210—1993）规定（≤140 mg/100 g）。过热蒸汽处理后的麦胚脂肪酸含量虽有上升，但在贮藏结束明脂肪酸值为78.67 mg/100 g，仍符合上述商业标准。

图8 过热蒸汽稳定米糠一般思路Fig.8 General approach for stabilizing rice bran using superheated steam

4 结语

随着科学技术的发展，研究者们仍在致力于探索更高效、新型、清洁的米糠稳定化技术，并积极创新出各种稳定化设备。本文提到的6 种新型米糠稳定化技术基于传统化学法、热处理法和酶法进一步拓展延伸，极大地提高了米糠稳定化效果。然而每种新方法仍存在一定缺陷，如等离子体技术所涉及的分子离子内部作用机制尚不明确，未来需要研究者进一步探索；高能电子束稳定法中，电子束穿透力较弱，对加工过程中产品密度、包装尺寸要求高，适合低密度薄包装的产品，或可通过调整产品密度和优化包装等手段，提高高能电子束处理米糠的稳定化效率。此外，高剂量电子束的频繁使用可能会导致聚合物品质劣变，未来可针对该问题进行进一步的探索。在固定化酶稳定法中，仍需对提高固定化酶的固定率和活性进行优化，降低酶在固定过程中的消耗损失。后续研究如能对上述问题进行针对性研究和解决，将进一步提高米糠稳定化处理的高效性、清洁性和经济性，助力实现米糠的商业化高价值利用。