不同熱加工對萌動青稞營養成分和加工特性的影響

申瑞玲 張亞蕊 張 婷 朱瑩瑩 董吉林 楊 溢

(鄭州輕工業大學食品與生物工程學院， 鄭州 450002)

目前雖對青稞和萌動青稞的熱加工有一定研究，但不同熱加工方式對萌動青稞營養成分及加工特性影響的研究較少。因此，本實驗以萌動青稞為原料，研究了經不同熱加工后營養成分及加工特性的變化，以期為萌動青稞食品的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

青稞由西藏農科院提供；次氯酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸等均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

HWS-350智能恒溫恒濕箱；Dharma 11臺式同向雙螺桿擠出實驗機；MG38CB-AA電烤箱；X.rite色差計；RVA4500快速黏度分析儀；Q100型差示掃描量熱儀(DSC)；JSM-6490LV掃描電子顯微鏡(SEM)。

1.3 方法

1.3.1 萌動青稞的制備

參考課題組前期研究結果[9]，將青稞籽粒置于5%的次氯酸鈉溶液中浸泡30 min消毒除雜，清洗后先浸泡再萌動。最佳浸泡工藝為：時間12 h、溫度30 ℃、料液比1∶4；其最佳萌動條件為：時間12 h，溫度25 ℃，濕度95%，自然風干備用。

1.3.2 不同熱加工萌動青稞粉的制備

萌動青稞直接磨粉，即為對照組；烤箱上下火溫度為130 ℃，烘烤時間為40 min，即為干熱熟制粉；將萌動青稞于1 000 W微波處理2 min，即為微波熟化粉；擠壓出料模頭溫度為180 ℃，物料含水量調節至28%，螺桿轉速為220 r/min，得到擠壓膨化粉。樣品均過0.3 mm篩，保存備用。

1.3.3 不同熱加工萌動青稞粉營養成分的測定

灰分含量的測定：GB 5009.4—2016方法；脂類含量的測定：GB 5009.6—2016方法；蛋白質含量的測定：GB 5009.5—2016方法，氮折算為蛋白質系數N=5.83；淀粉含量的測定：GB 5009.9—2016方法；總膳食纖維含量的測定：酶-重量法AOAC 985.29；β-葡聚糖含量的測定：酶法AOAC 995.16；總酚含量的測定：Folin-Ciocalteau法；γ-氨基丁酸含量測定：NY/T 2890—2016 稻米中γ-氨基丁酸的測定 高效液相色譜法。

1.3.4 不同熱加工萌動青稞粉色度的測定

用X.rite色差計測定其色度，并用三色協調系統(L*、a*、b*)表示顏色?？偵瞀*公式如下：

(1)

明度差 ΔL*=L樣品*-L標準*

(2)

(3)

式中：樣品為不同熱加工的樣品；標準為對照樣品。

1.3.5 不同熱加工萌動青稞粉掃描電鏡觀察

取適量樣品固定于樣品臺上，噴金后在SEM上觀察樣品表觀結構，其中電壓為20 kV，放大倍數分別為1 500倍及3 000倍。

1.3.6 不同熱加工萌動青稞粉粒徑分布的測定

準確稱取0.8 g樣品(干質量)，加15 mL蒸餾水，超聲波分散30 min，使其充分混勻，用激光粒度儀在0.1～5 000 nm范圍內進行掃描。

1.3.7 不同熱加工萌動青稞粉的水合特性

準確稱取0.1 g樣品，放入已知質量的離心管中，加入20 mL去離子水混勻，分別置于37、50、100 ℃水浴鍋中振蕩30 min，然后在4 000 r/min離心15 min，將上清液倒入恒重的平皿中并放入105 ℃烘箱再次恒重。用公式計算吸水指數(WAI)、水溶性(WS)、膨脹勢(SP)：

(4)

(5)

(6)

式中：m為樣品干質量/g；m1為干燥至恒重的上清液質量/g；m2為離心管中沉淀的質量/g。

1.3.8 不同熱加工萌動青稞粉糊化特性的測定

參照GB/T 24852—2010的方法。

1.3.9 不同熱加工萌動青稞粉熱特性的測定

取3.0 mg樣品置于鋁盤并加6 μL蒸餾水，之后將DSC鋁盤進行壓片，置于常溫下平衡24 h后以5 ℃/min從30 ℃升溫至100 ℃，測定熱特性參數。

1.4 數據統計與分析

數據統計采用Origin 8.0和SPSS 21.0進行整理分析，P<0.05為顯著。

2 結果與分析

2.1 不同熱加工對萌動青稞粉營養成分的影響

由表1可知，3種熱加工萌動青稞粉灰分和淀粉含量均降低，干熱熟制粉和微波熟化粉脂肪含量有所增加，總膳食纖維和β-葡聚糖含量顯著提高(P<0.05)。這可能是由于加熱過程中有些礦物質易揮(如碘、硒等)，部分淀粉分解為糊精或還原糖，同時脂肪分解為脂肪酸、單甘脂肪和淀粉與蛋白質復合[10]，分子運動加劇，易于膳食纖維[11]和β-葡聚糖溶出等原因造成的。此外，熟化后的萌動青稞粉總酚含量增加，這可能是因為熱加工會使一些可溶性酚類釋放，也有可能是因為酚類物質與蛋白質等交聯所致[12]。青稞萌動前GABA的含量約為25 mg/100 g[13]，青稞萌動后，GABA含量顯著增加(P<0.05)，但干熱熟制和微波熟化2種加工方式均使GABA含量降低，這可能是因為在干熱熟制和微波熟化過程中，處理時間過長抑制了谷氨酸脫羧酶的活性；也有可能是因為這2種熱加工方式加速了美拉德反應，樣品中的氨基酸和還原糖更多的結合所致[14]。結果表明3種熱加工均能影響基本營養成分和功能成分的變化，尤其是促進膳食纖維、β-葡聚糖等含量的增加。

表1 不同熱加工對萌動青稞營養成分的影響(干基)

注：數據均表示為平均值±標準差，同行數值后字母不同表示樣品之間差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同熱加工對萌動青稞粉色度的影響

如表2所示，與對照組相比，干熱熟制粉L*升高，說明其亮度升高，而其他2種粉L*降低，則亮度降低。3種熱加工粉的a*均顯著下降，說明紅色變淺。干熱熟制粉b*降低，說明其黃色變淺，而其他2種粉的b*顯著升高，則黃色變深，且擠壓膨化粉總色差值ΔE*值最大，為4.93。經不同熱加工后萌動青稞粉顏色的差異性可能與黃酮類、多酚類等呈色物質的含量有關[15]，也有可能與不同熱加工過程中萌動青稞粉發生了不同程度的美拉德反應、焦糖化反應等非酶褐變有關[16]。

表2 不同熱加工對萌動青稞粉色度的影響

注：數據均表示為平均值±標準差，同列數值后字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 不同熱加工萌動青稞粉掃描電鏡觀察

從圖1可以看出，對照組萌動青稞粉多呈圓形或橢圓形結構，且表面較光滑，有球型淀粉顆粒附著。熱加工后的萌動青稞粉淀粉顆粒均遭到一定程度的破碎，干熱熟制粉表面內凹，呈不規則多孔狀，附著較少淀粉顆粒；微波熟化粉呈片狀，表面積增大；擠壓膨化粉呈不規則的片狀，幾乎不存在完整的淀粉顆粒，其淀粉顆粒和蛋白分布的更加緊密，糊化的更完全，結果與Wang等[17]的報道一致。

2.4 不同熱加工萌動青稞粉的水合特性

水合特性是研究萌動青稞粉理化性質的一個重要指標。其中吸水指數表征樣品在水中分散吸水的能力，水溶性表征樣品在水中的溶解能力，而膨脹勢則反映了淀粉在糊化過程中的吸水力及在一定條件下離心后其糊漿的持水力[18]。37 ℃時，3種熱加工粉膨脹勢有顯著性差異(P<0.05)，干熱熟制粉和微波熟化粉有所降低，而擠壓膨化粉卻顯著增加。在50 ℃時，3種熱加工粉中擠壓膨化粉水溶性和膨脹勢增幅均最大，分別增加了7.13%、2.97%。在100 ℃時，擠壓膨化粉吸水指數增加了4.67，說明該樣品的吸水能力更好；但3個樣品的水溶性顯著降低，這可能是因為萌動青稞粉中蛋白含量較高，加熱導致蛋白的溶解性降低，且在加熱過程中形成了蛋白質-淀粉復合物和直鏈淀粉-脂肪復合物所致[19]。

2.5 不同熱加工對萌動青稞粉糊化特性的影響

由表4可知，4種樣品的糊化特性存在較大差異。峰值黏度的大小反應淀粉的增稠能力或結合水的能力[20]，3種熱加工萌動青稞粉的峰值黏度均增加，其中擠壓膨化粉峰值黏度值最大，這說明擠壓膨化粉結合水的能力最強。干熱熟制粉的谷值黏度、最終黏度、回生值無顯著變化，但微波熟化粉和擠壓膨化粉的谷值黏度、最終黏度、回生值均顯著增加，與水合特性研究結果一致。3種熱加工粉衰減值均升高，說明3種熱加工方式均造成蠟質淀粉含量增加，這與陳峰青等[21]的研究結果一致?；厣凳欠从车矸劾匣匦缘闹匾笜耍厣翟礁撸葎忧囡墼饺菀桌匣?；從表4可知，干熱熟制粉回生值略有增加，微波熟化粉和擠壓膨化粉回生值顯著增加，這說明3種熱加工萌動青稞粉抗老化能力不同程度降低[22]。糊化溫度是表征淀粉糊化程度的指標，擠壓膨化樣品的糊化溫度未檢測到，說明其糊化得更完全。

圖1 不同熱加工萌動青稞粉掃描電鏡圖

表3 不同熱加工萌動青稞粉的水合特性

樣品吸水指數(WAI)37 ℃50 ℃100 ℃水溶性(WS)/%37 ℃50 ℃100 ℃膨脹勢(SP)37 ℃50 ℃100 ℃對照3.08±0.04bc3.10±0.02b3.97±0.14d9.30±0.14d9.30±0.14c47.06±0.17a3.41±0.02b3.42±0.02b7.51±0.28b干熱熟制2.96±0.08c3.09±0.10b5.78±0.26c13.55±0.09b14.66±0.04ab29.77±0.78b2.96±0.08d3.10±0.11b5.80±0.26c微波熟化3.16±0.02b3.32±0.19b7.62±0.23b11.72±0.04c13.12±1.39b23.40±0.57b3.17±0.02c3.33±0.19b7.63±0.22b擠壓膨化5.70±0.02a6.38±0.19a8.46±0.06a14.46±0.27a16.43±0.57a27.63±0.02b5.71±0.01a6.39±0.20a8.49±0.06a

注：平均數±標準差，同列數值后字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表4 不同熱加工對萌動青稞粉糊化特性的影響

注：數據均表示為平均值±標準差，同行數值后字母不同表示差異顯著(P<0.05)，-表示未檢測到。

2.6不同熱加工對萌動青稞粉熱特性的影響

從表5可知，3種熱加工萌動青稞粉的起始溫度、峰值溫度、終止溫度均有顯著性差異(P<0.05)。其中擠壓膨化樣品的終止溫度較高，說明擠壓膨化粉完成糊化所需的最終溫度較高，與糊化特性研究結果一致。熱焓值表示晶體的含量，不同熱加工萌動青稞粉的熱焓越大，晶體含量越高，這可能是因為在熱加工過程中淀粉雙螺旋結構重組造成的，該結果與Zhang等[23]的研究結果一致。

表5 不同熱加工的萌動青稞粉的熱特性參數

注：數據均表示為平均值±標準差，同行數值后字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

3 結論

3種熱加工均能影響萌動青稞營養成分的變化，尤其是促進膳食纖維、β-葡聚糖等含量增加，這是因為在高溫高壓狀態下，分子運動加劇所致。萌動青稞粉色度存在較大差異，這是因為不同熱加工方式使萌動青稞粉發生了不同程度的美拉德反應、焦糖化反應等。通過掃描電鏡觀察到干熱熟制粉呈不規則多孔狀，微波熟化粉和擠壓膨化粉呈片狀，說明3種熱加工對淀粉顆粒的狀態均有影響。3種不同熱加工均使萌動青稞粉的水合特性發生了改變，其中擠壓膨化的水溶性、吸水指數和膨脹勢均顯著升高(P<0.05)，這說明該樣品的吸水性更好。3種熱加工萌動青稞粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均升高，說明3種熱加工方式均使萌動青稞粉黏度增大。擠壓膨化處理的萌動青稞粉的TO、TP、TC變化最為顯著，這說明該樣品糊化得更完全。因此，擠壓膨化這種加工方式更適于萌動青稞工業化生產。