不同萌發條件及加工方法對藜麥品質的影響

王 紅, 葉 英,2, 韋 唯, 劉 哲, 梁欣悅, 趙 靜, 黃可可

(青海大學農牧學院1,西寧 810016)(青海省青藏高原農產品加工重點實驗室2,西寧 810016)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld),含有豐富的營養成分和生物活性成分,具有一定的保健功能[1]。目前谷物萌發技術已成為相關行業的研究熱點,研究表明谷物萌發過程中發生的許多生理生化反應會發生有益的營養物質轉化[2]。王雨等[3]研究得出隨著萌發時間延長,藜麥中多酚和黃酮含量呈上升趨勢。蘇艷玲等[4]研究得出藜麥萌發后可提高蛋白質含量,還原糖含量和淀粉酶活力,并降低脂肪含量。胡潔[1]研究得出萌發后提高了藜麥蛋白質、多酚、黃酮、GABA和維生素C1含量。萌發能夠提高藜麥營養價值,但萌發條件的不同也會導致營養成分含量的不同,在合適的萌發條件下不僅能提高藜麥營養物質含量,也能得出最大量富集某種營養成分的最佳條件。

食品熱加工是谷物常見的烹飪方式,不同的熱加工方法對谷物的營養成分有不同的影響[5]。李敏等[6]對藜麥熱加工處理后發現藜麥總酚和黃酮含量均有所下降,且煮制方式能較大提高藜麥感官品質。藜麥擠壓膨化后能提升揮發性風味物質種類,降低脂肪含量,還能減少藜麥自身帶有的苦澀味[7]。目前對于藜麥熱加工處理條件及加工后營養物質成分變化的研究鮮有報道。

選取格爾木引種藜麥為研究對象,探討不同萌發條件及加工方法對藜麥品質的影響,明確各萌發條件和加工條件下藜麥營養成分(如蛋白質、脂肪、淀粉、還原糖)和生物活性物質(如γ-氨基丁酸、多糖、多酚、黃酮)的變化規律,以期獲得藜麥最佳的萌發條件及加工方式,為萌發藜麥產品的開發及藜麥加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

格爾木藜麥,產于青海省格爾木市。牛血清白蛋白標準品(純度≥98.0%);考馬斯亮藍G250(純度>65%);沒食子酸標準品(純度≥98.0%);蘆丁標準品(純度≥98.0%);γ-氨基丁酸標準品(純度≥98.0%);無水葡萄糖(分析純)。

KQ-300E型臺式機械超聲波清洗器,ESJ110-4B電子天平,KC-130多功能粉碎機,SHZ-Ⅲ循環水式多用真空泵,UV-1780紫外可見分光光度計,SOX406脂肪測定儀,9030A電熱鼓風干燥箱。

1.2 方法

1.2.1 藜麥原料預處理方法

取干燥的藜麥,手動搓去外殼,過100目網篩,用鑷子挑出顆粒飽滿、色澤鮮亮的藜麥顆粒,摒棄干癟、破碎、有雜色的藜麥和枝梗,得到藜麥原料。

1.2.2 藜麥種子萌發方法[3]

采用預處理好的藜麥原料用水清洗除雜,加入到種子2倍體積的去離子水中于一定溫度下浸泡一定時間。將浸泡后的藜麥種子均勻置于墊有2層濾紙的培養皿中上,定時加入適量去離子水,以保持種子濕潤,置于一定溫度的恒溫培養箱中避光培養。待種子萌發一定時間后開始采收,將采收后的藜麥鮮芽置于50 ℃電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥至恒重后粉碎并測定各項理化指標。

1.2.3 單因素實驗設計

1.2.3.1 不同萌發條件對藜麥品質的影響

借鑒已有研究[1],考察藜麥浸泡溫度(15、20、25、30、35 ℃)、浸泡時間(1、2、3、4、5 h)、萌發溫度(20、25、30、35、40 ℃)、萌發時間(12、24、36、48、60 h)及淋水間隔(4、6、8、10、12 h)5個因素對藜麥品質的影響。

1.2.3.2 不同加工方法對藜麥品質的影響

采用預處理好的藜麥原料,分別考察蒸煮時間(10、15、20、25、30 min),蒸煮溫度(80、85、90、95、100 ℃),炒制時間(5、10、15、20、25 min),炒制溫度(140、160、180、200、220 ℃),烘烤時間(10、15、20、25、30 min),烘烤溫度(90、120、150、180、200 ℃)對藜麥品質的影響,并進行感官評價。

1.2.4 藜麥營養成分含量測定方法

蛋白質含量:采用考馬斯亮藍法測定[8]。脂肪含量:根據GB 5009.6—2016的方法測定。粗纖維含量:根據GB/T 5009.10—2003的方法測定。還原糖含量:根據GB 5009.7—2016的方法測定。淀粉含量:根據GB 5009.9—2016的方法測定。多糖含量:采用苯酚-硫酸法測定[9]。多酚含量:采用福林酚法測定[10]。黃酮含量:采用紫外分光光度法于505 nm波長下測定[11]。γ-氨基丁酸(GABA)含量測定:采用紫外分光光度法于645 nm波長下測定[12]。

1.2.5 藜麥不同加工方法感官評價

對藜麥進行不同形式的加工后,以感官評分為判定依據,由10名食品專業人員進行感官評價,取3次評分的平均值作為最終感官評分,感官評分標準見表1。

1.2.6 數據處理方法

測得數據結果均以平均值±標準差表示,采用SPSS23.0軟件Duncan′s多重比較進行差異顯著性分析(P<0.05)以及Origin8.0作圖,每組實驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 未加工藜麥種子常規營養含量和活性成分含量

未加工藜麥種子常規營養含量和活性成分含量見表2。

表2 藜麥種子常規營養成分和活性成分含量(干基)

2.2 不同萌發條件對藜麥主要營養成分變化的影響分析

2.2.1 浸泡溫度對藜麥主要營養成分變化的影響

由表3可知,各營養成分和活性成分含量變化是由于浸泡溫度過低造成低溫脅迫進而造成細胞膜損傷以及新陳代謝紊亂,物質的分解和合成較弱[13]。浸泡溫度過高,藜麥的呼吸作用持續放熱,導致熱量累積,酶的活性減弱,藜麥發芽過程受阻,進而使藜麥中蛋白質合成量、多糖消耗量、多酚合成量、黃酮合成均減少,降低了脂肪酶和淀粉酶活性。同時溫度過高可能影響藜麥組織細胞膜控制H+進出的平衡態造成胞內pH下降,進而使谷氨酸脫羧酶(GAD)、二胺氧化酶(DAO)等酶的催化活力降低,GABA富集受到抑制[14]。因此浸泡溫度在25 ℃時最適合藜麥營養物質成分和生物活性成分富集。

表3 浸泡溫度對藜麥主要營養成分變化的影響(干基)

2.2.2 浸泡時間對藜麥主要營養成分變化的影響

由表4可知,各營養成分和活性成分含量變化是由于在一定浸泡時間內,藜麥吸水充分致種皮軟化,細胞呼吸作用和新陳代謝加快,酶被活化,利于藜麥的萌發進程[15]。浸泡時間過長,大量的水分阻隔了氧氣致藜麥種子無法進行呼吸作用,使其缺少了萌發必要的物質和能量,導致萌發滯后,發芽受抑制,水中的溶解氧降低和藜麥自身細胞條件發生改變[16],細胞生命活動的減弱導致蛋白質合成量和多糖消耗量減少,水環境中pH的變化不利于脂肪酶和淀粉酶的激活,淀粉分解量的減少使得還原糖含量下降,且胞內pH下降使GAD、DAO等酶活性降低,GABA合成受到抑制,多酚的合成反應的減弱和苯丙氨酸解氨酶的活性減弱,黃酮合成減少。也有研究指出測定值下降可能是已形成的可溶性固形物向浸泡溶液中遷移加劇了物質的消耗[13]。因此浸泡時間3 h時有利于藜麥營養物質成分和生物活性成分富集。

表4 浸泡時間對藜麥主要營養成分變化的影響(干基)

2.2.3 萌發時間對藜麥主要營養成分變化的影響

由表5可知,蛋白質含量變化可能是因為萌發前期蛋白質被自身消耗用于各項生命活動,萌發中期蛋白質大量合成,萌發后期蛋白質的消耗和合成達到近似平衡狀態,所以增長緩慢[1]。脂肪含量變化是隨著萌發時間的延長種子中的其他大分子物質開始分解供能,脂肪消耗量減少[17 ]。其中還原糖在前24 h增長緩慢可能是在萌發初期淀粉水解所產生的還原糖用于供能被消耗[18]。

表5 萌發時間對藜麥主要營養成分變化的影響(干基)

藜麥中多糖含量的變化是在萌發初期,藜麥中的淀粉被水解,多糖含量增加,萌發中期種子中的多糖用于呼吸作用,為種子萌發提供能量,導致多糖含量降低,萌發后期種子中各種酶活性增加以及淀粉的水解和脂肪的分解轉化,使得多糖含量增加[19]。多酚含量變化是由于隨著萌發的進行,激活了藜麥細胞中相關酶活性,加速生理代謝活動,釋放酚酸,從而使總酚含量增加。而萌發后期多酚含量下降可能是隨著發芽時間的延長,控制酚類代謝途徑的酶類活性下降,另外多酚氧化酶活性的增強使多酚氧化分解這些原因均會導致多酚含量的減少[15]。黃酮含量變化是由于藜麥在萌發過程中呼吸作用增強,激活了苯丙氨酸解氨酶活性,增加了黃酮的合成量,但由于萌發時間過長,呼吸作用過于旺盛而導致黃酮含量下降[20],也可能是因為在酶的催化作用下黃酮類化合物形式發生改變,無法與Al(NO3)3生成穩定絡合物,因此會引起測定的含量降低[21]。GABA含量變化可能是隨著萌發時間延長,藜麥呼吸作用增強,參與合成GABA的谷氨酸脫羧酶被激活,同時蛋白質在蛋白酶作用下分解,增加了谷氨酸含量,即增加了GABA的合成底物,進而使GABA合成量逐漸增多。但隨著萌發時間的延長,GABA含量下降可能是藜麥種子中的GABA會在轉氨酶的作用下形成琥珀酸半醛,造成GABA含量降低[22],也可能是因為谷氨酸的脫羧反應受抑制以及GABA與α-酮戊二酸反應生成谷氨酸[19]。因此藜麥萌發時間在48～60 h范圍內較合適。

2.2.4 萌發溫度對藜麥主要營養成分變化的影響

由表6可知,萌發溫度過低或過高均會使藜麥發芽進程受到抑制,減緩藜麥的生命活動,使種子的新陳代謝受到抑制,降低酶活性以及加快生物活性成分的轉化代謝,進而減少藜麥中營養物質的合成量和生長所需營養物質的消耗量[23]。因此藜麥于25～28 ℃溫度范圍內萌發較為合適。

表6 萌發溫度對藜麥主要營養成分變化的影響(干基)

2.2.5 淋水間隔對藜麥主要營養成分變化的影響

由表7可知,水分過多過少均不利于藜麥的生命活動。水分過少會導致藜麥各生理生化反應受抑制,導致藜麥發芽遲緩,水分過多使種子缺少氧氣導致呼吸作用減弱,胚根生長緩慢,正常生命活動受抑制,使各種營養成分合成較為緩慢,酶活性降低,進而使脂肪等生長所需物質的消耗量降低[24]。因此推薦淋水間隔為8～10 h。

表7 淋水間隔對藜麥主要營養成分變化的影響(干基)

2.3 不同加工條件對藜麥營養成分影響結果與分析

由圖1～圖6可知,隨著加工時間和溫度不斷提升,除藜麥中粗纖維含量隨蒸煮時間延長變化不顯著(P>0.05),藜麥中其他營養物質成分和生物活性成分均呈顯著下降趨勢(P<0.05)。導致蛋白質含量下降的原因是熱加工處理致使藜麥中蛋白質受熱,造成蛋白質空間結構的變化,導致蛋白質發生改性而降低溶解性,同時蛋白質受熱發生降解或與還原糖發生美拉德反應而造成藜麥蛋白質含量的減少[25]。導致脂肪含量下降的原因是熱加工處理致使藜麥中豐富的不飽和脂肪酸含量減少,并且熱處理也會造成脂肪發生熱降解反應,進而導致藜麥脂肪含量的減少[26]。藜麥粗纖維含量下降可能是高溫處理下藜麥纖維分子內結構遭到破壞而斷裂,部分形成多糖和單糖,導致可溶性糖和纖維含量的上升,進而使藜麥中粗纖維含量大大降低[25]。GABA含量下降可能是由于蒸煮過程中藜麥營養成分溶于水而導致GABA含量降低,同時也可能是GABA在高溫下發生降解導致含量下降。多酚含量下降是由于多酚類物質熱穩定性有限,在高溫條件下易發生降解、氧化或聚合等,因此隨著溫度的升高以及持續高溫加工會導致藜麥多酚含量呈降低趨勢[27]。黃酮含量下降是由于黃酮類物質熱穩定性差,在加熱過程中易發生降解而導致其含量降低[28]。多糖含量下降是由于在高溫處理下多糖會發生脫水反應,并發生熱降解反應而導致多糖含量降低[29]。

圖2 不同蒸煮溫度對藜麥營養成分含量的影響(干基)

圖3 不同炒制時間對藜麥營養成分含量的影響(干基)

圖4 不同炒制溫度對藜麥營養成分含量的影響(干基)

圖5 不同烘烤時間對藜麥營養成分含量的影響(干基)

圖6 不同烘烤溫度對藜麥營養成分含量的影響(干基)

2.4 藜麥感官評定結果與分析

藜麥感官評定結果如圖7所示。隨著加工時間的延長,加工溫度的增加,感官評分均呈現先上升后下降的趨勢,當蒸煮時間、炒制時間和烘烤時間分別為25、10、25 min時,感官評分值最大。當蒸煮溫度,炒制溫度和烘烤溫度分別為95、180、120 ℃,時,感官評分值最大。此條件下藜麥已充分熟透,口感微甜,色澤金黃,香氣四溢,口感酥脆。因此,推薦藜麥最佳蒸煮時間為25 min,最佳蒸煮溫度為95 ℃,最佳炒制時間為10 min,最佳炒制溫度為180℃,最佳烘烤溫度為120 ℃,最佳烘烤時間為25 min。

圖7 不同加工方法對藜麥感官評分的影響

3 結論

不同萌發條件和加工條件均能影響藜麥中營養物質和生物活性成分的含量。為減少藜麥營養損失,使營養保留最大化,推薦藜麥萌發條件為:浸泡溫度為25 ℃,浸泡時間為3 h,萌發時間為48～60 h,萌發溫度為25～28 ℃,淋水間隔為8～10 h。除藜麥中粗纖維含量隨蒸煮時間延長變化不顯著(P>0.05),隨著加工時間和溫度不斷提升,藜麥中其他營養物質成分和生物活性成分呈顯著下降趨勢(P<0.05)。其中,蒸煮條件對GABA含量變化影響較大,炒制和烘烤條件下多酚含量變化較大,烘焙溫度和炒制溫度對黃酮和多糖含量變化影響較大。通過感官評定實驗得出藜麥最佳蒸煮時間為25 min,最佳蒸煮溫度為95 ℃,最佳炒制時間為10 min,最佳炒制溫度為180℃,最佳烘烤時間為25 min,最佳烘烤溫度為120℃。

藜麥萌發后其營養成分有較好的提升且脂肪含量有所下降,這符合現代人對健康營養低脂食品的需求,但本研究僅對藜麥萌發后的營養物質含量進行了測定,未來應在萌發后的藜麥芽產品加工方面進行進一步探究,如探究藜麥芽加工條件、藜麥芽深加工產品等,以期提升藜麥芽經濟附加值。