脱脂对燕麦淀粉理化性质影响研究

张 杰 何义萍 韩小贤 郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450052）

燕麦籽粒中含有8.5%的油脂，居小麦、水稻、玉米等几大粮食之首［1］。燕麦油脂主要分布在燕麦仁中［2］，油脂通常与直链淀粉形成直链淀粉－脂质复合物，不同种类淀粉脂质含量不相同，同一种类不同品种淀粉的脂质含量也不相同，就会对淀粉特性产生不同影响［3］。淀粉与脂质发生相互作用后，会对淀粉的理化性质（膨胀力、溶解度、碘亲和力、黏度、酶解能力等）、糊化特性及老化特性、流变学性质等产生影响。这主要是因为脂质与直链淀粉形成的复合物对淀粉颗粒糊化、膨胀和溶解具有强烈的抑制作用，使其复合物耐受性强，且结晶比老化更易发生［4］。因此燕麦产品在加工等方面存在问题，燕麦产业的发展较为缓慢。目前，燕麦主要的用途是用作动物饲料，仅有3%的燕麦被加工成食品（主要为燕麦片，其次为燕麦面包）［5］。我国目前对燕麦的研究主要集中在燕麦蛋白质、β－葡聚糖和油脂等方面，对燕麦淀粉的研究还不是很深入。国外对燕麦淀粉的研究较深入，且主要集中在对燕麦淀粉性质的研究上。SShamekh等［6］通过分析在加热过程中淀粉颗粒释放出的淀粉聚合物和残基研究了燕麦和大麦淀粉结构的差异。KarinAutio等［7］综述了燕麦淀粉在工业上和实验室的提取方法，提出加入蛋白酶和纤维素酶改进的碱提取方法燕麦淀粉的得率可达到86%。RatnajothiHoover等［8］研究了脱脂和湿热处理对小麦，燕麦及豌豆淀粉凝胶回生的影响。本试验研究了燕麦粉的脱脂条件，并比较了脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉的基本组分、颗粒特性、淀粉糊特性（透明度、凝沉性、冻融稳定性、溶解度、膨润力和糊化特性），研究脱脂对燕麦淀粉性质的影响。

1　材料与方法

1.1　试验材料

燕麦：郑州益海嘉里食品工业有限公司；α－耐高温淀粉酶（57000u／g）：美国 Sigma股份有限公司。

1.2　试验仪器及设备

101A－2型电热鼓风干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；Shimadzu型电子分析天平：日本岛津国际贸易（上海）有限公司；WZZ－2B型自动旋光仪：上海精密科学仪器有限公司；UV－2000型紫外可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；2300型全自动定氮仪：瑞典福斯特卡托公司；JSM－6700F型扫描电子显微镜：日本电子株式会社（JEOL）；BCD－241型冰箱：河南新飞电器有限公司；Backman高速冷冻离心机：美国Backman有限公司；快速黏度分析仪：澳大利亚NEWPORT公司。

1.3　试验方法

用精白机将燕麦碾皮，碾皮率为16%，再用万能粉碎机粉碎，过100目筛，得到燕麦粉。

1.3.1 燕麦粉脱脂工艺研究

以乙醚为脱脂溶剂，分别考察料液比（m／V）和脱脂时间对脱脂效果影响，脱脂效果用残留粗脂肪来评价，粗脂肪含量越低，说明脱脂效果越好。

1.3.1.1 料液比对脱脂效果影响

分别称取10 g燕麦粉，倒入250 mL具塞磨口锥形瓶中，按料液比分别为 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6加入乙醚，30℃条件下在恒温振荡水浴锅上振荡4 h，然后将脱脂的燕麦粉在通风橱中干燥，分别测粗脂肪含量。

1.3.1.2 脱脂时间对脱脂效果影响

分别称取10 g燕麦粉，倒入250 mL具塞磨口锥形瓶中，按料液比为1∶4加入乙醚，在30℃条件下在恒温振荡水浴锅上分别振荡 1、2、3、4、5、6 h，然后将脱脂的燕麦粉在通风橱中干燥，分别测粗脂肪含量。

1.3.2 燕麦淀粉的制备

将脱脂和未脱脂燕麦粉与蒸馏水分别按料液比为1∶6进行调浆，调节至pH 10，然后搅拌，搅拌时间为90 min，温度为25℃，搅拌好的浆状物进行过滤，以滤去纤维素等物料。过滤用80～100目筛，通过离心把过滤后的浆状物料分为上清液（蛋白液）和沉淀物（淀粉浆），离心机转速 3 000 r／min，时间 15 min。淀粉浆用盐酸洗涤至中性，离心，弃去上清液，水洗除盐，再离心弃上清，然后在电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度30～40℃。干燥后的淀粉经过粉碎，得到脱脂和未脱脂燕麦淀粉［9］。

1.3.3 淀粉基本组分测定

水分含量的测定：采用烘箱干燥法，参照GB／T 12087—2008烘箱法测定。灰分含量的测定：采用灼烧法，参照GB／T 22427.1—2008测定。粗蛋白含量的测定：采用自动定氮仪进行测定。粗淀粉含量的测定：采用1%盐酸旋光法测定。粗脂肪含量的测定：采用索氏抽提法，具体操作参照GB／T 5009.6—2003。直链淀粉含量的测定：采用碘比色法，具体操作参照GB／T 15683—2008。损伤淀粉含量的测定：采用破损淀粉试剂盒测定，具体参照AACC 76－31。

1.3.4 电子显微镜扫描观察颗粒形态

用双面胶将干燥的淀粉固定在金属架上，然后用电子扫描显微镜在2 500倍下进行扫描观察。

1.3.5 淀粉糊特性研究

1.3.5.1 淀粉糊透明度的测定

根据淀粉糊透明度测定方法［10］稍做改动：准确称取一定量淀粉样品配成1%的淀粉乳，然后置于沸水浴中加热糊化并保温15 min，保持淀粉糊体积没有变化，冷却至室温后在620 nm波长下分别测定放置0、12、24、36、48、60、72 h的淀粉糊的透光率，以蒸馏水作为空白（透光率为100%）。计算2次测定结果的平均值。

1.3.5.2 淀粉糊凝沉性的测定

把100 mL质量分数为1%的淀粉糊（趁热）放入100 mL具塞刻度试管中，静置48 h后，记录沉降体积，沉降物所占的体积即为沉降积，以 mL表示［11］。计算2次测定结果的平均值。

1.3.5.3 淀粉糊冻融稳定性的测定

根据淀粉糊冻融稳定性测定方法［10，12－13］测定：准确称取一定量淀粉样品配成3%的淀粉乳，然后置于沸水浴中加热糊化并保温15 min，保持淀粉糊的体积没有变化，冷却至室温后放置在冰箱中冷冻，冷冻24 h后取出，自然解冻，然后用离心机在4 000 r／min转速下离心20min（离心后若无水析出，则反复冻融，直至有水析出为止），弃去上清液，称取沉淀物质量，计算析水率。计算2次测定结果的平均值。

1.3.5.4 淀粉糊溶解度和膨润力的测定

根据赵全等［10］的测定方法稍做改动：将50 mL 2%的淀粉样品分别在 25、35、45、55、65、75、85、95℃的水浴中搅拌30 min，然后用离心机在3 000 r／min转速下离心15 min，沉淀为膨胀淀粉，将上清液在105℃下烘干称重，即得水溶淀粉的重量，计算溶解度和膨润力。计算2次测定结果的平均值。

1.3.5.5 淀粉糊糊化特性的测定

按照美国谷物化学家协会（AACC76－21）的方法测定。测试条件：样品（按14%湿基校正）3.5 g＋25 mL水，搅拌均匀后上RVA仪器测试。测试时间13 min。测试过程的温度采用Std1升温程序进行。

1.4　数据处理

淀粉基本组成成分测定及淀粉糊透明度、凝沉性、冻融稳定性、溶解度和膨润力测定2次，用Excel软件进行统计并进行差异化分析。

2　结果与分析

2.1　脱脂条件的确定

料液比和脱脂时间对脱脂效果的影响分别如图1和图2所示。

图1　料液比对脱脂效果影响

图2　脱脂时间对脱脂效果影响

由图1可以看出，随着乙醚加入量的增大，燕麦粉的粗脂肪含量逐渐降低。当料液比在1∶1～1∶4之间时，粗脂肪含量下降明显，当料液比为1∶4时，粗脂肪含量为1.42%，料液比在1∶4～1∶6之间时下降趋势相对缓和。因此，综合考虑选择料液比为1∶4。由图2可以看出，随着脱脂时间的延长，燕麦粉的粗脂肪含量逐渐降低。当脱脂时间在1～4 h之间时，粗脂肪含量下降明显，当脱脂时间为4 h时，粗脂肪含量为1.87%，料液比在4～6 h之间时下降趋势相对缓和。因此，综合考虑脱脂时间为4 h。

因此，燕麦粉脱脂的条件为：料液比1∶4加入乙醚，在30℃条件下在恒温振荡水浴锅上振荡4 h，然后将脱脂的燕麦粉在通风橱中干燥，得到脱脂的燕麦粉。

2.2　淀粉基本组分分析

对脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉的基本组分进行测定，结果如表1所示。

表1　脱脂和未脱脂燕麦淀粉基本组分（干基，%）

由表1可以看出，脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉的基本组成含量有所不同。燕麦粉经脱脂后提取的淀粉经脱脂纯度有所提高，粗脂肪残留降低；经脱脂后燕麦淀粉的粗淀粉、粗蛋白、灰分有所提高，粗脂肪含量降低，这可能是因为脱脂后粗脂肪含量降低，粗淀粉、粗蛋白和灰分相对变高了。脱脂的燕麦淀粉损伤淀粉含量有所减少，可能是因为在脱脂过程中损伤淀粉有所损失。

2.3　电子显微镜扫描观察淀粉颗粒形态

脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉用电镜在2 500倍扫描，扫描电镜图如图3和图4所示。

图3　脱脂燕麦淀粉扫描电镜图

图4　未脱脂燕麦淀粉扫描电镜图

由图3和图4可以看出，脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉颗粒都是主要有椭圆形和菱角形，还有一些破损的颗粒。未脱脂燕麦淀粉的破损颗粒较多，这与表1的结果也是一致的。燕麦淀粉经脱脂后从图3观察颗粒变得较为均匀，破损颗粒也有所减少。

2.4　淀粉糊特性分析

2.4.1 淀粉糊透明度

对脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉在储藏过程中透明度的变化情况进行测定，结果如表2所示。

表2　脱脂和未脱脂燕麦淀粉不同储藏时间的透光率／%

由表2可以看出，随着时间的延长，脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉的透光率逐渐减小，说明随着时间延长淀粉糊的透明度越来越差。脱脂燕麦淀粉的透明度比未脱脂燕麦淀粉的透明度略高，这主要与未脱脂燕麦淀粉中含的直链淀粉和脂肪含量比脱脂燕麦淀粉高有关。直链淀粉和脂肪含量高，淀粉越容易老化，透明度就低［9］。说明燕麦淀粉经脱脂透明度略有变好。

2.4.2 淀粉糊凝沉性

脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉糊沉降体积如图5所示。

图5　脱脂和未脱脂燕麦淀粉糊的沉降体积

由图5可以看出，脱脂燕麦淀粉的沉降体积比未脱脂燕麦淀粉的沉降体积略小。这说明燕麦淀粉经脱脂凝沉性略有变好。这是因为燕麦淀粉经脱脂后直链淀粉含量降低，直链淀粉含量对淀粉糊的沉降体积会产生影响，淀粉中直链淀粉含量越高，淀粉糊的沉降体积越大［10］。这也与表1的测定结果是一致的。

2.4.3 淀粉糊冻融稳定性

脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉经冻融3次后的析水率如图6所示。

图6　脱脂和未脱脂燕麦淀粉糊的析水率

由图6可以看出，脱脂后燕麦淀粉的析水率有所下降，说明燕麦淀粉经脱脂冻融稳定性略有变好。这主要是因为燕麦淀粉经脱脂后，淀粉中的直链淀粉和脂肪含量要比未脱脂的淀粉低，研究表明，直链淀粉含量会使淀粉冻融稳定变差，这主要是由于直链淀粉容易重新排列和缔合而发生凝沉现象［15］。这与表1的研究结果也是一致的。

2.4.4 淀粉糊溶解度和膨润力

脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉在不同温度下的溶解度和膨润力分别如表3和表4所示。

表3　淀粉糊在不同温度下的溶解度／%

表4　淀粉糊在不同温度下的膨润力／%

从表3和表4可以看出，随着温度的逐渐升高，脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦的溶解度和膨润力都呈现出增大的趋势。这是因为随着温度的升高，水分进入到淀粉颗粒中，淀粉颗粒开始吸水膨胀，同时未结晶部分直链淀粉也会因受热而逐渐溶于水中，从而使淀粉的溶解度增大［14］。总体上，未脱脂燕麦淀粉的溶解度比脱脂燕麦淀粉的要高，脱脂燕麦淀粉的膨润力比未脱脂燕麦淀粉的要高，这主要是由于脂质能抑制淀粉的溶胀［3］。损伤淀粉含量与两种淀粉的溶解度和膨润力也表现出一定的关系，随着损伤淀粉含量的增大，溶解度逐渐增大，膨润力逐渐减小。综上所述，在不同温度下，总体上燕麦淀粉经脱脂溶解度降低，而膨润力增大。

2.4.5 淀粉糊糊化特性

对脱脂燕麦淀粉和未脱脂燕麦淀粉进行糊化特性的测定，结果如表5所示。

表5　淀粉糊化指标测定结果

由表5可以看出，经脱脂后燕麦淀粉的峰值黏度变高，峰值黏度与直链淀粉含量呈负相关，说明经脱脂后燕麦淀粉直链淀粉变低，这与表1测定结果是一致的。经脱脂后燕麦淀粉的谷值黏度差别不大。脱脂燕麦淀粉的衰减值比未脱脂燕麦淀粉要低，说明脱脂后燕麦淀粉的热稳定性变好。脱脂后最终黏度下降了29.26%。回生值在一定程度上可以说明淀粉糊的老化的程度，回生值越大，淀粉越容易老化。脱脂燕麦淀粉的回生值也降低了，说明脱脂后燕麦淀粉的老化变得相对困难。脱脂燕麦淀粉的糊化温度也下降了，为87.25℃。这主要是因为脂肪分子易进入淀粉分子的螺旋结构中形成复合物，这种复合物能在淀粉受热时阻止淀粉颗粒的肿胀，淀粉颗粒更加稳定，从而影响淀粉的糊化［5］。脂肪对燕麦淀粉的糊化性质有显著影响，脱脂后燕麦淀粉峰值黏度升高，谷值黏度基本不变，衰减值、最终黏度、回生值、糊化温度均有所下降。

3　结论

燕麦淀粉经脱脂后很多性质得到改善。燕麦淀粉经脱脂后颗粒变得较为均匀，破损颗粒有所减少。燕麦淀粉经脱脂透明度、凝沉性、冻融稳定性变好；经脱脂后燕麦淀粉溶解度下降，膨润力变高；经脱脂燕麦淀粉峰值黏度升高，谷值黏度基本不变，衰减值、最终黏度、回生值、糊化温度均有所下降。

［1］魏决，郭玉蓉，金小培，等.燕麦油脂的理化性质研究及脂肪酸组成分析［J］.粮油加工，2006（07）：204－206

［2］时东方，赵骥民，任长忠，等.燕麦中油脂类成分的提取分离及抗氧化活性研究［J］.广东农业科学，2009（11）：14－18

［3］姜培彦，马晓军.脂质与淀粉相互作用及其对淀粉性质影响［J］.粮食与油脂，2007（11）：7－9

［4］刘延奇，秦令祥，吴史博，等.淀粉－脂质复合物相互作用及研究进展［J］.食品科技，2009，34（07）：209－212

［5］刘政，郭玉蓉，牛黎莉，等.燕麦淀粉性质研究［J］.甘肃农业大学学报，2007（03）：110－113

［6］SShamekh，P Forssell，T Suortti，et al.Fragmentation of oat and barley starch granules during heating［J］.Journal of Cereal Science，1999（30）：173－182

［7］Karin Autio，Ann－Charlotte Eliasson.Oat starch［J］.Chemistry and Technology，2009（03）：589－599

［8］RatnajothiHoover，Thavaratnam Vasanthan，Namal JSenanayake，et al.The effects of defatting and heat－moisture treatment on the retrogradation of starch gels from wheat，oat，potato，and lentil［J］.Carbohydrate Research，1994，261（01）：13－24

［9］何义萍，韩小贤，赵亚娟，等.碱法和超声辅助酶法分离燕麦淀粉的比较研究［J］.食品与机械，2011，27（06）：95－97

［10］赵全，岳晓霞，毛迪瑞，等.四种常用淀粉物理性质的比较研究［J］.食品与机械，2005，21（01）：22－24

［11］卞希良，邬应龙，夏凤清.淀粉糊凝沉特性的研究［J］.粮油食品科技，2005，13（06）：46－48

［12］马力等.小米淀粉与玉米淀粉糊性质比较研究［J］.粮食与油脂，2005（02）：22－25

［13］杜先锋，许时婴，王璋，等.淀粉糊的透明度及其影响因素的研究［J］.农业工程学报，2002，18（01）：129－131

［14］郑学玲，张玉玉，张杰.青稞淀粉理化特性的研究［J］.中国粮油学报，2011，26（04）：31－36.