燕麦萌芽工艺研究及其营养成分分析

徐丛玥，刘 英，崔明敏，曹 威，黄庆荣

(武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023)

燕麦是一种特殊的粮食、经济、饲料、医药多作用作物［1］，已被证实含有均衡的蛋白质、丰富的可溶性膳食纤维、丰富的维生素和优质脂肪酸，有益人体健康。近年来燕麦食品逐渐受到人们的关注和喜爱，成为消费增长最快的谷物食品［2］。发芽作为一种传统工艺，能软化谷物籽粒的内部结构、提高谷物的营养价值和利用率，降低抗营养因子的种类和含量，同时谷物发芽后会产生一些新的风味［3］。萌芽燕麦(芽长不超过1.0 mm)，系指经过发芽后的燕麦籽粒及芽体，是一个酶活性被激活、释放的多酶系。在适宜的条件下，燕麦吸水膨润，胚芽萌发，内部经历一系列生理生化变化和物质转变，长成新的个体，其营养成分也有所改变。本文选择燕麦为研究对象进行萌芽试验，分析其营养成分的变化，以期为萌芽燕麦的生产提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 实验原料和仪器

1.1.1 实验原料

燕麦:花早2号，河北省张家口市农科院提供。

1.1.2 实验仪器

微型植物粉碎机FZ102型，天津泰斯特仪器有限公司;恒温恒湿箱BSC-400型，博讯实业有限公司;数显鼓风干燥箱GZX-9070ME型，上海博远事业有限公司;恒温磁力搅拌器90-2型，上海泸西分析仪器有限公司;台式离心机TDZ5，长沙平凡仪器仪表有限公司;循环水式真空泵SHZ-D(Ⅲ)型，巩义市英峪予华仪器厂;电热恒温水浴锅HH-4型，巩义市英峪予华仪器厂;水浴恒温振荡器SHA-C，金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.2 实验方法和设计

1.2.1 萌芽燕麦的制备工艺

萌芽燕麦的制备工艺如图1所示。

图1 工艺流程

燕麦精选后，用蒸馏水浸渍于一定温度的恒温恒湿箱中，燕麦与浸泡液的比例约为1∶5(W/V)［4］，浸泡结束后将燕麦沥干置于培养皿中萌芽，培养皿内垫放2层滤纸，加水至滤纸吸足后，滤去多余水分，萌芽期间培养箱湿度保持在95%以上。萌芽结束后将样品在微波炉中进行灭酶处理(400 W，2 min)［5］，然后置于40℃鼓风干燥箱中干燥48 h，取出后在干燥封闭的环境下存放以待后续试验。

1.2.2 燕麦萌芽单因素试验

每份取100粒燕麦，放入15℃，18℃，21℃，24℃，27℃的恒温箱中，浸泡燕麦，每隔2 h取出，沥干，称量，以吸水率为指标，做温度、时间的单因素试验，确定浸泡温度、浸泡时间的范围。

吸水率(%)=(B－G)/G ×100%，其中B为浸泡后的湿重，G为浸泡前的干重［6］。

每份取50粒燕麦，根据浸泡温度和浸泡时间的单因素结果，选定一个浸泡温度和浸泡时间，将浸泡后的燕麦放入15℃，20℃，25℃，30℃，35℃的恒温箱中，每隔1 h取出，沥干，以萌芽率为指标，做温度、时间的单因素试验，确定萌芽温度、萌芽时间的范围。

萌芽率(%)=(n/N)×100%，其中n指种子正常萌芽粒数(在规定时间内芽长不超过1.0 mm)，N指供试种子总数［7］。

1.2.3 燕麦萌芽参数优化试验

根据单因素试验结果，以燕麦萌芽率为考察指标，进行L9(34)正交试验，对燕麦萌芽工艺参数进行优化。

1.2.4 营养成分测定

将处理好的燕麦样品进行成分测定，分析燕麦萌芽前后营养成分的变化。

蛋白质的测定:凯氏定氮法(GB5009.5-2010);

脂肪的测定:索氏抽提法(GB5512-2008);

脂肪酸的测定:滴定法(GB/T15684-1995);

淀粉的测定:酸水解法(GB/T009.9-2008);

还原糖的测定:酸水解法(GB/T009.9-2008);

总膳食纤维(TDF)的测定:酶法(AACC 32-07);

不溶性膳食纤维(IDF)的测定:中性洗涤剂法(GB1234-90);

可溶性膳食纤维(SDF)的测定:酶法(AACC 32-07)

β—葡聚糖的测定:刚果红分光光度法［7］;

水分的测定:105℃恒重法(GB 5497-85)。

2 实验结果与分析

2.1 燕麦萌芽单因素试验

2.1.1 燕麦浸泡温度和浸泡时间对吸水率的影响

植物在发芽过程中需要充足的水分和氧气，但水分过量会抑制呼吸，只有获得足够适合的水分才能达到萌发的目的。植物含有充足的水分是提高发芽率的前提条件，所以研究燕麦浸泡时间/温度与吸水率的关系至关重要。

从图1可知，随着浸泡时间的增长，燕麦的吸水速度明显加快。前6 h吸水率均增加得很快，一定时间后，吸水量趋于稳定，且稳定在42%左右，说明燕麦的吸水率为42%。在超过42%后继续增加是因为燕麦吸水膨胀后开始发芽。相同温度下，浸泡温度越高，燕麦的吸水率越大，但22 h后浸泡在21℃的燕麦吸水率高于浸泡在24℃，可能与燕麦开始萌芽有关。从图1中可以发现，在15℃时宜浸泡14—16 h，在18℃时14—18 h为宜，在21℃时14—18 h为宜，在24℃时10—14 h为宜，在27℃时10—14 h为最佳。

图1 燕麦浸泡时间/温度与吸水率的关系

由图1可知，在15℃的浸泡温度下，燕麦吸水速度较为缓慢，水分达到42%需要24 h，时间太长，降低生产效益;而浸泡温度为27℃时，吸水速度过快，在14 h左右芽长已超过1.0 mm，萌芽速度过快不利于控制。因此，选择浸泡温度18℃，21℃，24℃，浸泡时间 12 h，14 h，16 h。

2.1.2 燕麦萌芽温度和萌芽时间对萌芽率的影响

根据浸泡温度和浸泡时间的单因素结果，将燕麦置于18℃的恒温恒湿箱内浸泡14 h，然后做萌芽温度和萌芽时间的单因素实验，结果如图2所示。

图2 燕麦萌芽时间/温度与萌芽率的关系

由图2可以看出，随着萌芽时间的增加，发芽率在逐渐上升。相同时间下，萌芽温度为20℃，25℃，30℃时发芽率高于35℃和15℃，所以选择萌芽温度20℃，25℃，30℃;在20℃，25℃，30℃下萌芽6 h燕麦的萌芽率趋于稳定，其萌芽率分别为58.67%，60%和62%;而35℃下萌芽5 h，萌芽率趋于平稳，为43.33%。因此选择萌芽时间4 h，5 h和6 h。

2.2 燕麦萌芽的参数优化试验

采用L9(34)正交试验，探讨浸泡温度、浸泡时间、萌芽温度、萌芽时间四个因素对燕麦萌芽率的影响。正交试验因素水平见表1，试验结果见表2。

表1 正交试验各因素及水平表

表2 正交试验结果

从表2可知，各因素对萌芽率的影响的主次顺序是发芽温度(C)＞浸泡温度(A)＞萌芽时间(D)＞浸泡时间(B)。各因素的最优水平为A2B3C1D2，即浸泡温度为21℃，浸泡时间为16 h，萌芽温度为20℃，浸泡时间为5 h，该最优水平刚好与正交实验中序列6的实验条件一样，且从结果来看序列6的发芽率也是最高的，为65.33%。

2.3 燕麦萌芽前后营养成分分析

实验结果如表3所示。由表3可看出，燕麦在萌芽后蛋白质从15.94%下降到14.64%，可能是由于在萌芽开始阶段许多种类的内源酶能够水解不溶性的燕麦储藏蛋白［9］，所以导致燕麦总蛋白稍有下降;萌芽过后粗脂肪也有所降低，从8.32%降低到7.87%，这可能是由于燕麦迅速萌芽，籽粒中相关酶系的酶活力也相应增大，其中脂肪酶的活力增加会导致燕麦籽粒中原来与其他大分子物质相结合的甘油三酯被脂肪催化酶降解成游离脂肪酸和甘油［10］，从而使脂肪含量降低;由于燕麦呼吸作用(主要是无氧呼吸)消耗了还原糖提供的能量，所以萌芽后还原糖含量降低了19.45%;燕麦的支链淀粉分子和淀粉酶都混合在胚乳细胞的淀粉颗粒中，所以在萌芽期间淀粉酶就已经合成了［3］，但由于种子迅速萌发的需要，淀粉酶降解淀粉的速度加快，从而导致燕麦淀粉含量由69.32%降低到63.02%，下降了9.09%。

表3 萌芽对燕麦营养成分的影响(干基)

由于呼吸作用，淀粉等成分减少，萌芽后燕麦的不溶性膳食纤维(IDF)有所上升，从3.98%上升到6.09%，增幅为53.02%;燕麦总膳食纤维(TDF)的主要成分是不溶性膳食纤维，IDF的上升导致TDF也增加了63.19%;在萌芽的开始阶段膳食纤维发生溶解，分子间的断裂和蛋白质结构的裂解都使可溶性膳食纤维(SDF)含量增加;但由于β-葡聚糖酶，β-葡聚糖降低了 24.48%［11］。

由表3还可知萌芽后钙元素含量增加了13.33%，铁元素含量提高了33.45%，这主要是因为在燕麦萌芽过程中生成了新的组织，使矿物质元素发生转移，同时干基的损失会使其含量略有增加。另外，在燕麦萌芽之前，钙元素大部分与植酸络合形成螯合物，但在萌芽之后，由于植酸酶破坏了这种结合，降低络合程度，使钙元素呈游离态，所以钙元素的含量增加。

3 小结

(1)燕麦萌芽的最佳工艺参数为:浸泡温度为21℃，浸泡时间为16 h，萌芽温度为20℃，浸泡时间为5 h，燕麦萌芽率为65.33%。

(2)萌芽可以作为一种方法来影响燕麦的营养成分。萌芽后燕麦的粗蛋白、粗脂肪、还原糖、淀粉、β-葡聚糖、镁元素和VE含量都有所降低，但燕麦的总膳食纤维含量、不溶性膳食纤维含量、可溶性膳食纤维含量、钙含量和铁含量增加。

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