贮藏时间和温度对燕麦籽粒品质及加工特性的影响

2019-07-10李佳原张晶张美莉

食品研究与开发 2019年13期

李佳原，张晶，张美莉

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

燕麦在我国俗称莜麦，是一种全球范围内广泛种植的粮食和饲料作物[1-2]。世界各国的燕麦多以皮燕麦为主，而中国以裸燕麦为主[3]。我国是世界公认的裸燕麦的发源地，到现在为止，裸燕麦在我国已经种植了2500 多年，且燕麦属于我国高寒山区特有的优质杂粮之一[4]。燕麦种植面积最大的地区是内蒙古，占全国种植总面积的40%左右[5]。马德泉、齐雅坤等[6-7]对我国不同地区的燕麦进行了研究，发现裸燕麦和皮燕麦的营养成分都十分丰富。相对于小麦和稻米，燕麦中的赖氨酸和色氨酸都十分丰富，可以补救因我国膳食结构而引起的“赖氨酸缺乏症”[8]，软化血管[9]。燕麦的脂质主要分布在燕麦仁中，90 %以上分布在麸皮和胚乳中，而在胚乳中存在的形式主要是油脂滴[10]，并能形成淀粉-脂质复合物[11]。燕麦中的β-葡聚糖属于可溶性膳食纤维，是公认的降血脂有效成分[12]。

当贮藏时间延长，粮食的酶活性下降，呼吸作用减弱，原生质胶体的结构变得疏松，物理化学性质发生变化，并具有异味，此过程即为粮食的陈化[13]。这种情况无法避免，只能采用一些手段延缓陈化。申军[14]发现贮藏温度会影响大米的脂肪酸含量；李兴军[15]研究认为储藏时间的延长会加速稻谷的陈化；刘英[16]报道糙米陈化会影响其直链淀粉的含量及脂肪酸值。艾宇薇[17]研究了和面工艺对面团品质的影响，发现面团的水化作用对面团的流变学性质和色泽影响较大；杨玉玲[18]研究认为不同加水方式、面粉添加方式及不同的和面设备均明显影响面团流变特性及面条品质；王杰琼[19]研究燕麦和荞麦全粉对面团特性及馒头品质的影响，发现较高的燕麦和荞麦全粉替代率稀释了面筋蛋白，使其面团达不到小麦面团的品质。关于陈化后燕麦面团质构特性的影响研究较少。

目前由于燕麦的诸多益处使得其产品受到广泛的关注和喜爱。但燕麦储藏过程中特别容易出现陈化现象，是目前燕麦生产企业面临的难题。关于燕麦籽粒陈化后营养品质及面团质构特性的变化相关研究较少，本试验以燕麦籽粒为原料，研究不同贮藏温度下对贮藏1年的燕麦籽粒营养物质含量的影响及在不同加水量条件下对燕麦面团特性的影响，以期为燕麦籽粒陈化对品质及加工的影响提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验材料

本试验共收集了燕麦籽粒样品5 份，均为新采样（2016年收获的新燕麦籽粒），并将其分别于4 ℃和室温下贮藏1年。样品信息见表1。

表1 燕麦籽粒样品信息Table 1 Sample information of oat kernels

1.1.2 试剂

十一碳酸甘油三酯标准品、甲醇（色谱纯）：SIGMA公司；其它化学试剂均为分析纯或化学纯。

1.1.3 主要设备

DZF-6020 型真空干燥箱：上海一恒科技有限公司；DL-1-15 型台式封闭电炉：天津市泰斯特仪器有限公司；CP224S 型万分之一电子天平：北京赛多利斯科学仪器有限公司；Carbolite 马弗炉301 控制器：弗尔德莱驰上海贸易有限公司；HHS 型数显式电热恒温水浴锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；K9860 全自动凯氏定氮仪、SH220N 石墨消解仪：济南海能仪器股份有限公司；JKXZ 恒温加热消煮炉：济南精密科学仪器仪表有限公司；FL9720 型福立气相色谱仪：浙江福立分析仪器有限公司；TA.XTplus 型质构仪：超技仪器有限公司；HMJ-D3826 型和面机：广州小熊电器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品预处理

2016年收集新燕麦籽粒，清理除杂后密封，分别在4 ℃及室温下贮藏1年。测定营养成分及面团质构特性时，将清理除杂后的燕麦籽粒粉碎，过80 目筛。

1.2.2 常规营养成分的测定

蛋白质、水分、灰分、脂肪、淀粉含量分别参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》、GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》、GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》、GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》、GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》进行测定。

1.2.3 脂肪酸的测定

1.2.3.1 样品的前处理

酸水解：称样（100 mg～200 mg）→平底烧瓶+0.1 g焦性没食子酸+内标2 mL+95 %乙醇2 mL+10mL盐酸→70 ℃～80 ℃水浴 40 min（每 10 min 振荡，冷却至25 ℃）。

脂肪提取：分液漏斗中10mL95%乙醇+30mL无水乙醚+酸水解液→摇匀→加95%乙醇破乳化层→静置分层，取上层→平底烧瓶（无水硫酸钠）→旋蒸，蒸掉乙醚层。

皂化及甲酯化：加入10mL2%NaOH-甲醇溶液→80 ℃水浴回流20 min→冷凝管上方加入7mL5%三氟化硼甲醇溶液→2mL甲醇→取出烧瓶冷却至25 ℃加入正庚烷，摇2 min+饱和NaCl→静置分层，取正庚烷提取液。

1.2.3.2 气相色谱分析条件

检测器，氢火焰离子检测器（flame ionization detector，FID）；毛细管柱，100 m×0.25 mm×0.20 μm，PC-2560；进样口温度260 ℃；检测器温度260 ℃；程序升温：初温 240 ℃，保持 12 min，以 5 ℃/min 升温至 220 ℃，保持 4 min，再以 4 ℃/min 升温至 240 ℃，保持 30 min；载气为氮气；分流式进样，分流比为20∶1（体积比）；进样量为 1.0 μL。

用福立FL9720 气相色谱仪对脂肪酸进行相应的测定分析，将37 种脂肪酸甲酯作为标样，对样品中脂肪酸甲酯进行定性，采用内标峰面积法计算各脂肪酸的相对含量，每个样品平行测定2 次。

1.2.4 面团质构特性的测定

分别称取新燕麦籽粒及4 ℃、室温条件下贮藏一年后的燕麦籽粒40 g，清理磨粉后分别添加质量分数为40%、50%、60%、70%的60 ℃水制备面团，和面机和面 25 min，取出放入温度（30±1）℃、相对湿度（80±5）%恒温恒湿培养箱中醒面30 min，将醒好的面团制成长2 cm、宽1.5 cm、高1.5 cm 的长方体，进行质构特性测试（texture profile analysis，TPA）测定，选取弹性、黏聚性和硬度3 种物性参数。面团TPA 设定参数见表2。

表2 面团TPA 测试设定参数Table 2 Dough TPA test setting parameters

1.3 数据处理

Excel 对数据进行整理并作图，用SPSS20.0 软件对数据进行了描述性统计分析和均值显著性差异的检验统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏温度下燕麦籽粒常规营养成分的变化

将于4 ℃及室温下贮藏了1年的5 种燕麦籽粒样品的营养成分含量与2016年测得的新燕麦籽粒营养成分含量进行对比，见表3。

由表3 可知，贮藏1年后的燕麦籽粒，从均值来看，主要营养成分含量均有所降低，且在室温下贮藏的燕麦籽粒，其营养成分含量下降较多。

燕麦籽粒的淀粉、水分及脂肪在贮藏1年后，含量均降低，且于室温下贮藏后，其含量显著下降（P＜0.05）。一方面，由于燕麦籽粒在储藏期间不断进行着一系列复杂的生理生化反应，淀粉作为呼吸底物，在不同酶类作用下发生缓慢降解，部分水分逐渐散失。室温温度较高，脂肪相关酶活性增大，在热、脂解酶等作用下，将脂肪水解成游离脂肪酸和甘油；另一方面，可能是游离脂肪酸与直链淀粉复合而改变了淀粉的性质，从而导致淀粉含量下降[16]。王娜[20]研究稻米在储藏过程中，温度升高，使脂肪减少速率加速，粗脂肪含量降低，总淀粉含量降低；张美玲[21]发现在5 ℃下储藏12 个月的稻谷中的脂肪含量基本不变，但在35 ℃储藏时，脂肪含量明显下降。均与本研究结果一致。

表3 燕麦籽粒贮藏1年后营养成分变化Table 3 Changes in nutrient composition after storage of oat kernels in one year g/100 g

贮藏后的燕麦籽粒蛋白质及灰分含量均有下降，但无显著差异。可能由于燕麦籽粒皮层紧密较耐贮藏。刘英[16]发现陈化大米的蛋白质含量总体呈下降趋势，但是变化不大。庞林江[22]研究认为，蛋白质在储藏期间量的变化不大，主要是质的变化，随着储藏时间的延长，且储藏温度较高时，蛋白质会变性，当小麦的储藏期过长时，其蛋白质的质和量均会有所下降。

2.2 不同贮藏温度下燕麦籽粒脂肪酸的变化

37 种脂肪酸甲酯混合标准品气相色谱图见图1。图1 中1 号～37 号色谱峰中37 种脂肪酸甲酯对应物见表4。

2016年测定的新燕麦籽粒及室温和4 ℃下贮藏了1年的燕麦籽粒主要脂肪酸含量结果见表5。

图1 37 种脂肪酸甲酯混合标准品气相色谱图Fig.1 Gas chromatogram of 37 fatty acid methyl ester mixed standards

表4 37 种脂肪酸甲酯标准品浓度Table 4 Concentrations of 37 fatty acid methyl esters standards

表5 燕麦籽粒主要脂肪酸含量测定结果Table 5 Determination of main fatty acid content in oat kernels g/100 g

续表5 燕麦籽粒主要脂肪酸含量测定结果Continue table 5 Determination of main fatty acid content in oat kernels g/100 g

从表5 中可以看出，新燕麦籽粒中单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）的均值分别为38.43%、41.64%，不饱和脂肪酸占80.07%。燕麦籽粒在贮藏后，主要脂肪酸含量均呈下降趋势，在室温下贮藏，油酸、亚油酸、MUFA、PUFA 下降较显著（P＜0.05）。一方面，室温下贮藏样品利于微生物的生长繁殖，分泌脂肪酶，游离油酸、亚油酸在脂肪氧合酶的作用下降解成低碳链脂肪酸，导致相应脂肪酸含量下降，较高的温差变化也会加快氧化速度[21]；另一方面，不饱和脂肪酸的氧化速率要高于饱和脂肪酸，油酸及亚油酸均属于不饱和脂肪酸，且在燕麦籽粒中含量较高，因此室温贮藏后变化较显著。4 ℃贮藏后，脂肪酸含量下降不显著，可能是低浓度氧气和低温会部分逆转生成脂肪酸，因此低温密闭条件下比较有利于燕麦贮藏[23]。解慧等[24]发现玉米原粮中油酸、亚油酸、亚麻酸含量均随储藏时间的延长而下降，与本研究结果一致。

2.3 不同贮藏温度和时间对燕麦面团质构特性的影响

2.3.1 对燕麦面团硬度的影响

在不同加水量的条件下，4 ℃及室温下贮藏1年后的燕麦籽粒加工成面团的硬度，结果见图2。

由图2 可知，贮藏后的燕麦籽粒，其面团硬度升高，且室温下贮藏1年后，其面团硬度显著上升（P＜0.05）。原因是燕麦受外界物理、生物等因素影响发生陈化，油脂含量下降，不能较好的维持面筋网络结构包裹淀粉，从而使得面团硬度上升。王杰琼[19]研究发现向小麦粉中加入燕麦全粉，对面筋蛋白含量稀释，导致馒头芯的硬度增大。

图2 不同加水量对燕麦面团硬度的影响Fig.2 Effect of different water addition on the hardness of oat dough

随着加水量的增大，燕麦面团硬度逐渐降低，下降的速率逐渐减缓。燕麦籽粒磨粉后与水混合，加水量少时，由于燕麦富含膳食纤维，具有很强的吸附性和持水性[25]，导致燕麦面粉中的蛋白质及淀粉不能充分吸水胀润，面粉水化不完全；加水量充足，面粉水化完全，面团中自由水的含量增加，蛋白质吸水胀润形成面筋网络，淀粉也因水分含量的增加而吸水溶胀，导致面团硬度降低。艾宇薇[17]研究发现小麦面团随着加水量的增大，硬度及抗拉伸力逐渐降低。

2.3.2 对燕麦面团黏聚性的影响

在不同加水量的条件下，4 ℃及室温下贮藏1年后的燕麦籽粒加工成面团的黏聚性结果见图3。

由图3 可知，贮藏1年后的燕麦籽粒，其面团黏聚性下降，且室温贮藏后，面团黏聚性显著降低（P＜0.05）。一方面，随着储藏时间的延长，燕麦逐渐陈化，陈化后由于蛋白质与淀粉的相互作用强化，阻止了淀粉吸水糊化和多糖游离析出[26]；另一方面，可能是燕麦陈化后，增加的游离脂肪酸与直链淀粉形成了螺旋状复合物，也可能是直链淀粉间的分子聚合，从而降低了淀粉的糊化与分散[27]，导致面团黏聚性降低，硬度升高。战旭梅[27]发现大米在高温储藏条件下黏聚性下降更显著，与本研究结果一致。

图3 不同加水量对燕麦面团黏聚性的影响Fig.3 Effect of different water addition on the cohesiveness of oat dough

随着加水量的增大，燕麦面团的黏聚性逐渐升高。燕麦中只有少量的面筋蛋白，主要由淀粉黏度决定面团的黏着性，而黏聚性与黏着性呈负相关[28-29]。随着加水量的增大，燕麦面团的淀粉颗粒逐渐吸水溶胀，黏着性降低，因此黏聚性逐渐升高。另外，也可能由于水分逐渐由面筋网络内部向外迁移造成面筋网络结构的破坏，降低了大分子蛋白的交联度从而造成面筋蛋白聚合度下降，黏聚性增大[30]。孙娟娟[31]发现燕麦全粉面团的黏聚性随着面团水分含量的增加而增大，与本研究结果一致。

2.3.3 对燕麦面团弹性的影响

在不同加水量的条件下，4 ℃及室温下贮藏1年后的燕麦籽粒加工成面团的弹性结果见图4。

图4 不同加水量对燕麦面团弹性的影响Fig.4 Effect of different water addition on the elasticity of oat dough

由图4 可知，4 ℃及室温下贮藏1年后的燕麦籽粒，其面团的弹性均下降，且室温贮藏下面团的弹性显著下降（P＜0.05）。燕麦陈化后，蛋白质结构发生变化，面筋指数越来越低，面筋网络结构不完整；在室温下贮藏的燕麦籽粒更易陈化，因此其面团弹性更低。

随着加水量的增大，燕麦面团的弹性随之增大。燕麦的蛋白质、淀粉与添加的水相互作用形成具有分散粒子的连续网络，通过和面赋予了面团弹性和延展性[18]，当加水量升高时，水分子逐渐穿插到面筋网络结构中，使其连接更加紧密，在受到外力作用时，网络结构连接越紧密越能够抵挡住外界对其所做的功，从而弹性就越好[32]。