荞麦、青稞全谷物麦片加工技术及消化特性

司俊玲，刘彬，郑坚强，任留霞，申瑞玲，彭新榜

郑州轻工业大学食品与生物工程学院（郑州 450002）

全谷物食品是指由包含皮层、胚乳和胚相对比例与天然谷物籽粒构成相当的谷物原材料所制作的食品[1]。全谷物食品未经过精加工，保留了谷物的营养物质，胚乳中含有淀粉和蛋白质，胚芽中含有脂质、矿物质、维生素E、酶类等营养素，还有一些抗氧化成分，谷物皮层富含纤维素、蛋白质、维生素、酚酸、烷基间苯二酚等营养物质[2]。

全谷物食品能有效地预防心血管疾病、脚气病及动脉硬化等疾病[3-4]，降低患结肠癌的风险[5]；同时还可以预防近视，防止铅中毒，延缓衰老；有研究表明全谷物食品中的亚麻木酚素可降低血糖血脂、对抗氧化、抗癌、抗炎有重要作用[6]；含有大量膳食纤维和植物甾醇[7]，可改善人体便秘问题[8]。

荞麦和青稞营养丰富，维生素含量高，其茎、叶、花中含有大量赖氨酸、膳食纤维，富含微量元素，是一种营养价值极高的谷物，具有降血压血脂，防止缺铁性贫血等功效[3]。

市售的燕麦片是经过精细加工后的麦片，表皮中富含的膳食纤维、β-葡聚糖、维生素等重要营养物质也会损失，并且现售麦片营养成分单一，不能满足多样化的营养需求。试验通过控制不同加工条件及全谷物比例，分析成品麦片的感官特征，优选最佳加工技术，并对其消化特性进行研究，旨在为荞麦、青稞全谷物制品研究提供依据，为消费者提供更多健康、多样选择。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 材料与试剂

荞麦、燕麦、青稞（带麸皮）（食品级，市售）；燕麦片（市售）。

胃蛋白酶（P7000-100G≥250 U/mg）、胰酶（P1750-100G≥100 U/mg）（上海源叶生物科技有限公司）；HCl、NaOH、乙酸、葡萄糖、对羟基苯甲酸酰肼等（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；纯净水（河南娃哈哈饮料有限公司）。

1.1.2 仪器与设备

AA3连续流动分析仪（德国SEAL公司）；XQ200型多功能高速粉碎机（上海广沙工贸有限公司）；JMS-30A胶体磨（上海依肯机械设备有限公司）；BSA224S-CW电子天平（赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 麦片加工工艺流程

谷物原材料→挑选→清洗干燥→粉碎→加水搅拌→胶膜→糖化、预糊化→干燥→压片→切片→干燥→收集

1.2.2 感官评价方法

参考路长喜等[9]的方法，选择经感官评价培训合格10人，对全谷物麦片的香味、色泽和口感进行感官评价。燕麦片冲泡前的感官品质评价总分为35分，燕麦片冲泡后的感官品质评价总分为65分。全谷物麦片冲泡前后的感官评价指标与方法见表1和表2。

表1 全谷物麦片冲泡前的感官评价指标与方法

表2 全谷物麦片冲泡后的感官评价指标与方法

1.2.3 全谷物麦片单因素试验

1.2.3.1 不同谷物比例的全谷物麦片的研究

将糊化温度设为80 ℃，干燥温度设为90 ℃，分别将不同比例的谷物4∶3∶3，5∶2.5∶2.5，6∶2∶2，7∶1.5∶1.5和8∶1∶1，加工成成品麦片，并按照表1和表2对成品麦片进行感官评价。

1.2.3.2 不同糊化温度的全谷物麦片的研究

选取谷物比例7∶1.5∶1.5，将干燥温度设为90℃，分别将糊化温度设为60，70，80，90和100 ℃，加工成成品麦片，并按照表1和表2对成品麦片进行感官评价。

1.2.3.3 不同干燥温度的全谷物麦片的研究

选取谷物比例7∶1.5∶1.5，将糊化温度设为90℃，将干燥温度分别设为60，70，80，90和100 ℃，加工成成品麦片，并按照表1和表2对成品麦片进行感官评价。

1.2.4 响应面分析法优化全谷物麦片工艺条件

在预试验基础上，选择对全谷物麦片加工影响较大的谷物比例、糊化温度、干燥温度3个因素进行响应面试验，运用Design-Expert 8.0.5软件程序，根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，采用三因素三水平的响应面分析法，以感官评分为响应值，对荞麦、青稞全谷物麦片加工技术进行优化，确定最优工艺条件（试验因素与水平设计见表3）。

表3 试验因素水平及编码

1.2.5 全谷物麦片消化特性测定

试验是在体外模拟胃部和肠部两部分进行消化。参考Frances等[10]方法，制备样品中的总葡萄糖浓度的待测液，将待测样品过滤后用连续流动分析仪测定葡萄糖的含量，并计算淀粉水解率。参考Mardianaahamad等[11]及Goňi等[12]方法计算快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）质量分数。

2 结果与分析

2.1 全谷物麦片单因素试验

2.1.1 谷物比例对全谷物麦片感官品质的影响

将糊化温度设为80 ℃，干燥温度为90 ℃，考察不同谷物比例对全谷物麦片感官品质的影响。结果如图1所示。

随着荞麦比例增加，冲泡前麦片、冲泡后麦片及综合感官评分均呈上升趋势，荞麦比例增加到70%之后，感官评分呈下降趋势，原因可能是荞麦比例增大后，麦片中荞麦的香气过于浓郁，大部分人不喜欢过于浓郁的荞麦味道；还有可能是全谷物麦片保留了谷物的麸皮层，荞麦比例过高，口感粗糙，其他比例的谷物能协调荞麦的味道。综合考虑冲泡前后感官特点，谷物比例选7∶1.5∶1.5较好。

图1 谷物比例对全谷物麦片感官品质的影响

2.1.2 糊化温度对全谷物麦片感官品质的影响

选取谷物比例7∶1.5∶1.5，将干燥温度设为90℃，考察不同糊化温度对全谷物麦片感官品质的影响。结果如图2所示。

糊化温度对冲泡前全谷物麦片感官评分影响不大，对冲泡后麦片的感官评分影响较大，冲泡后麦片的感官评分随糊化温度上升呈上升趋势，温度上升至80 ℃时评分最高，温度继续上升评分下降。其原因可能是糊化温度对成品麦片的色泽，香味及外观影响不大，但是会影响冲泡后麦片的口感、香味及风味。糊化温度过低不能使谷物香气散发出来，黏牙口感不细腻，影响麦片的口感，评分普遍偏低；糊化温度过高则会影响麦片冲泡过后的口感，冲泡过后有淡淡的糊味，汤汁的颜色发暗。糊化温度过高可能会导致麦片中的水分，蛋白质等营养成分流失。综合考虑麦片冲泡前后感官特性，糊化温度设为80 ℃较好。

图2 糊化温度对全谷物麦片感官品质的影响

2.1.3 干燥温度对全谷物麦片感官品质的影响

选取谷物比例7∶1.5∶1.5，将糊化温度设为80℃，考察不同干燥温度对全谷物麦片感官品质的影响。结果如图3所示。

干燥温度对冲泡后全谷物麦片感官评分影响较小，对冲泡前麦片的感官评分影响较大，冲泡前麦片的感官评分随温度上升呈上升趋势，温度上升至90 ℃时感官评分最高，温度继续上升评分下降。其原因可能是干燥温度过低，影响后续的压片成型，并导致成品麦片颜色偏褐色，冲泡后的麦片有黏牙情况；干燥温度过高成品麦片会出现较多的粉屑，但不影响冲泡过后的口感。综合考虑麦片冲泡前后评分，干燥温度设为80 ℃较好。

图3 干燥温度对全谷物麦片感官品质的影响

2.2 全谷物麦片加工技术的响应面试验结果与分析

在单因素试验基础上，采用响应面法选择最佳提取工艺，试验结果见表4和表5。用Design-Expert 8.0.5软件对表4试验数据进行回归分析，得二次多元回归模型：Y=80.04+0.69A+0.86B+0.38C+0.32AB-0.40AC+0.65BC-1.43A2-0.88B2-0.86C2。

模拟交互项中BC显著（p＜0.05），在模拟的平方项中A2极显著（p＜0.001）、B2、C2显著（p＜0.05）。回归系数显著性表明各因素对全谷物麦片感官评分的影响顺序是B＞A＞C。模型中的调整决定系数=86.2%，决定系数R2=94.0%，说明该二次方程模型与数据拟合程度较高，试验误差小，可以用该模型分析和预测全谷物麦片感官质量评分。得出的优化条件为：谷物比例7.3∶1.37∶1.37、糊化温度86.9 ℃、干燥温度94.2 ℃。此时感官评分为80.5分。

表4 Box-Behnken试验设计与数据分析

表5 显著性检验与方差分析

从图4可知，在固定谷物原料比例时，干燥和糊化的工艺交互作用对荞麦、青稞全谷物麦片感官特征的影响。干燥温度固定不变时，随着糊化温度的增加，荞麦、青稞全谷物麦片的感官综合评分先上升后趋于平稳，主要原因是荞麦糊化温度较高（83.2 ℃）、析水率显著小于其他杂粮淀粉，具有优良的抗冻融稳定性[13]。糊化温度固定不变时，随着干燥温度的提高，谷物麦片水分持续损失，产品硬度提高、碎屑明显增加，导致产品的感官综合评分先上升后下降。

图4 干燥温度与糊化温度的响应面图

图5 干燥温度与糊化温度的等高线

2.3 验证试验

通过响应面优化试验结果得出，荞麦、青稞全谷物最佳加工工艺为：谷物比例7.3∶1.4∶1.4、糊化温度86.9 ℃、干燥温度94.2 ℃。在此条件下进行验证试验，经感官评价，所得到的荞麦、青稞全谷物麦片颗粒完整，色泽金黄，香气浓郁纯正，口感顺滑、咀嚼劲道，麦片留香风味浓厚、持久。感官综合评分为81.1分，与其相应优化最佳结果相差不大，该响应面优化结果的最佳工艺参数是可行的。

2.4 荞麦、青稞的全谷物麦片消化特性的研究

由图6可知，荞麦、青稞全谷物麦片的淀粉水解率为66.7%，而市售燕麦片的淀粉水解率为77.32%，全谷物麦片可以减缓麦片消化率，可能全谷物中膳食纤维，从而使得葡萄糖有较强的吸附及淀粉酶抑制性增强等功能特性有关[14]。此外，市售燕麦最终的淀粉水解率为77.32%，与Englyst[15]测得的谷物不消化淀粉含量相近，虽略有损失但整体差别不大，说明试验所采用的方法具有可靠性。

图6 不同麦片的淀粉水解率

由图7可知，荞麦、青稞全谷物麦片的RDS、SDS以及RS质量分数分别为29.72%，30.04%和42.47%。市售燕麦片的RDS、SDS及RS质量分数分别为35.63%，24.55%和39.82%。纯荞麦麦片的RDS、SDS以及RS质量分数分别为53.38%，13.76%和32.27%。全谷物麦片RDS质量分数相比于市售燕麦片及纯荞麦麦片分别降低16.59%和79.61%，SDS质量分数相比于市售燕麦片及纯荞麦麦片分别提高22.36%和118.32%，RS质量分数相比于市售燕麦片及纯荞麦麦片分别提高6.65%和31.61%。荞麦、青稞的全谷物麦片中淀粉组成的改变可能是由于全谷物中富含膳食纤维，而膳食纤维可以包裹住淀粉，从而减缓淀粉颗粒水解速度[32]，使得全谷物麦片的SDS及RS质量分数增加，RDS质量分数减少。

图7 不同麦片RDS、SDS、RS质量分数

因此荞麦、青稞全谷物麦片可有效改善市场上燕麦片的消化特性，降低淀粉水解率，提高麦片中RS及SDS的含量。

3 结论

试验通过对荞麦、青稞的全谷物麦片的加工技术以及不同麦片消化特性的研究，荞麦、燕麦、青稞比例7.3∶1.4∶1.4、糊化温度86.9 ℃、干燥温度94.2 ℃时，加工出的麦片品质更好，色泽金黄，口感劲道，符合多数人的口味；且荞麦、青稞全谷物麦片可有效提高麦片的消化特性，可作为一种新型的麦片产品进行生产，以改善消费者的膳食平衡结构，使消费者的选择更加多样化，每日摄入营养更加均衡。