不同预处理方式对青稞麸皮营养成分和理化性质的影响

张倩芳，李 敏，栗红瑜，孟晶岩

（山西农业大学 山西功能食品研究院，山西 太原030031）

青稞，作为大麦的一种特殊品种，是一种食用、饲用、酿造及药用兼用的作物，具有高蛋白质、高纤维、高维生素、低脂肪、低糖等特点[1]。青稞加工过程中会产生大量的副产物青稞麸皮。青稞麸皮中含有大量的膳食纤维，并且富含多酚、花青素等抗氧化物质[2]，对食品加工具有重要意义。目前，青稞麸皮主要用作动物饲料或直接丢弃，造成了巨大的浪费[3]。利用青稞麸皮制备功能食品，不仅可以解决青稞麸皮的利用问题，提高青稞的附加值，还能将资源优势转化为经济优势，增加当地农牧民收入[4]。

试验旨在通过营养成分和理化性质的分析比较，研究挤压膨化、蒸煮、烘烤、超微粉碎4种预处理方法对青稞麸皮营养组分及理化性质的影响，为青稞麸皮功能食品的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂

青稞麸皮（藏青2000），西藏吉祥粮农业发展股份有限公司提供；总膳食纤维试剂盒，爱尔兰Megazyme公司提供；胆固醇标准品，北京中科质检生物技术有限公司提供；无水乙醇、95%乙醇、冰乙酸、邻苯二甲醛、浓硫酸、乙二胺四乙酸二钠、十二烷基硫酸钠、丙酮、四硼酸钠、十六烷基三甲基溴化铵，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供。

1.1.2 仪器

Fibertec E型膳食纤维分析仪，FOSS分析仪器公司产品；KDY-9820型凯氏定氮仪，北京通润源机电技术有限责任公司产品；PH型计，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；FDV型超微粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司产品；烤箱，美的集团股份有限公司产品；FMHE36-24型双螺杆挤压膨化机，济南赛信机械有限公司产品；DHG-9140A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；TG1850-WS型离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司产品；其他仪器设备均为常规。

1.2 试验方法

1.2.1 样品预处理

（1）挤压膨化。采用双螺杆挤压膨化机对青稞麸皮进行预处理，参数如下：转速160 r/min，添加水分含量10%，膨化温度180~200℃，挤压膨化处理冷却后粉碎，过40目筛。

（2）蒸煮。称取青稞麸皮30 g，按照1∶1的比例加入纯净水，常压下蒸煮20 min，烘干后粉碎，过40目筛。

（3）烘烤。取适量青稞麸皮于150℃烘箱中烘烤20 min，冷却后过40目筛。

（4）超微粉碎。称取适量青稞麸皮，超微粉碎机处理15 min，冷却后置于塑封袋中备用[5]。

1.2.2 营养成分测定

水分含量测定：参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》；蛋白质含量测定：参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》；脂肪含量测定：参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；灰分含量测定：参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》；总膳食纤维、可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维测定：参照GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》。

1.2.3 IDF各组分含量的测定

纤维素、半纤维素含量测定：采用范式纤维洗涤法；木质素含量测定：采用浓硫酸法[6-7]。

1.2.4 持水力的测定值

准确称取3 g样品于50 mL离心管中，加入25 mL蒸馏水，室温搅拌30 min，以转速2 500 r/min离心10 min，弃去上清液并用滤纸吸干离心管壁残留水分，称质量[8]。

1.2.5 膨胀力的测定

准确称取0.2 g样品于10 mL量筒中，准确加入5 mL蒸馏水振荡均匀，室温放置24 h，读取液体中样品的体积[9]。

1.2.6 吸油力的测定

称取2.0 g样品于50 mL离心管中，加入食用油10 mL，室温静置1.5 h，以转速3 000 r/min离心5 min，弃掉上层的油和残渣，用滤纸吸干游离的油，称重[10]。

1.2.7 对胆固醇吸附能力的测定

（1）胆固醇标准曲线的绘制。分别吸取胆固醇标准溶液（0.1 mg/mL）0.16，0.32，0.48，0.64，0.80 mL于比色管中，添加冰乙酸至0.80 mL，同时以冰乙酸为空白，依次加入邻苯二甲醛（1 mg/mL）0.4 mL，混合酸（冰乙酸∶浓硫酸=1∶1）80 mL，混匀，静置10 min，于波长550 nm处测定各比色管的吸光度。以胆固醇质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

（2）取新鲜鸡蛋蛋黄，加入9倍体积的蒸馏水充分搅打成乳液。称取1.0 g样品于200 mL三角瓶中，加入30 mL稀释鸡蛋液，混匀，调节pH值至2.0，37℃下水浴振荡2 h，以转速4 000 r/min离心20 min使样品充分沉淀。吸取0.1 mL上清液，采用邻苯二甲醛法于波长550 nm处测定吸光度[11]。

1.2.8 数据处理

所有试验数据均为3次测定结果的平均值，并采用数据处理软件Excel 2016、Origin 2019进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 不同预处理方法对青稞麸皮营养成分的影响

不同预处理对青稞麸皮营养成分含量影响见表1。

表1 不同预处理对青稞麸皮营养成分含量影响/%

由表1可知，4种方式预处理后，和青稞麸皮原料相比，样品的淀粉、蛋白质、脂肪、灰分含量均无显著变化，说明在4种预处理过程中，淀粉、蛋白质、脂肪、灰分结构都比较稳定[12]。

2.2 不同预处理方法对青稞麸皮膳食纤维含量的影响

不同预处理对青稞膳食纤维成分影响见表2。

由表2可知，青稞麸皮经过蒸煮和烘烤后，TDF含量变化不大，SDF含量略微升高。挤压膨化处理后，青稞麸皮SDF含量显著升高，TDF下降，对照IDF各组分含量，可以发现，半纤维素含量明显下降，这说明挤压膨化过程中，在高温高压高剪切力作用下，不溶性膳食纤维（主要是半纤维素）向可溶性膳食纤维转变，降解成一些可溶性的小分子化合物[13]。超微粉碎后过程中，也发生了半纤维素向可溶性膳食纤维的转变，但作用弱于挤压膨化。对比可以发现，挤压膨化能够显著提高青稞麸皮的SDF含量，是一种有效提高SDF含量的预处理方式。

表2 不同预处理对青稞膳食纤维成分影响/%

2.3 不同预处理方式对持水力的影响

不同预处理对青稞麸皮持水力的影响见图1。

图1 不同预处理对青稞麸皮持水力的影响

由图1可知，除超微粉碎外，预处理后各样品的持水力都有不同程度的升高，特别是挤压膨化后，持水力显著提高，推测是挤压膨化过程的高压高剪切力使不溶性纤维的长链断裂，产生了可溶性的聚合度较低的短链成分，这些短链成分具有较强的吸水性，从而使持水力显著提高[14]。而超微粉碎破坏了青稞麸皮的网状结构[15]，使持水力有所下降。

2.4 不同预处理方式对膨胀力的影响

不同预处理对青稞麸皮膨胀力的影响见图2。

由图2可知，预处理后青稞麸皮的膨胀力都有所上升。研究表明，膨胀力的大小与样品的粉碎方式、烘干方式及原料来源都密切相关。原料的微粒化、组织结构变得松散、毛细孔增多都有利于水分的渗入，从而提高样品的膨胀力[16]。

图2 不同预处理对青稞麸皮膨胀力的影响

2.5 不同预处理方式对青稞麸皮吸油力的影响

不同预处理对青稞麸皮吸油力的影响见图3。

图3 不同预处理对青稞麸皮吸油力的影响

由图3可知，除挤压膨化外，其他预处理后，麸皮的持油力都有不同程度的下降，这是因为持油力的大小主要取决于样品的多孔性，预处理破坏了麸皮的网状结构，从而使持油力下降。挤压膨化后，青稞麸皮的膨胀力显著升高，这可能是因为挤压膨化后，麸皮的颗粒状和片状结构增加，从而使比表面积增大，与油的接触面积增加，这都有利于油脂的吸附。

2.6 不同预处理方式对胆固醇吸附的影响

胆固醇标准曲线见图4。

由图4可知，得到胆固醇质量浓度（X，μg）与吸光度（Y）之间的线性方程：Y=0.004 1X-0.002 1。该方程的线性检测范围为0~200 μg，R2为0.999 5。

图4 胆固醇标准曲线

不同预处理方式对青稞麸皮胆固醇吸附的影响图5。

图5 不同预处理方式对青稞麸皮胆固醇吸附的影响

由图5可知，预处理后青稞麸皮的胆固醇吸附能力都有所增加，其中挤压膨化和超微粉碎都可以显著提高青稞麸皮对胆固醇的吸附作用。预处理后，比表面积增大，毛细血管作用增强，更易形成黏膜层[17]，对胆固醇的吸附能力也会增强。

3 结论

研究比较了预处理前后青稞麸皮营养成分含量与物化性质。结果表明，预处理后青稞麸皮的基本营养成分变化不大，但是膳食纤维的含量、组成都有所变化。预处理后，总膳食纤维含量都略微下降，挤压膨化后样品SDF的含量显著增加，SDF和IDF的比例构成发生变化，IDF（主要是半纤维素）向SDF转变；预处理后样品不溶性膳食纤维含量都有所下降，特别是半纤维素含量下降明显。预处理后青稞麸皮物化性质有明显改变，持水力、膨胀力、对胆固醇的吸附作用都有不同程度的提高，除挤压膨化外，吸油力都有所下降。

总体来说，挤压膨化相较于其他预处理方式，更能提高青稞的可溶性膳食纤维含量和物化特性。研究为青稞麸皮的加工和利用提供了一些理论基础，但是具体的作用机制还需进一步的研究。