微粉碎对燕麦麸皮功能性成分及抗氧化性的影响

2021-12-17张亚琨张美莉郭新月

中国食品学报 2021年11期

张亚琨，张美莉，郭新月

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院呼和浩特010018）

裸燕麦在我国华北地区的种植量居多并被作为主食[1]。燕麦麸皮（Oat bran）中含有丰富的多酚、膳食纤维、β-葡聚糖等功能性成分，这些功能性成分被证明在减肥、抗炎、抗氧化等方面有重要的作用[2-4]。燕麦麸皮食用品质较低，大多是将其中的功能性成分提取后添加到食品中，或者将燕麦麸皮经简单粉碎后加入食品中食用。

微粉碎（Micronization）技术是将样品粉碎至100 μm 以下的一种新型加工技术，已应用于生产保健品和功能性食品[5]。当食品颗粒达到微米或纳米级时，其表面积的增加会增强水分吸收、风味释放和生物利用度，从而增强食品的生理功能，促进营养物质在身体内的吸收[6-8]。目前关于微粉碎的研究主要集中在小麦、茶叶、大豆等方面[9-11]，对燕麦麸皮的研究不多。申瑞玲等[12]研究表明微粉碎处理可以提高燕麦麸皮总膳食纤维含量，而对麸皮中其它营养成分的含量影响不大。王玮[13]研究表明微粉碎可以提高麦麸清除DPPH 自由基、超氧自由基及羟自由基的能力。李光辉等[14]认为超微粉碎能显著改善斑马豆粉对O2-·、DPPH·、ABTS+自由基的清除率和还原能力，然而，过长时间的粉碎会导致活性成分损失，抗氧化能力减弱。Liu 等[15]发现超微粉碎处理燕麦麸后，提取到的燕麦麸多糖溶解性、总还原力、DPPH 和ABTS自由基清除活性显著提高，使燕麦多糖具有更高的抗氧化活性。

本试验以燕麦麸皮为研究对象，采用微粉碎处理，得到4 个粒径的燕麦麸皮，测定不同粒径燕麦麸皮的主要营养成分（蛋白质、脂肪、淀粉）和功能性成分（膳食纤维、多糖和总酚）以及抗氧化特性，并进行相关性分析，以期为燕麦麸皮的深加工提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦麸皮，市售，产于内蒙古武川县。

总抗氧化试剂盒，南京建成生物工程研究所有限公司；其它化学试剂均为分析纯级。

1.2 设备与仪器

密封型摇晃式微粉碎机（XL-20B 1 000 g），广州市旭朗机械设备有限公司；冷冻离心机（SIGMA 3-18K），德国Sigma 希格玛离心机公司；双光束紫外-可见分光光度计（UV2300Ⅱ系列），上海天美科学仪器有限公司；自动定氮仪（K1305），上海晟声自动化分析仪器有限公司；脂肪测定仪（SZC-C），上海纤检仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备将燕麦麸皮粗粉（178 μm/80目）用摇晃式微粉碎机粉碎，过筛，取筛下物，得到150 μm（100 目）、100 μm（155 目）、74 μm（200 目）燕麦麸皮，分别装袋密封，在-20 ℃冰箱中贮存，备用。

1.3.2 主要指标的测定

1）淀粉含量测定参考GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》中的酸水解法测定。

2）粗脂肪含量测定参考GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法测定。

3）蛋白质含量测定参考GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法测定。

4）总膳食纤维含量测定参考GB 5009.88-2014 《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》酶重量法测定。

5）可溶性多糖含量的测定参照刘晓涵等[16]的苯酚硫酸法，在波长490 nm 处测定吸光度，以葡萄糖含量为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，其线性回归方程为：

y=8.0674x+0.1947，R2=0.9992，线性区间0.02～0.12 mg/mL。

6）总酚含量的测定参照Dini 等[17]和卢宇[18]的方法测定。多酚样液的制备：称取1 g 样品于锥形瓶中，按料液比1∶26 加入49%乙醇，73 ℃水浴提取62 min，待测溶液冷却后6 000 r/min 离心20 min，过滤得到上清液，备用。取1 mL 多酚样液加入1 mL 福林酚试剂，经充分震荡后静置5 min，加2 mL NaCO3（10%）溶液，用蒸馏水定容25 mL，室温放置1 h 后测定OD765nm。以没食子质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，其线性回归方程为y= 0.0609x+ 0.1387，R2= 0.9951，线性区间0.02～0.12 mg/mL。

1.3.3 抗氧化性的测定

1.3.3.1 燕麦麸皮水提取物的制备参考Ozkaya等[19]的方法并稍加改进。称取3 g 样品置50 mL 离心管中，加入30 mL 蒸馏水，混合均匀制成燕麦麸浆，将离心管置磁力搅拌器上，连续搅拌40 min，5 000 r/min 离心5 min，收集上清液，用于抗氧化特性测定。

1.3.3.2 总抗氧化能力的测定采用南京建成试剂盒测定总抗氧化能力。

1.3.3.3 DPPH 自由基清除率的测定 DPPH 自由基清除率的测定参考Tohma 等[20]的方法。

DPPH 自由基清除率（%）=[1-（A1-A2）/A0]×100

式中，A0——以蒸馏水代替样品的空白吸光度；A1——样品吸光度；A2——以无水乙醇代替DPPH 溶液的吸光度。

1.3.3.4 羟自由基的测定[21]取6.0 mmol/L 硫酸亚铁溶液和6.0 mmol/L 水杨酸-乙醇溶液各2 mL，混合均匀，加入1.5 mL 上清液，混合后加入8.8 mmol/L 双氧水1 mL，静置10 min，6 000 r/min离心5 min，取上清液，在波长510 nm 处测定吸光度值。

式中，A0——以蒸馏水代替样品的空白吸光度；Ai——样品吸光度；Ai0——以蒸馏水代替双氧水的吸光度。

1.3.3.5 ABTS 自由基清除率的测定[22]将100 mL（7 mmol/L）ABTS 与100 mL 过硫酸钾（2.45 mmol/L）混合均匀，在黑暗条件下，室温孵育14 h，制成ABTS 储备液，使用前将PBS 缓冲液（0.05 mol/L，pH 7.4）稀释至波长734 nm 处的吸光度值为0.70±0.02，制备成ABTS 工作液。将2.85 mL 工作液与150 μL 样品混合，摇匀，在黑暗条件下，室温静置10 min，6 000 r/min 离心5 min。取上清液，在波长734 nm 处测定吸光度值，用蒸馏水调零，同时测定以蒸馏水代替样品的对照组。

1.3.3.6 TBA 值的测定 TBA 值的测定原理是通过硫代巴比妥酸的方法测定脂质过氧化物-丙二醛（MDA）[23]。参考周显青等[24]的方法并稍加改进。称取2.000 g 燕麦麸皮于离心管中，加入10%的TCA 溶液10 mL，混匀，连续搅拌30 min，5 000 r/min 离心10 min，取上清液2 mL 于离心管中，加入2 mL 0.6% TBA 溶液，混匀，将离心管放入沸水中静止15 min，取出后迅速冷却，8 000 r/min 离心5 min，取上清液，测定OD450nm、OD532nm、OD600nm。

丙二醛含量（μmol/g）=6.45×（A532nm-A600nm）-0.56×A450nm

式中，A450nm——450 nm 处OD 值；A532nm——532 nm 处OD 值；A600nm——600 nm 处OD 值。

1.3.3.7 亚油酸体系抗氧化性参考Chen 等[25]的方法并改进。将2 mL 燕麦麸皮提取液与2 mL 2.5%亚油酸溶液（亚油酸无水乙醇）混合，加入4 mL PBS 缓冲液（0.05 mmol/L，pH 7.0），空白用蒸馏水代替样品，定容10 mL，在40 ℃恒温培养箱中培养30 min。采用硫氰酸铁法，每24 h 测定脂质过氧化程度。准确量取0.1 mL 样品溶液，加入9.7 mL 75%乙醇溶液、0.1 mL 30%硫氰酸铵溶液，混匀，最后加入0.1 mL 氯化亚铁（溶解于3.5%盐酸中），混匀，放置3 min，在波长500 nm 处测定混合物的吸光度。

亚油酸过氧化抑制率（%）=100-OD样品/OD对照×100

1.4 数据统计与分析

所有数据均为3 次独立重复试验的平均值，结果以±s表示。采用Excel 进行数据计算和作图，采用SPSS 软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 微粉碎对燕麦麸皮营养成分的影响

微粉碎对燕麦麸皮基本营养成分的影响见表1所示。微粉碎后，随着粒径的减小，燕麦麸皮中的粗脂肪含量显著增加（P＜0.05），这可能是由于燕麦麸皮粒径减小，其表面积和孔隙变大，更多皮层中的脂肪成分暴露出来。在粒径150 μm 时麸皮中蛋白质含量最高，为20.82 g/100 g；而麸皮中淀粉含量随粒径的减小差异不显著（P＞0.05）。这说明微粉碎对燕麦麸皮主要营养成分含量有一定的影响。

表1 微粉碎对燕麦麸皮基本营养成分的影响（干物质）Table 1 Effect of micronization on nutrient composition of oat bran（dry matter）

2.2 微粉碎对燕麦麸皮功能性成分的影响

微粉碎对燕麦麸皮功能性成分的影响如表2所示。微粉碎后，随着粒径的减小，多糖、总酚含量呈先增大后减小趋势，各组间存在明显差异。其中，未达到与达到微粉碎粒径的燕麦麸皮的多糖、总酚含量差异显著（P<0.05），粒径100 μm 燕麦麸皮中的多糖、总酚含量最高，分别为16.82 g/100 g和461.24 mg/100 g，这与Meng 等[26]的研究结果一致。可能是微粉碎破坏细胞壁，使麸皮表面积增大，促进多糖和总酚更好地溶出。微粉碎燕麦麸皮中膳食纤维含量显著下降（P＜0.05），这与王玮[13]、唐明明等[27]的研究结果相一致，这是因为麸皮受物理剪切力的作用，其中的大分子结构被破坏，部分结合键断裂，变成小分子。此外，其中的大分子物质发生熔融现象，不可溶性物质转化为可溶性物质，因此粉碎粒径并非越小越好。

表2 微粉碎对燕麦麸皮功能性成分的影响（干物质）Table 2 Effect of micronization on functional components of oat bran（dry matter）

2.3 微粉碎对燕麦麸皮水提取物抗氧化特性的影响

2.3.1 微粉碎对燕麦麸皮水提取物清除自由基的影响不同粉碎粒径的燕麦麸皮水提物对自由基清除率的影响如图1所示。随着燕麦麸皮目数的增大，粒径减小，燕麦麸皮提取液对DPPH 和ABTS 自由基都有一定的清除作用，且清除率呈逐渐增大趋势。在200 目（74 μm）时其DPPH 自由基清除率和ABTS 自由基清除率达到最大，分别为92.1%和71.88%，比燕麦麸皮粗粉的自由基清除率分别增加31.62%和8.8%，这与杨沫等[28]的研究结果一致。综上所述，微粉碎可以增强燕麦麸皮水提物的自由基清除率，进而提高其抗氧化能力。

由图1 可见，不同粒径的燕麦麸皮提取液对羟自由基都有一定的清除作用，而不同粉碎粒径之间存在显著性差异（P＜0.05）。随着燕麦麸皮粉碎粒径的减小，清除率呈逐渐减小趋势，其中80目燕麦麸皮（178 μm）对羟自由基清除率的作用最大，清除率达81.95%，比200 目（74 μm）麸皮微粉的清除率增加11.48%。这可能是由于粉碎破坏麸皮中多酚的结构，使酚羟基官能团的数量减少。有研究表明，多羟基酚类化合物比单羟基环状化合物具有更好的清除自由基能力[29]。

图1 微粉碎对燕麦麸皮自由基清除率的影响Fig.1 Effect of micronization on free radical scavenging rate of oat bran

2.3.2 微粉碎对燕麦麸皮水提物总抗氧化能力的影响微粉碎对燕麦麸皮水提物总抗氧化能力的影响见图2。燕麦麸皮具有抗氧化能力，并随燕麦麸皮目数的增大，粒径的减小，总抗氧化能力显著增加（P＜0.05）。与燕麦麸皮粗粉（178 μm）相比，100 目（150 μm）、150 目（100 μm）、200 目（74 μm）燕麦麸皮微粉的总抗氧化能力分别提高3.76%，10.01%，12.61%。由此可得200 目（74 μm）燕麦麸皮微粉水提物的总抗氧化能力最好，这是因为粉碎使抗氧化物质更好地溶出。

图2 微粉碎对燕麦麸皮总抗氧化能力的影响Fig.2 Effect of micronization on total antioxidant capacity of oat bran

2.3.3 微粉碎对燕麦麸皮水提取物TBA 值的影响微粉碎对燕麦麸皮水提物中丙二醛含量的影响见图3。随着燕麦麸皮粒径的减小，丙二醛含量呈显著减小趋势（P＜0.05），150 目（100 μm）与200目（74 μm）燕麦麸皮中丙二醛含量差异不显著（P＞0.05）。200 目（74 μm）燕麦麸皮中丙二醛含量最低，比80，100，150 目麸皮中的丙二醛含量分别减少33.88%，24.60%，2.24%。这与总抗氧化性、DPPH、ABTS 自由基清除率的变化趋势正好相反。有研究表明，因生物体内抗氧化系统的减弱，自由基导致的衰老会伴随脂质过氧化，丙二醛的产生会加速细胞膜的降解[30-31]。这说明微粉碎可以提高燕麦麸皮的抗氧化能力，减缓脂质过氧化。

图3 微粉碎对燕麦麸皮丙二醛含量的影响Fig.3 Effect of micronization of oat bran on malondialdehyde content

2.3.4 微粉碎对燕麦麸皮亚油酸体系抗氧化性的影响在亚油酸体系测定抗氧化试验中，亚油酸所形成的过氧化物可以氧化Fe2+为Fe3+，Fe3+可以结合SCN-形成复合物，在500 nm 处具有最大吸光度[32]。微粉碎对燕麦麸皮亚油酸体系抗氧化性的影响如图4所示，4 种粒径燕麦麸皮均对亚油酸过氧化性都有抑制作用。随着时间的延长，4 种粒径燕麦麸皮的亚油酸过氧化抑制率呈先增再减最后增加的趋势。其中，粒径为74 μm（200 目）燕麦麸皮对亚油酸过氧化抑制率均最大，分别为2.74%，20.68%，67.20%，33.86%，39.71%，52.82%；贮藏第2 天时，4 种粒径的亚油酸过氧化抑制率均达到最大，之后亚油酸过氧化抑制率下降，可能是多酚结构中的-OH 不稳定，在抗氧化的同时发生自氧化[33]；还可能与环境因素如pH[34]，混合液中抗氧化成分的浓度[35]有关。由此可得，微粉碎可以增强燕麦麸皮在亚油酸体系中的抗氧化性。