不同萌发条件及加工方法对藜麦品质的影响

王 红, 叶 英,2, 韦 唯, 刘 哲, 梁欣悦, 赵 静, 黄可可

(青海大学农牧学院1,西宁 810016)(青海省青藏高原农产品加工重点实验室2,西宁 810016)

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld),含有丰富的营养成分和生物活性成分,具有一定的保健功能[1]。目前谷物萌发技术已成为相关行业的研究热点,研究表明谷物萌发过程中发生的许多生理生化反应会发生有益的营养物质转化[2]。王雨等[3]研究得出随着萌发时间延长,藜麦中多酚和黄酮含量呈上升趋势。苏艳玲等[4]研究得出藜麦萌发后可提高蛋白质含量,还原糖含量和淀粉酶活力,并降低脂肪含量。胡洁[1]研究得出萌发后提高了藜麦蛋白质、多酚、黄酮、GABA和维生素C1含量。萌发能够提高藜麦营养价值,但萌发条件的不同也会导致营养成分含量的不同,在合适的萌发条件下不仅能提高藜麦营养物质含量,也能得出最大量富集某种营养成分的最佳条件。

食品热加工是谷物常见的烹饪方式,不同的热加工方法对谷物的营养成分有不同的影响[5]。李敏等[6]对藜麦热加工处理后发现藜麦总酚和黄酮含量均有所下降,且煮制方式能较大提高藜麦感官品质。藜麦挤压膨化后能提升挥发性风味物质种类,降低脂肪含量,还能减少藜麦自身带有的苦涩味[7]。目前对于藜麦热加工处理条件及加工后营养物质成分变化的研究鲜有报道。

选取格尔木引种藜麦为研究对象,探讨不同萌发条件及加工方法对藜麦品质的影响,明确各萌发条件和加工条件下藜麦营养成分(如蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖)和生物活性物质(如γ-氨基丁酸、多糖、多酚、黄酮)的变化规律,以期获得藜麦最佳的萌发条件及加工方式,为萌发藜麦产品的开发及藜麦加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

格尔木藜麦,产于青海省格尔木市。牛血清白蛋白标准品(纯度≥98.0%);考马斯亮蓝G250(纯度>65%);没食子酸标准品(纯度≥98.0%);芦丁标准品(纯度≥98.0%);γ-氨基丁酸标准品(纯度≥98.0%);无水葡萄糖(分析纯)。

KQ-300E型台式机械超声波清洗器,ESJ110-4B电子天平,KC-130多功能粉碎机,SHZ-Ⅲ循环水式多用真空泵,UV-1780紫外可见分光光度计,SOX406脂肪测定仪,9030A电热鼓风干燥箱。

1.2 方法

1.2.1 藜麦原料预处理方法

取干燥的藜麦,手动搓去外壳,过100目网筛,用镊子挑出颗粒饱满、色泽鲜亮的藜麦颗粒,摒弃干瘪、破碎、有杂色的藜麦和枝梗,得到藜麦原料。

1.2.2 藜麦种子萌发方法[3]

采用预处理好的藜麦原料用水清洗除杂,加入到种子2倍体积的去离子水中于一定温度下浸泡一定时间。将浸泡后的藜麦种子均匀置于垫有2层滤纸的培养皿中上,定时加入适量去离子水,以保持种子湿润,置于一定温度的恒温培养箱中避光培养。待种子萌发一定时间后开始采收,将采收后的藜麦鲜芽置于50 ℃电热恒温鼓风干燥箱中干燥至恒重后粉碎并测定各项理化指标。

1.2.3 单因素实验设计

1.2.3.1 不同萌发条件对藜麦品质的影响

借鉴已有研究[1],考察藜麦浸泡温度(15、20、25、30、35 ℃)、浸泡时间(1、2、3、4、5 h)、萌发温度(20、25、30、35、40 ℃)、萌发时间(12、24、36、48、60 h)及淋水间隔(4、6、8、10、12 h)5个因素对藜麦品质的影响。

1.2.3.2 不同加工方法对藜麦品质的影响

采用预处理好的藜麦原料,分别考察蒸煮时间(10、15、20、25、30 min),蒸煮温度(80、85、90、95、100 ℃),炒制时间(5、10、15、20、25 min),炒制温度(140、160、180、200、220 ℃),烘烤时间(10、15、20、25、30 min),烘烤温度(90、120、150、180、200 ℃)对藜麦品质的影响,并进行感官评价。

1.2.4 藜麦营养成分含量测定方法

蛋白质含量:采用考马斯亮蓝法测定[8]。脂肪含量:根据GB 5009.6—2016的方法测定。粗纤维含量:根据GB/T 5009.10—2003的方法测定。还原糖含量:根据GB 5009.7—2016的方法测定。淀粉含量:根据GB 5009.9—2016的方法测定。多糖含量:采用苯酚-硫酸法测定[9]。多酚含量:采用福林酚法测定[10]。黄酮含量:采用紫外分光光度法于505 nm波长下测定[11]。γ-氨基丁酸(GABA)含量测定:采用紫外分光光度法于645 nm波长下测定[12]。

1.2.5 藜麦不同加工方法感官评价

对藜麦进行不同形式的加工后,以感官评分为判定依据,由10名食品专业人员进行感官评价,取3次评分的平均值作为最终感官评分,感官评分标准见表1。

1.2.6 数据处理方法

测得数据结果均以平均值±标准差表示,采用SPSS23.0软件Duncan′s多重比较进行差异显著性分析(P<0.05)以及Origin8.0作图,每组实验重复3次。

2 结果与分析

2.1 未加工藜麦种子常规营养含量和活性成分含量

未加工藜麦种子常规营养含量和活性成分含量见表2。

表2 藜麦种子常规营养成分和活性成分含量(干基)

2.2 不同萌发条件对藜麦主要营养成分变化的影响分析

2.2.1 浸泡温度对藜麦主要营养成分变化的影响

由表3可知,各营养成分和活性成分含量变化是由于浸泡温度过低造成低温胁迫进而造成细胞膜损伤以及新陈代谢紊乱,物质的分解和合成较弱[13]。浸泡温度过高,藜麦的呼吸作用持续放热,导致热量累积,酶的活性减弱,藜麦发芽过程受阻,进而使藜麦中蛋白质合成量、多糖消耗量、多酚合成量、黄酮合成均减少,降低了脂肪酶和淀粉酶活性。同时温度过高可能影响藜麦组织细胞膜控制H+进出的平衡态造成胞内pH下降,进而使谷氨酸脱羧酶(GAD)、二胺氧化酶(DAO)等酶的催化活力降低,GABA富集受到抑制[14]。因此浸泡温度在25 ℃时最适合藜麦营养物质成分和生物活性成分富集。

表3 浸泡温度对藜麦主要营养成分变化的影响(干基)

2.2.2 浸泡时间对藜麦主要营养成分变化的影响

由表4可知,各营养成分和活性成分含量变化是由于在一定浸泡时间内,藜麦吸水充分致种皮软化,细胞呼吸作用和新陈代谢加快,酶被活化,利于藜麦的萌发进程[15]。浸泡时间过长,大量的水分阻隔了氧气致藜麦种子无法进行呼吸作用,使其缺少了萌发必要的物质和能量,导致萌发滞后,发芽受抑制,水中的溶解氧降低和藜麦自身细胞条件发生改变[16],细胞生命活动的减弱导致蛋白质合成量和多糖消耗量减少,水环境中pH的变化不利于脂肪酶和淀粉酶的激活,淀粉分解量的减少使得还原糖含量下降,且胞内pH下降使GAD、DAO等酶活性降低,GABA合成受到抑制,多酚的合成反应的减弱和苯丙氨酸解氨酶的活性减弱,黄酮合成减少。也有研究指出测定值下降可能是已形成的可溶性固形物向浸泡溶液中迁移加剧了物质的消耗[13]。因此浸泡时间3 h时有利于藜麦营养物质成分和生物活性成分富集。

表4 浸泡时间对藜麦主要营养成分变化的影响(干基)

2.2.3 萌发时间对藜麦主要营养成分变化的影响

由表5可知,蛋白质含量变化可能是因为萌发前期蛋白质被自身消耗用于各项生命活动,萌发中期蛋白质大量合成,萌发后期蛋白质的消耗和合成达到近似平衡状态,所以增长缓慢[1]。脂肪含量变化是随着萌发时间的延长种子中的其他大分子物质开始分解供能,脂肪消耗量减少[17 ]。其中还原糖在前24 h增长缓慢可能是在萌发初期淀粉水解所产生的还原糖用于供能被消耗[18]。

表5 萌发时间对藜麦主要营养成分变化的影响(干基)

藜麦中多糖含量的变化是在萌发初期,藜麦中的淀粉被水解,多糖含量增加,萌发中期种子中的多糖用于呼吸作用,为种子萌发提供能量,导致多糖含量降低,萌发后期种子中各种酶活性增加以及淀粉的水解和脂肪的分解转化,使得多糖含量增加[19]。多酚含量变化是由于随着萌发的进行,激活了藜麦细胞中相关酶活性,加速生理代谢活动,释放酚酸,从而使总酚含量增加。而萌发后期多酚含量下降可能是随着发芽时间的延长,控制酚类代谢途径的酶类活性下降,另外多酚氧化酶活性的增强使多酚氧化分解这些原因均会导致多酚含量的减少[15]。黄酮含量变化是由于藜麦在萌发过程中呼吸作用增强,激活了苯丙氨酸解氨酶活性,增加了黄酮的合成量,但由于萌发时间过长,呼吸作用过于旺盛而导致黄酮含量下降[20],也可能是因为在酶的催化作用下黄酮类化合物形式发生改变,无法与Al(NO3)3生成稳定络合物,因此会引起测定的含量降低[21]。GABA含量变化可能是随着萌发时间延长,藜麦呼吸作用增强,参与合成GABA的谷氨酸脱羧酶被激活,同时蛋白质在蛋白酶作用下分解,增加了谷氨酸含量,即增加了GABA的合成底物,进而使GABA合成量逐渐增多。但随着萌发时间的延长,GABA含量下降可能是藜麦种子中的GABA会在转氨酶的作用下形成琥珀酸半醛,造成GABA含量降低[22],也可能是因为谷氨酸的脱羧反应受抑制以及GABA与α-酮戊二酸反应生成谷氨酸[19]。因此藜麦萌发时间在48～60 h范围内较合适。

2.2.4 萌发温度对藜麦主要营养成分变化的影响

由表6可知,萌发温度过低或过高均会使藜麦发芽进程受到抑制,减缓藜麦的生命活动,使种子的新陈代谢受到抑制,降低酶活性以及加快生物活性成分的转化代谢,进而减少藜麦中营养物质的合成量和生长所需营养物质的消耗量[23]。因此藜麦于25～28 ℃温度范围内萌发较为合适。

表6 萌发温度对藜麦主要营养成分变化的影响(干基)

2.2.5 淋水间隔对藜麦主要营养成分变化的影响

由表7可知,水分过多过少均不利于藜麦的生命活动。水分过少会导致藜麦各生理生化反应受抑制,导致藜麦发芽迟缓,水分过多使种子缺少氧气导致呼吸作用减弱,胚根生长缓慢,正常生命活动受抑制,使各种营养成分合成较为缓慢,酶活性降低,进而使脂肪等生长所需物质的消耗量降低[24]。因此推荐淋水间隔为8～10 h。

表7 淋水间隔对藜麦主要营养成分变化的影响(干基)

2.3 不同加工条件对藜麦营养成分影响结果与分析

由图1～图6可知,随着加工时间和温度不断提升,除藜麦中粗纤维含量随蒸煮时间延长变化不显著(P>0.05),藜麦中其他营养物质成分和生物活性成分均呈显著下降趋势(P<0.05)。导致蛋白质含量下降的原因是热加工处理致使藜麦中蛋白质受热,造成蛋白质空间结构的变化,导致蛋白质发生改性而降低溶解性,同时蛋白质受热发生降解或与还原糖发生美拉德反应而造成藜麦蛋白质含量的减少[25]。导致脂肪含量下降的原因是热加工处理致使藜麦中丰富的不饱和脂肪酸含量减少,并且热处理也会造成脂肪发生热降解反应,进而导致藜麦脂肪含量的减少[26]。藜麦粗纤维含量下降可能是高温处理下藜麦纤维分子内结构遭到破坏而断裂,部分形成多糖和单糖,导致可溶性糖和纤维含量的上升,进而使藜麦中粗纤维含量大大降低[25]。GABA含量下降可能是由于蒸煮过程中藜麦营养成分溶于水而导致GABA含量降低,同时也可能是GABA在高温下发生降解导致含量下降。多酚含量下降是由于多酚类物质热稳定性有限,在高温条件下易发生降解、氧化或聚合等,因此随着温度的升高以及持续高温加工会导致藜麦多酚含量呈降低趋势[27]。黄酮含量下降是由于黄酮类物质热稳定性差,在加热过程中易发生降解而导致其含量降低[28]。多糖含量下降是由于在高温处理下多糖会发生脱水反应,并发生热降解反应而导致多糖含量降低[29]。

图2 不同蒸煮温度对藜麦营养成分含量的影响(干基)

图3 不同炒制时间对藜麦营养成分含量的影响(干基)

图4 不同炒制温度对藜麦营养成分含量的影响(干基)

图5 不同烘烤时间对藜麦营养成分含量的影响(干基)

图6 不同烘烤温度对藜麦营养成分含量的影响(干基)

2.4 藜麦感官评定结果与分析

藜麦感官评定结果如图7所示。随着加工时间的延长,加工温度的增加,感官评分均呈现先上升后下降的趋势,当蒸煮时间、炒制时间和烘烤时间分别为25、10、25 min时,感官评分值最大。当蒸煮温度,炒制温度和烘烤温度分别为95、180、120 ℃,时,感官评分值最大。此条件下藜麦已充分熟透,口感微甜,色泽金黄,香气四溢,口感酥脆。因此,推荐藜麦最佳蒸煮时间为25 min,最佳蒸煮温度为95 ℃,最佳炒制时间为10 min,最佳炒制温度为180℃,最佳烘烤温度为120 ℃,最佳烘烤时间为25 min。

图7 不同加工方法对藜麦感官评分的影响

3 结论

不同萌发条件和加工条件均能影响藜麦中营养物质和生物活性成分的含量。为减少藜麦营养损失,使营养保留最大化,推荐藜麦萌发条件为:浸泡温度为25 ℃,浸泡时间为3 h,萌发时间为48～60 h,萌发温度为25～28 ℃,淋水间隔为8～10 h。除藜麦中粗纤维含量随蒸煮时间延长变化不显著(P>0.05),随着加工时间和温度不断提升,藜麦中其他营养物质成分和生物活性成分呈显著下降趋势(P<0.05)。其中,蒸煮条件对GABA含量变化影响较大,炒制和烘烤条件下多酚含量变化较大,烘焙温度和炒制温度对黄酮和多糖含量变化影响较大。通过感官评定实验得出藜麦最佳蒸煮时间为25 min,最佳蒸煮温度为95 ℃,最佳炒制时间为10 min,最佳炒制温度为180℃,最佳烘烤时间为25 min,最佳烘烤温度为120℃。

藜麦萌发后其营养成分有较好的提升且脂肪含量有所下降,这符合现代人对健康营养低脂食品的需求,但本研究仅对藜麦萌发后的营养物质含量进行了测定,未来应在萌发后的藜麦芽产品加工方面进行进一步探究,如探究藜麦芽加工条件、藜麦芽深加工产品等,以期提升藜麦芽经济附加值。