發(fā)芽對燕麥物理化學特性及化學組成的影響

于曉妮，李素芬，劉建福

（天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津300134）

發(fā)芽對燕麥物理化學特性及化學組成的影響

于曉妮，李素芬，劉建福*

（天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津300134）

研究了燕麥全麥發(fā)芽前后物理化學特性以及化學組成的變化。結果表明：燕麥全粉的乳化性從發(fā)芽前的3.32m2/g增加到發(fā)芽后的5.6m2/g；燕麥全粉的吸水性指數(shù)和水溶性指數(shù)分別由發(fā)芽前的4.38%、7.63%增加到發(fā)芽后的5.92%、58.19%。同未發(fā)芽燕麥全粉相比，發(fā)芽燕麥全粉的色度L值和a值顯著減少（p＜0.01），b顯著增加（p＜0.01）。發(fā)芽燕麥全粉的最適合糖化溫度為50℃，糖化4h產(chǎn)生還原糖5.4mg/g，而未發(fā)芽燕麥全粉的最適合糖化溫度為45℃，糖化6h產(chǎn)生還原糖1.49mg/g。燕麥總酚含量從發(fā)芽前的0.058mg/mL增加到發(fā)芽后的0.105mg/mL。

燕麥，發(fā)芽燕麥，物理化學特性，化學組成

燕麥營養(yǎng)豐富，蛋白質含量約15%，油脂6.7%，碳水化合物61.6%，膳食纖維5.3%［1］。此外，燕麥還有豐富的維生素和磷、鐵等營養(yǎng)物質。燕麥中的可溶性膳食纖維（β-葡聚糖）和抗氧化性酚類化合物含量顯著高于其他谷物［2］，燕麥β-葡聚糖具有降低血液膽固醇，調節(jié)血糖水平等生理功能［3］。燕麥脂肪富含亞油酸等不飽和脂肪酸，其具有降低血液膽固醇、預防心臟病等生理作用。

前人關于燕麥發(fā)芽過程中蛋白質、脂肪、碳水化合物、多酚等變化進行了大量研究。研究表明：燕麥發(fā)芽過程中蛋白酶、淀粉酶等酶大量合成，發(fā)芽燕麥的酚類物質含量顯著增加，因而燕麥的抗氧化活性，降血糖、降血脂及清除自由基的功能顯著提高［4-5］。發(fā)芽燕麥蛋白質體外消化率增加，更易于被人體吸收［6］，發(fā)芽燕麥在啤酒、酸奶、燕麥茶等行業(yè)應用潛力巨大［7-8］。關于燕麥全麥發(fā)芽前后燕麥粉的物理化學特性變化尚未見報道。

本文研究了燕麥發(fā)芽前后燕麥全粉的乳化性、吸水性及水溶性指數(shù)，糖化過程中產(chǎn)生的還原糖含量，色澤、以及總酚含量的變化，為發(fā)芽燕麥全粉在食品中的應用提供技術基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

燕麥、大豆色拉油市售；3，5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、SDS（十二烷基硫酸鈉）、乙醇、碳酸鈉、Folin-Phenol（福林酚）分析純。

高速中藥粉碎機江蘇省蘭溪市佛達能電器有限公司；EMS-9A型加熱磁力攪拌器天津市歐諾儀器儀表有限公司；3-18K型離心機德國SIGMA公司；LRH-150型生化培養(yǎng)箱上海一恒科技有限公司；FA 2004型分析天平上海舜宇恒平科學儀器有限公司；7230G型可見分光光度計上海精密科學儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱天津市中環(huán)實驗電爐有限公司；JC-SY型數(shù)顯恒溫水浴鍋上海成順儀器儀表有限公司；UltraScan PRO測色儀美國HunterLab。

1.2實驗方法

1.2.1燕麥的發(fā)芽選取新鮮燕麥，去除雜質，加入自來水，水面高出燕麥5cm為宜，置于19℃生化培養(yǎng)箱中浸泡4h，控干水分4h，如此反復2d，然后每隔3h換一次水，連續(xù)發(fā)芽5d。將發(fā)芽的燕麥在45℃干燥箱中干燥48h，然后粉碎過80目篩，備用。

1.2.2乳化活性（EAI）測定分別稱取未發(fā)芽燕麥與發(fā)芽燕麥全粉0.5、1、1.5、2、2.5g，添加20m L蒸餾水，加入4m L大豆色拉油，磁力攪拌10m in后，3800r/m in離心5m in，取樣1m L，用0.1%SDS（十二烷基硫酸鈉）溶液稀釋，混勻后在500nm處測定吸光值，以SDS溶液作為空白［9］。

乳化活性按下式計算：

式中：c為樣品濃度（g/L）；Φ為乳化液中油相的比例（0.25）；L為比色皿的光徑（1cm）；N為稀釋倍數(shù)；A0為時間0時的吸光度。

1.2.3燕麥發(fā)芽前后還原糖含量的測定分別稱取未發(fā)芽燕麥和發(fā)芽燕麥全粉2g，添加20m L蒸餾水，磁力攪拌10min后，分別在30、40、45、50、55℃下保溫4h，濾紙過濾，取濾液1m L，用DNS法測定樣品還原糖含量［10］。同樣的方法，在50℃下保溫，每隔2h取樣，用DNS法測定樣品還原糖含量［10］。

1.2.4吸水性指數(shù)（WAI）和水溶性指數(shù)（WSI）的測定

稱取2.5g未發(fā)芽燕麥和發(fā)芽燕麥全粉于離心管中，添加30m L蒸餾水，攪拌，在30℃下水浴30m in，隨后冷卻到室溫，3800r/m in離心20m in，將上清液倒入恒重的蒸發(fā)皿中，105℃烘干至恒重，計算溶出物、沉淀物質量［11］。

式中：WAI為吸水性指數(shù)；WSI為水溶性指數(shù)（%）；m1為蒸發(fā)皿溶出物質量（g）；m2為離心管沉淀物質量（g）。

1.2.5色澤測定未發(fā)芽燕麥與發(fā)芽燕麥全粉經(jīng)過3次粉碎，過100目篩，分別稱取5g置于比色皿中，采用UltraScan PRO測色儀來進行顏色的測定。用標準白色板（Ls=91.73，as=-12.27，bs=4.05）校準。L為明度變量，值越大，燕麥粉光澤度越好；a為紅綠變量，為正值時，值越大越紅，為負值時，值越大越綠；b為黃藍變量，為正值時，值越大越黃，為負值時，值越大越藍。

式中：L為亮度值；a為紅綠值；b為黃藍值。

1.2.6總酚的測定

1.2.6.1沒食子酸標準曲線的繪制標準溶液：準確稱量0.01g沒食子酸標準品于10m L試管中，用70%乙醇定容，則該標準溶液濃度為1000μg/m L。

標準曲線繪制：取0.025、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3m L標準溶液于10m L試管中，用70%乙醇定容至5m L，分別配制成5、10、20、30、40、50、60μg/m L的標準溶液。取各濃度溶液0.6m L，加入3m L Folin試劑（稀釋5倍），搖勻，靜置，加入3m L 7%碳酸鈉溶液，搖勻，室溫下避光反應2h，以70%乙醇做空白對照，在765nm下測其吸光度。以沒食子酸濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標做標準曲線。

1.2.6.2總酚含量的測定分別稱取未發(fā)芽燕麥和發(fā)芽燕麥全粉1g，添加10m L蒸餾水，磁力攪拌10min，濾紙過濾取清液1m L，用70%乙醇定容至5m L。取上述溶液0.6m L于試管中，加入3m L Folin試劑（稀釋5倍），搖勻，靜置，加入3m L 7%碳酸鈉溶液，搖勻，室溫下避光反應2h，以70%乙醇做空白對照，在765nm下測其吸光度。代入標準曲線方程中，計算總酚含量［12］。

1.2.7數(shù)據(jù)分析依據(jù)上述公式進行計算，用origin軟件處理，并采用統(tǒng)計學軟件SPSS進行分析、處理實驗數(shù)據(jù)，采用組間單因素方差分析，當p＜0.01時，認為在統(tǒng)計學上有顯著差異。

2　結果與討論

2.1發(fā)芽對燕麥全粉的乳化特性的影響

由圖1可知，發(fā)芽燕麥的乳化性明顯大于未發(fā)芽燕麥（p＜0.01），發(fā)芽燕麥乳化性最高為5.6m2/g，而未發(fā)芽燕麥乳化性最高為3.32m2/g。這可能是由于燕麥發(fā)芽過程中產(chǎn)生蛋白酶催化燕麥中蛋白質水解，從而導致蛋白質的組成發(fā)生變化。

圖1　燕麥添加量對乳化性的影響Fig.1　Effectof emulsification on oataddition amount

2.2糖化溫度、時間對還原糖量的影響

經(jīng)過發(fā)芽、干燥、粉碎得到的發(fā)芽燕麥全粉加水保溫過程中，燕麥中的淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖、麥芽糖等還原糖類物質，此過程稱為糖化。圖2表明了糖化溫度對發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量的影響。由圖2可知，發(fā)芽燕麥糖化過程產(chǎn)生的還原糖含量顯著高于未經(jīng)發(fā)芽處理的燕麥（p＜0.01）。隨著糖化溫度的升高，發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量增加，50℃時發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量達到最大5.28mg/g，之后隨著溫度的升高逐漸下降。與未發(fā)芽的燕麥相比，燕麥發(fā)芽過程中產(chǎn)生淀粉酶等水解酶，因而糖化過程中參與淀粉水解的酶量大，致使產(chǎn)生的還原糖含量增加。酶的催化活力與溫度有關，45℃時未發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量最高，50℃時發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量最高，可能是由于發(fā)芽燕麥中的淀粉酶的最適合作用溫度為50℃。

圖2　溫度對燕麥還原糖含量的影響Fig.2　Effect of oat reducing sugar contenton temperature

圖3表明了糖化時間對發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量的影響。由圖3可知，發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖含量顯著高于未發(fā)芽燕麥（p＜0.01），兩者產(chǎn)生的還原糖含量均隨糖化時間的增加而增加，發(fā)芽燕麥糖化時間4h時還原糖含量達到最高5.4mg/g，而未發(fā)芽燕麥在糖化時間6h時還原糖含量達到最高1.49mg/g。發(fā)芽燕麥產(chǎn)生的還原糖峰值早于未發(fā)芽的燕麥的原因是發(fā)芽燕麥中淀粉酶的含量高于未發(fā)芽燕麥。

圖3　時間對燕麥還原糖含量的影響Fig.3　Effectof oat reducing sugar contenton time

2.3發(fā)芽燕麥吸水特性的變化

由表1可知，發(fā)芽燕麥的吸水性指數(shù)（WAI）高于未發(fā)芽燕麥，表明發(fā)芽燕麥粉的吸水特性優(yōu)于未發(fā)芽燕麥。發(fā)芽燕麥的水溶性指數(shù)（WSI）約是未發(fā)芽燕麥的7.5倍，表明發(fā)芽過程中內源酶被激活，大分子物質水解，發(fā)芽燕麥中可溶解性物質增加。

表1　未發(fā)芽燕麥、發(fā)芽燕麥的吸水特性Table 1　Thewater absorption characteristics of not sprout oat and germinated oat

2.4發(fā)芽對燕麥全粉色澤的影響

表2為燕麥發(fā)芽前后的燕麥全粉的色度值。由表2可知，發(fā)芽燕麥全粉的L值低于未發(fā)芽的燕麥全粉，表明發(fā)芽燕麥全粉的亮度值較低。發(fā)芽燕麥的b值大于未發(fā)芽的燕麥，表明發(fā)芽燕麥全粉的偏黃程度大于未發(fā)芽的燕麥。發(fā)芽燕麥的a值小于未發(fā)芽的燕麥，表明發(fā)芽燕麥全粉的偏紅程度小于未發(fā)芽的燕麥。發(fā)芽燕麥全粉與未發(fā)芽燕麥全粉的色澤差異可能是由于燕麥發(fā)芽過程中產(chǎn)生糖類物質和氨基酸，兩者發(fā)生美拉德反應所致。

表2　燕麥發(fā)芽前后的色度值Table 2　Chroma values of oatbefore and after germination

2.5發(fā)芽對燕麥總酚含量變化的影響

沒食子酸標準曲線見圖4。燕麥在發(fā)芽過程中，總酚含量顯著增加（p＜0.01），未發(fā)芽燕麥總酚含量為0.058mg/m L，發(fā)芽燕麥總酚含量為0.105mg/m L（表3）。燕麥總酚主要包括酚酸、燕麥蒽酰胺以及少量的黃酮類化合物。燕麥發(fā)芽后，燕麥蒽酰胺合成酶的活性提高，蒽酰胺類物質大量生成［13］。因此，發(fā)芽燕麥總酚含量明顯上升。

圖4　沒食子酸標準曲線Fig.4　Standard curve of gallic acid

表3　燕麥發(fā)芽前后總酚含量的變化Table 3　The change of total phenol contents in oats before and after germination

3　結論

發(fā)芽燕麥全粉的乳化性顯著高于未發(fā)芽燕麥（p＜0.01），發(fā)芽燕麥的吸水性指數(shù)、水溶性指數(shù)顯著高于未發(fā)芽燕麥（p＜0.01），其中發(fā)芽燕麥的水溶性指數(shù)約為未發(fā)芽燕麥的7.5倍，燕麥發(fā)芽前后的色澤差異明顯，發(fā)芽燕麥全粉在最適合溫度下產(chǎn)生還原糖的量顯著高于未發(fā)芽的燕麥（p＜0.01），發(fā)芽燕麥全粉的總酚含量約為未發(fā)芽燕麥的2倍。

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Effect of germ ination on physicochem ical properties and chem ical com positions of oats

YU Xiao-ni，LISu-fen，LIU Jian-fu*
（School of Biotechnology&Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China）

The changes of physicochem ical p roperties and chem ical compositions in oats before and after germ ination the study were investigated.The results showed that the emulsification of oat whole powder increased from 3.32m2/g before germ ination to after sp rout 5.6m2/g.The water absorp tion index and water solub le index of oat whole powder increased from 4.38%，7.63%before germ ination to 5.92%，58.19%after sp rout，respectively.Compared w ith not sp rout oat whole flour，the L value and a value of germ inated oats decreased significantly；meanwhile，its b value inc reased d istinctly.The suitab le saccharification tem perature of germ inated oat whole powder was 50℃，p roducing reducing sugar 5.4mg/g for 4h；while the most suitab le saccharification tem perature of not sp rout oatwhole powder was 45℃，p roducing reducing sugar 1.49mg/g for 6h.The phenolic compound inc reased from 0.058mg/m L to 0.105mg/m L during germ ination.

oat；germ inated oat；physicochem icalp roperty；chem ical com position

TS202

A

1002-0306（2015）06-0135-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.022

2014-08-01

于曉妮（1989-），女，碩士研究生，研究方向：發(fā)酵工程。

劉建福（1967-），男，博士，教授，研究方向：食品科學。

“十二五”國家科技支撐計劃課題（2012BAD34B05）。