燕麥片加工過程中營養(yǎng)品質(zhì)及加工特性變化

郭麗娜 鐘 葵 佟立濤 劉麗婭 周閑容 顧軍強 周素梅

（中國農(nóng)業(yè)科學研究院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193）

燕麥片加工過程中營養(yǎng)品質(zhì)及加工特性變化

郭麗娜 鐘 葵 佟立濤 劉麗婭 周閑容 顧軍強 周素梅

（中國農(nóng)業(yè)科學研究院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193）

為探討燕麥片加工過程的主要營養(yǎng)成分變化，本試驗于商品化燕麥片不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)在線取樣，分析蒸煮、烘干和微波烘烤等工藝對燕麥中營養(yǎng)品質(zhì)及加工特性的影響。結(jié)果表明：加工不會導致燕麥蛋白質(zhì)、脂肪和β-葡聚糖含量發(fā)生顯著變化，但蒸煮和烘干后總酚含量分別降低5.11%和11.57%（P＜0.05）。加工過程中燕麥脂肪酸組成沒有顯著變化，糊化溫度、最終黏度、崩解值和回生值顯著降低；蒸煮能完全鈍化脂酶活性，蒸煮和微波烘烤后燕麥蛋白質(zhì)消化率顯著提升6.78%和13.25%，微波烘烤導致燕麥β-葡聚糖主要組分分子質(zhì)量降低6.92%。研究結(jié)果表明燕麥片加工過程中營養(yǎng)成分含量變化較小，但黏度特性指標降低及蛋白消化率提高，使其更有利于人體吸收與利用。

燕麥片 加工過程 營養(yǎng)成分變化 蛋白質(zhì)消化率 脂酶活性

燕麥具有重要的營養(yǎng)保健作用，經(jīng)常食用能有效降低血清膽固醇，減少心血管疾?。?］；降低血糖水平［2］，是糖尿病患者的理想食品；促進益生菌增殖［3］等多種功效。燕麥片是以燕麥為主要原料，經(jīng)過蒸煮、烘干、壓片、干燥等工藝流程制成的燕麥片成品［4］。有研究表明，燕麥經(jīng)過常壓蒸制、加壓蒸制、普通烘烤、紅外烘烤等工藝處理后，β-葡聚糖和脂肪含量及最終黏度、峰值黏度和回生值顯著升高［5］。也有研究報道指出，常壓蒸制會導致燕麥蛋白質(zhì)和粗脂肪含量降低，蛋白質(zhì)消化率降低，但對β-葡聚糖含量沒有顯著影響［6］。燕麥中脂質(zhì)在脂酶作用下會水解，為保證產(chǎn)品的食用品質(zhì)和穩(wěn)定的貨架期，在加工過程中必須抑制脂酶活性。常壓蒸制、蒸汽處理、紅外烘烤［5］和微波處理［7］均被報道能較好抑制燕麥中脂酶活性。因此，從營養(yǎng)保健角度考慮，探討加工過程是否會造成其主要營養(yǎng)成分發(fā)生變化及其變化規(guī)律尤為重要。

目前的研究多集中于不同的加工工藝如常壓蒸制、加壓蒸制、普通烘烤、紅外烘烤等對燕麥營養(yǎng)成分和脂酶活性的影響，但有關燕麥片加工過程中主要營養(yǎng)成分的變化，尤其是已知功能成分的變化規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)研究。本試驗從商品化燕麥片生產(chǎn)線上進行不同加工階段的在線燕麥樣品取樣，研究燕麥原料經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤處理后燕麥中蛋白質(zhì)、總酚、β-葡聚糖和脂肪含量以及殘存脂酶活性、脂肪酸組成、淀粉糊化特性、蛋白質(zhì)消化性和β-葡聚糖分子質(zhì)量分布的變化，旨在為燕麥片加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

1.1.1 燕麥樣品

試驗用燕麥由中國農(nóng)科院北京特品降脂燕麥開發(fā)公司提供，冀燕5號，產(chǎn)地是河北張家口。

1.1.2 試劑

β-葡聚糖試劑盒：愛爾蘭Megazyme公司。

1.2 儀器設備

TU-1900雙光束紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；Kieltec Analysister全自動凱氏定氮儀：FOSS儀器有限公司；凝膠滲透色譜-多角度激光光散色聯(lián)用儀（色譜柱型號為TSK-G4000PWXL）：美國Wyatt技術公司；布拉本德803200微型黏度儀：德國Brabender公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 燕麥片加工工藝

燕麥→清洗→蒸煮→烘干→壓片→微波烘烤→包裝→成品燕麥片。本次試驗采集了燕麥片加工過程中4個階段樣品，分別為燕麥原料、蒸煮后的燕麥、烘干后燕麥、微波烘烤后的燕麥片成品，分別用原料、蒸煮、烘干和微波烘烤來代替4個階段樣品。采樣3次（每隔10 d采樣1次），冷凍干燥后打粉，-20℃保存，待分析。

1.3.2 基本組成分析

稱取適量燕麥片粉，參考GB／T 21305—2007測定含水量；參考Foss公司凱氏定氮儀標準方法測定蛋白質(zhì)含量（N×5.83）；β-葡聚糖含量測定參考AOAC 995.16法；燕麥總酚含量參考福林酚法測定［8］，燕麥脂酶含量測定參考 Peterson［9］和 Qian等［7］方法。燕麥中脂肪酸含量測定參考GB 5413.27—2010。

1.3.3 燕麥糊化特性測定

根據(jù)AACC61-02標準方法稍加改進。采用黏度儀測定，稱取10 g燕麥粉（14%濕基），加水100 mL。30℃開始計時，以7.5℃／min的速度升溫至93℃，93℃保溫5 min，再以7.5℃／min的速度冷卻到50℃，50℃保溫2 min，測量時攪拌機轉(zhuǎn)速250 r／min，3次重復。

1.3.4 燕麥蛋白質(zhì)體外消化性測定

參考采用 Wang等［10］和甄紅敏等［6］報道的體外消化模型進行。體外消化率采用TCA-NSI法測定和計算，氮含量采用凱氏定氮測定，體外消化率計算公式如下：

式中：N0為蛋白樣品中的TCA不溶性氮／mg；Nt為消化t（min）時的TCA不溶性氮／mg。

1.3.5 燕麥β-葡聚糖提取及分子質(zhì)量分布測定

燕麥β-葡聚糖提取參考文獻［11］。燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量測定采用凝膠滲透色譜-多角度激光光散色聯(lián)用儀（HPSEC-MALLS）測定，色譜分析條件如下：樣品濃度如下：2 mg／mL，進樣體積200 μL；流動相為0.1 mol／L硝酸鈉溶液，流速為0.5 mL／min，樣品洗脫時間15 min；柱溫25℃，檢測器溫度30℃；MALLS的光源氣體使用氦氣和氖氣，波長690 nm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft? Excel和SAS 8.0分析軟件對數(shù)據(jù)進行整理與分析，試驗重復次數(shù)n＝3。

2 結(jié)果與討論

2.1 燕麥片加工不同階段燕麥基本品質(zhì)分析

本試驗測定了燕麥片加工過程4個階段樣品中蛋白質(zhì)、總酚、β-葡聚糖和脂肪含量變化，其結(jié)果如圖1所示。燕麥加工過程中蛋白質(zhì)、脂肪和β-葡聚糖含量沒有顯著性變化。燕麥中總酚含量在蒸煮、烘干和微波烘烤處理后都顯著性低于原料（P＜0.05），分別降低了5.11%、11.57%和10.88%。張民等［12］研究報道高溫處理會在一定程度上降低燕麥中的多酚含量。

圖1 燕麥片加工過程中蛋白質(zhì)含量、總酚、β-葡聚糖和脂肪含量的變化

2.2 燕麥片加工不同階段燕麥殘存脂酶活性分析

本試驗測定了燕麥片加工過程4個階段樣品中殘存脂酶活性，其結(jié)果如表1所示。燕麥原料中脂酶活性為 57.17μmol／h／g，蒸煮處理后燕麥中殘存脂酶活性已檢測不出，表明蒸煮工藝可完全抑制脂酶活性。胡新中等［5］研究結(jié)果同樣證實常壓蒸汽法可完全達到滅酶效果，后續(xù)烘干與微波烘焙工藝可進一步保證燕麥片中的脂酶活性抑制［5，7］。燕麥含有較多的不飽和脂肪酸，提供豐富的營養(yǎng)，但脂質(zhì)在脂酶作用下會水解，導致游離脂肪酸迅速增加而降低燕麥口感。在燕麥片加工中有效抑制和鈍化脂酶活性，對于阻止和延緩燕麥片酸敗，延長食品保質(zhì)期有顯著效果。

表1 燕麥片加工過程中殘存脂酶活性變化

2.3 燕麥片加工不同階段燕麥的糊化特性分析

燕麥片加工不同階段燕麥的糊化特性如表2所示，主要考察了糊化溫度、峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、崩解值和回生值的變化。結(jié)果表明，與燕麥原料相比較，加工過程中燕麥糊化溫度均顯著降低（P＜0.05），糊化溫度值越低，表明淀粉越易吸水、膨脹、糊化［14］，故經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤后得到的燕麥片具有更好的吸水性和膨脹度，使終產(chǎn)品比原料燕麥有更佳的口感。微波烘烤處理后燕麥的峰值黏度顯著高于原料（P＜0.05），蒸煮和烘干處理后燕麥的峰值黏度與原料沒有顯著性差異。蒸煮、烘干和微波烘烤處理后燕麥的低谷黏度顯著高于燕麥原料，而最終黏度、崩解值和回生值均顯著低于燕麥原料（P＜0.05）。崩解值越低表明燕麥粉糊熱穩(wěn)定性越好，抗剪切能力越強；回生值越小表明原料加工時成膠能力越強，產(chǎn)品老化程度低［15］。故經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤處理后，燕麥的熱穩(wěn)定性得到提升，老化程度降低，保證終產(chǎn)品燕麥片具更佳的穩(wěn)定性和食用品質(zhì)。

表2 加工過程中燕麥的糊化特性

2.4 燕麥片加工不同階段燕麥脂肪酸組成分析

燕麥片加工不同階段脂肪酸含量測定結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，燕麥中不飽和脂肪酸以油酸和亞油酸為主，飽和脂肪酸主要以棕櫚酸為主，這與前人的研究報道基本一致［16］。油酸是單不飽和脂肪酸，氧化穩(wěn)定性較多不飽和脂肪酸強，能降低低密度脂蛋白膽固醇而對人體有益的高密度脂蛋白膽固醇沒有影響，可預防動脈硬化，降低冠心病的死亡率［17］。燕麥中亞油酸和亞麻酸屬多不飽和脂肪酸，是人體的必需脂肪酸，具有降低血液中膽固醇和三酰甘油的含量，改善血液微循環(huán)，增強記憶力和思維能力等功能［17］。表3中數(shù)據(jù)表明，燕麥原料經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤處理后其不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量均未發(fā)生顯著變化。

2.5 燕麥片加工不同階段燕麥全粉蛋白質(zhì)消化率變化分析

本試驗采用胃蛋白酶和胰蛋白酶2種酶模擬人體腸胃消化環(huán)境來評價燕麥片加工過程中不同階段燕麥蛋白質(zhì)的消化性，如圖2所示。結(jié)果表明，燕麥片加工不同階段燕麥全粉蛋白質(zhì)消化率在整個消化過程中均呈上升趨勢，胃蛋白酶和胰蛋白酶作用初期蛋白質(zhì)體外消化率均急劇上升，之后趨于平緩，此變化趨勢與甄紅敏等［6］研究結(jié)果基本一致。整個消化階段，燕麥蛋白質(zhì)體外消化率由小到大依次為：原料燕麥粉（76.90%）＜蒸煮和烘干后燕麥粉（82.11%和 82.42%）＜微波烘烤后燕麥粉（87.09%）。研究表明熱處理主要是通過破壞蛋白質(zhì)分子二級和三級結(jié)構(gòu)［6，18］，使蛋白質(zhì)分子的立體結(jié)構(gòu)伸展，氫鍵和二硫鍵被打開，蛋白質(zhì)大分子轉(zhuǎn)化成多肽或寡肽，被包埋的酶作用部位由于分子結(jié)構(gòu)松散而暴露出來，加速酶對它的降解速度［18］。燕麥經(jīng)過蒸煮后被包埋的酶作用位點暴露出來，從而提高燕麥蛋白質(zhì)消化率，再經(jīng)過微波烘烤處理更多被包埋的酶作用部位暴露，故燕麥蛋白的消化率進一步得到提升，更適合人們食用。

表3 加工過程中燕麥脂肪酸組成分析／%

圖2 燕麥片加工過程中不同階段燕麥全粉蛋白質(zhì)消化率的變化

2.6 燕麥片加工不同階段燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量分析

本試驗測定了燕麥片加工不同階段燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量分布，如表4所示。多糖的相對分子質(zhì)量主要參考重均分子質(zhì)量（M w），分散度（M w／M n）是衡量分子質(zhì)量分布寬度的指標，其值越小就表明樣品分子質(zhì)量分散范圍越窄，分布相對專一。測定結(jié)果表明，燕麥β-葡聚糖由3種組分組成，其中主要組分占90%以上，經(jīng)過蒸煮和烘干后燕麥β-葡聚糖主要組分分子質(zhì)量變化較小，經(jīng)過微波烘烤其分子質(zhì)量分布降低了6.92%；蒸煮和烘干后β-葡聚糖主要組分的分散度變化不大，微波后主要組分的分散度從1.868變化到2.246。說明經(jīng)過微波處理后燕麥β-葡聚糖的分子質(zhì)量發(fā)生了一定程度的降解，其主要組分的分散度變大。燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量大小影響其生理活性，Tietyen等［19］和申瑞玲等［20］研究發(fā)現(xiàn)燕麥β-葡聚糖的分子質(zhì)量大小與肝臟中膽固醇的降低效果有關，一般分子質(zhì)量越大，降低膽固醇效果越好；Wood等［2］研究發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖分子質(zhì)量與人體血糖水平存在著顯著的正相關性。在燕麥片的加工過程中β-葡聚糖主要組成的分子質(zhì)量下降程度較低，表明燕麥片加工過程中對β-葡聚糖分子質(zhì)量分布影響較小，但對其生理功效影響仍需進一步研究。

表4 燕麥片加工過程中不同階段燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量分布

本研究對燕麥片加工過程中營養(yǎng)成分和加工特性的探討發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤制成燕麥片的加工過程對燕麥營養(yǎng)成分破壞較小，而加工特性變化較大。蒸煮工藝不僅能夠增加燕麥風味還能夠完全抑制燕麥脂酶活性，保證了產(chǎn)品的食用品質(zhì)和穩(wěn)定的貨架期。微波烘烤能進一步提高燕麥的蛋白消化率，更有利于人體吸收與利用，故燕麥片實際生產(chǎn)中蒸煮和微波工藝起至關重要的作用。燕麥加工過程中多酚物質(zhì)組成的變化以及其降脂活性的變化仍有待于進一步研究。

3 結(jié)論

3.1 燕麥經(jīng)過蒸煮、烘干和微波烘烤制成燕麥片的加工過程中，燕麥中蛋白質(zhì)、脂肪和β-葡聚糖含量沒發(fā)生顯著變化，總酚含量顯著性降低，蒸煮和烘干后總酚含量分別降低5.11%和11.57%（P＜0.05）。

3.2 加工過程中燕麥中脂肪酸組成沒有顯著變化；燕麥糊化溫度、最終黏度、崩解值和回生值顯著性低于原料，峰值黏度和低谷黏度顯著高于原料；蒸煮工藝能夠完全抑制燕麥脂酶活性；燕麥蛋白質(zhì)消化率得到了提高，蒸煮和微波烘烤后燕麥蛋白質(zhì)消化率顯著提升6.78%和13.25%，微波烘烤導致燕麥β-葡聚糖主要組分分子質(zhì)量分布降低6.92%。

［1］Ryan D，Kendall M，Robards K.Bioactivity of oats as it relates to cardiovascular disease［J］.Nutrition Research Reviews，2007，20（2）：147-162

［2］Wood P，Beer M，Butler G.Evaluation of role of concentration and molecular weight of oatβ-glucan in determining effect of viscosity on plasma glucose and insulin following an oral glucose load［J］.British Journal of Nutrition，2000，84（1）：19-23

［3］Lambo A M，?ste R，Nyman M E.Dietary fiber in fermented oat and barleyβ-glucan rich concentrates［J］.Food Chemistry，2005，89（2）：283-293

［4］路長喜，王岸娜，周素梅，等.燕麥片加工品質(zhì)評價及其品種相關性研究［J］.中國糧油學報，2009，24（8）：42-47

［5］胡新中，羅勤貴，歐陽韶暉，等.裸燕麥酶活性抑制方法及品質(zhì)比較［J］.中國糧油學報，2006，21（5）：46-50

［6］甄紅敏，欒廣忠，胡新中，等.滅酶方法對燕麥淀粉和蛋白質(zhì)體外消化特性的影響［J］.麥類作物學報，2011，3（3）：475-479

［7］Qian Keying，Ren Changzhong，Li Zaigui.An investigation on pretreatments for inactivation of lipase in naked oatkernels usingmicrowave heating［J］.Journal of Food Engineering，2009，95（2）：280-284

［8］Slinkard K，Singleton V L.Total phenolanalysis：automation and comparison with manualmethods［J］.American Journal of Enology and Viticulture，1977，28（1）：49-55

［9］Peterson D M.Lipase activity and lipid metabolism during oatmalting［J］.Cereal Chemistry，1999，76（1）：159-163

［10］Wang X S，Tang CH，Yang X Q，et al.Characterization，amino acid composition andin vitro digestibility of hemp（Cannabis sativa）proteins［J］.Food Chemistry，2008，107（1）：11-18

［11］林偉靜，吳廣楓，王強，等.燕麥全粉中β-葡聚糖提取工藝優(yōu)化［J］.食品與機械，2010，26（1）：121-124

［12］張民，裴穎，梁漪，等.烘烤對燕麥麩抗氧化物質(zhì)含量及活性的影響［J］.食品研究與開發(fā)，2009，30（12）：29-32

［13］杜雙奎，楊紅丹，于修燭，等.食用豆粉功能特性與糊化特性［J］.中國食品學報，2011，11（2）：77-86

［14］Adebowale K O，Lawal O S.Microstructure，physicochemical properties and retrogradation behaviour of Mucuna bean（Mucuna pruriens）starch on heatmoisture treatments［J］.Food Hydrocolloids，2003，17（3）：265-272

［15］王燕，鐘葵，林偉靜，等.品種與環(huán)境效應對裸燕麥油脂含量和脂肪酸組成的影響［J］.中國油脂，2012，37（7）：27-32

［16］蔡紅燕，齊玉堂，劉英.燕麥油理化性質(zhì)及成分分析［J］.食品科學，2012，33（18）：202-20

［17］Sagum R，Arcot J.Effect of domestic processing methods on the starch，non-starch polysaccharides and in vitro starch and protein digestibility of three varieties of rice with varying levels of amylose［J］.Food Chemistry，2000，70（1）：107-111

［18］莫紫梅，許金東，趙思明.米飯品質(zhì)的研究進展［J］.糧食與飼料工業(yè)，2008，11：5-8

［19］Tietyen JL，Nevins D J，Shoemaker C F，etal.Hypocholesterolemic potential of oat bran treated with an endoβ-D-glucanase from bacillus subfilis［J］.Journalof Food Science，1995，60（3）：558-560

［20］申瑞玲，程珊珊.燕麥β-葡聚糖生理功能研究進展［J］.食品與機械，2007，23（6）：126-128.

Variations of Nutritional Quality and Processing Characteristics During Processing of Oatmeal

Guo Lina Zhong Kui Tong Li Tao Liu Liya Zhou Xianrong Gu Junqiang Zhou Sumei
（Key Laboratory of Ago-Products Processing，Ministry of Agriculture PR.China Institute of Agro-Products Processing Science＆Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193）

The paper has conducted study focusing on the nutrient variation during processing of oatmeal.Samples have been taken in different stages of the production line，nutritional qualities and processing characteristics of oatmeal after steaming；drying and microwaving have been analyzed.The results showed that the concentrations of protein，lipid andβ-glucan were not significantly changed，while the contents of total phenolicsmarkedly decreased by 5.11%and 11.57%respectively in the processing of steaming and drying（P＜0.05）.There were no significant alterations in the composition of fatty acid.The pasting temperature，final viscosity，breakdown value and retrogradation value significantly decreased during the processing（P＜0.05）.In additional，the lipase activity was wholly inhibited through steaming.The protein digestibility increased by 6.78%and 13.25%after steaming and microwave processing，and themolecular weight reduced by 6.92%.In conclusion，the variations of nutrient contents changed less；the decrease in the viscosities and the increase protein digestion should attribute to the better absorption and utilization of oatmeal.

oatmeal，processing，variation of nutritional composition，protein digestion，lipase activity

TS201.1

A

1003-0174（2015）01-0039-05

十二五科技支撐（2012BAD34B08-07），國家科技支撐計劃（2012BAD29B03-02）

2013-09-24

郭麗娜，女，1989年出生，碩士，糧油加工與功能食品

周素梅，女，1971年出生，研究員，博士生導師，糧油加工與功能食品