預(yù)酶解-滾筒干燥加工工藝對(duì)全麥片品質(zhì)的影響

余可，劉磊，張瑞芬，池建偉，賈栩超，張名位

預(yù)酶解-滾筒干燥加工工藝對(duì)全麥片品質(zhì)的影響

余可1,2，劉磊2，張瑞芬2，池建偉2，賈栩超2，張名位1,2

（1長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434000；2廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510610)

【目的】探討預(yù)酶解-滾筒干燥處理對(duì)全麥片品質(zhì)特性的影響，為高品質(zhì)全麥片的加工提供理論依據(jù)。【方法】以小麥全粉為原料，采用-淀粉酶、纖維素酶及其復(fù)合酶進(jìn)行預(yù)酶解-滾筒干燥制備全麥片：未經(jīng)預(yù)酶解處理直接滾筒干燥全麥片（drum-dried whole wheat groats，DWG），-淀粉酶-滾筒干燥速食全麥片（drum-dried whole wheat groats with-Amylase，DWGA），纖維素酶-滾筒干燥速食全麥片（drum-dried whole wheat groats with cellulase，DWGC），-淀粉酶-纖維素酶-滾筒干燥速食全麥片（drum-dried whole wheat groats with-Amylase and cellulase，DWGAC），以及以小麥精粉為原材料制備直接滾筒干燥精麥片（drum-dried refined wheat groats，DRG），分別測定其復(fù)水性速率、結(jié)塊率、水溶性指數(shù)、吸水性指數(shù)、糊化度、黏度、色度，淀粉、還原糖、植酸含量、淀粉和蛋白質(zhì)消化特性等指標(biāo)，比較并分析預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片品質(zhì)特性的影響?！窘Y(jié)果】預(yù)酶解-滾筒干燥處理能顯著改善全麥片的沖調(diào)性，其中DWG樣品復(fù)水速率最低，DWGAC復(fù)水速率最高，與對(duì)照樣品DWG相比，DWGA、DWGC、DWGAC的結(jié)塊率顯著降低。預(yù)酶解-滾筒干燥處理顯著提高了全麥片的溶解性，其中DWGA、DWGC、DWGAC相比于DWG水溶性指數(shù)分別提高了4.98、2.07和5.04倍。同時(shí)，預(yù)酶解-滾筒干燥處理使全麥片的淀粉、植酸含量顯著降低（＜0.05），還原糖含量和糊化度顯著升高（＜0.05），適當(dāng)降低了全麥片的色度。此外，預(yù)酶解-滾筒干燥處理使全麥片中快消化淀粉比例顯著提高，快消化淀粉含量分別比對(duì)照增長了22.34%、34.84%和46.59%，其中DWGAC快消化淀粉含量最高；蛋白質(zhì)體外消化速率加快，蛋白質(zhì)體外消化率分別提高了0.33、0.25、0.26倍，消化率升高。【結(jié)論】預(yù)酶解-滾筒干燥處理提高了全麥片的沖調(diào)分散性，降低了結(jié)塊率和黏度，提高了淀粉和蛋白質(zhì)體外消化性能，對(duì)全麥片品質(zhì)有提升作用。

全麥片；預(yù)酶解-滾筒干燥；營養(yǎng)消化特性；品質(zhì)特性

0 引言

【研究意義】小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最廣泛的糧食作物之一，約1/3的居民以小麥作為主要糧食[1-2]。小麥主要由胚芽、胚乳和麩皮組成，其含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、膳食纖維和礦物質(zhì)[3]。在小麥精粉的加工過程中，一般會(huì)將胚芽和麩皮作為副產(chǎn)品除去[4]。與小麥精粉相比，全麥粉含有更高水平的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維、天然抗氧化劑和其他活性物質(zhì)[5-8]，如類胡蘿卜素、黃酮類和酚酸等?，F(xiàn)代流行病學(xué)研究表明，長期攝入全麥粉能預(yù)防心血管疾病、肥胖癥、II型糖尿病和癌癥等[9]慢性疾病的發(fā)生。麥片是以小麥粉為原材料加工而成的一種食品，其主要的加工技術(shù)有4種，包括滾筒干燥制片、蒸汽熟化后輥壓制片、膨化旋切制片和調(diào)制制粒熟化后壓片[10]，其中滾筒干燥技術(shù)因其具有粉塵少、占地面積少、干燥速率大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛用于營養(yǎng)麥片的生產(chǎn)加工中[11-12]。而全麥片與麥片的不同之處在于全麥片使用了全麥粉為原材料進(jìn)行加工，隨著人們生活節(jié)奏的加快以及對(duì)營養(yǎng)健康的追求，全麥片作為一種便捷的營養(yǎng)食品，越來越受到消費(fèi)者的重視與青睞?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，國內(nèi)外已有大量關(guān)于滾筒干燥加工工藝對(duì)谷物營養(yǎng)片理化特性影響的研究。Aristizábal等[13]以小麥精粉為原料比較分析了不同加工工藝對(duì)麥片理化特性的影響，發(fā)現(xiàn)相比于擠壓膨化加工處理，滾筒干燥加工處理能顯著增加麥片溶解度和均勻性。SUPPRUNG等[14]研究了不同工藝參數(shù)對(duì)滾筒干燥大米片理化特性的影響，發(fā)現(xiàn)高的物料濃度、較低的干燥時(shí)間能顯著增加其水分含量和水溶性指數(shù)，降低糊化度和吸水性指數(shù)。YAMATO等[15]研究發(fā)現(xiàn)滾筒干燥芒果片中添加玉米淀粉和麥芽糖糊精能顯著改善芒果片的色度。此外，也有研究報(bào)道了滾筒干燥加工工藝對(duì)谷物食品消化特性的影響。FELKER等[16]研究發(fā)現(xiàn)與噴射蒸煮工藝相比，滾筒干燥處理能顯著增加黑豆蛋白質(zhì)的體外消化率。崔雅楠等[17]研究發(fā)現(xiàn)與滾筒干燥處理相比，蒸煮處理后燕麥、黑麥的淀粉消化率顯著提高。BJ?RCK等[18]研究了不同加工工藝對(duì)麥片消化特性的影響，發(fā)現(xiàn)煮沸后再進(jìn)行滾筒干燥處理的麥片在體外消化中的淀粉消化率顯著高于直接滾筒干燥產(chǎn)品。如何提高滾筒干燥加工制備食品的消化特性仍有待深入研究?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】盡管市場上許多精麥片都是采用滾筒干燥工藝加工而成，但目前關(guān)于麥片的研究報(bào)道主要集中在熟化壓片制備麥片的工藝方面[10,19-20]，關(guān)于滾筒干燥技術(shù)在麥片加工中應(yīng)用的研究還比較少，以全麥粉為原料加工制備麥片的研究尚未見報(bào)道。雖然與精麥粉相比，全麥粉營養(yǎng)成分更豐富，但由于其富含膳食纖維等成分，在傳統(tǒng)麥片的加工工藝條件下，產(chǎn)品的消化性能和沖調(diào)特性均難以滿足消費(fèi)者的需求，因此，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行改進(jìn)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以全麥粉為原材料，以預(yù)酶解-滾筒干燥制備的全麥片作為試驗(yàn)組，未經(jīng)預(yù)酶解處理直接滾筒干燥制備的全麥片為對(duì)照組，通過測定吸水性指數(shù)WAI，水溶性指數(shù)WSI，復(fù)水速率，結(jié)塊率，糊化度，黏度，色度，淀粉、還原糖、植酸含量等指標(biāo)，并對(duì)淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)行體外模擬消化，比較分析預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片沖調(diào)性、營養(yǎng)消化性和糊化特性等品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2018—2019年在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所進(jìn)行。

1.1 材料與試劑

小麥品種為紅春小麥全麥粉（蛋白質(zhì)11 g/100 g，脂肪1.2 g/100 g，淀粉67.3 g/100 g，膳食纖維12.2 g/100 g），中糧集團(tuán)；高溫-淀粉酶（酶活力為10 000 U?g-1）、纖維素酶（酶活力400 U?mg-1），諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司；胃蛋白酶（250 U?mg-1）、豬胰-淀粉酶（50 U?mg-1），美國Sigma-Aldrich公司；糖化酶（100 000 U?g-1），江蘇銳陽生物科技有限公司；高峰氏淀粉酶（4 000 U?g-1），上海源葉生物科技有限公司；胰蛋白酶（250 U?mg-1），廣州齊云生物技術(shù)有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GT-800×600型滾筒刮板干燥機(jī)，常州市金陵干燥設(shè)備有限公司；LX100-23 型研磨機(jī)，曲阜鴻濤機(jī)械有限公司；12型磨粉機(jī)，長沙旭眾食品機(jī)械有限公司；UV-1240型紫外可見分光光度計(jì)，日本島津分析儀器公司；K-8400型蛋白質(zhì)分析儀，瑞典FOSS公司；SOX416型脂肪分析儀，德國Gerhardt公司；L-8900型全自動(dòng)氨基酸分析儀，日本HITACHIL公司；RVA-4500快速黏度分析儀（rapid viscosity analyzer，RVA），瑞典波通儀器公司。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分為5組：（1）滾筒干燥速食精制麥片Drum- dried Refined wheat Groats（DRG），（2）滾筒干燥速食全麥片Drum-dried Whole wheat Groats（DWG），（3）α-淀粉酶-滾筒干燥速食全麥片Drum-dried Whole wheat Groats with-Amylase（DWGA），（4）纖維素酶-滾筒干燥速食全麥片Drum-dried Whole wheat Groats with Cellulase（DWGC），（5）-淀粉酶-纖維素酶-滾筒干燥速食全麥片Drum-dried Whole wheat Groats with α-Amylase and Cellulase（DWGAC）。

1.3.1 樣品制備 試驗(yàn)組（5）：全麥粉原料粉碎至80目，過篩，以高溫-淀粉酶稀釋液添加至全麥粉中，添加量0.5 U?g-1，即每克全麥粉添加0.5 U單位的酶液；再加入質(zhì)量比為2 000 U?g-1的纖維素酶，調(diào)節(jié)麥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)至25%，即料液比為1﹕4，混合均勻后，放置于50℃磁力攪拌水浴鍋中保溫30 min，升溫至80℃進(jìn)行預(yù)酶解，保溫10 min。預(yù)酶解后的全麥粉利用滾筒干燥進(jìn)行干燥，工藝參數(shù)參考齊希光等[21]并稍加修改。設(shè)置滾筒溫度為150℃，滾筒轉(zhuǎn)速為2 Hz，制得預(yù)酶解-滾筒干燥全麥片。試驗(yàn)組（1）、（2）樣品為直接滾筒干燥制備，試驗(yàn)組（3）樣品中只加入-淀粉酶進(jìn)行制備，試驗(yàn)組（4）樣品中只加入纖維素酶進(jìn)行制備，其他步驟同上。全麥片均在55℃恒溫箱中干燥2 h，低溫密封保存。

1.3.2 基本成分的測定 總淀粉含量的測定：酶水解法，參照GB 5009.9—2016。蛋白質(zhì)含量的測定：凱氏定氮法，小麥粉蛋白質(zhì)系數(shù)5.70；全麥粉蛋白質(zhì)系數(shù)為5.83，參照GB 5009.5—2016。膳食纖維含量的測定：酶重量法，參照GB/T 5009.88—2014。植酸含量的測定：三氯化鐵顯色法，參照GB/T 5009.153—2003。還原糖含量的測定：3,5-二硝基水楊酸比色法。

1.3.3 復(fù)水性指數(shù)的測定 參照KIM等[22]的方法稍作改進(jìn)。將20 g樣品加入50 mL蒸餾水中，并在25℃靜置1 min。將混合物以2 000×離心15 min。測定沉淀物的重量作為復(fù)水后樣品的重量。復(fù)水性速率的計(jì)算公式見式（1）。

1.3.4 水溶性指數(shù)（WSI）和吸水性指數(shù)（WAI）的測定 參照ANDERSON等[23]的方法稍作改進(jìn)。將全麥粉過60目篩網(wǎng)，取2 g左右的樣品，標(biāo)記為0，放入已知質(zhì)量1的離心管中，加入25 mL蒸餾水，劇烈振蕩2min，直至樣品完全分散形成懸浮液體系。將懸浮液體系在30℃水浴中保溫30min，每間隔10min振蕩一次，水浴后4000r/min離心15min。將上清液慢慢倒入已恒重質(zhì)量2的燒杯中，烘干稱質(zhì)量3。同時(shí)，稱取離心管及沉淀的凝膠稱質(zhì)量4，水溶性指數(shù)（water soluble index，WSI）和吸水性指數(shù)（water absorption index，WAI）的計(jì)算公式見式（2）、（3）。

1.3.5 結(jié)塊率的測定 參照LIU等[24]的方法并略作修改。稱取樣品5 g置于250 mL燒杯中，加入70℃的去離子水100 mL，以10 r/min速率進(jìn)行輕微攪拌30 s；取20目的篩網(wǎng)對(duì)殘?jiān)M(jìn)行過濾，用清水漂洗篩上物一次，瀝干后于105℃恒溫干燥箱內(nèi)帶篩網(wǎng)烘干至恒重。結(jié)塊率（Agglomerate Rate，AR）按式（4）計(jì)算：

式中，：結(jié)塊物的干重，單位為g；：樣品干重，單位為g。

1.3.6 色差的測定 將一定量的樣品粉末置于石英皿中，選用色度空間表示方法進(jìn)行測定，對(duì)照組色度用000表示，色差值（ΔE*）按式（5）計(jì)算：

1.3.7 黏度的測定 采用快速黏度儀分析，具體方法參考AACC76—21并稍作改動(dòng)[25]。稱取4.0 g待測樣品，添加25 mL的去離子水。0—10 s 在960 r/min條件下從室溫加熱至50℃，然后在160 r/min條件下恒溫60 s，在840 s內(nèi)逐漸升溫至95℃后恒溫600 s，570 s內(nèi)降溫至50℃后恒溫570 s，根據(jù)糊化曲線計(jì)算峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值和回生值。

1.3.8 糊化度的測定 參照文獻(xiàn)[26-27]的方法并略加改動(dòng)。稱取0.1 g樣品，分散于49 mL的去離子水中，添加1.0 mL的10 mol?L-1KOH溶液，以10 r/min速率在磁力攪拌器上攪拌5 min，懸浮液以4 500×g離心10 min；移取1.0 mL上清液，混合0.6 mL的0.5 mol?L-1鹽酸，用去離子水定容至10 mL，最后添加0.1 mL的碘液（0.5 g晶體碘和2 g KI溶于50 mL去離子水），混合均勻后測定混合液在600 nm處的吸光值1；上述步驟中KOH的體積替換為2.5 mL，鹽酸的體積替換為1.5 mL，其他相同，測得吸光值2。糊化度（degree of gelatinization，DG）按式（6）計(jì)算：

1.3.9 淀粉體外消化特性的測定 參照文獻(xiàn)[28-29]的方法并略作改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取0.3 g樣品，加入10 mL醋酸緩沖液（0.2 mol?L-1，pH 5.2）使樣品分散均勻，再加入10 mL混合酶液（290 U?mL-1豬胰淀粉酶，15 U?mL-1糖化酶）；將反應(yīng)體系置于37℃、120 r/min下水浴振蕩，分別在酶解反應(yīng)0、20和120 min時(shí)取樣1.0 mL，加入2.0 mL水稀釋，置于沸水浴中5 min使酶失活，冷卻后6 000×離心10 min，取上清液定容。定容液用DNS法測定還原糖的含量。

淀粉的體外消化特性通過快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）來表征，按式（7）計(jì)算：

式中，20：20 min內(nèi)水解產(chǎn)生的還原糖量，單位為mg；120：120 min內(nèi)水解產(chǎn)生的還原糖量，單位為mg；：酶水解前樣品中游離還原糖含量，單位為mg；：總淀粉含量，單位為mg。

1.3.10 蛋白質(zhì)體外消化率的測定 參考崔亞楠[30]、TANG[31]、FU[32]等的方法并略作修改。采用胃蛋白酶（10 000 U?g-1）和胰蛋白酶（250 U?mg-1）來測定體外消化率：準(zhǔn)確稱取樣品2 g于250 mL錐形瓶中，加入200 mL去離子，用1.0 mol·L-1HCl調(diào)pH至1.5，將其置于37℃水浴預(yù)熱5 min；加入2 mL的胃蛋白酶液（40 mg胃蛋白酶溶于2 mL 0.1 mol?L-1的KH2PO4緩沖液（pH 2）），混合均勻后于37℃震蕩水浴中反應(yīng)；在酶解反應(yīng)0、10、20、30、60和120 min時(shí)，分別取10 mL酶解液，沸水浴5 min滅酶；反應(yīng)120 min后用1.0 mol?L-1NaOH溶液調(diào)pH至7.0，加入胰蛋白酶液（200 mg胰蛋白酶溶于2 mL 0.1 mol?L-1的Tris-HCl緩沖液（pH 7.0）），于37℃水浴中進(jìn)一步消化，在酶解反應(yīng)0、10、20、30、60和120 min時(shí)，分別取10 mL酶解液，沸水浴5 min滅酶。

10 mL酶解液與等體積的10%（w/v）三氯乙酸（TCA）混合均勻，于8 000×離心30 min。將沉淀用10 mL 10%（w/v）TCA洗滌，在同樣條件下再次離心，取沉淀采用凱式定氮法（N×5.83）測定沉淀中氮含量。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的蛋白質(zhì)體外消化率（IVPD）按式（8）計(jì)算：

式中，0—樣品中TCA不溶性氮，單位為mg；t—樣品消化t（min）時(shí)TCA不溶性氮，單位為mg。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析，顯著性水平為0.05，數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Means±SD）表示；采用Origin 9.0作圖。圖表中某種物質(zhì)的含量均以樣品干重計(jì)。

2 結(jié)果

2.1 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片沖調(diào)性的影響

由表1可知，與精麥片DRG相比，直接滾筒干燥全麥片DWG較復(fù)水速率顯著降低。與DWG的復(fù)水速率相比，預(yù)酶解-滾筒干燥全麥片樣品的復(fù)水速率均有顯著性升高（＜0.05），其中，DWGAC復(fù)水速率最高。與DWG樣品相比，預(yù)酶解-滾筒干燥處理DWGA、DWGC、DWGAC的結(jié)塊率分別降低了約69.91%、32.26%、81.34%（＜0.05）。預(yù)酶解-滾筒干燥顯著降低了3種全麥片的淀粉糊化度（＜0.05），相比于對(duì)照樣品DWG，DWGA、DWGC、DWGAC的淀粉糊化度分別約增長了0.85、0.81、0.86倍。

2.2 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片WAI及WSI的影響

由圖1可知，DRG和DWG兩種直接滾筒干燥樣品的WAI和WSI沒有顯著性差異，而預(yù)酶解-滾筒干燥處理顯著提高了全麥片的WSI（＜0.05），DWGA、DWGC、DWGAC 3種全麥片樣品較DWG樣品的WSI分別提高了約4.98、2.07和5.04倍。WAI均有顯著降低（＜0.05），DWGA、DWGC、DWGAC 3種全麥片較DWG的WAI分別降低了約62.05%、37.84%和65.94%。

表1 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片復(fù)水性、粘結(jié)性的影響

DRG：滾筒干燥精麥片；DWG：滾筒干燥全麥片；DWGA：α-淀粉酶-滾筒干燥全麥片；DWGC：纖維素酶-滾筒干燥速食全麥片；DWGAC：α-淀粉酶-纖維素酶-滾筒干燥全麥片。同列不同小寫字母表示在0.05水平上存在顯著差異。下同

DRG: Drum-dried Refined wheat Groats; DWG: Drum-dried Whole wheat Groats; DWGA: Drum-dried Whole wheat Groats with α-Amylase; DWGC: rum-dried Whole wheat Groats with Cellulase; DWGAC: Drum-dried Whole wheat Groats with α-Amylase and Cellulase. The different small letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level. The same as below

不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。下同

2.3 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片色度的影響

與DRG精制麥片樣品相比，DWG全麥樣品的值無顯著差異，值降低、值顯著增加，產(chǎn)生了一定色差。從表2中還可以看出，DWGA、DWGC、DWGAC 3種預(yù)酶解滾筒干燥樣品較直接滾筒干燥樣品的值顯著降低，值和值顯著增加，因?yàn)榻?jīng)過高溫處理后的全麥片亮度值降低。

全麥粉在經(jīng)過預(yù)酶解-滾筒干燥后，產(chǎn)生了大量的還原糖，對(duì)美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)等非酶褐變具有一定的促進(jìn)作用。預(yù)酶解過程中的濕熱作用使全麥粉原料粉質(zhì)有一定程度的軟化。此外，全麥麩皮中的花色苷色素等含量豐富[33]，在熱加工過程中容易降解，并且預(yù)酶解-滾筒干燥過程中淀粉酶的酶解作用對(duì)這些物質(zhì)具有一定的釋放作用，導(dǎo)致全麥片的紅/綠值和黃/藍(lán)值顯著升高，精制麥片中的這些色素物質(zhì)含量很低，則并未出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

2.4 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片黏度的影響

由表3可知，與DRG相比，DWG的衰減值、回生值較高，而預(yù)酶解-滾筒干燥樣品DWGA、DWGC、DWGAC的衰減值、回生值均顯著低于直接滾筒干燥樣品DWG，衰減值下降，說明其熱穩(wěn)定性、抗剪切力和耐攪拌力增強(qiáng)。而回生值是淀粉冷卻后的重新排列，與樣品的老化程度有關(guān)，回生值越高，越容易老化[34-35]。研究結(jié)果說明預(yù)酶解-滾筒干燥處理后的熱糊穩(wěn)定性好且淀粉不易老化，其中DWGA、DWGAC的最低黏度、衰減值、回生值顯著低于DWG，表明這兩種樣品的熱穩(wěn)定性較好。

表2 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片色度的影響

表3 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片糊化特性的影響

2.5 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片淀粉、還原糖的影響

與DRG相比，DWG的淀粉含量較低，還原糖含量無顯著差異（圖2）。預(yù)酶解-滾筒干燥樣品中的還原糖含量相比于其他兩種樣品中還原糖含量顯著增加，DWGA、DWGC、DWGAC 3種預(yù)酶解-滾筒干燥樣品的還原糖含量相比于對(duì)照直接滾筒干燥全麥片樣品分別增加了2.53、0.56、1.81倍（＜0.05）。預(yù)酶解-滾筒干燥樣品種的淀粉含量相比于其他兩種樣品種淀粉含量顯著降低，DWGA、DWGC、DWGAC 3種預(yù)酶解-滾筒干燥樣品的淀粉含量相比于對(duì)照直接滾筒干燥全麥片樣品分別減少了約11.11%、6.46%、10.89%（＜0.05）。其中DWGAC中添加了-淀粉酶和纖維素酶，淀粉酶水解作用直接表現(xiàn)為淀粉含量的顯著降低和還原糖含量的顯著升高。纖維素酶能夠分解纖維素，產(chǎn)生大量的還原糖，研究結(jié)果顯示復(fù)合酶解處理對(duì)還原糖的生成具有協(xié)同作用。

圖2 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片總淀粉含量和還原糖含量影響

2.6 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片植酸含量的影響

由圖3可知，相比于DWG，DRG樣品中植酸含量較低，因植酸主要存在于植物的種子、根干和莖中，其中以谷物的麩皮和胚芽中含量最高。相比于對(duì)照樣品DWG，預(yù)酶解-滾筒干燥樣品DWGA、DWGC、DWGAC的植酸含量分別降低約6.67%、8.32%、13.02%。

2.7 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片膳食纖維含量的影響

由圖4可知，精麥片DRG與直接滾筒全麥片DWG的膳食纖維含量有顯著性差異，主要是因?yàn)辂熎ぶ泻写罅可攀忱w維。相比于對(duì)照樣品DWG，預(yù)酶解-滾筒干燥樣品中的不可溶膳食纖維IDF含量顯著降低，分別降低了約18.23%、24.66%、32.43%；其可溶性膳食纖維SDF含量分別顯著提高了約35.83%、53.39%、69.49%；總膳食纖維TF含量分別顯著降低了約7.09%、8.59%、11.45%。

圖3 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片植酸含量的影響

2.8 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片淀粉體外消化特性的影響

預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片淀粉體外消化特性的影響如圖5所示。與對(duì)照組DRG相比，4種全麥片樣品的快消化淀粉含量均有所下降。預(yù)酶解-滾筒干燥樣品DWGA、DWGC、DWGAC相比于直接滾筒干燥全麥片DWG，其快消化淀粉含量顯著增高，分別增長了約22.34%、34.84%和46.59%，其中DWGAC快消化淀粉含量最高，易于人體對(duì)淀粉的快速消化吸收。

同一成分不同字母表示差異達(dá)顯著性水平（P＜0.05） Different letters of the same component indicate significant differences (P＜0.05)

2.9 預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片蛋白質(zhì)體外消化率的影響

預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片蛋白質(zhì)體外消化的影響如圖6、圖7所示。與對(duì)照組DWG相比，預(yù)酶解-滾筒干燥提高了3種全麥片的蛋白質(zhì)體外消化速率，且顯著提高了胃和腸消化終點(diǎn)處的消化率（＜0.05）。在胃蛋白酶水解120 min時(shí)，模擬胃液中DWG的蛋白質(zhì)體外消化率為43.11%，在預(yù)酶解-滾筒干燥處理后，DWGA、DWGC、DWGAC分別顯著增高了約0.33、0.25、0.26倍。在胰蛋白酶水解240 min結(jié)束時(shí)，DWGAC的蛋白質(zhì)體外消化率達(dá)到了75.31%，顯著高于DRG和DWG。研究結(jié)果表明，預(yù)酶解-滾筒干燥對(duì)全麥片的體外蛋白質(zhì)消化率顯著增加。

圖5 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片淀粉體外消化特性的影響

圖6 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片蛋白質(zhì)體外消化速率的影響

圖7 不同處理對(duì)滾筒干燥全麥片胃蛋白酶、胰蛋白酶消化終點(diǎn)速率的影響

3 討論

3.1 預(yù)酶解-滾筒干燥影響全麥片的沖調(diào)性

全麥片的WAI主要反映了淀粉的持水性能，而WSI主要表示大分子物質(zhì)降低的程度[36]。預(yù)酶解-滾筒干燥過程中高溫-淀粉酶能夠加速淀粉分子的降解，使小分子寡糖和還原糖等可溶性物質(zhì)增加[37]，同時(shí)淀粉的結(jié)構(gòu)被破壞，與水作用后其吸水和持水性能下降。QI等[38]研究發(fā)現(xiàn)添加-淀粉酶的糙米粉經(jīng)滾筒干燥后，其WAI比直接滾筒干燥的糙米粉樣品均有下降，而WSI均有升高，與本研究結(jié)果基本一致。此外，添加外源酶進(jìn)行預(yù)酶解處理是在滾筒干燥過程之前進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間長，原料的酶解程度較高，能夠增加全麥片中淀粉的糊化程度，從而提高溶解度，即表現(xiàn)為WSI升高[39-40]。

復(fù)水性是反映麥片的重要品質(zhì)之一。謝晶等[41]發(fā)現(xiàn)酶解后的蓮子干燥處理后對(duì)復(fù)水性的影響顯著，與對(duì)照組相比，復(fù)水速率顯著增加，與本研究結(jié)果一致。在滾筒干燥過程中，酶解加劇了淀粉的降解，可能是導(dǎo)致其結(jié)塊率下降的原因，許亞翠等[42]研究發(fā)現(xiàn)在擠壓膨化過程中添加-淀粉酶能使大米粉的結(jié)塊率顯著降低。馮健[43]研究發(fā)現(xiàn)，滾筒干燥處理能顯著提高小麥粉的糊化度。而全麥粉在預(yù)酶解-滾筒干燥處理過程中，淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞，雙折射現(xiàn)象消失，即淀粉高度糊化[44]。纖維素酶的添加降解了小麥麩皮中的非淀粉多糖，破壞了麥麩致密的纖維結(jié)構(gòu)，能提高水溶性膳食纖維的含量，使其在預(yù)酶解蒸煮過程中水分較易滲透，淀粉更容易糊化，這與張強(qiáng)等[45]的研究結(jié)果一致。

3.2 預(yù)酶解-滾筒干燥影響全麥片的糊化特性

全麥片中的淀粉的糊化特性與淀粉的組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[46]，除了淀粉本身的結(jié)構(gòu)差異，外源酶的添加對(duì)其糊化特性有重要的影響。-淀粉酶主要通過隨機(jī)水解淀粉分子內(nèi)部的-1,4糖苷鍵，將淀粉水解成寡聚糖、麥芽糖和葡萄糖等小分子物質(zhì)。在淀粉的糊化過程中，-淀粉酶會(huì)使淀粉分解，導(dǎo)致其黏度顯著下降[47]。另外，小麥麩皮中存在大量膳食纖維，其吸水能力遠(yuǎn)高于小麥中的淀粉和蛋白質(zhì)，降低了糊化體系中可利用水的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，進(jìn)而阻礙了淀粉顆粒吸水糊化，同時(shí)增加了該體系中淀粉/水的比例[48-49]。

峰值溫度反映了淀粉完全糊化所需要的能量；峰值黏度反映了淀粉在蒸煮過程中達(dá)到的黏度。崩解值反映了淀粉在溫度和剪切力的作用下的耐受能力；回生值反映了淀粉在冷卻時(shí)濃度增加的能力。徐斌等[50]的研究表明，滾筒干燥處理能顯著降低燕麥粉的黏度。在本研究中，與DWG相比，預(yù)酶解-滾筒干燥處理后的樣品（DWGA、DWGAC）衰減值、回生值顯著降低，說明預(yù)酶解-滾筒干燥處理后的全麥片對(duì)溫度和剪切力的耐受能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性較好。

3.3 預(yù)酶解-滾筒干燥影響全麥片的營養(yǎng)特性

全麥片中膳食纖維的存在，對(duì)全麥片的消化特性有一定的不良影響。淀粉在酶解作用后水解，產(chǎn)生大量的糊精、葡萄糖、麥芽糖等小分子產(chǎn)物，而淀粉體外模擬消化是酶促反應(yīng)的過程，在預(yù)酶解蒸煮的過程中，加熱能顯著增加酶促反應(yīng)的速率。齊希光等[21]研究發(fā)現(xiàn)滾筒干燥過程中抗性淀粉含量無顯著性差異，可能是由于滾筒干燥對(duì)淀粉的損傷程度較低，降低了其對(duì)外源酶的敏感性。同時(shí)，左光明等[51]的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，抗性淀粉含量增加，但溫度繼續(xù)增加時(shí)，淀粉分子鏈會(huì)發(fā)生一定程度的斷裂，降低了淀粉分子之間的聚合度，抗性淀粉含量反而會(huì)略有下降。此外，BJ?RCK等[18]的研究發(fā)現(xiàn)小麥精粉滾筒干燥過程中的甘油三脂部分水解，產(chǎn)生單甘油和游離脂肪酸，這兩種產(chǎn)物易與直鏈淀粉形成淀粉-脂肪復(fù)合物。隨著濕熱作用的時(shí)間加長，包裹淀粉的細(xì)胞壁破壞，減弱了淀粉與蛋白質(zhì)、纖維等物質(zhì)的作用，增加其與消化酶的接觸面積，快消化淀粉含量增加，慢消化淀粉含量下降[52-53]。

植酸普遍存在于植物源食品中，是影響礦質(zhì)元素吸收的主要抗?fàn)I養(yǎng)成分。VOHRA等[54]研究發(fā)現(xiàn)植酸鹽與蛋白和淀粉相互作用，能降低其消化率。植酸中的6個(gè)活性基團(tuán)使其成為強(qiáng)陽離子螯合劑，能與Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+等陽離子結(jié)合，影響礦物質(zhì)的吸收。本研究中精麥片的植酸含量顯著低于直接滾筒干燥全麥片，而滾筒干燥加熱過程中植酸被降解，預(yù)酶解破壞全麥麩皮的結(jié)構(gòu)，加劇了滾筒干燥對(duì)植酸的降解，能釋放肌醇和礦物質(zhì)，提高礦物質(zhì)的生物利用度[55-56]。膳食纖維是全麥粉中一種重要的營養(yǎng)物質(zhì)，MARTI等[57]研究發(fā)現(xiàn)添加纖維素酶能增加可溶性膳食纖維的含量，與本研究結(jié)果一致。MESSIA等[58]研究發(fā)現(xiàn)添加木聚糖酶、淀粉酶和纖維素酶能顯著增加可溶性膳食纖維含量，本研究也得出預(yù)酶解-滾筒干燥處理后，其可溶性膳食纖維顯著增加。

蛋白質(zhì)消化率是反應(yīng)蛋白質(zhì)在消化道分解的指標(biāo)，是評(píng)價(jià)食品營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一[59]。影響蛋白質(zhì)體外消化率的影響因素有很多，在加工過程中形成的蛋白質(zhì)-淀粉、蛋白質(zhì)-脂質(zhì)和蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合物可能會(huì)降低蛋白質(zhì)的消化率；植酸和多酚能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，降低蛋白質(zhì)的溶解度和生物利用度[60-62]。任廣嗚[63]研究發(fā)現(xiàn)，滾筒干燥處理能顯著增加小麥粉的蛋白質(zhì)消化利用率。在本研究中，預(yù)酶解-滾筒干燥過程中淀粉的水解、纖維素的降解都能釋放一定含量的蛋白質(zhì)。同時(shí)，預(yù)酶解過程中的濕熱作用可能使蛋白質(zhì)發(fā)生了部分的熱變性，蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)從有序逐漸向無序轉(zhuǎn)化，暴露出了更多的酶切位點(diǎn)，在體外消化過程中更易被蛋白酶水解，水解過程中部分肽鍵和二硫鍵被打斷，使其體外消化速率顯著提高[64]。

4 結(jié)論

（1）與直接滾筒干燥全麥片相比，預(yù)酶解-滾筒干燥處理顯著提高了全麥片的復(fù)水速率、糊化度，顯著降低了全麥片的結(jié)塊率；同時(shí)，處理后的全麥片吸水性指數(shù)顯著降低，可溶性物質(zhì)增加，水溶性指數(shù)顯著升高，對(duì)其沖調(diào)性有一定程度的改善。

（2）預(yù)酶解-滾筒干燥使全麥片的黃/藍(lán)值和紅/綠值顯著升高，但其亮度顯著降低，3種預(yù)酶解方式對(duì)全麥片的色差并無顯著性差異。與直接滾筒干燥樣品相比，預(yù)酶解-滾筒干燥處理顯著降低了全麥片的黏度，同時(shí)使其衰減值、回生值顯著降低，改善了全麥片對(duì)剪切力的耐受能力，提高了其熱穩(wěn)定性。

（3）預(yù)酶解-滾筒干燥處理使全麥片的淀粉、植酸含量顯著降低，還原糖含量和糊化度顯著升高，淀粉體外消化速率加快，快消化淀粉百分含量顯著增高，蛋白質(zhì)體外消化速率加快，在一定程度上改善了全麥片的營養(yǎng)消化利用率。

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Effect of Pre-enzymatic-Drum Drying Process on the Quality of Whole Wheat Flakes

YU Ke1,2, LIU Lei2, ZHANG RuiFen2, CHI JianWei2, JIA XuChao2, ZHANG MingWei1,2

(1College of Life Sciences, Yangtze University, Jingzhou 434000, Hubei;2Sericultural & Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing, Guangzhou 510610)

【Objective】The purpose of this study was to explore the effect of pre-enzymatic-drum drying treatment on the quality characteristics of whole wheat groats, which provided a theoretical basis for the processing of high-quality whole wheat groats.【Method】The whole wheat flour was used as raw material, and α-amylase, cellulase and its complex enzyme were used for pre-enzymatic-drum drying to prepare whole wheat flakes: drum-dried whole wheat groats (DWG), drum-dried whole wheat cereal Groats with α-Amylase (DWGA), drum-dried whole wheat groats with cellulase (DWGC), and drum-dried whole wheat groats with α-Amylase and cellulase (DWGAC). The fine wheat flakes were prepared by direct drum drying, namely drum-dried refined wheat Groats (DRG). And then, the flake indexes were determined, such as its rehydration rate, agglomeration rate, water solubility index, water absorption index, gelatinization degree, viscosity, color, starch, reducing sugar, phytic acid content and starch and protein digestion characteristics, to compare and analyze the effect of pre-enzymatic-drum drying process on the quality characteristics of whole wheat flakes. 【Result】The pre-enzymatic-drum drying treatment could significantly improve the brewing properties of whole wheat groats. Among them, DWG sample had the lowest rehydration rate and the DWGAC rehydration rate was the highest. Compared with the control sample DWG, the agglomeration rates of DWGA, DWGC and DWGAC were significantly reduced, respectively. Pre-enzymatic-drum drying treatment significantly improved the solubility of whole wheat groats, with DWGA, DWGC, and DWGAC increasing by 4.98, 2.07, and 5.04 times, respectively, compared to DWG water solubility index. Meanwhile, pre-enzymatic-drum drying treatment significantly reduced the starch and phytic acid content of whole wheat groats (＜0.05), while the reducing sugar content and gelatinization degree increased significantly (＜0.05), and the color of the whole wheat flakes was appropriately reduced. In addition, pre-enzymatic-drum drying treatment significantly increased the proportion of fast-digesting starch in whole-grain tablets, and the content of fast-digesting starch were increased by 22.34%, 34.84% and 46.59%, respectively. Among them, DWGAC had the highest fast-digesting starch content; the in vitro digestibility of the protein were increased by 0.33, 0.25, and 0.26 times, respectively, so the digestibility increased.【Conclusion】The pre-enzymatic-drum drying treatment not only improved the dispersibility of whole wheat groats and reduced the agglomeration rate and viscosity, but also improved the in vitro digestion performance of starch and protein, which enhancing the quality of whole wheat groats.

whole wheat flakes; pre-enzymatic hydrolysis-drum drying; nutrient digestion characteristics; quality characteristics

2019-08-07；

2019-09-29

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0401003，2018YFD0401101-03，2016YFD0400702）、廣東特支計(jì)劃（2019BT02N112）、科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)資金（高水平農(nóng)科院建設(shè)）（R2018PY-JC002，201602TD）

余可，E-mail：kkyu.kun@outlook.com。通信作者張名位，E-mail：mwzhh@vip.tom.com

（責(zé)任編輯 趙伶俐）