郭新月， 張美莉， 霍 瑞

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，呼和浩特 010018)

燕麥多種植于山區(qū)高原和北部高寒冷涼地區(qū)，分為皮燕麥和裸燕麥，我國主要種植裸燕麥[1]。燕麥麩皮是生產(chǎn)燕麥米、燕麥片時脫去的皮層部分，因燕麥籽粒結(jié)構(gòu)緊密，皮層脫除時也會剝離部分糊粉層，所以麩皮約占全谷物的37%[2]。燕麥麩皮中具有大量的膳食纖維，大量研究指出適度添加膳食纖維或富含膳食纖維的原料可以改變食品的質(zhì)地及口感，Deepak Mudgil研究證實(shí)可溶性纖維水平(1～5 g/100 g小麥粉)對面條硬度、黏附性和內(nèi)聚性有顯著影響，添加膳食纖維后，面條的質(zhì)地變得柔軟，面條的內(nèi)聚性、咀嚼性和回彈力增大，黏性減小[3]。燕麥中的多酚物質(zhì)大部分存在于皮層和糊粉層中，所以對比燕麥胚乳，麩皮具有更強(qiáng)的抗氧化效果[4]。另外，從燕麥麩中提取出的燕麥麩油具有生物學(xué)活性，包括降低血漿和肝臟膽固醇濃度以及改善由溴氰菊酯引起的生殖毒性[5]。

目前有關(guān)燕麥麩皮的加工食品品類并不多，為了滿足人們對健康的需求并提高燕麥麩皮的綜合利用率，我們?nèi)云惹行枰獙ρ帑滬熯M(jìn)行深度加工。微粉碎作為一種非熱加工技術(shù)，通過機(jī)械作用力使物料顆粒均勻，功能性成分從細(xì)胞中溶出，此處理可以改變原料分散性、吸附性、溶解性等，提高原料中營養(yǎng)素的吸收率[6]。擠壓膨化技術(shù)利用高溫高壓高效處理物料，可以增加膨化食品的水溶性營養(yǎng)素含量，減少原料中粗纖維比例，并且可以有效延長產(chǎn)品貨架期[7]。李雪帆[8]使用擠壓膨化技術(shù)處理燕麥麩皮，研究得到最佳麩皮粒度后與其他谷物粉、豆粉復(fù)配，確定了雜糧沖調(diào)粉的最佳配方。申瑞玲等[9]研究了微粉碎對燕麥麩皮營養(yǎng)功能方面的影響，發(fā)現(xiàn)微粉碎技術(shù)可以在保持麩皮基本營養(yǎng)成分的基礎(chǔ)上增加總膳食纖維含量，還可以改善燕麥麩皮的物理特性，使麩皮粒徑在180～150 μm時具有最強(qiáng)的膨脹力，粒徑在150～125 μm時具有最強(qiáng)的水溶性。本實(shí)驗(yàn)將微粉碎和擠壓膨化兩種技術(shù)相結(jié)合處理燕麥麩皮，研究不同加工方式對燕麥麩皮營養(yǎng)成分、功能成分及特性的影響，并綜合評價不同處理方式下的燕麥麩皮優(yōu)缺點(diǎn)，旨在拓展燕麥麩皮更多的商業(yè)空間。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥麩皮、低筋小麥粉、赤蘚糖醇、木糖醇、脫脂乳粉。β-葡聚糖試劑盒(Megazyme K-BGLU)；豬胰α-淀粉酶(50 U/mg)；葡萄糖淀粉酶(80 U/mg)；高溫α-淀粉酶(40 000 U/g)；淀粉葡萄糖苷酶液化型(10萬U/mL)。其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DS32系列實(shí)驗(yàn)型雙螺桿擠出機(jī)，PLS-10L系列超微粉碎機(jī)，PEN 3 電子鼻，TA·XT PLUS物性測定儀，SIGMA 3-18K冷凍離心機(jī)，UV2300Ⅱ系列雙光束紫外可見分光光度計，XL-20B 1 000 g密封型搖晃式微粉碎機(jī)。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理

市售燕麥麩皮為粗粉(C,300～450 μm)，設(shè)置超微粉碎機(jī)輸出功率為50 Hz，將粗粉粉碎3 min，隨后過篩(80-100目)得到細(xì)粉(X，150～200 μm)；將粗粉粉碎5 min，過150目篩得到微粉(W，100 μm)。C、X、W分別進(jìn)行擠壓膨化處理，擠壓膨化機(jī)的操作參數(shù)在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)置為含水量27%、機(jī)筒末端溫度170 ℃、主機(jī)轉(zhuǎn)速22 Hz、喂料速度21 Hz。擠壓后的物料烘干至恒重，用搖晃式微粉碎機(jī)粉碎，分別得到粗粉擠壓后麩皮(CJ)、細(xì)粉擠壓后麩皮(XJ)、微粉擠壓后麩皮(WJ)，擠壓后物料粒徑與未擠壓物料相同。

1.3.2 營養(yǎng)及功能指標(biāo)測定

可溶性膳食纖維(Soluble dietary fiber，SDF)、總膳食纖維(Total dietary fiber，TDF)：參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.88—2014；β-葡聚糖測定采用試劑盒法；持水力測定參照張倩芳等[10]的方法；水溶性測定參照Mateos-Aparicio等[11]的方法；多酚含量測定使用沒食子酸比色法；DPPH和·OH自由基清除率參照盧宇[12]的方法；ABTS自由基清除率參照唐明明等[13]的方法；膽固醇吸附力(CAC)測定參照Zhang等[14]的方法；淀粉消化率測定參照李環(huán)等[15]的方法并稍作改進(jìn)：混合酶液為將豬胰α-淀粉酶(120 U/mL)和葡萄糖淀粉酶(200 U/mL)用緩沖液溶解配制而成。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=27.308x-0.005 5，R2=0.999 6。

稱取(200±5)mg樣品置于離心管中，加入15 mL醋酸鈉緩沖液進(jìn)行磁力攪拌，使樣品均勻分散至緩沖溶液中，在 95 ℃環(huán)境下糊化30 min，結(jié)束后冷卻至37 ℃，加入5 mL混合酶液繼續(xù)于37 ℃、300 r/min條件下進(jìn)行樣品水解并計時。分別于水解20、120 min時取出1 mL 水解液，加入4 mL無水乙醇。將水解液在4 000 r/min的條件下離心5 min，使用3，5-二硝基水楊酸法測定上清液中的葡萄糖含量。

淀粉消化特性以快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)表示，計算公式為：

式中：G20、G120分別為20、120 min內(nèi)水解產(chǎn)生的還原糖質(zhì)量/mg；FG為酶水解前樣品中游離還原糖質(zhì)量/mg；TS為總淀粉質(zhì)量/mg；0.9為葡萄糖折算淀粉系數(shù)。

1.3.3 燕麥麩皮膨化食品的制作

以低筋小麥粉混合燕麥麩皮的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，基礎(chǔ)配方為低筋小麥粉：燕麥麩皮為2∶1；全蛋液40%；脫脂乳粉10%；赤蘚糖醇復(fù)配木糖醇(2∶1)為12%；酵母1.5%；鹽1%。

工藝流程：原料配粉→輔料添加→調(diào)制面團(tuán)→醒發(fā)→壓模成型→焙烤→冷卻→包裝

1.3.4 燕麥麩皮膨化食品的物性測定

使用質(zhì)構(gòu)儀對膨化食品的脆度和硬度進(jìn)行檢測，探頭選用圓柱形P/100。儀器參數(shù)：測試模式為壓縮，壓縮比70%，應(yīng)變力5 g。測試前速度為 2 mm/s，測試中速度為 1 mm/s，測試后速度為 2 mm/s，產(chǎn)品脆度用測試所得曲線上的第一個峰值表示，硬度用曲線上最大峰值表示。

1.3.5 電子鼻測定燕麥麩皮膨化食品風(fēng)味

稱量2.5 g粉碎后的樣品至專用玻璃瓶中，封蓋后80 ℃保溫1 h，用電子鼻測定氣味成分差異。以頂空進(jìn)樣方式，同時插入零氣針和進(jìn)樣針。進(jìn)樣流量設(shè)為400 mL/min，測定時間90 s，清洗時間120 s。電子鼻各傳感器分別響應(yīng)不同的敏感物質(zhì)：W1C對應(yīng)芳香成分、苯類；W5S對應(yīng)氮氧化合物；W3C對應(yīng)芳香成分、氨類；W6S對應(yīng)氫化物、氫氣；W5C對應(yīng)短鏈烷烴芳香成分；W1S對應(yīng)甲基類；W1W對應(yīng)硫化物；W2S對應(yīng)醇類、醛酮類；W2W對應(yīng)芳香成分、有機(jī)硫化物；W3S對應(yīng)長鏈烷烴。

1.3.6 燕麥麩皮膨化食品感官評定

產(chǎn)品的感官評價參照GB/T 20980—2007《餅干》并略做改動，具體的評價指標(biāo)見表1。選擇 10 名(5 男 5 女)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)且有經(jīng)驗(yàn)的人組成感官評定小組，對產(chǎn)品進(jìn)行客觀評價，取平均值。

表1 感官評分表

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS26.0對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA顯著性分析(P<0.05表示為具有顯著性差異)，實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；使用SPSS 26.0對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析、采用Z-score法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理及主成分分析。采用Origin2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理對燕麥麩皮營養(yǎng)成分、功能成分及特性的影響

表2顯示微粉碎對燕麥麩皮營養(yǎng)成分、功能成分及特性影響顯著。粉碎會降低麩皮的分子質(zhì)量，一定程度上可以增加淀粉對酶的敏感性，提高淀粉消化率；同時由于麩皮分子質(zhì)量的降低有利于功能性成分溶出，水溶性升高，導(dǎo)致在微粉碎處理后，麩皮的多酚含量、ABTS和DPPH自由基清除率均有所升高。研究表明物料的膽固醇吸附力與SDF含量、纖維的多孔結(jié)構(gòu)以及分子質(zhì)量大小高度相關(guān)[16，17]，微粉顆?？梢员┞陡嗟睦w維結(jié)構(gòu)以吸附膽固醇，SDF含量相對較高，但其分子質(zhì)量最小，在以上因素的共同作用下，微粉表現(xiàn)出最強(qiáng)的膽固醇吸附力。

擠壓膨化處理改變了淀粉和纖維結(jié)構(gòu)，淀粉糖苷鍵遭到破壞，晶體結(jié)構(gòu)改變，同時降低了膳食纖維的分子質(zhì)量，導(dǎo)致部分IDF轉(zhuǎn)化為SDF，使其RDS含量、SDF含量和水溶性上升，因此麩皮在擠壓后具有更好的消化特性[18，19]。相反，擠壓打斷了β-葡聚糖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低了β-葡聚糖含量，且擠壓過程中的高溫高壓作用使燕麥麩皮中活性物質(zhì)受到嚴(yán)重?fù)p失，尤其是熱敏酚醛類物質(zhì)，導(dǎo)致麩皮抗氧化性顯著下降(P<0.05)[20]；纖維分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的改變同樣導(dǎo)致CAC(pH2、pH7)降低。

表2 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果

表3 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮各指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.2 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮的各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析

從表3可以看出6種燕麥麩皮各指標(biāo)之間相關(guān)性較強(qiáng)，RDS與RS呈現(xiàn)極顯著高度負(fù)相關(guān)；β-葡聚糖與多酚、持水力呈現(xiàn)極顯著高度正相關(guān)；多酚含量與·OH自由基清除率、ABTS自由基清除率呈現(xiàn)極顯著高度正相關(guān)；持水力與SDF呈現(xiàn)極顯著高度負(fù)相關(guān)；CAC(pH2)與CAC(pH7)呈極顯著高度正相關(guān)。麩皮在粉碎和擠壓過程中粒度不斷減小，淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)被不斷打斷，分子鏈有序性降低，導(dǎo)致淀粉消化率不斷提升，因此隨著RDS增加，RS不斷減少[21]?？寡趸灾饕ㄟ^麩皮的功能性成分實(shí)現(xiàn)，所以自由基清除率與多酚含量相關(guān)。β-葡聚糖是以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)覆蓋在麩皮表面的一種線性多糖，其減少直接影響麩皮對功能性成分和水分子的截留以導(dǎo)致多酚含量和持水力下降，另外，膳食纖維從不可溶性轉(zhuǎn)化為可溶性也是導(dǎo)致麩皮截流水分子能力減弱的原因之一。

2.3 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮各項(xiàng)指標(biāo)主成分分析

表4為將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 23.0進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化無量綱化處理結(jié)果。將經(jīng)過無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，得到主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率、累計貢獻(xiàn)率等(表5)。前2個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到91.007%，即這2個主成分可以代表不同樣品各項(xiàng)指標(biāo)中約91.007%的信息，可以用這2個主成分作為評價燕麥麩皮品質(zhì)的綜合指標(biāo)。表6為主成分載荷矩陣，表明了各個指標(biāo)對主成分的影響程度及方向[22]。由表6可知第一主成分可以代表RDS、SDF、TDF、β-葡聚糖含量、多酚含量、持水力、·OH和ABTS自由基清除率、CAC(pH2和pH7)；第二主成分可以代表RS、水溶性、DPPH自由基清除率。根據(jù)表7可以得到2個主成分表達(dá)式：F1=-0.107X1+0.068X2-0.097X3-0.079X4+0.111X5+0.113X6+0.108X7-0.022X8+0.057X9+0.113X10+0.106X11+0.085X12+0.103X13;F2=0.104X1-0.245X2+0.129X3-0.088X4-0.02X5+0.027X6+0.25X7+0.312X8+0.263X9-0.004X10-0.08X11+0.202X12+0.132X13

表4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的結(jié)果

表5 主成分分析的方差貢獻(xiàn)率

表6 主成分分析的載荷矩陣

表7 主成分得分系數(shù)矩陣

2.4 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮樣品的綜合評價

由表5可知各個主成分的貢獻(xiàn)率，選取累計貢獻(xiàn)率為91.007%>80%的前2個主成分進(jìn)行綜合評價即可。將主成分各自的貢獻(xiàn)率和其對應(yīng)的主成分表達(dá)式結(jié)合，建立Z綜合得分=67.522F1+23.485F2[23]。評分結(jié)果見表8，根據(jù)綜合評分可知未經(jīng)擠壓處理的燕麥麩皮中微粉性能最優(yōu)，在6種麩皮中綜合排名第一。3種粒度燕麥麩皮經(jīng)過擠壓處理后以微粉擠壓后麩皮性能最優(yōu)，在6種麩皮中綜合排名第4。

表8 微粉碎協(xié)同擠壓膨化處理燕麥麩皮樣品的綜合得分

2.5 燕麥麩皮膨化食品的品質(zhì)評價

硬度和脆度是評價產(chǎn)品的重要指標(biāo)，脆度值越小表明產(chǎn)品表皮越酥脆、越好[24]，硬度值越大表明產(chǎn)品質(zhì)地越堅硬。由表9可知相比于添加微粉擠壓后麩皮(WJ)的膨化食品，添加微粉麩皮(W)制作的膨化食品具有更好的脆度和較低的硬度，說明添加WJ制作的食品表皮以及整體質(zhì)地偏硬，但由于WJ具有獨(dú)特風(fēng)味，所以添加WJ制作的膨化食品獲得較高的感官評分。

表9 燕麥麩皮膨化食品的質(zhì)構(gòu)與感官評分

圖1 添加2種麩皮制作的燕麥麩皮膨化食品風(fēng)味雷達(dá)圖

電子鼻可以模擬人體嗅覺檢測產(chǎn)品的氣味[25]。圖1顯示2種膨化食品在多數(shù)傳感器上的響應(yīng)值基本相似，但添加微粉擠壓后麩皮制作的食品在W5S、W2W、W1W 3個傳感器上具有更強(qiáng)的響應(yīng)信號，即燕麥麩皮微粉在擠壓處理后其短鏈烷烴芳香物質(zhì)明顯增加，芳香成分、有機(jī)硫化物部分增加，硫化物也呈現(xiàn)少量增加。

3 結(jié)論

微粉碎和擠壓處理可以增加燕麥麩皮的快消化淀粉(RDS)、SDF和水溶性，微粉碎提高了麩皮的多酚含量、持水力、清除自由基能力和膽固醇吸附力(CAC)；擠壓則使麩皮抗氧化性、持水力和CAC降低。雖然擠壓處理后3種粒度燕麥麩皮其功能成分較擠壓前均有所下降，但擠壓處理顯著提高了樣品的消化率，并賦予膨化食品獨(dú)特的風(fēng)味。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)RDS與RS、多酚與·OH和ABTS自由基清除率、2種pH下CAC之間均具有顯著相關(guān)關(guān)系；SDF與β-葡聚糖、·OH和ABTS自由基清除率呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)；多酚與CAC(pH7)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)；β-葡聚糖與多酚、持水力呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)。將無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析以降維，在綜合評價各項(xiàng)指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)僅經(jīng)過微粉碎處理的3種粒度燕麥麩皮中，微粉的性能最優(yōu)；3種粒度燕麥麩皮擠壓處理后，以微粉擠壓后麩皮性能最優(yōu)。添加麩皮微粉制作的膨化食品具有更好的脆度和較低的硬度，但添加微粉擠壓后麩皮制作的膨化食品具有獨(dú)特的風(fēng)味，得到了更高的感官評分。實(shí)際生產(chǎn)可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求選擇不同處理方式的燕麥麩皮為生產(chǎn)原料。