燕麦片加工过程中营养品质及加工特性变化

郭丽娜 钟 葵 佟立涛 刘丽娅 周闲容 顾军强 周素梅

（中国农业科学研究院农产品加工研究所农业部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193）

燕麦片加工过程中营养品质及加工特性变化

郭丽娜 钟 葵 佟立涛 刘丽娅 周闲容 顾军强 周素梅

（中国农业科学研究院农产品加工研究所农业部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193）

为探讨燕麦片加工过程的主要营养成分变化，本试验于商品化燕麦片不同生产环节在线取样，分析蒸煮、烘干和微波烘烤等工艺对燕麦中营养品质及加工特性的影响。结果表明：加工不会导致燕麦蛋白质、脂肪和β-葡聚糖含量发生显著变化，但蒸煮和烘干后总酚含量分别降低5.11%和11.57%（P＜0.05）。加工过程中燕麦脂肪酸组成没有显著变化，糊化温度、最终黏度、崩解值和回生值显著降低；蒸煮能完全钝化脂酶活性，蒸煮和微波烘烤后燕麦蛋白质消化率显著提升6.78%和13.25%，微波烘烤导致燕麦β-葡聚糖主要组分分子质量降低6.92%。研究结果表明燕麦片加工过程中营养成分含量变化较小，但黏度特性指标降低及蛋白消化率提高，使其更有利于人体吸收与利用。

燕麦片 加工过程 营养成分变化 蛋白质消化率 脂酶活性

燕麦具有重要的营养保健作用，经常食用能有效降低血清胆固醇，减少心血管疾病［1］；降低血糖水平［2］，是糖尿病患者的理想食品；促进益生菌增殖［3］等多种功效。燕麦片是以燕麦为主要原料，经过蒸煮、烘干、压片、干燥等工艺流程制成的燕麦片成品［4］。有研究表明，燕麦经过常压蒸制、加压蒸制、普通烘烤、红外烘烤等工艺处理后，β-葡聚糖和脂肪含量及最终黏度、峰值黏度和回生值显著升高［5］。也有研究报道指出，常压蒸制会导致燕麦蛋白质和粗脂肪含量降低，蛋白质消化率降低，但对β-葡聚糖含量没有显著影响［6］。燕麦中脂质在脂酶作用下会水解，为保证产品的食用品质和稳定的货架期，在加工过程中必须抑制脂酶活性。常压蒸制、蒸汽处理、红外烘烤［5］和微波处理［7］均被报道能较好抑制燕麦中脂酶活性。因此，从营养保健角度考虑，探讨加工过程是否会造成其主要营养成分发生变化及其变化规律尤为重要。

目前的研究多集中于不同的加工工艺如常压蒸制、加压蒸制、普通烘烤、红外烘烤等对燕麦营养成分和脂酶活性的影响，但有关燕麦片加工过程中主要营养成分的变化，尤其是已知功能成分的变化规律尚缺乏系统研究。本试验从商品化燕麦片生产线上进行不同加工阶段的在线燕麦样品取样，研究燕麦原料经过蒸煮、烘干和微波烘烤处理后燕麦中蛋白质、总酚、β-葡聚糖和脂肪含量以及残存脂酶活性、脂肪酸组成、淀粉糊化特性、蛋白质消化性和β-葡聚糖分子质量分布的变化，旨在为燕麦片加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

1.1.1 燕麦样品

试验用燕麦由中国农科院北京特品降脂燕麦开发公司提供，冀燕5号，产地是河北张家口。

1.1.2 试剂

β-葡聚糖试剂盒：爱尔兰Megazyme公司。

1.2 仪器设备

TU-1900双光束紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；Kieltec Analysister全自动凯氏定氮仪：FOSS仪器有限公司；凝胶渗透色谱-多角度激光光散色联用仪（色谱柱型号为TSK-G4000PWXL）：美国Wyatt技术公司；布拉本德803200微型黏度仪：德国Brabender公司。

1.3 试验方法

1.3.1 燕麦片加工工艺

燕麦→清洗→蒸煮→烘干→压片→微波烘烤→包装→成品燕麦片。本次试验采集了燕麦片加工过程中4个阶段样品，分别为燕麦原料、蒸煮后的燕麦、烘干后燕麦、微波烘烤后的燕麦片成品，分别用原料、蒸煮、烘干和微波烘烤来代替4个阶段样品。采样3次（每隔10 d采样1次），冷冻干燥后打粉，-20℃保存，待分析。

1.3.2 基本组成分析

称取适量燕麦片粉，参考GB／T 21305—2007测定含水量；参考Foss公司凯氏定氮仪标准方法测定蛋白质含量（N×5.83）；β-葡聚糖含量测定参考AOAC 995.16法；燕麦总酚含量参考福林酚法测定［8］，燕麦脂酶含量测定参考 Peterson［9］和 Qian等［7］方法。燕麦中脂肪酸含量测定参考GB 5413.27—2010。

1.3.3 燕麦糊化特性测定

根据AACC61-02标准方法稍加改进。采用黏度仪测定，称取10 g燕麦粉（14%湿基），加水100 mL。30℃开始计时，以7.5℃／min的速度升温至93℃，93℃保温5 min，再以7.5℃／min的速度冷却到50℃，50℃保温2 min，测量时搅拌机转速250 r／min，3次重复。

1.3.4 燕麦蛋白质体外消化性测定

参考采用 Wang等［10］和甄红敏等［6］报道的体外消化模型进行。体外消化率采用TCA-NSI法测定和计算，氮含量采用凯氏定氮测定，体外消化率计算公式如下：

式中：N0为蛋白样品中的TCA不溶性氮／mg；Nt为消化t（min）时的TCA不溶性氮／mg。

1.3.5 燕麦β-葡聚糖提取及分子质量分布测定

燕麦β-葡聚糖提取参考文献［11］。燕麦β-葡聚糖分子质量测定采用凝胶渗透色谱-多角度激光光散色联用仪（HPSEC-MALLS）测定，色谱分析条件如下：样品浓度如下：2 mg／mL，进样体积200 μL；流动相为0.1 mol／L硝酸钠溶液，流速为0.5 mL／min，样品洗脱时间15 min；柱温25℃，检测器温度30℃；MALLS的光源气体使用氦气和氖气，波长690 nm。

1.4 数据处理

采用MicrosoftⒸ Excel和SAS 8.0分析软件对数据进行整理与分析，试验重复次数n＝3。

2 结果与讨论

2.1 燕麦片加工不同阶段燕麦基本品质分析

本试验测定了燕麦片加工过程4个阶段样品中蛋白质、总酚、β-葡聚糖和脂肪含量变化，其结果如图1所示。燕麦加工过程中蛋白质、脂肪和β-葡聚糖含量没有显著性变化。燕麦中总酚含量在蒸煮、烘干和微波烘烤处理后都显著性低于原料（P＜0.05），分别降低了5.11%、11.57%和10.88%。张民等［12］研究报道高温处理会在一定程度上降低燕麦中的多酚含量。

图1 燕麦片加工过程中蛋白质含量、总酚、β-葡聚糖和脂肪含量的变化

2.2 燕麦片加工不同阶段燕麦残存脂酶活性分析

本试验测定了燕麦片加工过程4个阶段样品中残存脂酶活性，其结果如表1所示。燕麦原料中脂酶活性为 57.17μmol／h／g，蒸煮处理后燕麦中残存脂酶活性已检测不出，表明蒸煮工艺可完全抑制脂酶活性。胡新中等［5］研究结果同样证实常压蒸汽法可完全达到灭酶效果，后续烘干与微波烘焙工艺可进一步保证燕麦片中的脂酶活性抑制［5，7］。燕麦含有较多的不饱和脂肪酸，提供丰富的营养，但脂质在脂酶作用下会水解，导致游离脂肪酸迅速增加而降低燕麦口感。在燕麦片加工中有效抑制和钝化脂酶活性，对于阻止和延缓燕麦片酸败，延长食品保质期有显著效果。

表1 燕麦片加工过程中残存脂酶活性变化

2.3 燕麦片加工不同阶段燕麦的糊化特性分析

燕麦片加工不同阶段燕麦的糊化特性如表2所示，主要考察了糊化温度、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、崩解值和回生值的变化。结果表明，与燕麦原料相比较，加工过程中燕麦糊化温度均显著降低（P＜0.05），糊化温度值越低，表明淀粉越易吸水、膨胀、糊化［14］，故经过蒸煮、烘干和微波烘烤后得到的燕麦片具有更好的吸水性和膨胀度，使终产品比原料燕麦有更佳的口感。微波烘烤处理后燕麦的峰值黏度显著高于原料（P＜0.05），蒸煮和烘干处理后燕麦的峰值黏度与原料没有显著性差异。蒸煮、烘干和微波烘烤处理后燕麦的低谷黏度显著高于燕麦原料，而最终黏度、崩解值和回生值均显著低于燕麦原料（P＜0.05）。崩解值越低表明燕麦粉糊热稳定性越好，抗剪切能力越强；回生值越小表明原料加工时成胶能力越强，产品老化程度低［15］。故经过蒸煮、烘干和微波烘烤处理后，燕麦的热稳定性得到提升，老化程度降低，保证终产品燕麦片具更佳的稳定性和食用品质。

表2 加工过程中燕麦的糊化特性

2.4 燕麦片加工不同阶段燕麦脂肪酸组成分析

燕麦片加工不同阶段脂肪酸含量测定结果如表3所示。结果表明，燕麦中不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主，饱和脂肪酸主要以棕榈酸为主，这与前人的研究报道基本一致［16］。油酸是单不饱和脂肪酸，氧化稳定性较多不饱和脂肪酸强，能降低低密度脂蛋白胆固醇而对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇没有影响，可预防动脉硬化，降低冠心病的死亡率［17］。燕麦中亚油酸和亚麻酸属多不饱和脂肪酸，是人体的必需脂肪酸，具有降低血液中胆固醇和三酰甘油的含量，改善血液微循环，增强记忆力和思维能力等功能［17］。表3中数据表明，燕麦原料经过蒸煮、烘干和微波烘烤处理后其不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量均未发生显著变化。

2.5 燕麦片加工不同阶段燕麦全粉蛋白质消化率变化分析

本试验采用胃蛋白酶和胰蛋白酶2种酶模拟人体肠胃消化环境来评价燕麦片加工过程中不同阶段燕麦蛋白质的消化性，如图2所示。结果表明，燕麦片加工不同阶段燕麦全粉蛋白质消化率在整个消化过程中均呈上升趋势，胃蛋白酶和胰蛋白酶作用初期蛋白质体外消化率均急剧上升，之后趋于平缓，此变化趋势与甄红敏等［6］研究结果基本一致。整个消化阶段，燕麦蛋白质体外消化率由小到大依次为：原料燕麦粉（76.90%）＜蒸煮和烘干后燕麦粉（82.11%和 82.42%）＜微波烘烤后燕麦粉（87.09%）。研究表明热处理主要是通过破坏蛋白质分子二级和三级结构［6，18］，使蛋白质分子的立体结构伸展，氢键和二硫键被打开，蛋白质大分子转化成多肽或寡肽，被包埋的酶作用部位由于分子结构松散而暴露出来，加速酶对它的降解速度［18］。燕麦经过蒸煮后被包埋的酶作用位点暴露出来，从而提高燕麦蛋白质消化率，再经过微波烘烤处理更多被包埋的酶作用部位暴露，故燕麦蛋白的消化率进一步得到提升，更适合人们食用。

表3 加工过程中燕麦脂肪酸组成分析／%

图2 燕麦片加工过程中不同阶段燕麦全粉蛋白质消化率的变化

2.6 燕麦片加工不同阶段燕麦β-葡聚糖分子质量分析

本试验测定了燕麦片加工不同阶段燕麦β-葡聚糖分子质量分布，如表4所示。多糖的相对分子质量主要参考重均分子质量（M w），分散度（M w／M n）是衡量分子质量分布宽度的指标，其值越小就表明样品分子质量分散范围越窄，分布相对专一。测定结果表明，燕麦β-葡聚糖由3种组分组成，其中主要组分占90%以上，经过蒸煮和烘干后燕麦β-葡聚糖主要组分分子质量变化较小，经过微波烘烤其分子质量分布降低了6.92%；蒸煮和烘干后β-葡聚糖主要组分的分散度变化不大，微波后主要组分的分散度从1.868变化到2.246。说明经过微波处理后燕麦β-葡聚糖的分子质量发生了一定程度的降解，其主要组分的分散度变大。燕麦β-葡聚糖分子质量大小影响其生理活性，Tietyen等［19］和申瑞玲等［20］研究发现燕麦β-葡聚糖的分子质量大小与肝脏中胆固醇的降低效果有关，一般分子质量越大，降低胆固醇效果越好；Wood等［2］研究发现β-葡聚糖分子质量与人体血糖水平存在着显著的正相关性。在燕麦片的加工过程中β-葡聚糖主要组成的分子质量下降程度较低，表明燕麦片加工过程中对β-葡聚糖分子质量分布影响较小，但对其生理功效影响仍需进一步研究。

表4 燕麦片加工过程中不同阶段燕麦β-葡聚糖分子质量分布

本研究对燕麦片加工过程中营养成分和加工特性的探讨发现：经过蒸煮、烘干和微波烘烤制成燕麦片的加工过程对燕麦营养成分破坏较小，而加工特性变化较大。蒸煮工艺不仅能够增加燕麦风味还能够完全抑制燕麦脂酶活性，保证了产品的食用品质和稳定的货架期。微波烘烤能进一步提高燕麦的蛋白消化率，更有利于人体吸收与利用，故燕麦片实际生产中蒸煮和微波工艺起至关重要的作用。燕麦加工过程中多酚物质组成的变化以及其降脂活性的变化仍有待于进一步研究。

3 结论

3.1 燕麦经过蒸煮、烘干和微波烘烤制成燕麦片的加工过程中，燕麦中蛋白质、脂肪和β-葡聚糖含量没发生显著变化，总酚含量显著性降低，蒸煮和烘干后总酚含量分别降低5.11%和11.57%（P＜0.05）。

3.2 加工过程中燕麦中脂肪酸组成没有显著变化；燕麦糊化温度、最终黏度、崩解值和回生值显著性低于原料，峰值黏度和低谷黏度显著高于原料；蒸煮工艺能够完全抑制燕麦脂酶活性；燕麦蛋白质消化率得到了提高，蒸煮和微波烘烤后燕麦蛋白质消化率显著提升6.78%和13.25%，微波烘烤导致燕麦β-葡聚糖主要组分分子质量分布降低6.92%。

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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

十二五科技支撑（2012BAD34B08-07），国家科技支撑计划（2012BAD29B03-02）

2013-09-24

郭丽娜，女，1989年出生，硕士，粮油加工与功能食品

周素梅，女，1971年出生，研究员，博士生导师，粮油加工与功能食品