预糊化对燕麦全粉理化性质的影响

刘淑一 赵芳芳 周小玲 罗 云 徐 斌

(江苏大学食品与生物工程学院1， 镇江 212013)(克明面业股份有限公司2， 长沙 410000)

预糊化对燕麦全粉理化性质的影响

刘淑一1,2赵芳芳1周小玲2罗 云2徐 斌1

(江苏大学食品与生物工程学院1， 镇江 212013)(克明面业股份有限公司2， 长沙 410000)

燕麦营养均衡，具有调脂降糖等生理功效，受到消费者青睐，然而，由于燕麦的加工适应性差，限制了其在食品中的应用。本研究以生制燕麦全粉(ROF)为原料，通过蒸制、挤压膨化和滚筒干燥进行预糊化处理，得到蒸制燕麦全粉(SOF)、挤压膨化燕麦全粉(EOF)和滚筒干燥燕麦全粉(DOF)，对比分析不同预糊化方式对其理化性质的影响。结果表明，预糊化处理可钝化燕麦中过氧化物酶和脂肪酶活性，3种方式的糊化度呈上升趋势、且差异显著(P<0.05)；预糊化燕麦全粉的吸水性指数、水溶性指数和膨胀势增大；室温黏度增大，糊化特性发生显著变化。由此可见，预糊化处理有效提高了燕麦全粉的加工适应性与贮藏稳定性。

燕麦全粉 蒸制 挤压膨化 滚筒干燥 理化性质

目前，燕麦面制品主要以面包为主，如能将其引入到中国传统主食——面条、馒头等食品中，将会增加燕麦在主食中的比例，对促进燕麦消费和提高人民健康水平具有重要意义。但由于燕麦中几乎不含面筋蛋白，面团结合力差[1]，产品口感粗糙，国内燕麦面制品中的燕麦含量基本在10%～30%之间，且口感较差，使得燕麦中β-葡聚糖等功能成分的生理功效在日常饮食中难以发挥作用，而谷物淀粉预糊化技术可以使淀粉改性，黏性增加，同时可以使膳食纤维溶解，改善风味，从而提高谷物粉的加工适应性。

在糊化过程中，淀粉颗粒性质发生变化，蛋白在高温条件下变性，杨庭等[2]研究表明，挤压改性对糙米粉的糊化特性、微观结构、水化特性均有显著影响；Chiang等[3]研究表明，在高温和高剪切条件下，淀粉链被部分打断，淀粉降解，生成小分子寡糖。目前，挤压加工对谷物淀粉影响的研究较多，但关于蒸制和滚筒干燥对淀粉性质影响的研究鲜见报道。

本研究选取燕麦全粉为原料，采用蒸制、挤压膨化、滚筒干燥对其进行预糊化处理，研究不同预糊化方式对燕麦全粉理化性质的影响，为高添加量燕麦面制品的制备提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦(Bannister为主，Williams为辅)：桂林西麦生物技术开发有限公司。

β-葡聚糖测定试剂盒：爱尔兰Megzyme公司；葡萄糖淀粉酶：上海源叶生物科技有限公司；钼酸：分析纯：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为分析纯：国药上海化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

RVA-Techmaster快速黏度分析仪：波通瑞华科学仪器(北京)有限公司；HH-S数显恒温水浴锅、THZ-82B型气浴恒温振荡器、XH-C型旋涡混合器：江苏金坛医疗仪器厂；S220精密pH计、HB43-S型卤素水分快速测定仪：瑞士Mettler Toledo公司；DY-891型电动匀浆机：宁波新芝生物科技有限公司；RE-52A型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；PH050A型鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 不同燕麦全粉的制备

1.3.1.1 生制燕麦全粉(Raw oat flour，以下简称ROF)：燕麦籽粒经清理、粉碎后，再进行气流粉碎，过150目筛(通过率≥95%)，得到生制燕麦全粉。

1.3.1.2 蒸制燕麦全粉(Steaming oat flour，以下简称SOF)：燕麦籽粒经清理、105 ℃蒸制30 min、压片、105 ℃蒸制20 min后，置于100 ℃流化床中干燥2 h；再进行气流粉碎，过150目筛(通过率≥95%)得到蒸制燕麦全粉。

1.3.1.3 挤压膨化燕麦全粉(Extrude oat flour，以下简称EOF)：燕麦籽粒经清理后粉碎，过60目筛(通过率100%)，在转速240 r/min、温度185 ℃、加水量24%的条件下进行挤压膨化，再进行气流粉碎，过150目筛(通过率≥95%)，得到挤压膨化燕麦全粉。

1.3.1.4 滚筒干燥燕麦全粉(Drum drying oat flour，以下简称DOF)：燕麦籽粒经清理后粉碎，过60目筛(通过率100%)，再按料液比1∶1.5加水搅拌均匀，将料液在滚筒干燥设备上均匀布膜，滚筒表面温度为150 ℃，最后经气流粉碎，过150目筛(通过率≥95%)，得到滚筒干燥燕麦全粉。

将以上方法制得的燕麦全粉置于-20 ℃冰箱中保存，备用。

1.3.2 基本成分分析

水分含量的测定参照GB/T 5009.3-2010，蛋白质含量的测定参照GB/T 5009.5-2010，总淀粉含量的测定参照GB/T 5009.9-2008，β-葡聚糖含量的测定参照AACC 32-22，直链淀粉的测定采用双波长法。

1.3.3 脂肪酶和过氧化物酶活性

脂肪酶活性的测定方法参考文献[4]，过氧化物酶活性的测定方法参考AACC 22-80。

1.3.4 糊化度的测定

准确称取0.6 g样品，分别置于2个25 mL刻度试管中，加入15 mL缓冲液，振荡混匀，其中1个试管混匀后沸水浴1 h，每隔10 min振荡1次，为全糊化样品。向2支试管中加1 mL酶液，另取1支空试管加15 mL缓冲液和1 mL酶液做空白，在50 ℃水浴中保温1.5 h后加2 mL的10%的ZnSO4·7H2O溶液和1 mL 0.5 mol/L NaOH溶液，用水稀释至25 mL，混匀，过滤。吸取0.1 mL滤液置于25 mL刻度试管中，加入2 mL铜试剂，将该试管放入沸水浴中，保持6 min，再加入2 mL磷钼酸试剂，继续沸腾2 min，取出试管，用自来水冷却至室温，加蒸馏水稀释至25 mL，剧烈振荡，混匀后用分光光度计在420 nm读取吸收值。按公式(1)计算糊化度：

糊化度=

(1)

1.3.5 吸水性指数及水溶性指数的测定

准确称取1.5 g样品，放入离心管(记录离心管质量)中，加入20 mL蒸馏水，剧烈振荡，使样品分散均匀，30 ℃水浴30 min，每隔5 min振荡1次，然后在4 000 r/min条件下离心20 min，上清液倒入已知重量的铝盒中，105 ℃烘箱中烘干并恒重，称取离心管和剩余沉淀的质量。吸水性指数和水溶性指数按公式(2)和公式(3)计算：

(2)

(3)

1.3.6 膨胀势的测定

准确称取样品0.25 g，放入已知质量的10 mL离心管中，加入7 mL蒸馏水，剧烈振荡，使样品分散均匀，在70 ℃水浴中保温10 min，前4 min不间断振荡，再在100 ℃水浴加热10 min后取出，用自来水迅速冷却至室温，在4 000 r/min下离心4 min，除去上清液，每个处理重复3次，最后称取毛重，根据公式(4)计算膨胀势：

(4)

1.3.7 室温黏度(25 ℃)的测定

室温黏度的测定方法为：在RVA测定仪的专用铝筒中称取4 g样品(湿重，按14%的含水量计算；含水量不等于14%时，应进行换算，求出要称取的样品质量)，加入蒸馏水至28 g，放入旋转叶片，上下搅动5次，使样品均匀分散，将铝桶卡入测量槽中，启动测定程序，进行室温黏度的测定。测定程序为：25 ℃保持15 min，开始10 s的转速为960 r/min，此后整个测定过程中转速保持160 r/min。

1.3.8 糊化特性的测定

糊化特性的测定方法参考GB/T 24853—2010。在RVA测定仪的专用铝筒中称取4 g样品(湿重，按14%的含水量计算；含水量不等于14%时，应进行换算求出要称取的样品质量)，加入蒸馏水至28 g，放入旋转叶片，上下搅动5次，使样品均匀分散，将铝桶卡入测量槽，启动测定程序，进行测定。测定程序为：起始温度50 ℃，保持1 min，在4 min内加热至95 ℃，保持2.5 min，4 min内冷却至50 ℃，保持2 min，在开始10 s内的转速为960 r/min，以后整个测定过程中转速保持160 r/min。

1.4 数据处理

试验所得数据均为3次重复试验数据的平均值，采用Excel软件进行数据处理，用SPSS软件进行差异显著性分析，以95%置信水平(P<0.05)来说明数据间差异显著性。

2 结果与讨论

2.1 基本成分

不同预糊化处理方式燕麦粉的基本成分如表1所示，SOF的蛋白质含量显著大于ROF、EOF和DOF(P<0.05)，与ROF相比，3种预糊化粉的总淀粉含量显著降低(P<0.05)，SOF的β-葡聚糖含量增大，但无显著性差异(P>0.05)，EOF和DOF的β-葡聚糖含量显著降低(P<0.05)，SOF的直链淀粉含量显著降低(P<0.05)，EOF和DOF直链淀粉含量显著升高(P<0.05)。

表1 不同预糊化方式燕麦全粉的基本成分/%

注：结果以干基计；不同字母表示同行之间差异显著(P<0.05)。

挤压膨化和滚筒干燥处理过程涉及高温、高压、高剪切作用，而高温、高压、高剪切力作用可能会促使纤维分子间价键断裂、分子裂解及分子极性变化，从而引起β-葡聚糖的含量、分子结构、理化性质发生改变[5]，这可能是EOF和DOF中β-葡聚糖含量降低的原因；在预糊化处理过程中，淀粉团粒膨胀破裂，降解为小分子物质，因此，测得的总淀粉含量降低；直链淀粉影响淀粉糊化特性，挤压膨化和滚筒干燥过程中，淀粉颗粒吸收水分膨胀，达到一定限度后，淀粉颗粒破损，颗粒内的直链淀粉析出[6, 7]，因此测得的直链淀粉含量高于未处理的燕麦粉。

2.2 脂肪酶和过氧化物酶活性

不同预糊化处理方式燕麦全粉的脂肪酶和过氧化物酶活性如表2所示，经预糊化处理后，燕麦粉的脂肪酶活性显著降低(P<0.05)，SOF的脂肪酶活性最低，而DOF最高，可能是由于在挤压膨化和滚筒干燥处理过程中，虽然处理温度较高，但处理时间短，脂肪酶难以完全灭活。Hutchinson等[8]研究发现，在正常贮存条件下，完好的燕麦籽粒的游离脂肪酸含量增加很慢，但如果籽粒被破坏或粉碎，脂肪酶被激活，2～3 d内游离脂肪酸含量显著增加，因此，在燕麦加工中必须钝化脂肪酶活性，表2结果显示，3种预糊化处理均可钝化脂肪酶活性，从而在一定程度上可以增强燕麦产品的贮藏稳定性。

表2 不同预糊化方式燕麦全粉的脂肪酶和过氧化物酶活性

注：过氧化物酶活性，-溶液颜色无明显变化，表示样品经过加热，酶活性已经抑制；0溶液颜色变为灰色或浅蓝色，表示有一定酶活性；+溶液变为亮蓝色，表示酶活性很高。

因为过氧化物酶要比脂肪酶难于抑制，故检测不出过氧化酶活性时，证明脂肪酶已经失活，因此，过氧化物酶活性被美国谷物化学协会(AACC)用来反映燕麦酶活抑制效果。由表2可知，经过预糊化处理后，过氧化物酶活性有所降低，但仍有一定活性。

2.3 糊化度

不同预糊化方式燕麦粉的糊化度如图1所示，由图1可知，经预糊化处理后，燕麦粉的糊化度显著升高(P<0.05)，其中，EOF的糊化度最高(88.93%)，DOF为84.91%，SOF相对较低(80.88%)。燕麦粉在挤压膨化和滚筒干燥处理过程中发生高温、高压、高剪切作用，淀粉结晶结构受到破坏，双折射现象消失，淀粉高度糊化[9]；SOF经2次蒸制处理制得，但处理温度为105 ℃，相对较低，淀粉糊化不完全，糊化度较低。未经预糊化处理的ROF糊化度为21.83%，可能是由于在气流微粉碎过程中，有破损淀粉产生，使得酶水解后得到的葡萄糖含量升高，导致测定结果偏大。

图1 不同预糊化方式燕麦全粉的糊化度

2.4 吸水性指数和水溶性指数

吸水性指数表征样品在水中分散吸水的能力[10]，有研究表明样品的吸水性指数和水溶性指数与其制成的面条质构品质相关[11]。不同预糊化方式燕麦全粉的吸水性指数和水溶性指数如图2所示，经预糊化处理后，燕麦全粉的吸水性指数显著增大，ROF的吸水性指数为240.01%，SOF为255.42%，变化较小，而EOF和DOF分别为651.44%、634.96%，升高了171.43%、164.56%，说明挤压膨化和滚筒干燥对燕麦粉水溶性指数的影响更大。在淀粉糊化过程中，淀粉粒微晶束解体，分子内的氢键断裂，淀粉粒结构变得疏松，更容易与水结合，因而预糊化燕麦粉的吸水性指数增加。吸水性指数越大，产品产生的黏牙感越强，会对产品品质造成一定影响。

图2 不同预糊化方式燕麦全粉的吸水性指数和水溶性指数

水溶性指数表征样品在水中的溶解能力[10]，如图2所示，经预糊化处理后，燕麦全粉的水溶性指数显著增大(P<0.05)，分别增大32.84%、61.98%、26.44%，SOF和DOF无显著性差异(P>0.05)，ROF的水溶性指数为8.41%，而EOF的水溶性指数为13.18%，这是由于挤压过程中的的高温、高压、高剪切作用，促使燕麦中的淀粉等大分子物质降解程度较高，产生大量水溶性小分子物质[10]，因此，EOF有比较大的水溶性指数。Doublier等[12]对比了滚筒干燥法和挤压法生产的预糊化淀粉的流变学特性，发现挤压膨化淀粉具有更高的溶解度，与本研究结果一致。

2.5 膨胀势

不同预糊化处理方式燕麦全粉的膨胀势如图3所示，与未经预糊化处理的ROF相比，SOF的膨胀势无显著性变化(P>0.05)，EOF和DOF显著升高(P<0.05)，可能是由于挤压膨化和滚筒干燥处理后燕麦粉的糊化和降解导致淀粉颗粒膨胀并遭到破坏，受热后淀粉破裂更多，淀粉链暴露出来，使结合水的能力增强，导致燕麦粉的膨胀势增大[2]。膨胀势反映了淀粉在糊化过程中的吸水力和在一定条件下离心后其糊浆的持水力[13]，主要由于样品中淀粉发生膨胀[14]。姚大年等[15]认为，小麦粉的膨胀势与面条评分呈正相关，能反映面条的蒸煮品质。一般来说，膨胀势高的小麦粉制成面条光滑且富有弹性[16]。

图3 不同预糊化方式燕麦全粉的膨胀势

2.6 室温黏度(25 ℃)

不同预糊化处理方式燕麦全粉的室温黏度曲线如图4所示，经预糊化处理后，燕麦粉的室温黏度增大，其中SOF最低，DOF最高，SDOF在整个测定过程中呈逐渐升高的趋势，而EOF和DOF在4 min后变化趋势后趋于平缓，原因在于，在挤压膨化和滚筒干燥处理过程中，淀粉受到高温和高剪切作用，淀粉降解，产生麦芽糊精等小分子物质，溶于冷水后，黏度相对较高；蒸制的处理条件相对较温和，淀粉链未被打断，淀粉结构保持相对完整，黏度相对较低，但随着时间延长，淀粉逐渐膨胀，黏度不断增大。

图4 不同预糊化方式燕麦全粉的室温黏度曲线

2.7 糊化特性

不同预糊化方式燕麦全粉的糊化特性如表3所示，燕麦粉的峰值黏度，经蒸制处理后显著升高(P<0.05)，挤压膨化处理后显著降低(P<0.05)，而滚筒干燥处理后无显著性变化(P>0.05)；SOF的最低黏度显著升高(P<0.05)，EOF和DOF的最低黏度显著降低(P<0.05)，其中，EOF最低；最终黏度均显著降低(P<0.05)。在预糊化处理过程中，淀粉团粒在水中受热膨胀，相邻淀粉聚合物之间的氢键被热能破坏，无定形区首先受到影响，结晶区在达到临界温度之前能保持团粒完整，但达到临界温度后氢键也随之断裂，如果继续加热，淀粉团粒的体积会膨胀到原始体积的数倍，这些高膨胀团粒及其与可溶性聚合物之间的作用力或摩擦力会使淀粉糊变稠，膨胀的淀粉团粒受加热或剪切作用后很容易分解，会形成分散的直链淀粉、支链淀粉以及团粒片段，淀粉糊黏度下降、变稀。因此，处理过程涉及高温、高剪切作用的EOF和DOF黏度较低，而处理条件相对温和的SOF黏度较高。

表3 不同预糊化方式燕麦全粉的糊化特性

注：同行不同字母表示差异显著(P<0.05)。

衰减值与淀粉粒膨胀后的强度有关，反映淀粉糊的稳定性，衰减值越小热糊稳定性越好，与ROF相比，SOF的衰减值无显著性差异(P>0.05)，EOF和DOF显著增大(P<0.05)，表明其热稳定性减弱。回生值表示淀粉冷糊粘度的稳定性，回生值越大，冷糊稳定性越差，反映了淀粉冷却过程中淀粉分子的重新缔合结晶，是淀粉老化性质的体现，由表3可知，经预糊化处理后，燕麦全粉的回生值均显著降低(P<0.05)，EOF和DOF无显著性差异(P>0.05)，EOF最低，说明经预糊化处理后，燕麦全粉的冷稳定性增强，加热冷却后难以老化。

由表3可知，与未经处理的燕麦生粉相比，经预糊化处理后燕麦粉糊化温度均显著降低(P<0.05)，EOF和DOF无显著性差异(P>0.05)，糊化温度值越低，表明淀粉越易吸水、膨胀、糊化[17]，因此，经过预糊化处理后得到的燕麦粉具有更好的吸水性和膨胀度，与测定结果一致。

3 结论

预糊化处理使脂肪酶和过氧化物酶活性显著降低(P<0.05)，有利于增加产品的贮藏稳定性；经预糊化处理后，燕麦粉的糊化度显著升高(P<0.05)，吸水性指数、水溶性指数、膨胀势增大，改善燕麦粉的持水性；预糊化处理过程中淀粉降解产生的小分子物质，使室温黏度显著升高(P<0.05)；与ROF相比，SOF黏度升高，EOF和DOF粘度降低，回生值均显著降低，SOF的衰减值无显著性差异(P<0.05)，EOF和DOF显著增大，糊化温度降低。预糊化处理有效提高了燕麦全粉的加工适应性与贮藏稳定性。

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Effect of Pre-Gelatinization on the Physical and Chemical Properties of Whole Oat Flour

Liu Shuyi1,2Zhao Fangfang1Zhou Xiaoling2Luo Yun2Xu Bin1
(School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University1, Zhenjiang 212013)(Kemen Noodle Manufacturing Co., Ltd.2, Changsha 410000)

Oat, as a kind of cereal with balanced nutrition and cholesterol-lowing physiological function, is favored by consumers. However, due to the poor adaptability of processing, it was limited the application in food. The raw oat flour (ROF) was raw material. It was pre-gelatinized by steaming, extruding and drum drying, and then obtained steaming oat flour (SOF), extruded oat flour (EOF) and drum drying oat flour (DOF) respectively. The effects of different pre-gelatinization methods on their physical and chemical properties were compared and analyzed. The results showed that, after pre-gelatinization, the peroxidase and lipase thereof were inactivated, the gelatinization degree of oat flour increased significantly (P<0.05). Water absorption index, water solubility index and swelling power increased. The viscosity at room temperature increased. The pasting properties changed significantly. Therefore, pre-gelatinization can effectively improve the processing adaptability and storage stability of whole oat flour.

whole oat flour，steaming，extrusion，drum drying，physical and chemical properties

TS201

A

1003-0174(2017)09-0056-06

2017-04-26

刘淑一，女，1991年出生，硕士，食品工程。

徐斌，男，1969年出生，教授，博士生导师，面条加工、粮食副产物深加工技术研究与装备开发