不同制粉方法对燕麦粉货架期的影响

李肖汶，闫希瑜，胡新中

(陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安 710119)

食品货架期为食品自出厂之日起，在推荐贮藏条件下食品能够安全贮藏的时间期限[1]。食品的货架期受多种因素影响，除了原料外，加工、运输、销售和存储等环节也会对其产生影响[2-3]。食品货架期的影响因素可分为微生物因素(细菌、霉菌等)、化学因素(水解、氧化反应等)和物理因素(温度、包装等)[4-6]。一般食品的货架期可以利用食品贮藏中的化学反应和微生物相关指标结合动力学方程进行预测。Arrhenius方程就是基于热力学模型预测食品货架期的方法之一[7]。

燕麦粉在贮藏过程中，脂类会发生氧化反应产生醛、酮等物质，也会在脂肪酶作用下水解产生游离脂肪酸，使产品口感和品质变差[8-10]；微生物的繁殖、贮藏环境温度、湿度的不适等也会影响燕麦粉加工和食用品质[5]。目前，加速预测货架期法(accelerated shelf-life testing，ASLT)已广泛应用于食品加工中[7]。在肉类、水果蔬菜及谷物中，分别通过pH值、维生素降解、脂肪酸值等指标建立了货架期模型[14-16]。包慧彬[11]以感官评定和脂肪酶、霉菌生长等为评价指标，建立了燕麦片货架期预测模型；闵 维等[12]以脂肪酸值和丙二醛为评价指标，通过加速贮藏试验，预测了燕麦片的货架期；常 盈[13]以脂肪酸值、霉菌、细菌为评价指标，预测了过热蒸汽处理后燕麦籽粒的货架期。目前，对燕麦粉货架期的研究报道很少。本研究将不同制粉方式的燕麦粉(炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉)置于较高的贮藏温度下，以脂肪酸值和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量为评价指标，应用Arrhenius模型及热力学理论和统计学原理，预测三种燕麦粉的货架期，为工厂的燕麦粉生产和原料选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

燕麦品种坝莜1号，由张家口农科院提供。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

炒制燕麦粉：燕麦经润麦(水分含量20%～24%)、炒熟灭酶(240 ℃，10 min)后磨粉；燕麦片粉：燕麦经烘麦塔140 ℃热风和水蒸汽灭酶45 min后制成燕麦片，磨粉；超微燕麦粉：燕麦经炒熟灭酶(240 ℃，10 min)，分级式冲击磨SPI-66A磨粉。将三种燕麦粉用PE封口袋分装(每袋100 g)，分别放入电热鼓风干燥箱(40 ℃和50 ℃)。

1.2.2 样品货架期预测方法

样品货架期预测参照任亚妮等[17-19]方法；Arrhenius模型参照闵 维等[12]方法。

1.2.3 测定指标与方法

水分含量：采用GB/T 5009.3-2010中常压干燥法。脂肪含量：采用GB/T 14772-2008中索式抽提法。脂肪酸值：参照GB/T 5510-2011滴定法测定。丙二醛(MDA)含量：参考闵 维[12]方法，采用硫代巴比妥酸比色法。脂肪酶和过氧化氢酶活性参考常 盈[13]方法测定。

1.3 数据处理

试验均进行3次重复，采用Excel和SPSS 16.0进行数据整理和差异显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 燕麦粉脂肪酸值和丙二醛含量分析

从图1可以看出，炒制燕麦粉在40 ℃和 50 ℃下贮藏时，其脂肪酸值及MDA含量均随时间延长而升高。在40 ℃的0～60 d，脂肪酸值由51.56升至105.23 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.057 2 μg·g-1升至0.140 1 μg·g-1，差异均显著(P<0.05)。50 ℃贮藏的第30天时，脂肪酸值和MDA含量达108.84 mg KOH·100 g-1和 0.158 3 μg·g-1。这说明贮藏温度越高，燕麦粉的脂肪酸值和MDA含量增幅越大。

在40 ℃和50 ℃下贮藏，燕麦片粉脂肪酸值和MDA含量均随时间延长而升高(图2)。40 ℃时，脂肪酸值在0～12 d迅速增大，在12～30 d增长趋于平稳，从开始的102.28升至354.74 mg KOH·100 g-1，差异显著；MDA含量呈平稳上升趋势，自 0.117 4 μg·g-1增至0.173 0 μg·g-1，差异显著。50 ℃贮藏时，脂肪酸值及MDA含量随时间延长也呈增加趋势，均较40 ℃增幅明显；0～15 d，脂肪酸值自102.28 mg KOH·100 g-1增至 357.60 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.117 4 μg·g-1增至0.204 3 μg·g-1，二者均差异显著(P<0.05)。

从图3可以看出，超微燕麦粉40 ℃和50 ℃贮藏时，其脂肪酸值和MDA含量均随时间延长而升高。40 ℃时，0～36 d，脂肪酸值由55.11 mg KOH·100 g-1增至127.51 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.056 1 μg·g-1增至0.146 8 μg·g-1，差异均显著；50 ℃时，0～15 d，脂肪酸值、MDA分别由55.11 mg KOH·100 g-1增至135.05 mg KOH·100 g-1、0.056 1 μg·g-1增至0.157 0 μg·g-1，差异均显著(P<0.05)。

2.2 燕麦粉货架期预测

在40 ℃、50 ℃下加速贮藏，用Arrhenius方程拟合推算，得出炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉的脂肪酸值和丙二醛含量变化均符合0级反应动力学，决定系数(R2)均在0.89以上，与Steele[20]研究结果一致。贮藏温度越高，反应速率越快。应用Arrhenius方程进行积分计算得出炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉以脂肪酸值和丙二醛为参考指标的Q10值分别为2.25和 2.33、2.16和2.32、2.38和2.68。一般脱水产品的Q10值在1.5～10之间[21]，说明本试验中Q10值处于合理范围，可以进行货架期预测。以脂肪酸值和MDA含量作为评价指标，根据Arrhenius方程计算出常温贮藏时，炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉的保质期分别为304 d和 327 d、140 d和168 d、204 d和258 d。取最小值得出炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉在常温 (20 ℃)贮藏的货架期约为304 d、140 d、204 d。

相同温度曲线上的不同小写字母表示不同天数间差异显著。下图同。

Different lower-case letters within same temperature curve indicate significant difference among different days.The same in figures 2 and 3.

图1 炒制燕麦粉40 ℃和50 ℃贮藏的脂肪酸值及MDA含量

Fig.1 Fat acidity value and MDA content of fried oat flour stored at 40 ℃ and 50 ℃

图2 燕麦片粉40 ℃和50 ℃贮藏的脂肪酸值及MDA含量

图3 超微燕麦粉40 ℃和50 ℃贮藏的脂肪酸值及MDA含量

表1 燕麦粉的水分和脂肪含量及脂肪酶和过氧化氢酶活性Table 1 Moisture and fat contents and lipase and catalase activity of oat flour

同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Different lower-case letters in same column indicate significant difference(P<0.05).

2.3 燕麦粉中水分和脂肪含量、脂肪酶和过氧化氢酶活性

为探究三种燕麦粉货架期产生差异的内在原因，对其进行水分和脂肪含量、脂肪氧化酶和过氧化氢酶活性的测定。由表1可知，脂肪含量和水分含量均表现为：炒制燕麦粉<超微燕麦粉<燕麦片粉；脂肪酶活性表现为：超微燕麦粉<炒制燕麦粉<燕麦片粉；而过氧化氢酶活性表现为：燕麦片粉<超微燕麦粉<炒制燕麦粉。被测指标在3个处理间差异均显著。

3 讨 论

本研究发现，不同制粉方式对燕麦粉的贮藏品质有明显影响，炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉的脂肪酸值和MDA含量均随贮藏时间的延长呈增加趋势，且50 ℃较40 ℃增长速率更大。前人研究小麦、糙米、稻米、燕麦等贮藏过程中的变化也有类似的发现，如小麦贮藏过程中，其脂肪酸值随时间延长不断增大[22-23]；稻谷的脂肪酸值和丙二醛含量随贮藏时间延长呈增大趋势[24]；气调贮藏燕麦籽粒随着温度升高和时间延长，脂肪酸值和丙二醛含量均增大，燕麦籽粒常温下储藏 180 d时，脂肪酸值达99.88 mg KOH·100 g-1[25]；而闵 维等[12]研究发现，裸燕麦片在加速贮藏 (75 ℃)时，脂肪酸值自140 mg KOH·100 g-1增至188 mg KOH·100 g-1(18 d)。本研究结果与其有一定差异，可能是由于燕麦粉灭酶温度不同，导致残余酶活性较高；样品原始脂肪酸含量较高；磨粉后贮藏，燕麦粉与氧气接触更充分，氧化速率加快。

根据ASLT加速试验结果，用Arrhenius方程拟合推算，得出炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉的脂肪酸值和丙二醛含量变化均符合0级反应动力学，且具有很好的相关性(R2≥0.89)，这说明本模型建立合理。借此推算得到常温 (20 ℃)下贮藏，炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉的货架期分别为304 d、140 d、204 d。常 盈[13]用ASLT法预测得，在常温(25 ℃)条件下，燕麦籽粒经过170 ℃、2 min和160 ℃、2 min的过热蒸汽处理后，货架期约为 220 d和168 d；闵 维等[12]研究预测得，室温(20 ℃)条件下，裸燕麦片、皮燕麦片的货架期分别约为585 d、274 d。结果差异可能是由于样品来源不同、处理方式存在差异等，还可能与燕麦片和燕麦粉的状态不同有关，燕麦片为片状结构，而燕麦粉是粉粒状结构，在贮藏中燕麦粉与空气接触面积更大，会加快其氧化，导致其货架期变短。

本研究中，三种燕麦粉货架期的差异可能与其前处理方式有关。由脂肪酸值和MDA含量结果可以看出，三种燕麦粉起始脂肪酸值大小为：炒制燕麦粉<超微燕麦粉<燕麦片粉；起始MDA大小为：超微燕麦粉<炒制燕麦粉<燕麦片粉。这可能因为燕麦片为片状结构，表面积大，更易接触空气加速氧化，所以其起始脂肪酸值和MDA都较大。炒制燕麦粉和超微燕麦粉均经240 ℃高温灭酶，而燕麦片粉经140 ℃处理，灭酶和杀灭微生物的效果不够，导致其初始脂肪酸值和MDA都最大，且贮藏时氧化速度也最快。谷物脂质氧化还会受到水分、脂肪含量的影响[12]。研究表明，谷物中的脂肪和水分含量越高越易被氧化[26-27]。炒制燕麦粉的货架期较长，可能与其水分和脂肪含量较低，导致氧化速度低有关。脂肪酶和过氧化氢酶是与脂肪氧化有关的两种重要酶，燕麦中脂肪酶活力高，会使籽粒中游离脂肪酸的含量增加，游离脂肪酸进一步氧化成过氧化物，从而导致燕麦品质下降；而过氧化氢酶以过氧化氢为底物，对脂肪的氧化具有抗性作用。燕麦片粉中脂肪酶活性较高，而炒制燕麦粉中过氧化氢酶活性较高，这可能是导致三种燕麦粉货架期差异的另一主要原因。

综上，影响燕麦产品货架期的原因可能是多方面的；燕麦产品的灭酶过程很关键；选择脂肪含量低的燕麦进行加工可降低脂肪氧化的风险；燕麦最终产品的水分含量对保证产品的品质和货架期也很重要。