不同热加工对萌动青稞营养成分和加工特性的影响

申瑞玲 张亚蕊 张 婷 朱莹莹 董吉林 杨 溢

(郑州轻工业大学食品与生物工程学院， 郑州 450002)

目前虽对青稞和萌动青稞的热加工有一定研究，但不同热加工方式对萌动青稞营养成分及加工特性影响的研究较少。因此，本实验以萌动青稞为原料，研究了经不同热加工后营养成分及加工特性的变化，以期为萌动青稞食品的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

青稞由西藏农科院提供；次氯酸钠、氢氧化钠、浓硫酸等均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

HWS-350智能恒温恒湿箱；Dharma 11台式同向双螺杆挤出实验机；MG38CB-AA电烤箱；X.rite色差计；RVA4500快速黏度分析仪；Q100型差示扫描量热仪(DSC)；JSM-6490LV扫描电子显微镜(SEM)。

1.3 方法

1.3.1 萌动青稞的制备

参考课题组前期研究结果[9]，将青稞籽粒置于5%的次氯酸钠溶液中浸泡30 min消毒除杂，清洗后先浸泡再萌动。最佳浸泡工艺为：时间12 h、温度30 ℃、料液比1∶4；其最佳萌动条件为：时间12 h，温度25 ℃，湿度95%，自然风干备用。

1.3.2 不同热加工萌动青稞粉的制备

萌动青稞直接磨粉，即为对照组；烤箱上下火温度为130 ℃，烘烤时间为40 min，即为干热熟制粉；将萌动青稞于1 000 W微波处理2 min，即为微波熟化粉；挤压出料模头温度为180 ℃，物料含水量调节至28%，螺杆转速为220 r/min，得到挤压膨化粉。样品均过0.3 mm筛，保存备用。

1.3.3 不同热加工萌动青稞粉营养成分的测定

灰分含量的测定：GB 5009.4—2016方法；脂类含量的测定：GB 5009.6—2016方法；蛋白质含量的测定：GB 5009.5—2016方法，氮折算为蛋白质系数N=5.83；淀粉含量的测定：GB 5009.9—2016方法；总膳食纤维含量的测定：酶-重量法AOAC 985.29；β-葡聚糖含量的测定：酶法AOAC 995.16；总酚含量的测定：Folin-Ciocalteau法；γ-氨基丁酸含量测定：NY/T 2890—2016 稻米中γ-氨基丁酸的测定 高效液相色谱法。

1.3.4 不同热加工萌动青稞粉色度的测定

用X.rite色差计测定其色度，并用三色协调系统(L*、a*、b*)表示颜色。总色差ΔE*公式如下：

(1)

明度差 ΔL*=L样品*-L标准*

(2)

(3)

式中：样品为不同热加工的样品；标准为对照样品。

1.3.5 不同热加工萌动青稞粉扫描电镜观察

取适量样品固定于样品台上，喷金后在SEM上观察样品表观结构，其中电压为20 kV，放大倍数分别为1 500倍及3 000倍。

1.3.6 不同热加工萌动青稞粉粒径分布的测定

准确称取0.8 g样品(干质量)，加15 mL蒸馏水，超声波分散30 min，使其充分混匀，用激光粒度仪在0.1～5 000 nm范围内进行扫描。

1.3.7 不同热加工萌动青稞粉的水合特性

准确称取0.1 g样品，放入已知质量的离心管中，加入20 mL去离子水混匀，分别置于37、50、100 ℃水浴锅中振荡30 min，然后在4 000 r/min离心15 min，将上清液倒入恒重的平皿中并放入105 ℃烘箱再次恒重。用公式计算吸水指数(WAI)、水溶性(WS)、膨胀势(SP)：

(4)

(5)

(6)

式中：m为样品干质量/g；m1为干燥至恒重的上清液质量/g；m2为离心管中沉淀的质量/g。

1.3.8 不同热加工萌动青稞粉糊化特性的测定

参照GB/T 24852—2010的方法。

1.3.9 不同热加工萌动青稞粉热特性的测定

取3.0 mg样品置于铝盘并加6 μL蒸馏水，之后将DSC铝盘进行压片，置于常温下平衡24 h后以5 ℃/min从30 ℃升温至100 ℃，测定热特性参数。

1.4 数据统计与分析

数据统计采用Origin 8.0和SPSS 21.0进行整理分析，P<0.05为显著。

2 结果与分析

2.1 不同热加工对萌动青稞粉营养成分的影响

由表1可知，3种热加工萌动青稞粉灰分和淀粉含量均降低，干热熟制粉和微波熟化粉脂肪含量有所增加，总膳食纤维和β-葡聚糖含量显著提高(P<0.05)。这可能是由于加热过程中有些矿物质易挥(如碘、硒等)，部分淀粉分解为糊精或还原糖，同时脂肪分解为脂肪酸、单甘脂肪和淀粉与蛋白质复合[10]，分子运动加剧，易于膳食纤维[11]和β-葡聚糖溶出等原因造成的。此外，熟化后的萌动青稞粉总酚含量增加，这可能是因为热加工会使一些可溶性酚类释放，也有可能是因为酚类物质与蛋白质等交联所致[12]。青稞萌动前GABA的含量约为25 mg/100 g[13]，青稞萌动后，GABA含量显著增加(P<0.05)，但干热熟制和微波熟化2种加工方式均使GABA含量降低，这可能是因为在干热熟制和微波熟化过程中，处理时间过长抑制了谷氨酸脱羧酶的活性；也有可能是因为这2种热加工方式加速了美拉德反应，样品中的氨基酸和还原糖更多的结合所致[14]。结果表明3种热加工均能影响基本营养成分和功能成分的变化，尤其是促进膳食纤维、β-葡聚糖等含量的增加。

表1 不同热加工对萌动青稞营养成分的影响(干基)

注：数据均表示为平均值±标准差，同行数值后字母不同表示样品之间差异显著(P<0.05)。

2.2 不同热加工对萌动青稞粉色度的影响

如表2所示，与对照组相比，干热熟制粉L*升高，说明其亮度升高，而其他2种粉L*降低，则亮度降低。3种热加工粉的a*均显著下降，说明红色变浅。干热熟制粉b*降低，说明其黄色变浅，而其他2种粉的b*显著升高，则黄色变深，且挤压膨化粉总色差值ΔE*值最大，为4.93。经不同热加工后萌动青稞粉颜色的差异性可能与黄酮类、多酚类等呈色物质的含量有关[15]，也有可能与不同热加工过程中萌动青稞粉发生了不同程度的美拉德反应、焦糖化反应等非酶褐变有关[16]。

表2 不同热加工对萌动青稞粉色度的影响

注：数据均表示为平均值±标准差，同列数值后字母不同表示差异显著(P<0.05)。

2.3 不同热加工萌动青稞粉扫描电镜观察

从图1可以看出，对照组萌动青稞粉多呈圆形或椭圆形结构，且表面较光滑，有球型淀粉颗粒附着。热加工后的萌动青稞粉淀粉颗粒均遭到一定程度的破碎，干热熟制粉表面内凹，呈不规则多孔状，附着较少淀粉颗粒；微波熟化粉呈片状，表面积增大；挤压膨化粉呈不规则的片状，几乎不存在完整的淀粉颗粒，其淀粉颗粒和蛋白分布的更加紧密，糊化的更完全，结果与Wang等[17]的报道一致。

2.4 不同热加工萌动青稞粉的水合特性

水合特性是研究萌动青稞粉理化性质的一个重要指标。其中吸水指数表征样品在水中分散吸水的能力，水溶性表征样品在水中的溶解能力，而膨胀势则反映了淀粉在糊化过程中的吸水力及在一定条件下离心后其糊浆的持水力[18]。37 ℃时，3种热加工粉膨胀势有显著性差异(P<0.05)，干热熟制粉和微波熟化粉有所降低，而挤压膨化粉却显著增加。在50 ℃时，3种热加工粉中挤压膨化粉水溶性和膨胀势增幅均最大，分别增加了7.13%、2.97%。在100 ℃时，挤压膨化粉吸水指数增加了4.67，说明该样品的吸水能力更好；但3个样品的水溶性显著降低，这可能是因为萌动青稞粉中蛋白含量较高，加热导致蛋白的溶解性降低，且在加热过程中形成了蛋白质-淀粉复合物和直链淀粉-脂肪复合物所致[19]。

2.5 不同热加工对萌动青稞粉糊化特性的影响

由表4可知，4种样品的糊化特性存在较大差异。峰值黏度的大小反应淀粉的增稠能力或结合水的能力[20]，3种热加工萌动青稞粉的峰值黏度均增加，其中挤压膨化粉峰值黏度值最大，这说明挤压膨化粉结合水的能力最强。干热熟制粉的谷值黏度、最终黏度、回生值无显著变化，但微波熟化粉和挤压膨化粉的谷值黏度、最终黏度、回生值均显著增加，与水合特性研究结果一致。3种热加工粉衰减值均升高，说明3种热加工方式均造成蜡质淀粉含量增加，这与陈峰青等[21]的研究结果一致。回生值是反映淀粉老化特性的重要指标，回生值越高，萌动青稞粉越容易老化；从表4可知，干热熟制粉回生值略有增加，微波熟化粉和挤压膨化粉回生值显著增加，这说明3种热加工萌动青稞粉抗老化能力不同程度降低[22]。糊化温度是表征淀粉糊化程度的指标，挤压膨化样品的糊化温度未检测到，说明其糊化得更完全。

图1 不同热加工萌动青稞粉扫描电镜图

表3 不同热加工萌动青稞粉的水合特性

样品吸水指数(WAI)37 ℃50 ℃100 ℃水溶性(WS)/%37 ℃50 ℃100 ℃膨胀势(SP)37 ℃50 ℃100 ℃对照3.08±0.04bc3.10±0.02b3.97±0.14d9.30±0.14d9.30±0.14c47.06±0.17a3.41±0.02b3.42±0.02b7.51±0.28b干热熟制2.96±0.08c3.09±0.10b5.78±0.26c13.55±0.09b14.66±0.04ab29.77±0.78b2.96±0.08d3.10±0.11b5.80±0.26c微波熟化3.16±0.02b3.32±0.19b7.62±0.23b11.72±0.04c13.12±1.39b23.40±0.57b3.17±0.02c3.33±0.19b7.63±0.22b挤压膨化5.70±0.02a6.38±0.19a8.46±0.06a14.46±0.27a16.43±0.57a27.63±0.02b5.71±0.01a6.39±0.20a8.49±0.06a

注：平均数±标准差，同列数值后字母不同表示差异显著(P<0.05)。

表4 不同热加工对萌动青稞粉糊化特性的影响

注：数据均表示为平均值±标准差，同行数值后字母不同表示差异显著(P<0.05)，-表示未检测到。

2.6不同热加工对萌动青稞粉热特性的影响

从表5可知，3种热加工萌动青稞粉的起始温度、峰值温度、终止温度均有显著性差异(P<0.05)。其中挤压膨化样品的终止温度较高，说明挤压膨化粉完成糊化所需的最终温度较高，与糊化特性研究结果一致。热焓值表示晶体的含量，不同热加工萌动青稞粉的热焓越大，晶体含量越高，这可能是因为在热加工过程中淀粉双螺旋结构重组造成的，该结果与Zhang等[23]的研究结果一致。

表5 不同热加工的萌动青稞粉的热特性参数

注：数据均表示为平均值±标准差，同行数值后字母不同表示差异显著(P<0.05)。

3 结论

3种热加工均能影响萌动青稞营养成分的变化，尤其是促进膳食纤维、β-葡聚糖等含量增加，这是因为在高温高压状态下，分子运动加剧所致。萌动青稞粉色度存在较大差异，这是因为不同热加工方式使萌动青稞粉发生了不同程度的美拉德反应、焦糖化反应等。通过扫描电镜观察到干热熟制粉呈不规则多孔状，微波熟化粉和挤压膨化粉呈片状，说明3种热加工对淀粉颗粒的状态均有影响。3种不同热加工均使萌动青稞粉的水合特性发生了改变，其中挤压膨化的水溶性、吸水指数和膨胀势均显著升高(P<0.05)，这说明该样品的吸水性更好。3种热加工萌动青稞粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度均升高，说明3种热加工方式均使萌动青稞粉黏度增大。挤压膨化处理的萌动青稞粉的TO、TP、TC变化最为显著，这说明该样品糊化得更完全。因此，挤压膨化这种加工方式更适于萌动青稞工业化生产。