萌发及甜醅发酵处理对燕麦营养品质、淀粉体外消化能力及抗氧化性的影响

周海龙 崔江明 马利华

(徐州工程学院食品与生物工程学院，徐州 221111)

萌发过程是植物从休眠的静态跃升为生理活动频繁的动态的过程，萌发期间其呼吸作用增强，酶的种类和数量显著增加，并可能产生新的高活性物质[4]；微生物发酵不仅利用微生物的分解作用，释放燕麦组织中营养物质、生物活性物质，还可利用微生物的代谢产物，进一步提高燕麦的营养性与抗氧化性[5]。前人在这些方面均有一些研究与报道，如于晓妮等[6]研究表明发芽燕麦全粉的乳化性、吸水性指数、水溶性指数显著高于未发芽燕麦(P<0.01)，总酚含量约为未发芽燕麦的2倍；徐建国[7]研究表明燕麦发芽过程中, 天冬氨酸 (Asp) 、谷氨酸 (Glu) 、丝氨酸 (Ser) 呈降低趋势, 但在发芽后期含量增加, 其余氨基酸和总游离氨基酸含量在发芽过程中均呈增加趋势。燕麦蛋白体外消化率随着发芽时间延长而增加；贝琦[8]研究表明燕麦通过红曲霉固态发酵可以显著提高燕麦的总酚含量；史晓萌等[9]研究表明燕麦甜醅发酵后氨基酸组成比例更接近评价标准，其蛋白质营养质量更高、更全面，营养价值更高，口感更怡人。但对于萌发、发酵及萌发发酵处理燕麦的综合性比较与研究鲜有报道。本实验以普通裸燕麦为对照，分别进行萌发、甜醅发酵、萌发后再发酵处理，研究不同处理对燕麦营养性和抗氧化性的影响，为燕麦新型食品开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与试剂

裸燕麦：河北张家口坝上，2019年收获；甜醅。FeCl3、K3Fe(CN)6丙三醇、Al(NO3)3、NaNO2、3.5-二硝基水杨酸、FeSO4、牛肉浸膏蛋白胨、柠檬酸等，均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 燕麦的处理

对照：称取适量普通裸燕麦粒，磨粉，备用。

萌发：筛选籽粒饱满、成熟度好的燕麦, 先用2%次氯酸溶液浸泡10 min, 再用0.1%H2O2中浸泡10 min杀菌, 清水反复冲洗后再浸泡12 h, 室温下催芽24 h播种，于20 ℃恒温箱中避光连续萌发，每隔8 h浇水1次，保持滤纸的湿度在95%以上。培养箱中萌发72 h，取出烘干，磨粉备用。

耕地质量统一调查研究（龚西征等） ..............................................................................................................1-36

发酵：挑选颗粒完整的燕麦，清洗后加水浸泡、蒸煮，冷却后接种2.75 g/kg甜酒曲，搅拌均匀后，放到30 ℃培养箱中发酵48 h后，取出烘干、磨粉，备用。

先萌发后发酵处理：按照以上步骤将燕麦先萌发，再进行发酵处理后，称量备用。

1.2.2 总多酚含量的测定

采用铁氰化钾法[10]对燕麦的总多酚含量进行测定，以没食子酸作标准品绘制多酚标准曲线，根据标准曲线计算总酚含量(mg/g)。在25 mL的容量瓶中加入燕麦提取液，0.1 mol/LFeCl3溶液、0.008 mol/L K3[Fe(CN)6]溶液和0.1mol/L HCl溶液各0.5 mL，摇匀后定容，在波长695 nm处测定其吸收值。

1.2.3 黄酮含量的测定

采用芦丁作标准品[11]，绘制黄酮标准曲线,根据标准曲线计算总酚含量(mg/g)。取2 mL的燕麦提取液加入70%乙醇2 mL、0.75 mL质量分数5%的NaNO2摇匀，室温下静置5 min，然后再加入0.5 mL 的10% Al(NO3)3，室温下放置5 min，加入4 mL的5%NaOH，摇匀定容，510 nm处测吸光度。

1.2.4 β-葡聚糖含量的测定

采取刚果红显色法[12]，以刚果红作标准品绘制标准曲线，根据标准曲线计算β-葡聚糖含量(mg/g)。

1.2.5 游离氨基酸含量的测定

采用茚三酮比色法[13]，以谷氨酸为标准溶液绘制标准曲线，根据标准曲线计算含量(mg/g)。

1.2.6 淀粉体外消化能力测定

淀粉体外消化采用参考文献[14]中的方法，由于人体消化淀粉的速率不同，将淀粉分为快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗性淀粉(RS)。

RDS=(G20-G0)×0.9/TS×100%

SDS=(G120-G20)×0.9/TS×100%

RS=(TS-RDS-SDS)×0.9/TS×100%

式中：TS为淀粉的总质量/mg；0.9为转化因子；G0为淀粉中游离的还原糖含量/mg；G20为样品酶解20 min后还原糖的含量/mg；G120为样品酶解120 min后还原糖的含量/mg。

1.2.7 抗氧化性测定

自由基清除率达到50%的抗氧化剂浓度为半数清除率IC50。

1.2.7.1 清除羟基自由基的活性测定

采用水杨酸法[15]测定燕麦的羟自由基清除率。在25 mL容量瓶中依次加入燕麦提取物、6 mmol/L FeSO4溶液、6 mmol/L水杨酸溶液及6 mmol/L H2O2溶液各2 mL，以H2O2溶液作为启动反应，摇匀定容10 min，于510 nm处测吸光度，以空白溶液做对比。

式中：A0为空白吸光度；A1为样品吸光度。

1.2.7.2 清除DPPH自由基活性的测定

对燕麦DPPH自由基清除效果进行测定[16]。称取0.012 8 g DPPH加水溶解于小烧杯中，移至50 mL 容量瓶，定容，摇匀。利用DPPH的溶液特征紫红色团的吸收峰，用分光光度法测定加抗氧化剂提取液后在波长517 nm处吸收的下降表示其对有自由基清除能力。样品对DPPH自由基的清除能力为：

式中：A0为DPPH+体积分数80%乙醇溶液；Ai为DPPH+样品溶液；Aj为样品溶液+体积分数80%乙醇溶液。

取DPPH母液5 mL，加入样品及参照液，用二次蒸馏水定容于10 mL容量瓶中，置于20 ℃水浴锅恒温30 min，于517 nm波长下测定吸光度。

1.2.8 数据分析

实验中每个样品做3个平行，每个处理重复3次，数据采用 SPSS 24.0 数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同处理对燕麦中总多酚及黄酮含量的影响

萌发是一种生理过程，燕麦在萌发过程中苯丙氨酸解氨酶等一些相应的酶活性被激活，又合成了新的多酚类化合物[17]；甜醅发酵则是通过米曲霉菌、根霉菌等微生物的繁殖及其代谢产物破坏分解细胞壁，释放细胞中的活性物质，还可以通过微生物的自身代谢，产生一些生物活性物质[18]。由图1可知，不同处理燕麦中总多酚及黄酮含量均高于对照；发酵处理后的燕麦总多酚含量及黄酮含量较对照提高46.7%、56.94%；而先萌发再发酵处理是结合生理过程及微生物和酶的生物作用，比对照极显著提高(P<0.01)，比单独萌发或发酵处理显著提高(P<0.05)。

图1 不同处理对燕麦中总多酚及黄酮含量的影响

2.2 不同处理对燕麦游离氨基酸含量、β-葡聚糖含量的影响

由图2可知，不同处理对燕麦游离氨基酸含量及β-葡聚糖含量的影响较为明显。萌发、发酵处理后燕麦游离氨基酸含量较对照提高；萌发处理后，在水解酶作用下葡聚糖分解导致葡聚糖含量下降，比对照略有下降，而微生物生长繁殖主要利用单糖，微生物的活动可以减弱种皮的覆盖度，破坏细胞壁，释放细胞内物质，甜醅发酵后燕麦β-葡聚糖含量比对照略有提高；先萌发后发酵处理游离氨基酸含量比对照极显著提高(P<0.01)，比单独萌发、单独发酵显著提高(P<0.05)；先萌发后发酵处理，由于先萌发的燕麦破坏了燕麦的种皮和部分细胞壁，更有利于微生物的生长繁殖，再经过甜酒曲的发酵，燕麦中β-葡聚糖含量比对照、单独萌发、单独发酵均略有提高。

图2 不同处理对燕麦游离氨基酸含量、β-葡聚糖含量的影响

2.3 不同处理对燕麦淀粉体外消化的影响

由于萌发过程、米根霉等微生物繁殖代谢激活燕麦中淀粉酶等多种酶[19]，根据图3分析得知，各样品中的淀粉体外消化率随着消化时间的增加而呈现不断上升的趋势(P<0.05)，且不同的样品中淀粉的体外消化率的变化情况也不同，经过萌发、甜醅发酵后等处理的燕麦中的淀粉在初级阶段的消化率高于对照，萌发燕麦RDS、甜醅发酵RDS含量比对照均有提高，而先萌发后发酵处理后RDS含量比对照提高了12.13%；而消化中后期阶段所有处理样品的淀粉体外消化率则均低于对照，3种处理后燕麦中的RDS和RS的含量与对照无显著差距(P>0.05)，说明燕麦经过萌发、甜醅发酵及先萌发后发酵的3种处理，燕麦淀粉的体外消化变化趋势较平缓。

图3 不同处理对燕麦淀粉体外消化的影响

2.4 不同处理对燕麦抗氧化性的影响

由图4 可知，燕麦体外抗氧化能力通过几种不同处理均比对照有所提高。萌发处理燕麦羟基自由基、DPPH自由基IC50比对照降低，甜醅发酵处理的燕麦抗氧化能力略高于萌发处理，羟基自由基、DPPH自由基IC50比对照的降低，先萌发再发酵处理的燕麦体外抗氧化能力最好，羟基自由基、DPPH自由基IC50比对照显著降低(P<0.05)，比单独萌发和单独发酵降低，可能是因为燕麦通过生理萌发结合微生物、酶的生化作用，释放了更多的总多酚及黄酮物质[20]。

图4 不同处理对燕麦羟基自由基、DPPH自由基清除效果的影响

3 结论

萌发、甜醅发酵、萌发后在发酵处理可以较好地提高燕麦的营养品质及抗氧化性，处理后燕麦中总多酚含量、黄酮含量、游离氨基酸含量均显著(P<0.05)高于对照；羟基自由基、DPPH自由基IC50则显著(P<0.05)低于对照，其中先萌发再发酵处理效果高于单独萌发与发酵处理；而3种处理后的燕麦淀粉的体外消化率的变化趋势则比对照平缓，RDS含量有一定程度提高，但SDS和RS的含量无显著变化(P>0.05)。