过热蒸汽对燕麦挂面储藏稳定性及风味的影响

周 颖， 杨 震， 郭晓娜， 朱科学

(江南大学食品学院，无锡 214122)

挂面作为我国传统主食之一，具有制作简单，食用方便，适口性好等特点。近年来，杂粮挂面逐渐成为研究热点。燕麦中富含蛋白质、不饱和脂肪酸、β-葡聚糖及多酚等多种营养物质，其中β-葡聚糖有降低心脑血管疾病发病率和抑制餐后血糖升高的功效[1, 2]。研发燕麦挂面既可以满足消费者的健康需求，又可以为开发功能性主食提供价值参考。然而，因燕麦脂肪含量高，尤其是不饱和脂肪酸的含量为80%以上；燕麦籽粒皮层中含有较高活性的脂肪酶，一旦破碎脂肪酶就会引发脂质快速发生水解酸败，不利于生产加工和储藏[3]。因此，加工前及时钝化燕麦中脂质降解酶活性，对提升燕麦制品加工品质，延长保质期十分必要。

目前，为预防燕麦制品发生脂质酸败，常用的热处理灭酶手段有微波、挤压、红外烘烤和蒸汽处理等[4]。过热蒸汽作为一种新型热处理方法，是指在恒定压力下再加热饱和蒸汽，快速将热能传递至食品内部，从而达到快速灭酶灭菌的效果，其具有传热效率高，处理时间短，安全无污染等优点，并且能较好地保留食品中热稳定性差的营养成分[5]。Zhang等[6]研究表明过热蒸汽处理能够有效抑制燕麦中脂肪酶活性，所制得的燕麦面条的质构和感官品质也大大提高。Wang等[7]研究发现青稞经160 ℃过热蒸汽处理10 min后，脂肪氧合酶失活60%，过氧化物酶失活100%。Guo等[8]研究表明过热蒸汽170 ℃处理7 s后能有效钝化全麦粉中的脂肪酶和脂肪氧合酶活性，并且全麦粉中微生物含量也显著降低，延长了全麦半干面的保质期。然而，关于过热蒸汽处理燕麦对储藏期间燕麦挂面中酶活变化、脂肪酸变化、生育酚含量以及风味成分等相关品质的研究鲜有报道。因此，本研究以燕麦为原料，对籽粒进行过热蒸汽预处理，然后制成燕麦挂面进行加速储藏实验，分析其储藏期间的理化性质、脂质变化和挥发性风味物质，以期为改善燕麦挂面储藏品质，提高脂质稳定性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦米，四川省凉山市布拖县，蛋白质13.11%，脂肪6.36%，灰分1.73%；小麦粉：蛋白质11.32%，脂肪1.28%，灰分0.46%(成分全部以样品干基质量计)。对硝基苯酚正辛酸酯(pnpc)，纯度>97%；庚烷、异丙醇、1,4-二氧六环、十九烷酸甲酯，纯度>99%；生育酚，纯度>99%。其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

WS-FMD15型过热蒸汽设备，HWJZ-5型真空和面机，JMTD-168/140型压面机，SYT-030型智能挂面干燥实验台，TU1810D型分光光度计，DIONEX ASE 350快速溶剂萃取仪，GC-2010 PLUS气相色谱仪，Waters 1525液相色谱仪，TSQ Quantum XLS三重四极杆气质联用仪。

1.3 方法

1.3.1 过热蒸汽处理

调节燕麦籽粒水分至20%，称取500 g样品于过热蒸汽设备进料系统中，蒸汽流量为22.0 m3/h，处理温度为160、170、190 ℃，每个对应温度下分别处理3、5、10 s。处理完的籽粒置于30 ℃烘箱，烘至原始含水量11%左右。

1.3.2 燕麦挂面制作

燕麦磨粉过80目，与小麦粉1∶1混合均匀，加入40%水和1%盐(以燕麦-小麦混和粉质量计)，真空条件下(真空度-0.08 MPa)和面7 min，和好的面絮30 ℃熟化30 min后用压面机逐步压延切条，面条厚1 mm宽2 mm，最后置于智能挂面干燥机中干燥定条。挂面初始含水量控制在12%～13%。每50 g挂面用聚乙烯袋包装并密封，置于恒温恒湿箱(40 ℃，RH 75%)中加速储藏，每3周取1次样。未经热处理的燕麦制得的挂面为空白对照。

1.3.3 酶活测定

脂肪氧合酶(LOX)测定参考Cato等[9]的方法。2 g样品(挂面磨粉过80目)与10 mL磷酸盐缓冲液(0.05 mol/L，pH 7.5)混匀，冰浴30 min后离心15 min(10 000 r/min，4 ℃)。取上清酶液20 μL，加入2 890 μL乙酸钠缓冲液(50 mmol/L，pH 5.5)和90 μL亚油酸底物迅速混匀。3 min内每30 s记录该体系在234 nm处的吸光值。每分钟吸光度增加0.01为1个酶活单位U。

脂肪酶活测定参考Qu等[10]的方法，称取2 g样品，加入10 mL Tris-HCl缓冲液(0.05 mol/L，pH 8.0)，振荡混匀，冰浴30 min后在10 000 r/min，4 ℃条件下离心15 min，得到粗酶液。取200 μL酶液，依次加入1 780 μL Tris-HCl缓冲液和20 μL pnpc-乙腈溶液(10 mmol/L)，迅速混匀，3 min内每30 s记录该体系在37 ℃条件下405 nm处的吸光值。每分钟吸光度增加0.01为1个酶活单位U。

过氧化物酶(POD)活性参考Jiang等[11]的方法。称取0.5 g样品，加15 mL去离子水混合，室温浸提30 min。将混合物以10 000 r/min离心20 min后，收集上清酶液。将愈创木酚(1%溶于96%乙醇溶液)和1% H2O2溶液1∶1混合，取600 μL该混合液加入1 200 μL酶液，记录3 min内470 nm处的吸光值变化。每分钟吸光度增加0.01为1个POD酶活单位U。空白对照以去离子水代替酶液。

1.3.4 脂质提取

根据Lampi等[12]的方法，利用快速溶剂萃取仪提取燕麦挂面中的脂质。称取1 g挂面粉与等量的石英砂混合，置于11 mL的萃取池中，并用石英砂填满萃取池。在压力1 000 psi，100 ℃条件下加热5 min，以丙酮作为流动相提取10 min，循环2次。收集提取物并转移至圆底烧瓶，旋转蒸发(温度40 ℃，真空度250 MPa)除去溶剂，再用庚烷溶解残留物，并定容至10 mL，-18 ℃保存待用。

1.3.5 脂肪酸值测定

燕麦挂面中脂肪酸值测定参考GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》。

1.3.6 脂肪酸组成的测定

燕麦挂面中脂肪酸组成根据Li等[13]的方法并略作修改。取1.3.4中的含油样品1 mL，氮气吹干庚烷后加入2 mL 2% NaOH-CH3OH溶液，于65 ℃水浴加热30 min，至油珠消失。再加入2 mL 14% BF3-CH3OH溶液继续加热20 min。取出冷却至室温，加入2 mL庚烷混匀，再加入2 mL饱和NaCl溶液充分混匀。静置待分层完全，取上层有机相至干净试管中，加入少量无水Na2SO4，取上层澄清溶液过0.22 μm有机滤膜至进样瓶中。气相分析条件：样品体积1 μL，N2为载气，流速3 mL/min，分流比80∶1；采用DB-WAX毛细管(30 m× 0.25 mm × 0.25 μm)，程序升温：150～190 ℃，升温速率5 ℃/min，保持2 min；190～240 ℃，升温速率5 ℃/min，保持10 min；进样口温度：250 ℃；氢火焰离子检测器温度：250 ℃。假设所有化合物响应值均相等，使用十九烷酸甲酯作为外标对脂肪酸含量定量(mg/g)。

1.3.7 生育酚含量的测定

根据Lampi等[14]的方法略作修改，使用正相高效液相色谱-荧光检测器，测定燕麦挂面中生育酚含量。取1 mL方法1.3.4中的样品通过0.22 μm有机滤膜至液相瓶中。流动相∶1,4-二氧六环∶庚烷=3∶97；流速：1 mL/min；硅胶柱：4.6 mm×250 mm×0.5 μm，柱温30 ℃；荧光检测器波长：λex=292 nm，λem=325 nm。根据相应的生育酚标品绘制标准曲线，计算样品中生育酚含量。

1.3.8 挥发性风味物质的测定

燕麦挂面中挥发性风味物质测定参考Heinio等[15]的方法并作部分修改。取2 g挂面于20 mL顶空瓶中密封，并于恒温恒湿箱中储存0、3、6、9、12周，定期取样，使用配备有DVB/CAR/PDMS(30/50 μm)固相微萃取探针的TSQ Quantum XLS三重四极杆气质联用仪(GC-MS)进行分析。将装有样品的顶空瓶置于加热装置中250 r/min，60 ℃萃取30 min，萃取后迅速进样，解析5 min。进样口温度为250 ℃，采用不分流的模式，载气为氦气，流速0.8 mL/min；使用DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，升温程序为：初始温度40 ℃，保持4 min，以5 ℃/min升温至70 ℃，再以10 ℃/min升温至230 ℃，保持8 min。电离方式为EI，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，接口温度250 ℃，质量扫描范围m/z=33～450。将GC-MS图谱与NIST和Wiley数据库进行匹配，样品中风味物质的含量以峰面积表示。

1.3.9 数据分析

所有实验重复3次，取平均值。使用SPSS 22软件进行单向方差分析，并用Tukey分析检验数据间显著性差异，P<0.05说明存在显著性差异；采用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 过热蒸汽处理对燕麦原料中酶活的影响

燕麦经过不同温度、时间的过热蒸汽处理后，酶活变化如表1所示。随着过热蒸汽处理温度的升高和时间的延长，燕麦中LOX、脂肪酶、POD活性显著性(P<0.05)降低。在各处理温度条件下，当处理时间为3、5 s时，LOX活性较对照组增加，而当时间延长至10 s时，所有处理组未检出LOX活性。酶活增加可能是过热蒸汽处理前润麦调整水分至20%的缘故，水分活度越低，灭酶效果越差；但水分活度太高，籽粒中内源性酶会被激活[16]。燕麦相对于其他谷物具有较高的脂肪酶活性，结果显示仅160 ℃处理3 s便可钝化100%脂肪酶活性。由于POD酶较难以灭活，通常用残余POD活性反映热处理效果[17]。经过160 ℃ 5 s、170 ℃ 5 s、190 ℃ 3 s处理，POD活性降低了99%以上，处理10 s后，POD活性为0。综合考虑，选择了160、170、190 ℃处理10 s的燕麦作为原料，制作挂面进行储藏实验。

表1 不同温度和时间的过热蒸汽处理对燕麦中酶活的影响

2.2 燕麦挂面在储藏过程中酶活的变化规律

图1表示了过热蒸汽处理后制成的燕麦挂面在储藏期间酶活的变化规律。由图1a知，储藏前热处理组LOX酶活性显著(P<0.05)高于对照组，而随热处理组温度升高，对LOX酶活的抑制效果越明显，这可能是由于热处理后的燕麦粉在和面过程中快速吸湿，面条中的水分活度快速升高，使得部分未彻底抑制的LOX酶活复性[18]，从而导致处理组LOX酶活升高。在储藏过程中，对照组挂面LOX酶活显著(P<0.05)升高，直至第9周后开始降低，而处理组挂面储藏期前3周LOX酶活显著升高，随后开始波动下降，尤其是170、190 ℃处理组下降速率较快。当储藏12周时，对照组还维持较高的LOX酶活，但处理组酶活几乎检测不出，这说明储藏过程对酶活影响较大，尤其是处理组的酶活会随储藏期的延长而显著降低。对照组挂面脂肪酶活性初始约为11.07 U/(g·min)，储藏3周后未检测出活性，而处理组储藏前后均未检测出脂肪酶活性。此外，由图1b可知，过热蒸汽处理后燕麦挂面中POD活性显著(P<0.05)低于对照组，储藏期间对照组POD活性呈显著下降趋势，但残余活性仍然显著高于处理组，这也证实了过热蒸汽处理对燕麦挂面中POD酶的抑制效果显著。储藏过程中燕麦挂面的酶活呈现波动下降趋势，是因为酶活的大小与水分活度呈正相关，储藏期燕麦挂面含水量的下降会影响酶活状态。

注：同一处理组间标有不同小写字母以及不同处理组间标有不同大写字母表示在P<0.05水平上有显著性差异，下同。图1 过热蒸汽处理后燕麦挂面储藏期间的酶活变化

2.3 过热蒸汽处理对燕麦挂面储藏期间脂肪酸值的影响

由图2可知，过热蒸汽处理对燕麦挂面的初始脂肪酸值有显著影响(P<0.05)，较对照组燕麦挂面的脂肪酸值，过热蒸汽处理后燕麦挂面脂肪酸值降低了94.42%，而不同温度处理组间的脂肪酸值无显著差异。说明对照组在挂面制作前就已经发生了大量的脂肪酸水解，破碎后的燕麦中脂肪酶与脂肪大面积接触，快速引发了水解酸败反应，由于过热蒸汽预处理钝化了脂肪酶活性，所以酶水解反应受到抑制，处理组脂肪酸值显著降低[19]。随着储藏时间延长，对照组挂面脂肪酸值先升高，后基本保持不变，但9周之后脂肪酸值有所下降，说明游离脂肪酸期间可能发生了氧化反应，因积累过多的游离脂肪酸会对水解有抑制作用，故此时脂肪氧化速率高于水解速率[20]；过热蒸汽处理组脂肪酸值在储藏期间基本没有显著变化，表明在脂肪酶失活的情况下，脂质水解酸败进程受到了抑制。

图2 过热蒸汽处理后燕麦挂面储藏期间脂肪酸值的变化规律

2.4 过热蒸汽处理对燕麦挂面储藏期间脂肪酸组成的影响

储藏期间燕麦挂面的脂肪酸组成变化如表2所示。燕麦挂面中以不饱和脂肪酸(包括油酸、亚油酸、亚麻酸)为主，占总脂肪酸的77.05%。过热蒸汽160、170、190 ℃处理后，燕麦挂面脂肪酸组成未变，但总脂肪酸的初始含量较对照组分别下降了1.51%、2.10%、3.68%，可见随着处理温度升高，脂肪酸出现了轻微降解。储藏期间，脂质酸败主要是由不饱和脂肪酸降解引起，表现为亚油酸、亚麻酸含量一直降低，储藏9周时，挂面中不饱和脂肪酸含量发生了显著性(P<0.05)下降，这与脂肪酸值变化一致，说明期间燕麦挂面脂质以氧化酸败为主，生成了氢过氧化物，或醛、酮、酸等次级产物[21]。储藏12周后，对照组燕麦挂面总脂肪酸下降了12.49%，而过热蒸汽160、170、190 ℃处理组总脂肪酸下降了15.48%、13.51%、12.35%。由于160 ℃和170 ℃条件处理后的燕麦在制面过程中LOX酶被激活，不饱和脂肪酸在LOX酶作用下可能发生了氧化降解，导致其降解程度略高，但190 ℃组LOX活性低于160、170 ℃组，且储藏期间酶活呈波动下降趋势，故190 ℃处理对延缓燕麦挂面储藏期间的脂质降解有较好作用。

表2 过热蒸汽处理对燕麦挂面储藏期间脂肪酸组成变化的影响/mg/g

图3 过热蒸汽处理对燕麦挂面储藏期间生育酚含量的影响

2.5 储藏期间燕麦挂面生育酚含量变化

图3表示了过热蒸汽处理对燕麦挂面生育酚含量的影响以及储藏期间其生育酚含量的变化。由图3a、图3c可知，过热蒸汽处理后，燕麦挂面中初始α-、γ-生育酚含量显著(P<0.05)下降。其中，160、170、190 ℃处理组α-生育酚初始含量分别下降了41.25%、43.92%、69.73%，γ-生育酚含量分别下降了32.50%、35.00%、12.50%。由图3b可知，0周对照组β-生育酚为(0.54 ± 0.02) μg/g，而160、170、190 ℃组β-生育酚含量分别增加至(3.84±0.34)、(3.46±0.07)、(0.90±0.04) μg/g，图3d中，0周对照组δ-生育酚为(0.68±0.02) μg/g，经160、170、190 ℃处理后δ-生育酚含量分别增加至(4.82±0.05)、(4.65±0.05)、(3.18±0.13) μg/g。α-、γ-生育酚含量下降一方面可能是热处理破坏了其结构，另一方面可能是由于其参与了过热蒸汽处理引起的热氧化反应。有研究表明，生育酚抗氧化的有效性取决于其异构体类型和浓度[22]。其中，α-生育酚抗氧化性最强，β-生育酚、γ-生育酚的抗氧化活性分别是α-生育酚的25%～50%、10%～35%[23]，因此热处理对不同构型的生育酚含量的影响也会随其抗氧化活性不同而不同。而β-生育酚、δ-生育酚含量增加，可能是因为热处理使原先与脂质结合的酚游离出来，生育酚萃取率提高，但随着处理温度进一步升高，也会造成游离生育酚遭到破坏[24]。

储藏期间生育酚含量的下降与其干预脂质氧化反应有关[25]。生育酚与过氧化物自由基(ROO)结合速率高于不饱和脂肪酸，其与ROO结合生成氢过氧化物和酚氧自由基。由图3可知，储藏12周后，对照组中α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚分别下降了90.21%、31.48%、50.00%、69.12%；而160、170、190 ℃处理组α-生育酚分别下降了66.33%、79.37%、67.65%；β-生育酚分别下降了79.69%、75.14%、10.00%；γ-生育酚分别下降了25.93%、19.23%、40.00%；δ-生育酚3周内显著下降了95%左右，随后无显著性变化(P>0.05)。可见，对照组燕麦挂面中发生了剧烈的脂质氧化反应，同时对照组中α-生育酚含量下降程度最高说明α-生育酚的抗氧化活性较高，这与Yanishlieva等[26]研究结果相符。而热处理显著降低了储藏期间挂面中α-生育酚、γ-生育酚的消耗，说明过热蒸汽能延缓脂质氧化反应速率。

图4 过热蒸汽处理对燕麦挂面储藏期间挥发性物质变化的影响

2.6 储藏期间燕麦挂面特征性风味物质含量的变化

燕麦挂面在储藏期间主要风味物质(己醛、壬醛、己酸、乙酸、壬酸、2-戊基呋喃)含量变化如图4所示。研究表明不饱和脂肪酸在LOX、POD等脂质降解酶作用下，生成氢过氧化物、羟基酸等物质，其中氢过氧化物极不稳定，进一步生成醛、酮、酸、呋喃等挥发性小分子物质[27]，对燕麦挂面的风味有很大影响。如图4a所示，储藏期间燕麦挂面中己醛含量先升高后降低，处理组的己醛含量增加趋势比对照组大。此外，由图4b知，储藏期3周内对照组中壬醛含量显著降低，3～9周内其壬醛含量显著低于处理组。储藏期间处理组醛类物质含量较高说明热处理有利于醛类物质释放，适当浓度的己醛能赋予燕麦挂面谷物香气[27]，其次也可能是对照组中醛类物质部分先发生了氧化，生成了酸、醇等物质。图4d中，对照组的己酸含量储藏期间迅速增加，远高于热处理组。同时，对照组乙酸(图4c)和壬酸含量(图4e)储藏后期远高于170、190 ℃处理组，说明对照组中醛类物质已发生进一步氧化，产生了以己酸为主的酸类物质[12]，这也是燕麦挂面异味的主要来源之一。此外，2-戊基呋喃也是燕麦挂面中重要的脂质氧化产物，其通过LOX酶催化亚油酸的9-氢过氧化物氧化形成，具有油脂、豆腥味。由图4f知，储藏期间对照组的2-戊基呋喃含量远高于热处理组，第6周时达到最大值1.15×109，是热处理组的3.8～5.9倍。综上，过热蒸汽处理对储藏期间燕麦挂面中己酸和2-戊基呋喃等挥发性成分的产生有良好的抑制效果。

3 结论

过热蒸汽处理后，燕麦挂面中脂肪酶、POD活性分别降低了100%、92.61%。LOX活性储藏初期高于对照组，但随储藏时间延长，其活性显著降低。处理后挂面的初始脂肪酸值较对照组降低了94.42%，并且在储藏期间其脂质水解反应进程受阻。同时，经190 ℃ 10 s处理后挂面在储藏期间不饱和脂肪酸稳定性增强，脂质氧化降解程度降低。燕麦挂面中生育酚储藏稳定性明显提高，尤其是经190 ℃ 10 s处理后的燕麦挂面储藏期间对α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚的消耗降解程度明显低于其他处理组。此外，己酸、2-戊基呋喃是燕麦挂面脂质氧化酸败的主要挥发性产物，而170、190 ℃处理能显著抑制挂面储藏过程中己酸、乙酸和2-戊基呋喃的形成。过热蒸汽190 ℃ 10 s处理显著提高了燕麦挂面脂质储藏稳定性，并且有效抑制了挥发性物质的产生。