炒制裸燕麥淀粉的提取及理化特性研究

郭項(xiàng)雨， 任 清， 張 曉

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高等學(xué)校工程研究中心，北京 100048)

炒制裸燕麥淀粉的提取及理化特性研究

郭項(xiàng)雨， 任 清， 張 曉

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高等學(xué)校工程研究中心，北京 100048)

通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交試驗(yàn)，確定堿法提取炒制裸燕麥淀粉的最佳工藝，并測定其理化特性．結(jié)果表明，炒制裸燕麥淀粉較佳提取條件是料液比為1∶18，pH值為9.5，提取溫度為50℃，提取時(shí)間為60 min．在此條件下，炒制裸燕麥淀粉提取率可達(dá)57.54%．理化特性研究表明，炒制裸燕麥淀粉中直鏈淀粉含量、藍(lán)值及糊化溫度均低于未炒制裸燕麥淀粉．

炒制裸燕麥;淀粉;提取;理化特性

燕麥?zhǔn)瞧鹪从谖覈墓爬显耘嘧魑镏?，是世界上八大糧食作物之一．燕麥屬禾本科燕麥屬，一般可分為帶稃型和裸粒型，我國栽培的燕麥以裸粒型為主．裸燕麥富含蛋白質(zhì)和β-葡聚糖［1］，具有降血壓、降血脂、降膽固醇、抗氧化、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫能力等保健功效［2－8］;其脂肪含量也是谷物中最豐富的，在脂肪酶的作用下會產(chǎn)生游離脂肪酸，發(fā)生酸敗，產(chǎn)生不良?xì)馕叮?］，進(jìn)而影響燕麥品質(zhì)．高溫炒制工藝是我國裸燕麥傳統(tǒng)加工特有的工序，其目的是滅活裸燕麥籽粒中的脂肪酶，從而延長其貨架期．然而傳統(tǒng)高溫炒制工藝是否引起裸燕麥品質(zhì)發(fā)生變化，目前尚未見國內(nèi)外報(bào)道．

大量研究表明，淀粉品質(zhì)對食品加工起著重要作用［10－16］．淀粉提取方法有堿法、酸法及酶法［17］．本文結(jié)合劉剛［18］等人對未炒制裸燕麥淀粉的提取方法，采用稀堿法提取炒制裸燕麥淀粉，并研究其理化特性．通過對炒制裸燕麥淀粉提取工藝及理化特性的研究，旨在確定傳統(tǒng)炒制工藝對燕麥淀粉品質(zhì)的影響，并為炒制裸燕麥淀粉在食品加工及其利用等方面提供一定理論基礎(chǔ)．

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

裸燕麥品種壩莜一號，河北張家口燕麥研究所;直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司;其他試劑均為分析純．

1.2 儀器與設(shè)備

Q200型差示掃描量熱儀，美國TA公司;5810R型離心機(jī)，美國Eppendorf公司;VC305型紅外測溫槍，勝利儀器廠;PHS－3D型pH計(jì)，三鑫儀器廠;SHA－B型恒溫水浴振蕩器，金城教學(xué)儀器廠．

1.3 方法

1.3.1 裸燕麥傳統(tǒng)高溫炒制工藝

炒制工藝在河北省張家口市農(nóng)科院裸燕麥研究所完成．首先將裸燕麥籽粒去雜，然后打開裸燕麥炒制專用鍋，當(dāng)鍋底中心溫度為350～400℃時(shí)，倒入裸燕麥籽粒并開始炒制，裸燕麥籽粒表面溫度達(dá)100～120℃時(shí)，繼續(xù)炒制5 min即得炒制裸燕麥籽粒．

1.3.2 炒制裸燕麥淀粉提取工藝

炒制裸燕麥籽?！シ邸撝?石油醚)→調(diào)漿→調(diào)pH值→攪拌→過濾去除篩上物→離心→沉淀→干燥→粉碎過目→炒制裸燕麥淀粉．

1.3.3 炒制裸燕麥淀粉提取單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.3.1 料液比的影響

準(zhǔn)確稱取5.00 g脫脂炒制裸燕麥粉6份，按料液質(zhì)量比為 1∶8，1∶10，1∶12，1∶14，1∶16，1∶18 溶于燒杯中，調(diào)節(jié)pH值為9，在常溫下提取60 min，計(jì)算炒制裸燕麥淀粉提取率．

1.3.3.2 pH值的影響

準(zhǔn)確稱取5.00 g脫脂炒制裸燕麥粉5份，按料液質(zhì)量比為1∶16溶于燒杯中，分別調(diào)至pH值為8，9，10，11，12，在常溫下提取 60 min，計(jì)算炒制裸燕麥淀粉提取率．

1.3.3.3 提取溫度的影響

準(zhǔn)確稱取5.00 g脫脂炒制裸燕麥粉5份，料液質(zhì)量比為1∶16溶于燒杯中，調(diào)至pH值為9，調(diào)至溫度為 20，30，40，50，60 ℃，提取 60 min，計(jì)算炒制裸燕麥淀粉提取率．

1.3.3.4 提取時(shí)間的影響

準(zhǔn)確稱取5.00 g脫脂炒制裸燕麥粉5份，料液質(zhì)量比為1∶16溶于燒杯中，調(diào)至pH值為9，調(diào)至溫度為 50 ℃，分別提取 60，90，120，150，180 min，計(jì)算炒制裸燕麥淀粉提取率．

1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于單因素提取炒制裸燕麥淀粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，如表1．

表1 正交設(shè)計(jì)因素水平表Tab．1 Level of factors of orthogonal design

1.3.5 炒制裸燕麥淀粉直鏈淀粉及支鏈淀粉含量與藍(lán)值和透明度的測定

直鏈淀粉含量測定方法參見國標(biāo) GB/Y－15683—2008進(jìn)行測定．

支鏈淀粉含量=100%－直鏈淀粉含量．

參考冷明新［19］和趙全［20］的方法測定藍(lán)值及透明度．

1.3.6 炒制裸燕麥淀粉糊化特性的測定

參考李新華［21］的方法測定裸燕麥淀粉糊化特性．

2 結(jié)果與分析

2.1 炒制裸燕麥淀粉單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 液料比的影響

液料比對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響結(jié)果如圖1．當(dāng)料液質(zhì)量比為1∶16時(shí)，炒制裸燕麥淀粉提取率達(dá)到最大，之后略有下降．這可能由于料液比過大，炒制裸燕麥淀粉中的可溶性淀粉溶解度相對增加，影響了總淀粉的提取．因此，選擇料液比為1∶16為較佳條件．

圖1 液料比對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響Fig．1 Influence of liquor to material on dry roasting naked oat starch extraction rate

2.1.2 pH值的影響

pH值對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響結(jié)果如圖2．當(dāng)pH值等于9時(shí)，炒制裸燕麥淀粉提取率最高．這可能由于pH值較高時(shí)，裸燕麥中的β-葡聚糖溶出，使得裸燕麥粉分散液黏度增加，不利于淀粉與蛋白質(zhì)分離，導(dǎo)致淀粉提取率降低．故選擇pH值為9為較佳條件．

圖2 pH值對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響Fig．2 Influence of pH value on dry roasting naked oat starch extraction rate

2.1.3 提取溫度的影響

提取溫度對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響結(jié)果如圖3．當(dāng)溫度為50℃時(shí)，炒制裸燕麥淀粉提取率最高，之后迅速下降．這是由于高溫導(dǎo)致淀粉部分糊化，黏度增加，不利于淀粉提?。虼?，提取溫度為50℃時(shí)是較佳條件．

圖3 溫度對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響Fig．3 Influence of temperature to material on dry roasting naked oat starch extraction rate

2.1.4 提取時(shí)間的影響

提取時(shí)間對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響結(jié)果如圖4．隨著提取時(shí)間的增加，炒制裸燕麥淀粉提取率不斷增加，但增加幅度并不明顯，可知，提取時(shí)間對總淀粉提取率的影響并不明顯．并且隨提取時(shí)間的增加，能耗也增加．因此，提取時(shí)間不作為正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素，正交試驗(yàn)中，提取時(shí)間選擇60 min．

圖4 時(shí)間對炒制裸燕麥淀粉提取率的影響Fig．4 Influence of time on dry roasting naked oat starch extraction rate

2.2 提取工藝正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2．由極差分析可知，各因素對炒制裸燕麥淀粉提取率影響大小順序是:pH值＞料液比＞提取溫度;由均值分析可知，炒制裸燕麥淀粉較優(yōu)提取條件為，料液比1∶18，pH=9.5，溫度50℃．在此條件下，炒制裸燕麥淀粉提取率可達(dá)57.54%．

正交試驗(yàn)方差分析如表3．由方差分析可知，料液比和pH值對炒制裸燕麥淀粉提取率有顯著影響(P＜0.05)，而提取溫度對炒制裸燕麥淀粉提取率影響較小．

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Tab．2 Results and analysis of orthogonal experiment

表3 正交試驗(yàn)方差分析表Tab．3 Variance analysis of orthogonal experiment

2.3 炒制裸燕麥淀粉理化特性的測定

炒制前后淀粉顆粒的理化特性如表4．與未炒制燕麥淀粉相比，炒制裸燕麥淀粉中直鏈淀粉含量及透明度發(fā)生極顯著性變化(P＜0.01)，藍(lán)值發(fā)生顯著變化(P＜0.05)．由于直鏈淀粉的顯色度顯著高于支鏈淀粉，故含有較高直鏈淀粉的試樣其藍(lán)值相應(yīng)就會較高，因此未炒制裸燕麥淀粉藍(lán)值高于炒制裸燕麥淀粉．淀粉糊化過程中，直鏈淀粉分子從淀粉顆粒中逸出，糊化后其重新排列相互締合，淀粉老化，產(chǎn)生凝膠或凝沉現(xiàn)象，使淀粉的透明度增加．由于炒制燕麥淀粉直鏈淀粉含量低，糊化后，其直鏈淀粉老化凝沉，導(dǎo)致其透明度升高．

表4 裸燕麥淀粉理化特性Tab．4 Physical and chemical properties of naked oat starch

2.4 淀粉糊化特性

炒制前后淀粉糊化特性見表5．炒制裸燕麥淀粉糊化溫度和熱焓均低于未炒制裸燕麥淀粉．Sakonidou等［22］指出加熱可以破壞淀粉顆粒之間的氫鍵，使淀粉分子膨脹，并最終導(dǎo)致淀粉顆粒破裂，使得淀粉變得易糊化．炒制工藝使得裸燕麥淀粉分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，氫鍵和結(jié)晶區(qū)發(fā)生斷裂，產(chǎn)生了部分糊化作用．糊化過程中，未炒制裸燕麥淀粉中所含的水分子進(jìn)入淀粉粒中，結(jié)晶相和無定形相的淀粉分子之間的氫鍵斷裂，破壞了淀粉分子的締合狀態(tài)，分散在水中成為親水的膠體溶液．而破壞分子間氫鍵需要外能，分子間結(jié)合力越大，排列越緊密的，拆開微晶束所需的外能就越大，因此未炒制裸燕麥淀粉需要較高的糊化溫度．

表5 裸燕麥淀粉的糊化特性Tab．5 Gelatinization temperature of naked oat starch

3 小結(jié)

通過研究炒制裸燕麥淀粉的提取工藝，確定了較佳提取條件為料液比為1∶18，pH值為9.5，提取溫度為50℃，提取時(shí)間為60 min．在此條件下，提取率可達(dá)57.54%．炒制工藝是我國裸燕麥傳統(tǒng)加工特有的工序．與未炒制燕麥淀粉相比，炒制裸燕麥淀粉中直鏈淀粉含量下降，理化特性發(fā)生很大改變，這對后期燕麥制品的加工有很大影響．本文確定了傳統(tǒng)高溫炒制工藝對燕麥淀粉品質(zhì)的影響，對于其他品質(zhì)的變化還有待進(jìn)一步研究．

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(責(zé)任編輯:葉紅波)

Extraction and Physicochemical Properties of Dry Roasting Naked Oat Starch

GUO Xiang-yu， REN Qing， ZHANG Xiao
(School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

The optimum extraction conditions of drying roasting naked oat starch were obtained by singlefactor experiment and orthogonal experiment as follows，material-water ratio 1∶18，pH value 9.5，extraction temperature 50℃ and extraction time 60 min．Under these conditions，the extraction rate could amount to 57.54%．At the same time，physical and chemical properties of dry roasting naked oat starch were determined．The results showed that amylose content，blue value and gelatinization temperature of the starch decreased．

dry roasting naked oat;starch;extraction;physicochemical properties

TS201.2

A

1671-1513(2011)05-0041-05

2011-07-08

國家燕麥?zhǔn)w麥現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS－08－D－3)．

郭項(xiàng)雨，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù);

任 清，男，副教授，博士，主要從事生物活性成分的分離提取及功能方面的研究．通訊作者．