脫脂對燕麥淀粉理化性質影響研究

張 杰 何義萍 韓小賢 鄭學玲

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，鄭州 450052）

燕麥籽粒中含有8.5%的油脂，居小麥、水稻、玉米等幾大糧食之首［1］。燕麥油脂主要分布在燕麥仁中［2］，油脂通常與直鏈淀粉形成直鏈淀粉－脂質復合物，不同種類淀粉脂質含量不相同，同一種類不同品種淀粉的脂質含量也不相同，就會對淀粉特性產生不同影響［3］。淀粉與脂質發(fā)生相互作用后，會對淀粉的理化性質（膨脹力、溶解度、碘親和力、黏度、酶解能力等）、糊化特性及老化特性、流變學性質等產生影響。這主要是因為脂質與直鏈淀粉形成的復合物對淀粉顆粒糊化、膨脹和溶解具有強烈的抑制作用，使其復合物耐受性強，且結晶比老化更易發(fā)生［4］。因此燕麥產品在加工等方面存在問題，燕麥產業(yè)的發(fā)展較為緩慢。目前，燕麥主要的用途是用作動物飼料，僅有3%的燕麥被加工成食品（主要為燕麥片，其次為燕麥面包）［5］。我國目前對燕麥的研究主要集中在燕麥蛋白質、β－葡聚糖和油脂等方面，對燕麥淀粉的研究還不是很深入。國外對燕麥淀粉的研究較深入，且主要集中在對燕麥淀粉性質的研究上。SShamekh等［6］通過分析在加熱過程中淀粉顆粒釋放出的淀粉聚合物和殘基研究了燕麥和大麥淀粉結構的差異。KarinAutio等［7］綜述了燕麥淀粉在工業(yè)上和實驗室的提取方法，提出加入蛋白酶和纖維素酶改進的堿提取方法燕麥淀粉的得率可達到86%。RatnajothiHoover等［8］研究了脫脂和濕熱處理對小麥，燕麥及豌豆淀粉凝膠回生的影響。本試驗研究了燕麥粉的脫脂條件，并比較了脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉的基本組分、顆粒特性、淀粉糊特性（透明度、凝沉性、凍融穩(wěn)定性、溶解度、膨潤力和糊化特性），研究脫脂對燕麥淀粉性質的影響。

1　材料與方法

1.1　試驗材料

燕麥：鄭州益海嘉里食品工業(yè)有限公司；α－耐高溫淀粉酶（57000u／g）：美國 Sigma股份有限公司。

1.2　試驗儀器及設備

101A－2型電熱鼓風干燥箱：上海實驗儀器廠有限公司；Shimadzu型電子分析天平：日本島津國際貿易（上海）有限公司；WZZ－2B型自動旋光儀：上海精密科學儀器有限公司；UV－2000型紫外可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；2300型全自動定氮儀：瑞典福斯特卡托公司；JSM－6700F型掃描電子顯微鏡：日本電子株式會社（JEOL）；BCD－241型冰箱：河南新飛電器有限公司；Backman高速冷凍離心機：美國Backman有限公司；快速黏度分析儀：澳大利亞NEWPORT公司。

1.3　試驗方法

用精白機將燕麥碾皮，碾皮率為16%，再用萬能粉碎機粉碎，過100目篩，得到燕麥粉。

1.3.1 燕麥粉脫脂工藝研究

以乙醚為脫脂溶劑，分別考察料液比（m／V）和脫脂時間對脫脂效果影響，脫脂效果用殘留粗脂肪來評價，粗脂肪含量越低，說明脫脂效果越好。

1.3.1.1 料液比對脫脂效果影響

分別稱取10 g燕麥粉，倒入250 mL具塞磨口錐形瓶中，按料液比分別為 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6加入乙醚，30℃條件下在恒溫振蕩水浴鍋上振蕩4 h，然后將脫脂的燕麥粉在通風櫥中干燥，分別測粗脂肪含量。

1.3.1.2 脫脂時間對脫脂效果影響

分別稱取10 g燕麥粉，倒入250 mL具塞磨口錐形瓶中，按料液比為1∶4加入乙醚，在30℃條件下在恒溫振蕩水浴鍋上分別振蕩 1、2、3、4、5、6 h，然后將脫脂的燕麥粉在通風櫥中干燥，分別測粗脂肪含量。

1.3.2 燕麥淀粉的制備

將脫脂和未脫脂燕麥粉與蒸餾水分別按料液比為1∶6進行調漿，調節(jié)至pH 10，然后攪拌，攪拌時間為90 min，溫度為25℃，攪拌好的漿狀物進行過濾，以濾去纖維素等物料。過濾用80～100目篩，通過離心把過濾后的漿狀物料分為上清液（蛋白液）和沉淀物（淀粉漿），離心機轉速 3 000 r／min，時間 15 min。淀粉漿用鹽酸洗滌至中性，離心，棄去上清液，水洗除鹽，再離心棄上清，然后在電熱鼓風干燥箱中干燥，干燥溫度30～40℃。干燥后的淀粉經(jīng)過粉碎，得到脫脂和未脫脂燕麥淀粉［9］。

1.3.3 淀粉基本組分測定

水分含量的測定：采用烘箱干燥法，參照GB／T 12087—2008烘箱法測定?；曳趾康臏y定：采用灼燒法，參照GB／T 22427.1—2008測定。粗蛋白含量的測定：采用自動定氮儀進行測定。粗淀粉含量的測定：采用1%鹽酸旋光法測定。粗脂肪含量的測定：采用索氏抽提法，具體操作參照GB／T 5009.6—2003。直鏈淀粉含量的測定：采用碘比色法，具體操作參照GB／T 15683—2008。損傷淀粉含量的測定：采用破損淀粉試劑盒測定，具體參照AACC 76－31。

1.3.4 電子顯微鏡掃描觀察顆粒形態(tài)

用雙面膠將干燥的淀粉固定在金屬架上，然后用電子掃描顯微鏡在2 500倍下進行掃描觀察。

1.3.5 淀粉糊特性研究

1.3.5.1 淀粉糊透明度的測定

根據(jù)淀粉糊透明度測定方法［10］稍做改動：準確稱取一定量淀粉樣品配成1%的淀粉乳，然后置于沸水浴中加熱糊化并保溫15 min，保持淀粉糊體積沒有變化，冷卻至室溫后在620 nm波長下分別測定放置0、12、24、36、48、60、72 h的淀粉糊的透光率，以蒸餾水作為空白（透光率為100%）。計算2次測定結果的平均值。

1.3.5.2 淀粉糊凝沉性的測定

把100 mL質量分數(shù)為1%的淀粉糊（趁熱）放入100 mL具塞刻度試管中，靜置48 h后，記錄沉降體積，沉降物所占的體積即為沉降積，以 mL表示［11］。計算2次測定結果的平均值。

1.3.5.3 淀粉糊凍融穩(wěn)定性的測定

根據(jù)淀粉糊凍融穩(wěn)定性測定方法［10，12－13］測定：準確稱取一定量淀粉樣品配成3%的淀粉乳，然后置于沸水浴中加熱糊化并保溫15 min，保持淀粉糊的體積沒有變化，冷卻至室溫后放置在冰箱中冷凍，冷凍24 h后取出，自然解凍，然后用離心機在4 000 r／min轉速下離心20min（離心后若無水析出，則反復凍融，直至有水析出為止），棄去上清液，稱取沉淀物質量，計算析水率。計算2次測定結果的平均值。

1.3.5.4 淀粉糊溶解度和膨潤力的測定

根據(jù)趙全等［10］的測定方法稍做改動：將50 mL 2%的淀粉樣品分別在 25、35、45、55、65、75、85、95℃的水浴中攪拌30 min，然后用離心機在3 000 r／min轉速下離心15 min，沉淀為膨脹淀粉，將上清液在105℃下烘干稱重，即得水溶淀粉的重量，計算溶解度和膨潤力。計算2次測定結果的平均值。

1.3.5.5 淀粉糊糊化特性的測定

按照美國谷物化學家協(xié)會（AACC76－21）的方法測定。測試條件：樣品（按14%濕基校正）3.5 g＋25 mL水，攪拌均勻后上RVA儀器測試。測試時間13 min。測試過程的溫度采用Std1升溫程序進行。

1.4　數(shù)據(jù)處理

淀粉基本組成成分測定及淀粉糊透明度、凝沉性、凍融穩(wěn)定性、溶解度和膨潤力測定2次，用Excel軟件進行統(tǒng)計并進行差異化分析。

2　結果與分析

2.1　脫脂條件的確定

料液比和脫脂時間對脫脂效果的影響分別如圖1和圖2所示。

圖1　料液比對脫脂效果影響

圖2　脫脂時間對脫脂效果影響

由圖1可以看出，隨著乙醚加入量的增大，燕麥粉的粗脂肪含量逐漸降低。當料液比在1∶1～1∶4之間時，粗脂肪含量下降明顯，當料液比為1∶4時，粗脂肪含量為1.42%，料液比在1∶4～1∶6之間時下降趨勢相對緩和。因此，綜合考慮選擇料液比為1∶4。由圖2可以看出，隨著脫脂時間的延長，燕麥粉的粗脂肪含量逐漸降低。當脫脂時間在1～4 h之間時，粗脂肪含量下降明顯，當脫脂時間為4 h時，粗脂肪含量為1.87%，料液比在4～6 h之間時下降趨勢相對緩和。因此，綜合考慮脫脂時間為4 h。

因此，燕麥粉脫脂的條件為：料液比1∶4加入乙醚，在30℃條件下在恒溫振蕩水浴鍋上振蕩4 h，然后將脫脂的燕麥粉在通風櫥中干燥，得到脫脂的燕麥粉。

2.2　淀粉基本組分分析

對脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉的基本組分進行測定，結果如表1所示。

表1　脫脂和未脫脂燕麥淀粉基本組分（干基，%）

由表1可以看出，脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉的基本組成含量有所不同。燕麥粉經(jīng)脫脂后提取的淀粉經(jīng)脫脂純度有所提高，粗脂肪殘留降低；經(jīng)脫脂后燕麥淀粉的粗淀粉、粗蛋白、灰分有所提高，粗脂肪含量降低，這可能是因為脫脂后粗脂肪含量降低，粗淀粉、粗蛋白和灰分相對變高了。脫脂的燕麥淀粉損傷淀粉含量有所減少，可能是因為在脫脂過程中損傷淀粉有所損失。

2.3　電子顯微鏡掃描觀察淀粉顆粒形態(tài)

脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉用電鏡在2 500倍掃描，掃描電鏡圖如圖3和圖4所示。

圖3　脫脂燕麥淀粉掃描電鏡圖

圖4　未脫脂燕麥淀粉掃描電鏡圖

由圖3和圖4可以看出，脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉顆粒都是主要有橢圓形和菱角形，還有一些破損的顆粒。未脫脂燕麥淀粉的破損顆粒較多，這與表1的結果也是一致的。燕麥淀粉經(jīng)脫脂后從圖3觀察顆粒變得較為均勻，破損顆粒也有所減少。

2.4　淀粉糊特性分析

2.4.1 淀粉糊透明度

對脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉在儲藏過程中透明度的變化情況進行測定，結果如表2所示。

表2　脫脂和未脫脂燕麥淀粉不同儲藏時間的透光率／%

由表2可以看出，隨著時間的延長，脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉的透光率逐漸減小，說明隨著時間延長淀粉糊的透明度越來越差。脫脂燕麥淀粉的透明度比未脫脂燕麥淀粉的透明度略高，這主要與未脫脂燕麥淀粉中含的直鏈淀粉和脂肪含量比脫脂燕麥淀粉高有關。直鏈淀粉和脂肪含量高，淀粉越容易老化，透明度就低［9］。說明燕麥淀粉經(jīng)脫脂透明度略有變好。

2.4.2 淀粉糊凝沉性

脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉糊沉降體積如圖5所示。

圖5　脫脂和未脫脂燕麥淀粉糊的沉降體積

由圖5可以看出，脫脂燕麥淀粉的沉降體積比未脫脂燕麥淀粉的沉降體積略小。這說明燕麥淀粉經(jīng)脫脂凝沉性略有變好。這是因為燕麥淀粉經(jīng)脫脂后直鏈淀粉含量降低，直鏈淀粉含量對淀粉糊的沉降體積會產生影響，淀粉中直鏈淀粉含量越高，淀粉糊的沉降體積越大［10］。這也與表1的測定結果是一致的。

2.4.3 淀粉糊凍融穩(wěn)定性

脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉經(jīng)凍融3次后的析水率如圖6所示。

圖6　脫脂和未脫脂燕麥淀粉糊的析水率

由圖6可以看出，脫脂后燕麥淀粉的析水率有所下降，說明燕麥淀粉經(jīng)脫脂凍融穩(wěn)定性略有變好。這主要是因為燕麥淀粉經(jīng)脫脂后，淀粉中的直鏈淀粉和脂肪含量要比未脫脂的淀粉低，研究表明，直鏈淀粉含量會使淀粉凍融穩(wěn)定變差，這主要是由于直鏈淀粉容易重新排列和締合而發(fā)生凝沉現(xiàn)象［15］。這與表1的研究結果也是一致的。

2.4.4 淀粉糊溶解度和膨潤力

脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉在不同溫度下的溶解度和膨潤力分別如表3和表4所示。

表3　淀粉糊在不同溫度下的溶解度／%

表4　淀粉糊在不同溫度下的膨潤力／%

從表3和表4可以看出，隨著溫度的逐漸升高，脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥的溶解度和膨潤力都呈現(xiàn)出增大的趨勢。這是因為隨著溫度的升高，水分進入到淀粉顆粒中，淀粉顆粒開始吸水膨脹，同時未結晶部分直鏈淀粉也會因受熱而逐漸溶于水中，從而使淀粉的溶解度增大［14］?？傮w上，未脫脂燕麥淀粉的溶解度比脫脂燕麥淀粉的要高，脫脂燕麥淀粉的膨潤力比未脫脂燕麥淀粉的要高，這主要是由于脂質能抑制淀粉的溶脹［3］。損傷淀粉含量與兩種淀粉的溶解度和膨潤力也表現(xiàn)出一定的關系，隨著損傷淀粉含量的增大，溶解度逐漸增大，膨潤力逐漸減小。綜上所述，在不同溫度下，總體上燕麥淀粉經(jīng)脫脂溶解度降低，而膨潤力增大。

2.4.5 淀粉糊糊化特性

對脫脂燕麥淀粉和未脫脂燕麥淀粉進行糊化特性的測定，結果如表5所示。

表5　淀粉糊化指標測定結果

由表5可以看出，經(jīng)脫脂后燕麥淀粉的峰值黏度變高，峰值黏度與直鏈淀粉含量呈負相關，說明經(jīng)脫脂后燕麥淀粉直鏈淀粉變低，這與表1測定結果是一致的。經(jīng)脫脂后燕麥淀粉的谷值黏度差別不大。脫脂燕麥淀粉的衰減值比未脫脂燕麥淀粉要低，說明脫脂后燕麥淀粉的熱穩(wěn)定性變好。脫脂后最終黏度下降了29.26%?；厣翟谝欢ǔ潭壬峡梢哉f明淀粉糊的老化的程度，回生值越大，淀粉越容易老化。脫脂燕麥淀粉的回生值也降低了，說明脫脂后燕麥淀粉的老化變得相對困難。脫脂燕麥淀粉的糊化溫度也下降了，為87.25℃。這主要是因為脂肪分子易進入淀粉分子的螺旋結構中形成復合物，這種復合物能在淀粉受熱時阻止淀粉顆粒的腫脹，淀粉顆粒更加穩(wěn)定，從而影響淀粉的糊化［5］。脂肪對燕麥淀粉的糊化性質有顯著影響，脫脂后燕麥淀粉峰值黏度升高，谷值黏度基本不變，衰減值、最終黏度、回生值、糊化溫度均有所下降。

3　結論

燕麥淀粉經(jīng)脫脂后很多性質得到改善。燕麥淀粉經(jīng)脫脂后顆粒變得較為均勻，破損顆粒有所減少。燕麥淀粉經(jīng)脫脂透明度、凝沉性、凍融穩(wěn)定性變好；經(jīng)脫脂后燕麥淀粉溶解度下降，膨潤力變高；經(jīng)脫脂燕麥淀粉峰值黏度升高，谷值黏度基本不變，衰減值、最終黏度、回生值、糊化溫度均有所下降。

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