燕麥萌芽工藝研究及其營養(yǎng)成分分析

徐叢玥，劉 英，崔明敏，曹 威，黃慶榮

(武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023)

燕麥?zhǔn)且环N特殊的糧食、經(jīng)濟(jì)、飼料、醫(yī)藥多作用作物［1］，已被證實(shí)含有均衡的蛋白質(zhì)、豐富的可溶性膳食纖維、豐富的維生素和優(yōu)質(zhì)脂肪酸，有益人體健康。近年來燕麥?zhǔn)称分饾u受到人們的關(guān)注和喜愛，成為消費(fèi)增長最快的谷物食品［2］。發(fā)芽作為一種傳統(tǒng)工藝，能軟化谷物籽粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、提高谷物的營養(yǎng)價(jià)值和利用率，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類和含量，同時(shí)谷物發(fā)芽后會產(chǎn)生一些新的風(fēng)味［3］。萌芽燕麥(芽長不超過1.0 mm)，系指經(jīng)過發(fā)芽后的燕麥籽粒及芽體，是一個(gè)酶活性被激活、釋放的多酶系。在適宜的條件下，燕麥吸水膨潤，胚芽萌發(fā)，內(nèi)部經(jīng)歷一系列生理生化變化和物質(zhì)轉(zhuǎn)變，長成新的個(gè)體，其營養(yǎng)成分也有所改變。本文選擇燕麥為研究對象進(jìn)行萌芽試驗(yàn)，分析其營養(yǎng)成分的變化，以期為萌芽燕麥的生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

燕麥:花早2號，河北省張家口市農(nóng)科院提供。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

微型植物粉碎機(jī)FZ102型，天津泰斯特儀器有限公司;恒溫恒濕箱BSC-400型，博訊實(shí)業(yè)有限公司;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱GZX-9070ME型，上海博遠(yuǎn)事業(yè)有限公司;恒溫磁力攪拌器90-2型，上海瀘西分析儀器有限公司;臺式離心機(jī)TDZ5，長沙平凡儀器儀表有限公司;循環(huán)水式真空泵SHZ-D(Ⅲ)型，鞏義市英峪予華儀器廠;電熱恒溫水浴鍋HH-4型，鞏義市英峪予華儀器廠;水浴恒溫振蕩器SHA-C，金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)

1.2.1 萌芽燕麥的制備工藝

萌芽燕麥的制備工藝如圖1所示。

圖1 工藝流程

燕麥精選后，用蒸餾水浸漬于一定溫度的恒溫恒濕箱中，燕麥與浸泡液的比例約為1∶5(W/V)［4］，浸泡結(jié)束后將燕麥瀝干置于培養(yǎng)皿中萌芽，培養(yǎng)皿內(nèi)墊放2層濾紙，加水至濾紙吸足后，濾去多余水分，萌芽期間培養(yǎng)箱濕度保持在95%以上。萌芽結(jié)束后將樣品在微波爐中進(jìn)行滅酶處理(400 W，2 min)［5］，然后置于40℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥48 h，取出后在干燥封閉的環(huán)境下存放以待后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.2 燕麥萌芽單因素試驗(yàn)

每份取100粒燕麥，放入15℃，18℃，21℃，24℃，27℃的恒溫箱中，浸泡燕麥，每隔2 h取出，瀝干，稱量，以吸水率為指標(biāo)，做溫度、時(shí)間的單因素試驗(yàn)，確定浸泡溫度、浸泡時(shí)間的范圍。

吸水率(%)=(B－G)/G ×100%，其中B為浸泡后的濕重，G為浸泡前的干重［6］。

每份取50粒燕麥，根據(jù)浸泡溫度和浸泡時(shí)間的單因素結(jié)果，選定一個(gè)浸泡溫度和浸泡時(shí)間，將浸泡后的燕麥放入15℃，20℃，25℃，30℃，35℃的恒溫箱中，每隔1 h取出，瀝干，以萌芽率為指標(biāo)，做溫度、時(shí)間的單因素試驗(yàn)，確定萌芽溫度、萌芽時(shí)間的范圍。

萌芽率(%)=(n/N)×100%，其中n指種子正常萌芽粒數(shù)(在規(guī)定時(shí)間內(nèi)芽長不超過1.0 mm)，N指供試種子總數(shù)［7］。

1.2.3 燕麥萌芽參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以燕麥萌芽率為考察指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，對燕麥萌芽工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.4 營養(yǎng)成分測定

將處理好的燕麥樣品進(jìn)行成分測定，分析燕麥萌芽前后營養(yǎng)成分的變化。

蛋白質(zhì)的測定:凱氏定氮法(GB5009.5-2010);

脂肪的測定:索氏抽提法(GB5512-2008);

脂肪酸的測定:滴定法(GB/T15684-1995);

淀粉的測定:酸水解法(GB/T009.9-2008);

還原糖的測定:酸水解法(GB/T009.9-2008);

總膳食纖維(TDF)的測定:酶法(AACC 32-07);

不溶性膳食纖維(IDF)的測定:中性洗滌劑法(GB1234-90);

可溶性膳食纖維(SDF)的測定:酶法(AACC 32-07)

β—葡聚糖的測定:剛果紅分光光度法［7］;

水分的測定:105℃恒重法(GB 5497-85)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 燕麥萌芽單因素試驗(yàn)

2.1.1 燕麥浸泡溫度和浸泡時(shí)間對吸水率的影響

植物在發(fā)芽過程中需要充足的水分和氧氣，但水分過量會抑制呼吸，只有獲得足夠適合的水分才能達(dá)到萌發(fā)的目的。植物含有充足的水分是提高發(fā)芽率的前提條件，所以研究燕麥浸泡時(shí)間/溫度與吸水率的關(guān)系至關(guān)重要。

從圖1可知，隨著浸泡時(shí)間的增長，燕麥的吸水速度明顯加快。前6 h吸水率均增加得很快，一定時(shí)間后，吸水量趨于穩(wěn)定，且穩(wěn)定在42%左右，說明燕麥的吸水率為42%。在超過42%后繼續(xù)增加是因?yàn)檠帑溛蛎浐箝_始發(fā)芽。相同溫度下，浸泡溫度越高，燕麥的吸水率越大，但22 h后浸泡在21℃的燕麥吸水率高于浸泡在24℃，可能與燕麥開始萌芽有關(guān)。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，在15℃時(shí)宜浸泡14—16 h，在18℃時(shí)14—18 h為宜，在21℃時(shí)14—18 h為宜，在24℃時(shí)10—14 h為宜，在27℃時(shí)10—14 h為最佳。

圖1 燕麥浸泡時(shí)間/溫度與吸水率的關(guān)系

由圖1可知，在15℃的浸泡溫度下，燕麥吸水速度較為緩慢，水分達(dá)到42%需要24 h，時(shí)間太長，降低生產(chǎn)效益;而浸泡溫度為27℃時(shí)，吸水速度過快，在14 h左右芽長已超過1.0 mm，萌芽速度過快不利于控制。因此，選擇浸泡溫度18℃，21℃，24℃，浸泡時(shí)間 12 h，14 h，16 h。

2.1.2 燕麥萌芽溫度和萌芽時(shí)間對萌芽率的影響

根據(jù)浸泡溫度和浸泡時(shí)間的單因素結(jié)果，將燕麥置于18℃的恒溫恒濕箱內(nèi)浸泡14 h，然后做萌芽溫度和萌芽時(shí)間的單因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 燕麥萌芽時(shí)間/溫度與萌芽率的關(guān)系

由圖2可以看出，隨著萌芽時(shí)間的增加，發(fā)芽率在逐漸上升。相同時(shí)間下，萌芽溫度為20℃，25℃，30℃時(shí)發(fā)芽率高于35℃和15℃，所以選擇萌芽溫度20℃，25℃，30℃;在20℃，25℃，30℃下萌芽6 h燕麥的萌芽率趨于穩(wěn)定，其萌芽率分別為58.67%，60%和62%;而35℃下萌芽5 h，萌芽率趨于平穩(wěn)，為43.33%。因此選擇萌芽時(shí)間4 h，5 h和6 h。

2.2 燕麥萌芽的參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

采用L9(34)正交試驗(yàn)，探討浸泡溫度、浸泡時(shí)間、萌芽溫度、萌芽時(shí)間四個(gè)因素對燕麥萌芽率的影響。正交試驗(yàn)因素水平見表1，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 正交試驗(yàn)各因素及水平表

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知，各因素對萌芽率的影響的主次順序是發(fā)芽溫度(C)＞浸泡溫度(A)＞萌芽時(shí)間(D)＞浸泡時(shí)間(B)。各因素的最優(yōu)水平為A2B3C1D2，即浸泡溫度為21℃，浸泡時(shí)間為16 h，萌芽溫度為20℃，浸泡時(shí)間為5 h，該最優(yōu)水平剛好與正交實(shí)驗(yàn)中序列6的實(shí)驗(yàn)條件一樣，且從結(jié)果來看序列6的發(fā)芽率也是最高的，為65.33%。

2.3 燕麥萌芽前后營養(yǎng)成分分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。由表3可看出，燕麥在萌芽后蛋白質(zhì)從15.94%下降到14.64%，可能是由于在萌芽開始階段許多種類的內(nèi)源酶能夠水解不溶性的燕麥儲藏蛋白［9］，所以導(dǎo)致燕麥總蛋白稍有下降;萌芽過后粗脂肪也有所降低，從8.32%降低到7.87%，這可能是由于燕麥迅速萌芽，籽粒中相關(guān)酶系的酶活力也相應(yīng)增大，其中脂肪酶的活力增加會導(dǎo)致燕麥籽粒中原來與其他大分子物質(zhì)相結(jié)合的甘油三酯被脂肪催化酶降解成游離脂肪酸和甘油［10］，從而使脂肪含量降低;由于燕麥呼吸作用(主要是無氧呼吸)消耗了還原糖提供的能量，所以萌芽后還原糖含量降低了19.45%;燕麥的支鏈淀粉分子和淀粉酶都混合在胚乳細(xì)胞的淀粉顆粒中，所以在萌芽期間淀粉酶就已經(jīng)合成了［3］，但由于種子迅速萌發(fā)的需要，淀粉酶降解淀粉的速度加快，從而導(dǎo)致燕麥淀粉含量由69.32%降低到63.02%，下降了9.09%。

表3 萌芽對燕麥營養(yǎng)成分的影響(干基)

由于呼吸作用，淀粉等成分減少，萌芽后燕麥的不溶性膳食纖維(IDF)有所上升，從3.98%上升到6.09%，增幅為53.02%;燕麥總膳食纖維(TDF)的主要成分是不溶性膳食纖維，IDF的上升導(dǎo)致TDF也增加了63.19%;在萌芽的開始階段膳食纖維發(fā)生溶解，分子間的斷裂和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的裂解都使可溶性膳食纖維(SDF)含量增加;但由于β-葡聚糖酶，β-葡聚糖降低了 24.48%［11］。

由表3還可知萌芽后鈣元素含量增加了13.33%，鐵元素含量提高了33.45%，這主要是因?yàn)樵谘帑溍妊窟^程中生成了新的組織，使礦物質(zhì)元素發(fā)生轉(zhuǎn)移，同時(shí)干基的損失會使其含量略有增加。另外，在燕麥萌芽之前，鈣元素大部分與植酸絡(luò)合形成螯合物，但在萌芽之后，由于植酸酶破壞了這種結(jié)合，降低絡(luò)合程度，使鈣元素呈游離態(tài)，所以鈣元素的含量增加。

3 小結(jié)

(1)燕麥萌芽的最佳工藝參數(shù)為:浸泡溫度為21℃，浸泡時(shí)間為16 h，萌芽溫度為20℃，浸泡時(shí)間為5 h，燕麥萌芽率為65.33%。

(2)萌芽可以作為一種方法來影響燕麥的營養(yǎng)成分。萌芽后燕麥的粗蛋白、粗脂肪、還原糖、淀粉、β-葡聚糖、鎂元素和VE含量都有所降低，但燕麥的總膳食纖維含量、不溶性膳食纖維含量、可溶性膳食纖維含量、鈣含量和鐵含量增加。

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