脫皮處理對(duì)藜麥粉物化特性及結(jié)構(gòu)的影響

宮 雪 王 穎，2 張 裕 劉淑婷 佐兆杭 張艷莉 王 迪

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院1，大慶 163319)

(黑龍江省農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心2，大慶 163319)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld)原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)[1，2]。其蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、纖維素和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，高于大多數(shù)谷物，故被美國(guó)航空航天局(NASA)列為理想的“太空糧食”。而藜麥粉品質(zhì)的優(yōu)劣受限于原料品質(zhì)和加工工藝的制約，尤其是全粉口感差和加工粉營(yíng)養(yǎng)差之間存在的矛盾問題函待解決。隨國(guó)內(nèi)外對(duì)藜麥產(chǎn)品消費(fèi)量的增加，脫皮工藝在加工流程中的優(yōu)勢(shì)躍然而出。現(xiàn)代制粉工藝基本分為傳統(tǒng)和脫皮兩種制粉工藝[3]。傳統(tǒng)制粉采取從里向外的取粉方式，谷物經(jīng)過粉碎后以帶皮逐步使麩皮和胚乳剝離，其不足在于:出粉率低、工藝復(fù)雜、易混雜有害物質(zhì)[4]。脫皮制粉是從外向里的取粉方式，利用設(shè)備的機(jī)械作用力對(duì)谷物摩擦脫去麩皮，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)制粉工藝步驟。大量研究表明，對(duì)谷物進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿撈ぬ幚砜梢宰畲笙薅鹊乇Ａ艉蹖雍蜖I(yíng)養(yǎng)成分含量、提高出粉率；有效去除外皮中殘留的農(nóng)藥、微生物和重金屬等有害物質(zhì)，減少麩皮中的植酸從而改善產(chǎn)品性質(zhì)和口感。去除麩皮后，出粉率提高，有效降低了谷物粉中的微生物含量，產(chǎn)生的破損淀粉含量降低，可以明顯改善谷物粉及谷物制品的品質(zhì)[5-7]。

藜麥粉的物化特性對(duì)藜麥沖調(diào)產(chǎn)品的質(zhì)地、風(fēng)味、外觀和口感具有顯著影響。例如儲(chǔ)存后藜麥粉懸濁液凝沉、液體透明度降低并且產(chǎn)生分層等現(xiàn)象[1,8]，使其外觀、口感受到不良影響。因此，物化特性極大程度的限制了藜麥粉的應(yīng)用[9]。目前在脫皮工藝上對(duì)藜麥粉物化特性及結(jié)構(gòu)影響的研究較少。本文以產(chǎn)自青海的藜麥為研究對(duì)象，研究了脫皮處理前后和傳統(tǒng)制粉對(duì)藜麥粉的物化特性及結(jié)構(gòu)的影響，旨在為藜麥的營(yíng)養(yǎng)成分及理化性質(zhì)提供理論研究基礎(chǔ)，改善藜麥粉的加工特性，為今后藜麥的全面開發(fā)提供科學(xué)根據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青海白色甜藜麥原糧籽粒；試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

XQ200型多功能高速粉碎機(jī)；GL-20G-Ⅱ離心機(jī)；BCD-258WDPM型冰箱；DHG-9000電熱鼓風(fēng)烘箱；NKY-6120全自動(dòng)凱氏定氮儀；KJ-MB1700馬弗爐；UV2500型紫外可見分光光度計(jì)；RVA4500快速黏度分析儀；Q100型差示掃描量熱儀；S3500型激光粒度分析儀。

1.3 方法

1.3.1 藜麥粉的制備方法

藜麥原糧粉制備：藜麥→清理→粉碎→過篩→藜麥原糧粉

藜麥脫皮粉制備：藜麥→清理→脫皮→粉碎→過篩→藜麥脫皮粉

藜麥傳統(tǒng)制粉制備：藜麥→清理→粉碎→刷麩→過篩→清粉→藜麥傳統(tǒng)制粉

采用MLU-202型磨粉機(jī)，潤(rùn)麥水分調(diào)節(jié)為15%，潤(rùn)麥時(shí)間24 h[10]。得到各樣品出粉率為原糧粉97.0%、脫皮粉76.4%和傳統(tǒng)制粉70.8%，-4 ℃保存。

1.3.2 主要成分測(cè)定

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，測(cè)定主要成分含量。

蛋白質(zhì)：GB/T 5009.5—2016；灰分：GB/T5009.4—2016；淀粉：GB 5009.9—2016；直鏈淀粉：GB/T 15683—2008；支鏈淀粉：GB/T 15683—2008；破損淀粉：GB/T 9826—2008；植酸：GB 5009153—2016；黃酮：GB-T 20574—2006；多酚：GB 1886.211—2016；皂苷：GB/T 22464—2008。

1.3.3 藜麥粉物化特性分析1.3.3.1 透明度的測(cè)定

分別稱取樣品0.3 g，配成0.5%的60 mL懸濁液，水浴95 ℃，30 min，冷卻后用紫外分光光度計(jì)在620 nm下分別測(cè)定樣品，測(cè)定室溫放置0、3、6、18、24、48 h后的透光率，蒸餾水作為參比[11]。

1.3.3.2 凝沉特性的測(cè)定

在100 mL燒杯中配制2%的懸濁液50 mL，95 ℃水浴熱糊化30 min，冷卻后倒入50 mL量筒中，觀測(cè)樣品分界面下降高度和分層情況，觀測(cè)并記錄靜置1、3、6、 9、18、24、30 h時(shí)上層液體積[12]。

式中：V1為上層液體積/mL；V2為淀粉糊總體積/mL。

1.3.3.3 熱穩(wěn)定性測(cè)定(DSC)

準(zhǔn)確稱取樣品6 mg至于DSC鋁盤中，加水12 μL后壓片，室溫下平衡24 h。以5 ℃/min程序升溫，從30 ℃升溫到100 ℃[13]。

1.3.4 藜麥粉結(jié)構(gòu)分析1.3.4.1 顆粒形貌測(cè)定

偏關(guān)顯微鏡觀察偏關(guān)十字：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的粉乳滴于載玻片上，于偏振光下觀察和拍攝淀粉顆粒偏關(guān)十字的變化情況。

1.3.4.2 粒徑分布測(cè)定

配制5 %的樣品懸濁液，超聲波條件下分散30 min，于 0.1～500 μm之間用激光粒度分析儀掃描。

1.3.4.3 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析

稱取2 mg左右干燥至恒重的淀粉樣品，與300 mg左右溴化鉀粉末混合均勻，研磨10 min后過篩(2 μm)，將曬好的混合粉末壓成片，通過紅外光譜分析儀進(jìn)行測(cè)試，參比選用空白溴化鉀片，波長(zhǎng)的掃描范圍為400～4 000 cm-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥粉的主要成分分析

由表3可以看出，藜麥脫皮粉和傳統(tǒng)制粉的灰分含量均顯著低于藜麥原糧粉(P<0.05)，主要是由于灰分主要存在于藜麥的麩皮中[6]，經(jīng)過脫皮處理后藜麥的麩皮被去除，導(dǎo)致藜麥粉的灰分含量降低；藜麥脫皮粉的蛋白含量均顯著高于藜麥原糧粉和傳統(tǒng)制粉(P<0.05)，因?yàn)槊撈ぬ幚硎垢嗟耐馀呷榕c麩皮剝離混入粉內(nèi)，傳統(tǒng)制粉取粉不凈，外胚乳保留較少。而外胚乳含的蛋白質(zhì)含量較高，所以脫皮處理使藜麥粉蛋白含量增加[14]。藜麥原糧粉和傳統(tǒng)制粉與脫皮粉相比均含有更多的的破損淀粉，因?yàn)檗见溍撈ぬ幚砗蟾菀追鬯?，與輥磨接觸面積小，需要的磨粉時(shí)間短，淀粉不易粉碎。而傳統(tǒng)制粉過程中淀粉受到強(qiáng)剪切力和碾壓力，導(dǎo)致破損淀粉含量升高。淀粉的損傷將影響淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。損傷的淀粉吸水性升高，支鏈淀粉更容易降解。所以脫皮處理使支鏈淀粉含量增加，直鏈淀粉含量減小。藜麥原糧粉的植酸含量顯著高于脫皮粉和傳統(tǒng)制粉(P<0.05)，由于藜麥中絕大部分植酸存在于麩皮之中，去除麩皮可顯著降低植酸含量。脫皮粉的總酚、總黃酮和皂苷的含量均高于傳統(tǒng)制粉，由于其主要集中在藜麥籽粒麩皮。由此可得，脫皮處理與傳統(tǒng)制粉比較不僅可以保留藜麥中的營(yíng)養(yǎng)成分，還可有效降低植酸含量，改善口感。

表1 藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統(tǒng)制粉的主要成分分析

注：同行標(biāo)不同字母表示差異顯著，余同。

2.2 藜麥粉的物化特性分析

2.2.1 透明度和凝沉特性的分析

由圖1可知，藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統(tǒng)制粉的透明度隨靜止時(shí)間的增加而逐漸下降并且趨于穩(wěn)定。48 h時(shí)，各樣品間懸濁液的透明度存在顯著差異(P<0.05)。由于糊化后淀粉顆粒的溶脹能力和分散大小程度不同，并且直鏈淀粉糊化后比支鏈淀粉更易締合，從而減弱光透射，導(dǎo)致透明度較低[15]。而本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過脫皮處理的藜麥粉的透明度相對(duì)較高，會(huì)提升藜麥粉的加工感官品質(zhì)。由圖1可知，藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統(tǒng)制粉的沉降體積都會(huì)隨著沉降時(shí)間的增加而不斷提高，原糧粉與傳統(tǒng)制粉和脫皮粉相比，沉降體積均顯著增加(P<0.05)。藜麥原糧粉沉降率高于脫皮粉。張國(guó)權(quán)等[16]報(bào)道稱直鏈淀粉分子之間易結(jié)合成較大的束狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到一定程度后產(chǎn)生沉降現(xiàn)象。與脫皮粉相比，原糧粉中含有較多的破損淀粉和直鏈淀粉，容易引發(fā)沉降現(xiàn)象。凝沉特性直接關(guān)系到產(chǎn)品的外觀質(zhì)感和加工性質(zhì)。因此，研究凝沉特性對(duì)在食品加工行業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義。

圖1 藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統(tǒng)制粉不同儲(chǔ)藏時(shí)間內(nèi)的透明度和沉降體積

2.2.2 熱特性分析(DSC)

由表2可知，脫皮后藜麥粉的各溫度值和熱焓值均存在降低現(xiàn)象。原糧粉的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與大部分已報(bào)道文獻(xiàn)一致，脫皮粉的To、Tp和Tc值則略低于Li等[17]的報(bào)道。淀粉組成、結(jié)構(gòu)(直鏈與支鏈淀粉比)和淀粉的顆粒大小均可直接影響其熱特性，淀粉的糊化溫度與淀粉分子鏈的長(zhǎng)度有關(guān)系，隨著淀粉鏈長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，分子鏈分解所需的溫度不斷增加。焓變?chǔ)受淀粉顆粒大小與結(jié)構(gòu)和直鏈淀粉與支鏈淀粉含量的比例影響[18]。脫皮粉的焓變?chǔ)低于原糧粉，由于脫皮處理后直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例降低，所以藜麥粉經(jīng)過脫皮處理后糊化溫度和熱焓值均降低。

表2 藜麥原糧粉和脫皮粉的熱特性參數(shù)

2.3 藜麥粉的結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 藜麥粉的顆粒形貌

通過電鏡掃描，對(duì)藜麥全粉與藜麥脫皮粉形貌進(jìn)行分析。從圖5藜麥全粉和藜麥脫皮粉的掃描電鏡圖片可以看到藜麥淀粉顆粒。從圖藜麥粉的掃描電鏡圖可知，顆粒直徑為0.7～2.5 μm。藜麥淀粉多邊顆粒在外胚乳中以單獨(dú)或球形聚合物的形式存在。小顆粒物質(zhì)容易形成聚合物是自然界常見的現(xiàn)象。藜麥原糧粉中含有破碎淀粉顆粒，表面出現(xiàn)裂痕、縫隙、凹陷等形貌狀態(tài)，脫皮處理后，淀粉顆粒仍保持完整的粒形。

圖2 藜麥原糧粉和脫皮粉的掃描電鏡圖片

2.3.2 藜麥粉的粒徑分布

由表可得藜麥原糧粉和脫皮粉的顆粒尺度相似，與電鏡觀測(cè)到的淀粉顆粒大小結(jié)果相同。本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的藜麥粉平均粒徑與其他得出的1～2 μm相近。藜麥顆粒直徑與莧菜接近，小于小麥、大麥、水稻和玉米[19]。

表3 藜麥全粉與淀粉的顆粒尺度

2.3.3 藜麥粉的傅立葉紅外光譜(FT-IR)分析

圖3 藜麥原糧粉和脫皮粉的傅里葉紅外光譜圖

3 結(jié)論

與傳統(tǒng)制粉相比脫皮處理藜麥粉的灰分、破損淀粉、植酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低0.09%～0.14%、2.52%～2.62%、0.10%～0.12%，而蛋白質(zhì)增加了1.06%～1.21%；藜麥粉透明度增加了10.94%～12.63%，凝沉體積降低1.87%～13.01%；藜麥粉的熱焓值、糊化溫度均降低；藜麥顆粒直徑為0.7～2.5；無新基團(tuán)出現(xiàn)；脫皮處理與傳統(tǒng)制粉相比不僅可以去除非營(yíng)養(yǎng)成分并保留藜麥中的營(yíng)養(yǎng)成分，還可以有效地提高加工質(zhì)量。藜麥作為一種尚未完全開發(fā)利用的谷物資源，具備較高的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。