蕎麥、青稞全谷物麥片加工技術(shù)及消化特性

司俊玲，劉彬，鄭堅(jiān)強(qiáng)，任留霞，申瑞玲，彭新榜

鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450002）

全谷物食品是指由包含皮層、胚乳和胚相對(duì)比例與天然谷物籽粒構(gòu)成相當(dāng)?shù)墓任镌牧纤谱鞯氖称穂1]。全谷物食品未經(jīng)過(guò)精加工，保留了谷物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，胚乳中含有淀粉和蛋白質(zhì)，胚芽中含有脂質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素E、酶類等營(yíng)養(yǎng)素，還有一些抗氧化成分，谷物皮層富含纖維素、蛋白質(zhì)、維生素、酚酸、烷基間苯二酚等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。

全谷物食品能有效地預(yù)防心血管疾病、腳氣病及動(dòng)脈硬化等疾病[3-4]，降低患結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[5]；同時(shí)還可以預(yù)防近視，防止鉛中毒，延緩衰老；有研究表明全谷物食品中的亞麻木酚素可降低血糖血脂、對(duì)抗氧化、抗癌、抗炎有重要作用[6]；含有大量膳食纖維和植物甾醇[7]，可改善人體便秘問(wèn)題[8]。

蕎麥和青稞營(yíng)養(yǎng)豐富，維生素含量高，其莖、葉、花中含有大量賴氨酸、膳食纖維，富含微量元素，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的谷物，具有降血壓血脂，防止缺鐵性貧血等功效[3]。

市售的燕麥片是經(jīng)過(guò)精細(xì)加工后的麥片，表皮中富含的膳食纖維、β-葡聚糖、維生素等重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)損失，并且現(xiàn)售麥片營(yíng)養(yǎng)成分單一，不能滿足多樣化的營(yíng)養(yǎng)需求。試驗(yàn)通過(guò)控制不同加工條件及全谷物比例，分析成品麥片的感官特征，優(yōu)選最佳加工技術(shù)，并對(duì)其消化特性進(jìn)行研究，旨在為蕎麥、青稞全谷物制品研究提供依據(jù)，為消費(fèi)者提供更多健康、多樣選擇。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 材料與試劑

蕎麥、燕麥、青稞（帶麩皮）（食品級(jí)，市售）；燕麥片（市售）。

胃蛋白酶（P7000-100G≥250 U/mg）、胰酶（P1750-100G≥100 U/mg）（上海源葉生物科技有限公司）；HCl、NaOH、乙酸、葡萄糖、對(duì)羥基苯甲酸酰肼等（均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；純凈水（河南娃哈哈飲料有限公司）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀（德國(guó)SEAL公司）；XQ200型多功能高速粉碎機(jī)（上海廣沙工貿(mào)有限公司）；JMS-30A膠體磨（上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司）；BSA224S-CW電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 麥片加工工藝流程

谷物原材料→挑選→清洗干燥→粉碎→加水?dāng)嚢琛z膜→糖化、預(yù)糊化→干燥→壓片→切片→干燥→收集

1.2.2 感官評(píng)價(jià)方法

參考路長(zhǎng)喜等[9]的方法，選擇經(jīng)感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)合格10人，對(duì)全谷物麥片的香味、色澤和口感進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。燕麥片沖泡前的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)總分為35分，燕麥片沖泡后的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)總分為65分。全谷物麥片沖泡前后的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法見(jiàn)表1和表2。

表1 全谷物麥片沖泡前的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法

表2 全谷物麥片沖泡后的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法

1.2.3 全谷物麥片單因素試驗(yàn)

1.2.3.1 不同谷物比例的全谷物麥片的研究

將糊化溫度設(shè)為80 ℃，干燥溫度設(shè)為90 ℃，分別將不同比例的谷物4∶3∶3，5∶2.5∶2.5，6∶2∶2，7∶1.5∶1.5和8∶1∶1，加工成成品麥片，并按照表1和表2對(duì)成品麥片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.3.2 不同糊化溫度的全谷物麥片的研究

選取谷物比例7∶1.5∶1.5，將干燥溫度設(shè)為90℃，分別將糊化溫度設(shè)為60，70，80，90和100 ℃，加工成成品麥片，并按照表1和表2對(duì)成品麥片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.3.3 不同干燥溫度的全谷物麥片的研究

選取谷物比例7∶1.5∶1.5，將糊化溫度設(shè)為90℃，將干燥溫度分別設(shè)為60，70，80，90和100 ℃，加工成成品麥片，并按照表1和表2對(duì)成品麥片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.4 響應(yīng)面分析法優(yōu)化全谷物麥片工藝條件

在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇對(duì)全谷物麥片加工影響較大的谷物比例、糊化溫度、干燥溫度3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，運(yùn)用Design-Expert 8.0.5軟件程序，根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，對(duì)蕎麥、青稞全谷物麥片加工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定最優(yōu)工藝條件（試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表3）。

表3 試驗(yàn)因素水平及編碼

1.2.5 全谷物麥片消化特性測(cè)定

試驗(yàn)是在體外模擬胃部和腸部?jī)刹糠诌M(jìn)行消化。參考Frances等[10]方法，制備樣品中的總葡萄糖濃度的待測(cè)液，將待測(cè)樣品過(guò)濾后用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定葡萄糖的含量，并計(jì)算淀粉水解率。參考Mardianaahamad等[11]及Goňi等[12]方法計(jì)算快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 全谷物麥片單因素試驗(yàn)

2.1.1 谷物比例對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

將糊化溫度設(shè)為80 ℃，干燥溫度為90 ℃，考察不同谷物比例對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響。結(jié)果如圖1所示。

隨著蕎麥比例增加，沖泡前麥片、沖泡后麥片及綜合感官評(píng)分均呈上升趨勢(shì)，蕎麥比例增加到70%之后，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)，原因可能是蕎麥比例增大后，麥片中蕎麥的香氣過(guò)于濃郁，大部分人不喜歡過(guò)于濃郁的蕎麥味道；還有可能是全谷物麥片保留了谷物的麩皮層，蕎麥比例過(guò)高，口感粗糙，其他比例的谷物能協(xié)調(diào)蕎麥的味道。綜合考慮沖泡前后感官特點(diǎn)，谷物比例選7∶1.5∶1.5較好。

圖1 谷物比例對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

2.1.2 糊化溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

選取谷物比例7∶1.5∶1.5，將干燥溫度設(shè)為90℃，考察不同糊化溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響。結(jié)果如圖2所示。

糊化溫度對(duì)沖泡前全谷物麥片感官評(píng)分影響不大，對(duì)沖泡后麥片的感官評(píng)分影響較大，沖泡后麥片的感官評(píng)分隨糊化溫度上升呈上升趨勢(shì)，溫度上升至80 ℃時(shí)評(píng)分最高，溫度繼續(xù)上升評(píng)分下降。其原因可能是糊化溫度對(duì)成品麥片的色澤，香味及外觀影響不大，但是會(huì)影響沖泡后麥片的口感、香味及風(fēng)味。糊化溫度過(guò)低不能使谷物香氣散發(fā)出來(lái)，黏牙口感不細(xì)膩，影響麥片的口感，評(píng)分普遍偏低；糊化溫度過(guò)高則會(huì)影響麥片沖泡過(guò)后的口感，沖泡過(guò)后有淡淡的糊味，湯汁的顏色發(fā)暗。糊化溫度過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致麥片中的水分，蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分流失。綜合考慮麥片沖泡前后感官特性，糊化溫度設(shè)為80 ℃較好。

圖2 糊化溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

2.1.3 干燥溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

選取谷物比例7∶1.5∶1.5，將糊化溫度設(shè)為80℃，考察不同干燥溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響。結(jié)果如圖3所示。

干燥溫度對(duì)沖泡后全谷物麥片感官評(píng)分影響較小，對(duì)沖泡前麥片的感官評(píng)分影響較大，沖泡前麥片的感官評(píng)分隨溫度上升呈上升趨勢(shì)，溫度上升至90 ℃時(shí)感官評(píng)分最高，溫度繼續(xù)上升評(píng)分下降。其原因可能是干燥溫度過(guò)低，影響后續(xù)的壓片成型，并導(dǎo)致成品麥片顏色偏褐色，沖泡后的麥片有黏牙情況；干燥溫度過(guò)高成品麥片會(huì)出現(xiàn)較多的粉屑，但不影響沖泡過(guò)后的口感。綜合考慮麥片沖泡前后評(píng)分，干燥溫度設(shè)為80 ℃較好。

圖3 干燥溫度對(duì)全谷物麥片感官品質(zhì)的影響

2.2 全谷物麥片加工技術(shù)的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法選擇最佳提取工藝，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和表5。用Design-Expert 8.0.5軟件對(duì)表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得二次多元回歸模型：Y=80.04+0.69A+0.86B+0.38C+0.32AB-0.40AC+0.65BC-1.43A2-0.88B2-0.86C2。

模擬交互項(xiàng)中BC顯著（p＜0.05），在模擬的平方項(xiàng)中A2極顯著（p＜0.001）、B2、C2顯著（p＜0.05）?；貧w系數(shù)顯著性表明各因素對(duì)全谷物麥片感官評(píng)分的影響順序是B＞A＞C。模型中的調(diào)整決定系數(shù)=86.2%，決定系數(shù)R2=94.0%，說(shuō)明該二次方程模型與數(shù)據(jù)擬合程度較高，試驗(yàn)誤差小，可以用該模型分析和預(yù)測(cè)全谷物麥片感官質(zhì)量評(píng)分。得出的優(yōu)化條件為：谷物比例7.3∶1.37∶1.37、糊化溫度86.9 ℃、干燥溫度94.2 ℃。此時(shí)感官評(píng)分為80.5分。

表4 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

表5 顯著性檢驗(yàn)與方差分析

從圖4可知，在固定谷物原料比例時(shí)，干燥和糊化的工藝交互作用對(duì)蕎麥、青稞全谷物麥片感官特征的影響。干燥溫度固定不變時(shí)，隨著糊化溫度的增加，蕎麥、青稞全谷物麥片的感官綜合評(píng)分先上升后趨于平穩(wěn)，主要原因是蕎麥糊化溫度較高（83.2 ℃）、析水率顯著小于其他雜糧淀粉，具有優(yōu)良的抗凍融穩(wěn)定性[13]。糊化溫度固定不變時(shí)，隨著干燥溫度的提高，谷物麥片水分持續(xù)損失，產(chǎn)品硬度提高、碎屑明顯增加，導(dǎo)致產(chǎn)品的感官綜合評(píng)分先上升后下降。

圖4 干燥溫度與糊化溫度的響應(yīng)面圖

圖5 干燥溫度與糊化溫度的等高線

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果得出，蕎麥、青稞全谷物最佳加工工藝為：谷物比例7.3∶1.4∶1.4、糊化溫度86.9 ℃、干燥溫度94.2 ℃。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)感官評(píng)價(jià)，所得到的蕎麥、青稞全谷物麥片顆粒完整，色澤金黃，香氣濃郁純正，口感順滑、咀嚼勁道，麥片留香風(fēng)味濃厚、持久。感官綜合評(píng)分為81.1分，與其相應(yīng)優(yōu)化最佳結(jié)果相差不大，該響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果的最佳工藝參數(shù)是可行的。

2.4 蕎麥、青稞的全谷物麥片消化特性的研究

由圖6可知，蕎麥、青稞全谷物麥片的淀粉水解率為66.7%，而市售燕麥片的淀粉水解率為77.32%，全谷物麥片可以減緩麥片消化率，可能全谷物中膳食纖維，從而使得葡萄糖有較強(qiáng)的吸附及淀粉酶抑制性增強(qiáng)等功能特性有關(guān)[14]。此外，市售燕麥最終的淀粉水解率為77.32%，與Englyst[15]測(cè)得的谷物不消化淀粉含量相近，雖略有損失但整體差別不大，說(shuō)明試驗(yàn)所采用的方法具有可靠性。

圖6 不同麥片的淀粉水解率

由圖7可知，蕎麥、青稞全谷物麥片的RDS、SDS以及RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為29.72%，30.04%和42.47%。市售燕麥片的RDS、SDS及RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為35.63%，24.55%和39.82%。純蕎麥麥片的RDS、SDS以及RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為53.38%，13.76%和32.27%。全谷物麥片RDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比于市售燕麥片及純蕎麥麥片分別降低16.59%和79.61%，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比于市售燕麥片及純蕎麥麥片分別提高22.36%和118.32%，RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比于市售燕麥片及純蕎麥麥片分別提高6.65%和31.61%。蕎麥、青稞的全谷物麥片中淀粉組成的改變可能是由于全谷物中富含膳食纖維，而膳食纖維可以包裹住淀粉，從而減緩淀粉顆粒水解速度[32]，使得全谷物麥片的SDS及RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，RDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少。

圖7 不同麥片RDS、SDS、RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)

因此蕎麥、青稞全谷物麥片可有效改善市場(chǎng)上燕麥片的消化特性，降低淀粉水解率，提高麥片中RS及SDS的含量。

3 結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)對(duì)蕎麥、青稞的全谷物麥片的加工技術(shù)以及不同麥片消化特性的研究，蕎麥、燕麥、青稞比例7.3∶1.4∶1.4、糊化溫度86.9 ℃、干燥溫度94.2 ℃時(shí)，加工出的麥片品質(zhì)更好，色澤金黃，口感勁道，符合多數(shù)人的口味；且蕎麥、青稞全谷物麥片可有效提高麥片的消化特性，可作為一種新型的麥片產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，以改善消費(fèi)者的膳食平衡結(jié)構(gòu)，使消費(fèi)者的選擇更加多樣化，每日攝入營(yíng)養(yǎng)更加均衡。