不同儲藏條件下全麥片品質(zhì)的穩(wěn)定性分析

高子豪，余可，劉磊

（1.長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434000）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州 510640）

全麥粉是以小麥為原料研磨制成，且各部分組成與完整穎果一致，包含麥麩，胚芽和胚乳[1]。與普通小麥精粉相比，全麥粉含有更多的維生素，礦物質(zhì)，膳食纖維，必需氨基酸、天然抗氧化劑和其他活性成分如類胡蘿卜素、黃酮類[2]。全麥片是以全麥粉作為原料，再經(jīng)過滾筒干燥加工制成的營養(yǎng)方便食品[3]。與由小麥精粉制備的普通麥片相比，全麥片中含有更多的氧化酶、脂類、多酚等物質(zhì)[4]，導(dǎo)致全麥片在儲藏過程中易于發(fā)生褐變和酸敗，貨架期較短。

近年來，有關(guān)全谷物在儲藏過程中營養(yǎng)成分的變化已經(jīng)有了報道。Wennermark的研究表明全麥粉在20 ℃、12個月的儲藏過程中維生素 E含量降低了40%[5]，而全麥粉在室溫儲藏297 d維生素E含量降低了32%[6]。儲藏環(huán)境的不同會對全谷物營養(yǎng)成分的變化造成較大的影響，有研究表明，相比常溫室內(nèi)儲藏，在高溫和高濕的儲藏條件下儲藏12個月后，全麥粉中的硫胺素會有7.2～11.5%的降低[7]。Tait S P C等通過改變?nèi)湻蹆Σ販囟葋砀纳破鋬Σ胤€(wěn)定性，結(jié)果表明，相比20 ℃，在-20 ℃儲藏的全麥粉能夠有效的防止脂類物質(zhì)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)槿⑼约暗图壷舅?，能夠有效的改善全麥粉的儲藏穩(wěn)定性[8]。

目前改善全谷物儲藏穩(wěn)定性的方法主要集中在通過物理或化學(xué)處理抑制脂類物質(zhì)降解從而達(dá)到改善其儲藏穩(wěn)定性的目的。Champane E T等采用乙醇蒸汽處理米糠時發(fā)現(xiàn)乙醇蒸汽能顯著降低脂肪酶的活性[9]。Vetrimani等通過175 ℃高溫處理抑制麥麩中脂肪酶，使其活力下降 40%，從而提高全麥粉的儲藏穩(wěn)定性[10]。這與Rose等的報道一致，經(jīng)過175 ℃干熱處理25 min、1000 W微波60 s或蒸汽處理60 s，全麥粉中的脂肪酶活性分別降低了74%、93%和96%[11]。但熱處理鈍化酶的方法容易促進脂肪的自動氧化。楊磊等研究了 11種不同穩(wěn)定化處理方式對麥麩和胚芽滅酶效果及儲藏穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明采用常壓汽蒸耦合紫外微波方式效果最好，麥麩和胚芽脂肪酸值增長率較低[12]。李雪杰等的研究表明采取臭氧處理的全麥粉，隨著臭氧處理時間的延長，脂肪酸值呈下降趨勢；儲藏時間越長，脂肪酸值越高，但是經(jīng)過臭氧處理的全麥粉其脂肪酸值增長速度顯著低于對照組而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于116 mg/100 g[13]。不同的制備技術(shù)也會對全谷物產(chǎn)品在儲藏其間的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響，左乃北等通過改良擠壓技術(shù)將糙米加工制備成全谷物質(zhì)構(gòu)米，經(jīng)過兩個月的常溫儲藏后，其游離脂肪酸含量下降了64.31%[14]。邱婷婷等的研究發(fā)現(xiàn)通過擠壓膨化處理的黑麥其游離脂肪酸值下降了94.94%，且在45 d儲藏期間，其游離脂肪酸值上升比例下降了92.79%[15]。

國內(nèi)外已有許多關(guān)于全麥粉加工技術(shù)及穩(wěn)定化處理的研究報道，然而采用滾筒干燥加工技術(shù)制備的全麥片的儲藏穩(wěn)定性鮮有報道。探究不同儲藏條件對全麥片儲藏穩(wěn)定性的影響并根據(jù)儲藏期間其主要營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化預(yù)測其貨架期對全麥片的生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。本研究以全麥片為原料，通過測定在不同儲藏溫度、光照條件下其維生素A含量、維生素E含量、過氧化值、脂肪酸值、酸價等指標(biāo)，分析比較不同儲藏條件下全麥片的營養(yǎng)素?fù)p失量和氧化穩(wěn)定性的變化并通過其主要物質(zhì)的動態(tài)變化預(yù)測的貨架期。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用小麥品種為紅春小麥全麥粉（蛋白質(zhì)11 g/100 g，脂肪1.2 g/100 g，淀粉67.3 g/100 g，膳食纖維12.2 g/100 g），中糧集團產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 預(yù)酶解-滾筒干燥全麥片的生產(chǎn)制作工藝

1.2.1.1 工藝流程

全麥粉→粉碎→過篩→加水混合→預(yù)酶解→滾筒干燥→恒溫干燥→密封保存

1.2.1.2 工藝要點

全麥粉原料經(jīng)粉碎，過80目篩后，得到優(yōu)質(zhì)全麥粉，采用高溫α淀粉酶和纖維素酶進行預(yù)酶解，高溫α淀粉酶添加量位0.5 U/g，纖維素添加量為0.4%，調(diào)節(jié)麥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)位25%，混合均勻后，放置50 ℃磁力攪拌水浴鍋中保溫30 min，然后升溫至80 ℃進行預(yù)酶解，保溫10 min。預(yù)酶解后進行滾筒干燥，工藝參數(shù)參考余可等[3]（余可）的滾筒干燥全麥片加工工藝參數(shù)。滾筒干燥工藝參數(shù)為：麥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～40%（W/W），以小麥質(zhì)量計（下同）；纖維素酶用量0～1%（W/W）；高溫α淀粉酶添加量0～1 U/g；設(shè)置滾筒溫度為120～160 ℃，滾筒轉(zhuǎn)速為4～12 Hz，制得預(yù)酶解-滾筒干燥全麥片。

1.2.2 預(yù)酶解-滾筒干燥全麥片的儲藏試驗

成品全麥片用高壓滅菌鍋滅菌后進行包裝儲藏，分別比較成品全麥片在4 ℃避光、25 ℃避光、25 ℃光照、45 ℃避光的儲藏條件下的營養(yǎng)品質(zhì)和理化性質(zhì)的變化。每隔一周取出樣品進行營養(yǎng)成分以及氧化指標(biāo)（酸價、脂肪酸值和過氧化值）的檢測，并計算儲藏后的感官品質(zhì)指標(biāo)綜合分值。

1.2.3 檢驗方法

1.2.3.1 營養(yǎng)素含量的測定

全麥片中的光敏、熱敏性營養(yǎng)素的測定按照各營養(yǎng)素的國標(biāo)進行測定，維生素A參照GB 5009.82-2016經(jīng)行測定，維生素E參照GB 5009.82-2016經(jīng)行測定。

1.2.3.2 過氧化值的測定

過氧化值的測定方法參照李紅艷等[16]的方法，略作修改，取0.3 g樣品于離心管中，加入1.5 mL異辛烷和異丙醇（3:1，V/V）混合物，渦流混合3次，每次10 s，然后取有機層（上層清液）200 μL，加入2.8 mL甲醇+丁醇（2:1，V/V）混合物，再分別加入15 μL 3.94 M的硫氰酸銨和15 μL二價鐵離子溶液（0.132 M氯化鋇和0.144 M硫酸亞鐵以1:1的比例混合，過0.22 μm濾膜），反應(yīng)20 min后，于510 nm波長下測定吸光度值，通過異丙苯氫過氧化物標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品中過氧化物濃度。

1.2.3.3 脂肪酸值的測定

參照GB/T 15684-2015進行測定。

1.2.3.4 酸價的測定

參照GB 5009.229-2016進行測定。

1.2.3.5 感官品質(zhì)指標(biāo)的測定

參照GB/T 5492-2008進行評價，挑選10名經(jīng)過培訓(xùn)的食品科學(xué)專業(yè)研究生作為評價員，取20 g樣品，分別裝于燒瓶中，放置在 50 ℃的水浴鍋中，塞上瓶塞，樣品保溫5 min后，開蓋嗅辯其氣味。評價分為沒有哈敗味，略有哈敗味、明顯的哈敗味、嚴(yán)重的哈敗味四個等級。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

采用SPSS 24.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，并用Origin對數(shù)據(jù)進行制圖。顯著性水平p＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲藏條件對全麥片營養(yǎng)素含量的影響

圖1 不同儲藏條件下全麥片維生素A(a)和維生素E(b)含量隨儲藏時間的變化Fig.1 Variation of vitamin A and vitamin E content of whole wheat flakes with different storage time under different storage conditions

圖1為不同儲藏條件過程中全麥片中熱敏、光敏性營養(yǎng)素含量的變化。隨著儲藏期的延長，不同儲藏條件下的樣品其維生素A含量出現(xiàn)不同程度的降低。全麥片的維生素A初始含量為489.93 μg/100 g，其中，在4 ℃條件下，儲藏30 d的全麥片維生素A含量為423.11 μg/100 g，衰減率為13.64%；當(dāng)儲藏溫度升高至25 ℃時，儲藏30 d維生素A含量下降至412.37 μg/100 g，衰減率為15.83%；當(dāng)儲藏溫度繼續(xù)升高達(dá)到45 ℃時，儲藏30 d后維生素A的含量下降至319.54 μg/100 g，衰減率達(dá)到34.78%，為4 ℃條件下的2.55倍。在高溫條件下儲藏的全麥片，其維生素A的衰減率顯著高于其他儲藏溫度下的全麥片。在25 ℃光照條件下，儲藏 30 d的全麥片其維生素 A含量下降至400.16 μg/100 g，衰減率為18.32%，顯著高于25 ℃避光條件下的全麥片。在柳陽陽等的研究下，在冷藏條件下乳制品中的維生素含量在儲藏22 d之后基本沒有任何變化，但隨著溫度的升高，維生素A含量開始下降且下降趨勢幾乎成線性[17]。此外，研究還表明在經(jīng)過7 d光照后，維生素A的含量下降速度要顯著低于避光條件下儲藏的樣品。表明高溫以及光照能加速破壞全麥片中維生素A的穩(wěn)定性。

由圖1b可知，不同儲藏條件儲藏下的全麥片，其維生素E含量隨著儲藏時間的增加而降低，表明全麥片的維生素E隨儲藏時間延長而不斷被分解。不同溫度儲藏條件下維生素E含量的變化曲線相似。在相同儲藏時間內(nèi)，儲藏溫度越高的樣品，其維生素E損失速度越快。全麥片的維生素 E初始含量為 340.54 mg/100 g，在4 ℃儲藏條件下，儲藏至30 d，樣品的維生素 E含量下降至 266.70 mg/100 g，衰減率為21.68%，當(dāng)儲藏溫度升至45 ℃時，儲藏30 d后，樣品的維生素E含量僅有96.85 mg/100 g，衰減率達(dá)到了71.56%，為4 ℃時的3.30倍。在25 ℃避光和不避光的儲藏條件下，儲藏30 d后，其維生素E含量降低至215.49 mg/100 g和180.19 mg/100 g，其衰減率分別為36.72%和47.09%。從試驗結(jié)果來看，一方面，低溫可以有效降低全麥片中維生素A和維生素E的分解速度，有利于延緩儲藏過程中的營養(yǎng)素消耗。另一方面，避光儲藏條件可以降低全麥片光敏性營養(yǎng)素和光接觸的程度，有效延緩營養(yǎng)素的降解。

2.2 不同儲藏條件儲藏對全麥片氧化穩(wěn)定性的影響

圖2 不同儲藏條件下全麥片過氧化值隨儲藏時間的變化Fig.2 Variation of peroxide value of whole wheat flakes with different storage time under different storage conditions

圖2為不同儲藏條件下全麥片過氧化值的變化。隨著儲藏期的延長，不同樣品的過氧化值出現(xiàn)不同程度的升高。其中在4 ℃低溫儲藏樣品的過氧化值始終低于25 ℃和45 ℃儲藏的樣品。在相同儲藏時間內(nèi)，儲藏溫度越高的樣品，其過氧化值增加越迅速。在4 ℃條件，儲藏至15 d，全麥片的過氧化值由0.05 mmol/kg增加至0.06 mmol/kg，但在儲藏30 d后，其過氧化值顯著增加至0.10 mmol/kg。在25 ℃避光條件下，全麥片的過氧化值在儲藏7 d后開始顯著增加，儲藏30 d后其過氧化值達(dá)到0.12 mmol/kg。25 ℃光照條件下，在前15 d，其過氧化值增加速率與25 ℃避光條件下一致，但在儲藏30 d后，其過氧化值達(dá)到0.16 mmol/kg，顯著高于在25 ℃避光條件下的過氧化值。在儲藏溫度升高至45 ℃時，隨著儲藏時間的延長，樣品的過氧化值一直處于顯著增長的狀態(tài)，在7、15、30 d分別達(dá)到了0.10 mmol/kg、0.15 mmol/kg、0.43 mmol/kg。根據(jù)龍婷等對茶籽油的研究，在不同的溫度下，隨著儲藏時間的增加，其過氧化值呈上升趨勢，且溫度越高其上升速率越快[18]，這與本研究所得趨勢基本一致。全麥片經(jīng)過滾筒干燥的高溫加工，脂肪氧合酶大部分失活，因此推斷發(fā)生在全麥片中的氧化途徑主要使自動氧化，同時存在光氧化[19,20]，由此可見，隨著儲藏時間的增加，光照條件也會對全麥片的過氧化值產(chǎn)生顯著的影響。

圖3 不同儲藏條件下全麥片脂肪酸值含量隨儲藏時間的變化Fig.3 Variation of fatty acid content of whole wheat flakes with storage time under different storage conditions

不同儲藏條件下全麥片的脂肪酸值在儲藏期的變化如圖3所示。從圖3可知，各組樣品呈現(xiàn)出儲藏溫度越低，同期脂肪酸值越小的趨勢。從儲藏開始至第30 d，儲藏溫度為45 ℃的樣品脂肪酸值迅速升高，并且均高于同期的其他樣品，達(dá)到362.13 mg KOH/100 g，說明在此期間，樣品內(nèi)的脂肪迅速水解，脂肪酸大量積累。在25 ℃避光儲藏條件下，全麥片的脂肪酸值增長較緩慢，儲藏30 d后達(dá)到322.89 mg KOH/100 g，顯著低于25 ℃光照條件下儲藏的全麥片的脂肪酸值，表明在儲藏期間，光照可以加速脂肪的水解，且脂肪酸氧化分解的速度要小于脂肪酸積累的速度。在4 ℃低溫儲藏下的全麥片，其脂肪酸值上升最為緩慢，當(dāng)儲藏時間達(dá)到 30 d后，其脂肪酸值為 315.12 mg KOH/100 g，這與黃晰雯等對秈稻的研究結(jié)果一致，在不同儲藏溫度儲藏過程中，樣品的脂肪酸值總體呈現(xiàn)不同程度的升高，在初始脂肪酸值為 17.40 mg KOH/100 g的情況下，在儲藏期結(jié)束后，在30 ℃儲藏下的樣品脂肪酸值上升為89.62 mg KOH/100 g，而在15 ℃儲藏下的樣品其脂肪酸值只有 47.83 mg KOH/100 g，并且隨著儲藏時間的增加，脂肪酸值上升的速度越快[21]。表明在儲藏期間低溫可以有效降低脂肪水解的速度，使全麥片保持較好的品質(zhì)。

圖4 不同儲藏條件下全麥片酸價隨儲藏時間的變化Fig.4 Variation of acid value of whole wheat flakes with storage time under different storage conditions

儲藏條件的不同，直接影響全麥片中脂質(zhì)氧化程度，進而由全麥片的酸價所體現(xiàn)。實驗結(jié)果如圖4所示，四組樣品的酸價均隨著儲藏期的延長而呈現(xiàn)上升的趨勢，且在4 ℃低溫儲藏下的樣品其酸價始終低于其他3組樣品，這說明低溫起到了延緩脂質(zhì)氧化的作用，且效果顯著（p＜0.05）。至儲藏試驗終點（30 d），在45 ℃儲藏下的樣品其酸價達(dá)到了0.71 mg/g，遠(yuǎn)高于同期其他組樣品。在 25 ℃避光以及不避光的條件下，在儲藏前7 d的過程中，兩組樣品酸價變化的趨勢相同，但當(dāng)儲藏時間達(dá)到15 d之后，直至儲藏終點，光照條件下的樣品酸價上升速度顯著高于避光條件下的樣品。周樑波等的研究也表明，從儲藏兩個月開始，采取避光真空包裝的核桃仁產(chǎn)品的酸價上升要低于采取光照真空包裝的產(chǎn)品，儲藏6個月之后光照真空包裝組的樣品其酸價達(dá)到了避光真空包裝組樣品的2倍[22]。說明避光條件能夠有效抑制產(chǎn)品儲藏期間油脂酸價上升。

2.3 不同儲藏條件儲藏對全麥片感官品質(zhì)的影響

感官評定可以綜合地反映產(chǎn)品的食用品質(zhì)。在全麥片的儲藏過程中，由于脂肪氧化，分解產(chǎn)生低級的醛酮化合物，從而導(dǎo)致風(fēng)味的劣變，甚至產(chǎn)生酸敗的氣味即哈敗味。表2是全麥片在不同儲藏條件下儲藏30 d的感官評定結(jié)果。比較四種不同條件下儲藏的全麥片，在4 ℃和25 ℃避光條件下儲藏的全麥片一直到達(dá)儲藏終點都沒有出現(xiàn)哈敗味，而在 25 ℃光照和45 ℃條件下儲藏的樣品，在儲藏至15 d時都產(chǎn)生了較輕微的哈味，而且隨著儲藏時間的延長，45 ℃下儲藏的樣品出現(xiàn)了明顯的哈敗味。

表2 全麥片感官評價表Table 2 Sensory evaluation

2.4 維生素A、維生素E、脂肪酸值變化動力學(xué)研究

表3 維生素A、維生素E和脂肪酸值在不同儲藏條件下隨儲藏時間變化的回歸方程Table 3 Regression equation of vitamin A, vitamin E and fatty acid values under different storage conditions with storage time

食品品質(zhì)在儲藏過程中的變化可以用化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)來表征，且大多數(shù)與食品有關(guān)的品質(zhì)隨時間變化都遵循零級或一級反映模式[23]。對儲藏期間不同儲藏條件的全麥片的維生素A、維生素E和脂肪酸值進行動力學(xué)方程擬合，得到了相應(yīng)的回歸方程及其決定系數(shù)R2，結(jié)果見表3。其中決定系數(shù)越大，表明擬合效果越好，由表3可知，在不同儲藏條件下，由全麥片的維生素A、維生素E和脂肪酸值隨時間變化的回歸方程得到的決定系數(shù)均 R2均大于 0.9，說明擬合效果較好。此外，采用一級動力學(xué)模型可以較好地反映全麥片儲藏過程中脂肪酸值的變化規(guī)律，在不同儲藏條件下全麥片的維生素A、E的含量也分別可以通過一級動力學(xué)模型和多項式回歸模型。胡云峰等利用Arrhenius方程，以碘藍(lán)值為預(yù)測指標(biāo)，建立了濕米線的貨架期預(yù)測模型，且經(jīng)過驗證預(yù)測的模型結(jié)果誤差較小，能夠較好的預(yù)測儲藏在不同溫度下濕米線的貨架期[24]。根據(jù)本實驗的所建立的動力學(xué)模型，同樣能夠較好的預(yù)測在不同儲藏條件下全麥片的貨架期。

3 結(jié)論

3.1 全麥片營養(yǎng)素?fù)p失程度和脂質(zhì)氧化程度與儲藏溫度成正比，且在4 ℃低溫儲藏30 d后，全麥片的維生素A、E損失量、脂肪酸值、酸價和過氧化值要顯著低于其他實驗組樣品，其食用價值也較高。

3.2 光照條件也是全麥片儲藏過程中的一個重要因素。在25 ℃下，儲藏30 d后，在避光條件下儲藏的全麥片過氧化值和酸價分別增長至2.4倍和1.4倍，顯著低于不避光條件下的3.2倍和1.7倍。且在避光條件下全麥片的營養(yǎng)素含量下降速度明顯緩于不避光條件下的全麥片，采取除氧避光包裝保存可以有效延長全麥片的貨架期。

3.3 全麥片的脂肪酸值在儲藏過程中的變化規(guī)律能夠較好地被一級動力學(xué)模型所反映，維生素A和維生素E在不同條件下隨時間變化所得到的回歸方程其決定系數(shù)R2也均大于0.9，擬合效果較好，可以由此較好的預(yù)測儲藏在不同條件下全麥片的貨架期。