皮燕麥殼粉的營養(yǎng)品質(zhì)評價(jià)及混粉面團(tuán)特性分析

張美莉，李影，白雪，邵婷婷，牛文政，譚艷琴，張國強(qiáng)*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古伊泰生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

燕麥屬于世界性栽培農(nóng)作物。燕麥品種主要分為皮燕麥與裸燕麥兩大類[1]。皮燕麥帶稃型，裸燕麥為裸粒型，我國燕麥種植多為裸燕麥，而國外主要種植皮燕麥，皮燕麥的品質(zhì)特性決定其更適合于燕麥片的加工。燕麥殼作為皮燕麥加工的主要副產(chǎn)物，質(zhì)量占整個(gè)谷物的25%～35%[2]，含有豐富的木質(zhì)纖維素和半纖維素[3]。皮燕麥殼不僅可以作為動(dòng)物飼料或者工業(yè)溶劑的生產(chǎn)原料[4-7]，也可以是高膳食纖維食物的一種成分[8]。Ndou等[9]研究表明生長豬日糧中添加皮燕麥殼會(huì)改變胃腸道發(fā)育以及微生物群落的組成和功能。但由于口感粗糙、食用品質(zhì)差，皮燕麥殼的利用率較低。

在食品工業(yè)中，粉碎是一個(gè)重要的過程，粉碎的粒徑?jīng)Q定了最終產(chǎn)品的性質(zhì)[10-11]。在富含膳食纖維的谷物中，微粉碎可以提高顆粒的吸水性和溶解度，改善口感[12]。研究表明，膳食纖維的添加會(huì)影響面團(tuán)性質(zhì)。王蘇閩等[13]研究了大豆豆皮膳食纖維和麥麩膳食纖維對面團(tuán)吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、拉伸比值等的影響，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加1%～2%的豆皮膳食纖維和1%～4%的麥麩膳食纖維時(shí)，能起到改良面團(tuán)流變學(xué)特性的作用。Sudha等[14]研究了小麥、大米、燕麥和大麥等不同谷類膳食纖維對面團(tuán)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)膳食纖維的添加會(huì)使面團(tuán)的含水量增加，面團(tuán)的形成時(shí)間延長。然而，將皮燕麥殼應(yīng)用于改良面團(tuán)特性的研究較少。

本試驗(yàn)將皮燕麥殼進(jìn)行微粉碎處理，測定其營養(yǎng)功能成分，再將其添加到小麥粉中，考察混粉面團(tuán)特性，旨在對皮燕麥副產(chǎn)物進(jìn)行高值化研究開發(fā)，為將皮燕麥副產(chǎn)物應(yīng)用于餅干等焙烤食品及其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

皮燕麥殼：內(nèi)蒙古伊泰生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，皮燕麥殼經(jīng)除雜、微粉碎后過150目篩，-20℃冷藏備用；低筋小麥粉：市售；脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品、氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品：美國Sigma公司；乙醚、濃硫酸、過氧化氫、無水硫酸鈉（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鹽酸、高氯酸（均為分析純）：萊陽市康德化工有限公司；L-抗壞血酸、香草醛、苯酚、沒食子酸、蕓香葉苷（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Thermo Scientific高效液相色譜儀、Xseries2電感耦合等離子質(zhì)譜儀：美國Thermo公司；TAS-990原子吸收分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；AF-610C原子熒光光譜儀：北京瑞利分析儀器有限公司；JFZD300型粉質(zhì)儀、JMLD150型拉伸儀：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；PLS新型超微粉碎機(jī)：濟(jì)南普萊申機(jī)械設(shè)備有限公司；XL-20B1000 g密閉型搖擺式粉碎機(jī)：廣東旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；UV2300Ⅱ系列雙光束紫外可見分光光度計(jì)：上海天美科學(xué)儀器有限公司；SZC-C脂肪測定儀：上海纖檢儀器有限公司；K-9860全自動(dòng)凱氏定氮儀：海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司。

1.3 皮燕麥殼營養(yǎng)及活性物質(zhì)成分的測定

蛋白質(zhì)：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法測定。脂肪：參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》中索氏抽提法測定?；曳郑簠⒄誈B 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》中總灰分測定法。水分：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中直接干燥法測定?？偵攀忱w維、可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維：參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》測定。β-葡聚糖：采用愛爾蘭Megazyme混聯(lián)β-葡聚糖測試試劑盒，按照AACC 32-23.01測定。多酚：參照盧宇[15]的沒食子酸比色法測定多酚。皂苷：參照徐曉敏[16]的香草醛-高氯酸法測定皂苷。黃酮：參照閆超[17]的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)物法測定黃酮。維生素A、維生素E：參照GB 5009.82—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素A、D、E的測定》測定。維生素B1、維生素B2和維生素B6：分別參照GB 5009.84—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B1的測定》中熒光分光光度法、GB 5009.85—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B2的測定》中熒光分光光度法和GB 5009.154—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B6的測定》中高效液相色譜法測定。黃曲霉毒素B1：參照GB 5009.22—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中黃曲霉毒素B族和G族的測定》中高效液相色譜-柱前衍生法測定。礦物質(zhì)：參照馮利芳等[18]的方法測定。鉀、鎂、鈣、鈉、鐵、鋅、銅和錳元素利用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測定，磷元素利用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行測定，硒元素利用原子熒光光譜儀進(jìn)行測定，鈷和鉻利用電感耦合等離子質(zhì)譜儀進(jìn)行測定。氨基酸：參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》中的方法測定。酯類、脂肪酸：參照GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪酸的測定》中的歸一化法測定。

1.4 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團(tuán)粉質(zhì)特性的測定

參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試粉質(zhì)儀法》測定粉質(zhì)參數(shù)。在小麥粉中分別添加0、10%、20%、30%、40%和50%的皮燕麥殼粉。在程序軟件的測試參數(shù)窗口輸入樣品的水分含量，根據(jù)程序軟件窗口顯示的面粉質(zhì)量，稱取皮燕麥殼粉-小麥粉混粉樣品300 g，倒入揉面缽中，啟動(dòng)儀器，面粉開始預(yù)混，1 min后控制在10 s左右加入適量蒸餾水，觀察面粉粉質(zhì)曲線的變化趨勢。當(dāng)曲線最高峰在（500±20）FU的范圍內(nèi)時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，反之重復(fù)以上操作，校正加水量。平行3次試驗(yàn)，取平均值。

1.5 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團(tuán)拉伸特性的測定

參照GB/T 14615—2019《糧油檢驗(yàn)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試?yán)靸x法》測定面團(tuán)拉伸特性。稱取混粉樣品300 g，和成面團(tuán)并平均分成3份，在拉伸儀揉球機(jī)上揉5 min，置于搓條機(jī)上搓條，再將條狀面團(tuán)置于容器中醒面45 min，運(yùn)行拉伸程序，觀察拉伸特性曲線。平行3次試驗(yàn)，取平均值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中，顯著性分析采用Duncan檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 皮燕麥殼營養(yǎng)品質(zhì)評價(jià)

2.1.1 常規(guī)營養(yǎng)成分及活性成分分析

皮燕麥殼常規(guī)營養(yǎng)及活性成分測定結(jié)果如表1所示。

表1 皮燕麥殼常規(guī)營養(yǎng)成分、活性成分含量Table 1 Contents of routine nutrient and active components of oat hulls

由表1可以看出，皮燕麥殼的總膳食纖維含量高達(dá)75.74%，以不可溶性膳食纖維為主（含量55.84%），約為可溶性膳食纖維（17.15%）的3倍，這與Welch等[19]得出的研究結(jié)果一致。皮燕麥殼含蛋白質(zhì)5.63%，灰分7.42%，水分5.07%。脂肪含量極低，僅為0.27%。

皮燕麥殼含有β-葡聚糖、多酚、黃酮、皂苷等多種生物活性物質(zhì)。皮燕麥殼中β-葡聚糖含量為15.22%，高于裸燕麥麩皮中的β-葡聚糖含量（11.02%）[20]。多酚含量為338.09 mg/100 g，皂苷含量為250.54 mg/100 g，黃酮含量為10.84 mg/100 g。研究顯示燕麥皂苷具有優(yōu)良的抗癌活性[21]；β-葡聚糖具有調(diào)節(jié)血糖、免疫等生理功能[22]。由此可見，皮燕麥殼營養(yǎng)及生物活性物質(zhì)豐富，是一種優(yōu)良的原料，將其添加到食品中，對健康有益。

2.1.2 維生素及黃曲霉毒素B1測定結(jié)果與分析

皮燕麥殼中維生素和黃曲霉毒素B1含量的測定結(jié)果見表2。

表2 皮燕麥殼維生素和黃曲霉毒素B1含量Table 2 Contents of vitamin and aflatoxin B1of oat hulls

維生素是維持人體正常生理功能必需的一類低分子有機(jī)化合物。由表2可知，皮燕麥殼中維生素E（0.09 mg/100 g）和維生素B1（0.08 mg/100 g）含量較低，而維生素B2和維生素B6含量較高，分別是糙米的18倍和5倍[23]。維生素B2缺乏會(huì)導(dǎo)致口角裂開、口腔潰瘍等；維生素B6參與體內(nèi)多種代謝功能，缺乏會(huì)導(dǎo)致脂溢性皮炎和口唇干裂等，可以通過食用富含維生素B2和維生素B6的食物來預(yù)防口腔潰瘍和口唇干裂等。皮燕麥殼未檢出黃曲霉毒素B1。

2.1.3 礦物質(zhì)及重金屬含量分析

皮燕麥殼礦物質(zhì)及重金屬含量見表3。

表3 皮燕麥殼礦物質(zhì)及重金屬含量Table 3 Contents of minerals and heavy metals in oat hulls

由表3可知，皮燕麥殼中的礦物質(zhì)較為豐富，其中鐵、錳、鋅、鈉元素含量均高于糙米，鎂元素含量低于糙米[23]。皮燕麥殼中鉀元素含量是甜蕎米的1.47倍，是裸燕麥米的1.98倍[18]。我國18歲～50歲成人鉀的適宜攝入量（adequate intake，AI）為 2 000 mg/d，我國 2022 版膳食指南推薦每天攝入200 g～300 g谷類，若每日攝入300 g皮燕麥殼，相當(dāng)于鉀的攝入量為1 650 mg/d，可見皮燕麥殼可以作為日常膳食鉀的良好來源。本研究也檢測了重金屬汞（1.82 μg/kg）和鎘（＜0.01 μg/kg）等，含量遠(yuǎn)低于GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中谷物重金屬的最高允許殘留限量。

2.1.4 氨基酸、脂肪酸及酯類物質(zhì)含量分析

2.1.4.1 氨基酸含量分析

皮燕麥殼氨基酸測定結(jié)果如表4所示。

表4 皮燕麥殼的氨基酸組成及含量Table 4 Amino acid composition and content of oat hulls %

由表4可知，皮燕麥殼中共檢測到17種氨基酸，其氨基酸總和為4.56%。含量最高的是谷氨酸，約占0.90%，蛋氨酸含量最低，僅為0.03%。皮燕麥殼中還含有亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸6種人體必需氨基酸，其中亮氨酸含量較高為0.37%，其他5種含量分別為0.19%、0.27%、0.18%、0.26%、0.26%，皮燕麥殼中還含有嬰幼兒必需氨基酸——組氨酸與精氨酸，其含量分別為0.10%、0.29%，8種必需氨基酸總和為1.92%，占氨基酸總量的42.11%。燕麥麩皮必需氨基酸占氨基酸總量的34.32%，若按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）/世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）推薦值（36%）為評價(jià)依據(jù)，則皮燕麥殼高于燕麥麩皮，說明皮燕麥殼的氨基酸組成與FAO/WHO推薦的氨基酸模式較一致。

皮燕麥殼中含量最高的谷氨酸具有提高記憶力和護(hù)肝等功效[24]，天門冬氨酸含量也較高，不僅對心肌有保護(hù)作用，而且還可以增強(qiáng)肝臟功能，消除疲勞[25]。人體必需氨基酸中含量最高的亮氨酸對傷口、骨頭等有良好的愈合作用，還可降低血液中的血糖值[26]。組氨酸與精氨酸作為嬰兒必需氨基酸，對嬰兒生長發(fā)育有不可替代的作用[27]。

2.1.4.2 脂肪酸與酯類物質(zhì)含量分析

皮燕麥殼脂肪酸與酯類物質(zhì)測定結(jié)果如表5所示。

表5 皮燕麥殼脂肪酸與酯類組成及相對含量Table 5 Composition and relative content of oat hulls esters and fatty acids %

由表5可知，皮燕麥殼中檢測出6種脂肪酸，根據(jù)相對含量由高至低的順序?yàn)閬営退帷⒆貦八?、?亞麻酸、硬脂酸、山崳酸和二十四碳酸。亞油酸相對含量最高，為42.09%，是燕麥麩皮中亞油酸含量（31.38%）的1.34倍，與米糠中亞油酸含量（42.10%）接近[28]。亞油酸具有抗腫瘤、預(yù)防糖尿病、增強(qiáng)胃腸功能、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力以及預(yù)防肥胖等生理功能[29]。

皮燕麥殼中棕櫚酸相對含量為20.87%，高于燕麥麩皮（17.28%）和米糠（14.09%）[28]。棕櫚酸是一種飽和脂肪酸，對肥胖、糖尿病和心血管疾病等脂質(zhì)代謝相關(guān)疾病的發(fā)展有重要作用[30]。皮燕麥殼中α-亞麻酸相對含量為3.07%，其相對含量是燕麥（0.79%）的3.89倍、燕麥麩皮（0.96%）的3.20倍、米糠（1.38%）的2.22倍[28]。α-亞麻酸具有促進(jìn)幼兒生長、抗凝血性、解決心臟方面問題等作用[31]。

皮燕麥殼包含3種酯類，分別是順-9-油酸甲酯、反-9-十八碳一烯酸甲酯和十七碳烯酸甲酯。相對含量最高的為順-9-油酸甲酯，達(dá)21.76%，反-9-十八碳一烯酸甲酯和十七碳烯酸甲酯含量較低，分別為0.97%、0.95%。

2.2 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團(tuán)粉質(zhì)特性分析

皮燕麥殼粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響見表6。

表6 皮燕麥殼粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Table 6 Effect of oat hulls powder addition on dough quality characteristics

由表6可以看出，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間和弱化度均逐漸增大，穩(wěn)定時(shí)間逐漸縮短。當(dāng)皮燕麥殼粉添加量達(dá)到50%時(shí)，吸水率最大，為71.50%，這可能是皮燕麥殼含有大量膳食纖維，具有良好的吸水性所致，這與王斌等[32]研究結(jié)果一致。面團(tuán)形成時(shí)間逐漸延長，可能是由于皮燕麥殼不含面筋蛋白，添加量越大導(dǎo)致面團(tuán)面筋含量越低而難以形成面團(tuán)。穩(wěn)定時(shí)間在皮燕麥殼粉添加50%時(shí)只有1.30 min，隨著皮燕麥殼粉的添加量增加，面團(tuán)越不易形成，穩(wěn)定時(shí)間也越短。弱化度反映的是面筋強(qiáng)弱程度，皮燕麥殼粉添加量為50%時(shí)，弱化度逐漸增大到139.00 BU，面筋強(qiáng)度隨之越弱，面團(tuán)加工性能越差。綜上可知，若要面團(tuán)性質(zhì)良好，皮燕麥殼粉添加量應(yīng)不超過40%。

2.3 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團(tuán)拉伸性能分析

皮燕麥殼粉添加量對面團(tuán)拉伸性能的影響見表7。

表7 皮燕麥殼粉添加量對面團(tuán)拉伸性能的影響Table 7 Effect of oat hulls powder on tensile properties of dough

由表7可以看出，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比值、拉伸能量均逐漸降低。拉伸阻力表征面團(tuán)的強(qiáng)度，其值越大表示面團(tuán)越硬。最大拉伸阻力表征面團(tuán)韌性的好壞。隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，面團(tuán)拉伸阻力和最大拉伸阻力均逐漸降低，在添加量為0時(shí)，面團(tuán)拉伸阻力和最大拉伸阻力最大，添加量為50%時(shí)最低。延伸度指面團(tuán)的拉伸長度，表示面團(tuán)的延展性和可塑性。延展性好的面團(tuán)筋力強(qiáng)而不易斷裂。當(dāng)皮燕麥殼粉的添加量分別為20%、30%和40%時(shí)，延伸度無顯著性差異（p>0.05）。拉伸比值表示拉伸阻力與面團(tuán)拉伸長度的關(guān)系，可以在合適的范圍內(nèi)綜合判斷面粉品質(zhì)。當(dāng)皮燕麥殼粉添加量為40%和50%時(shí)，拉伸比值無顯著性差異（p>0.05）。皮燕麥殼粉的添加逐漸稀釋了小麥粉中的面筋含量，當(dāng)添加量為10%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)變化較小，當(dāng)添加量達(dá)到50%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)急劇下降，且可以看出面團(tuán)較散，應(yīng)用性差，這與張園園[33]的研究結(jié)果相似。所以，皮燕麥殼粉的添加量不宜超過40%，否則難以形成面團(tuán)或性能變差。

3 結(jié)論

對微粉碎后的皮燕麥殼粉進(jìn)行品質(zhì)評價(jià)的結(jié)果表明，皮燕麥殼總膳食纖維高達(dá)75.74%，可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維分別為17.15%、55.84%，β-葡聚糖含量為15.22%；蛋白質(zhì)含量為5.63%，脂肪含量僅為0.27%，灰分含量為7.42%，水分含量為5.07%；功能性成分多酚含量為338.09 mg/100 g，皂苷含量為250.54 mg/100 g。皮燕麥殼中維生素B2和維生素B6含量較高，鐵、錳、鋅、鈉和鎂元素含量豐富，黃曲霉毒素B1未檢出。皮燕麥殼中共檢測到17種氨基酸，其氨基酸總和為4.56%，谷氨酸含量最高，為0.90%；6種人體必需氨基酸含量在0.18%～0.37%；從皮燕麥殼中共檢測出6種脂肪酸與3種酯類，亞油酸相對含量高達(dá)42.09%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，對小麥面團(tuán)的稀釋作用增強(qiáng)，吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間和弱化度均隨之增大，穩(wěn)定時(shí)間逐漸降低；拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比值、拉伸能量均逐漸降低，面團(tuán)加工性能變差。綜合皮燕麥殼的營養(yǎng)價(jià)值，面團(tuán)中皮燕麥殼粉的最大添加量不宜超過40%。