燕麥全粉工業化加工技術研究

田志芳 田向東 周柏玲 王海平 孟婷婷

(山西省農業科學院農產品加工研究所1，太原 030031)

(山西金綠禾燕麥研究所2，孝義 032300)

燕麥全粉工業化加工技術研究

田志芳1田向東2周柏玲1王海平1孟婷婷1

(山西省農業科學院農產品加工研究所1，太原 030031)

(山西金綠禾燕麥研究所2，孝義 032300)

傳統的燕麥制粉一般產生30%～35%的燕麥麩副產品，大多用作飼料。為了有效利用燕麥資源，研究了不同燕麥原料的主要品質指標和淀粉糊化特征，選擇定莜7號等3個品種進行燕麥全粉加工;通過加工工藝優化，確定微波功率為4.8 kW、微波速度1.2 m/min、微波溫度(120±5)℃，擠壓控制3段溫度170℃—150℃—60℃、進料速度300 r/min、螺桿轉速400 r/min，粉碎控制粒度不低于150目，可以達到改善物料加工性能、高效滅酶、提高產品中β－葡聚糖含量的多重效果。

燕麥全粉 微波 擠壓膨化 微細粉碎

燕麥含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、維生素B1、維生素B2、尼克酸、膳食纖維等營養成分，自古以來一直被認為是兼備食療功能的優質谷物［1］。特別是作為燕麥亞糊粉層細胞壁構成材料的β－葡聚糖含量在所有谷物中為最高［2］，是公認的降血脂主要成分［3－5］。

在燕麥籽粒中，β－葡聚糖與纖維素、半纖維素等難以消化的物質緊密地裹復在一起，質地堅韌、粗糙［6］。傳統的燕麥制粉一般產生30% ～35%的燕麥麩副產品，其中富集了70%以上的燕麥營養素，總膳食纖維含量高達30%，可溶性膳食纖維約1/3左右［7］。目前燕麥麩大多用作飼料，食品或食品原料加工比例很低，主要原因在于普通加工工藝不能改變燕麥麩堅韌、致密的平板式表觀結構，產品適口性較差、裹挾在細胞壁內的β－葡聚糖難以被人體直接消化吸收;同時燕麥脂肪酶含量在谷物中最高［8］，新鮮燕麥麩的脂肪酶和油相互接觸，迅速發生水解反應生成游離脂肪酸，油脂開始變質，燕麥麩就會出現令人難以接受的氣味［9］。

本項研究在評價燕麥品質性狀和淀粉特性基礎上，提出了全粉加工專用原料選擇的技術指標，通過微波處理、擠壓膨化和微細粉碎等多種技術綜合運用，集成燕麥全粉加工技術，較好地解決了燕麥麩在食品加工中的諸多問題，全面保持燕麥各種營養成分并提高燕麥活性物質的利用程度，可直接用做食品原料或配料，是推進燕麥主食化加工和實現燕麥資源高效利用的最佳途徑之一。

1 材料與方法

1.1 材料

根據前期研究結果，分別在華北、東北、西北等燕麥主產區選擇加工品質優良且具有地域特點或推廣面積較大的燕麥品種6個，包括燕科1號、草莜1號、白燕2號、定莜7號、定莜6號、壩莜1號等6個品種，分別來自山西、內蒙古、吉林、陜西、甘肅等地。

1.2 儀器與設備

布拉班德 Viscograph－E型黏度儀:德國 Brabender儀器公司;SPH－C900型擠壓膨化機:山東啟東膨化設備有限公司;KH－60HPTN8型微波干燥殺菌機:山東科弘微波能有限公司;WF－20型微粉機:江陰億豐機械制造有限公司;3800B型掃描電子顯微鏡:上海長方光學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 檢測方法

參照 GB/T 5009.5—2003測定樣品中的總氮量，乘以系數6.25即為粗蛋白含量;粗脂肪、粗纖維含量均參照GB/T 5009—2003進行測定;直鏈淀粉含量、淀粉糊化特性、脂肪酶活動度測定均參照GB/T 15683—2008、GB/T 14490—2008、GB/T 5523—2008，參照剛果紅比色法測定水溶性β－葡聚糖含量。

1.3.2 加工原料選擇

測定樣品主要品質指標、β－葡聚糖含量，以及淀粉糊化黏度性質，篩選適宜燕麥全粉加工的原料品種。

1.3.3 工藝流程

燕麥全粉加工工藝流程見圖1。

圖1 燕麥全粉加工工藝流程圖

1.3.4 微波干燥滅酶試驗

燕麥籽粒經潤麥調質后含水率16% ～18%，微波干燥要求功率保持4.8 kW，料層厚度0.8～1.2 cm，同時控制微波溫度與進料速度。為比較微波滅酶效果，進一步選擇不同微波溫度和不同進料速度2個因素進行試驗，測定殘存酶活性。

1.3.5 燕麥麩皮擠壓膨化處理試驗

燕麥麩皮原料以固定進料速度(300 r/s)進料，調節擠壓機3段溫度和螺桿轉速，在電鏡下觀察擠壓膨化處理后的原料與未處理的原料，同時測定殘存酶活性。

1.3.6 燕麥麩皮微細粉碎處理試驗

對燕麥原麩與膨化燕麥麩皮進行微細粉碎處理，選擇 50，100，150，200，250，300，350 目 7 個不同粒度樣品，測定水溶性β－葡聚糖含量，并觀察其結構和粒徑變化情況。

2 結果與分析

2.1 加工原料選擇

2.1.1 主要品質指標比較

燕麥樣品主要品質指標見表1。由表1可以看出β－葡聚糖含量平均為4.39%(其中定莜7號最高達到5.24%，燕科1號最低為2.92%)，變異系數30.07%;粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維平均含量分別15.06%、9.67%、3.53%，變異系數分別為 9.56%、25.13%、47.59%。燕麥淀粉中直鏈淀粉含量變幅為22.25% ～26.39%，平均值為 24.18%，變異系數為 5.33%。

表1 燕麥樣品品質指標

2.1.2 淀粉糊化黏度性質

燕麥樣品淀粉糊化黏度性質比較見表2。表2顯示不同品種燕麥淀粉的糊化溫度變幅為69.50～80.27℃，平均值為75.18℃。不同品種燕麥淀粉的峰值黏度變幅為 341.00 ～558.00 BU，極差 227.00 BU，平均值453.50 BU(其中峰值黏度最低的品種是白燕2號，峰值黏度最高的品種是定莜7號);不同品種燕麥的谷值黏度在269.00～373.00 BU，極差為104.00 BU，平均值323.20 BU(其中谷值黏度最低的品種是白燕2號，谷值黏度最高的是定莜7號)。谷值黏度的高低不能完全說明淀粉熱糊穩定性的好壞，而峰值黏度與谷值黏度的差值即崩解值可以說明淀粉熱糊穩定性的好壞，崩解值越大，說明淀粉糊熱穩定性越差［10］。不同品種燕麥淀粉崩解值變幅為66.00～195.00 BU，變異系數為9.67%，品種間有較大差異。

表2 燕麥樣品淀粉糊化黏度性質比較

2.2 微波干燥滅酶

不同微波條件下燕麥籽粒酶活測定結果見表3。表3結果顯示，微波溫度100℃時即使進料速度較低，殘存酶活仍超過10 U/g，當微波溫度達到120℃時，酶活隨著進料速度加快而增加，但幅度相對較小，當微波溫度達到140℃時，酶活隨進料速度變動不明顯。

表3 微波干燥滅酶試驗結果

2.3 燕麥麩皮擠壓膨化

2.3.1 擠壓膨化處理效果觀察試驗

用掃描電子顯微鏡對擠壓膨化處理前后的燕麥麩皮樣品進行觀察，可以直觀地看到，處理之后燕麥麩堅韌、致密的平實狀微觀結構成為膨松的孔蜂窩狀(圖2、圖3，放大860倍)。孔蜂窩狀結構的表面積極大增加，有利于物料中的有效成分的溶解逸出，同時高壓和強力的膨化處理對物料原有的內部結構形成一定程度的物理性破壞，可以有效改善物料的傳質方式和速度，有利于后續加工效率的提高。

2.3.2 擠壓滅酶效果分析

不同擠壓滅酶條件下燕麥麩皮酶活測定結果見表4。表4結果顯示，在進料速度、螺桿轉速均為300 r/min，設定擠壓溫度條件下，燕麥麩皮中的脂肪酶完全失活。在擠壓溫度170℃—150℃—60℃條件下，隨著螺桿轉速的下降，燕麥麩皮的酶活降低，可能是因為燕麥麩皮在擠壓腔內的受熱時間延長造成的。

表4 不同擠壓條件對酶活的影響

2.4 燕麥麩皮微細粉碎處理

2.4.1 燕麥麩皮微細粉碎樣品電鏡觀察

電鏡觀察擠壓處理并進行不同粒度粉碎后的燕麥麩皮物料，結果顯示，粉碎粒度為100目以下時可清晰看到完整的表皮細胞，100目、150目時也可較清晰地看到表皮細胞的輪廓，200目時細胞輪廓模糊，達到250目或者更細時幾乎看不到完整細胞的輪廓。因此可以認為，當物料粒度達到200目時，已經達到微粉要求的效果。

2.4.2 物料粉碎粒度與水溶性β－葡聚糖含量關系將經過不同處理的燕麥麩皮粉碎至不同粒度，測定水溶性β－葡聚糖含量，分析不同粒度對物料生物活性成分的影響，結果見圖4。從圖4可知，對于未膨化物料，50～250目之間β－葡聚糖含量隨粒度變化明顯，250目與50目相比提高了4.09%，且顆粒越細含量越高，250目以上基本無變化。對于膨化料，由于微細粉碎處理和擠壓膨化處理對物料細胞壁的共同作用，同一粉碎粒度樣品的β－葡聚糖含量均高于未膨化料，150目以上變化減緩，效果好于未膨化處理工藝，β－葡聚糖含量較50目處理相對提高19.06%。

圖4 不同工藝對β－葡聚糖含量影響

2.4.3 微細粉碎對原料流變學特性的影響

設定不同工藝條件加工不同粒度的燕麥全粉，測定其流變學特性，結果見表5。從表5可以看出，微細粉碎對原料的流變學特性有很大影響，隨著粒度增加燕麥全粉的黏度大幅度提高，同時原料的黏度穩定性降低、回生值也隨之提高。

表5 粒度對原料流變學特性的影響比較

3 討論

供試樣品粗蛋白質含量差異相對較小，β－葡聚糖含量差異相對較大，變異超過30%，燕麥全粉加工需要優先考慮其保健營養功能，加工原料應該優先選擇β－葡聚糖含量達到4.5%以上的品種;燕麥直鏈淀粉含量普遍較低且變異不大，加工原料選擇可以不考慮該項指標。

淀粉是食品加工和生產的重要原料，在食品體系中起到提供熱值和影響質構的作用。徐榮敏等［11］研究小麥淀粉的理化特性及其與面制品品質的關系，結果表明峰值黏度是衡量淀粉黏度特性的最重要指標;劉建軍等［12］研究證實一般情況下峰值黏度越高，面條品質越好。燕麥全粉的最大用途是面條等面制食品，為提高食用品質，加工原料應該選擇峰值黏度較高的品種。

微波處理的主要作用是干燥燕麥籽粒，并達到一定的滅酶效果。由于燕麥籽粒約83%的脂肪酶主要分布于靠近籽粒表層的糊粉層、胚等部位［8］，粉碎篩分后大部分集中在燕麥麩皮，通過擠壓膨化可使脂肪酶完全失活，同時高壓和強力的膨化處理對物料原有的內部結構形成一定程度的物理性破壞物料形成孔蜂窩狀結構，比表面積極大增加，可以有效改善物料的傳質方式和速度，提高后續加工效率，同時有利于物料中的有效成分的溶解逸出。經光學顯微鏡觀察，燕麥表皮細胞直徑為30～60 μm，而制粉加工處理的燕麥麩皮顆粒直徑通常在0.2～0.8 mm左右，由數個甚至數十個以上的種皮細胞組成。與其他植物籽粒相類似，燕麥種皮細胞壁主要由纖維素、半纖維素等生物惰性物質構成，是植物體自我保護的天然屏障，十分堅韌，一般粉碎處理無法得到小于細胞直徑的顆粒，也就是種皮細胞壁足以抗拒一般的粉碎加工而保持完整，細胞中有效成分的溶出須穿透數個甚至數十個細胞壁，人體即使攝入其吸收效率也很低。通過采用微細粉碎技術，利用特殊的物理方式可以將細胞破壁，使被束縛的活性組分直接暴露出來，極大的提高了其生物利用度。

4 結論

4.1 定莜7號、定莜6號、壩莜1號3個品種β－葡聚糖含量及淀粉峰值黏度均處于較高水平，更適宜燕麥全粉加工。

4.2 微波處理技術參數:微波功率為4.8 kW、微波速度為1.2 m/min、微波溫度應為(120±5)℃，可保證干燥效果并具有一定的滅酶作用，維持穩定的生產能力并節約能源。

4.3 擠壓工藝控制條件為3段溫度170℃—150℃—60℃、進料速度300 r/min，螺桿轉速400 r/min，可以達到改善物料加工性能和高效滅酶的雙重效果。

4.4 燕麥全粉加工需保證一定的粒度，一方面可改善口感和加工性能，同時產品中β－葡聚糖含量隨粒度增加而提高。因此燕麥全粉一般控制粒度應不低于150目，如考慮后續產品加工對原料的特殊要求，燕麥全粉粒度應控制在200～250目。

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［12］徐榮敏，王曉曦.小麥淀粉的理化特性及其與面制品品質的關系［J］.糧食與飼料工業，2005(10):23－24.

Research on the Technical Optimization for Whole－grain Oat Flower Industrialization Processing

Tian Zhifang1Tian Xiangdong2Zhou Bailing1Wang Haiping1Meng Tingting1
(Institute of Farm Products Processing，Shanxi Academy of Agricultural Sciences1，Taiyuan 030031)
(Shanxi Jinlvhe Oat Institute2，Xiaoyi032300)

In conventional wholegrain oat industrial production process，oat bran by－products amount is around 30% ～35%，and most of which are used for feedstuff.In this study，the main quality indexes and starch gelatinization properties of different raw oat varieties were studied with the aim of utilizing the oat resources effectively.Three varieties including Dingyou No.7 were chosen for wholegrain oat processing.By optimizing processing technology，it has been confirmed that the process should be conducted under such conditions:microwave power at 4.8 kW，microwave speed at 1.2 m/min，microwave temperature at(120±5)℃，the temperatures for three stages of extrusion control at 170℃—150℃—60℃，feeding rate at 300 r/min，screw speed at 400 r/min，smallest grinded particle size 150 mesh in order to improve the processing property，inactivate enzyme efficiently and increase the content of β －glucan in product.

wholegrain oat，microwave，extrusion －expansion，fine powder smash

TS219

A

1003－0174(2011)12－0024－05

國家科技支撐計劃(2006BAD02B01)

2011－01－21

田志芳，男，1967年出生，副研究員，食品工程