分段熱加工對薏米營養與功能成分的影響

商 珊，秦禮康,*，楊先龍，李玢親

（1.貴州大學生命科學學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州鑫龍食品開發有限公司，貴州 安順 561000）

分段熱加工對薏米營養與功能成分的影響

商 珊1，秦禮康1,*，楊先龍2，李玢親1

（1.貴州大學生命科學學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州鑫龍食品開發有限公司，貴州 安順 561000）

以蒸煮、干燥、噴爆和油炸4個工序加工膨化型薏米休閑食品，對比分析薏米在分段熱加工過程中營養與功能成分的動態變化。結果表明：分段熱加工過程中，薏米營養與功能成分逐級遞減（P＜0.05）。其中，噴爆工序對薏米營養與功能成分破壞最大；精薏米灰分、蛋白質、脂肪、淀粉、粗纖維、碳水化合物等營養素損失量顯著高于糙薏米（P＜0.05）；糙薏米的主要功能成分黃酮、薏苡酯的損失率比精薏米分別低19.39%、10.12%。因此，作為功能食品原料，糙薏米比精薏米更具有營養價值和保健功能。

薏米；蒸煮；噴爆；油炸；營養與功能成分

隨著崇尚健康、回歸自然的國際化健康生活理念的普及和提升，人們日益注重膳食結構的調整，一個以小雜糧為時尚的糧食消費結構在悄然興起。雜糧雜豆，一般是指除小麥、稻谷、玉米和大豆（含青豆、黑豆）四大糧食品種以外的其他谷物和豆類，包括薏苡、蕎麥、黑麥、小米、高粱、綠豆、蕓豆等200多個品種。雜糧能提供多種營養和植物化學物質，減少慢性疾病，包括癌癥和心臟疾病的風險，改善人類健康[1]。

薏苡（Coix lachrymajobi L.）為禾本科（Gramineae/ Poaceae）薏苡屬草本植物，一年生或多年生草本植物[2]。它的干燥成熟種仁稱為薏苡仁，俗稱“苡仁米”、“藥王米”、“回回米”、“六谷米”等。薏苡籽實由胚乳、糠層和外殼部分構成，去掉外殼和糠層便得到胚乳，即薏米。薏米的營養、藥用價值極高，被譽為“世界禾本科植物之王”[3]。薏米為藥膳兩用原料，具有健脾、補肺、清熱、利濕的功效，《本草綱目》稱其為上品“養心藥”[4]。國內外分析資料表明，薏米不僅富含優質蛋白質、脂肪、淀粉、粗纖維、礦物質（Ca、P、Fe、K、Na、Mg、Zn、Se）、維生素（VE、B1、B2）等營養成分，而且還含有酯類（薏仁酯/薏苡酯、薏仁素、薏苡仁油）、甾醇類（阿魏酰豆甾醇和菜籽甾醇）、苯并唑酮類、茚類、木脂素類、三萜類、酚類、多糖類、生物堿類、腺苷類等藥效成分。并且含有人體必需的8種氨基酸，是一種營養均衡的谷物[5]。據文獻[6]報道，薏米具有健脾，補肺，清熱，降血糖，利濕，輕身益氣等功效，而且其特有的薏苡仁酯具有降低血糖，并對某些癌細胞有抑制作用。此外，薏米也作為一種營養食物的來源長期用于中國民間醫藥中[7]。所以，薏米作為一種集營養、保健、醫療于一體的重要小雜糧作物，開發前景十分廣闊。

本實驗以糙薏米和精薏米為原料，采用蒸煮、干燥、噴爆、油炸等分段熱加工處理，開發膨化型薏米休閑食品，對比分析4個工序對薏米營養與功能成分的動態變化，為薏米休閑食品的開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙薏米（薏米去外殼）和精薏米（薏米去外殼和糠皮）由貴州鑫龍食品開發有限公司提供。

葡萄糖 成都金山化學試劑有限公司；蘆丁 南京替斯艾么中藥技術研究所；其他化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

UV-7502 PC紫外-可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司；HH-S6電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 上海錦星科學儀器有限公司；CXC-06粗纖維測定儀 浙江托普儀器有限公司；L-400自動離心機 上海利鑫堅離心機有限公司；BS110S分析天平 北京賽多利斯天平有限公司。

1.3 方法

1.3.1 技術路線

1.3.2 工藝要點

1.3.2.1 蒸煮工藝

除雜：除去薏米殼、碎粒及其他雜物；浸泡：在料液比1∶10條件下用60 ℃水浸泡3 h[15]；蒸煮：分別在高壓和常壓下蒸煮30 min，保溫10 min。干燥：將蒸煮過后的薏米在80 ℃鼓風干燥箱中干燥，控制水分含量在10%～15%。

1.3.2.2 噴爆工藝

噴爆條件：物料含水量1 0%～1 5%；壓力：0.9 MPa；溫度150 ℃；時間：6～8 min。

1.3.2.3 油炸工藝

油炸條件：油溫：180 ℃；時間：85 s；調味：油炸后的薏米加入適量的奶油和蜂蜜、攪拌、混勻。

1.3.3 營養成分測定方法

水分：GB5009.3—2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》；灰分：GB5505—2008《糧油檢驗 灰分測定法》；蛋白質：GB5009.5—2010《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；粗脂肪：GB/T14772—2008《食品中粗脂肪的測定》；淀粉：GB/T5514—2008《糧食、油料中淀粉含量測定》；粗纖維：粗纖維測定儀。

1.3.4 功能成分粗多糖含量測定

1.3.4.1 葡萄糖標準曲線的繪制

配制質量濃度為0.1 mg/mL的葡萄糖標準工作液。精確量取葡萄糖對照品溶液（0.1 mg/mL）0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 mL分別置于干燥試管中，各加水至1.00 mL，再分別加苯酚試劑0.50 mL，搖勻，在冷水浴中迅速滴加硫酸2.50 mL，即刻搖勻后放置10 min，然后放置沸水浴加熱10 min，迅速冷卻到室溫。以1.0 mL蒸餾水按同樣顯色操作為空白，于540 nm波長處測定其吸光度[8]。以葡萄糖含量為橫坐標（x，mg/mL），吸光度為縱坐標（y），繪制標準曲線，其回歸方程為y= 0.522 8x＋0.004 9（R2=0.996 3）。

1.3.4.2 粗多糖提取及測定

挑選籽粒飽滿、色澤潔白、無蟲蛀、無霉斑的薏米充分干燥后置于粉碎機中，粉碎過60目篩。每份稱取5 g，用石油醚脫脂后，置于三角瓶中，加蒸餾水調節至pH 5.2，于100 ℃水浴鍋中提取。按20 IU/g加淀粉酶到提取液中，直到碘檢不變色；接著按18 IU/g加糖化酶，水浴溫度50～60 ℃，pH 6.5處理1 h，以去除淀粉。100 ℃水浴條件下滅酶10 min，然后在3 000 r/min條件下離心10 min，上清液經減壓濃縮，加入4倍濃縮液體積的95%乙醇醇沉過夜，干燥沉淀得薏米粗多糖[9]。

粗多糖含量采用苯酚-硫酸法測定。

1.3.5 總黃酮含量測定

1.3.5.1 蘆丁標準曲線的繪制

精密稱取在120 ℃干燥至質量恒定的蘆丁標準品10.12 mg置于50 mL容量瓶中，加無水乙醇溶解并稀釋至刻度，搖勻。吸取上述溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL分別置于25 mL容量瓶中，各加入5%的亞硝酸鈉溶液1 mL搖勻，放置6 min，加10%的硝酸鋁溶液1 mL搖勻，放置6 min，加4%的氫氧化鈉溶液10 mL，然后用無水乙醇稀釋至刻度搖勻，放置15 min，在510 nm波長處測定吸光度[10]。以蘆丁含量為橫坐標（x，mg/mL），吸光度為縱坐標（y），繪制標準曲線，其回歸方程為y=0.011 4x－0.007 9（R2=0.998 0）。

1.3.5.2 總黃酮含量測定

采用微波萃取法提取薏米中黃酮，具體實驗步驟為：挑選籽粒飽滿、色澤潔白、無蟲蛀、無霉斑的薏米充分干燥后置于粉碎機中，粉碎過60目篩。稱取3 g樣品于三角瓶中，加入15倍體積的95%乙醇，在水浴中浸提30 min，取出后在微波功率400 W條件下，微波10 min，過濾，收集濾液，用溶劑定容于100 mL的容量瓶中。取提取液、蒸餾水各1 mL，按上述方法操作[11]。

1.3.6 薏苡酯含量測定

用粉碎機將薏米粉碎至60目細度粉狀，干燥至質量恒定。稱取樣品10 g，加入6倍體積的丙酮，60 ℃冷凝回流30 min，過濾，將濾液置于65 ℃恒溫水浴中蒸餾，得到提取液，并通過冷凝管回收丙酮。將提取液溶于200 mL石油醚中，濾除不溶物，將濾液分別移入蒸餾燒瓶中，置于50 ℃恒溫水浴中蒸餾，得到薏苡油提取液，并通過冷凝管回收石油醚[12-13]。

稱取薏苡仁油1.300 g，置于250 mL錐形瓶中，加入0.5 mol/L乙醇配制的氫氧化鉀溶液25 mL，熱回流30 min，冷卻，用10 mL乙醇沖洗冷凝管的內壁，加酚酞指示液0.1 mL，用0.5 mol/L鹽酸滴定剩余氫氧化鉀至溶液粉紅色褪去，加熱至沸騰，若溶液出現粉紅色，需再滴定至粉紅色褪去；同時作空白實驗[14]。

式中：V1為樣品消耗鹽酸溶液體積/mL；V0為空白消耗鹽酸溶液體積/mL；m為樣品干基質量/g；每1 mL乙醇配制KOH溶液（0.5 mol/L）相當于145.16 mg酯。

1.4 統計分析

數據采用Excel、SPSS20.0統計學軟件進行差異性分析。所有實驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 薏米蒸煮過程中營養及功能成分分析

表1 薏米高壓蒸煮、噴爆分段熱加工過程中營養及功能成分分析Table 1 Analysis of nutritional and functional components during segmented heat processing of steamed adlay under high pressure and puffing conditions

由表1、2可知，精薏米與糙薏米在高壓蒸煮和常壓蒸煮過程中，營養及功能成分含量逐級遞減（P＜0.05）。高壓蒸煮后薏米的蛋白質含量比蒸煮前略有減少，精薏米損失率為18.39%、糙薏米損失率為12.52%；常壓蒸煮過后精薏米和糙薏米蛋白質損失率分別為25.37%、16.67%。蒸煮過程中蛋白質的變化機理是溫度升高到100 ℃時，可溶性蛋白質減少，可溶性氮量增加，但蛋白質態氮反而下降，在蒸煮過程中蛋白質分子是不可分解的。脂肪含量在蒸煮過程中變化不大。蒸煮階段也是淀粉糊化階段，其含量在高壓蒸煮和常壓蒸煮后均下降：精薏米高壓蒸煮后損失率為16.20%、糙薏米損失率為13.00%；常壓蒸煮后精薏米和糙薏米淀粉含量損失率分別為10.44%、10.17%。Rashmi等[16]用不同的方法蒸煮大米，結果表明大米中淀粉含量下降。在蒸煮過程中黃酮含量降低，這是由于水煮加熱增加了黃酮向外滲透的速率，使大量黃酮因滲入熱水中而丟失，同時也會使黃酮的種類發生改變。具有抗癌功能的活性成分薏苡酯含量在高壓蒸煮、常壓蒸煮過程中略有減少：精薏米和糙薏米在高壓蒸煮過程中的損失率分別為4.15%、4.13%；常壓蒸煮過程中兩者的損失率分別為8.08%、6.69%，目前對于薏苡酯在蒸煮階段含量損失機理尚未有研究。

表2 薏米常壓蒸煮、噴爆分段熱加工過程中營養及功能成分分析Table 2 Analysis of nutritional and functional components during segmented heat processing of steamed adlay under normal pressure and puffing conditions

2.2 薏米噴爆過程中營養及功能成分分析

由表1、2可知，精薏米與糙薏米在噴爆過程中，營養及功能成分含量逐級遞減（P＜0.05）。薏米蒸煮后再噴爆的營養及功能成分分析：膨化過程中，物料受高溫、高壓和高剪切作用，在模具口擠出的瞬間，高壓迅速變成常壓，物料內部過熱狀態的水分瞬間汽化，體積可膨脹2 000倍，巨大的膨脹壓力不僅破壞了物料外部狀態，而且也拉斷了物料內部的分子結構，將部分不溶性長鏈淀粉切成水溶性短鏈淀粉、糊精和糖，從而使淀粉含量降低[17]。

蛋白質在膨化過程中受熱和剪切擠壓的綜合作用，使得維持三級和四級結構的綜合力變弱，在向模具口移動的過程中，蛋白質分子由折疊狀態變為直線狀（即發生變性作用）。蛋白質變性后，原封閉在分子內部的氨基酸殘基暴露在外，可與還原糖及其他成分發生反應（包括Maillard反應），使得蛋白質含量下降[17]。而部分不溶性纖維斷裂形成可溶性纖維，是測得的粗纖維含量下降。高壓蒸煮噴爆后薏苡酯含量精薏米和糙薏米均下降，其損失率分別為23.92%、19.71%，常壓蒸煮噴爆后精薏米和糙薏米的薏苡酯含量損失率分別為20.42%、19.20%。薏苡酯在高溫和機械力作用下，結構遭到破壞[18]，從而對其抗癌功效產生一定的影響。

2.3 薏米油炸過程中的營養及功能成分分析

表3 薏米油炸過程中營養及功能成分分析Table 3 Analysis of nutritional and functional components of adlay during the frying stage

由表3可知，薏米油炸過程中的營養及功能成分含量在不同原料中差異均顯著（P＜0.05）。產品中，精薏米灰分、蛋白質、淀粉、粗纖維含量分別為0.41%、8.18%、45.72%、2.69%，糙薏米中的相應含量分別為1.47%、10.25%、57.88%、4.81%。油炸的目的在于改善食品的色、香、味，是通過美拉德反應和食品對油中揮發性物質的吸附來實現的[19]。淀粉經過油炸處理后，在熱作用與油脂相互作用后，生成淀粉-脂類復合物，改善產品的口感，同時油炸可以殺滅產品中的微生物，延長產品保存期，改善產品風味，增強了產品營養成分的消化性。但實驗研究表明[20]，油脂經過200 ℃以上高溫長時間加熱，其物理和化學性質均會發生很大變化，同時也會產生多環芳烴、雜環胺類化合物和丙烯酰胺等危害人體健康的有毒有害物質。所以為了減少油炸過程中有害物質的形成，可以采取低溫、短時油炸等措施。

3 結 論

根據蒸煮、干燥、噴爆、油炸分段熱加工膨化型薏米的營養及功能成分結果得出：噴爆過程是一個高溫短時的加工過程，薏米受熱時間短，糙薏米的營養及功能成分受破壞程度明顯低于精薏米；分段熱加工過程使薏米的淀粉、蛋白質、脂肪等大分子物質結構均不同程度發生降解，從而使產品形成多孔、疏松結構，更易于被人體消化吸收。

由于薏米是很好的藥食兩用功能性食品，正日益成為人們理想的健康營養食品。近年來，利用薏米為原料也生產出了許多保健品。齊鳳云等[21]將薏米和大豆制成的納豆，黏性適宜，香味濃郁，風味最佳。李晶[22]以薏米為發酵原料，生產出具有獨特薏米芳香氣味的保健飲料。本實驗以蒸煮、干燥、噴爆和油炸4個工序進行膨化型薏米加工，開發出一種口感松脆、營養豐富的薏米休閑食品。經加熱、擠壓、膨化處理后得到的顆粒狀或棒狀的膨化食品，此時原料中所含的淀粉完全α化，同時也有效的利用了薏米的藥效成分[23]。目前人類正面臨著健康受到嚴重損壞的危險，因此合理飲食，加強營養非常重要，大力開發薏米類營養保健產品迫在眉睫。

[1] MILLER H E, RIGELHOF F, MARQUART L, et al. Antioxidant content of whole grain breakfast cereals, fruits and vegetables[J]. Journal of the American College of Nutrition, 2000, 19(3): 312-319.

[2] 周明強, 雷朝云, 周正邦, 等. 貴州省薏苡的生產加工現狀及發展潛力分析[J]. 湖北農業科學, 2011, 50(22): 4660-4663.

[3] 胡軍, 金國梁. 薏苡仁的營養與藥用價值[J]. 中國食物與營養, 2007(6): 57-58.

[4] 劉玉珍, 熊華, 蔣巖, 等. 薏苡仁油脂質體的制備及質量評價[J]. 食品科學, 2009, 30(16): 193-197.

[5] 回瑞華, 侯冬巖, 郭華, 等. 薏米中營養成分的分析[J]. 食品科學, 2005, 26(8): 375-377.

[6] 鄭曉冬, 周旻, 傅承新. 薏米多糖提取工藝的優化[J]. 中國糧油學報, 2000, 15(5): 19-22.

[7] LIN L J, HSIAO E S L, TSENG H S, et al. Molecular cloning, mass spectrometric identification, and nutritional evaluation of 10 coixins in adlay (Coix lachryma-jobi L.)[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, 57(22): 10916-10921.

[8] 徐光域, 顏軍, 郭曉強, 等. 硫酸-苯酚定糖法的改進與初步應用[J].食品科學, 2005, 26(8): 342-346.

[9] 肖小年, 曾海龍, 易醒, 等. 薏苡仁多糖的提取及分離純化[J]. 食品科學, 2010, 31(22): 1-5.

[10] 余旭亞, 王洪鐘, 鄭桂蘭, 等. 核桃油總黃酮含量的測定[J]. 中國油脂, 2002(1): 59-60.

[11] 李智利. 柑橘皮中黃酮的提取及含量分析[J]. 常州工程職業技術學院學報, 2007(3): 38-40.

[12] 劉恩岐, 張新萍, 李淑芳. 薏苡仁酯提取與微膠囊化的研究[J]. 食品科技, 2001, 26(6): 13-15.

[13] 鞏曉杰, 孟憲生, 包永睿, 等. 薏苡仁中酯類化學物質組提取工藝研究[J]. 中國醫藥導報, 2010(33): 15-16; 18.

[14] 呂峰, 楊彩霞, 姜艷梅, 等. 不同產地薏苡仁的保健與加工品質[J].福建農林大學學報, 2008, 37(4): 431-434.

[15] SAREEPUANG K, SIRIAMORN PUN S, WISET L, et al. Effect of soaking temperature on physical, chemical and cooking properties of parboiled fragrant rice[J]. World Journal of Agricultural Sciences, 2008, 4(4): 409-415.

[16] RASHMI S, UROOJ A. Effect of processing on nutritionally important starch fractions in rice varieties[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 2003, 54(1): 27-36.

[17] 馮鳳琴, 劉東紅, 葉立揚. 甘薯全粉加工及其擠壓膨化食品特性的分析研究[J]. 農業工程學報, 2001, 17(3): 99-102.

[18] 陳燕, 王文平, 邱樹毅, 等. 響應面法優化超聲波強化提取薏苡仁酯[J].食品科學, 2010, 31(8): 46-50.

[19] 孟宇竹, 陳錦屏, 盧大新. 膨化技術及其在食品工業中的應用[J]. 現代生物醫學進展, 2006, 6(10):132-134.

[20] 金華麗, 谷克仁. 油炸食品安全性分析及危害預防[J].中國油脂, 2010, 35(9): 74-77.

[21] 齊鳳元, 金麗杰. 薏米納豆的開發[J]. 中國調味品, 2005(10): 19-21.

[22] 李晶. 薏米乳酸飲料的研究[J]. 中國乳業, 2004(10): 39-41.

[23] 莊瑋婧, 呂峰, 鄭寶東. 薏米營養保健功能及其開發應用[J]. 福建輕紡, 2006(11): 103-106.

Effects of Segmented Heating Processes on Nutritional and Functional Components in Adlay

SHANG Shan1, QIN Li-kang1,*, YANG Xian-long2, LI Bin-qin1
(1. College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Xinlong Food Development Company Limited, Anshun 561000, China)

The snack food made from puffed adlay was processed by four procedures including steaming, drying, puffing and frying. The dynamic changes in the nutritional and functional components during these procedures were analyzed and compared. The results showed that the nutritional and functional components of adlay were gradually decreased during the segmented heating processes (P ＜ 0.05). Puffing had the greatest impact on the nutritional and functional components of adlay. The loss of nutrients such as protein, fat, starch, crude fiber and carbohydrate was significantly larger in polished adlay than in unpolished adlay during the segmented heating processes (P ＜ 0.05). The loss ratios of flavonoids and coix ester in unpolished adlay products were 19.39% and 10.12% lower than in polished adlay products, respectively. Therefore, unpolished adlay has higher nutritional and functional value.

adla y; steaming; puffing; frying; nutritional and functional components

TS210.4

A

1002-6630（2014）05-0081-04

10.7506/spkx1002-6630-201405016

2013-06-19

貴州省農業攻關項目（黔科合農G字[2012]4001）；省縣市三方合作項目（安西科合gzassxx1ch[2012]3006（1）；

安市科合（2012）5）；貴州省重大專項項目（黔科合重大專項字[2013]6010-5）

商珊（1988—），女，碩士，研究方向為食品加工。E-mail：573642159@qq.com

*通信作者：秦禮康（1965—），男，教授，博士，研究方向為食品加工與安全。E-mail：likangqin@126.com