脫皮處理對藜麥粉物化特性及結構的影響

宮 雪 王 穎，2 張 裕 劉淑婷 佐兆杭 張艷莉 王 迪

(黑龍江八一農墾大學食品學院1，大慶 163319)

(黑龍江省農產品加工與質量安全重點實驗室；國家雜糧工程技術研究中心2，大慶 163319)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld)原產于南美洲安第斯山區[1，2]。其蛋白質、礦物質、纖維素和維生素等營養物質含量豐富，高于大多數谷物，故被美國航空航天局(NASA)列為理想的“太空糧食”。而藜麥粉品質的優劣受限于原料品質和加工工藝的制約，尤其是全粉口感差和加工粉營養差之間存在的矛盾問題函待解決。隨國內外對藜麥產品消費量的增加，脫皮工藝在加工流程中的優勢躍然而出。現代制粉工藝基本分為傳統和脫皮兩種制粉工藝[3]。傳統制粉采取從里向外的取粉方式，谷物經過粉碎后以帶皮逐步使麩皮和胚乳剝離，其不足在于:出粉率低、工藝復雜、易混雜有害物質[4]。脫皮制粉是從外向里的取粉方式，利用設備的機械作用力對谷物摩擦脫去麩皮，簡化傳統制粉工藝步驟。大量研究表明，對谷物進行適當的脫皮處理可以最大限度地保留糊粉層和營養成分含量、提高出粉率；有效去除外皮中殘留的農藥、微生物和重金屬等有害物質，減少麩皮中的植酸從而改善產品性質和口感。去除麩皮后，出粉率提高，有效降低了谷物粉中的微生物含量，產生的破損淀粉含量降低，可以明顯改善谷物粉及谷物制品的品質[5-7]。

藜麥粉的物化特性對藜麥沖調產品的質地、風味、外觀和口感具有顯著影響。例如儲存后藜麥粉懸濁液凝沉、液體透明度降低并且產生分層等現象[1,8]，使其外觀、口感受到不良影響。因此，物化特性極大程度的限制了藜麥粉的應用[9]。目前在脫皮工藝上對藜麥粉物化特性及結構影響的研究較少。本文以產自青海的藜麥為研究對象，研究了脫皮處理前后和傳統制粉對藜麥粉的物化特性及結構的影響，旨在為藜麥的營養成分及理化性質提供理論研究基礎，改善藜麥粉的加工特性，為今后藜麥的全面開發提供科學根據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青海白色甜藜麥原糧籽粒；試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

XQ200型多功能高速粉碎機；GL-20G-Ⅱ離心機；BCD-258WDPM型冰箱；DHG-9000電熱鼓風烘箱；NKY-6120全自動凱氏定氮儀；KJ-MB1700馬弗爐；UV2500型紫外可見分光光度計；RVA4500快速黏度分析儀；Q100型差示掃描量熱儀；S3500型激光粒度分析儀。

1.3 方法

1.3.1 藜麥粉的制備方法

藜麥原糧粉制備：藜麥→清理→粉碎→過篩→藜麥原糧粉

藜麥脫皮粉制備：藜麥→清理→脫皮→粉碎→過篩→藜麥脫皮粉

藜麥傳統制粉制備：藜麥→清理→粉碎→刷麩→過篩→清粉→藜麥傳統制粉

采用MLU-202型磨粉機，潤麥水分調節為15%，潤麥時間24 h[10]。得到各樣品出粉率為原糧粉97.0%、脫皮粉76.4%和傳統制粉70.8%，-4 ℃保存。

1.3.2 主要成分測定

依據國家標準方法，測定主要成分含量。

蛋白質：GB/T 5009.5—2016；灰分：GB/T5009.4—2016；淀粉：GB 5009.9—2016；直鏈淀粉：GB/T 15683—2008；支鏈淀粉：GB/T 15683—2008；破損淀粉：GB/T 9826—2008；植酸：GB 5009153—2016；黃酮：GB-T 20574—2006；多酚：GB 1886.211—2016；皂苷：GB/T 22464—2008。

1.3.3 藜麥粉物化特性分析1.3.3.1 透明度的測定

分別稱取樣品0.3 g，配成0.5%的60 mL懸濁液，水浴95 ℃，30 min，冷卻后用紫外分光光度計在620 nm下分別測定樣品，測定室溫放置0、3、6、18、24、48 h后的透光率，蒸餾水作為參比[11]。

1.3.3.2 凝沉特性的測定

在100 mL燒杯中配制2%的懸濁液50 mL，95 ℃水浴熱糊化30 min，冷卻后倒入50 mL量筒中，觀測樣品分界面下降高度和分層情況，觀測并記錄靜置1、3、6、 9、18、24、30 h時上層液體積[12]。

式中：V1為上層液體積/mL；V2為淀粉糊總體積/mL。

1.3.3.3 熱穩定性測定(DSC)

準確稱取樣品6 mg至于DSC鋁盤中，加水12 μL后壓片，室溫下平衡24 h。以5 ℃/min程序升溫，從30 ℃升溫到100 ℃[13]。

1.3.4 藜麥粉結構分析1.3.4.1 顆粒形貌測定

偏關顯微鏡觀察偏關十字：將質量分數為1%的粉乳滴于載玻片上，于偏振光下觀察和拍攝淀粉顆粒偏關十字的變化情況。

1.3.4.2 粒徑分布測定

配制5 %的樣品懸濁液，超聲波條件下分散30 min，于 0.1～500 μm之間用激光粒度分析儀掃描。

1.3.4.3 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析

稱取2 mg左右干燥至恒重的淀粉樣品，與300 mg左右溴化鉀粉末混合均勻，研磨10 min后過篩(2 μm)，將曬好的混合粉末壓成片，通過紅外光譜分析儀進行測試，參比選用空白溴化鉀片，波長的掃描范圍為400～4 000 cm-1。

2 結果與分析

2.1 藜麥粉的主要成分分析

由表3可以看出，藜麥脫皮粉和傳統制粉的灰分含量均顯著低于藜麥原糧粉(P<0.05)，主要是由于灰分主要存在于藜麥的麩皮中[6]，經過脫皮處理后藜麥的麩皮被去除，導致藜麥粉的灰分含量降低；藜麥脫皮粉的蛋白含量均顯著高于藜麥原糧粉和傳統制粉(P<0.05)，因為脫皮處理使更多的外胚乳與麩皮剝離混入粉內，傳統制粉取粉不凈，外胚乳保留較少。而外胚乳含的蛋白質含量較高，所以脫皮處理使藜麥粉蛋白含量增加[14]。藜麥原糧粉和傳統制粉與脫皮粉相比均含有更多的的破損淀粉，因為藜麥脫皮處理后更容易粉碎，與輥磨接觸面積小，需要的磨粉時間短，淀粉不易粉碎。而傳統制粉過程中淀粉受到強剪切力和碾壓力，導致破損淀粉含量升高。淀粉的損傷將影響淀粉的結構和性質。損傷的淀粉吸水性升高，支鏈淀粉更容易降解。所以脫皮處理使支鏈淀粉含量增加，直鏈淀粉含量減小。藜麥原糧粉的植酸含量顯著高于脫皮粉和傳統制粉(P<0.05)，由于藜麥中絕大部分植酸存在于麩皮之中，去除麩皮可顯著降低植酸含量。脫皮粉的總酚、總黃酮和皂苷的含量均高于傳統制粉，由于其主要集中在藜麥籽粒麩皮。由此可得，脫皮處理與傳統制粉比較不僅可以保留藜麥中的營養成分，還可有效降低植酸含量，改善口感。

表1 藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統制粉的主要成分分析

注：同行標不同字母表示差異顯著，余同。

2.2 藜麥粉的物化特性分析

2.2.1 透明度和凝沉特性的分析

由圖1可知，藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統制粉的透明度隨靜止時間的增加而逐漸下降并且趨于穩定。48 h時，各樣品間懸濁液的透明度存在顯著差異(P<0.05)。由于糊化后淀粉顆粒的溶脹能力和分散大小程度不同，并且直鏈淀粉糊化后比支鏈淀粉更易締合，從而減弱光透射，導致透明度較低[15]。而本實驗中經過脫皮處理的藜麥粉的透明度相對較高，會提升藜麥粉的加工感官品質。由圖1可知，藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統制粉的沉降體積都會隨著沉降時間的增加而不斷提高，原糧粉與傳統制粉和脫皮粉相比，沉降體積均顯著增加(P<0.05)。藜麥原糧粉沉降率高于脫皮粉。張國權等[16]報道稱直鏈淀粉分子之間易結合成較大的束狀結構，達到一定程度后產生沉降現象。與脫皮粉相比，原糧粉中含有較多的破損淀粉和直鏈淀粉，容易引發沉降現象。凝沉特性直接關系到產品的外觀質感和加工性質。因此，研究凝沉特性對在食品加工行業中的應用具有重要意義。

圖1 藜麥原糧粉、脫皮粉和傳統制粉不同儲藏時間內的透明度和沉降體積

2.2.2 熱特性分析(DSC)

由表2可知，脫皮后藜麥粉的各溫度值和熱焓值均存在降低現象。原糧粉的各項數據與大部分已報道文獻一致，脫皮粉的To、Tp和Tc值則略低于Li等[17]的報道。淀粉組成、結構(直鏈與支鏈淀粉比)和淀粉的顆粒大小均可直接影響其熱特性，淀粉的糊化溫度與淀粉分子鏈的長度有關系，隨著淀粉鏈長度的延長，分子鏈分解所需的溫度不斷增加。焓變ΔH受淀粉顆粒大小與結構和直鏈淀粉與支鏈淀粉含量的比例影響[18]。脫皮粉的焓變ΔH低于原糧粉，由于脫皮處理后直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例降低，所以藜麥粉經過脫皮處理后糊化溫度和熱焓值均降低。

表2 藜麥原糧粉和脫皮粉的熱特性參數

2.3 藜麥粉的結構分析

2.3.1 藜麥粉的顆粒形貌

通過電鏡掃描，對藜麥全粉與藜麥脫皮粉形貌進行分析。從圖5藜麥全粉和藜麥脫皮粉的掃描電鏡圖片可以看到藜麥淀粉顆粒。從圖藜麥粉的掃描電鏡圖可知，顆粒直徑為0.7～2.5 μm。藜麥淀粉多邊顆粒在外胚乳中以單獨或球形聚合物的形式存在。小顆粒物質容易形成聚合物是自然界常見的現象。藜麥原糧粉中含有破碎淀粉顆粒，表面出現裂痕、縫隙、凹陷等形貌狀態，脫皮處理后，淀粉顆粒仍保持完整的粒形。

圖2 藜麥原糧粉和脫皮粉的掃描電鏡圖片

2.3.2 藜麥粉的粒徑分布

由表可得藜麥原糧粉和脫皮粉的顆粒尺度相似，與電鏡觀測到的淀粉顆粒大小結果相同。本實驗測得的藜麥粉平均粒徑與其他得出的1～2 μm相近。藜麥顆粒直徑與莧菜接近，小于小麥、大麥、水稻和玉米[19]。

表3 藜麥全粉與淀粉的顆粒尺度

2.3.3 藜麥粉的傅立葉紅外光譜(FT-IR)分析

圖3 藜麥原糧粉和脫皮粉的傅里葉紅外光譜圖

3 結論

與傳統制粉相比脫皮處理藜麥粉的灰分、破損淀粉、植酸的質量分數分別降低0.09%～0.14%、2.52%～2.62%、0.10%～0.12%，而蛋白質增加了1.06%～1.21%；藜麥粉透明度增加了10.94%～12.63%，凝沉體積降低1.87%～13.01%；藜麥粉的熱焓值、糊化溫度均降低；藜麥顆粒直徑為0.7～2.5；無新基團出現；脫皮處理與傳統制粉相比不僅可以去除非營養成分并保留藜麥中的營養成分，還可以有效地提高加工質量。藜麥作為一種尚未完全開發利用的谷物資源，具備較高的科學價值和實踐意義。