不同制粉方法對燕麥粉貨架期的影響

李肖汶，閆希瑜，胡新中

(陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安 710119)

食品貨架期為食品自出廠之日起，在推薦貯藏條件下食品能夠安全貯藏的時間期限[1]。食品的貨架期受多種因素影響，除了原料外，加工、運輸、銷售和存儲等環節也會對其產生影響[2-3]。食品貨架期的影響因素可分為微生物因素(細菌、霉菌等)、化學因素(水解、氧化反應等)和物理因素(溫度、包裝等)[4-6]。一般食品的貨架期可以利用食品貯藏中的化學反應和微生物相關指標結合動力學方程進行預測。Arrhenius方程就是基于熱力學模型預測食品貨架期的方法之一[7]。

燕麥粉在貯藏過程中，脂類會發生氧化反應產生醛、酮等物質，也會在脂肪酶作用下水解產生游離脂肪酸，使產品口感和品質變差[8-10]；微生物的繁殖、貯藏環境溫度、濕度的不適等也會影響燕麥粉加工和食用品質[5]。目前，加速預測貨架期法(accelerated shelf-life testing，ASLT)已廣泛應用于食品加工中[7]。在肉類、水果蔬菜及谷物中，分別通過pH值、維生素降解、脂肪酸值等指標建立了貨架期模型[14-16]。包慧彬[11]以感官評定和脂肪酶、霉菌生長等為評價指標，建立了燕麥片貨架期預測模型；閔 維等[12]以脂肪酸值和丙二醛為評價指標，通過加速貯藏試驗，預測了燕麥片的貨架期；常 盈[13]以脂肪酸值、霉菌、細菌為評價指標，預測了過熱蒸汽處理后燕麥籽粒的貨架期。目前，對燕麥粉貨架期的研究報道很少。本研究將不同制粉方式的燕麥粉(炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉)置于較高的貯藏溫度下，以脂肪酸值和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量為評價指標，應用Arrhenius模型及熱力學理論和統計學原理，預測三種燕麥粉的貨架期，為工廠的燕麥粉生產和原料選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

燕麥品種壩莜1號，由張家口農科院提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理

炒制燕麥粉：燕麥經潤麥(水分含量20%～24%)、炒熟滅酶(240 ℃，10 min)后磨粉；燕麥片粉：燕麥經烘麥塔140 ℃熱風和水蒸汽滅酶45 min后制成燕麥片，磨粉；超微燕麥粉：燕麥經炒熟滅酶(240 ℃，10 min)，分級式沖擊磨SPI-66A磨粉。將三種燕麥粉用PE封口袋分裝(每袋100 g)，分別放入電熱鼓風干燥箱(40 ℃和50 ℃)。

1.2.2 樣品貨架期預測方法

樣品貨架期預測參照任亞妮等[17-19]方法；Arrhenius模型參照閔 維等[12]方法。

1.2.3 測定指標與方法

水分含量：采用GB/T 5009.3-2010中常壓干燥法。脂肪含量：采用GB/T 14772-2008中索式抽提法。脂肪酸值：參照GB/T 5510-2011滴定法測定。丙二醛(MDA)含量：參考閔 維[12]方法，采用硫代巴比妥酸比色法。脂肪酶和過氧化氫酶活性參考常 盈[13]方法測定。

1.3 數據處理

試驗均進行3次重復，采用Excel和SPSS 16.0進行數據整理和差異顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 燕麥粉脂肪酸值和丙二醛含量分析

從圖1可以看出，炒制燕麥粉在40 ℃和 50 ℃下貯藏時，其脂肪酸值及MDA含量均隨時間延長而升高。在40 ℃的0～60 d，脂肪酸值由51.56升至105.23 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.057 2 μg·g-1升至0.140 1 μg·g-1，差異均顯著(P<0.05)。50 ℃貯藏的第30天時，脂肪酸值和MDA含量達108.84 mg KOH·100 g-1和 0.158 3 μg·g-1。這說明貯藏溫度越高，燕麥粉的脂肪酸值和MDA含量增幅越大。

在40 ℃和50 ℃下貯藏，燕麥片粉脂肪酸值和MDA含量均隨時間延長而升高(圖2)。40 ℃時，脂肪酸值在0～12 d迅速增大，在12～30 d增長趨于平穩，從開始的102.28升至354.74 mg KOH·100 g-1，差異顯著；MDA含量呈平穩上升趨勢，自 0.117 4 μg·g-1增至0.173 0 μg·g-1，差異顯著。50 ℃貯藏時，脂肪酸值及MDA含量隨時間延長也呈增加趨勢，均較40 ℃增幅明顯；0～15 d，脂肪酸值自102.28 mg KOH·100 g-1增至 357.60 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.117 4 μg·g-1增至0.204 3 μg·g-1，二者均差異顯著(P<0.05)。

從圖3可以看出，超微燕麥粉40 ℃和50 ℃貯藏時，其脂肪酸值和MDA含量均隨時間延長而升高。40 ℃時，0～36 d，脂肪酸值由55.11 mg KOH·100 g-1增至127.51 mg KOH·100 g-1，MDA含量由0.056 1 μg·g-1增至0.146 8 μg·g-1，差異均顯著；50 ℃時，0～15 d，脂肪酸值、MDA分別由55.11 mg KOH·100 g-1增至135.05 mg KOH·100 g-1、0.056 1 μg·g-1增至0.157 0 μg·g-1，差異均顯著(P<0.05)。

2.2 燕麥粉貨架期預測

在40 ℃、50 ℃下加速貯藏，用Arrhenius方程擬合推算，得出炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的脂肪酸值和丙二醛含量變化均符合0級反應動力學，決定系數(R2)均在0.89以上，與Steele[20]研究結果一致。貯藏溫度越高，反應速率越快。應用Arrhenius方程進行積分計算得出炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉以脂肪酸值和丙二醛為參考指標的Q10值分別為2.25和 2.33、2.16和2.32、2.38和2.68。一般脫水產品的Q10值在1.5～10之間[21]，說明本試驗中Q10值處于合理范圍，可以進行貨架期預測。以脂肪酸值和MDA含量作為評價指標，根據Arrhenius方程計算出常溫貯藏時，炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的保質期分別為304 d和 327 d、140 d和168 d、204 d和258 d。取最小值得出炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉在常溫 (20 ℃)貯藏的貨架期約為304 d、140 d、204 d。

相同溫度曲線上的不同小寫字母表示不同天數間差異顯著。下圖同。

Different lower-case letters within same temperature curve indicate significant difference among different days.The same in figures 2 and 3.

圖1 炒制燕麥粉40 ℃和50 ℃貯藏的脂肪酸值及MDA含量

Fig.1 Fat acidity value and MDA content of fried oat flour stored at 40 ℃ and 50 ℃

圖2 燕麥片粉40 ℃和50 ℃貯藏的脂肪酸值及MDA含量

圖3 超微燕麥粉40 ℃和50 ℃貯藏的脂肪酸值及MDA含量

表1 燕麥粉的水分和脂肪含量及脂肪酶和過氧化氫酶活性Table 1 Moisture and fat contents and lipase and catalase activity of oat flour

同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Different lower-case letters in same column indicate significant difference(P<0.05).

2.3 燕麥粉中水分和脂肪含量、脂肪酶和過氧化氫酶活性

為探究三種燕麥粉貨架期產生差異的內在原因，對其進行水分和脂肪含量、脂肪氧化酶和過氧化氫酶活性的測定。由表1可知，脂肪含量和水分含量均表現為：炒制燕麥粉<超微燕麥粉<燕麥片粉；脂肪酶活性表現為：超微燕麥粉<炒制燕麥粉<燕麥片粉；而過氧化氫酶活性表現為：燕麥片粉<超微燕麥粉<炒制燕麥粉。被測指標在3個處理間差異均顯著。

3 討 論

本研究發現，不同制粉方式對燕麥粉的貯藏品質有明顯影響，炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的脂肪酸值和MDA含量均隨貯藏時間的延長呈增加趨勢，且50 ℃較40 ℃增長速率更大。前人研究小麥、糙米、稻米、燕麥等貯藏過程中的變化也有類似的發現，如小麥貯藏過程中，其脂肪酸值隨時間延長不斷增大[22-23]；稻谷的脂肪酸值和丙二醛含量隨貯藏時間延長呈增大趨勢[24]；氣調貯藏燕麥籽粒隨著溫度升高和時間延長，脂肪酸值和丙二醛含量均增大，燕麥籽粒常溫下儲藏 180 d時，脂肪酸值達99.88 mg KOH·100 g-1[25]；而閔 維等[12]研究發現，裸燕麥片在加速貯藏 (75 ℃)時，脂肪酸值自140 mg KOH·100 g-1增至188 mg KOH·100 g-1(18 d)。本研究結果與其有一定差異，可能是由于燕麥粉滅酶溫度不同，導致殘余酶活性較高；樣品原始脂肪酸含量較高；磨粉后貯藏，燕麥粉與氧氣接觸更充分，氧化速率加快。

根據ASLT加速試驗結果，用Arrhenius方程擬合推算，得出炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的脂肪酸值和丙二醛含量變化均符合0級反應動力學，且具有很好的相關性(R2≥0.89)，這說明本模型建立合理。借此推算得到常溫 (20 ℃)下貯藏，炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的貨架期分別為304 d、140 d、204 d。常 盈[13]用ASLT法預測得，在常溫(25 ℃)條件下，燕麥籽粒經過170 ℃、2 min和160 ℃、2 min的過熱蒸汽處理后，貨架期約為 220 d和168 d；閔 維等[12]研究預測得，室溫(20 ℃)條件下，裸燕麥片、皮燕麥片的貨架期分別約為585 d、274 d。結果差異可能是由于樣品來源不同、處理方式存在差異等，還可能與燕麥片和燕麥粉的狀態不同有關，燕麥片為片狀結構，而燕麥粉是粉粒狀結構，在貯藏中燕麥粉與空氣接觸面積更大，會加快其氧化，導致其貨架期變短。

本研究中，三種燕麥粉貨架期的差異可能與其前處理方式有關。由脂肪酸值和MDA含量結果可以看出，三種燕麥粉起始脂肪酸值大小為：炒制燕麥粉<超微燕麥粉<燕麥片粉；起始MDA大小為：超微燕麥粉<炒制燕麥粉<燕麥片粉。這可能因為燕麥片為片狀結構，表面積大，更易接觸空氣加速氧化，所以其起始脂肪酸值和MDA都較大。炒制燕麥粉和超微燕麥粉均經240 ℃高溫滅酶，而燕麥片粉經140 ℃處理，滅酶和殺滅微生物的效果不夠，導致其初始脂肪酸值和MDA都最大，且貯藏時氧化速度也最快。谷物脂質氧化還會受到水分、脂肪含量的影響[12]。研究表明，谷物中的脂肪和水分含量越高越易被氧化[26-27]。炒制燕麥粉的貨架期較長，可能與其水分和脂肪含量較低，導致氧化速度低有關。脂肪酶和過氧化氫酶是與脂肪氧化有關的兩種重要酶，燕麥中脂肪酶活力高，會使籽粒中游離脂肪酸的含量增加，游離脂肪酸進一步氧化成過氧化物，從而導致燕麥品質下降；而過氧化氫酶以過氧化氫為底物，對脂肪的氧化具有抗性作用。燕麥片粉中脂肪酶活性較高，而炒制燕麥粉中過氧化氫酶活性較高，這可能是導致三種燕麥粉貨架期差異的另一主要原因。

綜上，影響燕麥產品貨架期的原因可能是多方面的；燕麥產品的滅酶過程很關鍵；選擇脂肪含量低的燕麥進行加工可降低脂肪氧化的風險；燕麥最終產品的水分含量對保證產品的品質和貨架期也很重要。