滅酶對燕麥淀粉和蛋白質(zhì)體外消化特性的影響

滅酶對燕麥淀粉和蛋白質(zhì)體外消化特性的影響

大麥?zhǔn)且粋€具有廣闊市場開發(fā)前景的糧食經(jīng)濟(jì)繁榮的時期。它的產(chǎn)品具有很高的營養(yǎng)價值和良好的保健價值。燕麥籽粒中的脂肪主要由單一不飽和脂肪酸、亞油酸和次亞油酸構(gòu)成,其脂肪酶活力也很高,因而燕麥在加工前一般需要滅酶處理,以防止產(chǎn)品酸敗,延長貨架期。目前對燕麥的滅酶處理方法主要有常壓蒸制滅酶、傳統(tǒng)炒制滅酶、遠(yuǎn)紅外烘烤滅酶和微波滅酶等。滅酶處理對燕麥籽粒淀粉顯微結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)、脂肪、β-葡聚糖均有不同程度的影響。熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外烘烤工藝高溫處理后的燕麥出粉率提高,蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗纖維等營養(yǎng)成分也有不同的變化。高溫處理對燕麥粉的黏度特性也會有一定的影響,適當(dāng)?shù)臏囟忍幚砜梢越档秃瘻囟?增加黏度。炒制、常壓蒸制、遠(yuǎn)紅外烘烤滅酶處理可以提高出粉率,降低燕麥粉的糊化起始溫度。以上研究僅限于滅酶處理對燕麥磨粉品質(zhì)和加工特性的影響,而有關(guān)滅酶處理對燕麥主要營養(yǎng)成分的影響尚缺乏系統(tǒng)的研究。本實驗以燕麥籽粒為原料,以未滅酶處理為對照,比較分析了常壓蒸制、炒制和遠(yuǎn)紅外烘烤三種滅酶方法處理后燕麥全粉營養(yǎng)成分、黏度特性、淀粉和蛋白質(zhì)體外消化特性的變化,以期為燕麥?zhǔn)称芳庸ぬ峁﹨⒖肌?材料和方法1.1實驗材料供試材料為裸燕麥品種定莜1號,2008年由甘肅定西旱農(nóng)中心提供。籽粒經(jīng)清選后備用。1.2實驗方法1.2.1燕麥紅外滅酶機(jī)作樣品過濾法炒制滅酶:采用滾筒式炒鍋,燕麥籽粒表面溫度達(dá)到160℃,炒制30min。常壓蒸制滅酶:燕麥籽粒在金屬敞開容器中平攤成0.5cm薄層,100℃常壓蒸汽蒸制20min(溫度達(dá)到100℃時開始計時)。遠(yuǎn)紅外烘烤滅酶:燕麥籽粒經(jīng)過潤水(最終水分達(dá)到20%,密封靜置2h),采用燕麥紅外滅酶機(jī)(西北農(nóng)林科技大學(xué)研制,熱源溫度500℃)進(jìn)行滅酶處理。烘烤時間為25s,從紅外滅酶機(jī)中流入樣品倉中的燕麥籽粒表面溫度達(dá)到110℃。檢測結(jié)果表明,三種滅酶處理均可以完全滅活裸燕麥中脂肪酶。燕麥籽粒粉碎后過60目篩,于4℃冰箱儲存?zhèn)溆谩?.2.2營養(yǎng)品質(zhì)測定水分含量參照GB5009.3-2010測定;脂肪含量參照GB/5512-2008測定;過氧化酶活性測定AACC22-80;β-葡聚糖含量參照AACC32-23測定;蛋白質(zhì)含量參照GB/T5511-2008測定;總淀粉含量參照AACC76-12測定;黏度參數(shù)采用布拉本德糊化儀(BrabenderViscograph)測定。記錄黏度曲線上的糊化溫度、峰值黏度、升溫到93℃時的黏度、93℃保溫5min的黏度、冷卻到50℃時的糊黏度、50℃保溫后的黏度等特征參數(shù)。1.2.3測定了小麥粉中淀粉的外部消化燕麥淀粉體外消化采用AACC32-40測定,具體操作參照Chung的方法進(jìn)行。1.2.4消化率的測定燕麥蛋白質(zhì)的體外消化實驗采用Wang報道的體外消化模型進(jìn)行,略有改動。具體操作如下:準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的樣品分散于0.1mol·L-1HCl中形成50g·L-1的溶液,置于37℃水浴中預(yù)熱5min,以酶∶底物為1∶100加入胃蛋白酶,在37℃恒溫振蕩器上反應(yīng),分別在不同的消化時間(0、10、30、60、120min)取樣,用1mol·L-1的NaOH調(diào)節(jié)pH7.0終止消化反應(yīng),120min所得的消化液調(diào)節(jié)pH7.0后,以酶∶底物為1∶100加入胰蛋白酶,在消化10、30、60、90、120min之后取樣分析。體外消化率采用TCA-NSI法測定和計算,具體方法參照王金梅方法進(jìn)行,氮含量采用凱氏定氮法測定,體外消化率的計算公式如下:體外消化率=(N0-Nt)/N0×100%式中:N0為蛋白樣品中的TCA不溶性氮(mg);Nt為消化t(min)時的TCA不溶性氮(mg)。2結(jié)果與分析2.1不同處理對燕麥籽粒理化指標(biāo)的影響經(jīng)過高溫處理后燕麥籽粒β-葡聚糖含量都低于對照組。其中炒制處理與對照差異顯著(P<0.05),而常壓蒸制和遠(yuǎn)紅外烘烤與對照差異不顯著(表1)。這可能是由于炒制滅酶的時間較長,導(dǎo)致β-葡聚糖提取率降低。而遠(yuǎn)紅外烘烤由于只處理了25s,因此對β-葡聚糖含量的影響最小。燕麥籽粒經(jīng)過滅酶處理后蛋白質(zhì)含量的變化趨勢與β-葡聚糖不同。常壓蒸制處理后燕麥籽粒中的蛋白質(zhì)含量顯著降低(P<0.01),而炒制和遠(yuǎn)紅外烘烤對燕麥籽粒中蛋白質(zhì)含量沒有顯著影響(P>0.05)。炒制處理后燕麥籽粒的粗脂肪含量顯著升高(P<0.05,5.50%)。常壓蒸制和遠(yuǎn)紅外烘烤對燕麥籽粒中脂肪含量無顯著影響(P>0.05)。常壓蒸制和炒制處理后燕麥籽粒中總淀粉含量顯著降低(P<0.05)。而遠(yuǎn)紅外烘烤處理后燕麥籽?？偟矸酆繘]有顯著變化(P>0.05)。2.2燕麥全粉添加量的確定不同滅酶處后燕麥全粉的黏度差異較大(表2)。與對照組相比,滅酶處理后燕麥全粉的糊化溫度均降低,其中遠(yuǎn)紅外烘烤與對照差異顯著(P<0.05)。峰值黏度的大小順序為常壓蒸制>遠(yuǎn)紅外烘烤>對照炒制。與對照組相比,炒制處理使燕麥全粉峰值黏度和低谷黏度分別降低了5.06%和8.89%,而最終黏度和回生值分別升高了7.16%和7.05%;常壓蒸制處理后燕麥全粉的峰值黏度、最終黏度和回生值分別升高了33.76%、18.20%和22.03%,但低谷黏度降低了20.89%。遠(yuǎn)紅外烘烤處理使燕麥全粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值分別升高了29.11%、15.56%、16.36%和18.72%。2.3不同1%的快速消化淀粉和炒制處理的快速消化淀粉含量不同滅酶處理的燕麥中快速消化淀粉、慢速消化淀粉和抗性淀粉含量的變化不同(表3)。與對照組相比,常壓蒸制處理(P<0.05)和遠(yuǎn)紅外烘烤(P>0.05)的快速消化淀粉含量降低,而炒制處理的快速消化淀粉含量升高(P<0.05)。而經(jīng)過三種滅酶處理后燕麥全粉中慢速消化淀粉含量均降低,但與對照沒有顯著性差異(P>0.05),而抗性淀粉的含量均顯著升高(P<0.05),其中炒制處理的抗性淀粉含量升高了46.16%(P<0.01)。2.4不同處理燕麥蛋白質(zhì)體外消化率變化燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率在胃蛋白酶和胰蛋白酶兩個消化階段總體上呈逐漸上升趨勢,在消化的初始階段急劇增加,隨著消化時間的延長,增加逐漸減慢(圖1)。胃蛋白酶消化階段蛋白質(zhì)體外消化率的增加量依次為遠(yuǎn)紅外烘烤處理>炒制處理>常壓蒸制處理>對照。在胃蛋白酶消化階段,遠(yuǎn)紅外烘烤燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率高于其他三種處理的燕麥,最終為30.25%,而對照燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率最低,最終為25.90%。進(jìn)入胰蛋白酶消化階段,遠(yuǎn)紅外烘烤燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率最高,最終為70.05%,而常壓蒸制處理燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率最低,最終為62.80%。對照和炒制燕麥蛋白質(zhì)的體外消化率居中,分別為68.19%和69.17%。3討論3.1不同處理對燕麥?；匦缘挠绊懩壳?燕麥加工中常用傳統(tǒng)炒制、常壓或加壓蒸制、遠(yuǎn)紅外烘烤等進(jìn)行滅酶處理,這不可避免對燕麥的營養(yǎng)組分和黏度特性產(chǎn)生一定影響。本實驗發(fā)現(xiàn),三種滅酶工藝處理均使燕麥全粉中β-葡聚糖含量降低,但是在0.01水平上沒有顯著性差異。其中炒制處理后其β-葡聚糖含量顯著降低(P<0.05),這可能是由于干熱時間較長,導(dǎo)致可溶性膳食纖維如β-葡聚糖等的提取率降低。蒸制處理后燕麥籽粒中蛋白質(zhì)含量顯著降低(P<0.01),這與Sagum等的研究結(jié)果相符,但是具體原因尚不明確。炒制處理后燕麥籽粒中脂肪含量顯著增加,這與胡新中的研究結(jié)果相符,這可能是經(jīng)過干熱處理后復(fù)合脂肪游離出來所致。經(jīng)過三種滅酶處理后燕麥籽粒中總淀粉含量沒有顯著變化。在本研究中,與對照相比,經(jīng)過遠(yuǎn)紅外烘烤處理的燕麥中營養(yǎng)組分如β-葡聚糖、蛋白質(zhì)、脂肪沒有顯著差異,可能是由于遠(yuǎn)紅外烘烤高溫短時可以更加有效地保持燕麥的營養(yǎng)組分,這為工廠規(guī)模化加工提供了一種良好的滅酶工藝。前人研究表明,燕麥全粉的糊化特性與淀粉顆粒的大小、直鏈淀粉含量、淀粉與蛋白質(zhì)的相互作用、淀粉與脂質(zhì)的相互作用密切相關(guān)。胡新中研究發(fā)現(xiàn),滅酶處理后電鏡下燕麥籽粒中淀粉顆粒發(fā)生了較大的變化,如常壓和加壓蒸制籽粒的淀粉顆粒表面變得有所粘聯(lián),而烘烤后的淀粉分散程度增加,遠(yuǎn)紅外烘烤后的淀粉則分解成較小的顆粒。在本實驗中,三種滅酶工藝處理后的燕麥全粉的糊化特性變化不一,高溫處理后燕麥全粉糊化溫度均下降,遠(yuǎn)紅外烘烤處理后燕麥全粉的黏度參數(shù)均升高,而炒制和常壓蒸制處理后燕麥全粉的黏度參數(shù)則有升有降。這可能與淀粉顆粒的變化和淀粉與蛋白質(zhì)或脂類的相互作用有關(guān)。3.2不同滅酶處理對燕麥全粉淀粉含量的影響快速消化淀粉作為一種可立刻消化和利用的淀粉,可以用它來估計谷物產(chǎn)品的升糖指數(shù);而慢速消化淀粉則在較慢的速率下被消化吸收,因此它在提供能量的同時對健康人的血糖沒有顯著影響。淀粉的消化特性與加工過程中糊化程度、晶體結(jié)構(gòu)大小、直/支鏈淀粉比例、淀粉與蛋白質(zhì)相互作用、直鏈淀粉與脂類復(fù)合物及抗性淀粉的含量有關(guān)。在本實驗中,與對照相比,遠(yuǎn)紅外烘烤后燕麥全粉中快速消化淀粉沒有顯著變化(P>0.05),而常壓蒸制處理后燕麥全粉中快速消化淀粉顯著降低(P<0.05),炒制處理后快速消化淀粉顯著增加(P<0.05),暗示了不同滅酶處理后燕麥產(chǎn)品的升糖指數(shù)可能會有不同的變化。三種滅酶處理后燕麥全粉中快速消化淀粉含量的變化可能與高溫處理導(dǎo)致淀粉部分糊化、淀粉晶體不可逆膨脹有關(guān)。經(jīng)過滅酶處理后,燕麥全粉中抗性淀粉含量都顯著增加(P<0.05)?？剐缘矸鄣漠a(chǎn)生與直鏈淀粉含量、加工過程的溫度和含水量有關(guān)。在本實驗中,炒制處理后的燕麥全粉中抗性淀粉含量變化顯著,這可能與炒制持續(xù)高溫有關(guān)。3.3不同處理對燕麥蛋白結(jié)構(gòu)的影響研究發(fā)現(xiàn),小麥全粉蛋白質(zhì)的體外消化中,采用胃蛋白酶和胰蛋白酶處理可以更加有效地比較加工前后谷物產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的消化率差異因此本實驗采用胃蛋白酶和胰蛋白酶兩種酶模擬人體腸胃消化環(huán)境來評價不同滅酶處理后燕麥蛋白的消化性。前人研究表明,熱處理可以通過不同方式影響蛋白質(zhì)消化性,主要是破壞蛋白質(zhì)分子三級和二級結(jié)構(gòu)增加消化性;改變氨基酸的側(cè)鏈以減少與某些消化酶的接觸,形成橫向耦合,減少整個蛋白質(zhì)分子的消化性。本研究中,在胃蛋白酶消化階段,不同滅酶處理后燕麥蛋白的消化快慢不一,這可能與滅酶處理導(dǎo)致燕麥蛋白質(zhì)分子構(gòu)型的變化不同及其與胃蛋白酶作用位點的暴露程度不同有關(guān)。此外,滅酶處理致使蛋白質(zhì)的溶解性變化及油脂含量的不同也能影響到蛋白質(zhì)的消化性。而胰蛋白酶消化階段的消化率差異可能與胃蛋白酶消化產(chǎn)生的多肽不同有