周 穎， 楊 震， 郭曉娜， 朱科學

(江南大學食品學院，無錫 214122)

掛面作為我國傳統(tǒng)主食之一，具有制作簡單，食用方便，適口性好等特點。近年來，雜糧掛面逐漸成為研究熱點。燕麥中富含蛋白質、不飽和脂肪酸、β-葡聚糖及多酚等多種營養(yǎng)物質，其中β-葡聚糖有降低心腦血管疾病發(fā)病率和抑制餐后血糖升高的功效[1, 2]。研發(fā)燕麥掛面既可以滿足消費者的健康需求，又可以為開發(fā)功能性主食提供價值參考。然而，因燕麥脂肪含量高，尤其是不飽和脂肪酸的含量為80%以上；燕麥籽粒皮層中含有較高活性的脂肪酶，一旦破碎脂肪酶就會引發(fā)脂質快速發(fā)生水解酸敗，不利于生產加工和儲藏[3]。因此，加工前及時鈍化燕麥中脂質降解酶活性，對提升燕麥制品加工品質，延長保質期十分必要。

目前，為預防燕麥制品發(fā)生脂質酸敗，常用的熱處理滅酶手段有微波、擠壓、紅外烘烤和蒸汽處理等[4]。過熱蒸汽作為一種新型熱處理方法，是指在恒定壓力下再加熱飽和蒸汽，快速將熱能傳遞至食品內部，從而達到快速滅酶滅菌的效果，其具有傳熱效率高，處理時間短，安全無污染等優(yōu)點，并且能較好地保留食品中熱穩(wěn)定性差的營養(yǎng)成分[5]。Zhang等[6]研究表明過熱蒸汽處理能夠有效抑制燕麥中脂肪酶活性，所制得的燕麥面條的質構和感官品質也大大提高。Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)青稞經160 ℃過熱蒸汽處理10 min后，脂肪氧合酶失活60%，過氧化物酶失活100%。Guo等[8]研究表明過熱蒸汽170 ℃處理7 s后能有效鈍化全麥粉中的脂肪酶和脂肪氧合酶活性，并且全麥粉中微生物含量也顯著降低，延長了全麥半干面的保質期。然而，關于過熱蒸汽處理燕麥對儲藏期間燕麥掛面中酶活變化、脂肪酸變化、生育酚含量以及風味成分等相關品質的研究鮮有報道。因此，本研究以燕麥為原料，對籽粒進行過熱蒸汽預處理，然后制成燕麥掛面進行加速儲藏實驗，分析其儲藏期間的理化性質、脂質變化和揮發(fā)性風味物質，以期為改善燕麥掛面儲藏品質，提高脂質穩(wěn)定性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥米，四川省涼山市布拖縣，蛋白質13.11%，脂肪6.36%，灰分1.73%；小麥粉：蛋白質11.32%，脂肪1.28%，灰分0.46%(成分全部以樣品干基質量計)。對硝基苯酚正辛酸酯(pnpc)，純度>97%；庚烷、異丙醇、1,4-二氧六環(huán)、十九烷酸甲酯，純度>99%；生育酚，純度>99%。其他試劑均為分析純。

1.2 儀器設備

WS-FMD15型過熱蒸汽設備，HWJZ-5型真空和面機，JMTD-168/140型壓面機，SYT-030型智能掛面干燥實驗臺，TU1810D型分光光度計，DIONEX ASE 350快速溶劑萃取儀，GC-2010 PLUS氣相色譜儀，Waters 1525液相色譜儀，TSQ Quantum XLS三重四極桿氣質聯(lián)用儀。

1.3 方法

1.3.1 過熱蒸汽處理

調節(jié)燕麥籽粒水分至20%，稱取500 g樣品于過熱蒸汽設備進料系統(tǒng)中，蒸汽流量為22.0 m3/h，處理溫度為160、170、190 ℃，每個對應溫度下分別處理3、5、10 s。處理完的籽粒置于30 ℃烘箱，烘至原始含水量11%左右。

1.3.2 燕麥掛面制作

燕麥磨粉過80目，與小麥粉1∶1混合均勻，加入40%水和1%鹽(以燕麥-小麥混和粉質量計)，真空條件下(真空度-0.08 MPa)和面7 min，和好的面絮30 ℃熟化30 min后用壓面機逐步壓延切條，面條厚1 mm寬2 mm，最后置于智能掛面干燥機中干燥定條。掛面初始含水量控制在12%～13%。每50 g掛面用聚乙烯袋包裝并密封，置于恒溫恒濕箱(40 ℃，RH 75%)中加速儲藏，每3周取1次樣。未經熱處理的燕麥制得的掛面為空白對照。

1.3.3 酶活測定

脂肪氧合酶(LOX)測定參考Cato等[9]的方法。2 g樣品(掛面磨粉過80目)與10 mL磷酸鹽緩沖液(0.05 mol/L，pH 7.5)混勻，冰浴30 min后離心15 min(10 000 r/min，4 ℃)。取上清酶液20 μL，加入2 890 μL乙酸鈉緩沖液(50 mmol/L，pH 5.5)和90 μL亞油酸底物迅速混勻。3 min內每30 s記錄該體系在234 nm處的吸光值。每分鐘吸光度增加0.01為1個酶活單位U。

脂肪酶活測定參考Qu等[10]的方法，稱取2 g樣品，加入10 mL Tris-HCl緩沖液(0.05 mol/L，pH 8.0)，振蕩混勻，冰浴30 min后在10 000 r/min，4 ℃條件下離心15 min，得到粗酶液。取200 μL酶液，依次加入1 780 μL Tris-HCl緩沖液和20 μL pnpc-乙腈溶液(10 mmol/L)，迅速混勻，3 min內每30 s記錄該體系在37 ℃條件下405 nm處的吸光值。每分鐘吸光度增加0.01為1個酶活單位U。

過氧化物酶(POD)活性參考Jiang等[11]的方法。稱取0.5 g樣品，加15 mL去離子水混合，室溫浸提30 min。將混合物以10 000 r/min離心20 min后，收集上清酶液。將愈創(chuàng)木酚(1%溶于96%乙醇溶液)和1% H2O2溶液1∶1混合，取600 μL該混合液加入1 200 μL酶液，記錄3 min內470 nm處的吸光值變化。每分鐘吸光度增加0.01為1個POD酶活單位U?？瞻讓φ找匀ルx子水代替酶液。

1.3.4 脂質提取

根據(jù)Lampi等[12]的方法，利用快速溶劑萃取儀提取燕麥掛面中的脂質。稱取1 g掛面粉與等量的石英砂混合，置于11 mL的萃取池中，并用石英砂填滿萃取池。在壓力1 000 psi，100 ℃條件下加熱5 min，以丙酮作為流動相提取10 min，循環(huán)2次。收集提取物并轉移至圓底燒瓶，旋轉蒸發(fā)(溫度40 ℃，真空度250 MPa)除去溶劑，再用庚烷溶解殘留物，并定容至10 mL，-18 ℃保存待用。

1.3.5 脂肪酸值測定

燕麥掛面中脂肪酸值測定參考GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》。

1.3.6 脂肪酸組成的測定

燕麥掛面中脂肪酸組成根據(jù)Li等[13]的方法并略作修改。取1.3.4中的含油樣品1 mL，氮氣吹干庚烷后加入2 mL 2% NaOH-CH3OH溶液，于65 ℃水浴加熱30 min，至油珠消失。再加入2 mL 14% BF3-CH3OH溶液繼續(xù)加熱20 min。取出冷卻至室溫，加入2 mL庚烷混勻，再加入2 mL飽和NaCl溶液充分混勻。靜置待分層完全，取上層有機相至干凈試管中，加入少量無水Na2SO4，取上層澄清溶液過0.22 μm有機濾膜至進樣瓶中。氣相分析條件：樣品體積1 μL，N2為載氣，流速3 mL/min，分流比80∶1；采用DB-WAX毛細管(30 m× 0.25 mm × 0.25 μm)，程序升溫：150～190 ℃，升溫速率5 ℃/min，保持2 min；190～240 ℃，升溫速率5 ℃/min，保持10 min；進樣口溫度：250 ℃；氫火焰離子檢測器溫度：250 ℃。假設所有化合物響應值均相等，使用十九烷酸甲酯作為外標對脂肪酸含量定量(mg/g)。

1.3.7 生育酚含量的測定

根據(jù)Lampi等[14]的方法略作修改，使用正相高效液相色譜-熒光檢測器，測定燕麥掛面中生育酚含量。取1 mL方法1.3.4中的樣品通過0.22 μm有機濾膜至液相瓶中。流動相∶1,4-二氧六環(huán)∶庚烷=3∶97；流速：1 mL/min；硅膠柱：4.6 mm×250 mm×0.5 μm，柱溫30 ℃；熒光檢測器波長：λex=292 nm，λem=325 nm。根據(jù)相應的生育酚標品繪制標準曲線，計算樣品中生育酚含量。

1.3.8 揮發(fā)性風味物質的測定

燕麥掛面中揮發(fā)性風味物質測定參考Heinio等[15]的方法并作部分修改。取2 g掛面于20 mL頂空瓶中密封，并于恒溫恒濕箱中儲存0、3、6、9、12周，定期取樣，使用配備有DVB/CAR/PDMS(30/50 μm)固相微萃取探針的TSQ Quantum XLS三重四極桿氣質聯(lián)用儀(GC-MS)進行分析。將裝有樣品的頂空瓶置于加熱裝置中250 r/min，60 ℃萃取30 min，萃取后迅速進樣，解析5 min。進樣口溫度為250 ℃，采用不分流的模式，載氣為氦氣，流速0.8 mL/min；使用DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，升溫程序為：初始溫度40 ℃，保持4 min，以5 ℃/min升溫至70 ℃，再以10 ℃/min升溫至230 ℃，保持8 min。電離方式為EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃，質量掃描范圍m/z=33～450。將GC-MS圖譜與NIST和Wiley數(shù)據(jù)庫進行匹配，樣品中風味物質的含量以峰面積表示。

1.3.9 數(shù)據(jù)分析

所有實驗重復3次，取平均值。使用SPSS 22軟件進行單向方差分析，并用Tukey分析檢驗數(shù)據(jù)間顯著性差異，P<0.05說明存在顯著性差異；采用Origin 2018繪圖。

2 結果與分析

2.1 過熱蒸汽處理對燕麥原料中酶活的影響

燕麥經過不同溫度、時間的過熱蒸汽處理后，酶活變化如表1所示。隨著過熱蒸汽處理溫度的升高和時間的延長，燕麥中LOX、脂肪酶、POD活性顯著性(P<0.05)降低。在各處理溫度條件下，當處理時間為3、5 s時，LOX活性較對照組增加，而當時間延長至10 s時，所有處理組未檢出LOX活性。酶活增加可能是過熱蒸汽處理前潤麥調整水分至20%的緣故，水分活度越低，滅酶效果越差；但水分活度太高，籽粒中內源性酶會被激活[16]。燕麥相對于其他谷物具有較高的脂肪酶活性，結果顯示僅160 ℃處理3 s便可鈍化100%脂肪酶活性。由于POD酶較難以滅活，通常用殘余POD活性反映熱處理效果[17]。經過160 ℃ 5 s、170 ℃ 5 s、190 ℃ 3 s處理，POD活性降低了99%以上，處理10 s后，POD活性為0。綜合考慮，選擇了160、170、190 ℃處理10 s的燕麥作為原料，制作掛面進行儲藏實驗。

表1 不同溫度和時間的過熱蒸汽處理對燕麥中酶活的影響

2.2 燕麥掛面在儲藏過程中酶活的變化規(guī)律

圖1表示了過熱蒸汽處理后制成的燕麥掛面在儲藏期間酶活的變化規(guī)律。由圖1a知，儲藏前熱處理組LOX酶活性顯著(P<0.05)高于對照組，而隨熱處理組溫度升高，對LOX酶活的抑制效果越明顯，這可能是由于熱處理后的燕麥粉在和面過程中快速吸濕，面條中的水分活度快速升高，使得部分未徹底抑制的LOX酶活復性[18]，從而導致處理組LOX酶活升高。在儲藏過程中，對照組掛面LOX酶活顯著(P<0.05)升高，直至第9周后開始降低，而處理組掛面儲藏期前3周LOX酶活顯著升高，隨后開始波動下降，尤其是170、190 ℃處理組下降速率較快。當儲藏12周時，對照組還維持較高的LOX酶活，但處理組酶活幾乎檢測不出，這說明儲藏過程對酶活影響較大，尤其是處理組的酶活會隨儲藏期的延長而顯著降低。對照組掛面脂肪酶活性初始約為11.07 U/(g·min)，儲藏3周后未檢測出活性，而處理組儲藏前后均未檢測出脂肪酶活性。此外，由圖1b可知，過熱蒸汽處理后燕麥掛面中POD活性顯著(P<0.05)低于對照組，儲藏期間對照組POD活性呈顯著下降趨勢，但殘余活性仍然顯著高于處理組，這也證實了過熱蒸汽處理對燕麥掛面中POD酶的抑制效果顯著。儲藏過程中燕麥掛面的酶活呈現(xiàn)波動下降趨勢，是因為酶活的大小與水分活度呈正相關，儲藏期燕麥掛面含水量的下降會影響酶活狀態(tài)。

注：同一處理組間標有不同小寫字母以及不同處理組間標有不同大寫字母表示在P<0.05水平上有顯著性差異，下同。圖1 過熱蒸汽處理后燕麥掛面儲藏期間的酶活變化

2.3 過熱蒸汽處理對燕麥掛面儲藏期間脂肪酸值的影響

由圖2可知，過熱蒸汽處理對燕麥掛面的初始脂肪酸值有顯著影響(P<0.05)，較對照組燕麥掛面的脂肪酸值，過熱蒸汽處理后燕麥掛面脂肪酸值降低了94.42%，而不同溫度處理組間的脂肪酸值無顯著差異。說明對照組在掛面制作前就已經發(fā)生了大量的脂肪酸水解，破碎后的燕麥中脂肪酶與脂肪大面積接觸，快速引發(fā)了水解酸敗反應，由于過熱蒸汽預處理鈍化了脂肪酶活性，所以酶水解反應受到抑制，處理組脂肪酸值顯著降低[19]。隨著儲藏時間延長，對照組掛面脂肪酸值先升高，后基本保持不變，但9周之后脂肪酸值有所下降，說明游離脂肪酸期間可能發(fā)生了氧化反應，因積累過多的游離脂肪酸會對水解有抑制作用，故此時脂肪氧化速率高于水解速率[20]；過熱蒸汽處理組脂肪酸值在儲藏期間基本沒有顯著變化，表明在脂肪酶失活的情況下，脂質水解酸敗進程受到了抑制。

圖2 過熱蒸汽處理后燕麥掛面儲藏期間脂肪酸值的變化規(guī)律

2.4 過熱蒸汽處理對燕麥掛面儲藏期間脂肪酸組成的影響

儲藏期間燕麥掛面的脂肪酸組成變化如表2所示。燕麥掛面中以不飽和脂肪酸(包括油酸、亞油酸、亞麻酸)為主，占總脂肪酸的77.05%。過熱蒸汽160、170、190 ℃處理后，燕麥掛面脂肪酸組成未變，但總脂肪酸的初始含量較對照組分別下降了1.51%、2.10%、3.68%，可見隨著處理溫度升高，脂肪酸出現(xiàn)了輕微降解。儲藏期間，脂質酸敗主要是由不飽和脂肪酸降解引起，表現(xiàn)為亞油酸、亞麻酸含量一直降低，儲藏9周時，掛面中不飽和脂肪酸含量發(fā)生了顯著性(P<0.05)下降，這與脂肪酸值變化一致，說明期間燕麥掛面脂質以氧化酸敗為主，生成了氫過氧化物，或醛、酮、酸等次級產物[21]。儲藏12周后，對照組燕麥掛面總脂肪酸下降了12.49%，而過熱蒸汽160、170、190 ℃處理組總脂肪酸下降了15.48%、13.51%、12.35%。由于160 ℃和170 ℃條件處理后的燕麥在制面過程中LOX酶被激活，不飽和脂肪酸在LOX酶作用下可能發(fā)生了氧化降解，導致其降解程度略高，但190 ℃組LOX活性低于160、170 ℃組，且儲藏期間酶活呈波動下降趨勢，故190 ℃處理對延緩燕麥掛面儲藏期間的脂質降解有較好作用。

表2 過熱蒸汽處理對燕麥掛面儲藏期間脂肪酸組成變化的影響/mg/g

圖3 過熱蒸汽處理對燕麥掛面儲藏期間生育酚含量的影響

2.5 儲藏期間燕麥掛面生育酚含量變化

圖3表示了過熱蒸汽處理對燕麥掛面生育酚含量的影響以及儲藏期間其生育酚含量的變化。由圖3a、圖3c可知，過熱蒸汽處理后，燕麥掛面中初始α-、γ-生育酚含量顯著(P<0.05)下降。其中，160、170、190 ℃處理組α-生育酚初始含量分別下降了41.25%、43.92%、69.73%，γ-生育酚含量分別下降了32.50%、35.00%、12.50%。由圖3b可知，0周對照組β-生育酚為(0.54 ± 0.02) μg/g，而160、170、190 ℃組β-生育酚含量分別增加至(3.84±0.34)、(3.46±0.07)、(0.90±0.04) μg/g，圖3d中，0周對照組δ-生育酚為(0.68±0.02) μg/g，經160、170、190 ℃處理后δ-生育酚含量分別增加至(4.82±0.05)、(4.65±0.05)、(3.18±0.13) μg/g。α-、γ-生育酚含量下降一方面可能是熱處理破壞了其結構，另一方面可能是由于其參與了過熱蒸汽處理引起的熱氧化反應。有研究表明，生育酚抗氧化的有效性取決于其異構體類型和濃度[22]。其中，α-生育酚抗氧化性最強，β-生育酚、γ-生育酚的抗氧化活性分別是α-生育酚的25%～50%、10%～35%[23]，因此熱處理對不同構型的生育酚含量的影響也會隨其抗氧化活性不同而不同。而β-生育酚、δ-生育酚含量增加，可能是因為熱處理使原先與脂質結合的酚游離出來，生育酚萃取率提高，但隨著處理溫度進一步升高，也會造成游離生育酚遭到破壞[24]。

儲藏期間生育酚含量的下降與其干預脂質氧化反應有關[25]。生育酚與過氧化物自由基(ROO)結合速率高于不飽和脂肪酸，其與ROO結合生成氫過氧化物和酚氧自由基。由圖3可知，儲藏12周后，對照組中α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚分別下降了90.21%、31.48%、50.00%、69.12%；而160、170、190 ℃處理組α-生育酚分別下降了66.33%、79.37%、67.65%；β-生育酚分別下降了79.69%、75.14%、10.00%；γ-生育酚分別下降了25.93%、19.23%、40.00%；δ-生育酚3周內顯著下降了95%左右，隨后無顯著性變化(P>0.05)。可見，對照組燕麥掛面中發(fā)生了劇烈的脂質氧化反應，同時對照組中α-生育酚含量下降程度最高說明α-生育酚的抗氧化活性較高，這與Yanishlieva等[26]研究結果相符。而熱處理顯著降低了儲藏期間掛面中α-生育酚、γ-生育酚的消耗，說明過熱蒸汽能延緩脂質氧化反應速率。

圖4 過熱蒸汽處理對燕麥掛面儲藏期間揮發(fā)性物質變化的影響

2.6 儲藏期間燕麥掛面特征性風味物質含量的變化

燕麥掛面在儲藏期間主要風味物質(己醛、壬醛、己酸、乙酸、壬酸、2-戊基呋喃)含量變化如圖4所示。研究表明不飽和脂肪酸在LOX、POD等脂質降解酶作用下，生成氫過氧化物、羥基酸等物質，其中氫過氧化物極不穩(wěn)定，進一步生成醛、酮、酸、呋喃等揮發(fā)性小分子物質[27]，對燕麥掛面的風味有很大影響。如圖4a所示，儲藏期間燕麥掛面中己醛含量先升高后降低，處理組的己醛含量增加趨勢比對照組大。此外，由圖4b知，儲藏期3周內對照組中壬醛含量顯著降低，3～9周內其壬醛含量顯著低于處理組。儲藏期間處理組醛類物質含量較高說明熱處理有利于醛類物質釋放，適當濃度的己醛能賦予燕麥掛面谷物香氣[27]，其次也可能是對照組中醛類物質部分先發(fā)生了氧化，生成了酸、醇等物質。圖4d中，對照組的己酸含量儲藏期間迅速增加，遠高于熱處理組。同時，對照組乙酸(圖4c)和壬酸含量(圖4e)儲藏后期遠高于170、190 ℃處理組，說明對照組中醛類物質已發(fā)生進一步氧化，產生了以己酸為主的酸類物質[12]，這也是燕麥掛面異味的主要來源之一。此外，2-戊基呋喃也是燕麥掛面中重要的脂質氧化產物，其通過LOX酶催化亞油酸的9-氫過氧化物氧化形成，具有油脂、豆腥味。由圖4f知，儲藏期間對照組的2-戊基呋喃含量遠高于熱處理組，第6周時達到最大值1.15×109，是熱處理組的3.8～5.9倍。綜上，過熱蒸汽處理對儲藏期間燕麥掛面中己酸和2-戊基呋喃等揮發(fā)性成分的產生有良好的抑制效果。

3 結論

過熱蒸汽處理后，燕麥掛面中脂肪酶、POD活性分別降低了100%、92.61%。LOX活性儲藏初期高于對照組，但隨儲藏時間延長，其活性顯著降低。處理后掛面的初始脂肪酸值較對照組降低了94.42%，并且在儲藏期間其脂質水解反應進程受阻。同時，經190 ℃ 10 s處理后掛面在儲藏期間不飽和脂肪酸穩(wěn)定性增強，脂質氧化降解程度降低。燕麥掛面中生育酚儲藏穩(wěn)定性明顯提高，尤其是經190 ℃ 10 s處理后的燕麥掛面儲藏期間對α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚的消耗降解程度明顯低于其他處理組。此外，己酸、2-戊基呋喃是燕麥掛面脂質氧化酸敗的主要揮發(fā)性產物，而170、190 ℃處理能顯著抑制掛面儲藏過程中己酸、乙酸和2-戊基呋喃的形成。過熱蒸汽190 ℃ 10 s處理顯著提高了燕麥掛面脂質儲藏穩(wěn)定性，并且有效抑制了揮發(fā)性物質的產生。