李肖汶，閆希瑜，胡新中

(陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)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(shí)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(yùn)輸、銷售和存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響[2-3]。食品貨架期的影響因素可分為微生物因素(細(xì)菌、霉菌等)、化學(xué)因素(水解、氧化反應(yīng)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(xué)反應(yīng)和微生物相關(guān)指標(biāo)結(jié)合動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行預(yù)測(cè)。Arrhenius方程就是基于熱力學(xué)模型預(yù)測(cè)食品貨架期的方法之一[7]。

燕麥粉在貯藏過(guò)程中，脂類會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生醛、酮等物質(zhì)，也會(huì)在脂肪酶作用下水解產(chǎn)生游離脂肪酸，使產(chǎn)品口感和品質(zhì)變差[8-10]；微生物的繁殖、貯藏環(huán)境溫度、濕度的不適等也會(huì)影響燕麥粉加工和食用品質(zhì)[5]。目前，加速預(yù)測(cè)貨架期法(accelerated shelf-life testing，ASLT)已廣泛應(yīng)用于食品加工中[7]。在肉類、水果蔬菜及谷物中，分別通過(guò)pH值、維生素降解、脂肪酸值等指標(biāo)建立了貨架期模型[14-16]。包慧彬[11]以感官評(píng)定和脂肪酶、霉菌生長(zhǎng)等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了燕麥片貨架期預(yù)測(cè)模型；閔 維等[12]以脂肪酸值和丙二醛為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)加速貯藏試驗(yàn)，預(yù)測(cè)了燕麥片的貨架期；常 盈[13]以脂肪酸值、霉菌、細(xì)菌為評(píng)價(jià)指標(biāo)，預(yù)測(cè)了過(guò)熱蒸汽處理后燕麥籽粒的貨架期。目前，對(duì)燕麥粉貨架期的研究報(bào)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(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用Arrhenius模型及熱力學(xué)理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，預(yù)測(cè)三種燕麥粉的貨架期，為工廠的燕麥粉生產(chǎn)和原料選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

燕麥品種壩莜1號(hào)，由張家口農(nóng)科院提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

炒制燕麥粉：燕麥經(jīng)潤(rùn)麥(水分含量20%～24%)、炒熟滅酶(240 ℃，10 min)后磨粉；燕麥片粉：燕麥經(jīng)烘麥塔140 ℃熱風(fēng)和水蒸汽滅酶45 min后制成燕麥片，磨粉；超微燕麥粉：燕麥經(jīng)炒熟滅酶(240 ℃，10 min)，分級(jí)式?jīng)_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(fēng)干燥箱(40 ℃和50 ℃)。

1.2.2 樣品貨架期預(yù)測(cè)方法

樣品貨架期預(yù)測(cè)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(cè)定指標(biāo)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(cè)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(guò)氧化氫酶活性參考常 盈[13]方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)，采用Excel和SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和差異顯著性分析。

2 結(jié)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(shí)，其脂肪酸值及MDA含量均隨時(shí)間延長(zhǎng)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(shí)，脂肪酸值和MDA含量達(dá)108.84 mg KOH·100 g-1和 0.158 3 μg·g-1。這說(shuō)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(shí)間延長(zhǎng)而升高(圖2)。40 ℃時(shí)，脂肪酸值在0～12 d迅速增大，在12～30 d增長(zhǎng)趨于平穩(wěn)，從開(kāi)始的102.28升至354.74 mg KOH·100 g-1，差異顯著；MDA含量呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，自 0.117 4 μg·g-1增至0.173 0 μg·g-1，差異顯著。50 ℃貯藏時(shí)，脂肪酸值及MDA含量隨時(shí)間延長(zhǎng)也呈增加趨勢(shì)，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(shí)，其脂肪酸值和MDA含量均隨時(shí)間延長(zhǎng)而升高。40 ℃時(shí)，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(shí)，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(yù)測(cè)

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(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，決定系數(shù)(R2)均在0.89以上，與Steele[20]研究結(jié)果一致。貯藏溫度越高，反應(yīng)速率越快。應(yīng)用Arrhenius方程進(jìn)行積分計(jì)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(biāo)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(chǎn)品的Q10值在1.5～10之間[21]，說(shuō)明本試驗(yàn)中Q10值處于合理范圍，可以進(jìn)行貨架期預(yù)測(cè)。以脂肪酸值和MDA含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)Arrhenius方程計(jì)算出常溫貯藏時(shí)，炒制燕麥粉、燕麥片粉、超微燕麥粉的保質(zhì)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(shù)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(guò)氧化氫酶活性Table 1 Moisture and fat contents and lipase and catalase activity of oat flour

同列數(shù)據(jù)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(guò)氧化氫酶活性

為探究三種燕麥粉貨架期產(chǎn)生差異的內(nèi)在原因，對(duì)其進(jìn)行水分和脂肪含量、脂肪氧化酶和過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定。由表1可知，脂肪含量和水分含量均表現(xiàn)為：炒制燕麥粉<超微燕麥粉<燕麥片粉；脂肪酶活性表現(xiàn)為：超微燕麥粉<炒制燕麥粉<燕麥片粉；而過(guò)氧化氫酶活性表現(xiàn)為：燕麥片粉<超微燕麥粉<炒制燕麥粉。被測(cè)指標(biāo)在3個(gè)處理間差異均顯著。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同制粉方式對(duì)燕麥粉的貯藏品質(zhì)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(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，且50 ℃較40 ℃增長(zhǎng)速率更大。前人研究小麥、糙米、稻米、燕麥等貯藏過(guò)程中的變化也有類似的發(fā)現(xiàn)，如小麥貯藏過(guò)程中，其脂肪酸值隨時(shí)間延長(zhǎng)不斷增大[22-23]；稻谷的脂肪酸值和丙二醛含量隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈增大趨勢(shì)[24]；氣調(diào)貯藏燕麥籽粒隨著溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)，脂肪酸值和丙二醛含量均增大，燕麥籽粒常溫下儲(chǔ)藏 180 d時(shí)，脂肪酸值達(dá)99.88 mg KOH·100 g-1[25]；而閔 維等[12]研究發(fā)現(xiàn)，裸燕麥片在加速貯藏 (75 ℃)時(shí)，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(jié)果與其有一定差異，可能是由于燕麥粉滅酶溫度不同，導(dǎo)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(jù)ASLT加速試驗(yàn)結(jié)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(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，且具有很好的相關(guān)性(R2≥0.89)，這說(shuō)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(yù)測(cè)得，在常溫(25 ℃)條件下，燕麥籽粒經(jīng)過(guò)170 ℃、2 min和160 ℃、2 min的過(guò)熱蒸汽處理后，貨架期約為 220 d和168 d；閔 維等[12]研究預(yù)測(cè)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(jié)果差異可能是由于樣品來(lái)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(tài)不同有關(guān)，燕麥片為片狀結(jié)構(gòu)，而燕麥粉是粉粒狀結(jié)構(gòu)，在貯藏中燕麥粉與空氣接觸面積更大，會(huì)加快其氧化，導(dǎo)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(guān)。由脂肪酸值和MDA含量結(jié)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?yàn)檠帑溒瑸槠瑺罱Y(jié)構(gòu)，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(jīng)240 ℃高溫滅酶，而燕麥片粉經(jīng)140 ℃處理，滅酶和殺滅微生物的效果不夠，導(dǎo)致其初始脂肪酸值和MDA都最大，且貯藏時(shí)氧化速度也最快。谷物脂質(zhì)氧化還會(huì)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(zhǎng)，可能與其水分和脂肪含量較低，導(dǎo)致氧化速度低有關(guān)。脂肪酶和過(guò)氧化氫酶是與脂肪氧化有關(guān)的兩種重要酶，燕麥中脂肪酶活力高，會(huì)使籽粒中游離脂肪酸的含量增加，游離脂肪酸進(jìn)一步氧化成過(guò)氧化物，從而導(dǎo)致燕麥品質(zhì)下降；而過(guò)氧化氫酶以過(guò)氧化氫為底物，對(duì)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(guò)氧化氫酶活性較高，這可能是導(dǎo)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(chǎn)品貨架期的原因可能是多方面的；燕麥產(chǎn)品的滅酶過(guò)程很關(guān)鍵；選擇脂肪含量低的燕麥進(jìn)行加工可降低脂肪氧化的風(fēng)險(xiǎn)；燕麥最終產(chǎn)品的水分含量對(duì)保證產(chǎn)品的品質(zhì)和貨架期也很重要。