張美莉，李影，白雪，邵婷婷，牛文政，譚艷琴，張國強*

（1.內蒙古農業(yè)大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.內蒙古伊泰生態(tài)農業(yè)有限公司，內蒙古 滿洲里 021400）

燕麥屬于世界性栽培農作物。燕麥品種主要分為皮燕麥與裸燕麥兩大類[1]。皮燕麥帶稃型，裸燕麥為裸粒型，我國燕麥種植多為裸燕麥，而國外主要種植皮燕麥，皮燕麥的品質特性決定其更適合于燕麥片的加工。燕麥殼作為皮燕麥加工的主要副產物，質量占整個谷物的25%～35%[2]，含有豐富的木質纖維素和半纖維素[3]。皮燕麥殼不僅可以作為動物飼料或者工業(yè)溶劑的生產原料[4-7]，也可以是高膳食纖維食物的一種成分[8]。Ndou等[9]研究表明生長豬日糧中添加皮燕麥殼會改變胃腸道發(fā)育以及微生物群落的組成和功能。但由于口感粗糙、食用品質差，皮燕麥殼的利用率較低。

在食品工業(yè)中，粉碎是一個重要的過程，粉碎的粒徑決定了最終產品的性質[10-11]。在富含膳食纖維的谷物中，微粉碎可以提高顆粒的吸水性和溶解度，改善口感[12]。研究表明，膳食纖維的添加會影響面團性質。王蘇閩等[13]研究了大豆豆皮膳食纖維和麥麩膳食纖維對面團吸水率、面團形成時間、拉伸比值等的影響，研究發(fā)現(xiàn)當添加1%～2%的豆皮膳食纖維和1%～4%的麥麩膳食纖維時，能起到改良面團流變學特性的作用。Sudha等[14]研究了小麥、大米、燕麥和大麥等不同谷類膳食纖維對面團性質的影響，發(fā)現(xiàn)膳食纖維的添加會使面團的含水量增加，面團的形成時間延長。然而，將皮燕麥殼應用于改良面團特性的研究較少。

本試驗將皮燕麥殼進行微粉碎處理，測定其營養(yǎng)功能成分，再將其添加到小麥粉中，考察混粉面團特性，旨在對皮燕麥副產物進行高值化研究開發(fā)，為將皮燕麥副產物應用于餅干等焙烤食品及其工業(yè)化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

皮燕麥殼：內蒙古伊泰生態(tài)農業(yè)有限公司，皮燕麥殼經除雜、微粉碎后過150目篩，-20℃冷藏備用；低筋小麥粉：市售；脂肪酸混合標準品、氨基酸混合標準品：美國Sigma公司；乙醚、濃硫酸、過氧化氫、無水硫酸鈉（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；鹽酸、高氯酸（均為分析純）：萊陽市康德化工有限公司；L-抗壞血酸、香草醛、苯酚、沒食子酸、蕓香葉苷（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Thermo Scientific高效液相色譜儀、Xseries2電感耦合等離子質譜儀：美國Thermo公司；TAS-990原子吸收分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；AF-610C原子熒光光譜儀：北京瑞利分析儀器有限公司；JFZD300型粉質儀、JMLD150型拉伸儀：北京東孚久恒儀器技術有限公司；PLS新型超微粉碎機：濟南普萊申機械設備有限公司；XL-20B1000 g密閉型搖擺式粉碎機：廣東旭朗機械設備有限公司；UV2300Ⅱ系列雙光束紫外可見分光光度計：上海天美科學儀器有限公司；SZC-C脂肪測定儀：上海纖檢儀器有限公司；K-9860全自動凱氏定氮儀：海能未來技術集團股份有限公司。

1.3 皮燕麥殼營養(yǎng)及活性物質成分的測定

蛋白質：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法測定。脂肪：參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中索氏抽提法測定。灰分：參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中總灰分測定法。水分：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法測定?？偵攀忱w維、可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維：參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》測定。β-葡聚糖：采用愛爾蘭Megazyme混聯(lián)β-葡聚糖測試試劑盒，按照AACC 32-23.01測定。多酚：參照盧宇[15]的沒食子酸比色法測定多酚。皂苷：參照徐曉敏[16]的香草醛-高氯酸法測定皂苷。黃酮：參照閆超[17]的蘆丁標準物法測定黃酮。維生素A、維生素E：參照GB 5009.82—2016《食品安全國家標準食品中維生素A、D、E的測定》測定。維生素B1、維生素B2和維生素B6：分別參照GB 5009.84—2016《食品安全國家標準食品中維生素B1的測定》中熒光分光光度法、GB 5009.85—2016《食品安全國家標準食品中維生素B2的測定》中熒光分光光度法和GB 5009.154—2016《食品安全國家標準食品中維生素B6的測定》中高效液相色譜法測定。黃曲霉毒素B1：參照GB 5009.22—2016《食品安全國家標準食品中黃曲霉毒素B族和G族的測定》中高效液相色譜-柱前衍生法測定。礦物質：參照馮利芳等[18]的方法測定。鉀、鎂、鈣、鈉、鐵、鋅、銅和錳元素利用原子吸收分光光度計進行測定，磷元素利用紫外可見分光光度計進行測定，硒元素利用原子熒光光譜儀進行測定，鈷和鉻利用電感耦合等離子質譜儀進行測定。氨基酸：參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》中的方法測定。酯類、脂肪酸：參照GB 5009.168—2016《食品安全國家標準食品中脂肪酸的測定》中的歸一化法測定。

1.4 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團粉質特性的測定

參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試粉質儀法》測定粉質參數。在小麥粉中分別添加0、10%、20%、30%、40%和50%的皮燕麥殼粉。在程序軟件的測試參數窗口輸入樣品的水分含量，根據程序軟件窗口顯示的面粉質量，稱取皮燕麥殼粉-小麥粉混粉樣品300 g，倒入揉面缽中，啟動儀器，面粉開始預混，1 min后控制在10 s左右加入適量蒸餾水，觀察面粉粉質曲線的變化趨勢。當曲線最高峰在（500±20）FU的范圍內時數據準確，反之重復以上操作，校正加水量。平行3次試驗，取平均值。

1.5 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團拉伸特性的測定

參照GB/T 14615—2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試拉伸儀法》測定面團拉伸特性。稱取混粉樣品300 g，和成面團并平均分成3份，在拉伸儀揉球機上揉5 min，置于搓條機上搓條，再將條狀面團置于容器中醒面45 min，運行拉伸程序，觀察拉伸特性曲線。平行3次試驗，取平均值。

1.6 數據處理

采用Microsoft Excel和SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析。其中，顯著性分析采用Duncan檢驗。

2 結果與分析

2.1 皮燕麥殼營養(yǎng)品質評價

2.1.1 常規(guī)營養(yǎng)成分及活性成分分析

皮燕麥殼常規(guī)營養(yǎng)及活性成分測定結果如表1所示。

表1 皮燕麥殼常規(guī)營養(yǎng)成分、活性成分含量Table 1 Contents of routine nutrient and active components of oat hulls

由表1可以看出，皮燕麥殼的總膳食纖維含量高達75.74%，以不可溶性膳食纖維為主（含量55.84%），約為可溶性膳食纖維（17.15%）的3倍，這與Welch等[19]得出的研究結果一致。皮燕麥殼含蛋白質5.63%，灰分7.42%，水分5.07%。脂肪含量極低，僅為0.27%。

皮燕麥殼含有β-葡聚糖、多酚、黃酮、皂苷等多種生物活性物質。皮燕麥殼中β-葡聚糖含量為15.22%，高于裸燕麥麩皮中的β-葡聚糖含量（11.02%）[20]。多酚含量為338.09 mg/100 g，皂苷含量為250.54 mg/100 g，黃酮含量為10.84 mg/100 g。研究顯示燕麥皂苷具有優(yōu)良的抗癌活性[21]；β-葡聚糖具有調節(jié)血糖、免疫等生理功能[22]。由此可見，皮燕麥殼營養(yǎng)及生物活性物質豐富，是一種優(yōu)良的原料，將其添加到食品中，對健康有益。

2.1.2 維生素及黃曲霉毒素B1測定結果與分析

皮燕麥殼中維生素和黃曲霉毒素B1含量的測定結果見表2。

表2 皮燕麥殼維生素和黃曲霉毒素B1含量Table 2 Contents of vitamin and aflatoxin B1of oat hulls

維生素是維持人體正常生理功能必需的一類低分子有機化合物。由表2可知，皮燕麥殼中維生素E（0.09 mg/100 g）和維生素B1（0.08 mg/100 g）含量較低，而維生素B2和維生素B6含量較高，分別是糙米的18倍和5倍[23]。維生素B2缺乏會導致口角裂開、口腔潰瘍等；維生素B6參與體內多種代謝功能，缺乏會導致脂溢性皮炎和口唇干裂等，可以通過食用富含維生素B2和維生素B6的食物來預防口腔潰瘍和口唇干裂等。皮燕麥殼未檢出黃曲霉毒素B1。

2.1.3 礦物質及重金屬含量分析

皮燕麥殼礦物質及重金屬含量見表3。

表3 皮燕麥殼礦物質及重金屬含量Table 3 Contents of minerals and heavy metals in oat hulls

由表3可知，皮燕麥殼中的礦物質較為豐富，其中鐵、錳、鋅、鈉元素含量均高于糙米，鎂元素含量低于糙米[23]。皮燕麥殼中鉀元素含量是甜蕎米的1.47倍，是裸燕麥米的1.98倍[18]。我國18歲～50歲成人鉀的適宜攝入量（adequate intake，AI）為 2 000 mg/d，我國 2022 版膳食指南推薦每天攝入200 g～300 g谷類，若每日攝入300 g皮燕麥殼，相當于鉀的攝入量為1 650 mg/d，可見皮燕麥殼可以作為日常膳食鉀的良好來源。本研究也檢測了重金屬汞（1.82 μg/kg）和鎘（＜0.01 μg/kg）等，含量遠低于GB 2762—2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》中谷物重金屬的最高允許殘留限量。

2.1.4 氨基酸、脂肪酸及酯類物質含量分析

2.1.4.1 氨基酸含量分析

皮燕麥殼氨基酸測定結果如表4所示。

表4 皮燕麥殼的氨基酸組成及含量Table 4 Amino acid composition and content of oat hulls %

由表4可知，皮燕麥殼中共檢測到17種氨基酸，其氨基酸總和為4.56%。含量最高的是谷氨酸，約占0.90%，蛋氨酸含量最低，僅為0.03%。皮燕麥殼中還含有亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸6種人體必需氨基酸，其中亮氨酸含量較高為0.37%，其他5種含量分別為0.19%、0.27%、0.18%、0.26%、0.26%，皮燕麥殼中還含有嬰幼兒必需氨基酸——組氨酸與精氨酸，其含量分別為0.10%、0.29%，8種必需氨基酸總和為1.92%，占氨基酸總量的42.11%。燕麥麩皮必需氨基酸占氨基酸總量的34.32%，若按照聯(lián)合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）/世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）推薦值（36%）為評價依據，則皮燕麥殼高于燕麥麩皮，說明皮燕麥殼的氨基酸組成與FAO/WHO推薦的氨基酸模式較一致。

皮燕麥殼中含量最高的谷氨酸具有提高記憶力和護肝等功效[24]，天門冬氨酸含量也較高，不僅對心肌有保護作用，而且還可以增強肝臟功能，消除疲勞[25]。人體必需氨基酸中含量最高的亮氨酸對傷口、骨頭等有良好的愈合作用，還可降低血液中的血糖值[26]。組氨酸與精氨酸作為嬰兒必需氨基酸，對嬰兒生長發(fā)育有不可替代的作用[27]。

2.1.4.2 脂肪酸與酯類物質含量分析

皮燕麥殼脂肪酸與酯類物質測定結果如表5所示。

表5 皮燕麥殼脂肪酸與酯類組成及相對含量Table 5 Composition and relative content of oat hulls esters and fatty acids %

由表5可知，皮燕麥殼中檢測出6種脂肪酸，根據相對含量由高至低的順序為亞油酸、棕櫚酸、α-亞麻酸、硬脂酸、山崳酸和二十四碳酸。亞油酸相對含量最高，為42.09%，是燕麥麩皮中亞油酸含量（31.38%）的1.34倍，與米糠中亞油酸含量（42.10%）接近[28]。亞油酸具有抗腫瘤、預防糖尿病、增強胃腸功能、調節(jié)機體免疫力以及預防肥胖等生理功能[29]。

皮燕麥殼中棕櫚酸相對含量為20.87%，高于燕麥麩皮（17.28%）和米糠（14.09%）[28]。棕櫚酸是一種飽和脂肪酸，對肥胖、糖尿病和心血管疾病等脂質代謝相關疾病的發(fā)展有重要作用[30]。皮燕麥殼中α-亞麻酸相對含量為3.07%，其相對含量是燕麥（0.79%）的3.89倍、燕麥麩皮（0.96%）的3.20倍、米糠（1.38%）的2.22倍[28]。α-亞麻酸具有促進幼兒生長、抗凝血性、解決心臟方面問題等作用[31]。

皮燕麥殼包含3種酯類，分別是順-9-油酸甲酯、反-9-十八碳一烯酸甲酯和十七碳烯酸甲酯。相對含量最高的為順-9-油酸甲酯，達21.76%，反-9-十八碳一烯酸甲酯和十七碳烯酸甲酯含量較低，分別為0.97%、0.95%。

2.2 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團粉質特性分析

皮燕麥殼粉添加量對面團粉質特性的影響見表6。

表6 皮燕麥殼粉添加量對面團粉質特性的影響Table 6 Effect of oat hulls powder addition on dough quality characteristics

由表6可以看出，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，吸水率、面團形成時間和弱化度均逐漸增大，穩(wěn)定時間逐漸縮短。當皮燕麥殼粉添加量達到50%時，吸水率最大，為71.50%，這可能是皮燕麥殼含有大量膳食纖維，具有良好的吸水性所致，這與王斌等[32]研究結果一致。面團形成時間逐漸延長，可能是由于皮燕麥殼不含面筋蛋白，添加量越大導致面團面筋含量越低而難以形成面團。穩(wěn)定時間在皮燕麥殼粉添加50%時只有1.30 min，隨著皮燕麥殼粉的添加量增加，面團越不易形成，穩(wěn)定時間也越短。弱化度反映的是面筋強弱程度，皮燕麥殼粉添加量為50%時，弱化度逐漸增大到139.00 BU，面筋強度隨之越弱，面團加工性能越差。綜上可知，若要面團性質良好，皮燕麥殼粉添加量應不超過40%。

2.3 皮燕麥殼粉-小麥粉混粉面團拉伸性能分析

皮燕麥殼粉添加量對面團拉伸性能的影響見表7。

表7 皮燕麥殼粉添加量對面團拉伸性能的影響Table 7 Effect of oat hulls powder on tensile properties of dough

由表7可以看出，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比值、拉伸能量均逐漸降低。拉伸阻力表征面團的強度，其值越大表示面團越硬。最大拉伸阻力表征面團韌性的好壞。隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，面團拉伸阻力和最大拉伸阻力均逐漸降低，在添加量為0時，面團拉伸阻力和最大拉伸阻力最大，添加量為50%時最低。延伸度指面團的拉伸長度，表示面團的延展性和可塑性。延展性好的面團筋力強而不易斷裂。當皮燕麥殼粉的添加量分別為20%、30%和40%時，延伸度無顯著性差異（p>0.05）。拉伸比值表示拉伸阻力與面團拉伸長度的關系，可以在合適的范圍內綜合判斷面粉品質。當皮燕麥殼粉添加量為40%和50%時，拉伸比值無顯著性差異（p>0.05）。皮燕麥殼粉的添加逐漸稀釋了小麥粉中的面筋含量，當添加量為10%時，各項指標變化較小，當添加量達到50%時，各項指標急劇下降，且可以看出面團較散，應用性差，這與張園園[33]的研究結果相似。所以，皮燕麥殼粉的添加量不宜超過40%，否則難以形成面團或性能變差。

3 結論

對微粉碎后的皮燕麥殼粉進行品質評價的結果表明，皮燕麥殼總膳食纖維高達75.74%，可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維分別為17.15%、55.84%，β-葡聚糖含量為15.22%；蛋白質含量為5.63%，脂肪含量僅為0.27%，灰分含量為7.42%，水分含量為5.07%；功能性成分多酚含量為338.09 mg/100 g，皂苷含量為250.54 mg/100 g。皮燕麥殼中維生素B2和維生素B6含量較高，鐵、錳、鋅、鈉和鎂元素含量豐富，黃曲霉毒素B1未檢出。皮燕麥殼中共檢測到17種氨基酸，其氨基酸總和為4.56%，谷氨酸含量最高，為0.90%；6種人體必需氨基酸含量在0.18%～0.37%；從皮燕麥殼中共檢測出6種脂肪酸與3種酯類，亞油酸相對含量高達42.09%。

試驗結果表明，隨著皮燕麥殼粉添加量的增加，對小麥面團的稀釋作用增強，吸水率、面團形成時間和弱化度均隨之增大，穩(wěn)定時間逐漸降低；拉伸阻力、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比值、拉伸能量均逐漸降低，面團加工性能變差。綜合皮燕麥殼的營養(yǎng)價值，面團中皮燕麥殼粉的最大添加量不宜超過40%。