黑色谷物种类众多、营养丰富,研究表明,黑色谷物中的蛋白质、膳食纤维、矿物质元素、多酚类物质含量等显著高于同类浅色谷物;且黑色谷物具有抗氧化、抗炎症、改善贫血、预防癌症等保健功能。
南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室的邱婷婷、熊 华、孙 永*等人以黑麦、黑米、黑豆这3 种黑色谷物为原料,探究挤压膨化和滚筒干燥两种加工技术对3 种黑色谷物基本营养成分、溶解特性、粉体流动性、流变学特性及储藏稳定性的影响,以期为挤压膨化和滚筒干燥能够改善黑色全谷物食品食用不便、口感粗糙、不易保存等缺点提供数据支持,多角度揭示滚筒干燥和挤压膨化对不同种类黑色谷物理化性质和储藏稳定性的影响,为生产开发不同种类的黑色谷物即食食品、提高黑色全谷物资源利用、促进全谷物加工产业发展提供理论数据参考。
由表1可知,与未加工样品相比,滚筒干燥和挤压膨化加工处理显著降低了样品的粗脂肪含量,其中,滚筒干燥和挤压膨化加工后的黑麦、黑米、黑豆样品粗脂肪含量分别降低了47.3%、75.8%、64.9%、83.1%、74.7%、76.5%。与未加工样品相比,滚筒干燥和挤压膨化加工处理后的黑米、黑麦中蛋白质含量没有显著变化,黑豆样品加工处理后蛋白质含量显著降低;淀粉含量显著降低,主要原因是在挤压膨化和滚筒干燥过程中,高温高压作用会导致淀粉糊化降解,部分蛋白质发生了降解,谷物中的脂肪会与淀粉、蛋白质形成复合物导致了谷物中粗脂肪、淀粉及黑豆样品中蛋白质含量的下降。
与未加工处理的黑色谷物相比,挤压膨化及滚筒干燥加工处理显著降低了3 种黑色谷物中的花青素含量,与未加工处理的黑米、黑豆花青素含量相比,其中滚筒干燥处理后的黑米、黑豆中花青素含量分别降低了64.8%、65.1%,挤压膨化加工处理后的黑米、黑豆花青素含量分别降低了91.7%、78.3%。
由表2可知,与未加工样品相比,挤压膨化与滚筒干燥加工处理显著提高了样品的WSI及WAI,其中,滚筒干燥和挤压膨化加工后的黑麦、黑米、黑豆粉样品WSI分别增加了1.07、2.50 倍,2.06、0.77 倍,3.83、5.18 倍,WAI分别增加了1.65、1.95 倍,1.45、1.97 倍,0.34、0.44 倍。说明挤压膨化与滚筒干燥两种加工处理方式显著提高了黑米、黑麦、黑豆这3 种谷物粉样品的溶解性。滚筒干燥和挤压膨化加工处理后,黑麦样品Carr指数和Hausner比值显著减小;而黑米、黑豆样品Carr指数和Hausner比值没有显著变化。说明滚筒干燥、挤压膨化处理后的黑麦样品粉体流动性变好,黑米、黑豆样品粉体流动性没有显著变化。
如图1所示,不同加工方式3 种样品的表观黏度随着剪切速率的增大而迅速下降,然后逐渐趋于平稳。说明不同加工方式的3 种谷物样品均具有非牛顿流体的剪切稀化现象。
如图3所示,滚筒干燥及挤压膨化加工后的3 种黑色谷物样品游离脂肪酸值在45 d加速储藏期间始终低于未加工处理谷物样品,且不同处理组的黑色谷物游离氨基酸含量总体呈上升趋势,但中间会发生波动升降。未加工及挤压膨化加工处理的黑麦样品在初始时的游离脂肪酸值分别为73.32、3.73 mg/100 g,储藏至第45天时分别升至146.03、10.89 mg/100 g(图3A)。未加工、滚筒干燥、挤压膨化的黑米样品初始游离脂肪酸值分别为180.65、4.61、3.16 mg/100 g,储藏至第45天时分别为233.76、10.17、10.43 mg/100 g(图3B)。未加工、滚筒干燥、挤压膨化黑豆样品初始脂肪酸值分别为43.52、13.74、4.60 mg/100 g,第45天时分别为125.73、18.30、17.17 mg/100 g(图3C)。
由图4可知,滚筒干燥和挤压膨化加工处理后的谷物样品在45 d加速储藏期间过氧化值均低于未加工处理谷物样品。未加工处理的黑麦样品过氧化值初始值为17.99 mg/kg,在第45天时达到最大(50.95 mg/kg)。滚筒干燥和挤压膨化加工处理的黑麦样品过氧化值在储藏期间呈下降趋势,其初始值分别为2.79、3.67 mg/kg,第45天时分别为0.40、1.88 mg/kg(图4A)。未加工处理及滚筒干燥、挤压膨化加工处理后的黑米样品在45 d的储藏期内过氧化值的变化趋势相似,呈现了一种“M”型的波动变化(图4B)。
未加工、滚筒干燥及挤压膨化加工处理黑麦、黑米、黑豆样品在45 d储藏期间羰基价的变化见图5。未加工黑麦样品羰基价呈现波动型变化,滚筒干燥及挤压膨化黑麦样品羰基价变化相似。未加工处理黑麦样品羰基价始终低于滚筒干燥及挤压膨化加工处理样品。未加工及滚筒干燥、挤压膨化加工处理的黑米、黑豆样品羰基价在第45天与初始含量相比均明显上升。
滚筒干燥和挤压膨化加工后的3 种谷物样品游离脂肪酸含量和过氧化值在45 d内均小于未加工样品,而所有样品储藏期间羰基价变化趋势相似,说明储藏稳定性与未加工样品相比更稳定。
与第0天相比,加速储藏45 d的黑色谷物样品挥发性风味成分中柠檬烯相对含量明显增加,其余大部分烃类物质种类减少,醇类物质种类减少,正己醛相对含量明显减少,芳香类物质种类增加。柠檬烯具有芳香味,存在于多种植物精油中。油脂水解生成的酯类水解生成醇类,大多数的醇类以及醛类(不稳定的醇类物质转化得来)阈值很低且具有脂肪香气,加速储藏实验开始时样品中产生醇、醛类物质,随着储藏时间的延长,样品中的醛类物质逐渐挥发。
本实验明确了滚筒干燥和挤压膨化两种加工方式对黑麦、黑米、黑豆3 种黑色谷物基本营养成分、溶解特性、粉体流动性、流变学特性及储藏稳定性的影响趋势。与加工前相比,挤压膨化和滚筒干燥处理后3 种黑色谷物中的粗脂肪、淀粉和花青素含量显著降低,蛋白质含量没有显著变化,粉体溶解性提高,黑麦样品粉体流动性增强,黑米、黑豆样品粉体流动性没有显著变化,不同加工方式3 种黑色谷物样品均表现出非牛顿流体的剪切稀化现象,挤压膨化及滚筒干燥加工后3 种黑色谷物在45 d的加速储藏实验过程中游离脂肪酸含量与过氧化值始终低于未加工样品,羰基价变化表现为波动的动态平衡状态,两种加工处理后谷物中挥发性成分种类及相对含量均有变化,实验结果表明滚筒干燥及挤压膨化两种加工方式能够改善谷物在储藏期间因油脂氧化带来的品质劣化,改善谷物的储藏稳定性。
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