發(fā)布時(shí)間：所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：文章先通過單因素試驗(yàn)考察了擠壓溫度、液體進(jìn)料量、固體進(jìn)料量以及螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小麥麩皮抗氧化能力、可溶性酚酸及黃酮含量的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)，研究擠壓工藝對(duì)小麥麩皮抗氧化活性和可溶性酚酸含量的影響，探討最佳的
摘要：文章先通過單因素試驗(yàn)考察了擠壓溫度、液體進(jìn)料量、固體進(jìn)料量以及螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小麥麩皮抗氧化能力、可溶性酚酸及黃酮含量的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)，研究擠壓工藝對(duì)小麥麩皮抗氧化活性和可溶性酚酸含量的影響，探討最佳的擠壓工藝參數(shù)。結(jié)果表明：擠壓加工可以改變小麥麩皮的抗氧化能力、可溶性酚酸含量和黃酮含量。小麥麩皮最佳的擠壓參數(shù)：擠壓溫度90℃，液體進(jìn)料量22%，螺桿轉(zhuǎn)速160r/min，固體進(jìn)料量10kg/h。此條件下擠壓后，小麥麩皮總抗氧化活性為(13.888±0.15)μmol/g，可溶性酚酸含量為(3.1955±0.10)mgGAE/g。
關(guān)鍵詞：小麥麩皮;擠壓;抗氧化活性;可溶性酚酸含量
小麥麩皮由果皮、種皮和糊粉層組成[1]。小麥麩皮中包含許多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)、維生素和纖維素等，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大部分分布在麩皮的皮層和糊粉層中。許多文獻(xiàn)中報(bào)道小麥麩皮中存在豐富的植物化學(xué)物質(zhì)，例如酚酸類物質(zhì)和黃酮類物質(zhì)，這些植物化學(xué)成分具有較強(qiáng)的抗氧化能力[2]。酚酸類物質(zhì)對(duì)腫瘤細(xì)胞和癌細(xì)胞具有較強(qiáng)的抑制作用，并對(duì)于亞硝胺和多環(huán)芳香烴等有毒物質(zhì)具有顯著的抑制作用和使其誘變的作用。黃酮是小麥麩皮皮層中具有生物活性的植物雌激素，能夠有效地清除人體中的自由基，同時(shí)還能防止人體內(nèi)的細(xì)胞被低密度脂蛋白氧化，抑制某些致癌的物質(zhì)，因此類黃酮在清除自由基、延緩人體衰老和心腦疾病等方面具有一定功效。除了酚酸類物質(zhì)和黃酮外，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究文獻(xiàn)可知，小麥麩皮中還發(fā)現(xiàn)了烷基酚、甾體和多糖等植物化學(xué)成分[6]。因此，小麥麩皮有可能成為開發(fā)功能食品的良好原料。
擠壓技術(shù)是一種綜合了高溫、高壓和高剪切力等綜合作用的技術(shù)。物料從高溫高壓的擠壓機(jī)腔體被瞬間釋放到常溫常壓的環(huán)境中，此時(shí)擠壓后的物料在理化性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上會(huì)發(fā)生一定的變化[7]，具有可連續(xù)化生產(chǎn)、工藝單一、效率高、成本低等特點(diǎn)[8]。擠壓改性能使原料中的淀粉α化，容易被人體吸收，便于長(zhǎng)期保存且風(fēng)味、口感好，已被廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)中，并得到迅速發(fā)展。RAMOS-ENRÍQUEZ等[9]發(fā)現(xiàn)通過擠壓膨化技術(shù)可以顯著提高麥麩中結(jié)合酚類化合物的含量及其抗氧化能力，并且非常看好擠壓麥麩作為功能性食品的應(yīng)用前景。所以，擠壓技術(shù)制備麥麩制品是一種不破壞酚酸的有效方法。
文章以小麥麩皮為原料，采用雙螺桿擠壓改性技術(shù)，探究擠壓溫度、液體進(jìn)料量、螺桿轉(zhuǎn)速、固體進(jìn)料量擠壓參數(shù)對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚酸含量的影響，確定最優(yōu)的擠壓工藝參數(shù)。
1材料與方法
1.1材料與試劑
小麥麩皮：湖北三杰糧油食品集團(tuán);ABTS、DPPH、TPTZ：Sigma公司;Folin-Phenol：上海藍(lán)天化學(xué)試劑有限公司;無水乙醇、無水碳酸鈉、六水氯化鐵、六水氯化鐵、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品、無水亞硝酸鈉、無水硝酸鋁、無水過硫酸鉀、無水過硫酸鉀：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
1.2試驗(yàn)儀器
YB-1000A高速多功能粉碎機(jī)：永康市速鋒工貿(mào)有限公司;UV-300紫外分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司;FUMACHMCGS雙螺桿擠壓機(jī)：湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司;ML204電子分析天平：梅特勒-托利多(上海)有限公司;TG16-WS高速離心機(jī)：湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;GXZ-9070MB數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1抗氧化活性測(cè)定ABTS測(cè)定：參照劉零怡等[10]的方法，并稍加修改。將176μL濃度為140mmol/L的過硫酸鉀溶液和10mL7mmol/LABTS水溶液混合，避光靜置12～16h，形成ABTS·+儲(chǔ)備液。使用前用無水乙醇將ABTS·+溶液稀釋至在734nm下吸光值為0.700±0.02，貯存于棕色瓶?jī)?nèi)備用。取待測(cè)樣溶液0.1mL和3.9mL的ABTS·+溶液混合搖勻，室溫下反應(yīng)6min，在734nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，同時(shí)測(cè)定0.1mL樣品提取液、稀釋溶劑(蒸餾水)和3.9mLABTS·+溶液的吸光度，以及0.1mL待測(cè)樣溶液和3.9mLABTS·+溶液的溶劑(無水乙醇)的吸光度，在不同濃度下得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品的總抗氧化能力用陽性對(duì)照Trolox表示，抗氧化能力結(jié)果以單位質(zhì)量提取物等效的Trolox量表示，即TEAC(Troloxequivalentantioxidantcapacity)，單位是μmol/gDW。
DPPH抑制率測(cè)定：準(zhǔn)確稱取DPPH試劑20mg，用無水乙醇定容至500mL容量瓶中，搖勻貯存于棕色瓶中備用。取待測(cè)樣溶液0.2mL(60%乙醇水溶液)和3.8mLDPPH溶液混合搖勻，室溫下反應(yīng)1h，在517nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，同時(shí)測(cè)定DPPH溶液與等體積(0.2mL)蒸餾水的吸光度，以及0.2mL待測(cè)樣溶液與3.8mLDPPH溶液的溶劑(無水乙醇)的吸光度，陽性對(duì)照為Trolox。在不同濃度下得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品對(duì)DPPH的清除率[11]。樣品的總抗氧化能力用陽性對(duì)照Trolox表示，抗氧化能力結(jié)果以單位質(zhì)量提取物等效的Trolox量表示，即TEAC(Troloxequivalentantioxidantcapacity)，單位是μmol/gDW。
FRAP值測(cè)定：以10:1:1的比例混合300mmol/L醋酸緩沖液(pH3.6)、10mmol/LTPTZ溶液和20mmol/L氯化鐵溶液。吸取100uL系列不同濃度的硫酸亞鐵溶液，與3.9mLFRAP溶液混合，在37℃水浴中反應(yīng)10min，于593nm下讀取吸光值，以硫酸亞鐵溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸取100μL待測(cè)樣品，與3.9mLFRAP溶液混合，在37℃水浴中反應(yīng)10min，于593nm下讀取吸光值，并在標(biāo)準(zhǔn)曲線上獲得待測(cè)樣品相應(yīng)的硫酸亞鐵濃度，定義為當(dāng)量濃度(FRAP值)。結(jié)果表示為每毫克樣品中相當(dāng)于的FeSO4的量(mmol/mg)。FRAP值越大表明由抗氧化物質(zhì)還原的二價(jià)鐵越多，即抗氧化物質(zhì)抗氧化活性越強(qiáng)[10,12]。
1.3.2可溶性酚類化合物提取參照VÁZQUEZCV等[13]的方法，稍作改動(dòng)。取0.50g干燥樣品置于50mL的錐形瓶中，加10mL60%的乙醇水溶液，經(jīng)超聲提取90min(60℃、300W)，然后離心10min(10000r/min)最后取上清液，得可溶性共軛酚類提取液，放入—20℃冰柜中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.3可溶性酚類化合物含量的測(cè)定根據(jù)APEABAHFB等[14]的方法稍加修改。準(zhǔn)確稱取沒食子酸對(duì)照品10mg，用超純水溶解并定容到10mL，質(zhì)量濃度為1mg/mL。分別吸取沒食子酸對(duì)照液0、0.04、0.08、0.16、0.24、0.32、0.40、0.48、0.56mL于10mL容量瓶并用體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液定容。各加入1.0mL福林試劑和2.0mL200g/LNa2CO3水溶液，50℃恒溫水浴中加熱30min后，用水冷卻并稀釋至25mL。室溫放置30min，在1cm比色杯測(cè)定745nm處吸光度。以吸收度為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。取1mL的待測(cè)液，按標(biāo)準(zhǔn)曲線制備中的操作步驟，于745nm處進(jìn)行吸光度的測(cè)定。
1.3.4總黃酮含量的測(cè)定參照PERALESSÁNCHEZJX等[15]的方法并稍作改動(dòng)。分別準(zhǔn)確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00mL移入10mL刻度比色管中，稀釋至5mL，各加5g/L亞硝酸鈉溶液0.3mL，混勻后靜置5min，加入10g/L硝酸鋁溶液0.3mL，混勻后放置6min，再加1.0mol/L氫氧化鈉溶液2mL，用體積分?jǐn)?shù)為30%的乙醇定容至刻度，以零管為空白，在510nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以吸收度為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或求取線性回歸方程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出試樣的黃酮含量。
1.4數(shù)據(jù)分析
采用SPSSVersion24軟件(IBM®SPSS®Statistics，USA)統(tǒng)計(jì)分析，Originlab2018軟件(OriginLab，USA)繪圖。所有試驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。采用多樣本均數(shù)比較(ANOVA)和LSD檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的顯著性差異，P<0.05表示差異顯著。
2結(jié)果與分析
2.1擠壓溫度對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚類化合物的影響
由圖1和圖2可知，擠壓溫度在一定程度上可以改變小麥麩皮中可溶性酚酸含量、黃酮含量和抗氧化能力。由圖1可知，出當(dāng)擠壓溫度超過70℃時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值、DPPH抑制率及FRAP值都有所增加，且極顯著高于未處理的麩皮(P<0.01)。由圖1a可知，當(dāng)擠壓溫度為70～90℃時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值隨著擠壓溫度的升高而增加;當(dāng)擠壓溫度為90～130℃時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值變化不顯著(P>0.05);當(dāng)擠壓溫度為130～150℃時(shí)，擠壓麩皮中ABTSTEAC值隨著擠壓溫度的升高而降低。由圖1b可知，當(dāng)擠壓溫度為70～130℃時(shí)，擠壓麩皮中DPPH抑制率隨著擠壓溫度的升高而增加;當(dāng)擠壓溫度為130～150℃時(shí)，擠壓麩皮中DPPH抑制率降低。由圖1c知，當(dāng)擠壓溫度為70～90℃時(shí)，擠壓麩皮中FRAP值隨著擠壓溫度的升高而增加;當(dāng)擠壓溫度為90～120℃時(shí)，擠壓麩皮中FRAP值變化不顯著(P>0.05);擠壓溫度超過120℃，擠壓麩皮中FRAP值降低。
相關(guān)期刊推薦：《食品科技》(月刊)創(chuàng)刊于1975年，由北京市糧食科學(xué)研究所主辦。設(shè)有：專題論述、糧油加工、食品技術(shù)、食品添加劑、飲料技術(shù)、制面技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、貯運(yùn)保鮮等欄目。
由圖2可知，當(dāng)擠壓溫度超過70℃時(shí)，擠壓麩皮中的可溶性酚酸含量開始逐漸減少，直到擠壓溫度達(dá)到90℃的時(shí)候可溶性酚酸含量仍然顯著高于未處理的麩皮(P<0.05)。當(dāng)擠壓溫度超過90℃后，擠壓麩皮的可溶性酚酸含量開始低于未處理的麩皮，這可能是由于酚酸在高溫條件下會(huì)發(fā)生一定程度的降解。黃酮含量隨溫度的增加先降低然后升高，90℃時(shí)達(dá)到最高值，此時(shí)，黃酮含量與未處理的麩皮并無顯著性差異(P>0.05)。當(dāng)超過90℃時(shí)，黃酮含量變化不明顯。綜上所述，擠壓溫度為80～100℃比較合適。
2.2液體進(jìn)料量對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚類化合物的影響
由圖3和圖4可知，液體進(jìn)料量在一定程度上可以改變小麥麩皮中可溶性酚酸含量、黃酮含量和抗氧化能力。在圖3中，隨著液體進(jìn)料量的增加，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值、DPPH抑制率及FRAP值先增加后降低。由圖3可知，當(dāng)液體進(jìn)料量為20%～22%時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值、DPPH抑制率及FRAP值隨著液體進(jìn)料量的增加而增加，且極顯著高于未處理的麩皮(P<0.01);當(dāng)液體進(jìn)料量超過22%時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值、DPPH抑制率及FRAP值降低，且極顯著高于未處理的麩皮(P<0.01)。根據(jù)FLEISCHMANEF等[6]和WHITEBL等[16]的報(bào)道，隨著液體進(jìn)料量的增加，擠壓粗麩與雙螺桿之間的摩擦力極大減弱，對(duì)小麥麩皮細(xì)胞壁的作用力減弱，削弱了對(duì)小麥麩皮中的酶活的抑制力，因而擠壓小麥麩皮的抗氧化能力逐漸降低。由圖4可知，液體進(jìn)料量對(duì)可溶性酚類物質(zhì)和黃酮含量有一定的影響，但影響并不顯著(P>0.05)。當(dāng)液體進(jìn)料量為22%時(shí)可溶性酚酸含量和黃酮含量達(dá)到最佳，超過22%時(shí)，擠壓前后麩皮的可溶性酚類物質(zhì)含量和黃酮含量并無顯著性差異(P>0.05)。因?yàn)榉宇惢衔锎蟛糠峙c細(xì)胞壁鍵合在一起，所以低液體進(jìn)料量對(duì)擠壓小麥的酚類化合物含量效果不是很明顯。較高的液體進(jìn)料量能產(chǎn)生較高的摩檫力，能較為有效地打破酚類化合物與細(xì)胞壁之間的化學(xué)鍵，從而增加可溶性酚酸化合物含量。但是，過高的液體進(jìn)料量對(duì)小麥麩皮的擠壓力會(huì)變小，從而降低了擠壓小麥麩皮的酚酸含量[18-19]。綜上所述，液體進(jìn)料量20%～22%比較合適。
2.3螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚類化合物的影響
由圖5和圖6可知，螺桿轉(zhuǎn)速在一定程度上可以改變小麥麩皮中可溶性酚酸含量，黃酮含量和抗氧化能力。由圖5可知，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為70～100r/min時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值和DPPH抑制率無顯著變化，但顯著于高于未處理的麩皮(P<0.01);當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速超過100r/min時(shí)，擠壓麩皮中ABTS-TEAC值和DPPH抑制率均呈上升趨勢(shì);當(dāng)溫螺桿轉(zhuǎn)速超過160r/min時(shí)，ABTS-TEAC值和DPPH抑制率上升趨勢(shì)較為平緩。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速超過70r/min時(shí)，F(xiàn)RAP值隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增加。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為160r/min時(shí)，此時(shí)擠壓麥麩的抗氧化能力均顯著提高(P<0.01)。由圖6可知，黃酮和可溶性酚酸含量隨螺桿轉(zhuǎn)速的增加趨勢(shì)有所波動(dòng)，時(shí)而降低時(shí)而增高，但當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為160r/min時(shí)，擠壓前后麩皮中的黃酮和可溶性酚類物質(zhì)含量并無顯著性差異(P>0.05)。綜上所述，螺桿轉(zhuǎn)速130～190r/min比較合適。
2.4固體進(jìn)料量對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚類化合物的影響
由圖7和圖8可知，固體進(jìn)料量的變化對(duì)小麥麩皮抗氧化能力和可溶性酚類化合物影響不大。由圖7可知，隨著固體進(jìn)料量的增加，小麥麩皮的ABTS-TEAC值和DPPH抑制率變化不大，F(xiàn)RAP值先增加，后保持平穩(wěn)。當(dāng)固體進(jìn)料量為10kg/h時(shí)，ABTS-TEAC值、DPPH抑制率及FRAP值均較大，且顯著大于未進(jìn)行擠壓處理的麩皮。這可能是因?yàn)檫m當(dāng)增大小麥麩皮固體進(jìn)料量，可以減小擠壓段長(zhǎng)度，使小麥麩皮提前進(jìn)入熔融狀態(tài)，提高抗氧化能力。由圖8可知，當(dāng)固體進(jìn)料量超過9kg/h時(shí)，擠壓麩皮中的可溶性酚酸含量趨于穩(wěn)定，此時(shí)不同固體進(jìn)料量的擠壓麩皮中可溶性酚酸含量和抗氧化能力均無明顯差異(P>0.05)。當(dāng)固體進(jìn)料量超過10kg/h時(shí)，擠壓前后麩皮的黃酮含量并無顯著性差異(P>0.05)。此時(shí)，擠壓麩皮中可溶性酚類物質(zhì)和黃酮含量趨于穩(wěn)定。而且固體進(jìn)料量過高，可能導(dǎo)致進(jìn)入擠壓腔的物料超出螺桿所能承受的范圍，使物料擠壓膨化緩慢，甚至?xí)氯贤玻瑥亩斐尚←滬熎た寡趸芰档蚚9]。綜上所述，螺桿轉(zhuǎn)速10kg/h左右比較合適。
2.5正交試驗(yàn)
為了優(yōu)化擠壓工藝參數(shù)，提高擠壓小麥麩皮的抗氧化能力和可溶性酚類化合物的含量，考察了擠壓溫度(80～100℃)、液體進(jìn)料量(20%～24%)和螺桿轉(zhuǎn)速(130～190r/min)對(duì)小麥麩皮的抗氧化能力和可溶性酚類化合物含量的影響。由于固體進(jìn)料量的變化對(duì)擠壓粗麩小麥抗氧化能力和可溶性酚酸含量影響不顯著(P>0.05)，故將固體進(jìn)料量固定在10kg/h。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用雙指標(biāo)正交試驗(yàn)，以總抗氧化能力和可溶性酚酸含量加權(quán)綜合評(píng)分為指標(biāo)，設(shè)計(jì)3因素3水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素及水平取值見表1，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。試驗(yàn)指標(biāo)Y1是總抗氧化能力，Y2是可溶性酚酸含量。
由表2可知，影響綜合評(píng)分因素順序?yàn)閿D壓溫度>液體進(jìn)料量>螺桿轉(zhuǎn)速，根據(jù)極差分析發(fā)現(xiàn)采用A2B2C2方案時(shí)可以獲得較好的抗氧化性和可溶性酚酸含量，即擠壓溫度為90℃、液體進(jìn)料量22%、螺桿轉(zhuǎn)速160r/min，此工藝下預(yù)測(cè)擠壓小麥麩皮總抗氧化能力為(13.888±0.15)μmol/g，可溶性酚酸含量為(3.1955±0.10)mgGAE/g。經(jīng)驗(yàn)證，實(shí)際的擠壓粗麩總抗氧化能力為(13.9154±0.04)μmol/g，可溶性酚酸含量為(3.1968±0.07)mgGAE/g，與理論預(yù)測(cè)值一致。
3結(jié)論
通過單因素試驗(yàn)、雙指標(biāo)正交試驗(yàn)以及加權(quán)綜合評(píng)分對(duì)小麥麩皮擠壓加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，固體進(jìn)料量的變化對(duì)小麥麩皮抗氧化活性的影響較小，擠壓溫度、液體進(jìn)料量及螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小麥麩皮抗氧化活性、可溶性酚類化合物和黃酮含量的影響較大。各因素的最優(yōu)條件為：擠壓溫度為80～100℃，液體進(jìn)料量為20%～24%，螺桿轉(zhuǎn)速130～190r/min，固體進(jìn)料量為10kg/h。
以綜合評(píng)分為考核指標(biāo)，正交試驗(yàn)確定的最佳工藝條件為擠壓溫度90℃、液體進(jìn)料量22%、螺桿轉(zhuǎn)速160r/min，固體進(jìn)料量10kg/h。此工藝下擠壓小麥麩皮總抗氧化能力為(13.888±0.15)μmol/g，可溶性酚酸含量為(3.1955±0.10)mgGAE/g。——論文作者：吳凡1，金舟1，洪秀娟1，蔡紅燕1,2，沈汪洋1,2*，王展1,2，賈喜午1,2，陳軒1,2