发芽处理对青稞粉营养成分、面团流变和理化性质及其面包加工性能的影响

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青稞在中国高原地区的种植历史长达数个世纪,已经被藏区农民和牧民广泛应用于食物、饲料加工和酿酒产业。但由于青稞中较低的面筋含量和不良气味,导致其应用于食品加工领域的场景较少。然而,青稞中富含许多重要的功能成分,如γ-氨基丁酸(GABA)、β-葡聚糖和酚类化合物(TPC)等,因此在食品研究方面正逐渐受到关注。又因其所具有的高营养价值和健康益处,人们对将其应用于膳食改良的兴趣越来越大。本文通过筛选不同预处理方式来提高青稞作为功能性成分(如GABA、β-葡聚糖和酚类化合物)和淀粉的重要来源的利用率,同时研究了发芽预处理方式对功能性青稞面包加工性能的提升,并进一步研究了发芽对青稞面包中GABA、TPC和其他抗氧化物质的体外消化、可提取性和生物利用率的影响。主要研究内容如下:首先,本论文探究了不同的非化学的预处理方法对提高青稞的GABA、β-葡聚糖、TPC和抗氧化活性的影响。主要采取的预处理方法有:浸泡、发芽、发酵、发酵后再发芽和发芽后再发酵等方式。结果显示,所有的预处理都提高了青稞的品质,明显增加了GABA的含量。其中,发芽青稞(GB)和发芽后再发酵的青稞(GFB)中GABA含量最高,分别为11.9 mg/100 g和10.3 mg/100 g,同时具有最高的β-葡聚糖含量(分别为5.41%和5.66%),也均提高了TPC含量和抗氧化性能。综合分析发现,发芽的处理方式可以作为一种提高青稞中功能成分的实用方法进行进一步研究利用。然后,本论文研究了青稞发芽时间对面团热力学、糊化、发酵、动态流变学、分子流动性和蛋白质结构特性的影响,设置青稞发芽时间为24、48和72 h。Mixolab结果表明,发芽处理降低了青稞粉的吸水率,减弱了其中蛋白质的筋力。与未处理的青稞(NB)样品相比,发芽处理明显降低了可冻水含量、融化焓和糊化性能。LF-NMR结果显示,发芽处理降低了松弛时间T2,其中T21和T22最短,而与NB面团样品相比,发芽处理增加了自由水(T23)。此外,发芽处理增加了蛋白质的可提取性、表面疏水性,破坏了淀粉-蛋白质网络,同时减少了面包的比容。然而,与发芽处理48 h(GB48)和72 h(GB72)相比,24 h(GB24)的发芽处理对面团和面包样品的影响较小。综合分析,GB24的发芽时间可以避免发芽处理对青稞流变学特性的不利影响。接下来,本论文研究了青稞发芽时间对面包加工性能、保质期和营养价值的影响。结果显示,发芽处理可使青稞面包的营养价值以及抗菌和抗氧化性能明显增强。而过度发芽(GB48和GB72)对面筋网络的形成产生了负面影响,从而降低了青稞粉的吸水性、面团形成时间和稳定性。此外,LF-NMR结果表明,发芽处理使储存期间的样品中T21、T22和T23有所减少。值得注意的是,发芽处理(GB24)对于制作的面包加工性能、保质期、感官特性和整体接受度有最优的影响。综合分析,青稞发芽处理24 h可以改善面包食用品质和加工性能。进一步地,本论文评估了青稞发芽时间对青稞面包中GABA、TPC和其他抗氧化物质的体外消化性、可提取性和生物利用度的影响。经过体外消化,发芽处理使GB24、GB48和GB72组的GABA提取率分别提高了1.13、1.25和1.52倍。此外,发芽处理使GB24、GB48和GB72组面包中GABA的生物利用率分别提高到81.67%、88.20%和89.49%,而在NB样品中为72.59%。在GB24、GB48和GB72组面包中,发芽处理使TPC的提取率分别提高了1.43、1.50和1.57倍,使生物利用率提高了79.92%、83.59%和81.63%。同样,发芽处理改善了所有发芽青稞面包的抗氧化性、活性成分的提取率和生物利用率。因此,发芽处理可以作为一种推荐的预处理方法,以提高青稞中有益的功能性成分。最后,本论文研究了发芽时间对青稞淀粉的分子、理化性质和形态学特性的影响。研究结果显示,GB72组的青稞淀粉含量和糊化温度(To和Tc)分别显著增加到26.3%、59.79℃和68.19℃,而NB组淀粉的含量为22.81%、57.56℃和67.05℃;GB72的总淀粉含量明显下降(31.67%),而NB为45.70%。发芽后,995 nm/1022 nm和1047 nm/1022 nm波段的FT-IR强度比、颗粒大小和膨胀能力也都出现下降。此外,与NB组中的淀粉相比,淀粉的平均分子量、相对结晶度、糊化温度范围和糊化焓都有所下降,GB72下降更为明显(分别为0.49×10~8 g/mol、17.64%、8.40℃和6.41 J/g)。综合分析,发芽对青稞淀粉的理化性质及其加工产品存在潜在影响。
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