燕麦(AvenaL.)是禾本科(Gramineae)燕麦属(Avena)一年生草本植物。作为一种人类和动物消费的谷物,燕麦虽然消费量明显低于小麦、大米,但已受到越来越多消费者的青睐,因为燕麦营养价值高,含有大量的优质蛋白质、脂肪、淀粉和可溶性膳食纤维以及一些维生素和矿质元素。此外,燕麦还含有丰富的酚类物质、甾醇、植酸、维生素E等多种生物活性成分,不但可以防止食品腐败,而且赋予燕麦抗氧化、降血压、降血脂、降血液胆固醇和降血糖等多种生理功能。但燕麦食品口感粗糙、不易消化吸收,而且一些加工会导致其生物活性成分含量及其活性的降低,使其开发利用受到限制。已有研究表明,发芽处理不但可以降低一些谷物、豆类中的抗营养因子,提高其营养价值和改善其感官品质,而且可以有效富集生物活性成分。本文以山西产裸燕麦为原料,研究了燕麦发芽过程中主要营养成分和生物活性成分的动态变化,以及发芽对他们相关特性的影响。主要结果如下:1.燕麦发芽过程中,还原糖和可溶性糖含量及α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活力明显地先增加后降低;直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的含量均随着发芽的进行呈下降趋势。相关性分析表明,燕麦发芽期间还原糖、可溶性糖含量分别与α-淀粉酶、β-淀粉酶及总淀粉酶活力呈显著正相关,而直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量均与淀粉酶活力呈显著负相关。2.燕麦发芽过程中,其残余淀粉颗粒仍保持了原淀粉的外貌形态和X-射线衍射A型图谱特征。发芽处理使燕麦淀粉的溶解度增加,膨胀度减小,同时会导致淀粉冻融稳定性变差,易于老化。但适度的发芽可增加淀粉的透明度,增强淀粉糊的热稳定性、冷稳定性和抗凝沉稳定性,而且能使燕麦淀粉的凝胶质构特性得到较好的改善。3.燕麦发芽过程中,游离氨基酸、总蛋白质、可溶性蛋白、非可溶性蛋白的含量及蛋白酶活力大体上呈增加趋势。燕麦醇溶蛋白组分含量增加,球蛋白和谷蛋白含量先增加后降低,而清蛋白含量变化与此相反。相关性分析表明,燕麦蛋白酶活力与总蛋白、可溶性蛋白、非可溶性蛋白、清蛋白及醇溶蛋白的含量均具有高度的正相关,与谷蛋白含量呈负相关。发芽使蛋白质的营养价值得到提高,但在整个发芽过程中,赖氨酸仍是第一限制性氨基酸。4.燕麦发芽过程中,清蛋白的部分组分降解,其电泳谱带逐渐清晰;球蛋白中的高分子量和中分子量组分随发芽时间的延长而逐渐降解,甚至消失,小分子量组分含量增加,同时蛋白质组分分布区域减小;醇溶蛋白分子量和组分分布在发芽过程中没有明显的变化;谷蛋白的高分子量组分在发芽24～48 h逐渐消失,组分分布区域减小,但再延长发芽时间,其高分子量和低分子量组分逐渐增加,组分分布范围逐渐变宽。5.基于二次回归旋转组合设计,优化燕麦肽的提取工艺。结果表明,在试验范围内,对燕麦肽得率影响程度由大到小的因素依次为:提取温度(X3),料液比(X1),提取时间(X2)。通过DPS软件分析,建立了以3个因素为自变量、以燕麦肽得率(Y)为因变量的回归模型为:Y= 5.3712+0.2633X1+0.2454X2+0.3092X3-0.3301X12-0.1958X22-0.1710X32-0.1363X1X3。得到燕麦肽的最优提取条件为:液料比16:1(v/m),提取时间72 min,提取温度34℃。在此条件下,试验得到的燕麦肽得率为5.54 mg/g,和预测肽得率(5.60 mg/g)接近。6.燕麦发芽过程中,肽含量大体上呈现增加的趋势。燕麦肽具有一定的抗氧化和降血压活性,其生物活性与含量呈高度正相关。综合比较,发芽60 h时,燕麦肽的含量和生物活性(抗氧化性及抑制血管紧张素转化酶活性)较高。燕麦肽提取物经过截留分子量为1 KDa和5 KDa的超滤膜分离后,分子量低于1 KDa的组分含量最少,但其ACE抑制活性最高。Sephadex G-25葡聚糖凝胶柱层析分离燕麦肽(<1KDa),得到2个较好的洗脱峰,第一个洗脱峰对应的分子量范围大约为472.3～819.5 Da,第二个洗脱峰对应的分子量范围大约为178.8～419.2 Da。7.燕麦肽具有较高的营养价值,但其溶解性和ACE抑制活性会受到pH、温度和消化酶的影响。在pH 2.0～12.0范围内,燕麦肽显示出较高的溶解度。在中性和酸性条件下,燕麦肽的ACE抑制活性基本没有变化,pH值高于9.0时,ACE抑制率明显降低。燕麦肽的溶解度随着温度的升高缓慢增加,但当温度高于80℃时,溶解度开始下降;燕麦肽的ACE抑制活性随着温度的升高呈下降趋势,温度在20～60℃之间,燕麦肽的ACE抑制活性没有明显变化,当温度高于60℃时,其ACE抑制活性迅速下降。燕麦肽经胃蛋白酶或胃蛋白酶-胰酶联合作用后,其ACE抑制活性变化不大。8.燕麦发芽过程中,酚类物质及其抗氧化活性随着发芽阶段和品种的差异呈现不同的变化。相比于原粮,发芽处理燕麦的游离酚、结合酚及总酚含量均有不同程度的增加。总体上来看,燕麦游离酚、结合酚的铁还原能力及其对DPPH和ABTS自由基的清除能力随着发芽的进行逐渐增加,而对Fe2+的螯合能力、羟基自由基的清除能力及对脂质过氧化的抑制作用在发芽过程中先降低后增加。发芽过程中除坝莜一号的游离酚外,多酚提取物对质粒DNA损伤的保护作用均优于原粮。相关性分析表明,游离酚和结合酚均高度正相关于DPPH、ABTS、FRAP试验所确定的抗氧化能力;游离酚适度正相关于Fe2+的螯合作用和对定位羟基自由基的-清除能力及脂质抗氧化能力,但与非定位羟基自由基的清除能力呈现负相关;结合酚与Fe2+的螯合能力、对定位羟基自由基和非定位羟基自由基的清除能力及脂质抗氧化能力均表现为适度的负相关。这些结果说明,发芽过程中燕麦多酚提取物的抗氧化能力的变化不单单与其含量及抗氧化体系有关,更与其成分有关,包括提取物中的非酚类物质的抗氧化成分。