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(1.國家糧食局科學研究院,北京 100037;2.東北農(nóng)業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030)

全谷物是完整、碾碎、破碎或壓片的穎果,其基本組成包括淀粉質(zhì)胚乳、胚芽與麩皮,各組成部分的相對比例與完整穎果一致(定義源自美國谷物化學家協(xié)會(AACC)。歐美發(fā)達國家大量的營養(yǎng)健康科學研究與流行病學研究表明,增加全谷物的消費與心腦血管疾病、糖尿病、癌癥等慢性疾病的危險的降低有關(guān)[1-4]。在我國,稻谷是三大主糧之一,產(chǎn)量約占全國糧食總產(chǎn)量的一半。隨著谷物加工水平的提高,我國的稻米加工“過精”、“過白”的現(xiàn)象也日趨嚴重。這不僅造成糧食的大量浪費,還造成了稻米的營養(yǎng)含量和功能特性的降低。糙米是稻谷脫除穎殼后剩下的帶有種皮的部分,在我國糙米標準定義為脫殼的米(Husked Rice)[5],是全谷物的重要組成部分,其膳食纖維、B族維生素等營養(yǎng)素的含量均很高。然而由于糙米存在難煮、貨架期短、不易吸收等瓶頸問題,嚴重制約了糙米的應用。

主食品工業(yè)化是糙米加工未來的趨勢之一。國家糧食局于2012年8月頒布了‘關(guān)于進一步推進主食產(chǎn)業(yè)化增強口糧供應保障能力的指導意見’,并明確提出“到2015年,主食工業(yè)化的比例明顯提高,其中米制主食品工業(yè)化的比例提高到20%左右”。因此,加強面向主食產(chǎn)業(yè)化需求發(fā)展模式,開發(fā)適合產(chǎn)業(yè)化的方便糙米主食品,成為我國當前主食產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要課題。本研究采用擠壓加工方法加工早秈稻糙米,研發(fā)擠壓重組糙米(RBR)產(chǎn)品,并評價重組糙米的各項指標,以期為糙米作為主食品的利用開拓新的途徑。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

早秈稻糙米購于湖南岳陽,封口袋包裝,4℃保存。鹽酸、硝酸等均為優(yōu)級純,其余試劑均為分析純。

電子分析天平 梅特勒托利多公司;電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司;SX-4-10型高溫馬福爐 天津市泰斯特儀器有限公司;樣品磨 天津泰斯特公司;FMHE36-32雙螺桿擠壓實驗機 長沙富馬科食品工程技術(shù)有限公司;Super-3型快速黏度測定儀(RVA) 澳大利亞Newport科學分析儀器有限公司;TA.XT2i Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;1100型液相色譜 美國安捷倫公司。

1.2實驗方法

1.2.1 重組糙米加工工藝 原料糙米經(jīng)干燥粉碎后,調(diào)節(jié)水分,經(jīng)雙螺桿擠壓重組再造粒(擠壓條件為:一區(qū)50℃,二區(qū)50℃,三區(qū)60℃,四區(qū)120℃,五區(qū)60℃,六區(qū)70℃,干燥,冷卻,包裝,儲存待測。

1.2.2 重組糙米蒸煮質(zhì)量評價

1.2.2.1 糊化特性分析 依據(jù)國標方法(GB/T 14490-2008)[6],利用快速黏度儀(RVA)測定了糙米淀粉的糊化參數(shù):峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、起始糊化溫度。

1.2.2.2 浸泡吸水率[7]將10g樣品浸泡在水溫為30,40和50℃水中,分別在30,40,50,60min時取出樣品,稱量計算浸泡吸水率。X=(M2-M1)/M1×100%,其中X為浸泡吸水率(%),M1為浸泡前樣品質(zhì)量(g),M2為浸泡后樣品質(zhì)量(g)。

1.2.2.3 感官評價 取10g糙米置于干燥的具蓋玻璃缽中,觀察產(chǎn)品色澤,質(zhì)地結(jié)構(gòu),聞樣品氣味。分別放置在蒸鍋中蒸煮20、40min,取出后使用物性儀測定米飯硬度(測定程序如下:探頭:P/0.5型;感應力:5g;測試形變:80%;測試前速度:2.0mm/s;測試速度:1.7mm/s;測試后速度:2.0mm/s)。觀察產(chǎn)品分散性、粘稠度,并進行產(chǎn)品品嘗。評價過程在烹煮結(jié)束后10min內(nèi)完成。

1.2.3 重組糙米基本化學組分測定 水分、淀粉、粗蛋白、粗脂肪,膳食纖維、灰分、直鏈淀粉含量按AACC(2000,10th ed.)44-19,76-13,46-11A,30-25,08-02,61-03測定[8],蛋白因子5.95。直鏈淀粉含量測定采用國標方法(GB/T15683-2008)[9]。維生素B1,B2的采用液相色譜法方法測定。

1.2.4 氨基酸分析 由國家糧食局糧油質(zhì)量檢測中心根據(jù)國標方法GB/T 5009.124-2003代為檢測[10]。

1.2.5 重組糙米貨架期測定 脂肪酸值、脂肪酶活性、菌落總數(shù)均采用國標方法(GB/T 15684-1995、GB/T 5523-2008、GB 4789.2-2010)[11-13]。

1.3相關(guān)性分析

采用SPSS10.1對相關(guān)數(shù)據(jù)進行標準偏差的計算。

2 結(jié)果與分析

2.1重組糙米性質(zhì)分析

2.1.1 重組糙米基本化學組成 在擠壓加工高溫高壓作用的過程中,大分子顆粒破碎并融合,淀粉、蛋白、纖維等一些大分子化合物化學鍵發(fā)生了斷裂,淀粉鏈段部分裂解,重新取向、結(jié)晶,而蛋白的三級、四級結(jié)構(gòu)也被打開、重組[14]。表1為原料糙米和重組糙米的化學組成分析結(jié)果,由表1可見,擠壓重組糙米各化學組成成分與原料糙米相近,其中淀粉、直鏈淀粉、蛋白、灰分和總膳食纖維含量略有升高,分別由55.08%、33.90%、7.360%、1.244%和3.235%升高到57.02%、33.98%、9.104%、1.424%、3.442%,脂肪含量有所下降,由0.716%降低至0.696%。原因主要是在擠壓過程中糙米中部分甘油三酯水解成為單甘油酯和游離脂肪酸[15],這兩種產(chǎn)物與直鏈淀粉、蛋白質(zhì)形成了復合物,從而降低擠出物中游離脂肪酸的含量[16]。而部分淀粉在高溫糊化的作用下支鏈淀粉的側(cè)鏈發(fā)生脫落,使得淀粉和支鏈淀粉含量有所提高,而脫落下來的支鏈糊精等膳食纖維成分,也提高了總膳食纖維的含量。

表1 原料糙米和重組糙米的化學組成(%)Table 1 Chemical compositions of raw brown rice and reformed brown rice(%)

2.1.2 重組糙米氨基酸分析 表2為擠壓重組速煮糙米氨基酸含量分析,由表2可以看出,相比中國食物成分表(2004)中秈米精米的數(shù)據(jù),重組糙米的必需氨基酸含量較高。其中8種必需氨基酸賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸中除作為谷物限制性氨基酸的蛋氨酸含量略低外,其他氨基酸組成合理。與秈米精米相比必需氨基酸中亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸含量有顯著提高，分別由0.45%、0.35%和0.25%提高到0.59%、0.38%和0.30%。作為谷物限制性氨基酸的蛋氨酸含量也有少量增加,由0.13%增加到0.15%。與精白米不同,糙米中含有皮層和胚芽中含有大量優(yōu)質(zhì)蛋白,這些蛋白可以補充白米中部分必需氨基酸的不足,使糙米的氨基酸組成相對比較合理均衡。

2.1.3 重組糙米B族維生素含量 表3為重組速煮糙米B族維生素含量,由表3可知,B族維生素主要存在于糙米的表皮和糊粉層中,經(jīng)過脫糙、拋光后精白米維生素B1、B2含量下降較大,分別由2.935mg/kg和0.895mg/kg下降至0.835mg/kg和0.780mg/kg,降低了約72%和13%。重組糙米的B1、B2含量與天然糙米接近,在重組的過程中,糙米的維生素B1和B2無顯著變化。這主要是由于擠壓重組再造粒作為一種短時加工手段,在加工中,物料從進入擠壓腔體開始加溫到從出口剪切成型,整個過程僅僅在短短的幾秒中,維生素損失較少。

表2 重組速煮糙米氨基酸含量分析Table2 Amino acid content of white indica rice and reformed brown rice

表3 重組速煮糙米B族維生素含量Table 3 Vitamin B content of reformed brown rice

2.2重組糙米蒸煮品質(zhì)分析

2.2.1 重組糙米浸泡吸水率分析 圖1為不同溫度下物料浸泡吸水率分析,從圖1中可以看出,原糙米在各個溫度下經(jīng)過浸泡后吸水率變化不大。精白米在30℃和40℃下浸泡后吸水率也無顯著改變,而在50℃下,精白米的吸水率有了顯著的提高，浸泡10min即達到48%,60min時達到了約70%。重組糙米在各溫度下變化規(guī)律一致,但隨著浸泡溫度的提高,整體浸泡吸水率略有上升。這是因為原糙米外表被含有蠟質(zhì)的種皮包裹,難以復水,而精白米質(zhì)地致密,水分也難以進入,只有溫度到達了50℃后迅速復水。擠壓重組糙米是一種新型米制品,其蛋白、纖維等大分子物質(zhì)已經(jīng)在高溫高壓下發(fā)生了變性,淀粉發(fā)生預糊化,破損淀粉含量增加,因此浸泡吸水率較高并隨著浸泡時間的增加吸水率呈上升趨勢。安紅周等[18]研究也發(fā)現(xiàn)人造米的吸水指數(shù)高于原料大米。

圖1 不同溫度下物料浸泡吸水率 Fig.1 Water absorption of different rice in different soaking temperature

2.2.2 重組糙米RVA分析 淀粉的糊化是顆粒狀淀粉在水中因受熱吸水膨脹,分子間和分子內(nèi)氫鍵斷裂,淀粉分子擴散的過程。在此過程中有序的晶體向無序的非晶體轉(zhuǎn)化;回生是淀粉分子從無序到有序的過程,是由淀粉分子的有序化重排結(jié)晶引起的[19]。圖2為重組糙米RVA分析,由圖2可知,重組糙米的峰值粘度、粘度磨損值和膠凝值遠遠低于原糙米和精白米,這說明糙米進行重組后,糊化溫度低于原糙米和精白米的糊化溫度。衰減值也變小了,說明重組后不易回生。糙米經(jīng)過擠壓重組再造粒后,其糊化度大大提高,在較短的時間就可以達到糊化[20],而擠壓過程中系統(tǒng)的高溫和高壓力下的擠壓、摩擦、捏合等物理手段也破壞了淀粉的長鏈結(jié)構(gòu)和化學鍵,糙米的回生現(xiàn)象減弱[21],因此將速煮米飯放置一段時間也不會像普通米飯一樣出現(xiàn)米飯變硬,難以消化的現(xiàn)象。

圖2 重組糙米RVA圖 Fig.2 RVA chart of reformed brown rice

2.2.3 重組糙米硬度和感官分析 圖3為重組糙米蒸煮后質(zhì)構(gòu)分析,圖3中可以看出,無論是蒸20min還是40min,重組糙米的硬度都小于精白米和原糙米,在蒸20min時,擠壓重組糙米的硬度最小,與浸泡吸水率測試中20℃下,重組糙米浸泡吸水率較高結(jié)果一致,說明所有重組糙米在浸泡和蒸煮后都能迅速吸水降低硬度,也體現(xiàn)了重組糙米的速煮性。重組糙米在浸泡后,吸收了大量的水分,使得質(zhì)地軟化適口,并在蒸煮40min時仍能保持良好的米形。表4為重組糙米產(chǎn)品感官分析,圖4為重組糙米產(chǎn)品形態(tài),由表4、圖4可知,重組糙米外觀晶瑩有光澤,表面光滑無顆粒,色澤淺黃,透明度高。蒸煮后重組糙米米形較好,不發(fā)粘、不變形,口感筋道適口,在8min時已經(jīng)完全熟化,其口感和軟硬度適中,與RVA結(jié)果相符,糙米重組后,達到峰值粘度的糊化時間提前,改善了原糙米吸水率低,蒸煮時間長的缺點。

圖3 重組糙米蒸煮后質(zhì)構(gòu)分析 Fig.3 Texture profile analysis of steamed reformed brown rice

表4 重組糙米感官分析Table 4 Sensory analysis of reformed brown rice

圖4 重組糙米產(chǎn)品形態(tài) Fig.4 Appearance of reformed brown rice

2.2.4 重組糙米貨架期實驗 貨架期是食品的品質(zhì)降低到不能被人接受的程度所需要的時間。脂肪酸值、脂肪酶活動度和菌落總數(shù)是糙米變質(zhì)的主要判定指標。重組糙米在室溫下存儲180d后,脂肪酸值和脂肪酶活力仍保持較低的范圍,其中脂肪酸值為6.02mg/100g,脂肪酶活動度為3.93mg/g,菌落總數(shù)為6.5×102cfu/g,遠低于麥片等即食食品產(chǎn)品的要求[22],表明重組糙米的貨架期遠遠大于6個月。朱文華等[23]和周素梅等[24]也發(fā)現(xiàn)擠壓能夠起到穩(wěn)定化滅酶的作用。由于擠壓重組再造粒是一個高溫、高壓、高剪切力的過程,在這個過程中生物酶和微生物營養(yǎng)體都難以存活,部分微生物的休眠體也被破壞。因此脂肪氧化酶和微生物含量都比較低。因此,只要控制好糙米加工冷卻和包裝的工序,即可獲得較長的產(chǎn)品貨架期,這也解決了普通糙米油脂含量較高、穩(wěn)定性差、難以儲存,貨架期短等問題,為糙米食品商品化奠定了基礎。

3 結(jié)論

3.1擠壓重組糙米各化學組成成分與原料糙米相近,其中淀粉、直鏈淀粉、蛋白、灰分和總膳食纖維含量略有升高,脂肪含量有所下降;重組糙米的氨基酸組成相對比較合理均衡,其中精米中含量較少的亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸含量在糙米中含量均較高;重組糙米中維生素B1、B2含量與天然糙米相近,在重組的過程中,糙米的維生素B1和B2無顯著變化。而經(jīng)過脫糙、拋光后精白米維生素B1、B2含量下降較大,分別降低了72%和13%。

3.2通過對重組糙米浸泡吸水率、蒸煮后質(zhì)構(gòu)性質(zhì)以及簡單的蒸煮和品嘗實驗分析得到以下結(jié)論:30、40℃浸泡時重組糙米的吸水率高于原糙米和精白米,且隨著浸泡時間的增加,而不斷地變大。50℃浸泡后,重組糙米的浸泡吸水率在精白米和原糙米之間。

3.3重組糙米外觀晶瑩有光澤,表面光滑無顆粒,色澤淺黃,透明度高。蒸煮時間小于8min,蒸煮后重組糙米米形較好,不發(fā)粘、不變形,口感筋道適口,軟硬度適中。

3.4重組糙米貨架期長,室溫下存儲6個月后,脂肪酸值、脂肪酶活性及總菌群含量都遠低相關(guān)標準要求。

[1]譚斌,譚洪卓,劉明,等.我國全谷物食品發(fā)展的必要性與挑戰(zhàn)[J].糧食與食品工業(yè),2009,16(4):4-8.

[2]譚斌.全谷物食品與營養(yǎng)健康[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2010(4):6-7.

[3]譚斌,譚洪卓,劉明,等.全谷物食品的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].中國食物與營養(yǎng)，2009(9):4-7.

[4]譚斌,譚洪卓,劉明,等.糧食(全谷物)的營養(yǎng)與健康[J].中國糧油學報,2010,25(4):100-107.

[5]GB/T 18810-2002糙米[S].

[6]GB/T 14490-2008谷物及淀粉糊化特性測定法粘度儀法.

[7]Anderson R A,Conway H F,Pfeife F F,etal. Gelatinization of corn grits by roll-and extrusion-cooking.[J].Cereal Science Today,1969,14,4-7;11-12

[8]American Association of Cereal Chemists(AACC).(2000). Approved methods of the AACC.10th ed.,Methods 76-13,46-11A,30-25,32-10,08-02,61-03.

[9]GB/T15683-2008稻米直鏈淀粉含量的測定[S].

[10]GB/T 5009.124-2003食品中氨基酸的測定[S].

[11]GB/T 15684-1995 谷物制品脂肪酸值測定法[S].

[12]GB/T 5523-2008 糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定[S].

[13]GB 4789.2-2010 食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定[S].

[14]Ding Q B,Ainsworth P,Tucker G,etal. The effect of extrusion conditions on the physicochemical properties and sensory characteristics of rice-based expanded snacks[J].Journal of Food Engineering,2005,66:283-289.

[15]金征宇.擠壓膨化與后添加技術(shù)在飼料工業(yè)中的應用(1)[J].飼料廣角,2005,23:31-34.

[16]張康逸,安紅周,李盤欣,等.營養(yǎng)谷物早餐食品加工工藝比較分析[J].食品加工，2008(2)：40-44.

[17]楊月欣.中國食物成分表(2004)[M].北京:北京大學醫(yī)學出版社.2004.

[18]安紅周,金征宇,陸建安.進料水分對擠壓人造米理化特性和物性的影響[J].食品工業(yè)科技,2004,25(9):55-58.

[19]丁文平,王月慧,丁霄霖.大米淀粉膠凝和回生機理的研究[J].糧食與飼料工業(yè),2003(3):11-16.

[20]Caiw and Diosady L. Model for gelatinization of wheat starch in a twin-screw extruder[J]. Journal of Food Science,1993(4):872.

[21]Robin G. Extrusion cooking technology and application[C].1st,NW:Wood head Publishing Limited and CRC Press,Inc.,Boca Raton,LLC,2001.22-25.

[22]GB 19640-2005 麥片類衛(wèi)生標準[S].

[23]朱文華,姚惠源,談新剛.米糠的不穩(wěn)定機理與穩(wěn)定化的研究[J].糧食與飼料工業(yè),2001(10):174.

[24]周素梅,金世合,姚惠源.擠壓穩(wěn)定化處理對米糠蛋白性質(zhì)影響的研究[J].食品科學,2003,24(5):49-53.