閆海麗，成 鍇，王振華，張 鵬，魚冰星，余愛麗

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)谷子研究所，山西長治046011）

谷子是我國北方傳統(tǒng)的農(nóng)作物之一，為“五谷”之首。谷子脫殼后為小米，小米富含膳食纖維、礦物質(zhì)元素、多酚類物質(zhì)等，其營養(yǎng)成分比例均衡且消化率高，是一種良好的營養(yǎng)來源[1-2]。小米的食用方式熬粥占有很大比例，因此，小米的糊化特性很重要[3-4]。小米淀粉是小米主要的可食部分，含量約為小米總質(zhì)量的50%～60%，因此，小米淀粉的物化性質(zhì)影響著小米的品質(zhì)[5]。小米粉與小米淀粉的糊化特征值呈極顯著正相關(guān)，小米粉的糊化實質(zhì)上就是小米淀粉的糊化，在一定程度上可以用小米粉的糊化特性表征小米的糊化特性[6-7]。小米粉RVA 譜是一定量的米粉加水后在快速加熱、冷卻過程中，其黏滯性發(fā)生一系列變化形成的曲線，由于模擬了米飯的蒸煮過程，其特征值與小米蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)，因此，小米粉RVA 特征值可作為評價小米蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)[8]。

食品加工過程中，氯化鈣、氫氧化鈣常被用做食品添加劑，用于調(diào)味和增加營養(yǎng)[9-14]。李嘉欣等[7]研究表明，小米粉中添加適量的氫氧化鈣可加速淀粉的糊化過程，降低吸熱焓，從而提高了小米面條的感官品質(zhì)和質(zhì)地特性。然而，水作為小米粥熬制的關(guān)鍵因素之一，其水質(zhì)硬度即水中Ca2+含量與小米淀粉糊化特性的相關(guān)研究還未見報道。

本試驗利用快速黏度分析儀（Rapid Viscosity Analyzier，RVA），使用氯化鈣模擬水中碳酸鈣，對水中不同鈣含量條件下小米粉的糊化特性進行分析，充分了解水中Ca2+對小米糊化特性的影響，旨在為小米粥熬制時用水類型的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試谷子品種為晉谷21、長生13、長農(nóng)35、晉汾107、黃金苗、沁黃2 號。其中，晉谷21、晉汾107由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）經(jīng)濟作物研究所選育，長生13、長農(nóng)35 由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）谷子研究所選育，晉谷21 屬名優(yōu)谷子品種，長生13、長農(nóng)35 是目前市場上大面積推廣的谷子品種，晉汾107 為最新選育的優(yōu)質(zhì)品種；黃金苗是內(nèi)蒙優(yōu)質(zhì)品種；沁黃2 號是山西沁縣沁州黃小米代表品種。6 個谷子品種均于2020 年5 月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）谷子研究所試驗田播種，2020 年10 月收獲備用。

1.2 儀器和試劑

快速黏度分析儀（VLUP-Ⅲ-20T，澳大利亞紐波特）、精密電子天平（德國賽多利斯）、一兩裝高速中藥粉碎機（LG-01，深圳博大精科）。

無水氯化鈣，分析純，天津奧普生化工有限公司；超純水，由超純水機（四川優(yōu)普超純科技有限公司）制備。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同Ca2+質(zhì)量濃度水的配制 在我國，常用每升水中所含CaCO3的毫克數(shù)來表示水質(zhì)硬度，單位為mg/L。考慮碳酸鈣、氫氧化鈣的水溶性差，本試驗選用在超純水中添加氯化鈣的方式模擬我國常用的水質(zhì)硬度分級時對應(yīng)碳酸鈣的濃度（表1），分析水中不同Ca2+濃度對小米糊化特性的影響。

1.3.2 小米粉RVA 值的測定 將小米樣品磨粉后，過孔徑0.178 mm 篩備用。準確稱取3.5 g 樣品倒入專用鋁盒中，加入（25.0±0.1）mL 水（水中添加不同質(zhì)量濃度的Ca2+）；充分攪拌均勻后置于快速黏度分析儀內(nèi)，初期以960 r/min 攪拌成均勻一致的懸浮液，再以160 r/min 的速率旋轉(zhuǎn)至測定結(jié)束。RVA 初始溫度 50 ℃保持 1 min，后以 12 ℃/min 的速率升溫加熱至95 ℃，在95 ℃下保持2.5 min，再以12 ℃/min 降溫至50 ℃保持2 min；每個樣品測定時間13 min。測定過程中的溫度、轉(zhuǎn)速由Thermocline for window 軟件控制，測得峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最終黏度、回生值、峰值時間和糊化溫度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

樣品重復(fù)測定3 次，以平均值±標(biāo)準誤表示測定結(jié)果。采用Excel 2007 和SPSS 26.0 軟件對試驗結(jié)果進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水中Ca2+濃度對晉谷21 糊化特性的影響

試驗選用我國名優(yōu)谷子品種晉谷21 為材料，分析水中不同Ca2+濃度對其糊化特性的影響。從表2 可以看出，晉谷21 小米粉糊化特性隨著水中Ca2+濃度的增加呈現(xiàn)有規(guī)律的變化：峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值和峰值時間均隨Ca2+濃度的增加而下降，在低濃度時降幅較大，后隨著水中Ca2+濃度的增加趨于平緩；崩解值隨Ca2+濃度的增加先上升后下降；糊化溫度則隨著Ca2+濃度的增加先下降后上升。說明水中Ca2+濃度高，即水的硬度大時小米的糊化特性變差，可能是由于Ca2+濃度大時妨礙了淀粉顆粒吸水膨脹和糊化過程，致使小米粉黏度降低[9]。

表2 水中不同Ca2+濃度對晉谷21 糊化特性的影響

由表2 可知，水中的Ca2+質(zhì)量濃度為0 mg/L 時，晉谷21 的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值均最大，分別為 1 653、926、1 791、865 cP。崩解值在Ca2+質(zhì)量濃度為30 mg/L 時最大，為924 cP。糊化溫度在Ca2+質(zhì)量濃度為30、60 mg/L 時分別為76.02、75.75 ℃，均顯著低于不加鈣和高濃度鈣時的糊化溫度。試驗結(jié)果表明，水中低濃度鈣，即Ca2+質(zhì)量濃度＜60 mg/L 時，晉谷21 的糊化溫度較低，其峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值均較高。說明水中低濃度的鈣加速了小米淀粉的糊化過程，降低了吸熱焓[7]，可能是由于Ca2+進入淀粉顆粒并與水分子形成強靜電作用，減少了游離水的比例，從而使淀粉顆粒吸收更多水分子，使小米淀粉更易糊化[13]。

綜上所述，水中Ca2+質(zhì)量濃度＜60 mg/L 時有利于晉谷21 的糊化，此時其峰值黏度較高、糊化溫度較低。說明低濃度的鈣可促進小米的糊化，小米粥更容易熬制。

2.2 0～60 mg/L Ca2+對晉谷21 糊化特性的影響

由2.1 可知，水中Ca2+質(zhì)量濃度＜60 mg/L 時，晉谷21 的糊化溫度較低，其峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值均較高。為尋找水中Ca2+質(zhì)量濃度的最佳區(qū)段，將0～60 mg/L 之間細化為0、5、10、15、20、30、60 mg/L 共 7 個濃度梯度進行分析。

由圖1 可知，Ca2+質(zhì)量濃度在0～60 mg/L 時，隨著Ca2+質(zhì)量濃度的增加，晉谷21 的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值均表現(xiàn)出先增后降的趨勢，在5 mg/L 時達到最高值；峰值時間隨著Ca2+質(zhì)量濃度的增加而逐漸降低。

Ca2+質(zhì)量濃度為5 mg/L 時，晉谷21 的峰值黏度為1 802 cP，低谷黏度為939 cP，最終黏度為904 cP，回生值為904 cP，峰值時間為4.95 min，糊化溫度為76.30 ℃。與不加鈣相比，水中Ca2+質(zhì)量濃度為5 mg/L 時，晉谷21 的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值分別增加 149、13、52、39 cP，增幅分別為9.0%、1.4%、2.9%和4.5%；峰值時間減少0.14 min，糊化溫度降低0.58 ℃。結(jié)果表明，Ca2+質(zhì)量濃度為5 mg/L 時，晉谷21 的糊化特性最好，此時其峰值黏度最高、糊化溫度較低，說明低濃度的Ca2+可以提高淀粉顆粒的膨脹力和持水性，淀粉顆粒膨脹較快，所需要的能量較少[11]。

2.3 不同品種谷子在低質(zhì)量濃度鈣 （0～20 mg/L）下的糊化特性分析

為驗證水中低濃度鈣促進小米糊化特性的廣適性，試驗選用晉汾107、長農(nóng)35、黃金苗、沁黃2 號、長生13 這5 個谷子品種分析水中低質(zhì)量濃度鈣（0～20 mg/L）時小米的峰值黏度差異。

從圖2 可以看出，Ca2+質(zhì)量濃度在0～20 mg/L時，5 個谷子品種的峰值黏度隨Ca2+濃度的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。晉汾107 的峰值黏度最大值在Ca2+質(zhì)量濃度5 mg/L 時出現(xiàn)，為2 247 cP；長農(nóng)35、黃金苗、沁黃2 號的峰值黏度最大值均在Ca2+質(zhì)量濃度 10 mg/L 時出現(xiàn)，分別為 1 820、2 010、2 260 cP；長生13 的峰值黏度最大值在Ca2+質(zhì)量濃度15 mg/L 時出現(xiàn)，為2 452 cP。5 個谷子品種的峰值黏度最大值均高于不加鈣的水，顯著高于20 mg/L Ca2+質(zhì)量濃度的水。晉汾107、長農(nóng)35、黃金苗和沁黃2 號4 個谷子品種的峰值黏度在5、10、15 mg/L這3 個Ca2+質(zhì)量濃度之間的差異不顯著。結(jié)果表明，水中Ca2+質(zhì)量濃度在5～15 mg/L 時，可以提高不同品種小米的糊化特性，小米粥更容易熬制。

3 結(jié)論與討論

食品加工過程中，氯化鈣、氫氧化鈣常被用做食品添加劑，用于調(diào)味和增加營養(yǎng)。針對不同類型的淀粉添加氯化鈣或氫氧化鈣，淀粉的糊化特性不同[9-11]。芡實淀粉糊中添加氯化鈣會降低淀粉糊的黏度[9]。單獨添加氯化鈣對大米淀粉的糊化特性影響不顯著[10]。本試驗結(jié)果表明，隨著水中Ca2+濃度的增加，晉谷21 的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值均表現(xiàn)出先增后降的趨勢，在5 mg/L 時達到最高值，這與湯培培等[11]的玉米淀粉中添加氫氧化鈣的研究結(jié)果一致，說明低濃度Ca2+能與淀粉分子發(fā)生交聯(lián)形成氫鍵，破壞淀粉分子間的結(jié)合，從而改善淀粉顆粒的吸水性[12]，提高小米的糊化特性；而Ca2+濃度高時則妨礙了淀粉顆粒吸水膨脹和糊化過程，致使小米粉黏度降低[9]。

劉建壘等[3]用不同類型的水煮小米粥，發(fā)現(xiàn)直飲水、自來水煮的小米粥的米香更濃郁，色澤及適口性更好。本試驗結(jié)果顯示，水中Ca2+質(zhì)量濃度在5～15 mg/L 時，晉谷 21、晉汾 107、長農(nóng) 35、黃金苗、沁黃2 號、長生13 等谷子品種的糊化特性最好，表現(xiàn)出高的峰值黏度。說明水中低濃度的鈣可促進小米糊化，Ca2+可與小米中的香氣成分結(jié)合以利于香氣成分的釋放[15]，使小米粥的味道更佳。

近年來，RVA 多用于確定谷類淀粉的物理化學(xué)特性，特別是黏度特性[16]。研究證實，高食味品質(zhì)稻米品種的峰值黏度高[8，17]。本試驗結(jié)果表明，水中Ca2+質(zhì)量濃度在5～15 mg/L 時，6 個不同品種的谷子糊化特性最好，峰值黏度高，說明低濃度的鈣可使小米粥具有高食味品質(zhì)。

本研究以晉谷21、晉汾107、長農(nóng)35、黃金苗、沁黃2 號和長生13 為試驗材料，當(dāng)水中Ca2+質(zhì)量濃度為5～15 mg/L 時，均可促進6 個不同品種小米的糊化，峰值黏度高。因此，水中Ca2+質(zhì)量濃度5～15 mg/L 可作為小米粥熬制時水質(zhì)選擇的依據(jù)。