李才明，陳 荻，陸瑞琪，顧正彪，班宵逢，洪 雁，程 力，李兆豐,*

（1.合成與生物膠體教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；3.江南大學 江蘇省食品安全與質量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122；4.四川省宜賓五糧液股份有限公司技術研究中心，四川 宜賓 644000；5.江蘇一鳴生物股份有限公司，江蘇 泰興 225433）

米粉為大米加工產品，是中國著名傳統(tǒng)美食，有超過2 000 a的歷史。米粉因滑彈韌的口感受到我國乃至東南亞各國消費者的喜愛，尤其在我國廣西、江西、湖南、云南等地區(qū)，米粉的消耗量巨大[1]。隨著現代生活水平的提高，以及人們對多元化飲食需求的提升，米粉的受眾增多，消費前景廣闊。米粉采用秈米制作而成，在缺少面筋蛋白的情況下，米粉的成型依賴于淀粉的回生，即淀粉的老化、凝膠化，其中短期回生有助于米粉在生產中快速成型，米粉貯藏階段的長期回生會降低米粉品質，使米粉變硬、易斷[2-3]。此外，復水時間長、糊湯等也是純米米粉比較突出的問題，因此，米粉的品質改良、配方優(yōu)化一直都是研究的熱點[4-5]。比如，蔡永艷[6]發(fā)現，在米粉中添加食用膠可以增加米粉的最大拉伸力、拉伸距離、硬度和咀嚼性，并且可以顯著降低米粉蒸煮損失率，但食用膠的消耗量超過0.4%（質量分數，下同）時，米粉烹飪的損失率會增加。Yalcin等[7]發(fā)現槐樹豆膠和黃原膠都可以降低米粉的蒸煮損失，增加其硬度，從而提高米粉品質。彭珊珊等[8]通過在即食米粉中添加多種食品添加劑以提高米粉的α度，阻礙米粉的回生，提高即食米粉的口感和質量，并且經過大量實驗確定了最佳方案：添加0.6%（質量分數，下同）單硬脂酸甘油酯、0.2%焦磷酸鈉和0.01%β-環(huán)糊精可以保證生產的米粉在10 d內不會發(fā)生明顯的回生現象，顯著延長米粉的儲存期。

可得然膠是繼黃原膠和結冷膠之后第3個經FDA批準用于食品的發(fā)酵型多糖[9]，我國衛(wèi)生部也于2006年批準了可得然膠在食品中的應用[10]。作為新興的品質改良劑，可得然膠因其優(yōu)越的抗凍融性、抗脫水性、熱穩(wěn)定性、包油性、特殊的凝膠特性（加熱到80 ℃以上時形成高強度凝膠）[11-12]以及免疫刺激特性[13]，在食品及醫(yī)藥領域受到越來越多的關注。劉詠梅等[10]報道了可得然膠在食品中的應用，其應用范圍包括肉制品、面制品、水產品、預制食品。在面制品應用中，可得然膠多用于提高面團的黏彈性和持水性，從而優(yōu)化產品口感，減少蒸煮溶出，使面條有嚼勁、不黏連、不糊湯[14]，添加范圍在0.2%～1.0%[11]，添加方式為將可得然膠以干粉態(tài)、預分散態(tài)或溶解態(tài)直接加入?？傻萌荒z在面制品中得到良好應用，但在米制品中的研究仍較為缺乏，兩種體系有相似之處，卻也存在區(qū)別，因此，很有必要探究可得然膠在米制品中的應用效果。

本研究從改善米粉的加工及食用品質出發(fā)，通過系統(tǒng)表征，探究可得然膠對米粉質構、蒸煮品質、老化特性及凝膠結構的影響，從而評估可得然膠在米粉品質改良中的實際運用價值，以期為相關產業(yè)的產品優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秈米 桂州萬龍糧油食品有限公司；CG-01型可得然膠（精制提純膠）、CG-E型可得然膠、CG-02型可得然膠 江蘇一鳴生物股份有限公司；葡萄糖、硫酸、氫氧化鈉、苯酚 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

T-6V型可見分光光度計 南京菲勒儀器有限公司；GZX-9140MBE型電熱鼓風干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；SES-01型粉碎機 無錫赫普輕工科技有限公司；RVA-4型快速黏度儀（rapid viscosity analyzer，RVA） 澳大利亞Newport公司；FMHE36-24型雙螺桿擠壓機 湖南富馬科食品工程技術有限公司；TA-XT Plus型質構儀配套P/50型探頭 英國Stable Micro Systems公司；D2 PHASER型X射線衍射儀 德國布魯克AXS有限公司；SU1510型掃描電子顯微鏡 日本日立株式會社。

1.3 方法

1.3.1 米粉的制作

稱取1 000 g秈米粉末（過100 目篩），分別添加0%、0.2%、0.4%、0.6%的可得然膠，混合均勻，使用4 mm磨頭。設定雙螺桿擠壓機運行程序為：固體喂料量10 kg/h，液體喂料量12 kg/h，螺桿轉速100 r/min，一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)的溫度分別為60、65、80、95、80 ℃，經過雙螺旋擠壓機擠壓后再老化4 h，放置在電熱鼓風干燥箱中60 ℃干燥40 min，即為干制米粉。

1.3.2 可得然膠有效含量及凝膠強度的測定

可得然膠有效含量按照GB 28304—2012《食品添加劑可得然膠》[15]的方法測定；凝膠強度參照趙冰等[16]的方法測定。

1.3.3 大米粉糊化特性的測定

按照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定 快速粘度儀法》[17]規(guī)定。稱取3 g秈米粉（水分含量13.6%），再分別添加0%、0.2%、0.4%、0.6%（以下均以干基質量計）的可得然膠和25 g水充分混勻后加入到RVA的專用測量鉛杯中，用RVA測定米粉的黏度，利用RVA的配套軟件從實驗結果中分析得到樣品糊化特征參數。實驗重復3 次，以不加可得然膠的米粉為空白對照組。

1.3.4 米粉質構特性的測定

按照1.3.1節(jié)的流程制備米粉，沸水中蒸煮3 min后，過涼水10 s，然后將米粉平鋪在TA-XT plus型質構儀的測試臺上，使用質地剖面分析模式測定米粉的質構特性，即通過對樣品2 次壓縮模擬口腔的“咬合”作用[18]，得到樣品的硬度、黏性、彈性、咀嚼性、黏附性等參數。選用P/50型探頭，在測試前將測試條件設置為測試前速率、返回速率和測試速率均為1 mm/s，感應力5 g，壓縮比75%，2 次壓縮間隔時間5 s[19]。

1.3.5 米粉蒸煮品質的測定

參照魯戰(zhàn)會[20]的方法進行。

1.3.5.1 蒸煮時間

取長20 mm、粗細均勻的米粉50 根，放入500 mL沸騰的蒸餾水內，每隔30 s取1 根米粉，用小刀沿中間切開，觀察中間白芯出現的情況，米粉中央沒有白芯表示蒸煮完成，蒸煮時間即為白芯消失的時間，記錄測試時間。每個結果測量3 次。

1.3.5.2 斷條率

從樣品中任取50 根長度為10 cm的米粉于500 mL沸水中煮12 min，將其中短于10 cm的米粉挑出，記錄米粉斷條數，斷條數占米粉總根數的百分比即為米粉斷條率。

1.3.5.3 蒸煮質量比

按照1.3.1節(jié)的流程制備米粉，稱量蒸煮之前的米粉質量，將煮熟后的米粉撈出用蒸餾水洗滌，用紙巾吸去多余的水分后稱質量，蒸煮后與蒸煮前的樣品質量之比為蒸煮質量比。

1.3.5.4 蒸煮損失

將加熱后的剩余蒸煮液放在干燥箱中，在105 ℃干燥直至物料質量恒定。干燥后物料質量和干燥前樣品質量的百分比是蒸煮損失。重復測定3 次。

1.3.6 米粉老化的測定

米粉長期回生運用X-射線衍射測定。將常溫保存7 d的米粉粉碎后過200 目篩，用載玻片將米粉樣品壓緊后，置于樣品架中，放入X-射線衍射儀樣品臺中進行測試。測試條件：陶瓷型X光管，Cu靶，光管功率2.2 kW，發(fā)射狹縫0.2 mm，防散射狹縫0.5 mm，接受狹縫3 mm，掃描范圍3°～40°，掃描速度0.05°/s，用MDI Jade 6.0軟件分析衍射圖譜。

1.3.7 米粉微觀結構的觀察

用粉碎機將干燥后的米粉粉碎，過100 目篩。將粉碎好的樣品均勻固定在導電的雙面膠上，放置在鋁平板上，真空噴金后用SU1510型掃描電子顯微鏡在5 kV的加速電壓放大3 000 倍觀察并拍照。

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 可得然膠的基本理化性質分析

為明確可得然膠樣品間的差異，實驗首先測定3 款可得然膠的基本理化性質，可能由于產品生產工藝及復配成分的不同，3 款產品的水分和灰分都存在顯著差異。同時，也測定樣品的干基有效含量和干基凝膠強度，如圖1所示，樣品的有效含量均大于72.5%，說明可得然膠是產品中的主要成分，其中，三者有效含量關系為：CG-01＞CG-E＞CG-02（P＜0.05）。根據產品信息，GC-01型可得然膠為提純膠，其有效含量雖然高于GC-E，但差距不大，這種情況可能來源于GC-E中其他多糖成分的干擾。與此同時，樣品的凝膠強度差異明顯，CG-01的凝膠強度達到3 086 g/cm2，比CG-E、CG-02分別高出69.0%和86.6%，造成這種差距的原因包括聚合度[12]及產品中復配成分的不同。

圖1 可得然膠有效含量（A）及凝膠強度（B）Fig. 1 Effective content (A) and gel strength (B) of curdlan samples

2.2 可得然膠對大米粉糊化特性的影響

米粉的加工包括淀粉糊化和冷卻老化的過程。淀粉糊化是指在加熱狀態(tài)淀粉溶液中的淀粉顆粒開始吸水膨脹，結晶區(qū)的氫鍵被破壞，部分淀粉分子溶出，溶液黏度增加，雙折射現象消失的過程[21]。為表征可得然膠對淀粉加工性質的影響，實驗采用RVA測定添加一定比例（0%～1.0%）[11]可得然膠的大米粉糊化特性，同時根據米粉的產品特性，選擇終值黏度、回生值和糊化溫度這3 個指標分析樣品的變化。

原料終值黏度過高，會導致米粉成型后表面黏度高，產生并條現象[22]，因此，原料的終值黏度是加工中需要重點關注的指標。如表1所示，除了添加0.2%、0.4%和0.6% CG-02的樣品終值黏度有顯著降低以外，其他樣品的終值黏度并未有顯著改變。另一方面，回生值反映樣品的短期回生趨勢[23]，對于米粉的淀粉凝膠形成尤為關鍵，會顯著影響米粉的成型。樣品的回生值隨著可得然膠添加量的升高而降低，但是，只有當添加量高于0.6%時，樣品的回生值才與空白對照組差異顯著，說明在不影響米粉成型的基礎上，可得然膠的添加量不應高于0.6%。不僅是可得然膠，多種食品添加劑，如聚葡萄糖、纖維素、小分子糖等都被證實會降低淀粉的回生值，因為當添加劑均勻分布于淀粉凝膠中時，會阻礙淀粉分子的重排，從而抑制重結晶的發(fā)生[24-26]?？傻萌荒z的添加還會升高米粉的糊化溫度，尤其當可得然膠的添加量高于0.2%時，樣品的糊化溫度顯著升高，該趨勢與可得然膠在小麥面中的應用情況一致[22]。在食品膠中，瓜爾豆膠也同樣表現出升高淀粉糊化溫度的特性[27]，分析原因可能是：可得然膠與瓜爾豆膠都具有長直鏈分子，分子的延展性隨溫度升高而降低，導致升溫過程中直鏈分子與淀粉分子纏繞加劇，同時，可得然膠具有強吸水性，在糊化過程中會奪取水分[26]，以上2 個原因可能使得淀粉吸水膨脹受阻。

表1 樣品糊化特性Table 1 Gelatinization properties of rice flour paste with added curdlan

整體而言，可得然膠能夠起到降低原料終值黏度及回生值、升高原料糊化溫度的作用。降低終值黏度有利于減輕米粉成型后的并條，降低回生值不利于米粉的成型，2 種作用雖然存在矛盾，但可控制添加量（≤0.6%）以規(guī)避缺點、利用優(yōu)點。

2.3 可得然膠對米粉質構特性的影響

米粉的質構特性也是評價米粉質量的重要指標，周顯青等[19]發(fā)現，質構儀的測定結果與感官指標存在良好的相關性，具有分析價值。其中，硬度、彈性和咀嚼性是評價米粉口感的重要指標，消費者往往期待硬度適中、彈性更高、咀嚼性更高的米粉。市售米粉多通過添加變性淀粉、玉米淀粉、小麥粉或食品膠以提升米粉的品質，尤其在口感方面，純秈米米粉（即空白對照組）相對于市售米粉在硬度、彈性和咀嚼性方面都有待提升。根據2.2節(jié)的結果，本節(jié)選擇質構儀測定可得然膠添加量在0%～0.6%之間的樣品的質構特性，結果如表2所示。當可得然膠的添加量為0.2%時，米粉的硬度降低（CG-E和CG-02與空白對照組差異顯著），但隨著添加量的升高，米粉的硬度逐漸增大，并顯著超過空白對照組。同時，當添加量超過0.2%時，可得然膠能顯著提升米粉的彈性；當添加量達到0.6%時，可得然膠能顯著提升米粉的咀嚼性。

表2 樣品質構特性Table 2 Texture properties of rice noodles with added curdlan

綜上，可得然膠整體呈現米粉硬度、彈性和咀嚼性增強的特點，其原因可能是可得然膠在加熱到80 ℃后能形成高強度凝膠，混入大米淀粉中后有助于形成復合的凝膠骨架，使結構更為致密[28]。值得注意的是，當其添加量為0.2%時，樣品反而呈現出硬度、彈性和咀嚼性均降低的現象，推測在該添加量下，可得然膠加強米粉在蒸煮過程中的吸水作用，使米粉更充分膨潤，但由于添加量較少，其加固凝膠網絡的作用不明顯，使米粉最終呈現出硬度、彈性和咀嚼性降低的情況。

2.4 可得然膠對米粉蒸煮特性的影響

蒸煮特性也是米面制品需要重點關注的品質，米粉因缺少面筋蛋白，且存在淀粉長期老化等問題，容易出現復水時間長、易斷、易糊湯等問題，本節(jié)測定樣品的蒸煮時間、斷條率、蒸煮質量比及蒸煮損失以分析可得然膠對米粉蒸煮特性的影響，結果如表3所示?？傻萌荒z能有效降低米粉的蒸煮時間、斷條率和蒸煮損失，從而優(yōu)化產品的蒸煮品質。正如2.3節(jié)所述，可得然膠能夠加固凝膠網絡，因此能夠降低蒸煮損失。米粉蒸煮時間長、斷條率高的主要原因為米粉長期老化，因此，可得然膠對蒸煮時間、斷條率的改善可能源于其對米粉長期老化的抑制。對比各組數據可以發(fā)現，CG-01對米粉蒸煮品質的優(yōu)化效果是3 款可得然膠中最好的，并且最低的蒸煮時間（1 310 s）、斷條率（5.33%）、蒸煮損失（2.19%）均出現在添加0.6% CG-01組。同時，結合2.1節(jié)結果，可以推測可得然膠的凝膠強度越高，其改善米粉食用品質的效果越好。此外，可得然膠具有優(yōu)越的吸水性和持水性，能夠增加米粉的蒸煮質量比，對于鮮濕米粉而言，可得然膠可以在改善米粉品質的同時，增加產品質量、降低成本，是理想的品質改良劑。在Srikaeo等[29]的研究中，膠類的添加統(tǒng)一表現出提高蒸煮質量比、降低蒸煮損失的特點，尤其是羧甲基纖維素，在最優(yōu)添加量下，羧甲基纖維素可以將米粉的蒸煮質量比提高32.05%，將蒸煮損失降低23.58%；CG-01型可得然膠在添加0.6%時，能將蒸煮質量比提高59.21%，將蒸煮損失降低48.10%，雖然兩者添加量和研究載體存在差異，但可得然膠在提升米粉蒸煮品質方面具有競爭力。

表3 樣品蒸煮特性Table 3 Properties of rice noodles with added curdlan

2.5 可得然膠對米粉老化性質的影響

淀粉的老化即淀粉在糊化后，淀粉分子由無序狀態(tài)變?yōu)橛行驙顟B(tài)的過程，可分為短期老化和長期老化。短期老化主要由直鏈淀粉分子重排引起，其發(fā)生在糊化后較短時間內，長期老化則是由支鏈淀粉外側短鏈的重結晶導致，多發(fā)生在米粉貯藏過程中。短期老化有助于米粉生產過程中米凝膠的形成，而長期老化則是引起米粉變脆、變硬的根本原因[23]。

X射線衍射能夠測定淀粉結晶區(qū)的長程有序結構，從而反映樣品的老化程度。根據前期實驗結果，CG-01的可得然膠有效含量最高，且其改善米粉加工及食用品質的效果最佳，最具有分析價值，因此后續(xù)實驗只針對CG-01組的樣品進行老化性質的表征。X衍射圖譜中的不同峰型代表不同的結晶類型；圖譜中，衍射強度越高，峰寬越窄，表明結晶度越高，回生程度越強[30]；此外，晶型的判斷依賴于衍射峰的分布，A-型晶體在15°、17°、18°和23°處有衍射峰，B-型晶體在5.6°、17°、22°和24°處有衍射峰，V-型晶體在7.4°、13°和20°處有衍射峰[31-33]。如圖2所示，根據衍射峰的分布，可知樣品為多種晶體的混合體，但隨著可得然膠CG-01添加量的升高，衍射峰的強度逐漸減小，添加0.6% CG-01組更是與其他組差距明顯。17°左右的衍射峰主要由支鏈淀粉的長期回生引起[34]，該衍射峰強度隨可得然膠添加量增大而減小，在添加量達到0.4%時有顯著減小，當添加量達到0.6%時，已變得十分微弱?？梢?，可得然膠對淀粉老化過程中各種晶體的形成具有抑制作用，對淀粉長期老化有明顯抑制效果，且當添加量小于0.6%時，添加量越高，抑制作用越強。同時，推測可得然膠抑制米粉長期老化的原理與2.2節(jié)中提到的抑制短期老化的原理相同，即可得然膠的空間位阻阻礙淀粉分子的重排結晶。

圖2 樣品X射線衍射圖譜Fig. 2 X-ray diffraction patterns of rice starch with added curdlan

2.6 可得然膠對米粉凝膠網絡的影響

不同添加量CG-01樣品的掃描電鏡圖如圖3所示，空白米粉（圖3A）中存在明顯的孔洞。汪蘭等[35]也指出，大米淀粉凝膠呈多孔狀。當CG-01添加量為0.2%時（圖3B），米粉截面出現更多更大的孔洞，推測在該添加量下，可得然膠增強吸水力的作用大于形成凝膠網絡的作用，致使淀粉凝膠中滯留過多的水分，水分在淀粉重結晶過程中脫出，在凍干過程中結晶揮發(fā)最終形成孔洞。但當添加量增大到0.4%（圖3C）時，米粉截面孔洞相較于空白對照明顯減少，米粉結構變得致密，推測此時可得然膠更多地起到穩(wěn)固凝膠結構的作用，可得然膠的持水作用使水分能夠與凝膠體系穩(wěn)定結合，抑制淀粉凝膠的老化脫水。當添加量增加到0.6%時，米粉截面幾乎沒有孔洞出現，米粉出現層狀結構。綜上，添加0.4%及以上的CG-01可得然膠能使米粉結構更為致密、空隙減少，而與可得然膠存在共性的細菌纖維素[25]及聚葡萄糖[24]也都表現出相似的作用。

圖3 米粉掃描電鏡圖Fig. 3 Scanning electron microscopic images of rice noodles with added curdlan

3 結 論

本實驗將3 款不同的可得然膠用于米粉品質的優(yōu)化，研究糊化、質構、結晶性質及凝膠網絡等性質，以期找到能有效降黏、增彈增韌，同時能長期抑制淀粉回生的產品，并探究可得然膠對米粉凝膠結構的影響。實驗結果表明，有效含量最高的GC-01效果最明顯。在0.4%～0.6%的添加量范圍內，可得然膠能夠顯著提高米粉的硬度、彈性、咀嚼性及蒸煮質量比，降低米粉的蒸煮時間、斷條率及蒸煮損失，同時抑制米粉的長期老化，加固凝膠穩(wěn)定性，從而優(yōu)化產品的品質。但值得注意的是，當可得然膠的添加量較低（0.2%）時，可得然膠只會加劇米粉在加工及蒸煮過程中的吸水膨脹，使得米粉凝膠孔洞增大，米粉硬度、彈性和咀嚼性降低；而當可得然膠的添加量過高，即添加量大于等于0.8%時，可得然膠又會顯著降低米粉的短期回生，從而影響米粉的加工成型；因此，0.4%～0.6%是可得然膠在米粉中的理想添加范圍。