楊 健 張星燦,2 華苗苗 羅秋雨 宋德明 周澤林，2 劉 建 任元元,2 羅霜霜 吳 淼 尤 霜 鐘雪婷

(四川東方主食產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院1，成都 611130)(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院2，成都 611130)(成都天健君農(nóng)業(yè)科技有限公司3，成都 611230)

全球糖尿病人數(shù)高達4.63億，中國約1.164億，且潛在患病人數(shù)更多，由此帶來的社會公共衛(wèi)生問題嚴峻，為有效控制餐后血糖和體重，應(yīng)盡可能攝入緩慢升高血糖的食物[1]。抗性淀粉(RS)被廣泛應(yīng)用于功能性淀粉基物料的加工，因其具有特殊分子結(jié)構(gòu)限制了淀粉酶的親和性，而難以被腸道酶類消化、吸收，調(diào)節(jié)糖類的吸收速度可起到穩(wěn)定餐后血糖水平的作用[2]。

高RS大米的研究集中在大米對2型糖尿病(T2MD)人群餐后血糖的影響。如鄭潔等[3]研究顯示高RS大米有降低T2MD患者的血糖和糖化血紅蛋白的趨勢，在一定程度上可改善患者的血糖；施標等[4]研究表明食用“優(yōu)糖米”的2型糖尿病人群的餐后血糖顯著低于一般稻米，長期食用顯著改善T2MD患者的HhAlc、TG、HDL-C、LDL-C和血清抵抗素濃度；張虹等[5]研究高RS適糖米能顯著減少T2MD病人餐后2h內(nèi)血糖的波動幅度，相較于普通大米對餐后2 h降糖作用的強弱與性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)、入院血糖無關(guān)；高靜等[6]用高RS大米干預(yù)代謝綜合征患者，改善血脂、血糖、血壓等異常指標；王蕾蕾等[7]研究表明高RS大米對糖尿病患者血糖具有一定的調(diào)節(jié)作用；楊帆[8]等研究含高RS主食替代普通米飯可以改善患者進食后的平均血糖水平、降低血糖波動及減少低血糖發(fā)生次數(shù)。另外還有高RS大米混合搭配[9]或制備河粉[10]等研究。方便米粉是以大米為主要原料經(jīng)粉碎、混料、熟化、成型、老化等工序加工制備，具有沖泡時間短、食用方便等特點[11]，利用高RS大米加工方便米粉的相關(guān)研究還鮮有報道。

本研究考察高RS大米添加量對方便米粉斷條率、吐漿值、RS含量、感官評分、質(zhì)構(gòu)特性及GI值的影響，通過相關(guān)分析方法建立高RS大米與方便米粉品質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，進一步采用SEM和XRD方法探討高RS大米對方便米粉微觀結(jié)構(gòu)的影響，從而為低GI方便米粉開發(fā)與應(yīng)用實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高RS大米、普通大米、玉米淀粉。

1.2 實驗儀器

米粉二級擠壓生產(chǎn)線，JSM-5900LV掃描電子顯微鏡，DY 1291 X’Pert Pro MPD X-射線衍射儀，Universal T A質(zhì)構(gòu)儀。

1.3 方法

1.3.1 方便米粉制作工藝

方便米粉制作工藝參照本課題組前期研究[11]，將高RS大米粉與普通大米粉混合(RS大米添加量0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%)，加入玉米淀粉攪拌均勻，經(jīng)和料(進料水分41%)，在高溫物理場域進行二次擠壓熟化，經(jīng)孔徑0.7mm模板擠壓成型(喂料速度0.50 kg/min、一級機筒溫度170 ℃、二級機筒溫度50 ℃)，再經(jīng)過冷卻、切分、老化、烘干、冷卻、包裝等工序而生產(chǎn)方便米粉。

大米→粉碎→和料→一次擠出熟化→二次擠壓成型→冷風冷卻→定量切分→老化→烘干→冷卻→包裝→成品入庫

1.3.2 混合粉基本成分測定

水分測定參照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》；灰分測定參照GB/T 5009.4—2016《食品中灰分的測定》；粗蛋白測定參照GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》；粗脂肪測定參照GB/T 14772—2016《食品中粗脂肪的測定》；淀粉測定參照GB/T 5009.9—2016《食品中淀粉的測定》；直鏈淀粉測定參照GB/T 15683—2008《大米 直鏈淀粉含量的測定》；抗性淀粉測定參照NY/T 2638—2014《稻米及制品中抗性淀粉的測定》。

1.3.3 方便米粉蒸煮品質(zhì)測定

斷條率測定[11]：選擇60根20 cm長的方便米粉樣品，在500 mL沸水中浸泡6～8min后，將米粉樣品撈起過冷水濾干，記錄10 cm以上的米粉條數(shù)(x1)，按公式計算斷條率：

吐漿值測定[11]：測定米粉含水量(W)，稱取20 g左右的米粉樣品(M0)，在500 mL沸水中浸泡6～8 min，將湯汁定容至500 mL，移取50 mL至已恒重的器皿(M1)中，再將其放置在(105±2) ℃條件下干燥至恒重(M2)，按公式計算吐漿值：

式中：M0為米粉樣品質(zhì)量；M1為恒重器皿質(zhì)量；M2為恒重器皿和移取的湯汁固形物質(zhì)量之和；W為米粉含水量。

1.3.4 方便米粉感官評價

參照楊健等[11]制定的鮮濕米粉感官評分表，結(jié)合方便米粉的特點進行修改制定感官評價標準。方便米粉經(jīng)沸水泡6～8 min后，分放于碗中品嘗，品嘗小組由12位事先經(jīng)過訓練的人員組成。

表1 方便米粉感官評分細則

1.3.5 方便米粉質(zhì)構(gòu)測定[12]

取米粉樣品放入盛有500 mL沸水(蒸餾水)的燒杯中，加蓋靜置8 min，立即將米粉撈出，在漏水絲網(wǎng)容器中瀝干水分后進行TPA測定。測定參數(shù)：探頭HDP/PFS，測前、測試、測后速度分為2、1、1 mm/s，感應(yīng)力5 g，壓縮率70%，時間1s。測定指標為：硬度、彈性、回復(fù)性、咀嚼性、膠著性、黏性等，確保測量在10 min內(nèi)完成，每個樣品重復(fù)6次實驗。

1.3.6 掃描電子顯微鏡(SEM)分析

取方便米粉樣品經(jīng)冷凍干燥，通過導(dǎo)電雙面膠將樣品固定在金屬樣品臺上，緊接著真空噴金150 s，在20kV工作電壓下，基于觀察米粉剖面的形貌特征來分析米粉之間的差異[13]。

1.3.7 X射線衍射(XRD)分析

方便米粉樣品經(jīng)冷凍干燥后粉碎過120目篩，在干燥器中平衡24 h后進行XRD分析，采用UItima IV X射線衍射儀進行測定，將樣品平鋪于載物臺上，采用Cu-Kɑ輻射(λ=0.154 3 nm)，測試電壓40 kV，電流40 mA，掃描衍射角5°～60°，掃描速率設(shè)置為2 ℃/min[14]。

1.3.8 方便米粉GI值測定方法

依據(jù)WS/T 652—2019《食物血糖生成指數(shù)測定方法》[15]的要求，征集受試者和設(shè)計實驗方案。受試對象為14名健康成年人(年齡在18～40歲)，男女各半，非孕婦及乳母；其體質(zhì)指數(shù)(BMI)在正常范圍內(nèi)(18.5～24.0 kg/m2)；均無糖尿病史(或糖耐量受損)，無其他代謝性疾病、消化系統(tǒng)疾病、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病和精神疾病等；無對待測食物過敏史和不耐受史；近3個月內(nèi)未服用影響糖耐量的營養(yǎng)素補充劑，以及未口服避孕藥、乙酰水楊酸、類固醇、蛋白酶抑制劑和抗精神病藥等藥物；能夠耐受至少10 h的空腹狀態(tài)。所有研究對象年齡、性別、BMI差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，受試者在實驗前均簽署知情同意書。

測定方法：受試者手指經(jīng)消毒揮干后用無菌采血針指尖采血，血糖儀定時測定血糖濃度。具體過程：①測定前3天受試者規(guī)律作息，正常飲食；②測定前一日晚餐避免高膳食纖維及高糖食物，22:00前開始禁食；③測定當日清晨避免劇烈運動，受試者靜坐10 min后開始試食測定；④間隔5min采集2次空腹血樣；⑤開始進食，嚴格控制進食時間，在5～10 min內(nèi)進食完全部受試物及水，從第一口進食時間開始計時；⑥分別于餐后15、30、45、60、90、120 min采集血樣，如必要可延長采血時間(如180 min)。保證采血時間點一致性和準確性。

式中：GIn為受試者個體的GI值；At為待測食物IAUC值；Aref為同一個體測得的至少2次參考食物IAUC平均值；GI為待測食物GI值；∑GIn為每個受試者個體的GI值之和；n為最終納入待測食物GI值計算的受試者個體數(shù)。

根據(jù)食物GI分級判定：GI≤55，為低GI食物；5570，高GI食物。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件單因子方差分析(one way ANOVA)進行組間差異性比較，顯著性水平為P<0.05和P<0.01；采用皮爾森相關(guān)系數(shù)雙尾檢驗(Two-tailed)法。數(shù)據(jù)用(x±s)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 高RS大米對原料特征指標的影響

由表2可知，高RS大米對原料中脂肪、蛋白質(zhì)、灰分等指標的影響不顯著(P>0.05)，對總淀粉、RS、直鏈淀粉等特征指標的影響顯著(P<0.05)。鄭潔等[3]表明高RS大米的直鏈淀粉為26.7%，RS為7.12%，施標等[4]表明普通大米RS為0.41%，直鏈淀粉為17.52%，通常普通大米RS含量比較低，熱米飯中RS一般低于1%，冷米飯中RS為1.0%～2.1%[16-17]。

表2 高RS大米對原料特征指標的影響/%

2.2 高RS大米對方便米粉品質(zhì)的影響

由表3可知，隨著高RS大米添加量的增加，方便米粉的斷條率與吐漿值不斷增大，高RS大米添加量低于70%變化不明顯，添加量超過70%呈現(xiàn)跳躍式增加，這可能與直鏈淀粉含量高導(dǎo)致方便米粉易脆、易斷條有關(guān)[18]。而米粉中總淀粉含量會逐漸減少，但RS的含量逐漸增加，這是由于高RS大米總淀粉略低于普通大米，但RS含量明顯高于普通大米，RS有助于降低最終產(chǎn)品的GI值[19]。

表3 高RS大米對方便米粉品質(zhì)的影響/%

由表4可知，方便米粉的斷條率與原料中RS、直鏈淀粉呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)，與總淀粉含量呈極顯著負相關(guān)性(P<0.01)；方便米粉吐漿值與原料中RS、直鏈淀粉呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)，與總淀粉含量呈極顯著負相關(guān)性(P<0.01)；方便米粉總淀粉與原料中總淀粉含量呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)，與直鏈淀粉與RS含量成負相關(guān)性(P<0.01)，米粉產(chǎn)品中RS與原料中總淀粉、RS、直鏈淀粉含量的相關(guān)性相反；米粉中斷條率、吐漿值、總淀粉、RS與原料中脂肪、蛋白質(zhì)、灰分沒有顯著的相關(guān)性，這可能與高RS大米原料中直鏈淀粉含量高有關(guān)[20]，也可能是物料中脂肪、蛋白質(zhì)、灰分不是影響米粉斷條率、吐漿值、RS的關(guān)鍵因素。

表4 原料特征與方便米粉品質(zhì)的相關(guān)性

2.3 高RS大米對方便米粉質(zhì)構(gòu)的影響

由表5可知，隨著高RS大米添加量的不斷增加，方便米粉樣品的質(zhì)構(gòu)特性指標硬度逐漸增加，黏性、彈性、回復(fù)性先增加后減少，對粉餅高度、咀嚼性幾乎沒有影響，對膠著性的影響無規(guī)律可循。這可能與高RS大米自身直鏈淀粉、RS含量高有關(guān)，直鏈淀粉含量多導(dǎo)致氫鍵生成多，進一步與淀粉分子鏈的氫鍵交聯(lián)，聚合度提高，米粉容易老化回生，形成的凝膠強度大，引起米粉樣品的硬度、咀嚼性增加，因而米粉的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)較好[21,22]。

表5 高RS大米對方便米粉質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表6可知，方便米粉的質(zhì)構(gòu)特性指標硬度、彈性、回復(fù)性與原料的總淀粉含量呈極顯著負相關(guān)性(P<0.01)，而與原料的直鏈淀粉、RS含量呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)；方便米粉的黏性與原料的總淀粉呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)，同時與原料的直鏈淀粉、RS含量呈極顯著負相關(guān)性(P<0.01)；樣品高度、咀嚼性、膠著性與原料各指標無相關(guān)關(guān)系(P>0.05)，樣品各指標與原料中脂肪、蛋白質(zhì)、灰分無相關(guān)關(guān)系(P>0.05)。這與大米中蛋白質(zhì)能與淀粉發(fā)生相互作用，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在糊化過程中保護淀粉顆粒，進而增加米粉的耐熱(>200 ℃)能力，保持了凝膠的硬度和黏性，降低斷條率的研究結(jié)論相悖[23，24]，可能是因為工藝與設(shè)備的差異，加熱溫度較低與加熱時間相對較短，導(dǎo)致直鏈淀粉含量較高的高RS大米難以完全糊化，造成米粉擠絲困難有關(guān)，因而影響米粉加工效果及最終產(chǎn)品品質(zhì)[25]。

表6 原料特征與方便米粉質(zhì)構(gòu)的相關(guān)性

2.4 高RS大米對方便米粉感官評分與GI值的影響

食物中碳水化合物水解后可被直接利用或轉(zhuǎn)化為脂肪儲存，進入人體血糖迅速升高，人體通過分泌胰島素抑制抑制糖異生作用而降低血糖水平。2 h后血糖慢慢下降，接近或低于空腹血糖水平為餐后血糖反應(yīng)。以攝取50 g葡萄糖為碳水化合物的計算基數(shù)，餐后血糖的變化較25 g的碳水化合物基數(shù)更為精確，系統(tǒng)誤差更小[26]。

隨著高RS大米添加量的增加，方便米粉樣品的GI值與感官評分均隨之降低，這可能與高RS大米中直鏈淀粉和RS含量高有關(guān)，直鏈淀粉含量過高會影響米粉的品質(zhì)，RS含量高能降低米粉的GI值[3-9]，當高RS大米添加量為70%時，方便米粉的感官評分超過80分，米粉的GI值接近40，預(yù)計配上調(diào)味料包后產(chǎn)品GI<55，仍然是低GI食品[15]。

圖1 高RS大米對方便米粉感官評分與GI值的影響

由表8可知，方便米粉的GI值和感官評分與原料總淀粉含量呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與RS和直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，但與脂肪、蛋白質(zhì)、灰分的相關(guān)性不顯著(P>0.05)；原料中的RS與直鏈淀粉含量不僅影響方便米粉的感官評分，而且影響方便米粉的GI值。研究表明，直鏈淀粉和RS含量較高的大米具有較低的GI值，可以推斷出大米制品中直鏈淀粉與RS高時GI值也較低[27，28]。RS作為一種功能性質(zhì)類似膳食纖維的淀粉質(zhì)物質(zhì)，不能被健康人體小腸所消化吸收，因此方便米粉中直鏈淀粉與RS含量越高，胃腸道消化吸收就越慢，葡萄糖釋放的速度也越慢，米粉的GI值也就越低，這與本結(jié)論基本相符[29-31]。

表7 原料特征與方便米粉感官評分與GI值的相關(guān)性

2.5 高RS大米添加對方便米粉微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖2可知，高RS大米制作的方便米粉剖面結(jié)構(gòu)連續(xù)性較好，結(jié)構(gòu)更為致密，孔洞明顯較少，這可能是高RS大米的添加提高了原料中的直鏈淀粉與RS的含量，直鏈淀粉含量較高時生成氫鍵較多，淀粉分子鏈通過氫鍵交聯(lián)，聚合度提高，米粉冷卻時更易老化回生，形成的凝膠強度大，從而提高了方便米粉制作過程的凝膠效果[21,22]。

圖2 方便米粉的SEM掃描圖(×2 000)

2.6 方便米粉的XRD分析

XRD法通過測定淀粉體系內(nèi)晶體含量來反映淀粉的回生效果，結(jié)晶的含量和大小決定衍射峰的高度與寬度，峰越高、越窄表明結(jié)晶含量越高，結(jié)晶效果越完整，回生效果也就越好[32]。由圖3可知，添加高RS大米的方便米粉樣品在14°附近有一個特征峰，普通大米制作的樣品則沒有，可能是RS含量高所導(dǎo)致，這與已有研究報道淀粉老化過程中A型到B型衍射峰的轉(zhuǎn)變在17°附近有一特征峰結(jié)論略有差異[33]。另外還有一特征峰在20°附近，普通大米與高RS大米制備的方便米粉樣品均已出現(xiàn)，通常被認為是直鏈淀粉與天然存在的脂質(zhì)復(fù)合所形成的復(fù)合物，作為一種抗消化的產(chǎn)物對于人體血糖的調(diào)節(jié)有一定作用，與相關(guān)研究吻合[34,35]。

圖3 方便米粉的XRD圖

3 結(jié)論

研究高RS大米對方便米粉沖泡特性、質(zhì)構(gòu)特性、感官評分、微觀結(jié)構(gòu)及GI的影響。結(jié)果表明，高RS的添加提高了方便米粉斷條率與吐漿值，降低感官評分值；方便米粉硬度、咀嚼性有所增加，黏性、彈性、回復(fù)性先增加后減少；提高了方便米粉中RS的含量，并使其GI值降低；通過SEM分析，高RS大米較普通大米制作的方便米粉剖面結(jié)構(gòu)更具連續(xù)性，結(jié)構(gòu)更為致密，孔洞明顯減少；通過XRD分析，添加高RS大米的方便米粉在14°附近有一個特征峰。