李小偉， 李才明,2， 顧正彪,2， 班宵逢,2， 洪 雁,2， 程 力,2， 李兆豐,2

(江南大學(xué)食品學(xué)院1，無錫 214122) (江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2，無錫 214122)

米粉，以大米為原料，經(jīng)浸泡、蒸煮和壓條等工序制成的條狀、絲狀米制品，具有制作方便、爽滑柔韌、口味豐富等特點(diǎn)[1]。米粉成品按含水量可以分為干粉、半干粉和濕粉，含水量較高(一般超過60%)的被稱為鮮濕米粉。鮮濕米粉因其加工過程中米粉已基本熟化，只需沸水浸泡幾分鐘即可食用，也被稱作方便米粉[2]。鮮濕米粉口感爽滑、風(fēng)味多樣、食用方便，符合當(dāng)代消費(fèi)者對(duì)健康美味飲食和方便生活追求。

黑米又名紫米、血米，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的谷物。研究表明，黑米中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比普通的秈米、粳米要高出20%以上，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出80%[3]。另外，黑米中含有豐富的花青素，花青素具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)血糖以及抑制腫瘤生成等生理保健功能[4]。盡管黑米營(yíng)養(yǎng)豐富，但因其具有一層較厚的黑色種皮，使得黑米不易煮爛，且易引起消化不良。黑米米質(zhì)粗糙、口感不佳等缺點(diǎn)限制了其食用開發(fā)。

鮮濕米粉具有方便、美味等特點(diǎn)，但目前市面上鮮濕米粉多以秈米制作，餐后消化快，易引起血糖升高，不適合高血糖人群食用。而黑米含有豐富的花青素和膳食纖維，這兩種成分具有降血脂、控制血糖等有益生理活性，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)中都具有顯著調(diào)控血糖功效[5]，因此黑米加工制品較適合高血糖人群食用。目前利用黑米制作具有低消化性的鮮濕米粉鮮有報(bào)道。本研究以5種有代表性的黑米為原料，通過測(cè)定黑米原料的基本理化性質(zhì)、黑米米粉的質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮品質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、體外消化特性等指標(biāo)，分析黑米理化特性對(duì)鮮濕米粉品質(zhì)的影響，為鮮濕黑米米粉的開發(fā)制作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用5種不同的具有代表性的黑米作為原料，具體品種包括：黑優(yōu)1號(hào)、黑香米、洋黑3號(hào)、稻花香、珍珠黑。早秈米，玉米淀粉。豬胰酶(599 U/mg)，葡萄糖苷酶(260 U/mL)，總淀粉和直鏈淀粉試劑盒，其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

LB-M15型磨漿機(jī)，YC-30型米粉機(jī)，DK-S24型電熱恒溫水浴鍋，T 6V可見光分光光度計(jì)，TA-XT Plus物性分析儀，SCIENTZ 10ND冷凍干燥機(jī)，TG16G臺(tái)式高速離心機(jī)，D2 PHASER型X射線衍射儀，DSC3 差示掃描量熱儀。

1.3 方法

1.3.1 基本理化指標(biāo)的測(cè)定

含水量測(cè)定參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；灰分測(cè)定參照GB 5009.4—2016《食品中灰分的測(cè)定》；脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》；直鏈淀粉和總淀粉含量測(cè)定采用Megazyme試劑盒法。

1.3.2 鮮濕黑米米粉制作工藝

黑米 →清洗→浸泡→磨漿→擠粉→老化→復(fù)水→滅菌→成品。

早秈米經(jīng)清洗后加水浸泡60 h，黑米經(jīng)清洗后加水浸泡2 h；按早秈米80%，黑米20%的質(zhì)量比混合，經(jīng)自動(dòng)磨漿機(jī)磨漿后，加入玉米淀粉調(diào)漿，所得漿料用一次糊化米粉機(jī)擠壓成型，將得到的米粉置于恒溫恒濕箱中進(jìn)行老化，控制溫度為20 ℃，濕度為70%，老化時(shí)間為8 h，老化完成后的米粉沸水復(fù)煮、冷卻、包裝，經(jīng)高溫滅菌后得到鮮濕黑米米粉成品。使用相同工藝制作純秈米米粉作為對(duì)照。

1.3.3 蒸煮品質(zhì)測(cè)定

參照司藝?yán)俚萚6]的方法并略作修改。稱取粉條完整的樣品，記錄樣品質(zhì)量M0，并測(cè)定含水量W。將樣品放入盛有500 mL沸水恒重為M1的托盤中煮沸3 min，煮制后撈出瀝干，稱量得米粉質(zhì)量M2。將托盤放在電爐上繼續(xù)加熱，待大部分水煮干后，于105 ℃烘箱中烘干至恒重，記錄質(zhì)量為M3。按公式分別計(jì)算蒸煮損失m1和復(fù)水率m2。

(1)

(2)

取直徑均勻、長(zhǎng)度約為20 cm的米粉30條，加入500 mL沸水，保持微沸煮至3 min后將米粉挑出，記錄米粉斷條數(shù)n，按照式(3)計(jì)算斷條率L。

(3)

1.3.4 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測(cè)定

如何正確識(shí)別和衡量民族傳統(tǒng)村落發(fā)展進(jìn)程中村民的文化適應(yīng)狀態(tài)，對(duì)管理者、規(guī)劃者、經(jīng)營(yíng)者來講都很重要。如果居民一方面能保持并增強(qiáng)其文化自信與民族認(rèn)同，另一方面能積極接觸并學(xué)習(xí)漢族文化，以更開放和包容的心態(tài)對(duì)待文化變遷，那么在文化沖突中就能保持良好的心態(tài)，有尊嚴(yán)有自信地成為文化傳承者。

采用TA-XT plus型物性分析儀測(cè)定米粉的質(zhì)構(gòu)特性，參考Wandee等[7]方法并稍作修改。選用質(zhì)構(gòu)測(cè)定模式為TPA，探頭為P35，測(cè)定參數(shù)設(shè)置為：測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)中速度1.0 mm/s，測(cè)后速度1.0 mm/s，壓縮比70%，平行測(cè)定次數(shù)10次/樣，除去最大值和最小值后取平均值。

1.3.5 X-射線衍射分析

冷凍干燥后的米粉經(jīng)粉碎后過100目篩，測(cè)定前將樣品在4 ℃的環(huán)境中平衡水分24 h。取適量樣品粉末于測(cè)試板圓孔用載玻片壓實(shí)。以掃描頻率2(°)/min、步長(zhǎng)0.02°從5°掃描至40°。通過MDI Jade 6.0軟件對(duì)衍射圖譜進(jìn)行分析處理，參照徐斌等[8]曲線作圖法計(jì)算相對(duì)結(jié)晶度。

1.3.6 熱力學(xué)分析

參照孫麗潔等[9]的方法并略作修改。準(zhǔn)確稱取3 mg米線原料粉或凍干粉于50 μL的鋁制坩堝中，準(zhǔn)確吸取9 μL去離子水注入坩堝，加蓋密封，于4 ℃冰箱平衡水分24 h。以空坩堝作為參比，設(shè)定程序從30 ℃以10 ℃/min的速率升溫至110 ℃進(jìn)行測(cè)定。

1.3.7 體外消化片段的測(cè)定

將鮮濕米粉冷凍干燥后進(jìn)行粉碎，并過100目篩后待用。稱取一定量?jī)龈煞酆髤⒖糑im的方法[10]進(jìn)行淀粉的體外消化特性測(cè)定，并計(jì)算米粉中RDS、SDS和RS含量。

采用Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖處理，采用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA方差分析、Duncan多重比較，顯著性差異選用P<0.05。每組實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑米理化指標(biāo)結(jié)果分析

不同品種黑米的基礎(chǔ)理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表1所示。黑米品種不同，其主要理化指標(biāo)也存在明顯差異。稻花香黑米的直鏈淀粉含量最高，珍珠黑米最低；洋黑3號(hào)黑米的蛋白質(zhì)含量最高，珍珠黑米的最低。與黑米相比，市售大米的淀粉含量較高，脂肪和膳食纖維含量較低，蛋白質(zhì)含量差別不大。有研究表明，氣候、品種、種植技術(shù)等因素會(huì)導(dǎo)致大米各理化指標(biāo)之間存在一定的差異[11]。直鏈淀粉含量對(duì)米粉的品質(zhì)起主要影響作用，蛋白質(zhì)和脂肪也會(huì)對(duì)米粉品質(zhì)有一定影響[2, 12]。所選用不同品種黑米的直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量差異明顯，有利于分析黑米理化性質(zhì)對(duì)鮮濕米粉品質(zhì)的影響。

表1 黑米及大米基本理化指標(biāo)

2.2 黑米米粉質(zhì)構(gòu)品質(zhì)分析

米粉的形成過程中，淀粉經(jīng)過糊化再老化形成凝膠結(jié)構(gòu)，而這種凝膠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱就反映在米粉的口感上[12]，米粉是否有彈性，軟硬是否適中，都可以通過測(cè)定米粉的質(zhì)構(gòu)特性來判斷，米粉的硬度和咀嚼性可以很好反映米粉的品質(zhì)。如表2所示，不同品種黑米制作的米粉在質(zhì)構(gòu)上存在明顯差異，其中稻花香黑米米粉的硬度和咀嚼性最大，珍珠黑米米粉的硬度最低，其回復(fù)性和咀嚼性也最低。市售米粉的硬度高于所有的黑米米粉，回復(fù)性和咀嚼性與大部分黑米米粉相近。黑米的脂肪和膳食纖維含量高于秈米，而淀粉含量顯著低于秈米，淀粉在形成米粉凝膠時(shí)起到至關(guān)重要的作用，更多的淀粉更利于米粉凝膠的形成，因此加入黑米后米粉的硬度會(huì)略低于純秈米米粉。不同品種黑米米粉的硬度差異可能是由于黑米的直鏈淀粉含量不同[13]，導(dǎo)致米粉凝膠致密性不同，凝膠強(qiáng)度存在差異。蛋白質(zhì)也可能對(duì)米粉質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生影響，賀萍等[14]發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)對(duì)米粉凝膠的穩(wěn)定性有一定影響，蛋白質(zhì)含量與米粉硬度呈顯著正相關(guān)性。并猜測(cè)可能是因?yàn)榇竺椎鞍啄芘c淀粉發(fā)生相互作用，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于提高米粉品質(zhì)。由表中可以看出，稻花香黑米制作的米粉硬度和咀嚼性與市售純秈米米粉均較為接近，米粉的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)較好。

表2 不同品種米粉質(zhì)構(gòu)特性

2.3 黑米米粉蒸煮品質(zhì)分析

蒸煮品質(zhì)是評(píng)價(jià)米粉的重要指標(biāo)之一，可以很好反映米粉的品質(zhì)。所有米粉斷條率均為0，可能是因?yàn)轷r濕米粉的含水量較高，經(jīng)過蒸煮吸收的水分有限，米粉的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較難被破壞，不產(chǎn)生斷條，因此選擇蒸煮損失等作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表3可以看出，不同黑米粉的蒸煮品質(zhì)有明顯差異，稻花香黑米米粉的蒸煮損失最低，較市售米粉降低了6.15%，而珍珠黑米米粉的蒸煮損失最大，高出市售米粉66.61%。洋黑3號(hào)和珍珠黑米米粉的含水量較低，復(fù)水率較大，其余3種黑米米粉的含水量和復(fù)水率均與市售米粉較為接近。鮮濕米粉的含水量在一定程度上可以反映米粉的凝膠強(qiáng)度，米粉凝膠越致密，鎖住水分能力越強(qiáng)，其含水量越高[15]。較好的凝膠持水性能夠提高米粉對(duì)水分的束縛能力，減少米粉內(nèi)部物質(zhì)溶出，從而提高米粉品質(zhì)[16]。

與米粉質(zhì)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的是，硬度越大的黑米米粉，其蒸煮損失越低，含水量越高。說明硬度越大的黑米米粉，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，能夠?qū)⑺宙i住在米粉內(nèi)部，降低物質(zhì)溶出，減小蒸煮損失，這可能與黑米中直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量有關(guān)。有研究表明，米粉的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了米粉的品質(zhì)[17]，而直鏈淀粉有利于氫鍵的形成，對(duì)淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起重要作用，直鏈淀粉構(gòu)成比例越大，米粉越容易老化，米粉品質(zhì)越好。而蛋白質(zhì)與淀粉之間存在一定的相互作用，蛋白質(zhì)本身也存在二硫鍵的相互作用，這些作用均有利于加強(qiáng)米粉的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于提高米粉品質(zhì)[18]。

表3 不同品種米粉蒸煮特性

2.4 黑米米粉熱力學(xué)性質(zhì)分析

米粉在與水混合加熱的過程中，淀粉經(jīng)過加熱糊化，有序的晶體結(jié)構(gòu)向無序的非晶體相轉(zhuǎn)化，這個(gè)過程中通常伴隨著能量的變化[19]。通過差示掃描量熱儀(DSC)可以測(cè)定大米淀粉糊化過程中晶體熔融吸收熱量的多少。熱焓值ΔH表示每糊化1 g淀粉所吸收的熱量，通過熱焓值的大小可以比較米粉內(nèi)部的結(jié)晶程度，樣品熱焓值越小，表明其內(nèi)部晶體有序化程度越低。由表4可以看出，不同品種黑米對(duì)米粉的DSC起始、峰值、終止溫度沒有明顯影響，但米粉的焓值存在一定差異，可以看出洋黑3號(hào)黑米米粉的焓值最高，其次是黑優(yōu)1號(hào)、稻花香、黑香米，珍珠黑米米粉的最低。市售大米米粉的峰值、終止溫度明顯高于黑米米粉，熱焓值略小于洋黑3號(hào)黑米米粉，這可能與秈米的淀粉含量較高有關(guān)。有研究報(bào)道，直鏈淀粉含量越高的大米，發(fā)生相變時(shí)會(huì)釋放更多的熱量[20]。對(duì)于黑米而言，直鏈淀粉含量最低的珍珠黑米，其熱焓值最低，但直鏈淀粉含量最高的稻花香黑米，其熱焓值并不是最高。說明在黑米米粉的體系中，直鏈淀粉并不是對(duì)米粉熱力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響的唯一因素，還可能與淀粉顆粒大小、蛋白質(zhì)與淀粉結(jié)合度等相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量越高，蛋白質(zhì)與淀粉間的結(jié)合位點(diǎn)也越多，結(jié)合的也越緊密[21]，而蛋白質(zhì)含量減少，會(huì)顯著影響大米的糊化特性，降低大米糊化過程中的黏度值和回生值，使得米粉的熱糊穩(wěn)定性降低，不利于米粉的老化。

表4 不同品種米粉熱力學(xué)特性

2.5 黑米米粉中淀粉結(jié)晶狀態(tài)分析

米粉成型過程中，淀粉先經(jīng)過糊化，內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成無定型凝膠，米粉老化過程中，淀粉分子發(fā)生重新排列，重新形成晶體結(jié)構(gòu)[22]，通過X-射線衍射圖譜可以檢測(cè)淀粉分子晶體結(jié)構(gòu)。由圖1可以看出，不同品種黑米對(duì)米粉的晶體結(jié)構(gòu)類型未產(chǎn)生影響，均在17°和20°表現(xiàn)出明顯的衍射峰，市售大米米粉也存在相同衍射峰。衍射峰的強(qiáng)弱通常反映淀粉的結(jié)晶程度[23]，即米粉中淀粉的老化程度。由表5相對(duì)結(jié)晶度的計(jì)算結(jié)果可以看出，洋黑3號(hào)黑米米粉的相對(duì)結(jié)晶度最大，其次是稻花香黑米、珍珠黑米的最低。市售大米米粉的相對(duì)結(jié)晶度也較大，略小于洋黑3號(hào)黑米米粉。米粉的老化程度和米粉的質(zhì)構(gòu)蒸煮等品質(zhì)并不是完全的正相關(guān)，老化程度最大的洋黑3號(hào)米粉硬度較小、蒸煮損失較大。說明影響米粉中淀粉結(jié)晶狀態(tài)的不僅僅是直鏈淀粉，脂肪和蛋白質(zhì)都有可能影響米粉晶體結(jié)構(gòu)。其中蛋白質(zhì)與淀粉間的交互作用會(huì)影響大米的結(jié)晶特性[20]，在米粉中也能對(duì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)起到一定的影響。

圖1 不同品種米粉中淀粉結(jié)晶狀態(tài)的X-射線衍射圖譜

表5 不同品種米粉中淀粉的結(jié)晶程度

2.6 相關(guān)性分析

黑米的理化性質(zhì)與黑米米粉的品質(zhì)之間存在一定的聯(lián)系，由表6可以看出，米粉的硬度、咀嚼性、水分都與黑米的直鏈淀粉含量呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，而蒸煮損失與直鏈淀粉含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)(P<0.01)，總淀粉含量也有類似規(guī)律。黑米中淀粉的含量對(duì)黑米米粉質(zhì)構(gòu)和蒸煮品質(zhì)起著決定性作用，直鏈淀粉含量越高，米粉品質(zhì)越好。米粉的老化焓和相對(duì)結(jié)晶度則與蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01)，說明蛋白質(zhì)在一定程度上也能影響米粉的老化，蛋白質(zhì)含量越高，黑米米粉老化程度越高，米粉品質(zhì)相對(duì)較好。

直鏈淀粉分子間通過氫鍵相互纏繞形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在淀粉凝膠中起到了連接支撐的作用，直鏈淀粉含量越高，這種凝膠結(jié)構(gòu)就越致密，米粉的硬度就會(huì)越大[13]。對(duì)于普通大米米粉來說，直鏈淀粉含量過高時(shí)，米粉會(huì)因過硬而失去彈性，在儲(chǔ)藏過程中容易回生變脆。對(duì)于黑米來說，黑米中直鏈淀粉含量很難達(dá)到制作米粉用秈米的直鏈淀粉含量[11]，因此，黑米的直鏈淀粉越高，越有利于黑米米粉的制作，而不會(huì)出現(xiàn)米粉硬度過大的問題。黑米的蛋白質(zhì)含量較普通米粉高出20%以上，蛋白質(zhì)在大米中與淀粉結(jié)合的較為緊密，在米粉凝膠中也與淀粉互相纏繞[24]，從而影響了米粉的熱焓值和相對(duì)結(jié)晶度的測(cè)定。所以蛋白質(zhì)含量越高的黑米制作的米粉老化程度越高。

表6 黑米理化性質(zhì)和米粉各品質(zhì)之間相關(guān)性

2.7 黑米米粉體外消化特性分析

黑米具有一層堅(jiān)硬的黑色種皮，這層外皮含有豐富的花青素和膳食纖維?；ㄇ嗨啬軌蛲ㄟ^與淀粉復(fù)合、抑制淀粉酶活性等多種機(jī)制，降低淀粉在體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的消化率[25]。而膳食纖維本身不易消化，在凝膠結(jié)構(gòu)中可以吸附并延緩葡萄糖的釋放，從而降低淀粉的消化速率[26]。

按照淀粉被消化的快慢可以將淀粉劃分為RDS(20 min內(nèi)消化)、SDS(20～120 min內(nèi)消化)和RS(120 min后消化)。由圖2可知不同鮮濕米粉中淀粉的消化片段差異顯著。普通大米米粉RDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為74.11%，而黑米米粉的RDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在70%左右；普通大米米粉的SDS含量比黑米米粉高；普通大米米粉的RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.05%，黑米米粉的RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在21%以上。與普通大米粉相對(duì)比，添加黑米可以顯著降低米粉中RDS含量，提升RS含量。黑米米粉具有更低的淀粉消化率，更有利于降低餐后血糖，滿足現(xiàn)代人群對(duì)營(yíng)養(yǎng)和健康的飲食追求。

不同品種黑米米粉之間的消化片段差異較小，其中SDS含量幾乎沒有差異，RDS含量差距也較小，差異最大的是RS含量，差距在4%以內(nèi)。其中RS含量最高的是珍珠黑米米粉，最低的為黑香米米粉。造成這種差異的主要原因可能是不同品種黑米淀粉在組成和結(jié)構(gòu)上存在一定差異[27]。

圖2 不同品種米粉體外消化特性

3 結(jié)論

黑米品種對(duì)鮮濕米粉的質(zhì)構(gòu)蒸煮特性和老化程度均有顯著影響。黑米中直鏈淀粉含量與黑米米粉的硬度、咀嚼性、水分等指標(biāo)呈顯著的正相關(guān)，與蒸煮損失呈顯著負(fù)相關(guān)；黑米的蛋白質(zhì)含量與米粉的相對(duì)結(jié)晶度、老化焓值呈顯著正相關(guān)，表明黑米中直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量越高，米粉品質(zhì)越好。黑米米粉中的抗性淀粉含量顯著高普通大米米粉，稻花香、洋黑3號(hào)、珍珠黑3種米粉抗性淀粉含量較高。結(jié)合米粉的質(zhì)構(gòu)、蒸煮、老化程度和體外消化特性來看，由稻花香黑米制作的米粉具有較低的淀粉消化率，同時(shí)具有和市售大米米粉相近的硬度、咀嚼性和蒸煮損失，米粉品質(zhì)較好。