陳楚瑤，李丹丹, ，陶 陽，張榮廣，韓永斌,

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院全谷物食品工程研究中心，江蘇南京 210095；2.南京糧食集團，江蘇南京 210095）

紅豆（Vigna angularis）又名紅小豆、赤豆、赤小豆等，主要種植在我國東北部以及朝鮮、日本、菲律賓等東南亞地區(qū)。紅豆有很高的食用價值和保健功能，含有淀粉、蛋白質(zhì)、礦質(zhì)元素等豐富的營養(yǎng)成分以及多種生物活性物質(zhì)，在許多國家被廣泛食用[1-2]。許多研究表明紅豆在抗氧化、抗糖尿病、抗炎癥和抗高膽固醇等方面存在潛力[3-4]。但是，紅豆結(jié)構(gòu)緊密、種皮由于“硬殼作用”（hard shell）對水的透過性很差，存在蒸煮時間長、產(chǎn)品開發(fā)困難、產(chǎn)品種類少等缺陷[5]。紅豆在加工前常需浸泡預(yù)處理，在浸泡的過程中紅豆吸水、種皮軟化，加工適應(yīng)性提高[6-7]。然而，浸泡是一個由水在谷物中擴散行為控制的緩慢過程。常溫下，谷物的長時間浸泡可能會引起微生物污染，從而影響產(chǎn)品的顏色、味道和氣味[8-9]。提高浸泡溫度雖然可以縮短浸泡時間，但是高溫處理不僅會導(dǎo)致谷物顆粒裂開，也會導(dǎo)致大量營養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、纖維素、異黃酮等流入到浸泡液中導(dǎo)致營養(yǎng)損失[10-11]。因此，提高紅豆在常溫浸泡條件下的吸水速率尤為重要。

微波技術(shù)具有快速、方便、介質(zhì)滲透能力強等特點，在食品加工中應(yīng)用廣泛[12-14]。受到微波處理雞蛋會由于內(nèi)部水分子快速震蕩產(chǎn)熱，內(nèi)部產(chǎn)生的蒸汽受內(nèi)膜和殼阻擋、壓力過大而產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象的啟發(fā)[15]，作者前期利用微波直接處理具有一定水分含量的紅豆，發(fā)現(xiàn)短時處理亦可在紅豆表面形成裂縫。VARRIANO-MARSTON等[16]研究表明去除種皮的豆類烹飪時間縮短；李鵬[17]研究表明超聲作用下種皮破損的黑豆吸水速率變快。因此，作者猜想微波預(yù)處理導(dǎo)致的種皮形成裂縫現(xiàn)象可能會促進(jìn)紅豆的吸水過程。

綜上，本文研究不同功率、不同時間微波預(yù)處理對紅豆在清水和果膠酶溶液中吸水特性（吸水速率和飽和吸水率等）的影響，并對微波預(yù)處理后紅豆的外觀以及淀粉特性進(jìn)行表征，旨在為微波技術(shù)在全谷物食品開發(fā)中的利用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅豆 南京糧食集團提供，呈橢圓形，顏色為深紅色，于-20 ℃冷藏避光保存，實驗前用清水清洗紅豆表面去除雜質(zhì)，用瀝干后用吸水紙將紅豆表面的水分擦干（含水量7.86%）；果膠酶 生物試劑，500 U/mg，上海源葉生物科技有限公司；無水檸檬酸、二水合檸檬酸鈉 分析純，上海源葉生物科技有限公司。

WBFY-201微電腦微波化學(xué)反應(yīng)器 上海牧佐科學(xué)儀器有限公司；JA1003電子天平 慈溪市華器實業(yè)有限公司；HH-S 系列數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州萬達(dá)升實驗儀器有限公司；CR-400色彩色差計 柯尼卡美能達(dá)株式會社（日本）；RVA4800 快速粘度分析儀 波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司（瑞典perten）；VHM60P偏光顯微鏡 上海維翰光電科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅豆在清水中的吸水曲線測定 稱取10.0 g紅豆，將紅豆以1:5（w/v）的比例在25 ℃清水中浸泡。浸泡2、4、6、8、10、12、16、20、24、28 h后將樣品表面水分擦凈，稱量重量。每組實驗做三次平行，實驗重復(fù)三次。按照下列公式計算吸水率：

式中：m1表示未浸泡前紅豆質(zhì)量，g；m2表示浸泡后紅豆質(zhì)量，g。

1.2.2 紅豆在果膠酶溶液中的吸水曲線測定 參考陳貞[18]外源酶改善黑米食用品質(zhì)實驗結(jié)果，將果膠酶溶于pH5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中，配制0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mg/mL不同濃度的果膠酶溶液。準(zhǔn)確稱取10.0 g紅豆置于100 mL燒杯中，加入不同濃度的果膠酶溶液50 mL，優(yōu)化出最適的果膠酶溶液濃度。并以清水+果膠酶（0.2 mg/mL）浸泡、緩沖溶液（pH5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉）、緩沖溶液（pH5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉）+果膠酶（0.2 mg/mL）浸泡作為對照，按照1.2.1所述方法繪制吸水曲線。

1.2.3 微波預(yù)處理紅豆在清水中的吸水曲線測定準(zhǔn)確稱取10 g紅豆平鋪于玻璃培養(yǎng)皿底部，放入微波反應(yīng)器內(nèi)中心位置，分別置于100 W功率下處理10、20、30、40、50 s；80、240、400、640、800 W功率下處理30 s。所得微波預(yù)處理樣品直接25 ℃清水浸泡，按照1.2.1所述方法繪制吸水曲線。

1.2.4 微波預(yù)處理紅豆在果膠酶溶液中的吸水曲線測定 1.2.3中微波預(yù)處理得到的紅豆，加入到1.2.2部分優(yōu)化的0.20 mg/mL果膠酶溶液浸泡中一段時間后取出擦干，按照1.2.1所述方法繪制吸水曲線。

1.2.5 色澤測定 利用色差儀從L*（明度，從黑到白，0～100）、a*（紅綠度，從綠到紅，-a～+a）、b*（黃藍(lán)度，從藍(lán)到黃，-b～+b）三個方面來表征微波預(yù)處理對紅豆色澤的影響[19]。每份取微波預(yù)處理后的紅豆顆粒至少10個，利用色差儀對每顆紅豆不同位置取3個點測定紅豆的L*、a*、b*值，每個點采取3次重復(fù)測定平均值。

1.2.6 偏光顯微鏡分析 將微波預(yù)處理紅豆磨成粉，過100目篩。所得紅豆粉均勻地分散在水中（濃度1% w/w），取1～2滴淀粉乳液滴在載玻片上，蓋上蓋玻片后采用偏光顯微鏡觀察淀粉的偏光結(jié)構(gòu)。放大倍數(shù)為500（50×10）倍。

1.2.7 快速粘度分析 采用快速粘度分析儀分析微波預(yù)處理對紅豆糊化品質(zhì)的影響。按美國谷物化學(xué)協(xié)會（American Association for Clinical Chemistry,AACC）操作規(guī)程進(jìn)行測定，測定程序如下：50 ℃保持1 min，以12 ℃/min上升到95 ℃（3.75 min），95 ℃保持2.5 min，以12 ℃/min下降到50 ℃（3.75 min），50 ℃保持2 min。在起始10 s內(nèi)，攪拌速度為960 r/min，以后保持在160 r/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實驗重復(fù)3次，結(jié)果表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。采用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖，利用SAS 9.4（STATISTICAL ANALYSIS SYSTEM）軟件進(jìn)行方差分析（顯著性水平P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 未處理紅豆在清水和果膠酶溶液中的吸水率曲線

圖1（a）表示未處理紅豆在25 ℃清水中浸泡的吸水率變化情況。紅豆浸泡吸水過程曲線呈“S”形：在浸泡初期（0～4 h），紅豆的吸水率緩慢上升；在浸泡中期（4～14 h），紅豆快速吸水；浸泡后期（＞14 h），紅豆吸水達(dá)到飽和，吸水速率變緩。谷物吸水率的變化可以用擴散現(xiàn)象解釋，某一時刻含水量與飽和含水量差形成了谷物吸水的驅(qū)動力。浸泡初期，紅豆中含水量低，吸水迅速；但隨著浸泡過程的進(jìn)行，谷物中含水量增加，驅(qū)動力降低，導(dǎo)致吸水率逐漸降低；當(dāng)達(dá)到飽和含水量時，吸水停止[20]。劉陽等[21]報道綠豆的吸水曲線也呈“S”形。

紅豆子葉細(xì)胞壁中含有大量果膠類物質(zhì)，這可能是限制紅豆快速吸水的因素。參考陳貞[18]利用外源酶改善黑米食用品質(zhì)實驗結(jié)果配制0.05～0.30 mg/mL不同濃度的果膠酶溶液，根據(jù)紅豆在清水中浸泡曲線，選擇了吸水率變化較大的8 h為單因素實驗的浸泡終點。圖1（b）表示25 ℃浸泡8 h時紅豆的吸水率隨著果膠酶濃度的變化曲線。由圖可見，隨著酶濃度的增加，紅豆的吸水率逐漸提升；當(dāng)酶濃度達(dá)到0.20 mg/mL時，吸水率約為31.36%；之后，隨著果膠酶濃度的進(jìn)一步增加，紅豆吸水速率變化不明顯。因此，選取果膠酶濃度為0.20 mg/mL為后續(xù)實驗的參數(shù)。圖1（a）呈現(xiàn)了未處理紅豆在25 ℃清水和0.2 mg/mL果膠酶溶液中浸泡吸水率變化情況。由圖可見，在pH5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中浸泡抑制了紅豆的吸水，吸水率始終低于在清水中浸泡的處理組。這一現(xiàn)象有可能是緩沖溶液中鹽溶液濃度較高，紅豆在低水勢的溶液中，由于鹽離子形成滲透壓，抑制了水分進(jìn)入紅豆種內(nèi)[22]。此外，在清水中加入果膠酶處理對紅豆的吸水率無明顯促進(jìn)作用，這可能是由于果膠酶在清水的pH和溫度條件下酶活性都不高。在檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中加入果膠酶，紅豆在浸泡過程的快速吸水階段吸水率有一定的提升，但是達(dá)到吸水平衡的時間以及平衡時的飽和吸水率無明顯差異，可能是由于紅豆種皮質(zhì)地堅硬、水分滲透慢，且常溫下酶活性不高，果膠酶不能很好地作用于細(xì)胞壁。綜上，選擇檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液的果膠酶溶液進(jìn)行后續(xù)實驗。

圖 1 紅豆的吸水率曲線（a）和吸水率（b）Fig.1 Water absorption curves (a) and water absorption rate (b) of adzuki beans

2.2 微波預(yù)處理對紅豆在清水中吸水率曲線的影響

圖2（a）表示紅豆經(jīng)過800 W微波預(yù)處理不同時間后，在25 ℃下的吸水率變化情況。微波預(yù)處理10 s紅豆的吸水率曲線與未處理紅豆無明顯差異。在浸泡前期，微波預(yù)處理20～50 s的紅豆與未處理樣品相比，隨著微波時間的延長，吸水率達(dá)到平衡所需的時間更短。這一現(xiàn)象可能是由于微波具有很強的介質(zhì)滲透能力，可以同時加熱物料的內(nèi)部和外部。微波使紅豆內(nèi)部淀粉顆粒結(jié)構(gòu)坍塌、晶體破壞，使得淀粉可以更快地吸收水分；同時由于紅豆內(nèi)部有一定的水分，微波使紅豆體積膨脹，種皮產(chǎn)生局部變薄或者破裂的現(xiàn)象，促使水分更快地進(jìn)入子葉細(xì)胞壁、軟化種子、促進(jìn)子葉吸水膨脹[23-24]。但是，隨著微波時間的延長，樣品達(dá)到吸水飽和時的吸水率降低。這一現(xiàn)象有可能是微波預(yù)處理使紅豆種皮產(chǎn)生破裂時，隨著吸水過程進(jìn)行，紅豆內(nèi)部的可溶性固形物損失更多，總重量減小。李鵬[17]研究表明豆類浸泡過程中損失的可溶性固形物主要是含氮化合物、水溶性礦物質(zhì)、游離淀粉等。綜上，微波30 s時紅豆吸水率增速較快、飽和吸水率變化相對較小，因此選擇此條件進(jìn)行后續(xù)的實驗。

圖 2 微波預(yù)處理時間（a）和功率（b）對紅豆在清水中吸水率曲線的影響Fig.2 Effect of microwave pretreatment time (a) and power(b) on the water absorption curves of adzuki beans soaked in distilled water

圖2（b）表示紅豆樣品經(jīng)過不同功率微波預(yù)處理30 s后，在25 ℃下的吸水率變化情況。在浸泡前期，80 W功率微波預(yù)處理的紅豆吸水率曲線與未處理紅豆相比，吸水率低于未處理組的紅豆；240 W功率處理與未處理紅豆相比吸水率無明顯差異；400、640、800 W功率處理的紅豆與未處理樣品相比，隨著微波功率的增大，吸水速度有增加的趨勢，吸水率達(dá)到平衡所需的時間更短。低功率微波處理會導(dǎo)致少量水分蒸發(fā)，紅豆質(zhì)地變硬，從而吸水速度降低；而高功率微波預(yù)處理可導(dǎo)致紅豆表皮形成裂縫，同時破壞淀粉顆粒內(nèi)氫鍵作用力，改善其吸水作用[23]。在浸泡后期，640和800 W功率微波預(yù)處理樣品的飽和含水量比未處理組要低；其余微波預(yù)處理組與未處理紅豆相比，達(dá)到吸水平衡時的飽和含水量無明顯差異。這一現(xiàn)象可能是高功率微波預(yù)處理在紅豆表皮可形成裂縫，浸泡達(dá)到飽和后，隨著紅豆體積的膨脹，表皮裂縫也加大，因此更多的固形物溶出，而低功率處理則不能形成明顯裂縫。與640 W時相比，雖然800 W微波處理后，飽和吸水量有所降低，但紅豆吸水率提高最為明顯，因此本論文選擇吸水率最高的800 W微波處理組進(jìn)行后續(xù)實驗。

2.3 微波預(yù)處理對紅豆在果膠酶溶液中吸水曲線的影響

圖3（a）表示紅豆樣品經(jīng)過微波（800 W）預(yù)處理不同時間后，在25 ℃ 0.20 mg/mL果膠酶溶液中浸泡的吸水率變化情況。在浸泡前期，微波預(yù)處理10 s的紅豆吸水率曲線與未處理紅豆無明顯差異。微波預(yù)處理20～50 s的紅豆與未處理樣品相比吸水速度有所提升，其中微波預(yù)處理20 s的樣品吸水速度均低于微波預(yù)處理30、40、50 s樣品。這種現(xiàn)象可能與種皮形成裂縫以及部分淀粉顆粒發(fā)生糊化有關(guān)，與微波預(yù)處理紅豆在清水中吸水率曲線變化趨勢大致相同。但是，微波預(yù)處理30 s和40 s樣品，在浸泡6～8 h時吸水率的增加大于清水中。這種現(xiàn)象可能是酶溶液通過種皮裂縫更易進(jìn)入接觸子葉，影響細(xì)胞壁中果膠多糖的結(jié)構(gòu)，從而使細(xì)胞壁喪失剛性，促進(jìn)吸水的過程[25-26]。浸泡后期，吸水達(dá)到飽和時，微波預(yù)處理40、50 s的飽和吸水率低于其他處理組。但與清水浸泡相比，該飽和吸水率的變化較小。此現(xiàn)象可能是因為酶緩沖溶液中滲透壓高，抑制了紅豆顆粒的膨脹，也減小了固形物損失率?？偟膩碚f，微波預(yù)處理30 s使紅豆在前期吸水率升高，且對紅豆表皮完整性破壞不大，因此選擇30 s作為后續(xù)實驗的條件較為合適。

圖 3 微波預(yù)處理時間（a）和功率（b）對紅豆在果膠酶溶液中吸水率曲線的影響Fig.3 Effect of microwave pretreatment time (a) and power(b) on the water absorption curves of adzuki beans soaked in pectinase solution

圖3（b）表示紅豆樣品經(jīng)過不同功率處理相同時間（30 s）后，在25 ℃ 0.20 mg/mL果膠酶溶液中浸泡的吸水率變化情況。在浸泡前期，80和240 W功率微波預(yù)處理對紅豆吸水并無明顯促進(jìn)作用。80 W功率處理后的紅豆在浸泡前期吸水率低于未處理組，與清水中浸泡的現(xiàn)象一致。這可能是因為低功率以及短時間的微波預(yù)處理對紅豆的膨脹沒有較為明顯的影響，種皮結(jié)構(gòu)依然致密，因此果膠酶對吸水率無明顯的改善作用。400、640、800 W功率預(yù)處理的紅豆與未處理樣品相比，隨著微波功率的增大，吸水速度有增加的趨勢，與清水中浸泡的變化趨勢一致。可能是隨著功率的增大，紅豆體積膨脹更明顯，表皮逐漸出現(xiàn)縫隙或破裂，有利于酶溶液進(jìn)入種皮，果膠酶作用于子葉細(xì)胞壁，改善紅豆細(xì)胞壁的通透性，從而促進(jìn)吸水。在浸泡后期，不同微波功率預(yù)處理的紅豆達(dá)到飽和時的吸水率無明顯差異，沒有出現(xiàn)清水中浸泡的飽和吸水率顯著降低情況。由2.1可知，果膠酶緩沖溶液可能會抑制紅豆的吸水，因此在不同功率微波預(yù)處理后的紅豆吸水飽和時體積差異不大，飽和吸水率差距也不大。

2.4 微波預(yù)處理對紅豆外觀的影響

2.4.1 紅豆外觀形態(tài)的變化 圖4為紅豆在不同時間和功率微波預(yù)處理后的外觀形態(tài)。由圖可見，隨著微波時間的增長和微波功率的增大，紅豆的色澤變深，表皮逐漸出現(xiàn)開裂，顆粒變大。在800 W功率下處理10～20 s紅豆外觀變化不明顯，其中20 s處理出現(xiàn)了少數(shù)紅豆顆粒膨脹的現(xiàn)象。微波預(yù)處理30 s時大多紅豆顏色變深、顆粒膨脹、表皮出現(xiàn)裂縫。微波40和50 s時幾乎所有紅豆表皮產(chǎn)生明顯裂縫，隨著時間的增加，紅豆顏色加深明顯，且逐漸出現(xiàn)表皮開裂、脫粒的情況。綜上可見，微波預(yù)處理30 s可以使多數(shù)紅豆表皮產(chǎn)生裂縫，且外觀較佳，因此選擇此條件作為后續(xù)實驗的微波時間是較為合理的。在相同微波時間下，隨著微波功率的加大，紅豆的色澤變深，顆粒變大，但僅在微波功率640和800 W時才出現(xiàn)較明顯表皮裂縫的現(xiàn)象。紅豆表皮產(chǎn)生的裂縫將有助于水和酶試劑的進(jìn)入，從而提高清水浸泡和酶法浸泡速率，與2.2和2.3部分的結(jié)論一致。

圖 4 微波預(yù)處理對紅豆外觀的影響Fig.4 Effect of microwave pretreatment on the appearance of adzuki beans

2.4.2 紅豆表皮色度的變化 由表1可知，與未處理紅豆相比，在相同的功率下，隨著微波預(yù)處理時間的加長，紅豆的L*值、a*值、b*值均呈現(xiàn)降低的趨勢。微波10～20 s的紅豆L*值之間無顯著差異（P＞0.05）；微波30～50 s的紅豆L*值無顯著差異（P＞0.05），但是相比10～20 s顯著降低（P＜0.05）。微波10～20 s紅豆a*值與未處理紅豆無顯著差異（P＞0.05），微波30～50 s的紅豆a*值隨著時間的加長而降低。微波10 s的紅豆b*值相比未處理紅豆無顯著差異（P＞0.05），但微波20～50 s紅豆隨著時間的加長，b*值降低。

由表2可知，在相同的處理時間下，隨著微波功率的增大，L*值、a*值、b*值均呈現(xiàn)降低趨勢。80 W微波預(yù)處理紅豆與未處理紅豆相比，L*值與未處理紅豆相比無顯著差異（P＞0.05）。240～800 W處理隨著微波功率的加大，L*值逐漸降低；其中240、400、640 W之間L*值無顯著差異（P＞0.05）。80～240 W微波預(yù)處理與未處理紅豆相比a*值無顯著差異（P＞0.05）；640和800 W微波預(yù)處理紅豆a*值之間無顯著差異（P＞0.05），但是它們與未處理紅豆相比均顯著降低（P＜0.05）。80 W微波預(yù)處理與未處理紅豆相比b*值無顯著差異（P＞0.05），而240～800 W微波預(yù)處理紅豆b*值隨著功率的加大逐漸降低。

由表1和表2可見，微波時間的延長以及微波功率的增大都會導(dǎo)致紅豆顏色發(fā)生改變，L*值、a*值、b*值的變化主要體現(xiàn)為顏色變暗、紅色減弱、黃色減弱。紅豆顏色變暗可能和微波加熱時產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物褐色物質(zhì)有關(guān)[27]。偏紅色素減小，偏黃色素減小，可能和紅豆種皮中色素在微波作用下性質(zhì)的改變有關(guān)。據(jù)報道，紅豆種皮中的紅色物質(zhì)是一種“花色素”，主要成分為3,5,7-三羥基花（色）苷，是多元酚的一種[28]。有研究表明當(dāng)溫度高于80 ℃時花色苷C3位上糖基發(fā)生水解，紅豆花色苷的熱穩(wěn)定性較差[29]。因此，紅豆色澤的改變也有可能是微波使種皮細(xì)胞內(nèi)成分被選擇性加熱，使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變了細(xì)胞內(nèi)色素的含量和分布[30]。

2.5 微波預(yù)處理對紅豆淀粉偏光十字的影響

紅豆淀粉形狀絕大部分為橢圓形或卵形，部分小顆粒為圓形，與吳丹楓等[31]觀察的情況一致。通過偏光顯微鏡觀察，放大倍數(shù)為500倍下可以看見紅豆淀粉清晰顯示出典型的雙折射模式（馬耳他十字）（圖5a）。這是由于淀粉中存在半結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)，不同區(qū)域中分子鏈排列方式不同，在折射率上存在差異[32]。由圖5（a）～（k）可見，隨著微波時間的延長和微波功率的加大，位于部分淀粉顆粒臍點處十字交叉的黑色區(qū)域變大，隨后大部分偏光十字的亮區(qū)出現(xiàn)減弱、暗紋和破壞的現(xiàn)象。這些結(jié)果表明微波預(yù)處理會對紅豆淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)造成一定破壞。同時，隨著偏光十字的減弱，出現(xiàn)更多淀粉顆粒聚集在一起，這種現(xiàn)象可能是破壞的淀粉顆粒間相互黏附的結(jié)果。另外，也有研究表明蛋白質(zhì)在糊化過程中會形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將淀粉顆粒包圍起來[33]。

表 1 微波預(yù)處理時間對紅豆色度的影響Table 1 Effect of microwave pretreatment time on the color of adzuki beans

表 2 微波預(yù)處理功率對紅豆色度的影響Table 2 Effect of microwave pretreatment power on the color of adzuki beans

圖 5 微波預(yù)處理對紅豆淀粉偏光十字的影響Fig.5 Effect of microwave pretreatment on the polarization cross of adzuki bean starch

2.6 微波預(yù)處理對紅豆糊化特性的影響

糊化特性可以反映出微波預(yù)處理后紅豆中淀粉的品質(zhì)變化。淀粉糊化的過程是無定形區(qū)吸水膨脹后小分子聚合物溶出，淀粉內(nèi)結(jié)晶區(qū)逐漸消失，大分子聚合物溶出，最終淀粉顆粒破裂[34]。由圖6（a）以及表3可知，經(jīng)過不同時間微波預(yù)處理的紅豆的淀粉，隨著微波時間的增長，峰值黏度和谷值黏度呈先上升后下降的趨勢，在800 W、20 s時峰值黏度和谷值黏度最高，800 W、50 s時最低；崩解值呈增大的趨勢。由圖6（b）以及表4可知，與未處理紅豆相比，經(jīng)過不同功率微波預(yù)處理的紅豆淀粉，峰值黏度、谷值黏度呈上升的趨勢，回生值在微波功率低于400 W時略有增加，但隨著微波功率的進(jìn)一步增加，回生值顯著降低（P＜0.05），糊化溫度經(jīng)640 W和800 W微波預(yù)處理后顯著增加（P＜0.05），而其他功率微波處理后變化不明顯。

圖 6 微波預(yù)處理時間（a）和功率（b）對紅豆糊化曲線的影響Fig.6 Effect of microwave pretreatment time (a) and power (b) on the pasting curves of adzuki beans

崩解值是峰值黏度和谷值黏度的差值，差值越大說明加熱中破裂并且釋放的淀粉分子越多。在800 W功率下，隨著微波時間的增長，紅豆粉崩解值增大，紅豆中更多的淀粉顆粒破碎，與PINKROVA等[35]使用微波處理水稻淀粉的結(jié)論一致。在相同時間處理下，80 W和240 W微波預(yù)處理的紅豆淀粉崩解值與未處理組相比崩解值減小，可能是在低功率下微波使蛋白質(zhì)形成包裹淀粉顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，破裂而釋放出的淀粉分子少[33]。隨著功率的增大，微波的熱效應(yīng)逐漸破壞這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使得崩解值呈上升的變化趨勢。回生值是最終黏度與谷值黏度的差值，回生值越高表示淀粉冷糊穩(wěn)定性越差、越容易老化。在相同功率下微波預(yù)處理20～50 s，隨著微波時間的延長，紅豆淀粉的回生值呈上升趨勢，與陳培棟[36]用微波處理糙米的研究結(jié)論一致。這可能是由于長時間的微波預(yù)處理使淀粉顆粒結(jié)構(gòu)更致密，直鏈淀粉之間相互靠近、有序排列，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)重結(jié)晶，造成了淀粉早期更易老化的現(xiàn)象。在相同處理時間，不同功率處理下，隨著微波功率的增大紅豆粉的回生值有下降的趨勢，這一現(xiàn)象可能是短時間的微波預(yù)處理加強了紅豆淀粉和蛋白質(zhì)的交聯(lián)作用，淀粉顆粒更加穩(wěn)定，冷糊穩(wěn)定性好[37]。微波時間和功率的增大使糊化溫度的升高，此現(xiàn)象可能是由于紅豆中含有較多的蛋白質(zhì)，在微波對紅豆處理時，蛋白質(zhì)與淀粉顆粒之間形成了更強交聯(lián)的復(fù)合物。復(fù)合物的形成主要來自蛋白中極性氨基酸官能團和淀粉中糖羥基之間氫鍵的形成，因此需要更高的溫度對紅豆淀粉顆粒進(jìn)行結(jié)構(gòu)的崩解以及淀粉糊的形成[38]。

表 3 微波預(yù)處理時間對紅豆糊化特性的影響Table 3 Effect of microwave pretreatment time on the pasting characteristics of adzuki beans

表 4 微波預(yù)處理功率對紅豆糊化特性的影響Table 4 Effect of microwave pretreatment power on the pasting characteristics of adzuki beans

3 結(jié)論

微波預(yù)處理可顯著影響紅豆在25 ℃清水和果膠酶中浸泡的吸水特性。隨著微波時間的延長、微波功率的增大，紅豆的吸水速率呈顯著上升趨勢，但飽和吸水率呈降低的趨勢。800 W、30 s微波預(yù)處理后，紅豆的吸水率顯著提高，飽和吸水率降低較少，且產(chǎn)品保持完整顆粒狀態(tài)、尺寸變化不明顯，因此選擇此條件為最佳處理條件。在該條件下，紅豆在25 ℃清水和果膠酶溶液中浸泡6 h的吸水率相比未處理組分別提高了28.78%和30.89%，達(dá)到吸水飽和的時間相比未處理組分別縮短了約8 h和4 h；清水中飽和吸水率降低了10.64%、果膠酶溶液中無明顯降低。通過對紅豆外觀、淀粉糊化特性等表征發(fā)現(xiàn)，微波預(yù)處理對紅豆吸水率的改善與紅豆表皮產(chǎn)生裂縫、淀粉糊化和顆粒破碎有關(guān)。在800 W、30 s條件下，紅豆體積略有膨脹，表皮出現(xiàn)裂縫，顏色變暗；淀粉顆粒部分糊化和破碎、偏光十字減弱、崩解值增大、回生值降低?？偟膩碚f，本論文表明微波預(yù)處理在改善谷物浸泡特性方面具有處理時間短、改善作用明顯等優(yōu)點，可為全谷物食品加工提供新技術(shù)和新方法。