米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉老化進(jìn)程的影響

夏 文 付煒瑾 劉成梅 徐興鳳

鐘業(yè)俊1 劉 偉1 左艷娜1 艾亦旻1

（1．南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047；2．武藏野化學(xué)（中國(guó)）有限公司，江西 南昌 330200）

大米中約90%的干物質(zhì)是淀粉，其理化性質(zhì)很大程度由淀粉的性質(zhì)決定［1］。大米淀粉的老化對(duì)大米類食物的硬度、粘性、彈性和品質(zhì)有很大影響，因而對(duì)大米淀粉老化的研究很有實(shí)用價(jià)值。研究［2，3］發(fā)現(xiàn)纖維素衍生物以及蛋白質(zhì)，脂肪等物質(zhì)對(duì)大米淀粉的老化有一定的延緩作用，另外有研究［4］發(fā)現(xiàn)非淀粉類多糖能夠顯著影響淀粉的糊化和流變特性，其中膳食纖維做為一種非淀粉性的多糖越來(lái)越受到關(guān)注。Brennan等［5］發(fā)現(xiàn)膳食纖維的添加會(huì)增加淀粉糊的糊化黏度。Young等［6］報(bào)道，隨著米糠膳食纖維的增加，面團(tuán)的初始糊化溫度、峰值黏度和終值黏度、吸水率和生面團(tuán)的穩(wěn)定性也隨之增加。Lai等［7］研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維的添加能有效增加淀粉的膨脹能力和糊化黏度。

米糠膳食纖維作為一種多糖和高纖維物質(zhì)，很有益健康，但因其口感差而研究得較少［8］，米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉老化影響的研究更是未見報(bào)道。本研究以質(zhì)構(gòu)、XRD、FTIR 和RVA 為分析手段，通過(guò)比較不同添加量的米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉老化的影響，以期為延緩大米淀粉的老化提供一定參考價(jià)值。

1 材料與方法

1．1 材料與儀器

1．1．1 供試材料

大米淀粉：普洱永吉生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1．1．2 主要儀器設(shè)備

RVA 測(cè)試儀：TechMaster型，波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TAXT2型，英國(guó)Stable Micro System 公司；

X 衍射儀：D5000型，英國(guó)Bede公司；

FT－IR分析儀：Nicolet 5700型，美國(guó)Thermo公司；

1．2 試驗(yàn)方法

1．2．1 米糠膳食纖維的制備 參照文獻(xiàn)［9］采用酶解法制備。

1．2．2 樣品糊化和老化 分別稱量30g大米淀粉于3個(gè)燒杯中，在其中分別加入不同量的膳食纖維（0%，5%，10%）按淀粉與水的比1∶2（m∶V），放入水浴中糊化40 min，放入4 ℃冰箱里儲(chǔ)藏1，3，7，12d后進(jìn)行冷凍干燥，凍干樣品后粉碎，過(guò)100目篩，備用。

1．2．3 糊化溫度和回復(fù)值的測(cè)定 在測(cè)量罐中加入3g樣品和25mL 蒸餾水。將其放入RVA 測(cè)試儀中，放入攪拌器，以160r／min的轉(zhuǎn)速攪拌。當(dāng)?shù)矸蹪{液升溫到50 ℃開始計(jì)時(shí)，在50 ℃，保持1 min，經(jīng)過(guò)3．75 min升溫到95 ℃，然后保溫2．5min，經(jīng)過(guò)3．75min后降溫到50℃，之后保溫5min［10］。

1．2．4 硬度和粘性的測(cè)定 取出老化的樣品，放在室溫25 ℃下衡溫2 h，測(cè)試用P／50 探頭。預(yù)測(cè)試速度為1．0mm／s，測(cè)試速度為0．5 mm／s，返回速度：0．5 mm／s，兩次壓縮間隔：5．0s，樣品形變量：40%，觸發(fā)力：5．0g［11］，硬度和粘性從試驗(yàn)結(jié)果中直接得到。

1．2．5 紅外性質(zhì)的測(cè)定 淀粉顆粒的有序表面結(jié)構(gòu)可以通過(guò)紅外來(lái)分析，因?yàn)榧t外光譜可以穿透到顆粒2μm 的深度。光譜掃描范圍從800cm－1到1 200cm－1，掃描累加64次，分辨率是4cm－1［12］。在去卷積之后的譜圖中讀出1 047cm－1和1 022cm－1處的吸光度值，然后通過(guò)計(jì)算得到1 047cm－1和1 022cm－1處的吸光度比值即1 047／1 022（cm－1）。

1．2．6 相對(duì)結(jié)晶度的測(cè)定 X－衍射儀可以用來(lái)分析淀粉的長(zhǎng)程晶體結(jié)構(gòu)。將大米淀粉樣品放在溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為100%的環(huán)境下平衡24h，然后在20mA 和36kV 的條件下，掃描的角度為0°到40°［13］。試驗(yàn)結(jié)果用Origin 7．5軟件進(jìn)行分析。相對(duì)結(jié)晶度的計(jì)算方法參考文獻(xiàn)［13］：

2 結(jié)果與討論

2．1 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉糊硬度和黏度的影響

硬度和粘性能有效反映淀粉的老化程度，老化程度越大硬度越大粘性越小。由圖1 可知，DF 添加量為0%，5%，10%的大米淀粉糊糊化后（第0 天），硬度分別為212．64，285．11，297．56，黏度分別為64．65，73．43，79．53。在之后的儲(chǔ)藏過(guò)程中，所有樣品的硬度都隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而增加，黏度逐漸下降，尤其在前7d變化明顯。但是變化的速率是DF添加量為10%的大米淀粉最小，其次是添加量為5%的大米淀粉，對(duì)照組的變化速率是最快的，這可能是米糠膳食纖維的添加能夠減少淀粉凝膠的水移動(dòng)性［7］，水分遷移緩慢，從而導(dǎo)致硬度的緩慢上升和黏度的緩慢下降［11］。

2．2 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉糊化溫度和回復(fù)值的影響

圖1 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉硬度和黏度的影響Figure1 The effect of dietary fiber of rice bran on hardness and stickiness of aging rice starch

圖2 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉糊化溫度和回復(fù)值的影響Figure2 The effect of dietary fiber of rice bran on pasting temperature and recovery value of aging rice starch

在RVA 的分析中，低的糊化溫度表示快速膨脹，高的回復(fù)值表示老化程度越大［14］。由圖2可知，在第0天，添加了米糠膳食纖維的試驗(yàn)組的糊化溫度是有所上升的，可能是水溶性的膳食纖維會(huì)和水分競(jìng)爭(zhēng)，抑制淀粉溶脹［15］從而需要更高的糊化溫度，這和Nisha等［16］研究發(fā)現(xiàn)在小麥面條里加入不溶性的膳食纖維能提高它的糊化溫度相似。在第1 天的儲(chǔ)存過(guò)程中，所有樣品的糊化溫度和回復(fù)值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明在這個(gè)過(guò)程中已發(fā)生了老化，且上升幅度：DF（0%）＞DF（5%）＞DF（10%）。在之后的儲(chǔ)藏過(guò)程中可以看出，添加了米糠膳食纖維的試驗(yàn)組相比對(duì)照組呈現(xiàn)出更低的回復(fù)值，對(duì)大米淀粉的老化有一定的延緩作用，且DF（10%）的米淀粉延緩效果更好些。

2．3 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉結(jié)晶度的影響

相對(duì)結(jié)晶度可以反映淀粉在老化過(guò)程中的重結(jié)晶情況，結(jié)晶度越大老化程度越大［3］。由圖3可知，所有樣品的結(jié)晶度，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而增加，前7d變化明顯，之后變化很小，且在相同老化時(shí)間下，大米淀粉的結(jié)晶度的增加速率是：DF（0%）＞DF（5%）＞DF（10%）。原因可能是，膳食纖維能夠破壞支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)來(lái)增加淀粉的膨脹力，然而膨脹力的增加能減少自由水的數(shù)量［7］，從而延緩了淀粉分子的重排［10］，導(dǎo)致添加組相對(duì)于對(duì)照組表現(xiàn)出更低的結(jié)晶度變化率。E．Santos等［17］研究發(fā)現(xiàn)含有高纖維的小麥面粉相比低纖維的小麥面粉，它的支鏈淀粉的老化更慢，相對(duì)結(jié)晶度更小，表明米糠膳食纖維能夠延緩淀粉的重結(jié)晶。

圖3 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉結(jié)晶度的影響Figure3 The effect of dietary fiber of rice bran on crystallization of aging rice starch paste

2．4 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉紅外吸光度比值的影響

根 據(jù) Smits 等［18］和 Sevenou 等［12］報(bào) 道 表 明 在1 047cm－1和1 022cm－1處的吸光度值對(duì)應(yīng)的是淀粉有序結(jié)構(gòu)和無(wú)序結(jié)構(gòu)。按照Van Soest等［19，20］報(bào)道，1 047cm－1與1 022cm－1的吸光度比值可以用來(lái)反映淀粉的老化程度，比值越大，老化程度越大。

由圖4可知，在儲(chǔ)藏過(guò)程中對(duì)照組和試驗(yàn)組的1 047／1 022（cm－1）處吸光度的比值都是有所上升，但上升速率最快的是對(duì)照組，其次是DF 添加量為5%的大米淀粉，DF 添加量為10%的大米淀粉最慢，由此可知，米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉的老化有一定的延緩作用。

圖4 米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉紅外吸光度比值的影響Figure4 The effect of dietary fiber of rice bran on infrared absorbance of ageing rice starch paste

3 結(jié)論

本試驗(yàn)分析了不同米糠膳食纖維添加量（0%，5%，10%）的大米淀粉在糊化后的老化過(guò)程。結(jié)果表明，在4 ℃貯藏過(guò)程中，樣品各指標(biāo)在儲(chǔ)藏前7d變化明顯，之后趨于平緩。在相同的儲(chǔ)藏時(shí)間下，膳食纖維添加量為10%的大米淀粉各個(gè)指標(biāo)（硬度、糊化溫度、回復(fù)值、結(jié)晶度、黏度和紅外吸光度比值）變化速率最慢，其次是添加量為5%的大米淀粉，對(duì)照組的大米淀粉變化速率最快，這說(shuō)明米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉的老化有一定的延緩作用，而米糠膳食纖維作為一種富有營(yíng)養(yǎng)的高纖維物質(zhì)，有較廣泛的應(yīng)用，這也為以后生產(chǎn)高纖維的營(yíng)養(yǎng)大米提供了一定的參考價(jià)值。但由于米糠的膳食纖維口感較差，較難被人們接受，在如何改善米糠膳食纖維的口感，提高人們的認(rèn)可度上還有待進(jìn)一步研究。

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