米糠膳食纖維對(duì)大米淀粉糊化特性的影響

李安平，蔣雅茜，周玉杰，梁振英

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004;2.稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

米糠是糙米碾白過程中被碾下的皮層及少量米胚和碎米的混合物，是一種價(jià)廉、利用率低但營(yíng)養(yǎng)豐富的稻米加工副產(chǎn)物［1］。我國(guó)是世界上最大的稻米生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)米糠約1 000萬(wàn)t［2］。米糠浸出或榨出油脂后成為脫脂米糠。脫脂米糠主要用于飼料的生產(chǎn)，部分甚至被廢棄，深加工產(chǎn)品較少，經(jīng)濟(jì)效益低下［3-4］。脫脂米糠中纖維含量達(dá)30%～50%，是良好的膳食纖維原料［5-6］。

稻米是我國(guó)的主食之一。為了獲得更好的口感，稻米需經(jīng)過一系列的精加工，導(dǎo)致最終稻米中所含膳食纖維甚少。脫脂米糠經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸じ纳破涔δ芴匦院涂诟泻笾谱鞒擅卓飞攀忱w維粉末，再添加入稻米中制備成食品，可起到有效補(bǔ)充人體所需膳食纖維的作用。淀粉為稻米的主要成分，各類用稻米制備的食品在加工過程中通常都會(huì)發(fā)生淀粉糊化現(xiàn)象，淀粉糊化特性與稻米食品的加工特性、食品口感以及貯藏老化特性密切相關(guān)。米糠膳食纖維粉加入到稻米中，稻米淀粉原有的糊化特性規(guī)律將受到影響，進(jìn)而影響稻米食品的加工特性，其食味品質(zhì)也將會(huì)因此而發(fā)生改變［7］。添加麥麩膳食纖維對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性，以及對(duì)面包、面條、饅頭等食品品質(zhì)影響方面的研究已有報(bào)道［8］，但關(guān)于將米糠膳食纖維添加入稻米淀粉中后的糊化特性變化規(guī)律尚未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)對(duì)秈米、粳米和糯米等3種類型水稻品種淀粉在加入米糠膳食纖維后的RVA譜特征值進(jìn)行了測(cè)定，進(jìn)而對(duì)RVA譜特征值與膳食纖維添加量和顆粒大小的相關(guān)性進(jìn)行了分析，以期為米糠膳食纖維在食品中的添加提供參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈米(揚(yáng)稻6號(hào))、粳米(武育粳3號(hào))、粳糯米(大華香糯):均來(lái)自湖南農(nóng)科院。

JXFM110型錘式旋風(fēng)磨:鄭州中谷機(jī)械設(shè)備有限公司;YSC-701超微粉碎機(jī):北京燕山正德機(jī)械設(shè)備有限公司;TG18G臺(tái)式高速離心機(jī):江蘇凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;Super4-RVA粘度快速測(cè)定儀:澳大利亞新港公司。

1.2 稻米淀粉的制備

參考陳季旺等［9］的制備方法。稻米粉碎后用質(zhì)量溶度0.2%的NaOH溶液浸泡24 h(料液比1∶5)，再用膠體磨勻漿后過100目篩。濾液在室溫條件下經(jīng)8 000 r/min轉(zhuǎn)速的離心機(jī)離心20 min，去除上清液，沉淀用去離子水洗滌至中性。淀粉沉淀在60℃的溫度下干燥至水分含量為11%左右，然后粉碎過100目篩。

1.3 米糠膳食纖維的制備

新鮮脫脂米糠清洗去雜后，按原料的0.4%加入混合酶(高溫α-淀粉酶與糖化酶按1∶2的質(zhì)量比例混合)，70℃溫度條件酶解45 min，然后用蒸餾水洗滌濾渣至中性。取出濾渣，加入0.3%的蛋白酶，50℃溫度條件酶解45 min，然后用蒸餾水將濾渣洗滌至中性，過濾得濾渣。濾渣在85℃條件下烘至含水量為10%左右，然后用超微細(xì)粉碎機(jī)粉碎，并篩分成200目組(粒徑在200目以上)、120目組(120目-200目)、100目組(100目-120目)和80目組(80目-100目)等4個(gè)不同粒徑的米糠膳食纖維樣品組，其營(yíng)養(yǎng)成分組成含量見表1?？瞻捉M為不添加膳食纖維的純淀粉組。

1.4 稻米淀粉糊化特性的測(cè)定

參照美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)(AACC61-02)關(guān)于稻米淀粉糊化特性操作規(guī)程測(cè)定［10］。根據(jù)試驗(yàn)要求在測(cè)試樣品中分別加入米糠膳食纖維。如果加入米糠膳食纖維的比例為m%，則需稱取米糠膳食纖維3×m%g，以及稻米淀粉3×(1－m)%g，合并兩者，然后加入蒸餾水25 mL，混合均勻，制備成測(cè)試樣品。在實(shí)驗(yàn)過程中，罐內(nèi)變化溫度如下:50℃下保持1 min，以12℃/min的速率上升到95℃(3.75 min);95℃下保持2.5 min;以12℃/min下降到50℃(3.75 min);50℃保持1.4 min。攪拌器初始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)速為960 r/min，之后維持在160 r/min。RVA譜特征值主要用峰值黏度、最低黏度、最終黏度、崩解值和回生值等表示，同時(shí)記錄糊化溫度和峰值時(shí)間。

表1 米糠膳食纖維主要營(yíng)養(yǎng)成分比較(干基，w/w)Tab.1 Proximate composition of rice bran dietary fiber g·g－1

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

2 結(jié)果與討論

2.1 3種稻米淀粉糊化特性比較

每一種稻米淀粉均具有其特征性的糊化特性曲線。圖1和表2為秈米淀粉、粳米淀粉、糯米淀粉等3種稻米淀粉的糊化特性曲線和特征值。

圖1 不同稻米淀粉的糊化特性比較Fig.1 The pasting property values of different varieties

從圖1和表2可以看出，粳米淀粉的峰值粘度(3 391 cP)、最終粘度(2 854 cP)、崩解值(2 536 cP)和回生值(1 999 cP)顯著高于秈米淀粉(分別為2 357、2 682、1 272、1 597 cP)和糯米淀粉(2 952、1 977、1 504、529 cP)，其最低粘度(855 cP)則顯著低于秈米淀粉(1 085 cP)和糯米淀粉(1 448 cP)，但糊化溫度間沒有顯著性差異(P＞0.05)。此結(jié)論與賈良等［11］的研究結(jié)果相似。秈米淀粉糊化的峰值粘度為2 357 cP，低于2 682 cP的最終粘度，具有回生值與崩解值均較高的特征。與秈米和粳米相比，糯米淀粉具有最低的回生值(P＜0.05)和最短的峰值時(shí)間(P＜0.05)，以及較高的崩解值。

表2 不同稻米淀粉的糊化特性比較Tab.2 The pasting property values of different varieties

2.2 不同米糠膳食纖維添加量對(duì)稻米淀粉糊化特性的影響

粳米淀粉、秈米淀粉和糯米淀粉中均加入人們較易接受的粒徑為120目的米糠膳食纖維，比較不同添加量對(duì)其糊化特性的影響，結(jié)果見圖2、圖3和圖4。

圖2 米糠膳食纖維添加量對(duì)粳米淀粉的糊化特性的影響Fig.2 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Japonica rice starch

圖3 米糠膳食纖維添加量對(duì)秈米淀粉的糊化特性的影響Fig.3 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Indica rice starch

圖4 米糠膳食纖維添加量對(duì)糯米淀粉的糊化特性的影響Fig.4 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Glutinous rice starch

從圖2和圖3可以看出，米糠膳食纖維的添加量對(duì)粳米淀粉和秈米淀粉的糊化特征值影響較大。當(dāng)米糠膳食纖維添加量由0%增加到15%時(shí)，粳米淀粉糊化時(shí)的峰值粘度、回生值和崩解值分別下降50.78%、30.36%和 73.11%，峰值時(shí)間延遲 1.66 min，最低粘度和最終粘度分別上升 95.20%和 7.25%。秈米淀粉糊化時(shí)的峰值粘度、回生值和崩解值分別下降18.37%、29.05%和54.48%，峰值時(shí)間延遲0.74 min，最低粘度和最終粘度分別上升23.96%和7.61%。而圖4卻顯示，除空白對(duì)照外，不同米糠膳食纖維添加量對(duì)糯米淀粉的糊化特性的影響較小。添加量在3%～15%，米糠膳食纖維的添加不會(huì)引起糯米淀粉糊化特征值的顯著變化。膳食纖維的添加引起不同大米糊化特性的差異，可能與秈米和粳米相比，糯米淀粉中含有更多的支鏈淀粉，黏性更大，受膳食纖維的影響更小造成的。在大米食品中添加量膳食纖維將會(huì)改變粳米淀粉和秈米淀粉的糊化特性和食味品質(zhì)，但可增強(qiáng)其抗老化能力［12-14］。

2.3 不同粒度米糠膳食纖維對(duì)稻米淀粉糊化特性的影響

粳米淀粉、秈米淀粉和糯米淀粉中均加入人們較易接受的添加量為6%的米糠膳食纖維粉末，比較不同顆粒大小對(duì)其糊化特性的影響，結(jié)果見圖5、圖6和圖7。

圖5和圖6顯示，米糠膳食纖維的粒度大小對(duì)粳米淀粉和秈米淀粉的糊化特性影響不顯著(P＞0.05)。添加4種不同粒度米糠膳食纖維后，稻米糊化時(shí)的峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值、回生值和峰值時(shí)間均無(wú)明顯差異。與空白對(duì)照組相比，粳米淀粉和秈米淀粉添加米糠膳食纖維后糊化時(shí)的峰值粘度顯著下降(P＜0.05)，峰值時(shí)間延遲約1.5 min，但最低粘度和最終粘度變化不顯著(P＞0.05)。此結(jié)果與陳建省［15］和舒慶堯［16］的研究結(jié)論相似。

圖6 不同粒度的米糠膳食纖維對(duì)秈米淀粉糊化特性的影響Fig.6 Effect of dietary fiber particle size on RVA profile characteristics in Indica rice starch

圖7 不同粒度的米糠膳食纖維對(duì)糯米淀粉糊化特性的影響Fig.7 Effect of dietary fiber particle size on RVA profile characteristics in Glutinous rice starch

圖7顯示，無(wú)論加入何種粒度的6%的米糠膳食纖維粉末，糯米淀粉在糊化過程中的峰值粘度、最低粘度、最終粘度以及崩解值和回生值均沒有顯著差異(P＞0.05)。

2.4 稻米淀粉的糊化特征值與米糠膳食纖維添加量和粒度之間的相關(guān)性分析

將3種稻米淀粉的糊化特征值與米糠膳食纖維添加量(0%～15%)間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。從表3可見，粳米淀粉和秈米淀粉的峰值粘度、崩解值和回生值與膳食纖維添加量呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，其最低粘度、峰值時(shí)間和糊化溫度與膳食纖維添加量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。膳食纖維添加量與粳米淀粉的最終粘度之間呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，而與秈米淀粉的最終粘度呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，說明膳食纖維的添加對(duì)粳米淀粉和秈米淀粉的糊化特性影響較大，如果添加量不恰當(dāng)將會(huì)惡化稻米淀粉食品的品質(zhì)。與粳米淀粉和秈米淀粉相比，膳食纖維添加量與糯米淀粉糊化特征值之間的相關(guān)性較低，表明膳食纖維的添加對(duì)糯米淀粉加工產(chǎn)品品質(zhì)影響較小。

表3 稻米淀粉的糊化特征值與米糠膳食纖維添加量之間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficients between dietary fiber addition dosage and RVA profile characteristics in rice starch

3種稻米淀粉的糊化特征值與米糠膳食纖維粒徑大小(小于80目)間相關(guān)性分析結(jié)果見表4。從表4可見，米糠膳食纖維粒徑大小與粳米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值之間的相關(guān)性均不顯著(P＞0.05)。米糠膳食纖維粒徑大小與秈米淀粉的最低粘度和最終粘度呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，其余不顯著。

表4 稻米淀粉的糊化特征值與米糠膳食纖維粒徑之間的相關(guān)系數(shù)Tab.4 Correlation coefficients between dietary fiber particle size and RVA profile characteristics in rice starch

3 結(jié)論

(1)米糠膳食纖維的添加量(0%～15%)對(duì)粳米淀粉和秈米淀粉的糊化特性有較大影響。隨著膳食纖維添加量的增加，粳米淀粉和秈米淀粉糊化時(shí)的峰值粘度、回生值和崩解值依次下降，峰值時(shí)間延遲，最低粘度和最終粘度上升。膳食纖維的添加量會(huì)改變粳米淀粉和秈米淀粉食品的食味品質(zhì)，增強(qiáng)其抗老化能力，但對(duì)糯米淀粉的糊化特性的影響不顯著(P＞0.05)。

(2)米糠膳食纖維的粒度大小(小于80目)對(duì)粳米淀粉、秈米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值影響不顯著(P＞0.05)。此結(jié)論擴(kuò)大了在稻米食品中添加米糠膳食纖維時(shí)的粒徑的選擇范圍。

(3)米糠膳食纖維添加量(0%～15%)與粳米淀粉和秈米淀粉糊化特性中的峰值粘度、崩解值和回生值呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，與其最低粘度、峰值時(shí)間和糊化溫度呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。膳食纖維的添加將會(huì)影響粳米淀粉和秈米淀粉加工產(chǎn)品品質(zhì)。膳食纖維添加量與糯米淀粉糊化特征值之間的相關(guān)性較低。米糠膳食纖維顆粒粒徑大小(小于80目)與粳米淀粉、秈米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值之間的相關(guān)性不顯著(P＞0.05)。

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