不同品種秈米直鏈淀粉含量對米線加工特性和品質(zhì)的影響

史韜琦,張 晨,丁文平,王月慧,陳 曦,莊 坤

(武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,教育部大宗糧油精深加工重點實驗室,湖北武漢 430023)

米線的研究最早起源于中國,距今已有幾千年的歷史[1]。米線是以大米為原材料,通過清理、浸泡、磨漿、熟化與擠壓成型工序制作而成的非油炸食品,其柔韌、滑爽,具有嚼勁[2],一直都是我國南方地區(qū)人們的主要傳統(tǒng)食品。

對于米粉加工而言,檢測并且分析原料特性指標,探究大米品種、組分和理化特性對米線加工品質(zhì)的影響,可從源頭上確保其產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。李莎莎等[3]研究發(fā)現(xiàn)原料品種不同,淀粉性質(zhì)不同,會導(dǎo)致其糊化性質(zhì)以及粉質(zhì)特性存在差異,直接或間接影響糙米制品品質(zhì)。張喻等[4]研究了幾種來自湖南省農(nóng)科院稻米品種,探討了大米淀粉特性與米線品質(zhì)的關(guān)系,結(jié)果表明直鏈淀粉含量對米線品質(zhì)影響最大。孫慶杰[1]將早秈和晚秈米按比例復(fù)配制作米線,并通過相關(guān)性分析探究了直鏈淀粉含量與米線品質(zhì)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量>23%時,制出的米線質(zhì)量較好。但是,目前該領(lǐng)域的研究依然不夠全面。淀粉是日常膳食不可或缺的部分,其消化性與人體健康相關(guān)。Chung等[5]探究不同直鏈淀粉含量的大米淀粉的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)與體外消化率的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)大米淀粉的分子和晶體結(jié)構(gòu)對體外淀粉的消化率具有重要影響。Jeong等[6]對不同直鏈淀粉含量的水稻品種及其理化性質(zhì)通過流變學(xué)測定方法對體外淀粉消化率進行了研究,高直鏈淀粉大米粉具有較高的混合穩(wěn)定性和彈性。高直鏈面條呈現(xiàn)出更堅實的質(zhì)地,有助于減少烹飪損失,直鏈淀粉含量高的淀粉消化率較低。

到目前為止,關(guān)于大米原料加工品質(zhì)雖已有報道,但往往所選秈米品種范圍不夠廣,代表性不夠強,針對直鏈淀粉對米線消化特性研究相對較少等問題。本實驗對6種不同直鏈淀粉含量秈米加工特性和品質(zhì)的影響進行研究分析,以期為具有低消化特性且品質(zhì)高的米線研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

潤珠537 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;二優(yōu)培九 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;榮優(yōu)585 江西天涯種業(yè)有限公司;株兩優(yōu) 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);合香源 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;1007t 安徽合肥豐樂種業(yè)股份有限公司;支鏈淀粉標準品(純度>99.9%)、直鏈淀粉標準品(純度>99.9%) Sigma試劑有限公司;瓜爾豆膠(30550)、胃蛋白酶(p7000-25 g,≥250 U/mg prot)、轉(zhuǎn)化酶(I4504-250 mg,≥450 U/mg prot)、α-淀粉酶(A3176,≥5 U/mg prot) 美國Sigma公司;葡萄糖試劑盒(GOPOD)、E-AMGDF 愛爾蘭Megazyme公司;碘、碘化鉀、鹽酸、氫氧化鈉 分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

AL204型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司(上海);TA-XT2i物性測試儀(質(zhì)構(gòu)儀) 英國Stable Mciro System公司;全自動米線機 旭眾食品機械;Q2000差示掃描量熱儀 美國TA有限責任公司;Empyrean x-射線衍射儀 荷蘭瑞影公司;ZHSY-50振蕩培養(yǎng)箱 上海知楚儀器;JXFM110型錘式旋風(fēng)磨 上海嘉定糧油儀器有限公司;LGJ-18型冷凍干燥器 北京松源華興科技發(fā)展有限公司;Enspire多功能酶標儀 美國鉑金埃爾默;TGL-16M高速離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;QL-866渦旋混合儀 江蘇其林貝爾儀器制造有限公司;超純水機 上海和泰儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 米線的制備 原料秈米→潤洗→浸泡→濾水→粉碎→擠絲成形→老化成品。

參照文獻[7]稍作調(diào)整,準確稱取1500 g秈米樣品,放入鋼盆中,加入適量的蒸餾水攪動,使秈米與水充分的混勻,放置室溫下浸泡8 h,之后晾干2 h,然后利用萬能粉碎機磨粉,過80目篩備用,取3 g測定其水分含量并記錄。將濕粉的含水量調(diào)至40%,攪勻、搓成粒后,置于溫控80 ℃左右擠絲機內(nèi)擠絲加工成米線,制作完成的米線置于室溫24 h,放入4 ℃冰箱備用。

1.2.2 秈米的基本理化指標測定 水分測定:參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》;直鏈淀粉測定:參照GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》;蛋白質(zhì)測定:參照GB 5009.5-2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》;粗脂肪測定:參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》;灰分測定:參照GB/T 5505-2008《食品中灰分的測定》。

1.2.3 米線的蒸煮特性測定

1.2.3.1 蒸煮損失 稱取米線10 g(長度10 cm以上),精確到0.01 g,倒入10倍沸水,置于沸水浴中微沸10 min,用不銹鋼濾勺撈出全部米粉用作感官評價[8],剩余液體倒入已恒重的容器中,放置于水浴鍋上蒸干后放入(105±2) ℃的烘箱中烘至恒重,稱取干物質(zhì)質(zhì)量,精確至0.01 g。

式中,m為樣品質(zhì)量,g;m1為樣品與稱量皿一起干燥后的質(zhì)量,g;m2為干燥后稱量皿的質(zhì)量,g;X為樣品中的水分含量,%。

1.2.3.2 斷條率 選擇長度15 cm的米線,用天平稱m根樣品置于相應(yīng)容積的器皿中,按1∶20的比例(試樣∶水)加入沸水,置于90 ℃保溫,加蓋浸泡10 min,用筷子將試樣攪散,濾去湯汁,過冷水,濾干,當即分開不足10 cm和10 cm以上的米線,分別稱重[8],按下式計算斷條率:

式中,m1為不足10 cm米線質(zhì)量,g;m為浸泡后試樣質(zhì)量,g。

1.2.3.3 復(fù)水時間 稱取10 g米線,置于其重量10倍沸水的燒杯中微沸,用濾紙蓋住燒杯口靜置,并用秒表計時,9 min后取出1根放于兩玻璃片中擠壓,觀察有無白色的硬心,每隔10～15 s測一次直到無白色硬心為止,此時熱水浸泡的時間即為復(fù)水時間[7]。

1.2.4 熱力學(xué)特性測定 將秈米磨粉過100目篩,稱量4 mg左右,與水按照1∶2 g/mL的比例混合,取少量加入標準鋁坩堝,稱重壓蓋后,于4 ℃密封平衡1 d。測量同時,用空坩堝做空白參照。測量溫度范圍:20～120 ℃,升溫速率為10 ℃/min。用Thermal analysis軟件計算得出起始溫度To、峰值溫度Tp、終止溫度Tc和糊化焓ΔH的變化情況。

1.2.5 晶體特性 將秈米及米線磨粉過300目篩,采用X射線衍射儀測定其晶體特性。衍射條件:特征射線CuKa,加速電壓40 kV,管電流30 mA,測量角度2θ為5～60 °,掃描速度4 °/min。結(jié)果采用Origin作圖,利用Jade軟件分別算出結(jié)晶區(qū)Ac和非結(jié)晶區(qū)Aa,結(jié)晶區(qū)面積占整個區(qū)域面積的比值即為相對結(jié)晶度,

式中,Ac是結(jié)晶區(qū)部分面積;Aa是非結(jié)晶區(qū)部分面積。

1.2.6 米線的質(zhì)構(gòu)特性測定 將米線于沸水中煮7 min后撈出,用冷水沖淋,用濾紙將米線表面的水分沾干,并截取2.5 cm米線平放于檢測臺。在TPA模式中選擇P36探頭,壓縮比為50%,測前速度為1 mm/s,測中速度為1 mm/s,測后速度為1 mm/s,觸發(fā)力為5 g,參數(shù)獲取速率為500 pps,進行兩次壓縮,又稱為兩次咀嚼實驗。

1.2.7 感官評價 感官評價采用樣品盲評,具體參考標準見表1[9],并做適當改動。根據(jù)國家標準GB/T 15549.1995對感官評價員進行篩選并培訓(xùn)12人,然后對六種米線外觀、氣味、口感進行評價打分,總分100分,最后將所有分數(shù)平均作為樣品最后得分。

表1 米線感官評價標準(分)

1.2.8 體外模擬消化 將未蒸煮和煮熟米線(稱取10 g米線置于100 g水中蒸煮,蒸煮時間為該品種的復(fù)水時間)分別放在培養(yǎng)皿里面,在-40 ℃下冷凍2 h后冷凍干燥24 h,再磨粉以備用,將原粉、上述步驟備用粉過60目篩后分別裝入試樣100 mg于50 mL離心管中,3組平行。參考文獻[10]方法利用多種酶進行模擬消化,根據(jù)葡萄糖標準曲線求取每個樣品水解后的葡萄糖質(zhì)量,然后按照公式計算樣品的水解率(hydrolyzing rate,HR)。

式中:mg為葡萄糖質(zhì)量,μg;7/0.1為在不同水解時間體積校正值;1.1/0.1為GOPOD步驟體積校正值;1/1000為葡萄糖質(zhì)量轉(zhuǎn)換值;md為樣品干質(zhì)量,mg;162/180為從淀粉獲得的游離D-葡萄糖轉(zhuǎn)換到淀粉中存在的脫水D-葡萄糖因子。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組進行3次平行和重復(fù)實驗,數(shù)據(jù)處理采用SPSS 22和Origin 8.5繪圖軟件其中,顯著性分析采用Duncan檢驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種秈米的主要基本成分

表2為6種秈米的基本主要成分測定結(jié)果,由表2可知,水分含量在12.41%～13.87%之間,粗脂肪含量在0.37%～1.32%之間,蛋白質(zhì)含量在7.51%～9.23%之間,灰分含量在0.53%～0.74%之間。直鏈淀粉含量在10.26%～24.91%之間,是含量差異最大的基本成分,廣東合香源品種直鏈淀粉含量最高,為24.91%,二優(yōu)培九品種直鏈淀粉含量最低,為10.26%,選用不同地區(qū)樣品分析秈米直鏈淀粉含量對米粉絲品質(zhì)和消化性的影響具有較好的代表性。

表2 秈米的主要基本成分(%)

2.2 不同品種秈米米線的蒸煮品質(zhì)

復(fù)水時間是衡量米線煮透、水分和硬度是否達到食用要求的指標。由表3可知,合香源復(fù)水時間長達780 s,復(fù)水時間最短的是二優(yōu)培九品種為585 s。這可能與直鏈淀粉含量有關(guān),學(xué)者Cham等[11]有報道稱,米粉絲的蒸煮時間為 5 min,直鏈淀粉含量越高,外界水分越難從米線表面侵入內(nèi)部,導(dǎo)致復(fù)水時間升高。而本研究測得米線的復(fù)水時間相對較長(大于10 min),可能與試驗方法、品種不同的原因有關(guān)。

表3 米線蒸煮品質(zhì)

蒸煮損失表現(xiàn)出在合適的蒸煮時間內(nèi),米線表面煮脫部分,在一定程度上能夠反映米線品質(zhì)。合香源品種米線蒸煮損失率最低,為9.94%,其次是榮優(yōu)585,為10.01%,二優(yōu)培九最高,達到24.26%,隨著直鏈淀粉含量降低,蒸煮損失率、斷條率有升高趨勢。Hermansson等[12]報道,直鏈淀粉具備著抑制淀粉凝膠膨脹的作用特性,當直鏈淀粉含量較高時會造成米粉絲膨脹率的降低、彈性的增加,蒸煮損失以及斷條率的降低,本研究結(jié)果與之基本一致。

2.3 不同品種秈米的熱力學(xué)特性

如表4所示,與其他品種相比較,二優(yōu)培九品種起始糊化溫度最低,為63.51 ℃左右,其直鏈淀粉含量最低,需要的玻璃化溫度低,易于軟化和膨脹,更容易糊化,品質(zhì)較差。ΔH主要代表淀粉糊化過程中雙螺旋結(jié)構(gòu)的解聚和淀粉顆粒溶脹崩解所需的能量,Tester等[13]研究表明,假設(shè)直鏈淀粉大分子絕大多數(shù)都是在淀粉顆粒的無定形區(qū)域,那么直鏈淀粉含量越高,則凝膠溫度越高。榮優(yōu)585樣品的糊化焓變值最高,為8.136 J/g,說明榮優(yōu)585品種糊化最難,所需能量最大。

表4 秈米的熱力學(xué)特性

2.4 不同品種秈米及米線粉的晶體結(jié)構(gòu)

由圖1中可以看出,六種大米粉分別在2θ為單峰15.3、23.5 °和雙峰17.1、18.2 °處有明顯的衍射峰,為典型的A型晶型,具有很強熱穩(wěn)定性,原粉不易被淀粉酶和糖化酶分解利用。由Jade軟件分析,合香源、榮優(yōu)585、株兩優(yōu)、潤珠537、1007T、二優(yōu)培九幾個品種原粉結(jié)晶度依次為29.4%、32.7%、34.2%、36.2%、38.6%、39.2%,隨著直鏈淀粉含量降低,樣品的結(jié)晶度逐漸升高,與張艷霞[14]結(jié)論相似,有學(xué)者認為淀粉糊中直鏈分子越多,越容易形成晶體,晶體結(jié)構(gòu)也更加牢固和穩(wěn)定[15]。圖2中米線粉在13.1和20.1 °出現(xiàn)V型衍射峰,這是由于擠壓加工破壞了淀粉原有的晶體結(jié)構(gòu),形成了新的晶區(qū),結(jié)晶度相比原粉升高,消化率提高。

圖1 六種秈米的結(jié)晶特性

圖2 六種米線粉的結(jié)晶特性

2.5 不同品種秈米米線的質(zhì)構(gòu)特性

米線的質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果如表5所示,不同大米原料加工的米線,在硬度、粘性、咀嚼性各個指標上有較大差異。合香源品種硬度、咀嚼性最大,分別為461.61、363.59 gf,其次是榮優(yōu)585,分別為438.92、313.21 gf,二優(yōu)培九品種最低,分別為210.11、171.70 gf,回復(fù)性沒有明顯差異。由于大米淀粉在經(jīng)過糊化冷卻后制成凝膠的過程中,淀粉分子鏈由于氫鍵交聯(lián)作用聚合起來,直鏈淀粉含量越高,氫鍵含量越多,氫鍵的增多促使凝膠的硬度和彈性增大[16],從而導(dǎo)致米線的硬度、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生相應(yīng)變化。

表5 米線質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果

2.6 不同品種秈米米線的感官評分

如表6所示,六種米線在外觀和口感上有比較明顯的差異性。潤珠537、1007T、二優(yōu)培品種加工的米線綜合品質(zhì)較差,榮優(yōu)585、合香源、株兩優(yōu)品種加工的米線的外觀和口感較好。其中榮優(yōu)585制成的米線感官評分顯著高于其他品種(P<0.05)?？赡苁且驗橹辨湹矸奂按值鞍缀扛哂谄渌贩N,粗蛋白對米線產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)有一定的影響,會使表面光滑,并且韌性好。

表6 不同品種秈米制成米線的感官評價結(jié)果(分)

2.7 不同品種秈米及米線的體外消化實驗

如圖3所示,所有品種在0～30 min時,還原糖釋放速率急劇升高,在30～180 min之間時,緩慢升高或者趨于平緩。這是由于在水解初期,米粉中淀粉是結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜的化合物,容易被酶液分解淀粉中α-1,4糖苷鍵[17],直鏈淀粉比支鏈淀粉結(jié)構(gòu)緊密,在淀粉酶中不易水解[18]。以合香源品種制作米線為例,原粉、未蒸煮米線、蒸煮后米線最終水解率分別為36.5%、63.9%、69.0%。隨著消化的進行,原米粉中淀粉鏈長變短后,酶與其反應(yīng)的點位變少,水解速度會逐漸緩慢。未蒸煮米線中,淀粉顆粒大量吸水膨脹,然后支鏈晶體分解,雙螺旋構(gòu)型展開和分離[19],淀粉顆粒中滲出的直鏈淀粉與水結(jié)合形成凝膠,使得其對淀粉酶的抗性減弱,水解率提高。對于煮熟的米線而言,在水中受熱,大量水分侵入米線內(nèi)部,疏松多孔,使得酶解液容易浸入內(nèi)部容易水解更多葡萄糖,使得水解率進一步升高。

圖3 六種原料及其米線的體外消化實驗

不同品種當中,合香源最終水解率最低,原粉、未蒸煮米線、蒸煮后米線分別是36.5%、63.9%、69.0%;榮優(yōu)585次之,分別為37.4%、65.1%、70.1%;二優(yōu)培九最終水解率最高,分別為47.3%、78.5%、80.0%。高直鏈淀粉對淀粉顆粒的膨脹具有抑制作用,只有當直鏈淀粉溶解出來之后,淀粉粒才能展現(xiàn)出膨脹能力,然而支鏈淀粉具有相對疏松結(jié)構(gòu),使得酶液快速滲入,迅速膨脹。故而,合香源品種屬于低消化率米線,而二優(yōu)培九品種屬于高消化率米線,淀粉的消化性與人體健康相關(guān),消化率提高促使餐后血糖水平提升,從而引誘一些疾病的發(fā)生[20-21],低消化率米線對于糖尿病等慢性疾病的預(yù)防和治療有幫助[22-23]。

2.8 相關(guān)性分析

根據(jù)表7中的相關(guān)性分析可知,其中直鏈淀粉與蒸煮損失、斷條率呈顯著負相關(guān)(P<0.05),與復(fù)水時間呈顯著正相關(guān)(P<0.05);蛋白質(zhì)、粗脂肪與復(fù)水時間、斷條率、蒸煮損失無顯著性影響(P>0.05)。直鏈淀粉含量與最終水解率呈顯著負相關(guān)(P<0.05),表明直鏈淀粉相比其他原料基本成分有著直接重要的作用,直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)較為緊密,存在微晶束結(jié)構(gòu)會限制淀粉糊化,在消化的過程當中不易被淀粉酶水解,使得消化速率較慢[24]。

表7 秈米基本成分與蒸煮品質(zhì)、感官評價及最終水解率相關(guān)性分析

3 結(jié)論

本文研究了不同直鏈淀粉含量秈米制得的米線的加工品質(zhì)和消化性,秈米的直鏈淀粉含量明顯影響米線的加工品質(zhì)和消化性。米線的復(fù)水時間與秈米的直鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),斷條率以及蒸煮損失率都與秈米的直鏈淀粉含量呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。隨著秈米直鏈淀粉含量升高,秈米的熱學(xué)特性中To、Tp、Tc、ΔH均呈升高趨勢,加工成米線的硬度、咀嚼性明顯上升。當秈米直鏈淀粉含量為22.52%時,米線的感官評分達到最高,此時米線表面光滑、口感好。體外模擬人體腸胃消化實驗結(jié)果表明,相比秈米而言,米線結(jié)晶度升高且最終水解率發(fā)生改變,即煮熟的米線最終水解率最高,而原粉最低;且直鏈淀粉含量與米線最終水解率成負相關(guān)(P<0.05)。由此表明,采用一步成型法制作米線時,米線的加工品質(zhì)和消化性與秈米品種直鏈淀粉含量之間存在緊密的相關(guān)性,選用直鏈淀粉含量在22.52%左右的秈米加工的米線具有較好的加工品質(zhì)和較低的消化特性,因此本文可以為低消化特性及加工品質(zhì)良好的米線深度開發(fā)提供一定的理論支撐。