不同熱處理方法對(duì)黃米淀粉體外消化及品質(zhì)特性的影響

張素敏，張瑞，王曉聞

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（太谷 030801）

黃米，即黍子去皮后的米，是干旱和半干旱地區(qū)的一種主要糧食作物。在山西，尤其以晉北的黃米較為出名，是當(dāng)?shù)厝朔浅?ài)吃的一種雜糧。一般的加工方式是將其做成油炸糕、黃米湯圓、黃米粽子、黃米酒等[1-3]。黃米的綜合營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、多種維生素和微量元素，使得黃米具有預(yù)防肝損傷和心腦血管疾病等功能[4-6]。

淀粉的品質(zhì)特性通常包括淀粉的顆粒特性、凝膠特性、糊化特性等，這些性質(zhì)與淀粉深加工產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系最為密切。同時(shí)，淀粉的顆粒形態(tài)、直鏈與支鏈淀粉的比例、加工處理方式等，又影響淀粉的消化速率，而淀粉的消化性，又決定其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)黃米的研究主要集中在黃米蛋白的功能特性、黃米的種植技術(shù)以及一系列黃米產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等方面[7-9]，而對(duì)黃米淀粉及特性方面的研究還很少。因此，此次試驗(yàn)通過(guò)對(duì)黃米淀粉進(jìn)行不同的熱處理，研究熱處理的方式對(duì)黃米淀粉品質(zhì)特性及體外消化率的影響，以期為黃米的精深加工產(chǎn)業(yè)及科學(xué)的飲食提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃米（東方亮），山西東方物華農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司；α-淀粉酶（3 700 U/g），北京索萊寶科技有限公司；氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞硫酸鈉、無(wú)水葡萄糖、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、二氯甲烷，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

多功能粉碎機(jī)，上海兆申科技有限公司；HSJ系列恒溫水浴攪拌器，江蘇科析儀器有限公司；KDC-1044L大容量低速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；YHG-400-BS-II遠(yuǎn)紅外快速干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；RVA快速黏度分析儀，Perten公司；JSM-6490LV掃描電子顯微鏡，日本JEOL；Tensor 27傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó)Bruke公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黃米淀粉的提取[10]

將200 g黃米粉用0.75 mol/L的氫氧化鈉的氫氧化鈉溶液，按照固液比1∶4的比例浸泡提取，提取溫度45 ℃，提取時(shí)間3 h，隨后將提取液進(jìn)行沉淀。沉淀完成后將上層液倒出，再次用0.75 mol/L的氫氧化鈉進(jìn)行二次提取，在二次提取的沉淀中加入適量蒸餾水，在4 000 r/min下離心15 min，取出，倒出上層液，只取中層淀粉，放入燒杯中，加入適量的蒸餾水，攪拌均勻，離心沉淀，重復(fù)多次，直到加入酚酞不再變紅為止，將上清液倒出，將沉淀放入恒溫干燥箱中干燥，24 h后取出，即得到黃米淀粉。

1.3.2 黃米淀粉的3種熱處理方式

1.3.2.1 蒸煮處理黃米淀粉

取一定量的黃米淀粉，放入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放入不銹鋼鍋中進(jìn)行蒸煮，水開(kāi)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在鍋內(nèi)蒸煮45 min后，取出放入干燥箱內(nèi)烘干，取出，磨碎，備用。

1.3.2.2 高溫油炸處理黃米淀粉

取一定量的黃米淀粉，在油炸鍋用植物油進(jìn)行油炸，調(diào)整油溫為170 ℃，油炸5 min后，取出，盡量把更多殘留的油倒出，將炸好的淀粉放入培養(yǎng)皿中，倒入二氯甲烷浸泡，脫去油脂，倒出二氯甲烷，將裝有淀粉的培養(yǎng)皿放在通風(fēng)處，自然風(fēng)干，磨碎，備用[11]。

1.3.2.3 烘焙處理黃米淀粉

取一定量的黃米淀粉于烤箱內(nèi)，在150 ℃下烘焙10 min，取出，晾涼后磨粉，備用[12]。

1.3.3 黃米淀粉的體外消化吸收率的測(cè)定

1.3.3.1 緩沖液的配制

配制磷酸鹽緩沖溶液：配制若干1 mol/L的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉，用46.3 mL 1 mol/L的磷酸氫二鈉和53.7 mL 1 mol/L的磷酸二氫鈉配制成0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液。

1.3.3.2 還原糖含量的測(cè)定

將12.6 g DNS和524 mL 2 mol/L氫氧化鈉溶液，加入到1 000 mL含有370 g酒石酸鉀鈉的熱水溶液中，再加10 g結(jié)晶酚和10 g亞硫酸鈉，攪拌溶解，冷卻后加蒸餾水定容至2 000 mL，儲(chǔ)存在棕色瓶中，在室溫下放置7～10 d后使用。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[13]：取7支20 mL具塞試管，編號(hào)，分別加入0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0和1.2 mL 1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，加蒸餾水補(bǔ)至2 mL，再加入1.5 mL 3,5-二硝基水楊酸（DNS）試劑，配成不同葡萄糖含量的反應(yīng)液。之后，將各管振蕩搖勻，在沸水浴中加熱5 min，取出冷卻至室溫，分別用蒸餾水定容至20 mL，加塞后顛倒混勻。用1號(hào)管作空白調(diào)零，用分光光度計(jì)測(cè)定540 nm波長(zhǎng)處2～7號(hào)管的吸光度。以葡萄糖質(zhì)量（mg）為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，繪制出葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.3.3.3 模擬體外消化

準(zhǔn)確稱取未加工以及不同方式處理過(guò)的黃米淀粉，各2 g，分別加入至小燒杯中，倒入磷酸鹽緩沖溶液，攪拌均勻，加入1 mLα-淀粉酶溶液，移入50 mL容量瓶中，用磷酸鹽緩沖溶液進(jìn)行定容。再倒入小燒杯中，放在38 ℃的恒溫水浴鍋中，不時(shí)進(jìn)行攪拌振蕩。分別在0，1，2，3和4 h時(shí)，取3 mL放在離心管中，以4 500 r/min離心10 min，取1 mL上層清液，放入25 mL容量瓶中，用3,5-二硝基水楊酸定容，用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定還原糖的含量。重復(fù)操作，用加入α-淀粉酶后水解的還原糖質(zhì)量占樣品干質(zhì)量來(lái)表示黃米淀粉的體外消化率[14]。

1.3.4 不同處理方式對(duì)3種米淀粉品質(zhì)特性的影響

1.3.4.1 不同處理方式對(duì)黃米米淀粉糊化特性的影響

將未處理及處理過(guò)的黃米淀粉粉碎過(guò)100目篩備用。準(zhǔn)確量取25.0 mL蒸餾水，移入干燥潔凈的專用小鋁筒中，再稱取3 g淀粉樣品，轉(zhuǎn)移至專用的小鋁筒中，將小螺旋槳放置于小鋁筒攪拌均勻。設(shè)置RVA黏度儀初始溫度50 ℃并保持1 min，然后以12 ℃/min的速度將溫度調(diào)至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，最后以12 ℃/min的速度將溫度降至50 ℃并保持2 min，整個(gè)測(cè)試過(guò)程歷時(shí)13 min。將小鋁筒和小螺旋槳放入RVA黏度儀中，將小螺旋槳卡在RVA旋轉(zhuǎn)塔上，啟動(dòng)RVA黏度儀，摁下旋轉(zhuǎn)塔，以960 r/min攪拌10 s，形成懸濁液后，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為160 r/min，直至試驗(yàn)結(jié)束。按以上述步驟完成所有黃米淀粉黏度的測(cè)定[15]。

1.3.4.2 不同處理方式對(duì)黃米淀粉的顆粒特性的影響

使用JSM-6490LV掃描電子顯微鏡查看黃米淀粉的形態(tài)差異。將磨碎的黃米淀粉過(guò)孔徑0.150 mm篩后用掃描電鏡對(duì)其顆粒形態(tài)進(jìn)行掃描[16]。

1.3.4.3 不同處理方式對(duì)黃米淀粉的FTIR分析

對(duì)不同方式處理后的黃米淀粉進(jìn)行傅里葉紅外光譜測(cè)定，采用KBr壓片法。取1 mg樣品和150 mg KBr，置于研缽中，混勻后壓片，在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對(duì)黃米淀粉的體外消化的影響

由圖2可知，未處理過(guò)的以及通過(guò)蒸煮、烘焙、油炸處理后的黃米淀粉的體外消化率都是隨著消化時(shí)間的增長(zhǎng)，消化率隨之提高。這是因?yàn)闊崽幚硎沟玫矸酆?，從膠束狀淀粉鏈構(gòu)成的β-淀粉轉(zhuǎn)變成更容易消化的α-淀粉。蒸煮的消化率最高，在4 h時(shí)消化率接近70%，烘焙油炸次之，油炸后的黃米淀粉和烘焙后的黃米淀粉消化差異較小。這可能是由于蒸煮比烘焙和油炸更容易使淀粉糊化。淀粉在蒸煮過(guò)程中增加了水解速率，使得淀粉顆粒內(nèi)部的氫鍵被打開(kāi)，使其更容易被酶攻擊，因此蒸煮處理的消化率要高于烘焙及油炸處理的消化率。

2.2 不同處理方式對(duì)黃米淀粉黏度的影響

由表1可知，不同處理方式對(duì)黃米淀粉黏度產(chǎn)生了較大的影響，經(jīng)過(guò)不同熱處理后淀粉的峰值黏度、崩解值、回升值均低于未經(jīng)熱處理淀粉的值，原因可能是熱處理改變了淀粉的穩(wěn)定性，影響了淀粉顆粒結(jié)合水的能力。經(jīng)過(guò)油炸處理的淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度和回升值均大于經(jīng)過(guò)蒸煮和烘焙處理的淀粉，原因可能是油炸相對(duì)于蒸煮和烘焙對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的影響更為明顯[18]；相對(duì)于蒸煮和烘焙處理，油炸處理后的淀粉冷糊穩(wěn)定性更差，凝膠性更強(qiáng)，更容易老化。烘焙處理的淀粉的崩解值比蒸煮和油炸的高，說(shuō)明經(jīng)過(guò)烘焙處理的淀粉的熱穩(wěn)定性較差。

圖2 黃米淀粉蒸煮、烘焙、油炸、未處理的消化率

表1 烘焙黃米黏度結(jié)果

2.3 不同處理方式對(duì)黃米淀粉顆粒特性的影響

從圖3可以看出，未經(jīng)過(guò)熱處理的黃米淀粉顆?？雌饋?lái)比較圓潤(rùn)，顆粒也比較分散，經(jīng)過(guò)蒸煮和烘焙處理過(guò)的淀粉的顆粒形態(tài)和分散性與未處理過(guò)的淀粉很相似，變化不明顯，經(jīng)油炸處理后的淀粉顆粒變大，而且分散性差，聚集在一起，有些粘連，這是由于在油炸過(guò)程中，淀粉和油脂相互作用，生成淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，使其顆粒增大，隨著油炸的進(jìn)行，淀粉顆粒發(fā)生崩解，相互靠近，使得淀粉顆粒發(fā)生聚集，有些粘連。

2.4 不同處理對(duì)黃米淀粉FTIR的影響

由圖4可知，黃米淀粉經(jīng)過(guò)蒸煮和烘焙處理后的吸收峰與未處理過(guò)的很相似，只有在吸收峰強(qiáng)度和峰位上有些細(xì)微的差別，而經(jīng)過(guò)油炸處理的黃米淀粉的吸收峰無(wú)論是在峰的強(qiáng)度還是峰位上都有較大的差異。在3 443 cm-1附近有一個(gè)寬的很強(qiáng)的吸收峰是O—H的伸縮振動(dòng)，油炸的比其他3種的峰要窄，強(qiáng)度也要弱一些；在2 932 cm-1附近出現(xiàn)的一個(gè)中等強(qiáng)度的峰，是亞甲基CH2的伸縮振動(dòng)，原淀粉和蒸煮、烘焙處理的淀粉強(qiáng)度均比油炸的淀粉在此位點(diǎn)的峰強(qiáng)度要大；油炸的淀粉在1 743 cm-1附近有一個(gè)峰，但其他3種淀粉在此位點(diǎn)并沒(méi)有峰；1 645 cm-1附近的吸收峰是淀粉中吸附水中無(wú)定型區(qū)域[19]，同樣油炸淀粉在此位點(diǎn)的峰強(qiáng)度比其他3種的要弱；1 500 cm-1以下未處理和處理過(guò)的淀粉均在相近的位點(diǎn)出現(xiàn)峰值，但油炸的淀粉峰強(qiáng)度均小于其他3種淀粉。由此可知，油炸這種處理方式對(duì)淀粉的結(jié)構(gòu)影響比較大。

圖3 不同處理和未處理的淀粉的掃描電鏡圖

圖4 不同處理和未處理黃米淀粉的紅外光譜圖

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，在不同的處理方式中烘焙和油炸兩種處理方式對(duì)黃米淀粉消化率影響相似，高溫油炸處理后的黃米淀粉消化率最低，蒸煮處理后淀粉消化率最高；經(jīng)過(guò)油炸處理的淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度和回升值均大于經(jīng)過(guò)蒸煮和烘焙處理的淀粉，油炸處理后黃米淀粉的顆粒變大，分散性變差，變得有些粘連和聚集，而烘焙和蒸煮處理對(duì)黃米淀粉的顆粒特性與未處理的淀粉很相似，變化不明顯；經(jīng)過(guò)紅外光譜檢測(cè)，蒸煮和烘焙后的淀粉與原淀粉比較，吸收峰非常相似，而油炸后的淀粉與原淀粉相比吸收峰無(wú)論是峰的強(qiáng)度還是位置均差異較大。因此，油炸這種熱處理相對(duì)于蒸煮和烘焙對(duì)淀粉的形態(tài)和品質(zhì)特性影響較大，淀粉形態(tài)變化必然會(huì)引起其應(yīng)用性質(zhì)的變化，這就為以后在對(duì)黃米淀粉進(jìn)行深加工的研究上提供了一定的理論基礎(chǔ)。