高抗性淀粉大米對方便米飯品質及GI 值的影響研究

羅霜霜，張星燦,2?，楊 健，周澤林,2，劉 建

（1. 四川東方主食產業(yè)技術研究院，四川 成都 611130；2. 四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院，四川 成都 611130）

隨著現代社會生活節(jié)奏的加快和消費者生活水平的提高，方便米飯以方便營養(yǎng)、適口性廣泛、符合大部分中國人飲食習慣而深受消費者的喜愛。調查顯示，2019 我國方便米飯市場零售規(guī)模為7.92 億元，按照2019 年方便米飯市場規(guī)模的同比增長率18.93%，2020 年中國方便米飯的市場規(guī)模預計可達9.42 億元，可見中國方便米飯市場容量巨大[1]。

在消費者生活方式變化的同時，我國糖尿病的患病人也急劇增加，2019 年我國糖尿病患者人數高達1.16 億，位居全球第一，糖尿病已成為危害現代人類健康的一大殺手[2]。研究表明，飲食干預是防治糖尿病的一種可行有效的手段，糖尿病患者食用低血糖生成指數（GI）食物可有效控制餐后血糖，輔助糖尿病患者管控病情[3]。GI 是描述食物生理學參數的指標，反映了不同食物能夠引起人體血糖升高的能力[4]。GI 值小于55 的食品為低GI 食品，GI 值大于70 則為高GI 食品，GI 值位于兩者之間的食品則為中GI 食品。低GI食物可以緩慢吸收、持續(xù)釋放能量，有助于維持血糖穩(wěn)態(tài)，預防糖尿病[4]。然而，市面常見方便米飯的GI 值高達83，不適宜Ⅱ型糖尿病人群長期食用[5]。

研究表明，抗性淀粉含量高的食物有著較低的血糖生成指數[6]。抗性淀粉（RS）是指在人體小腸中不能被消化，但可在結腸中被微生物菌群發(fā)酵分解的淀粉，具有穩(wěn)定餐后血糖、控制糖尿病、降低血液膽固醇含量、減少肥胖和結石的發(fā)病率等生理功能[7-12]。已有試驗證實高RS 大米為低GI 食物，與普通大米相比較，具有低升糖、高飽腹、緩消化的特點，能較好地平穩(wěn)Ⅱ型糖尿病患者的餐后血糖和血脂水平，適合糖尿病患者長期食用[13]。中國超過三分之二的人口以大米為主食，而米飯中RS 含量很低，一般不超過2.1%[14]。

目前，國內外對方便米飯的研究主要集中在生產工藝和品質改良等方面[15-19]，但關于方便米飯降低血糖生成指數的研究處于空白，同時方便米飯還存在感官品質欠佳、貨架期易回生等問題，使得方便米飯與現有市場上的主流方便食品相比競爭力較弱，造成方便米飯市場發(fā)展滯緩。此外，高RS 大米精深加工食品的研發(fā)已成為食品領域的新熱點，國內高RS 大米加工食品已有速食粥、餅干、饅頭等多種主食產品[20-21]，但利用高RS大米加工方便米飯相關研究還未見報道?；诖?，利用高RS 大米對方便米飯品質及GI 值的影響進行研究。

本試驗以高RS 大米和市場普通大米為原料，研究不同添加量的高RS 大米對方便米飯質構特性、感官評分、GI 值的影響。通過質構特征分析和差示掃描量熱儀，以米飯硬度、相對結晶、回生焓為指標，研究不同添加量的高RS 大米對不同貯存時間下的方便米飯老化回生狀況的影響。本試驗為低GI 方便米飯產品開發(fā)與大米精深加工提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高RS 大米（秈米）：成都天健君農業(yè)科技有限公司；秋溢大米（粳米）：黑龍江江秋然米業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設備

PP 米飯托盒和高阻隔蓋膜：青島日之容塑料制品有限公司；反壓高溫蒸煮鍋：博遠涂裝設備有限公司；方便米飯充填封口機：溫州齊力機械有限公司；電子天平：福州華志科學儀器有限公司；質構儀：上海騰拔儀器科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 加工工藝

原料大米→清洗→浸泡→定量充填→封口→高溫高壓殺菌→冷卻→成品

在前期研究的基礎上[22]，方便米飯具體制作工藝如下所示：將高RS 大米和普通大米分別用流動水反復沖洗，在水中浸泡大米60 min 后，放入兩級篩去除多余的流動水。將高RS 大米與普通大米按試驗設計的質量比混合，按照米水比1∶0.9（即大米原料和飲用水質量比），將原料放入PP 米飯托盒拌勻分裝，封口機封口。再將密封好的米飯樣品置于反壓高溫蒸煮鍋，進行高溫高壓滅菌后取出，擦干產品盒外表面水分，組合包裝形成方便米飯成品，儲藏于常溫條件下。

1.3.2 原料大米特性指標分析

水分含量按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測定：直接干燥法；

脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》測定：索氏抽提法；

灰分含量測定按照GB/T 5009.4—2016《食品中灰分的測定》測定；

蛋白質含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定：凱氏定氮法；

淀粉含量按照GB/T 5009.9—2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》：酸水解法；

直鏈淀粉含量按照GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測定》測定；

本試驗原料大米特性指標分析均以干基計。

1.3.3 方便米飯的質構分析

在黃思雨等方法進行改進[23]，隨機選擇三顆蒸煮后不同儲存的時間（0、1、7、14 d 及7、14 d加熱后）下完整飽滿的飯粒，以放射線狀平放于質構儀載物臺上，采用TPA 模式。質構儀參數的設定：P/36R 探頭，測前速率5 mm/s，測定速率0.5 mm/s，測后速率5 mm/s，觸發(fā)力5 g，2 次壓縮間隔時間5 s，壓縮程度50%。每次取三粒米飯，平行測試5 次，去掉最大值和最小值，取平均值作為結果[24]。

1.3.4 方便米飯的感官評分方法

評定標準依據夏青等研究得出的感官評分標準進行修改后對米飯進行賦分[25]。將方便米飯樣品用加熱包加熱8 min，隨機選取10 名專業(yè)人員對樣品的色澤、氣味、外觀結構、粘性、彈性、硬度、滋味和分層7 個指標進行綜合評分[19]，具體評分規(guī)則如表1 所示。

表1 鮮濕方便米飯感官評分標準Table 1 Flavor evaluation criteria for fresh and wet instant rice分

1.3.5 方便米飯的相對結晶度測定

在不同儲存時間下分別取出一定量的方便米飯，按1∶3 比例加入無水乙醇，浸泡12 h 后，在恒溫鼓風干燥箱中37 ℃干燥12 h，粉碎100目篩。測定前在具有一定濕度的干燥器中平衡過夜。取適量樣品放入帶凹槽的玻璃片中，測試時電壓為40 kV，靶型為Cu/Kα，放射波長為0.154 nm，掃描范圍為5～40 °（2θ），掃描速率約為3 °/min[23]。

1.3.6 方便米飯的回生焓測定

（3）濕潤燒傷膏商品名為美寶濕潤燒傷膏，是中藥制劑，為淺棕黃色至深棕黃色的軟膏，具麻油香氣，其主要成分是黃連、黃柏、黃芩、地龍、罌粟殼。主要作用為清熱解毒、止痛、生肌，常規(guī)用于各種燒、燙、灼傷。中醫(yī)認為化療性靜脈炎是指輸液過程中的穿刺和留置針致局部脈絡血行不暢，血瘀阻滯，不通則痛；氣血不暢，津液輸布受阻腫脹，瘀血內蘊，蘊久化熱，則局部發(fā)熱；脈絡損傷，血溢肌膚或血熱內蘊則局部發(fā)紅，其發(fā)熱機理為氣滯血瘀，毒結凝滯于血脈致局部脈絡、氣血運行不暢，治療應以清濕熱、活血化瘀、散結止痛為主。故我科擴大濕潤燒傷膏的應用范圍，將其與喜遼妥軟膏交替外敷，用于化療性靜脈炎的預防和治療，取得了顯著效果。

米飯樣品制備同1.3.6，用標準銦對儀器進行校正，在不同儲存時間下稱取米飯樣品10 mg 放入液體坩堝，以10 ℃/min 的速度從30 ℃加熱到100 ℃保溫5 min，以空坩堝作參比，載氣為氮氣，流速10 mL/min。記錄淀粉晶體熔化熱流變化，并根據峰面積計算回生焓值[19]。平行測試5 次，去掉最大值和最小值，取平均值作為結果。

1.3.7 方便米飯的GI 值測定

受試者為健康成年人，平均年齡在（25.67±5.21）歲，男女各半，非孕婦及乳母，共計14 人；體質指數（body mass index；BMI）在正常范圍內（20.83±1.98）kg/m；無糖尿病史（或糖耐量受損），無其他代謝性疾病、消化系統疾病、內分泌系統疾病及相關家族史；所有研究對象年齡、性別、BMI 差異均無統計學意義（均P＞0.05）。受試者在試驗前均簽署知情同意書[26]。

方法：GI 測定按照WS/T 652—2019《食物血糖生成指數測定方法》：Wolever 法。

1.4 數據分析

采用SPSS 13.0 和Origin Pro 9.0 軟件進行相關數據分析及統計。以上每組試驗均獨立重復三次。

2 結果與分析

2.1 原料大米的特性指標分析

原料大米品種的理化指標不同，方便米飯的品質也隨之不同。大米含水量過高容易變質，大米水分含量應該控制在14.00%以下。大米中脂肪含量范圍在0.33%～0.80%之間，在大米成分中占比較少，對米飯的光澤、滋味和口感等有一定程度的影響[23]。一般來說，大米蛋白質含量高于9.00%，蒸煮時吸水率高，體積膨脹率大，米飯口感較硬[27-28]。大米中的RS 含量很低，米飯中RS含量范圍在1.0%～2.10%。本試驗所用原料大米的特征指標分析由表2 所示，普通大米和高RS 大米含水量低于14.00%，分別為12.65%和11.12%。兩種原料大米的脂肪含量、蛋白質含量差別不顯著。高RS 大米的直鏈淀粉和抗性淀粉顯著高于普通大米，高RS 大米的直鏈淀粉含量為28.12%，是普通大米直鏈淀粉含量的1.76 倍，抗性淀粉含量高達 7.12%，是普通大米抗性淀粉含量的6.19 倍。

表2 原料大米的特性指標分析Table 2 Analysis of physical and chemical indicators of rice %

2.2 高RS 大米對原料特征指標的影響

不同高RS 大米添加量對方便米飯原料特征指標的影響如表3 所示。高RS 大米對米飯中脂肪和蛋白質的含量影響不顯著，對總淀粉、直鏈淀粉和抗性淀粉含量的影響顯著。隨著高RS 大米含量的增加，方便米飯的抗性淀粉和直鏈淀粉的含量也相應增加，總淀粉的含量相應減少。此外，對比表2 和表3 發(fā)現，蒸熟后高RS 米飯的抗性淀粉和直鏈淀粉（26.73%和7.12%）比高RS大米（29.77%和7.87%）有所增加。

表3 高RS 大米添加量對鮮濕方便米飯理化指標的影響Table 3 Effects of high RS rice on the physical and chemical indexes of fresh and wet instant rice %

2.3 高RS 大米對方便米飯品質和GI 值的影響

不同添加比例的高RS 大米對方便米飯質構、感官評分與GI 值的影響分別如表4 和表5 所示，隨著高RS 大米添加量的增加，方便米飯的硬度和咀嚼性呈現顯著變化，彈性和回復性變化不顯著。當方便米飯中高RS 大米添加量為100%時，對比高RS 大米添加量0%，方便米飯硬度增加了1.49 倍，咀嚼性增加了82.74%。隨著高RS 大米增加，方便米飯感官評分和GI 值隨之降低?？赡苡捎谠现蠷S 與直鏈淀粉含量影響了方便米飯的GI 值和感官評分。RS 與膳食纖維發(fā)揮類似的生理功效，不能被健康人體小腸所消化吸收[29]。因此方便米飯中直鏈淀粉與RS 含量越高，淀粉的消化速度越緩慢，餐后血糖和胰島素濃度越低，方便米飯的GI 值也就越低，這與本研究的結論基本相符。

表5 高RS 大米對方便米飯感官評分與GI 值的影響Table 5 Effect of high RS rice on the flavor score and gi value of instant rice

2.4 高RS 大米對方便米飯抗老化效果的影響

2.4.1 高RS 大米對方便米飯硬度的影響

米飯貯藏過程中容易老化發(fā)生變硬現象，影響米飯的食味品質。高RS 方便米飯在貯藏0、1、7、14 d、7 d-加熱后、14 d-加熱后的硬度變化，如表5 和圖1 所示。隨著貯藏時間的增加，方便米飯的硬度逐漸增加，高RS 大米添加量越多，米飯的硬度越快。貯藏14 d 后，隨著高RS 大米添加量的增多，方便米飯樣品硬度的平緩增加，硬度分別增加了19.38%、23.00%、31.00%，當高RS 大米添加量大于60%時，硬度增速越來越快，硬度分別增加了56.79%、81.26%。對貯藏7d-加熱后、14 d-加熱后的方便米飯復熱，對比相同貯藏時間（7 d、14 d）未加熱的方便米飯，其硬度降低。

圖1 高RS 方便米飯在貯藏過程中的硬度變化Fig.1 Hardness change of high RS instant rice during storage

2.4.2 高RS 大米對方便米飯相對結晶度的影響

在貯藏過程中，米飯發(fā)生回生現象，即淀粉分子相互聚集不斷形成結晶體。在貯藏期間，不同品種的大米回生程度不同，相對結晶度不同。不同高RS 大米添加量的方便米飯在貯藏0、1、7和14 d 后的相對結晶度，如圖2 所示。貯存時間為0 d 時，方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為100%）＞方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為80%）＞方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為60%）＞方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為40%）＞方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為20%）＞方便米飯結晶度（高RS 大米添加量為0%）。隨著貯存時間的增加，方便米飯的結晶度有所增加。方便米飯貯存7 d 后，高RS 大米添加量越多，方便米飯的結晶度越高。未加高RS 大米的方便米飯的結晶度增速低于其它加入高RS大米的方便米飯增速。貯存14 d 后，高RS 大米添加量為100%的方便米飯結晶度增速最快，結晶度最高。

圖2 高RS 方便米飯在貯藏過程中的結晶度變化Fig.2 Crystallinity change of high RS instant rice during storage

2.4.3 高RS 大米對方便米飯回生焓的影響

試驗研究了在0、1、7、14 d 不同的儲存天數下，高RS 大米添加量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）對方便米飯回生焓的影響，如圖3所示。在新鮮米飯中未測出回生焓。貯藏1 d 后，不同高RS 大米添加量的方便米飯的回生焓沒有明顯差異。隨著儲存天數的增加，不同高RS 大米添加量的方便米飯的回生焓表現出一致的高回生焓。在同樣貯存條件下，高RS 大米添加量越高的方便米飯的回生焓相應越高。

圖3 高RS 方便米飯在貯藏過程中的回生焓變化Fig.3 The retrogradation enthalpy change of high RS instant rice during storage

結合米飯硬度、相對結晶度和回生焓三方面的分析來看，不同添加量的高RS 大米在貯藏過程中對方便米飯老化程度具有明顯的影響，高RS大米添加量越高，方便米飯在貯藏過程中的硬度和老化程度越高。

3 結論

本試驗以高RS 大米和市場普通大米為原料，研究不同添加量的高RS 大米對方便米飯質構特性、感官評分、GI 值的影響。通過質構特征分析和差示掃描量熱儀測定在不同貯存時間0、1、7、14 d 下，不同添加量的高RS 大米對方便米飯淀粉抗回生效果的影響。結果顯示，高RS 的添加提高了方便米飯硬度和粘性，降低了方便米飯的感官評分值，說明高RS 大米中直鏈淀粉含量高影響方便米飯的品質。高RS 大米的添加，方便米飯的直鏈淀粉和抗性淀粉含量增加，表明高RS大米直鏈淀粉高導致淀粉分子鏈之間的氫鍵作用增強，米飯容易老化回生，口感變硬。隨著高RS大米的添加，提高了方便米飯中RS 的含量，從而降低產品的GI 值，說明米飯中RS 含量高能降低其GI 值。 隨著貯存時間的增加，高 RS 大米的添加量增加，方便米飯的，硬度、相對結晶度、回生焓相應增加。