浸泡對稻米粉體應(yīng)用品質(zhì)的影響

田曉紅，吳娜娜，張維清，譚 斌*，方 勇，羅慧芳

（1 國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院 北京 100037 2 江蘇省現(xiàn)代糧食物流與安全協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210023 3 湖南裕湘食品有限公司 湖南郴州 423000）

米線（又名米粉條、米粉、米絲）是我國具有悠久歷史的傳統(tǒng)食品，是米制品中的典型代表。據(jù)統(tǒng)計，我國大陸地區(qū)每年用于米線加工的大米約100 萬t，占食品加工用米總量的三分之一左右，是我國消費量和消耗大米量最大的大米深加工產(chǎn)品[1]。 目前我國生產(chǎn)的米線以精白米線為主，相較于精白米，糙米含有豐富的植物化學(xué)素[2-3]，主要集中在米糠中[4]。糙米的營養(yǎng)價值要高于精白米[5]，而利用糙米生產(chǎn)的糙米線產(chǎn)品極少。 限制糙米線生產(chǎn)的一個原因是傳統(tǒng)加工工藝是以淀粉為主要成分的精白米為原料，而糙米的糠層主要以膳食纖維為主，與精白米不同，傳統(tǒng)加工工藝不適用，因此，亟待建立以糙米為加工對象的新加工工藝。

浸泡是谷物粉體加工過程中一道重要的前處理工序。在浸泡過程中，水分逐漸向谷物顆粒內(nèi)部滲透，谷物的組織結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生變化，當(dāng)谷物籽粒吸收水分達到飽和時，皮層得以軟化，結(jié)構(gòu)強度降低，易于萌芽[6]、磨粉等后續(xù)加工。 谷物浸泡后，谷物中的淀粉、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分[7-8]、結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的變化，從而導(dǎo)致全谷物的糊化特性、流變學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)特性等發(fā)生改變，谷物食品的營養(yǎng)品質(zhì)和食用品質(zhì)也隨之發(fā)生變化。 影響谷物浸泡效果的主要因素有谷物種類、浸泡液種類[9]、料液比[10]、浸泡溫度[11]、浸泡時間[12]及輔助處理等。 糙米表面含有蠟質(zhì)皮層，結(jié)構(gòu)緊密，吸水速率、最終含水量與精白米不同。本文以糙米和白米為原料，評價不同浸泡時間下米粉的營養(yǎng)品質(zhì)和加工特性，對比糙米粉和白米粉粉體應(yīng)用的差異，為糙米粉體應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米、糙米，江西省撫州市臨川區(qū)東館鎮(zhèn)。

1.2 儀器與設(shè)備

離子濺射儀、S-300N 型掃描電鏡，日本Hitachi 公司；SDmatic 損傷淀粉測定儀，法國肖邦技術(shù)公司；RVA-4500 快速黏度測定儀，瑞典波通儀器公司； 蛋白質(zhì)測定儀-杜馬斯燃燒法，Elementar公司；Mastersizer2000 E 型激光粒度儀，英國馬爾文公司；BGZ-140 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SHZ-B水浴恒溫振蕩器，上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司；半干磨粉機，東莞陳輝球米粉設(shè)備有限公司；PL3002IC 和AB304-S 分析天平，瑞士梅特勒托利多公司。

1.3 方法

1.3.1 吸水率 根據(jù)Turhan 等[13]的測定方法稍作調(diào)整。 分別準(zhǔn)確稱取10.00 g 大米（記為m1）（或糙米）放入50 mL 離心管中，加入30 mL 30 ℃的去離子水，輕輕搖晃使大米（或糙米）浸泡在水中后，立刻放入30 ℃恒溫水浴中，開始計時。 浸泡0，0.25，0.5，0.75，1，2，3，4，5，6，7，8 h 后取出，用紗布和濾紙吸干表面多余的水分，放到干凈的培養(yǎng)皿上，置于分析天平上稱重m2，按照公式（1）計算吸水率。

1.3.2 不同浸泡時間大米粉（糙米粉）的制備 將20 kg 大米 （糙米） 淘洗2 遍后浸泡在30 ℃的水中，分別在浸泡0.25，0.5，0.75，1，2，3，4，5，6，7，8 h 后取出1 kg 左右的大米（糙米），控水5 min，在半干磨粉機上粉碎成米粉，米粉過100 目篩。將米粉平鋪在托盤中，放入45 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干8 h 以上，待水分降至10%以下取出，溫度降至室溫后裝入自封袋中冷藏備用。 未經(jīng)過浸泡的原料粉碎后作為0 min 的對照。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量測定 采用GB/T 24318-2009“杜馬斯燃燒法測定飼料原料中總氮含量及粗蛋白質(zhì)的計算”[14]方法。

1.3.4 微量元素測定 采用GB/T 35871-2018“糧油檢驗 谷物及其制品中鈣、鉀、鎂、鈉、鐵、磷、鋅、銅、錳、硼、鋇、鉬、鈷、鉻、鋰、鍶、鎳、硫、釩、硒、銣含量的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法”[15]方法。

1.3.5 顆粒細度 參照參考文獻[16]，將1.3.2 節(jié)得到的大米粉（糙米粉）適量放入激光粒度儀容器內(nèi)，測定粉體的顆粒細度和分布。

1.3.6 損傷淀粉含量 采用30 ℃浸泡后粉碎的原料，參照GB/T 31577-2015“糧油檢驗 小麥粉損傷淀粉測定 安培計法”[17]的方法，使用SD matic 破損淀粉測定儀測定糙米粉中破損淀粉含量，以UCDc 值計。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu) 將1.3.1 節(jié)中稱重后的樣品放入-18 ℃冰箱中冷凍1 h，取出后進行冷凍干燥，干燥后放入自封袋中備用。 取干燥后有代表性的大米（糙米）用刀片輕輕切斷，分別將橫斷面和表面用雙面膠固定到載物臺上，使用離子濺射儀噴金90 s，大約噴上10 nm 厚的金，在掃描電鏡下用10 kV 的加速電壓觀察橫斷面和表面。

1.3.8 黏度 （RVA） 采用30 ℃浸泡后粉碎的原料，參照GB/T 24852-2010“大米及米粉糊化特性測定快速粘度儀法”[18]的方法測定。

1.3.9 數(shù)據(jù)分析 采用WPS、stats 進行數(shù)據(jù)處理。所有的試驗結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。在所有的統(tǒng)計分析中，P<0.05 為顯著差異，顯著性差異用多重比較法中的標(biāo)記字母法表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水率

吸水率反映的是稻米吸水程度的一個指標(biāo)。從圖1 中可以看出，白米在0～1 h 之間，糙米在0～5 h 之間，隨著浸泡時間的延長，白米和糙米的吸水率均呈顯著增加趨勢，之后白米和糙米的吸水率均無顯著變化。 在0～2 h 之間，白米的吸水率高于糙米的吸水率，在浸泡0.25 h 時，白米吸水率為21.55%，在2 h 時，白米吸水率為23.86%，增加了2.31%，隨著浸泡時間的延長，吸水率增加的幅度比較小。 而在0～2 h 之間，糙米的吸水率呈近似線性遞增的趨勢，變化趨勢與前人研究結(jié)果相同[19-20]，在2～5 h 時，緩慢增加。 谷物的吸水速率和最終含水量與谷物種類有關(guān)，糙米表面有蠟質(zhì)層的保護，不利于水分進入籽粒內(nèi)部，導(dǎo)致糙米吸水速度慢，糙米糠層的主要成分是膳食纖維，其吸水率高于淀粉，使得糙米吸水速率慢，而最終吸水率高于精白米。 精白米的主要成分是淀粉，浸泡到水中后，迅速吸水，很快即達到較高的吸水率，且隨著浸泡時間的延長，精白米由于沒有米糠層的保護而導(dǎo)致內(nèi)容物溶出，吸水率下降。谷物的吸水率與浸泡溫度有關(guān)，升高浸泡溫度可增大水分擴散系數(shù)，縮短浸泡時間[12]，而浸泡溫度不宜過高，因為過高的溫度易造成谷物吸水過量，引起籽粒表面出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致部分內(nèi)容物溶出[9-13]。

圖1 不同浸泡時間下的吸水率Fig.1 Water absorption at different soaking time

2.2 蛋白質(zhì)

不同浸泡時間下精白米和糙米的蛋白質(zhì)含量見表1。 精白米蛋白質(zhì)含量沒有明顯的變化規(guī)律，在浸泡8 h 時，精白米的蛋白質(zhì)含量較高。 糙米浸泡時，蛋白質(zhì)含量的變化趨勢與精白米不同，隨著浸泡時間的延長，糙米蛋白質(zhì)含量逐漸升高（5 h除外）。 可能的原因是隨著浸泡時間的延長，精白米和糙米本身的可溶性糖類物質(zhì)溶解到水中[21]，使得蛋白質(zhì)含量相對提高。 也有可能是在浸泡過程中，糙米吸水萌動，低分子質(zhì)量代謝物及細胞溶質(zhì)從種子溶出，內(nèi)源酶將不可溶成分解成可溶性組分，從糙米中溶出[22-23]。

表1 不同浸泡時間下的蛋白質(zhì)含量Table 1 Protein content at different soaking time

2.3 微量元素

浸泡過程中，白米和糙米微量元素變化見圖2，糙米中的微量元素顯著高于白米中相應(yīng)的微量元素（Cd 均沒有被檢出），這是因為微量元素主要集中在米糠層中，糙米的營養(yǎng)價值高于白米[24]。 隨著浸泡時間的延長，白米中，鋅、錳、鐵、鉀4 種微量元素含量逐漸減少，鎂元素先減少后上升，鈣、鈉、銅、硒和鎘元素基本保持不變（圖2a、圖2b），鉀、鎂、錳元素含量顯著低于未浸泡白米；隨著浸泡時間的延長，糙米中的錳元素先降低再升高，鉀元素緩慢降低，鋅元素先升高再降低，鎂、鈣、鐵、鈉、銅、硒和鎘元素?zé)o顯著性變化（圖2c、圖2d）。Albarracín 等[25]在研究乳酸浸泡糙米48 h 時，鐵和鋅分別損失了50%和64%，與此結(jié)果不一致?？赡苁且驗楸狙芯拷輹r間相對比較短，糙米中的酶還沒有活動。

圖2 不同浸泡時間下白米粉和糙米粉的微量元素含量Fig.2 Micronutrient levels of white rice flour and brown rice flour at different soaking time

2.4 顆粒細度

顆粒細度是粉體的重要評價指標(biāo)之一，在全谷物食品原料中尤其重要，它能決定谷物食品表面粗糙度。顆粒細度越小，皮層在全谷物粉中分布越均勻，全谷物食品的食品表面越光滑，口感越細膩[26]。 然而全谷物顆粒細度越小，麩皮中脂肪氧合酶與面粉中脂質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)的概率越高[27]，全谷物食品顏色會偏暗。 不同浸泡時間下白米粉和糙米粉的顆粒細度見表2，隨著浸泡時間的延長，顆粒細度均呈降低趨勢。白米浸泡0.75 h 后，顆粒細度變化不顯著，而糙米浸泡4 h 后，顆粒細度變化不顯著。這是因為糙米表面的種皮結(jié)構(gòu)致密，水分不容易進入到顆粒內(nèi)部，需要浸泡較長時間，水分才能進入到顆粒內(nèi)部。 糙米粉的顆粒細度大于白米粉的顆粒細度，這是因為糙米中的米糠層纖維含量高，不容易被粉碎。顆粒細度與比表面積呈負相關(guān)，顆粒細度越小，比表面積越大，意味著全谷物粉的表面能越大，粉體的吸附性能越強，反應(yīng)活性、分散性、溶解度等越高。

表2 不同浸泡時間下白米粉和糙米粉的顆粒細度Table 2 Particle size of white rice flour and brown rice flour at different soaking time

2.5 損傷淀粉

損傷淀粉主要在制粉過程中產(chǎn)生，其含量和損傷程度對食品加工具有重要影響。 影響損傷淀粉產(chǎn)生的主要因素包括原料、制粉方式、顆粒細度和機械碾磨強度等。 粉體顆粒細度和碾磨強度呈正相關(guān)，碾磨強度越大，顆粒細度越小，粉體損傷淀粉含量也越高[28-29]，隨著浸泡時間的延長，白米的損傷淀粉含量呈減小趨勢，浸泡0.25 h 時，損傷淀粉含量最高，為（89.21±0.16）UCDc，這可能由于浸泡0.25 h 時，白米表層被水浸濕，而籽粒內(nèi)部大部分淀粉還沒有被浸濕，在碾磨過程中，白米表層吸水，使得大米粉的流動性不如未浸泡的白米粉，不容易通過篩網(wǎng)，在磨粉機中停留的時間比浸泡0 h 所需要的時間長，而碾磨所需要的力并不比未浸泡白米小，導(dǎo)致浸泡0.25 h 的白米損傷淀粉含量比未浸泡的白米損傷淀粉含量高； 隨著浸泡時間的延長，損傷淀粉含量逐漸降低，在浸泡8 h時，損傷淀粉含量最低，為（84.09±0.12）UCDc。

隨著浸泡時間的延長，糙米粉的損傷淀粉含量與白米粉不同，糙米粉的損傷淀粉含量最低為未經(jīng)過浸泡的糙米（浸泡時間0 h），經(jīng)過浸泡后，糙米粉的損傷淀粉含量在85.48 UCDc～87.96 UCDc 之間，均顯著高于浸泡后的糙米。 損傷淀粉含量與碾磨強度呈正相關(guān)[30]。 經(jīng)過浸泡后，糙米表面的米糠層吸水后韌性增強，不易粉碎，若要通過100 目篩，則需在磨粉機腔體內(nèi)停留更長的時間，導(dǎo)致浸泡后的糙米粉損傷淀粉含量升高。

2.6 微觀結(jié)構(gòu)

白米和糙米浸泡前、后的表面、截面微觀結(jié)構(gòu)見圖3。 浸泡后，白米表面出現(xiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)，隨著浸泡時間的延長，蜂窩結(jié)構(gòu)變大變深；未經(jīng)浸泡的白米截面，能夠觀察到長棱型的細胞結(jié)構(gòu)，細胞與細胞緊密排列，淀粉顆粒被細胞壁緊緊包裹在細胞中，隨著浸泡時間的延長，細胞與細胞之間的結(jié)構(gòu)變得松散，一些細胞間甚至出現(xiàn)微小裂紋（見圖3 中的箭頭所指），淀粉粒和淀粉粒之間也變得松散，甚至一部分淀粉粒從結(jié)構(gòu)中脫落下來。這也就使得粉碎時，所需要更少的力即可破壞原細胞結(jié)構(gòu)。未經(jīng)浸泡的糙米表面光滑，隱約可見纖維束結(jié)構(gòu)，浸泡后，糙米表面的纖維束結(jié)構(gòu)變得清晰，表面出現(xiàn)一些零星淀粉粒，這是因為浸泡時，一些破碎糙米的淀粉粒脫落到水中，并附著在糙米表面。

圖3 不同浸泡時間下白米和糙米的微觀結(jié)構(gòu)（×1 000）Fig.3 Microstructure of white rice flour and brown rice flour at different soaking time （×1 000）

表3 不同浸泡時間下白米粉和糙米粉的損傷淀粉含量Table 3 Damage starch content of white rice flour and brown rice flour at different soaking time

2.7 糊化特性

米粉的糊化特性決定米制品品質(zhì)，米粉的峰值黏度、 最低黏度和衰減值與米發(fā)糕感官品質(zhì)呈顯著負相關(guān)[31]。 在相同的浸泡時間下，白米粉的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度均顯著高于糙米粉的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度（見表4），糙米粉的糊化溫度高于白米粉的糊化溫度，這是因為糙米粉中膳食纖維含量比白米粉高，膳食纖維含量高，會使膳食纖維淀粉體系的糊化溫度升高，衰減值和回生值降低[32]，膳食纖維能夠抑制淀粉的回生[33]。 這可能是因為膳食纖維中一些糖鏈上的羥基與淀粉競爭性吸水，導(dǎo)致淀粉吸水速率減慢，也可能是因為膳食纖維糊化溫度低，在淀粉粒周圍形成糊化膜，延緩了水分進入淀粉顆粒內(nèi)部，使得糊化溫度升高。經(jīng)過浸泡的白米粉和糙米粉其峰值黏度和最低黏度均顯著高于未浸泡的白米粉和糙米粉。 在白米浸泡4 h、糙米浸泡8 h 時，其峰值黏度、最低黏度和衰減值均達到較高值，白米需要浸泡的時間比糙米需要浸泡的時間少。

表4 不同浸泡時間下白米粉和糙米粉的黏度特性Table 4 Viscosity characteristic of white rice flour and brown rice flour at different soaking time

（續(xù)表4）

3 結(jié)論

浸泡對稻米的蛋白質(zhì)、微量元素、顆粒細度、損傷淀粉含量、糊化特性均有所改變，而白米和糙米的變化趨勢有所不同。 白米表層失去果皮的保護，吸水速率快，在浸泡過程中，白米表層的淀粉顆粒、可溶性蛋白等溶解到水中，表面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)增多，使得蛋白質(zhì)、錳、鋅含量減少，浸泡0.75 h后，顆粒細度不再減少，而浸泡時間的延長，有助于損傷淀粉含量的降低，提高峰值黏度，降低回生值。糙米外層被果皮包裹，水分需要較長時間才能進入糙米內(nèi)部，吸水速率低于白米，浸泡5 h 后，吸水達到飽和狀態(tài)，吸水率不再增加。浸泡同樣有助于降低糙米的顆粒細度和損傷淀粉含量，然而在浸泡4 h 后，其顆粒細度和損傷淀粉含量不再減小。 因此，在糙米或白米進行粉碎制備米制品時，應(yīng)根據(jù)制備的產(chǎn)品，有目的的選擇合適的浸泡條件，以得到最佳的產(chǎn)品品質(zhì)。