RVA儀分析不同添加物對大米粉糊化特性的影響

江帆

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310035）

大米是當(dāng)今最重要的糧食之一，是我國第一大糧食作物，大米制品在食品工業(yè)中也占有相當(dāng)重要的地位。淀粉占稻谷籽粒重量的75%～85%，大米的加工特性和食用品質(zhì)很大程度上取決于大米淀粉的特性，淀粉的糊化特性和流變特性都會影響到淀粉質(zhì)食品的加工、貯藏和食用品質(zhì)等[1]。淀粉糊屬于假塑性非牛頓流體，酸堿環(huán)境、高溫、機(jī)械攪拌以及其他外源物質(zhì)都會影響到淀粉分子的交聯(lián)締合，宏觀上使得淀粉糊的穩(wěn)定性分析變得復(fù)雜[2-3]。

近年來，快速黏度分析儀（Rapid Visco-Analyser，RVA）逐漸在淀粉特性和食味品質(zhì)等研究中得到廣泛的應(yīng)用[4-6]，該儀器測定一份樣品只需12.5 min，樣品量少，具有快速、簡單、準(zhǔn)確、重復(fù)性好等特點，可以模擬說明淀粉的食味品質(zhì)關(guān)系和加工工藝特性等。目前，米粉RVA 研究主要集中在不同稻米品種淀粉的糊化和回生機(jī)理、凝膠特性與其食味品種等[7-9]，但在實際工業(yè)生產(chǎn)中，米粉中往往添加了其它功能性物質(zhì)，而這些因素都會影響米粉的實際糊化和加工特性。最近，Alamri 等[10]研究了黃秋葵水提取物對大米粉的RVA譜圖和糊化特性的影響。本文首先使用RVA 譜研究了純大米粉的糊化性質(zhì)，再研究了外源玉米淀粉和甜味劑蔗糖對大米粉糊化性質(zhì)的影響，以期為相關(guān)米粉制品的品質(zhì)和實際加工工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米淀粉（BR 級）：杭州百思生物技術(shù)有限公司；香滿園長粒香米（粳米）：益海嘉里糧油有限公司；蔗糖：市售，食品級；水為電阻率18.2 MΩ·cm 的超純水，采用超純水系統(tǒng)實時制備。

1.2 儀器

RVA-TecMaster 快速黏度分析儀：澳大利亞Newport Scientific 儀器公司；DFY-500C 粉碎機(jī)：浙江溫嶺林大機(jī)械有限公司；精密電子分析天平：瑞士梅特勒-托利多公司；超純水系統(tǒng)：美國賽默飛世爾Barnstead NANOpure Diamond 系列。

1.3 方法

1.3.1 米粉糊化曲線測定

稱取適量儲存的大米，使用粉碎機(jī)粉碎，過80 目篩并密封保存?zhèn)溆谩?/p>

參照國標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)測試程序[11]，當(dāng)米粉含水量12 %時，測試加樣品量為（3.00±0.01）g，蒸餾水用量為（25.0±0.1）mL。樣品平行測3 次，所有特征參數(shù)取3 次數(shù)據(jù)的平均值。RVA 糊化特性測試程序如表1 所示。

表1 RVA 糊化特性測試程序Table 1 The RAV methodology of pasting characteristics test program

1.3.2 不同比例的玉米淀粉對米粉糊化特性的影響

玉米淀粉與米粉分別以10/90、20/80、30/70、40/60、50/50（質(zhì)量比）的比例混合，按照標(biāo)準(zhǔn)方法測定，3 次平行試驗，以研究不同比例的淀粉是否對米粉糊化特性的影響呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。

1.3.3 蔗糖對米粉糊化特性的影響

配制2%、4%、6%、8%和10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的蔗糖溶液，代替標(biāo)準(zhǔn)方法中所加的蒸餾水，其他步驟與標(biāo)準(zhǔn)方法一致，3 次平行試驗，以研究蔗糖對米粉糊化特性的影響。

1.4 數(shù)據(jù)處理

RVA 配套軟件TCW 得到基本數(shù)據(jù)和特征參數(shù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理和作圖采用Origin 8.0 和Excel 2003 軟件。

2 結(jié)果與分析

米粉在水中因加熱和冷卻而發(fā)生黏度變化，呈現(xiàn)出不同的淀粉黏滯性譜帶，即RVA 譜。由RVA 譜圖可得到數(shù)個特征參數(shù)，包括糊化溫度（Pasting Temperature，PTm）、峰值黏度（Peak Viscosity，PV）、谷值黏度（Trough Viscosity，TV）、最終黏度（Final Vis-cosity，F(xiàn)V）、衰減值（Breakdown value，BDV）和回生值（Setback value，SBV）等[5-7]。各特征值的定義為：峰值黏度PV 指在加熱過程中出現(xiàn)的最高黏滯性值；谷值黏度TV 指在最高黏度過后冷卻過程中出現(xiàn)的最小黏滯性值；最終黏度FV 指在冷卻到實驗結(jié)束時的黏滯性值；衰減值BDV 為最終黏度與最高黏度的差值；回生值SBV 為最終黏度與谷值黏度的差值。本文對純米粉和不同添加劑對米粉上述糊化特性的影響進(jìn)行測定和探討，得到的結(jié)果分析如下。

2.1 米粉的糊化特性曲線

圖1 為采用RVA 儀測定得到大米粉的標(biāo)準(zhǔn)糊化曲線。

圖1 米粉糊化特性的RVA 譜圖Fig.1 The RVA spectrum of pure rice flour

從圖1 的數(shù)據(jù)分析，可以得到米粉上述典型的6個特征參數(shù)，其中PTm 為82.7 ℃，PV 為3 110 cp，TV為1 642 cp，BDV 為1 468 cp，F(xiàn)V 為3 137 cp，SBV 為1 495 cp?？梢钥吹矫追鄣暮瘻囟容^高，而且衰減值也較大。一般來講，谷類淀粉的顆粒小，水分子進(jìn)入所需能量大，糊化溫度較高，峰值黏度低且透明度差[2]。從圖1 數(shù)據(jù)還可看出，大米粉的BDV 值較大，因而其在加熱過程中的穩(wěn)定性差。

2.2 玉米淀粉對米粉糊化特性的影響

玉米淀粉作為外源淀粉添加到米粉后，可以改善原米粉的入味特性[12]、加工特性[13]等。本文研究了不同玉米淀粉對米粉糊化特性的影響，對玉米淀粉質(zhì)量含量10%、20%、30%、40%、50%的米粉進(jìn)行RVA 譜測定，得到的糊化特性曲線如圖2 所示。

圖2 添加不同含量玉米淀粉的米粉糊化特性RVA 譜圖Fig.2 The RVA spectrum of rice flour with different content of corn starch

對圖中純米粉和淀粉混合后米粉進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到的各項RVA 特征指標(biāo)列于表2 中。

表2 玉米淀粉含量對米粉糊化特性的影響Table 2 The pasting properties of rice flour with different concentration of corn starch

由表2 可以看出，隨著玉米淀粉含量的增加，PV整體呈現(xiàn)下降趨勢，但變化量不大，降低幅度在14%以內(nèi)。玉米淀粉也屬于谷物淀粉，但兩者中直鏈淀粉、支鏈淀粉和其他蛋白質(zhì)等物質(zhì)影響了兩者的糊化PV值。表2 中可看到，隨著玉米淀粉含量增加，TV 值整體呈現(xiàn)上升趨勢，因而峰值和谷值的黏度差值即BDV 隨玉米淀粉含量增加而明顯減小。BDV 值可以表示該類淀粉凝膠的穩(wěn)定性，其值越大加熱過程中的穩(wěn)定性越差，所以玉米淀粉的加入可以改善米制品加工過程中的凝膠穩(wěn)定性[13]。另外，F(xiàn)V 和SBV 值都隨玉米淀粉含量增大而減小，特別對SBV 值影響顯著。SBV 值表征了老化趨勢的強(qiáng)弱，因此，玉米淀粉可以減緩米粉的老化，其它類淀粉混合物如馬鈴薯淀粉添加到小麥粉中也體現(xiàn)出類似的結(jié)果[14]。

2.3 蔗糖對米粉糊化特性的影響

蔗糖是食品加工中常用的一種重要食品添加劑，它的存在會影響淀粉糊化的黏度和溫度，從而影響加工過程和產(chǎn)品的品質(zhì)。本文將不同濃度的蔗糖溶液代替蒸餾水，按照標(biāo)準(zhǔn)測試方法得到米粉糊化特性RVA譜圖見圖3。

圖3 添加不同濃度蔗糖的米粉RVA 譜圖Fig.3 The RVA spectrum of rice flour with different content of sugar

不同蔗糖濃度下的米粉糊化特性指標(biāo)列于表3。

表3 蔗糖溶液濃度對米粉糊化特性的影響Table 3 The pasting properties of rice flour with different concentration of sugar

從表3 可以看出，與原米粉的糊化特性比較，蔗糖的加入明顯降低了米粉的糊化溫度PTm。但是隨著蔗糖溶液濃度增大，PTm 卻改變不顯著。另外，隨著蔗糖溶液濃度的增大，米粉糊的PV、TV 和FV 明顯增加。PV、FV 分別與TV 的差值即BDV 和SBV 雖然也有上升趨勢，但整體平緩，變化量不大。蔗糖分子多羥基，在淀粉糊化過程中會與淀粉分子競爭吸附水，在淀粉顆粒已經(jīng)吸收充足的水使其溶脹破裂后，由于水具有增塑作用，此時隨著整個體系水分濃度減少必然導(dǎo)致黏度上升。蔗糖分子會破壞米粉淀粉分子周圍水化層，有利于米粉淀粉分子之間的締合，促進(jìn)其回生[7]。

結(jié)果顯示純大米粉具有糊化溫度高、衰減值大、峰值黏度低且透明度差等特點，使其食味和加工特性等方面有很大的改進(jìn)余地。上述混合體系的RVA 譜顯示，外源性玉米淀粉、添加劑蔗糖能夠顯著的改善大米粉的糊化特性。由于RVA 譜測定具有速度較快、成本低和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點，因此對添加了不同物質(zhì)的大米粉進(jìn)行RVA 譜測定，有利于其用于輔助選擇能提高大米粉食味、加工品質(zhì)的添加物。我國目前在純物質(zhì)的RVA 譜特征值上的研究雖多，但將RVA 譜特征值作為不同添加物對大米粉食味品質(zhì)指標(biāo)及加工工藝改進(jìn)方面的研究不多。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)RVA 指標(biāo)對大米粉品質(zhì)的決定關(guān)系，以及建立RVA 圖譜與大米粉加工特性之間的定量關(guān)系，使其能夠定量的指導(dǎo)和改善大米粉的食味品質(zhì)和加工工藝。

3 結(jié)論

大米粉具有糊化溫度高、衰減值大等特點，使其食味和加工特性等方面有很大的改進(jìn)余地，結(jié)果顯示外源性玉米淀粉、蔗糖能夠顯著的改善大米粉的糊化特性。玉米淀粉可以降低米粉糊化的峰值黏度PV、衰減值BDV、最終黏度FV、回生值SBV 以及糊化溫度PTm；玉米淀粉對大米粉凝膠的老化有一定抑制作用，可以改善相關(guān)大米制品在加工過程中的凝膠穩(wěn)定性。蔗糖的添加可以使得大米粉糊化的PV、TV 和FV 明顯增加，BDV 和SBV 雖也有上升趨勢，但整體平緩，結(jié)果顯示蔗糖分子可以促進(jìn)大米淀粉凝膠的回生。

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