加工精度對米粉老化進(jìn)程的影響

夏 文，鐘業(yè)俊，官 斌，劉成梅，*，羅舜青，劉 偉，徐興鳳，左艷娜，艾亦旻

（1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西南昌 330047；2.江西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督行政許可評審中心，江西南昌330047）

水稻是我國主要的糧食作物，稻谷總產(chǎn)量占了糧食作物總產(chǎn)量的40%，稻米是我國65%以上人口的主食[1]。在加工過程中，碾磨程度會對大米的營養(yǎng)成分，蒸煮性質(zhì)和食用品質(zhì)等產(chǎn)生影響。Payakapol等[2]研究發(fā)現(xiàn)，大米中蛋白質(zhì)、灰分、脂肪和粗纖維等隨著碾磨率的增加逐漸減少。Saleh等[3]報道，隨著碾磨率的增加米飯的硬度逐漸增加。Halim等[4]研究表明，隨著碾磨率的增加大米粉的峰值粘度、崩解值、回復(fù)值和終值粘度也增加。Jung等[5]研究也表明，大米碾磨率與米粉粉的起始糊化溫度負(fù)相關(guān)，與峰值粘度、崩解值和回復(fù)值隨著碾磨率正相關(guān)。然而，迄今為止，通過碾磨得到的不同加工精度大米的老化進(jìn)程尚沒有人研究。本文以質(zhì)構(gòu)、RVA、X-衍射和紅外光譜為檢測手段，分析不同加工精度（0%、3%、6%、9%）大米米粉糊化后的老化進(jìn)程，以期為工業(yè)化生產(chǎn)中抑制米粉老化提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試水稻 稻米“絲苗”，為2011年購于中糧（江西）米業(yè)有限公司，經(jīng)測定知直鏈淀粉含量為21.33%，支鏈淀粉含量含量為78.11%，直鏈淀粉/支鏈淀粉的比0.27%。

D5000型X衍射儀 西門子公司，德國；RVA測試儀 Newport Scientific Pty Ltd，澳大利亞；TAXT2型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；Nicolet 5700型FT-IR光譜分析儀 美國Thermo Nicolet公司；JLGJ2.5型實驗礱谷機(jī) 杭州錢江儀器設(shè)備有限公司；TM05C型SATSKE精米機(jī) 日本佐竹機(jī)械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 稻谷壟谷后得到糙米，將谷糙分離，去除雜質(zhì)、未發(fā)育完全和病害谷粒，選取大小均一的糙米粒，用SATSKE精米機(jī)碾得加工精度為3%、6%、9%的大米，分別用粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 樣品糊化和老化 分別稱量不同加工精度（0%、3%、6%、9%）的米粉，按米水比1∶2，放入沸水浴中糊化，40min后取出，迅速放入4℃環(huán)境老化1、3、7、15d后進(jìn)行冷凍干燥，凍干樣品用粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，進(jìn)行理化指標(biāo)測定。

1.2.3 RVA性質(zhì)的測定[6]準(zhǔn)確稱取3g樣品，加入裝有25.0mL蒸餾水的鋁罐中，采用RVA測試儀測定樣品的糊化溫度和回復(fù)值。參數(shù)設(shè)置：50℃保溫1min，然后以12℃/min，升溫到95℃，保溫2.5min，再以12℃/min降溫至50℃并保持2min，整個過程歷時13min，溫度和轉(zhuǎn)速由Thermocline for windows軟件控制。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測定[7]取出冷藏的樣品，放在室溫，取出凝膠置于TA.XT2質(zhì)構(gòu)儀P50探頭下，均勻分布于平板中心環(huán)內(nèi)測試。參數(shù)設(shè)置為：預(yù)壓速度1.0mm/s，下壓速度0.5mm/s，壓后返回速度0.5mm/s，兩次壓縮時間間隔5.0s，試樣受壓變形40%，觸發(fā)力5.0g。表征凝膠質(zhì)構(gòu)的評價參數(shù)：硬度（Hardness）、黏著性（Adhesiveness）。測試之前，設(shè)置參數(shù)，校正儀器（本實驗采用高度校準(zhǔn)），所有實驗參數(shù)均由質(zhì)構(gòu)儀輸出軟件（Texture Expert Software 3.2）采集輸出，實驗重復(fù)至少3次。

1.2.5 紅外的測定[8]紅外光譜由Nicolet 5700 FT－IR spectrometer記錄。波段范圍從800～1200cm－1，掃描整合頻譜32倍，掃描分辨率是4cm－1，光譜是基線糾正和解卷積通過OMNIC 6.2版軟件在1200cm－1和800cm－1畫的一條直線。紅外（1047cm－1/1022cm－1）處的吸光度比值是從解卷積光譜中獲得。

1.2.6 X衍射測定[9]取1g樣品用西門子X衍射儀來測量X衍射圖像（Model D5000，Germany），衍射在20mA和36kV，掃描的衍射角范圍從0°到40°在0.03°的步長每兩秒鐘計數(shù)一次。將米粉樣品在25℃放在100%的相對濕度箱中平衡24h。淀粉的結(jié)晶程度在數(shù)量上通過Nara&Komiya（1983）的方法來估計。結(jié)晶區(qū)域占整個衍射區(qū)域的比率作為其結(jié)晶度。

2 結(jié)果與討論

2.1 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊硬度和粘度的影響

在物性測試實驗中，主要通過硬度和粘性來衡量米粉糊的質(zhì)構(gòu)變化。由圖1可知，0%、3%、6%、9%的米粉糊化后（第0d），硬度分別為230.64、240.16、253.14、270.19N，粘度分別為32.14、30.17、26.29、22.26N·S。在老化過程中，不同加工精度米粉糊的硬度均逐漸上升，粘度逐漸下降。尤其在前3d，硬度和粘度均變化較快，第7d后趨于平緩。而在相同老化時間下，糙米米粉凝膠（0%）的硬度最小，粘度最大；加工精度為9%的米粉糊硬度最大，粘度最小，這可能是糙米中含有較多的脂肪和纖維素等物質(zhì)，和淀粉形成復(fù)合物[7]，延緩了大米粉的老化，從而使米粉糊的硬度上升較慢，粘度下降也較慢。隨著加工精度升高，碾磨掉了更多的表皮層，相應(yīng)的脂肪、纖維素等相對減少，減少了它們和淀粉結(jié)合的機(jī)會，因此淀粉自身能夠更加自由的結(jié)合，老化速率相對較快。Yu等[7]研究了老化過程中，淀粉和米粉糊的質(zhì)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)在4℃的冷藏期間大米淀粉糊的硬度和粘性在0～3d快速變化，14d左右基本不變，而大米粉糊的硬度和黏性在0～7d變化最大，14～21d基本不變。

圖1 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊硬度和粘度的影響Fig.1 Effect of degree of milling on hardness and stickiness of aging rice flour

2.2 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊糊化溫度和回復(fù)值的影響

圖2 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊糊化溫度和回復(fù)值的影響Fig.2 Effect of degree of milling on pasting temperature and recovery value of aging rice flour

在RVA的分析中，糊化溫度和回復(fù)值可以反映淀粉的糊化和老化特性[10]。由圖2可知，第0d，0%、3%、6%、9%的米粉的糊化溫度為61.52、57.28、55.12、52.17℃，回復(fù)值分別為1334.00、1364.00、1384.00、1418.00。在貯藏過程中，米粉糊的糊化溫度和回復(fù)值和加工精度成正相關(guān)。在0～1d的儲存過程中，糊化溫度和回復(fù)值上升，表明在儲存過程中米粉糊發(fā)生老化，且上升幅度：9%＞6%＞3%＞0%，而進(jìn)一步儲存發(fā)現(xiàn)糊化溫度和回復(fù)值都逐漸上升，且前3d變化明顯；第7d后，米粉糊的糊化溫度和回復(fù)值均趨于平緩；第15d時，0%、3%、6%、9%米粉的糊化溫度為79.28、84.49、89.39、90.20℃，回復(fù)值分別為1549.00、1627.00、1664.00、1742.00。在老化過程中，相同老化時間，糙米的糊化溫度最小，加工精度為9%糊化溫度最大，可能是糙米中含有較多的脂肪、纖維素等物質(zhì)，它們和淀粉結(jié)合，延緩了淀粉的老化，從而需要更低的糊化溫度。

2.3 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊結(jié)晶度的影響

圖3 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊結(jié)晶度的影響Fig.3 Effect of degree of milling on crystallinity of aging rice flour paste

在貯藏過程中，結(jié)晶度變化可以反映淀粉的老化情況[11-12]。由圖3可知，0%、3%、6%、9%米粉的結(jié)晶度分別為22.63、23.16、24.14、25.19。隨著儲藏時間的延長，結(jié)晶度逐漸增加[13]，在第7d后增加幅度趨于平緩，第15d時結(jié)晶度分別為27.88、30.62、33.27、37.68。由此可見，在相同老化時間下，米粉的結(jié)晶度：9%＞6%＞3%＞0%。這可能是加工精度越高，碾磨掉的脂肪的物質(zhì)越多，而脂肪能和淀粉形成穩(wěn)定的復(fù)合物，抑制淀粉重結(jié)晶，延緩老化。

2.4 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊紅外吸光度的影響

圖4 加工精度對老化進(jìn)程中米粉糊紅外吸光度的影響Fig.4 Effect of degree of milling on infrared absorbance of ageing rice flour paste

紅外光譜可以檢測淀粉構(gòu)型和晶體相關(guān)化學(xué)鍵的振動頻率變化[14]。1995年，Van Soest等[15]報道淀粉在1047cm-1處的紅外吸收是淀粉結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特征，代表了短程分子內(nèi)的有序結(jié)構(gòu)，在1022cm-1的紅外吸收則是淀粉非晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特征，兩者的比值可用來表征淀粉顆粒在短程范圍內(nèi)的結(jié)晶程度，以及淀粉的老化進(jìn)程[16]。紅外（1047cm-1/1022cm-1）處的吸光度比值越大，說明老化越厲害[17]，反之亦然。

由表4可知，0%、3%、6%、9%米粉的紅外（1047cm-1/1022cm-1）處比值分別為0.63、0.65、0.67、0.70。隨著儲藏時間的延長，結(jié)晶度逐漸增加[13]，在第7d后增加幅度趨于平緩，第15d時結(jié)晶度分別為0.79、0.81、0.84、0.85。在相同老化時間下，米粉的紅外（1047cm-1/1022cm-1）處的吸光度比值：9%＞6%＞3%＞0%，說明加工精度越大，越容易老化。

3 結(jié)論

本文以質(zhì)構(gòu)特性、糊化特性、結(jié)晶度和分子振動光譜為檢測手段，分析不同加工精度（0%、3%、6%、9%）大米米粉糊化后的老化進(jìn)程。結(jié)果表明，不同加工精度的米粉凝膠在4℃貯藏過程中，硬度、糊化溫度、回復(fù)值、結(jié)晶度、紅外（1047cm-1/1022cm-1）處吸光度比值均逐漸上升，粘度逐漸下降；貯藏前3d，各指標(biāo)均變化較快，第7d后趨于平緩，表明前3d米粉糊迅速老化，第7d后老化基本完成。相同老化時間下，糙米米粉凝膠的加工精度與硬度、糊化溫度、回復(fù)值、結(jié)晶度和紅外吸光度比值成正比，與粘度成反比，說明加工精度越高，老化越快。這可能是糙米中含有的蛋白質(zhì)和脂肪等，對老化進(jìn)程產(chǎn)生了影響。Yu等[7]研究發(fā)現(xiàn)貯藏期間蛋白質(zhì)和脂類等物質(zhì)的存在對支鏈淀粉分子的遷移產(chǎn)生了位阻，使得支鏈淀粉的成核和結(jié)晶速度有所降低，因此米粉體系的長期凝沉速度慢于米淀粉體系。另外Guardaa等[18]研究發(fā)現(xiàn)，添加羥丙基甲基纖維素能和支鏈淀粉結(jié)合能夠延緩老化，降低淀粉的硬度。同樣Banchathanakij等[19]研究發(fā)現(xiàn)，添加可得然膠、燕麥葡聚糖、大麥葡聚糖和酵母葡聚糖可以降低大米淀粉的硬度。

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