糙米-籽粒莧擠壓米的制備研究

胡 楊，喬艷秋，王雪松，汪 磊，沈汪洋,3,4

(1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023； 2.中糧米業(yè)(仙桃)有限公司，湖北 仙桃 433000； 3.大宗糧油精深加工省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430023； 4.湖北省農(nóng)產(chǎn)品加工與轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430023)

糙米-籽粒莧擠壓米的制備研究

胡 楊1，喬艷秋1，王雪松1，汪 磊2，沈汪洋1,3,4

(1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023； 2.中糧米業(yè)(仙桃)有限公司，湖北 仙桃 433000； 3.大宗糧油精深加工省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430023； 4.湖北省農(nóng)產(chǎn)品加工與轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430023)

以糙米為主要原料，復(fù)配籽粒莧，通過雙螺桿擠壓機(jī)制備出糙米-籽粒莧擠壓米。將套筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、單甘酯添加量、籽粒莧添加量、水分添加量作為主要因素，以糊化度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究制備出糙米-籽粒莧擠壓米最佳的工藝參數(shù)。結(jié)果表明：螺桿轉(zhuǎn)速130 r/min、水分添加量19%、套筒溫度50℃、單甘酯添加量0.1%、籽粒莧添加量10%條件下，制得的產(chǎn)品糊化度低，同普通大米一樣具有一定的蒸煮性。通過快速黏度儀(RVA)、掃描電鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)等方法對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

糙米；籽粒莧；擠壓米；工藝參數(shù)；品質(zhì)

籽粒莧是莧科莧屬一年生草本植物，因其含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、糖類，被廣泛運(yùn)用于飼料、食品和藥品等領(lǐng)域[1]。籽粒莧籽實(shí)中的蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量都優(yōu)于一般的谷物，而且其氨基酸配比均衡，尤其是賴氨酸的含量幾乎是玉米等禾谷類作物的2倍[2]。除此之外，籽粒莧籽實(shí)中還含有蘆丁、超氧化物歧化酶以及酚類和黃酮類物質(zhì)等功能性成分[3]。

由于籽粒莧資源豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣。程金芝等[4]通過乳酸菌發(fā)酵試驗(yàn)，制得不飽和脂肪酸和乳酸菌含量高，同時(shí)還含有色氨酸、賴氨酸以及多種礦物質(zhì)和維生素的籽粒莧酸奶。李艷等[5]將發(fā)芽高粱與籽粒莧及秈米互配，采用擠壓成型輔助輥筒壓片的方法制備發(fā)芽高粱重組營(yíng)養(yǎng)片。此外，有研究表明，籽粒莧的水提物可抑制多種真菌活性，將其水提物加入小麥粉制作無筋面包時(shí)，仍有抑制真菌的作用，有助于延長(zhǎng)面包的保質(zhì)期[6]。

糙米雖具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是因其含有較多的植酸鹽和纖維素，導(dǎo)致不易煮爛，咀嚼性差，不易消化，難以作為主食被大眾接受[7-9]。

將籽粒莧復(fù)配到糙米粉中，并通過擠壓技術(shù)制備出的擠壓米不僅營(yíng)養(yǎng)高，而且還能改善糙米的不適口感。通過擠壓技術(shù)重新造粒生產(chǎn)糙米-籽粒莧擠壓米，以期為籽粒莧的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

糙米(中糧米業(yè)仙桃有限公司提供)、籽粒莧(市售),糙米和籽粒莧均過篩100目備用。

單甘酯、糖化酶、氫氧化鈉、硫代硫酸鈉、硫酸、鹽酸等試劑,均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

YB-1000A型高速多功能粉碎機(jī),RVA super4快速黏度分析儀,DS32Ⅱ雙螺桿擠壓膨化機(jī),Q2000差示掃描量熱儀,S-3000N掃描電子顯微鏡。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1糙米-籽粒莧擠壓米正交試驗(yàn)

設(shè)計(jì)螺桿轉(zhuǎn)速、水分添加量、套筒溫度、單甘酯添加量、籽粒莧添加量5個(gè)因素4個(gè)水平的正交試驗(yàn)對(duì)擠壓工藝進(jìn)行優(yōu)化。

表1 正交因素水平表

1.3.2糙米和擠壓米的RVA測(cè)定

RVA測(cè)定采用文獻(xiàn)[10]中的方法。

1.3.3糙米和擠壓米的電鏡測(cè)定[11]

用電子掃描顯微鏡觀察擠壓米的顆粒形態(tài)。選取飽滿、完整度高的糙米和糙米-籽粒莧擠壓米，擦干凈，將米粒切成厚度約為1.0 mm的薄片，選擇直徑最大的作為觀察樣本，然后將其固定在樣品臺(tái)上，噴金，加速電壓為15 kV。

1.3.4糙米和擠壓米的DSC測(cè)定[12]

用杜邦坩堝稱取3 mg左右的糙米粉或擠壓米粉，按1∶2(質(zhì)量比)的比例加入重蒸水，制備成樣品，密封后置于4℃冰箱中隔夜平衡，用差示掃描量熱儀(DSC)進(jìn)行測(cè)定。

掃描溫度范圍為10～100℃，掃描速率為10℃/min。測(cè)定時(shí)以空坩堝作為對(duì)照，載氣為氮?dú)猓獨(dú)獾牧魉贋?0 ml/min。每個(gè)樣品至少做2個(gè)平行樣，結(jié)果取平均值。

1.3.5糙米和擠壓米的糊化度測(cè)定[13]

稱取粉碎過60目篩的樣品各1 g,分別放入2個(gè)100 ml的錐形瓶中(A1、A2),另取一錐形瓶A0不加試樣做空白試驗(yàn)。

3 個(gè)錐形瓶中均加入蒸餾水50 ml,搖勻, 將A1錐形瓶在電爐上用小火微沸糊化20 min, 避免燒干，不停搖動(dòng), 然后冷卻至室溫。在A0、A1、A23個(gè)錐形瓶中,分別加入稀釋的糖化酶5 ml,搖勻后放在50℃恒溫水浴上保溫1 h,并不時(shí)搖蕩,及時(shí)取出立即加入2 ml鹽酸(1 mol/L)終止反應(yīng), 將3 個(gè)錐形瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)物定容至100 ml, 然后過濾備用。移取濾液各10 ml 分別放入3個(gè)250 ml碘量瓶中,均準(zhǔn)確加入10 ml 碘液(0.05 mol/L)及18 ml 氫氧化鈉(0.1 mol/L)溶液, 蓋塞,在暗處放置15 min, 然后迅速地各加入2 ml 硫酸(體積分?jǐn)?shù)10%), 用硫代硫酸鈉(0.05 mol/L)溶液滴定至無色。記錄各用去硫代硫酸鈉溶液的體積。

式中,V0為滴定空白消耗硫代硫酸鈉的體積；V1為滴定糊化樣品消耗硫代硫酸鈉的體積；V2為滴定未糊化樣品消耗硫代硫酸鈉的體積。

2 結(jié)果與討論

2.1正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

選取螺桿轉(zhuǎn)速、水分添加量、套筒溫度、單甘酯添加量、籽粒莧添加量5個(gè)因素作為主要因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)，以糊化度為指標(biāo)，正交試驗(yàn)及結(jié)果分析見表2。

由表2可以看出，在擠壓的過程中，對(duì)糊化度影響的主次因素為套筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、水分添加量、籽粒莧添加量、單甘酯添加量，最優(yōu)組合為A2B3C1D1E2。即螺桿轉(zhuǎn)速130 r/min,水分添加量19%，套筒溫度50℃，單甘酯添加量0.1%，籽粒莧添加量10%。

在此最優(yōu)工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得糙米-籽粒莧擠壓米糊化度為0.79，糊化度值較低。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

注：*表示數(shù)據(jù)取3次測(cè)定的平均值。下表同。

2.2RVA測(cè)定結(jié)果與分析

表4為糙米和糙米-籽粒莧擠壓米的快速黏度儀(RVA)測(cè)定結(jié)果。

峰值黏度是反映淀粉的吸水率和增稠性[14]；崩解值是最高黏度(peak viscosity value，簡(jiǎn)稱PKV)與熱漿黏度(hot paste value，簡(jiǎn)稱HPV)的差值，是反映淀粉在高溫下耐剪切力的能力[15]，即淀粉的熱糊穩(wěn)定性。崩解值越大，則淀粉的熱糊穩(wěn)定性越差?；厣凳亲罱K黏度與保持黏度的差值，同淀粉中的支鏈淀粉與直鏈淀粉的比例和分子之間的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),其反映了淀粉的老化與回生的程度，回生值越大，淀粉越容易回生。

從表4可以看出,糙米-籽粒莧擠壓米的峰值黏度、保持黏度、崩解值、最終黏度和回生值都低于糙米，可能是在擠壓的過程中淀粉分子的原始結(jié)構(gòu)遭到了破壞，淀粉分子的相對(duì)分子質(zhì)量減少，導(dǎo)致其黏度值和崩解值下降[16]。

表4 RVA測(cè)定值

2.3電鏡測(cè)定結(jié)果與分析

糙米和糙米-籽粒莧擠壓米的掃描電子顯微鏡圖分別見圖1和圖2。

圖1 糙米掃描電鏡圖

圖2 糙米-籽粒莧擠壓米掃描電鏡圖

可以看出，糙米淀粉顆粒表面比較粗糙，但是具有規(guī)則的表面，彼此的結(jié)合也比較緊密(見圖1)；糙米-籽粒莧擠壓米，由于擠壓糊化再冷卻的原因，淀粉的顆粒增大，彼此的間距也增大，幾乎沒完整的淀粉顆粒形狀，大部分都呈現(xiàn)裂紋狀(見圖2)，這與他人分析結(jié)果大體一致[17]。

2.4DSC測(cè)定結(jié)果與分析

由表5可以看出，糙米的起始溫度、峰值溫度、終止溫度和熱焓值都高于糙米-籽粒莧擠壓米。經(jīng)過擠壓，其起始溫度、峰值溫度、終止溫度和熱焓值都降低了，晏夢(mèng)婷等[6]做了類似的研究，發(fā)現(xiàn)起始溫度、峰值溫度、終止溫度和熱焓值都隨著糊化度的增加而降低。這種現(xiàn)象可能是玻璃態(tài)向高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變，實(shí)際上是淀粉鏈段從有序到無序的過程，而擠壓米經(jīng)過擠壓已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定程度的無序化，在轉(zhuǎn)變過程中所需的熱量較少[18]。

表5 DSC測(cè)定值

3 結(jié)論

糙米-籽粒莧擠壓米的制備最佳工藝條件為：螺桿轉(zhuǎn)速130 r/min、水分添加量19%、套筒溫度50℃、單甘酯添加量0.1%、籽粒莧添加量10%。同時(shí)通過RVA測(cè)定糙米-籽粒莧擠壓米的峰值黏度、保持黏度、崩解值、最終黏度、回生值和峰值時(shí)間都低于糙米。電子掃描顯微鏡結(jié)果表明，糙米淀粉顆粒表面比較粗糙，但是具有規(guī)則的表面，彼此的結(jié)合也比較緊密，經(jīng)過擠壓后外觀結(jié)構(gòu)不如糙米原料緊密，且存在較多的裂紋和較大的顆粒。DSC結(jié)果表明，糙米-籽粒莧擠壓米的起始溫度、峰值溫度、終止溫度和熱焓值較糙米低。

[1] 夏雪娟，廖芙蓉，闞建全.籽粒莧籽實(shí)中淀粉的理化性質(zhì)[J].食品科學(xué)，2014，35(1): 110-114.

[2] 孫鴻良．籽粒莧100問[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1997：32．

[3] 程金芝.糧、飼、菜兼用作物——籽粒莧在吉林省的發(fā)展與展望[J]．白城師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(3):32-35．

[4] 程金芝． 純植物原料籽粒莧酸乳的研制[J].食品研究與開發(fā)，2011，32( 12):72-73，81．

[5] 李 艷,易翠平,李夢(mèng)婷,等. 發(fā)芽高粱重組營(yíng)養(yǎng)片的制備[J]. 食品與機(jī)械,2015,31(5):243-245.

[6] GIUSEPPE RIZZELLO C, CODA R, DE ANGELIS M, et al．Long-term fungal inhibitory activity of water-soluble extract fromAmaranthusspp．seeds during storage of gluten-free and wheat flour breads[J]．Intemational Joumal of Food Microbiology，2009,131(2-3):189-196．

[7] 周慧明，張民平.糙米中功能性成分的研究[J]，食品科技，2002(5):17-19.

[8] HEINERMANN R J B，F(xiàn)AGUNDES P L，PINTO E A，et al.Comparative study of nutrient composition of commercial brown parboiled and milled rice from Brazil[J].Journal of Food Composition and Analysis， 2005，18(4)：287-296.

[9] 于 巍，周 堅(jiān)，徐群英，等. 糙米與精米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與質(zhì)構(gòu)特性比較研究[J].食品科學(xué)，2010,31(9):95-98.

[10] 晏夢(mèng)婷，周 堅(jiān)，沈汪洋. 糙米重組米的糊化特性研究[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2014(7): 1-4.

[11] 王 娜，吳娜娜，譚 斌,等.發(fā)芽糙米粉理化性質(zhì)研究[J].食品工業(yè)科技，2015，36(18): 99-102,112.

[12] 劉 方,聶婷婷,沈汪洋,等. 蟲草素糙米復(fù)合米的研制[J]. 食品工業(yè),2015,36(11):73-78.

[13] 安紅周,張康逸,李盤欣.谷物早餐食品擠壓工藝的優(yōu)化研究[J].食品科技,2008,33(4):33-37.

[14] 陳江楓,馮 琳,玉瓊廣,等. 交聯(lián)琥珀酸酯木薯淀粉的黏度特性研究[J]. 糧食與飼料工業(yè),2011(6):28-31.

[15] 宋志剛，王建華，王漢忠，等．粉葛淀粉的理化特性應(yīng)用化學(xué)[J]．應(yīng)用化學(xué)，2006，23(9)：974．977．

[16] 莊海寧．雙螺桿擠壓機(jī)生產(chǎn)人造米及擠壓系統(tǒng)模型的研究[D]．無錫:江南大學(xué)，2011:51-52.

[17] 劉 方,聶婷婷,沈汪洋,等. 蟲草復(fù)合米的研制[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2016，55(4):997-1 001.

[18] 丁文平,檀亦兵,丁霄霖. 水分含量對(duì)大米淀粉糊化和回生的影響[J]. 糧食與飼料工業(yè),2003(8):44-45，47．

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)“十三五”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系

近日，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)“十三五”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。農(nóng)業(yè)部副部長(zhǎng)張?zhí)伊种赋觯?007年起，農(nóng)業(yè)部聯(lián)合財(cái)政部先后啟動(dòng)建設(shè)了水稻、油菜、生豬、大宗淡水魚等50個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，以農(nóng)產(chǎn)品為單元，以產(chǎn)業(yè)為主線，以問題為導(dǎo)向，集聚中央和地方優(yōu)勢(shì)科技資源，圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)、試驗(yàn)示范、技術(shù)培訓(xùn)、政策咨詢和應(yīng)急服務(wù)，在促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和推動(dòng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面發(fā)揮了重要作用。

張?zhí)伊直硎?，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系顯著提高了我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究水平和產(chǎn)業(yè)技術(shù)供給能力，在動(dòng)植物種業(yè)、規(guī)?；N養(yǎng)業(yè)、綠色生產(chǎn)模式、重大病蟲害與疫病防控、農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備、農(nóng)產(chǎn)品精深加工與現(xiàn)代儲(chǔ)運(yùn)等領(lǐng)域，共取得了130項(xiàng)標(biāo)志性成果和328項(xiàng)重大成果；建立了主要農(nóng)產(chǎn)品的科技基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，摸清了產(chǎn)業(yè)家底，為分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、服務(wù)生產(chǎn)決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系有力支撐了國(guó)家糧食連年豐產(chǎn)、主要農(nóng)產(chǎn)品有效供給和農(nóng)民持續(xù)增收，研發(fā)了一批產(chǎn)量、質(zhì)量和抗性突出的水稻、小麥、玉米新品種和高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)、智能機(jī)械化的栽培技術(shù)模式，有效提高了糧食綜合生產(chǎn)能力。

(摘自ZGSPB,2017-07-25)

Preparationofbrownrice-grainamaranthreformedrice

HU Yang1,QIAO Yan-qiu1,WANG Xue-song1,WANG Lei2,SHEN Wang-yang1,3,4

(1. College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023,China;2. COFCO Rice(Xiantao)Limited，Xiantao 433000,China;3. Key Laboratory of the Deep Processing of Bulk Grain and Oil Authorized by Ministry of Education, Wuhan 430023,China；4. Hubei Key Laboratory for Processing and Transformation of Agricultural Product,Wuhan 430023,China)

Brown rice was used as the main raw material and compounded grain amaranth, and the brown rice-grain amaranth reformed rice was prepared by twin-screw extruder.The factors such as the temperature of the sleeve, the rotation speed of the sleeve, the amount of monoglyceride, the amount of grain amaranth, the amount of water added were taken as the main factors, and the gelatinization degree was used as the evaluation index, we prepared the brown rice-grain amaranth reformed rice with the same degree of gelatinization as the ordinary rice.The optimal process parameters were obtained as:the screw rotation speed of 130 r/min, the moisture content of 19%, sleeve temperature 50℃, monoglyceride addition amount of 0.1%, the proportion of grain amaranth 10%.And the product quality were tested by rapid visco-analyser(RVA),scanning electron microscope(SEM)and differential scanning calorimeter(DSC).

brown rice；grain amaranth；reformed rice；process parameter；quality

2017-04-20；

2017-07-25

營(yíng)養(yǎng)主食再生米制粒工藝及設(shè)備研究;糧食公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201313011-5)。

胡 楊(1993-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楣任镔Y源綜合利用及開發(fā)。

沈汪洋(1978-)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)楣任镔Y源綜合利用及開發(fā)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.007

TS213.3;S636.4

：A

：1003-6202(2017)08-0027-04