黑小米與黃小米Mixolab流變學(xué)特性差異研究及其產(chǎn)品應(yīng)用

李娟，許雪兒，尹仁文，王昕月，王莉，王韌，羅小虎，陳正行

(江南大學(xué)，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫，214122)

黑小米與黃小米Mixolab流變學(xué)特性差異研究及其產(chǎn)品應(yīng)用

李娟，許雪兒，尹仁文，王昕月，王莉，王韌，羅小虎，陳正行*

(江南大學(xué)，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫，214122)

通過(guò)對(duì)黑小米和黃小米進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)組分差異分析，并采用Mixolab對(duì)黑小米和黃小米的流變學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定，研究比較了兩者的蛋白質(zhì)和淀粉等方面的功能特性，并采用3種不同工藝制作了小米鍋巴。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑小米較普通黃小米具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，尤其在蛋白質(zhì)、油脂和礦物鹽類(lèi)等方面都優(yōu)于普通黃小米。Mixolab實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑小米具有較好的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、淀粉熱黏度穩(wěn)定性和加工特性。

黑小米；黃小米；營(yíng)養(yǎng)成分；Mixolab；流變學(xué)特性；鍋巴

黑小米是禾本科、狗尾草屬，是小米眾多品種中(綠、紅、黃、白、黑五種顏色)的一種，被譽(yù)為“谷中之王”。黑小米營(yíng)養(yǎng)豐富，含有蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、維生素等[1]。國(guó)外也有關(guān)于黑小米的報(bào)道，其粗蛋白含量為8%～11%[2]。有文獻(xiàn)報(bào)道稱(chēng)，100 g黑小米中含鈣29 mg，磷240 mg，鐵4.7～7.8 mg，纖維素含量3.60%[3]。無(wú)論是煮飯或熬粥都容易被人體消化吸收，消化吸收率高達(dá)97.4%[4]。黑小米中豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，決定了其功能特性。大量科學(xué)研究表明，黑色作物具有治療貧血[5]，抗動(dòng)脈粥樣硬化[6]，鎮(zhèn)靜和改善睡眠[7]等功效。任順成等對(duì)10種天然黑色素提取液進(jìn)行抗氧化性研究，黑小米色素提取液具有延緩豬油氧化的能力[8]。由于黑小米中也存在大量的“補(bǔ)血素”鐵，且其中的黑色素具有良好的抗氧化性和穩(wěn)定性，因此黑小米也具有營(yíng)養(yǎng)保健和治療的功效[9]。

Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀是一種多功能的檢測(cè)谷物粉流變學(xué)和酶學(xué)特性的分析儀器，可同時(shí)測(cè)定谷物粉的粉質(zhì)特性和黏度特性，相當(dāng)于粉質(zhì)儀與黏度儀的聯(lián)合[10]。由于本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為黑小米和黃小米，兩者均為不含面筋蛋白的谷物，其流變學(xué)特性無(wú)法通過(guò)粉質(zhì)儀和拉伸儀進(jìn)行測(cè)試。因此，本研究通過(guò)利用Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀，實(shí)現(xiàn)了不含面筋蛋白谷物粉流變學(xué)特性的測(cè)定。目前，Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀已廣泛應(yīng)用于燕麥、蕎麥、馬鈴薯等不含面筋蛋白作物的流變學(xué)特性測(cè)定中[11-13]。

本研究通過(guò)對(duì)黑小米和常見(jiàn)黃小米的基本成分進(jìn)行測(cè)試比對(duì)，進(jìn)一步證實(shí)了黑小米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外，利用Mixolab，研究比較了黑小米和黃小米的流變學(xué)特性，尤其是蛋白質(zhì)和淀粉等組分的特性，為今后提高黑小米相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用性提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

黑小米，購(gòu)自無(wú)錫歐尚超市(濱湖區(qū)高浪路店)；黃小米，華大基因新疆華小米；其他分析測(cè)試試劑，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

RVA 4500快速黏度分析儀，澳大利亞Perton公司；Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀，法國(guó)Chopin公司；UltraScan Pro1166色差儀，美國(guó)Hunterlab公司；Q-150A旗箭高速多功能粉碎機(jī)，上海冰都電器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基本成分測(cè)定

蛋白質(zhì)測(cè)定法參照《GB5009.5—2010食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

脂肪測(cè)定法參照《GB/T 5009.6—2003食品中脂肪的測(cè)定》。

水分測(cè)定法參照《GB5009.3—2010 食品中水分的測(cè)定》。

灰分測(cè)定法參照《GB 5009.4—2010食品中灰分的測(cè)定》。

1.3.2 色差測(cè)定

首先，用中藥粉粹機(jī)分別對(duì)黑小米和黃小米粉碎5 min后制得小米粉樣。根據(jù)Ming-Chih Shih等人的色差測(cè)定方法，利用高精度分光測(cè)色儀分別對(duì)黑小米粉和黃小米粉的色澤(L、a*和b*值)進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定5次以上。樣品的色差值使用CIE色彩空間模型表示，其中L*表示顏色的亮度(L*=0生成黑色，L*=100指示白色)；a*表示其在品紅色和綠色之間的位置(負(fù)值指示綠色而正值指示品紅)；b*表示其在黃色和藍(lán)色之間的位置(負(fù)值指示藍(lán)色而正值指示黃色)。

1.3.3 Mixolab測(cè)定

小米粉在進(jìn)行Mixolab測(cè)定時(shí)，采用無(wú)面筋蛋白谷物的Chopin+90 g測(cè)試法。樣品在加水混合形成粉團(tuán)后，在恒溫、升溫及降溫過(guò)程中，攪拌刀片(在恒定的轉(zhuǎn)速下80 rpm/min)受到的扭矩隨時(shí)間變化規(guī)律如圖1 Mixolab標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試曲線所示。

圖1 混合實(shí)驗(yàn)儀測(cè)試曲線圖Fig.1 Typical Mixolab curve

溫度控制分為以下3個(gè)過(guò)程：(1)恒溫過(guò)程，30 ℃恒溫8 min；(2)升溫過(guò)程，以4 ℃/min的速度升溫到90 ℃，并在90 ℃保持7 min ；(3)降溫過(guò)程，以4 ℃/ min的速度降溫到50 ℃，并維持5 min，整個(gè)測(cè)定過(guò)程共45 min。

1.3.4 小米鍋巴不同制作工藝比較

傳統(tǒng)的鍋巴加工方式多采用油炸法，因?yàn)橛驼ǚㄋ频腻伆涂诟兴执?、色澤金黃，無(wú)論在口感、風(fēng)味還是色澤方面都是其他加工方式所難以比擬的。但是，考慮到油炸的方式含油量較高且高溫會(huì)破壞食品中的營(yíng)養(yǎng)成分，因此在本研究中對(duì)烘焙法和真空微波干燥法進(jìn)行了應(yīng)用研究。

1.3.4.1 油炸法

稱(chēng)取黃小米、黑小米各100 g，清洗后分別浸泡2 h，料水比1∶2。將浸泡完成的小米瀝干水分后上蒸籠隔水蒸20 min至熟透。把蒸熟的小米取出，用搟面杖碾碎并揉成團(tuán)狀，加入適量鹽、孜然粉等調(diào)味料拌至均勻。為防止小米黏手可加入適量玉米淀粉以便成型和搟制。隨后，將小米團(tuán)多次搟制至薄片，并用刀切成正方形小塊(1.5 cm×1.5 cm)。最后，將切成小塊的小米鍋巴胚放入八成熱的油鍋中(油溫約180～200 ℃)，油炸1 min左右至鍋巴漂浮在油面上即可。

1.3.4.2 焙烤法

小米鍋巴胚的制備方法同1.3.4.1油炸法所述。后將小米鍋巴胚表面刷油并放置于上火180 ℃和下火150 ℃的烤箱中烤制15 min。

1.3.4.3 真空微波干燥法

小米鍋巴胚的制備方法同1.3.4.1油炸法所述。后將小米鍋巴胚放置于真空微波干燥箱中，微波7 min。

1.3.5 小米鍋巴感官評(píng)定

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10137—1993，選取10名有代表性的人員組成感官評(píng)定小組，并接受感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)，采用滿(mǎn)分5分制原則，每個(gè)項(xiàng)目滿(mǎn)分5分，總分滿(mǎn)分30分。其中：30～24分評(píng)為上、23～15分評(píng)為中、小于15評(píng)分為下。小米鍋巴感官評(píng)定項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 小米鍋巴感官評(píng)定及評(píng)分表Table 1 Sensory evaluation of millet crust

2 結(jié)果與討論

2.1 黑小米與黃小米基本成分對(duì)比

根據(jù)國(guó)標(biāo)的測(cè)定方法，分別對(duì)黑小米和黃小米的蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、水分和碳水化合物的含量進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。黑小米與黃小米基本成分見(jiàn)表2。

表2 黑小米與黃小米基本成分對(duì)比表Table 2 Comparison of compositions between black millet and yellow millet

由表2可知，黑小米中的蛋白質(zhì)、脂肪和灰分的含量都顯著高于黃小米的含量。其中，黑小米的蛋白質(zhì)含量高達(dá)9.71%，脂肪含量高達(dá)4.41%。有文獻(xiàn)報(bào)道，小米富含優(yōu)質(zhì)油脂和不飽和脂肪酸。黑小米中的灰分含量顯著高于黃小米的，表明黑小米中所含的礦物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽等的含量高于普通黃小米的含量。

綜上所述，黑小米中的營(yíng)養(yǎng)成分要優(yōu)于普通黃小米的成分，進(jìn)一步證明了黑小米具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景。

2.2 黑小米與黃小米色差比較

黑小米與黃小米的色澤比較如表3所示：黑小米的亮度值(L)、紅綠值(a*)和藍(lán)黃值(b*)均存在顯著的差異。由于黑小米色澤呈黑綠色，因此其L值低于小黃米的亮度值。黑小米的a*和b*值均小于黃小米的。

表3 黑小米與黃小米色澤對(duì)比表Table 3 Comparison of color between black millet and yellow millet

2.3 黑小米粉與黃小米粉Mixolab比較

由圖2黑小米和黃小米Mixolab曲線可見(jiàn)，當(dāng)小米粉樣品加水混合后，形成了類(lèi)似于小麥粉一樣的粉團(tuán)，且具有一定的粉質(zhì)稠度，C1-C2階段主要反映小米蛋白的加工特性。隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高，蛋白質(zhì)由于受到熱破壞的作用發(fā)生了弱化并達(dá)到最低點(diǎn)C2值。隨著溫度的持續(xù)升高，曲線表現(xiàn)出以淀粉為主的特性(C2-C3階段)。由圖2可以看出，小米粉樣品的粘度在C2-C3階段逐漸上升，是因?yàn)樾∶追鄯蹐F(tuán)的溫度達(dá)到了其淀粉的起始糊化溫度而發(fā)生糊化，使得粘度迅速上升。下面分別具體討論黑小米粉和黃小米粉的蛋白相關(guān)特性和淀粉相關(guān)特性。

2.3.1 小米粉蛋白質(zhì)特性

圖2 小米粉樣品Mixolab曲線圖Fig.2 Mixolab curve of black millet and yellow millet

吸水率是指小米粉加水混合成團(tuán)，達(dá)到目標(biāo)稠度(特定軟硬度1.1 Nm)的最大加水量。吸水率大小直接決定著谷物的加工特性。由表4可以看出，黑小米和黃小米粉的吸水率差異不顯著。形成時(shí)間是小米粉樣品加水開(kāi)始到粉質(zhì)曲線達(dá)到和保持最大稠度所需要的時(shí)間，反映谷物成團(tuán)快慢。Mixolab實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑小米的形成時(shí)間顯著長(zhǎng)于黃小米的形成時(shí)間，說(shuō)明黑小米中的蛋白質(zhì)和淀粉等組分的功能特性和加工特性要優(yōu)于黃小米。穩(wěn)定時(shí)間是指在粉團(tuán)揉和過(guò)程中維持在一個(gè)較高稠度值上的時(shí)間。由表4數(shù)據(jù)可以看出，黑小米和黃小米的穩(wěn)定時(shí)間均較長(zhǎng)，但差異不顯著。此外，總的弱化值反映了小米粉團(tuán)在攪拌和輕微加熱狀態(tài)下，粉團(tuán)的稀釋特性，是恒溫弱化與升溫弱化的總和。黑小米總的弱化值(C1-C2)值較黃小米總的弱化值小(表4)，說(shuō)明黑小米粉團(tuán)具有較強(qiáng)的蛋白質(zhì)功能特性，而黃小米粉團(tuán)中的蛋白質(zhì)在受熱情況下更易被破壞。綜上所述，Mixolab實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑小米和黃小米之間在形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間上的差異，反映了不同品種小米蛋白質(zhì)成分?jǐn)?shù)量和質(zhì)量上的差距。

表4 黑小米與黃小米蛋白質(zhì)特性Mixolab結(jié)果Table 4 Comparison of protein properties between black millet and yellow millet

2.3.2 小米粉淀粉特性

由表5可見(jiàn)，黑小米和黃小米在糊化黏度曲線參數(shù)上存在差異：黑小米較黃小米的峰值黏度(C3)和回生終點(diǎn)黏度(C5)均顯著增大，兩者的低谷黏度(C4)值差異不顯著。黏度崩解值(C3-C4)，即峰值粘度與保持黏度的差值，反映谷物熱黏度的穩(wěn)定性。黑小米和黃小米的黏度崩解值均為負(fù)值，說(shuō)明在溫度保持階段，小米粉的糊化黏度沒(méi)有發(fā)生下降反而持續(xù)上升，表明黑小米和黃小米的熱黏度穩(wěn)定性都較好，且黃小米的熱你那度穩(wěn)定性略好于黑小米的熱黏度穩(wěn)定性?；厣K點(diǎn)值(C5-C4)反映了樣品的最終冷你那度的穩(wěn)定性，回生終點(diǎn)值越大，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，谷物粉的冷粘度高，易發(fā)生淀粉的老化回生現(xiàn)象。與黃小米相比，黑小米具有較高的回生值，說(shuō)明黑小米比黃小米具有更高的終點(diǎn)冷黏度。

表5 黑小米與黃小米淀粉特性Mixolab結(jié)果Table 5 Comparison of starch properties between black millet and yellow millet

起始糊化時(shí)間和起始糊化溫度反映樣品發(fā)生糊化的難易程度，起始糊化溫度越低，糊化時(shí)間越早，則表明樣品越易發(fā)生糊化。當(dāng)?shù)矸鄯肿犹幱谒芤后w系中，在受到加熱處理時(shí)，淀粉分子逐漸吸水膨脹，導(dǎo)致體系黏度上升，形成無(wú)定型態(tài)，即淀粉達(dá)到糊化狀態(tài)。由表5可見(jiàn)，黑小米和黃小米的起始糊化時(shí)間差異不顯著，但起始糊化溫度差異顯著，黃小米的起始糊化溫度比黑小米的低，表明黃小米比黑小米稍微更易發(fā)生糊化。從β糊化速度和γ淀粉酶水解速度上看，黑小米和黃小米的糊化速度和淀粉酶對(duì)淀粉的水解速度之間差異不顯著。

2.4 黑小米與黃小米鍋巴感官評(píng)定結(jié)果

從感官評(píng)定的結(jié)果表6來(lái)看，比較油炸、烘烤和真空微波干燥3種加工工藝，對(duì)黑小米而言，采用烘烤的方法所制得的小米鍋巴綜合評(píng)分最高為24分。黃小米經(jīng)烘烤(26分)和真空微波干燥(27分)工藝所制得的鍋巴感官品質(zhì)都評(píng)為上等。其余油炸的黑小米和黃小米鍋巴，真空微波的黑小米鍋巴感官評(píng)級(jí)為中級(jí)。這是由于油炸的方法相比其他兩種加工工藝來(lái)說(shuō)，小米鍋巴雖然口感酥脆且風(fēng)味較好，但是含油量過(guò)高，但是多吃容易產(chǎn)生油膩感，不能滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)健康的追求。烘烤和真空微波干燥的方法，雖然口感達(dá)不到油炸工藝酥脆的口感，但是其口感基本能符合感官評(píng)定員的要求。因此，綜合考慮，在人們追求健康的今天，人們的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生著變化，低脂無(wú)油的健康產(chǎn)品更能順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。

表6 小米鍋巴感官評(píng)定評(píng)分表Table 6 Sensory evaluation scores

注：不同字母a,b表示差異顯著。

綜上所述，采用烘烤的方法所加工的鍋巴，即有小米本身的香甜又有焙烤后特有的香氣和色澤，且硬度值也在可接受的范圍內(nèi)，因此確定焙烤工藝上火180 ℃、下火150 ℃，烤制15 min為最優(yōu)的工藝方法。黑小米和黃小米相比，其色澤雖沒(méi)有黃小米誘人，但其入口的酥脆性較好，可能是由于黑小米有較好的蛋白加工特性。

3 結(jié)論

黑小米作為一種健康、時(shí)尚的食品，以其良好的營(yíng)養(yǎng)功能特性和加工性能優(yōu)勢(shì)，在今后的產(chǎn)品加工應(yīng)用中存在很大的發(fā)展前景。黑小米及小米制品有以下幾種發(fā)展趨勢(shì)：(1)黑小米中的黑色素物質(zhì)或其他功能活性成分的研究；(2)超微粉碎技術(shù)應(yīng)用于小米加工中，制成固體飲料或代餐谷物粉；(3)針對(duì)特殊人群，如嬰幼兒、孕婦、老年人等，開(kāi)發(fā)特殊人群滿(mǎn)足其特殊營(yíng)養(yǎng)需求的食品；(4)休閑食品等。

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Differencesbetweenblackmilletandyellowmilletontheirnutrientsandrheologicalproperties

LI Juan,XU Xue-er,YIN Ren-wen,WANG Xin-yue,WANG Li,WANG Ren,LUO Xiao-hu,CHEN Zheng-xing*

(State Key Laboratory of Food Science & Technology,National Engineering Laboratory for Cereal Fermention Technology,School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

The differences between components of black millet and yellow millet were analyzed in this work.Besides,the rheological characteristics of black and yellow millet were measured by Mixolab in order to evaluate the functional properties of protein and starch in millet.The product of millet crust were also prepared by three different processing techniques.The results showed that the black millet has a higher nutritional value than the ordinary yellow millet,especially in protein,oil and mineral salts content.The results of Mixolab showed that the black millet had a relative good protein stability,starch thermostability and processing characteristics.

black millet; yellow millet,nutrients; Mixolab; rheological properties; millet crust

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013722

博士，講師(陳正行教授為通訊作者，E-mail：zxchen2007@126.com)。

國(guó)家自然科學(xué)基金(31501407)；江南大學(xué)自主科研計(jì)劃青年基金項(xiàng)目(JUSRP11705)

2016-12-31，改回日期：2017-02-14