大豆分離蛋白對(duì)濕米粉儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響

胡秀婷 占柳菁 劉成梅 羅舜菁

(南昌大學(xué)食品學(xué)院，南昌 330047)

南米北面是中國(guó)傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣。作為一種重要的米制品，米粉是我國(guó)南方一種重要的主食，在江西、湖南、廣西等省占據(jù)著重要的地位[1]。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)米粉的方便即食產(chǎn)業(yè)化需求日益增長(zhǎng)。濕米粉是將新鮮的米粉經(jīng)后續(xù)加工使之能方便即食的一類方便食品，其口感爽滑、柔韌，食用方便，尤其深受江西省消費(fèi)者的喜愛[2-3]。但濕米粉含水量較高，為60%～70%，在儲(chǔ)藏過程中極易回生，導(dǎo)致水分析出至濕米粉表面、濕米粉硬度增大、蒸煮過程易損失，嚴(yán)重影響了濕米粉的口感和貨架期、阻礙了濕米粉的產(chǎn)業(yè)化[2-3]。此外，大米中蛋白含量較低，尤其大米蛋白不能像小麥蛋白為產(chǎn)品提供良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，米粉僅依靠淀粉凝膠結(jié)構(gòu)來支撐其基本性狀，這也造成濕米粉成型難、蒸煮時(shí)多斷條、蒸煮損失大、口感韌性差等諸多問題[4]。因此，提高濕米粉的儲(chǔ)藏品質(zhì)具有重要的意義。

研究發(fā)現(xiàn)，具有良好持水性的親水膠體均能夠抑制淀粉體系儲(chǔ)藏過程中水分的遷移，有助于淀粉分子保持水分，有助于米粉中淀粉與水形成氫鍵、避免淀粉與淀粉之間形成氫鍵，從而阻礙淀粉的回生[5-7]。黃麗等[8]發(fā)現(xiàn)添加羥丙基二淀粉磷酸酯可抑制濕米粉中淀粉的回生，從而改善濕米粉的儲(chǔ)藏品質(zhì)。針對(duì)大米中蛋白含量較低、不能形成良好的網(wǎng)絡(luò)等問題，Kim等[9]通過添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和大米蛋白改善米粉品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和大米蛋白后，米粉的蒸煮損失和米粉湯的混濁度分別下降了54.8%和66.6%，這表明蛋白質(zhì)可以改善米粉品質(zhì)。但理論上大米蛋白水溶性較差，不適合作為谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的底物，因此推斷二者改善米粉的效果是有限的。大豆分離蛋白為植物性完全蛋白質(zhì)，其氨基酸組成合理，營(yíng)養(yǎng)豐富，是植物蛋白中為數(shù)不多的可替代動(dòng)物蛋白的品種之一[10]；且與大米蛋白相比，大豆分離蛋白是具有優(yōu)良持水性和凝膠性的親水膠體。由此推測(cè)大豆蛋白可抑制濕米粉中淀粉的回生、增強(qiáng)濕米粉內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，從而改善濕米粉儲(chǔ)藏品質(zhì)，且能提高濕米粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。目前，研究發(fā)現(xiàn)添加大豆粉可降低方便米線的蒸煮損失[11]。因此，本研究以濕米粉儲(chǔ)藏過程中硬度、蒸煮損失率、斷條率的變化為指標(biāo)評(píng)價(jià)大豆分離蛋白對(duì)鮮米粉品質(zhì)的改良作用，并探索大豆分離蛋白改善米粉品質(zhì)的機(jī)理，以期為延長(zhǎng)濕米粉貨架期和開發(fā)高蛋白濕米粉提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

早秈米：江西麻姑實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司；大豆分離蛋白：河南金潤(rùn)食品添加劑有限公司；乳酸：西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

SZ30米粉機(jī)：廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；500 g搖擺式高速萬能粉碎機(jī)：溫嶺市林大機(jī)械有限公司；Quanta-200 掃描電鏡：荷蘭FEI公司；TA-XT質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 濕米粉的制作

原料大米→粉碎→過60目篩→大米粉→將大豆分離蛋白與過篩大米粉以0%、2%、3%、4%、6%(m/m，干基)的質(zhì)量比混合→加水調(diào)制體系含水量為40%→和粉→擠壓成型→室溫老化→復(fù)蒸→乳酸浸泡→瀝干→真空包裝→殺菌→成品；將濕米粉置于4 ℃冰箱儲(chǔ)藏。

1.3.2 儲(chǔ)藏過程中濕米粉硬度的測(cè)定

根據(jù)Limroongreungrat等[12]方法并加以改進(jìn)，取4 ℃下放置0、3、5、7、14、21、28 d的濕米粉，放入500 mL沸騰蒸餾水中浸泡5 min后撈出，再放入冰水中迅速冷卻1 min后撈出瀝干，用濾紙吸去表面水分。每次測(cè)試時(shí)取長(zhǎng)約2 cm的3根濕米粉條平行置于測(cè)試平臺(tái)上，用物性測(cè)試儀于室溫下對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)濃度樣品重復(fù)測(cè)定12次。條件設(shè)置：探頭為P/50，測(cè)試類型為TPA模式；壓縮形變?yōu)?5%；測(cè)前、后速度為1 mm/s；測(cè)試速度為0.5 mm/s；觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為5.0 g；數(shù)據(jù)采集頻率為400 pp/s。

1.3.3 米粉蒸煮損失的測(cè)定

根據(jù)Fiorda等[13]方法并改進(jìn)：取在4 ℃儲(chǔ)藏3、7、14、28 d的米粉，置入500 mL沸水中浸泡5 min，撈出瀝干，立即取100 mL殘液倒入250 mL已恒重?zé)瓋?nèi)，于110 ℃蒸發(fā)至恒重。蒸煮損失計(jì)算公式如下：

式中：LS為蒸煮損失；m1為樣品質(zhì)量；m2為蒸發(fā)殘余物質(zhì)量；500為水體積；100為稱重液體的體積。

1.3.4 濕米粉斷條率的測(cè)定

參照QB/T 2652—2004方法[14]，取在4 ℃儲(chǔ)藏3、7、14、28 d的米粉置入500 mL沸水中浸泡5 min，撈出瀝干，用濾紙吸干米粉表面水分，固形物置于磁盤中，挑出長(zhǎng)度不足10 cm與超過10 cm的濕方便米粉，分別稱重。斷條率計(jì)算公式如下：

式中：BR為濕米粉斷條率；m1為長(zhǎng)度不足10 cm的濕米粉質(zhì)量；m2長(zhǎng)度超過10 cm的濕米粉質(zhì)量。

1.3.5 濕米粉回生焓值的測(cè)定

將4 ℃儲(chǔ)藏7 d的米粉40 ℃烘箱干燥，稱取約3.0 mg干燥樣品(干基)置于鋁坩堝中，以1∶2(m/m)比例加入蒸餾水，將坩堝密封并室溫放置平衡24 h。采用差示掃描量熱儀測(cè)定濕米粉的回生焓值，測(cè)量溫度范圍為30～90 ℃，升溫速率為10 ℃/min。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.6 濕米粉的顯微形態(tài)分析

將凍干的4 ℃儲(chǔ)藏7 d濕米粉樣品均勻分布在粘有導(dǎo)電雙面膠的樣品臺(tái)面上，真空條件下噴一層10 nm金薄膜，然后固定在載物臺(tái)上，置于掃描電子顯微鏡(SEM)樣品槽中在加速電壓2.0 kV下觀察米粉的形態(tài)，并拍下掃描圖片。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件計(jì)算，應(yīng)用方差分析(ANOVA)進(jìn)行顯著性分析，以P<0.05表示有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉硬度的影響

在濕米粉的儲(chǔ)藏過程中，隨著淀粉的回生，米粉的硬度和內(nèi)聚性升高，因此，硬度是監(jiān)測(cè)濕米粉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[15]。如圖1所示，就新鮮制備的濕米粉而言，添加大豆分離蛋白的濕米粉硬度高于未添加大豆分離蛋白的濕米粉，且大豆分離蛋白含量越高，濕米粉硬度越大。這可能是因?yàn)闈衩追圩鳛閺?fù)合體系，硬度體現(xiàn)為由各組分原料共同作用結(jié)果，添加的大豆分離蛋白在擠壓過程中受熱變性，形成了蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了濕米粉的整體硬度。然而，經(jīng)儲(chǔ)藏后，添加大豆分離蛋白的濕米粉硬度顯著低于未添加大豆分離蛋白的濕米粉，這可能是因?yàn)槲刺砑哟蠖狗蛛x蛋白的濕米粉體系中淀粉迅速回生，使得濕米粉硬度迅速增加。結(jié)果也表明大豆分離蛋白可能抑制米粉的回生。

圖1 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉硬度的影響

2.2 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉蒸煮損失的影響

儲(chǔ)藏過程中濕米粉的蒸煮損失直接地反映了濕米粉食用品質(zhì)的變化，優(yōu)質(zhì)濕米粉蒸煮后湯不渾，沉淀物少，易被消費(fèi)者接受；同時(shí)，蒸煮損失的變化亦能反映米粉在蒸煮時(shí)內(nèi)容物質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性[16-17]。如圖2所示，大豆分離蛋白可顯著降低濕米粉在儲(chǔ)藏過程中的蒸煮損失，這表明蛋白質(zhì)的添加能抑制儲(chǔ)藏過程中淀粉及其他物質(zhì)的溶出，從而改善濕米粉的食用品質(zhì)。當(dāng)大豆分離蛋白添加量低于4%時(shí)，米粉的蒸煮損失隨大豆分離蛋白的添加量增加而下降，而當(dāng)大豆分離蛋白添加量為6%時(shí)，米粉的蒸煮損失有所上升。這表明適量添加大豆分離蛋白可改善濕米粉的食用品質(zhì)，但并不是大豆分離蛋白添加量越大越好。

圖2 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉蒸煮損失的影響

2.3 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉斷條率的影響

如圖3所示，大豆分離蛋白能顯著降低儲(chǔ)藏過程中濕米粉的斷條率，進(jìn)一步表明大豆分離蛋白的添加有助于增強(qiáng)儲(chǔ)藏過程中濕米粉的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同樣地，在大豆分離蛋白添加量低于4%時(shí)，濕米粉的斷條率隨大豆分離蛋白添加量的增加而降低，但當(dāng)大豆分離蛋白添加量為6%時(shí)，濕米粉的斷條率反而增加，與濕米粉儲(chǔ)藏過程中蒸煮損失的變化相一致，這也進(jìn)一步證明斷條率與蒸煮損失的相關(guān)性。

圖3 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉斷條率的影響

2.4 濕米粉回生焓值的測(cè)定

濕米粉品質(zhì)的下降主要由淀粉回生引起，硬度分析結(jié)果表明大豆分離蛋白可能抑制淀粉回生。因此，本實(shí)驗(yàn)研究了大豆分離蛋白對(duì)濕米粉回生的影響。如表1所示，儲(chǔ)藏7 d后，濕米粉中淀粉發(fā)生回生，回生焓值3.77 J/g，當(dāng)大豆分離蛋白添加量分別為2%、3%、4%和6%時(shí)，濕米粉回生焓值分別下降到3.16、2.46、2.13、1.82 J/g。由此可見，大豆分離蛋白可抑制儲(chǔ)藏過程中濕米粉中淀粉的重結(jié)晶，抑制效果隨大豆分離蛋白添加量的增加而增強(qiáng)。Ribotta等[18]認(rèn)為大豆分離蛋白能通過與直鏈淀粉、支鏈淀粉的分支以非共價(jià)鍵(如氫鍵)相互作用，抑制儲(chǔ)藏過程中淀粉的重排，達(dá)到抑制淀粉凝膠老化的效果。還有研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)的加入稀釋了體系中淀粉的含量，導(dǎo)致淀粉碰撞形成晶體的幾率減少[19]。添加大豆分離蛋白的系列濕米粉回生程度與其硬度趨勢(shì)一致，進(jìn)一步表明濕米粉在儲(chǔ)藏過程中硬度增加主要是由淀粉回生引起。然而，添加大豆分離蛋白的系列濕米粉回生程度與其濕米粉蒸煮損失和斷料率的趨勢(shì)并不是一致的，這表明濕米粉的蒸煮損失和斷料率不僅與淀粉回生有關(guān)，還取決于其他因素。

表1 大豆分離蛋白對(duì)濕米粉中淀粉回生的影響

注：To起始溫度，Tp峰值溫度，Tc終點(diǎn)溫度，ΔHg老化焓；相同列的相同字母代表無顯著性差異 (P>0.05)。

2.5 濕米粉的顯微形態(tài)分析

如圖4所示，未添加大豆分離蛋白的濕米粉結(jié)構(gòu)緊實(shí)，進(jìn)一步證實(shí)大米中的大米蛋白不能形成良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)添加大豆分離蛋白后，濕米粉出現(xiàn)多孔狀蜂窩結(jié)構(gòu)，表明大豆分離蛋白可形成多孔結(jié)構(gòu)從而增強(qiáng)米粉的持水性。當(dāng)大豆分離蛋白添加量為6%時(shí)，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)孔隙率反而低于大豆分離蛋白添加量較低時(shí)的濕米粉。這可能是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)，大豆分離蛋白能在米粉制作過程中受熱變性，可與淀粉共同形成牢固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；而但當(dāng)大豆分離蛋白添加過量時(shí)，大豆分離蛋白與淀粉不相容，蛋白質(zhì)與米粉中的淀粉競(jìng)爭(zhēng)吸收水分，從而導(dǎo)致淀粉本身不能形成較好的凝膠結(jié)構(gòu)。

圖4 添加不同含量大豆分離蛋白的濕米粉的顯微形態(tài)

3 結(jié)論

添加適量的大豆分離蛋白可顯著改善濕米粉在儲(chǔ)藏過程中硬度增高的現(xiàn)象，且可降低濕米粉的蒸煮損失和斷條率，其機(jī)理在于大豆分離蛋白可顯著抑制米粉的回生。此外，濕米粉本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較弱，大豆分離蛋白在擠壓過程中會(huì)發(fā)生熱變性形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)體系整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；同時(shí)，大豆分離蛋白具有優(yōu)異的持水性，能在儲(chǔ)藏過程中控制水分的滲出與流動(dòng)，從而穩(wěn)定儲(chǔ)藏期間米粉的品質(zhì)。向米粉中添加適量的大豆分離蛋白可增強(qiáng)米粉內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，在增強(qiáng)濕米粉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的同時(shí)可改善濕米粉的食用品質(zhì)。

[1]梁蘭蘭, 吳軍輝, 幸芳, 等. 大米淀粉晶體特性對(duì)濕米粉質(zhì)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2013, 28(6): 5-9

LIANG L L, WU J H, XING F, et al. Effect of rice starch crystal properties on wet rice noodles textural properties [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2013, 28(6): 5-9

[2]涂宗財(cái), 劉成梅, 付桂明. 方便濕米粉防止回生和品質(zhì)改良[J].食品工業(yè), 2003, 5: 7-8

TU Z C, LIU C M, FU G M. Inhibiting retrogradation and improving quality of wet rice noodles [J]. The Food Industry, 2003, 5: 7-8

[3]羅舜菁, 占柳菁, 劉成梅. 食品添加劑抗鮮濕方便米粉老化的研究進(jìn)展[J]．食品工業(yè)科技, 2016, 37(6): 392-395,399

LUO S J. ZHAN L J, LIU C M. Research progress in food additives on instant fresh rice noodle retrogradation [J]. Science and Technology of Food Industry, 2016, 37(6): 392-395, 399

[4]SANDHU K S, KAUR M, MUKESH. Studies on noodle quality of potato and rice starches and their blends in relation to their physicochemical, pasting and gel textural properties. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43:1289-1293

[5]牛猛, 王莉, 楊冰, 等. 大米淀粉老化特性的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2011, 26(11): 124-128

NIU M, WANG L, YANG B, et al. Advance in research of retrogradation of rice starch [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2011, 26(11): 124-128

[6]JIMéNEZ A, FABRA M J, TALENS P, et al. Effect of sodium caseinate on properties and ageing behaviour of corn starch based films[J].Food Hydrocolloids, 2012,29(2):265-271

[7]FU Z, CHEN J, LUO SJ, et al. Effect of food additives on starch retrogradation: A review [J]. Starch-St?rke, 2015, 67(1-2): 69-78

[8]黃麗,占柳菁,梁露,等.羥丙基二淀粉磷酸酯對(duì)鮮濕方便米粉品質(zhì)的影響[J].食品與機(jī)械, 2016, 32:177-213

HUANG L, ZHAN L J, LIANG L, et al. Effect of hydroxypropyl distarch phosphate on retrogradation and cooking quality of instant fresh rice noodle [J]. Food & Machinery, 2016, 32:177-213

[9]KIM Y, KEE J I, LEE S, et al. Quality improvement of rice noodle restructured with rice protein isolate and transglutaminase [J].Food Chemistry, 2014,145:409-416

[10]韓雅君. 大豆分離蛋白的組分分離技術(shù)研究 [D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2004

HAN Y J. The study of industrial technology of preparing 7S-rich and 11S-rich soybean protein isolate [D]. Beijing: China Agricultural University, 2014

[11]SUDHA M L, RAJESWARI G, RAO G V. Influence of defatted soy flour and whey protein concentrate on dough rheological characteristics and quality of instant vermicelli [J].Journal of Texture Studies, 2011, 42(1):72-80

[12]LIMROONGREUNGRAT K, HUANG Y W. Pasta products made from sweet potato fortified with soy protein[J].LWT-Food Science and Technology, 2007,40(2):200-206

[13]FIORDA F A, SOARES JNIOR M S, SILVA F A, et al. Amaranth flour, cassava starch and cassava bagasse in the production of gluten-free pasta: technological and sensory aspects[J].International Journal of Food Science & Technology, 2013,48(9):1977-1984

[14]QB/T 2652-2004. 方便米粉(米線)[S]

QB/T 2652-2004. Instant rice noodles [S]

[15]PERDON A A, SIEBENMORGEN T J, BUESCHER R W, et al. Starch retrogradation and texture of cooked milled rice during storage[J].Journal of Food Science, 1999,64(5):828-832

[16]趙思明, 劉友明, 熊善柏, 等. 方便米粉的原料適應(yīng)性與品質(zhì)特性研究[J].糧食與飼料工業(yè), 2002, 6:37-39

ZHAO S M, LIU Y M, XIONG S B, et al. Study on the processing suitability and quality properties of instant rice noodles [J]. Cereal and Food Industry, 2002, 6:37-39

[17]吳衛(wèi)國(guó), 張喻, 肖海秋, 等. 原料大米特性與米粉產(chǎn)品品質(zhì)關(guān)系的研究[J].糧食與飼料工業(yè), 2006, 9:21-24

WU W G, ZHANG Y, XIAO H Q, et al. The relationship between characteristics of rice raw material and quality of rice noodle [J]. Cereal and Food Industry, 2006, 9:21-24

[18]RIBOTTA P D, COLOMBO A, LEN A E, et al. Effects of soy protein on physical and rheological properties of wheat starch [J].Starch-St?rke, 2007, 59 (12):614-623

[19]TEO C, KARIM A A, CHEAH P, et al. On the roles of protein and starch in the aging of non-waxy rice flour [J].Food chemistry, 2000, 69(3):229-236.