銀杏-秈米粉特性及其擠壓粉絲的品質(zhì)研究

高 利 于 晨 高成成 湯曉智

(南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心；江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實驗室，南京 210023)

銀杏果具有獨(dú)特的香味，品味甘甜、稍帶苦味，作為食療、滋補(bǔ)和保健食品已有 1 000 多年的歷史[1]。銀杏果中除含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和糖類，還含有益于身體健康的多種維生素、礦物質(zhì)以及功能活性因子，如銀杏多糖、銀杏黃酮苷和銀杏內(nèi)酯等[2]。但是，銀杏果仍含有銀杏酸等細(xì)胞毒素物質(zhì)，食用后人體可能會產(chǎn)生過敏反應(yīng)，因此直接食用銀杏果這種方式受到一定的限制[3]。為了更好地利用和開發(fā)銀杏資源，本研究探索將銀杏果脫毒磨粉后與秈米粉按一定比例混合來制備銀杏米粉絲。目前，對銀杏資源的開發(fā)主要集中在銀杏葉制劑的加工上，銀杏果多被用作配料，制作菜肴和風(fēng)味休閑食品，其利用量相對較小。

王梅桂等[4]嘗試?yán)脧你y杏果中提取銀杏淀粉用于粉絲加工，然而在未使用任何添加劑的情況下，銀杏粉絲的斷條率達(dá)到100%。米粉在我國南方地區(qū)是一種傳統(tǒng)食品，以其口感滑爽、柔軟、食用方便、可湯食、炒食、涼拌而深受消費(fèi)者歡迎。我國南方諸省，尤其是廣東、廣西、湖南、湖北、云南、貴州、江西等省，習(xí)慣將米粉當(dāng)做主食，每年的消費(fèi)量很大[5]，因此本實驗將銀杏果磨粉與秈米粉混合制作銀杏米粉絲，在提高米粉絲營養(yǎng)價值的同時，加大銀杏果的利用率。本實驗通過研究不同添加量的銀杏粉對秈米粉糊化特性、流變特性、凝膠質(zhì)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的影響，并進(jìn)一步通過擠壓技術(shù)生產(chǎn)銀杏米粉絲，研究銀杏粉的添加對成品米粉絲蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性等的影響，為銀杏資源的深度開發(fā)和高效利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 原料及設(shè)備

銀杏粉由南京布谷生物科技有限公司提供，該銀杏粉是銀杏經(jīng)去殼勻漿脫毒干燥處理制得；秈米粉由江西金林糧油有限公司提供。

DSE-20型雙螺桿擠壓實驗室工作站；K-360凱氏定氮分析儀；B-811索氏抽提儀；SM-101攪拌機(jī)；U3900紫外分光光度計；快速黏度測定儀；差示掃描量熱儀；Anton Paar MCR 302動態(tài)流變儀；冷凍干燥機(jī)；TM-3000掃描電鏡；TA-XT2i 型質(zhì)構(gòu)分析儀。

1.2 方法

1.2.1 銀杏粉和秈米粉基本組分的測定

水分含量的測定參照GB 5009.3—2016；脂肪含量的測定參照 GB 5009.6—2016；灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016；蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016；粗淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2008；粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10—2003；直鏈淀粉含量的測定參照GB/T 15683—2008。

1.2.2 混合粉的制備

銀杏粉過60目篩，按照一定比例(0%、10%、20%、30%、40%、50%，以秈米粉-銀杏粉混合粉質(zhì)量計)將銀杏粉和秈米粉充分混合均勻，將秈米粉作為對照組。

1.2.3 糊化黏度特性的測定

準(zhǔn)確稱取(3.50±0.01) g樣品，樣品水分基準(zhǔn)為14%，加入蒸餾水(25.0±0.01) mL，于RVA專用鋁盒中混合，試樣重復(fù)3次。具體測試程序為：50 ℃ 保持 1 min；然后以 12 ℃/min的速率升溫95 ℃ (3.75 min)，95 ℃ 保持2.5 min，再以12 ℃/min的速率降溫至 50 ℃ (3.75 min)，50 ℃保持1 min。測定過程中攪拌器960 r/min保持10 s，其余時間均保持在160 r/min。用TCW配套軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

1.2.4 流變學(xué)特性的測定

動態(tài)流變性能測定：使用Anton Par MCR 302流變儀，實驗樣品取1.3.3制備好的樣品糊，平板直徑為50 mm(轉(zhuǎn)子：PP50)，平板間距1 mm。測試溫度為25 ℃，應(yīng)變?yōu)?.5%，頻率變化范圍為0.1～20 Hz，測定樣品G′、G″的變化。動態(tài)時間掃描：實驗樣品取1.2.2制備好的樣品糊，平板直徑為50 mm(轉(zhuǎn)子：PP50)，平板間距1 mm，測試溫度為4 ℃，應(yīng)變?yōu)?.5%，頻率為0.5 Hz，測試時間2 h，測定樣品G′、G″的變化。

1.2.5 凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定，利用1.3.3處理得到的樣品糊，倒入10 mL離心管中(高為60 mm，直徑為10 mm)中，4 ℃下放置24 h，取出后在室溫下放置30 min，使用P/6圓柱型探頭，測試前速度：5.00 mm/s，測試速度：2.00 mm/s，測試后速度：2.00 mm/s，形變量：65%，觸發(fā)力：5.0g，間隔時間：10 s，數(shù)據(jù)采集：200 pp/s，測量凝膠的硬度、彈性、咀嚼性等特性。

1.2.6 掃描電鏡

利用1.3.3處理得到的樣品糊，倒入塑料模具(30 mm×30 mm×25 mm)中，4 ℃下放置24 h(蓋上塑料膜密封防止水分損失)，用 3%戊二醛固定，0.1 mol/L的磷酸緩沖液沖洗后，再用30%、50%、70%、90%和100%的乙醇梯度洗脫，經(jīng)冷凍干燥后，離子濺射噴金，置于Hitachi TM3000掃描電子顯微鏡下觀察，取500倍放大圖片保存。

1.2.7 擠壓粉絲的制備

采用Bradender DSE-20/40D型雙螺桿擠壓機(jī)，擠壓參數(shù)設(shè)定：長徑比40∶1，螺桿直徑20 mm，模孔直徑為2 mm。擠壓機(jī)套筒溫度分別設(shè)定為Ⅰ區(qū) 40 ℃，Ⅱ區(qū)60 ℃，Ⅲ區(qū)110 ℃，Ⅳ區(qū) 90 ℃，Ⅴ區(qū) 80 ℃、Ⅵ 區(qū)80 ℃。螺桿轉(zhuǎn)速為120 rpm，喂料速度恒定在16 rpm，擠壓機(jī)內(nèi)物料水分控制在38%。待擠壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，按照設(shè)定條件對混合樣品進(jìn)行實驗。

1.2.8 銀杏-秈米擠壓粉絲品質(zhì)評價

最佳蒸煮時間的測定：取約15 cm長的銀杏米粉絲(1.3.7制備)，放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，保持水的微沸狀態(tài)，觀察銀杏米粉絲。每隔一段時間取一段在兩塊透明玻璃板中間輕輕按壓，若硬芯消失則認(rèn)為已煮好，記錄時間。

蒸煮損失和吸水率的測定：稱取 5 g(長度約為 15 cm)銀杏米粉絲(干重為m0)放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，煮至最佳蒸煮時間后挑出銀杏米粉絲，置于濾網(wǎng)上用 50 mL 蒸餾水淋洗 30 s，瀝水 5 min，稱量銀杏米粉絲的濕重(m1)后將其置于 105 ℃ 干燥箱中干燥至恒重(m2)，按公式計算蒸煮損失和吸水率。

蒸煮損失= [ (m0-m2) /m0]×100%

式中：m0為105 ℃下恒重法測得銀杏米粉絲的干重/g；m2為105 ℃下恒重法測得銀杏米粉絲經(jīng)蒸煮后的干重/g。

吸水率= [ (m1-5) / 5 ]×100%

式中：m1為5 g銀杏米粉絲煮后的濕重。

斷條率的測定：取 30 根直徑均勻，長度約15 cm的銀杏米粉絲煮至最佳蒸煮時間后，淋洗、瀝水并記錄斷條數(shù)(n)。

斷條率= [n/ 30 ]×100%

式中：n為30根銀杏米粉絲經(jīng)蒸煮后的斷條數(shù)。

粉絲TPA質(zhì)構(gòu)的測定：采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定不同擠壓銀杏米粉的質(zhì)構(gòu)特性。取3根長10 cm左右煮熟的米粉平鋪于測試臺上，保持米粉的間距一致，然后進(jìn)行TPA測定。具體參數(shù)設(shè)定為；測試探頭：P/36R、測試前速度：5.00 mm/s、測試速度：1.00 mm/s、測試后速度：5.00 mm/s、形變量：75%、觸發(fā)力：5.0 g、間隔時間：5 s、數(shù)據(jù)采集：400 pp/s。每個樣品做6次平行實驗，結(jié)果取平均值。

1.2.9 銀杏粉絲色澤的測定

使用色差儀，選用L*-a*-b*色彩空間。每次測量色差計顯示L*(0表示黑色、100表示白色)、a*(正值表示紅色，負(fù)值表示綠色)、b*(正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色)3個值。每個樣品測3次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin8.0 和SPSS18.0 數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用Duncan法進(jìn)行顯著性分析(P<0.05) 。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的基本組分分析

由表1可知銀杏粉的總淀粉含量低于秈米粉中總淀粉含量，然而，銀杏粉中脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、灰分含量、粗纖維含量以及淀粉中直鏈淀粉含量均高于秈米粉中各組分含量，其中銀杏粉的脂肪含量和灰分含量，分別為秈米粉的6.94倍和4.34倍，其次為銀杏粉的粗纖維含量和蛋白質(zhì)含量，分別是秈米粉的2.80倍和2.20倍。值得一提的是，銀杏淀粉中直鏈淀粉含量，為秈米粉的1.33倍。銀杏粉和秈米粉組分的顯著差異，將會導(dǎo)致混合粉糊化特性、流變特性和凝膠特性的不同，進(jìn)而影響擠壓米粉絲的品質(zhì)。

表1 原料的基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

2.2 秈米粉和混合粉的糊化特性

秈米粉和混合粉的糊化性質(zhì)見表2。由表2可知，混合粉的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、崩解值和回生值均低于秈米粉，且隨著銀杏粉添加量的增加而顯著降低，銀杏粉的添加對糊化溫度的影響并不顯著。隨著銀杏粉添加量的增加，混合粉的黏度、崩解值和回生值都顯著下降，這與混合粉中總淀粉含量減少、蛋白質(zhì)和脂肪相對含量增加相關(guān)，糊化體系中淀粉的濃度降低，使糊化黏度參數(shù)值降低[6]。易翠平等[7]研究結(jié)果表明米粉的峰值黏度受蛋白質(zhì)的影響，蛋白含量越高、組分越齊全，秈米粉的峰值黏度越低。此外，混合粉峰值黏度的降低也與銀杏淀粉的理化性質(zhì)有關(guān)，敖自華等[8]研究表明銀杏淀粉具有較低的膨潤力，較低膨潤力往往對應(yīng)較低的峰值黏度。隨著銀杏粉添加量的增加，蛋白質(zhì)和脂肪相對含量增加，蛋白質(zhì)與淀粉之間對水的競爭作用、脂質(zhì)與淀粉之間可能存在的相互作用，如淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的生成，極大地抑制了淀粉的回生，導(dǎo)致混合粉的黏度、崩解值和回生值的顯著下降。

2.3 秈米粉和混合粉的動態(tài)流變學(xué)特性

圖1為不同頻率下(0.1～20 Hz)秈米粉和混合粉的動態(tài)流變學(xué)圖譜。由圖1可見，秈米粉和混合粉的彈性模量(G′)均遠(yuǎn)大于其黏性模量(G″)，即損耗角正切值tanδ-1，G′與G″隨頻率增加而上升，表現(xiàn)為典型的弱凝膠動態(tài)流變學(xué)譜圖[9]。然而，隨著銀杏粉添加量的增加，彈性模量(G′)和黏性模量(G″)逐漸降低，tanδ逐漸增加，G′主要顯示固態(tài)彈性特征，G″主要顯示液態(tài)黏性特征，G′越小，tanδ越大，體系黏性比例越大，表明添加了銀杏粉會弱化米粉自身凝膠網(wǎng)絡(luò)。隨著銀杏粉添加量的增加，混合粉的彈性模量、黏性模量是逐漸下降的，可能原因是，淀粉含量的減少，蛋白質(zhì)、脂肪和粗纖維含量的增加，使混合粉的最終糊化黏度降低(表2)，研究表明，最終黏度高往往伴隨著較高的彈性模量[10]。

表2 混合粉糊化特性

圖1 秈米粉和混合粉的動態(tài)流變學(xué)特性

圖2 秈米粉和混合粉動態(tài)時間流變學(xué)特性

2.4 秈米粉和混合粉的動態(tài)時間流變學(xué)性能

圖2為在2 h短時間內(nèi)4 ℃下秈米粉和混合粉動態(tài)時間流變學(xué)圖譜，淀粉的回生是一種非平衡熱可逆的再結(jié)晶過程，分為短期回生和長期回生。在老化過程中，直鏈淀粉通過結(jié)晶負(fù)責(zé)凝膠結(jié)構(gòu)的短期回生，而支鏈淀粉負(fù)責(zé)長期重排，相對是一個緩慢長期的過程[11]。由圖2可知，隨著銀杏粉添加量的增加，G′和G″呈下降趨勢，tanδ呈上升趨勢，說明了隨著銀杏粉添加量的增加，凝膠體系彈性、強(qiáng)度和剛性降低。從回生趨勢來看，秈米粉在前30 min彈性模量迅速增加，30 min后彈性模量相對趨于平穩(wěn)，但依然在持續(xù)增加。添加10%的銀杏粉對秈米粉的G′、G″和tanδ影響較小，然而，隨著添加量的繼續(xù)增大，混合粉(20%～50%銀杏粉)的G′增加速度明顯降低，表明銀杏粉的添加顯著地抑制了秈米粉的短期回生和長期回生。

2.5 秈米粉和混合粉凝膠的掃描電鏡

由圖3可知，秈米凝膠結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖較為平滑致密，基本上沒有較大的孔洞，隨著銀杏粉含量的逐漸增大，混合粉凝膠表面變得粗糙，且孔洞出現(xiàn)的越來越多，其原因可能是隨著銀杏粉含量的增加，混合粉蛋白質(zhì)含量、脂質(zhì)含量和粗纖維含量逐漸增加，與淀粉之間的相容性較差，破壞了淀粉凝膠結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。

2.6 秈米粉和混合粉的凝膠質(zhì)構(gòu)特性

圖3 秈米粉和混合粉凝膠結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖

由表3可知，隨著銀杏粉添加量的增加，混合粉的凝膠硬度、膠著度和咀嚼度逐漸降低，但彈性和內(nèi)聚性變化不顯著。這種情況可能是由于銀杏粉中較高的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)含量，破壞了淀粉凝膠結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和致密性(如圖3)，導(dǎo)致混合粉的凝膠硬度、膠著度和咀嚼度顯著降低。較高的蛋白質(zhì)、脂肪和粗纖維的含量及其與淀粉的不相容性，打破了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，導(dǎo)致淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較多空洞，從而使凝膠硬度顯著降低。此外，凝膠硬度的下降也可能與淀粉晶型有關(guān)。劉佳等[12]研究結(jié)果表明，A型淀粉分子構(gòu)象為棒狀，有利于分子緊密排列，使A型淀粉凝膠硬度較大，B型淀粉分子構(gòu)象為無規(guī)則卷曲狀，在淀粉重結(jié)晶過程中有序化相對較低，而更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其凝膠硬度較小。而銀杏淀粉的晶型為C晶型(包含A晶型和B晶型)[13]。隨著銀杏粉添加量的增加，淀粉中B晶型含量隨之增加，這同樣也會導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低。值得一提的是，銀杏粉中雖然總淀粉含量較秈米粉低，但直鏈淀粉的相對含量增加，通常來說，直鏈淀粉含量越高，糊化溫度升高，淀粉糊黏度降低，老化后形成的凝膠強(qiáng)度增大[14]，一定程度上可以彌補(bǔ)總淀粉含量下降帶來的凝膠強(qiáng)度下降。

表3 秈米粉和混合粉的凝膠質(zhì)構(gòu)特性

2.7 擠壓米粉絲的蒸煮性質(zhì)

由表4可知，隨著銀杏粉添加量的增加，蒸煮時間、蒸煮損失、吸水率和斷條率均有所增加。蒸煮損失能表征米粉絲蒸煮的品質(zhì)[15-17]，根據(jù)Lii等[18]研究報道，米粉的蒸煮損失應(yīng)小于10%，在銀杏粉的添加量小于30%時，蒸煮損失可控制在10%以內(nèi)，在可接受范圍內(nèi)。王梅桂等[4]利用銀杏淀粉和傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)銀杏粉絲，發(fā)現(xiàn)銀杏粉絲的斷條率達(dá)到100%。但本研究中將銀杏粉添加到秈米粉中并通過擠壓加工生產(chǎn)銀杏米粉絲，在50%添加量時米粉絲的斷條率最高僅達(dá)到13.33%。綜合考慮，銀杏粉添加量在30%以內(nèi)，銀杏米粉絲仍具有良好的蒸煮品質(zhì)。蒸煮損失和斷條率主要與淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度有關(guān)[19]，隨著銀杏粉添加量的增加，樣品的凝膠強(qiáng)度明顯降低(表3)，導(dǎo)致蒸煮損失和斷條率的上升。米粉絲的蒸煮損失、吸水率和斷條率與淀粉的凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度有關(guān)，而蒸煮時間主要與直鏈淀粉的相對含量有關(guān)[20]。隨著銀杏粉添加量的增加，蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維含量隨之增加，這破壞了淀粉連續(xù)性的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得凝膠結(jié)構(gòu)中有較多的空洞出現(xiàn)，從而引起銀杏米粉絲蒸煮損失、斷條率和吸水率的升高。同時，隨著銀杏粉添加量的增加，混合粉直鏈淀粉的相對含量也隨之增加，這導(dǎo)致蒸煮時間增加。

表4 擠壓銀杏米粉絲的蒸煮特性

2.8 擠壓米粉絲的質(zhì)構(gòu)特性

由表5可知，與純秈米粉的米粉絲相比，隨著銀杏粉添加量的增加，銀杏混合粉擠壓米粉絲的硬度、彈性和內(nèi)聚性分別從3 469 g、0.96、0.56下降至2 529 g、0.84、0.50；咀嚼度是硬度、彈性和內(nèi)聚性的乘積，受這3個參數(shù)的影響[21]，這也導(dǎo)致了咀嚼度隨著銀杏粉的添加量的增加而逐漸下降。擠壓米粉絲的質(zhì)構(gòu)特性與表3所示的凝膠質(zhì)構(gòu)特性總體上保持著一致，表明米粉最主要受其凝膠特性的影響。孟亞萍等[22]研究了不同品種秈米粉絲的質(zhì)構(gòu)特性，認(rèn)為米粉絲的硬度>3 000 g，彈性>0.85時具有較好的品質(zhì)。本研究中銀杏米粉絲的硬度為2 529～3 297 g，彈性為0.84～0.93。相對于純秈米米粉絲，銀杏米粉絲的硬度和彈性略有下降，但綜合考慮，銀杏粉添加量在30%以內(nèi)，銀杏米粉絲仍具有良好的品質(zhì)。

表5 擠壓銀杏米粉絲的質(zhì)構(gòu)特性

2.9 擠壓銀杏粉絲色差和數(shù)碼照片

由表6可以看出，與純秈米粉米粉絲相比，隨著銀杏粉添加量的增加，亮度值(L*)、紅度值(a*)降低，而黃度值(b*)升高。另外，從擠壓米粉絲樣品來看，紅度值的降低和黃度值的增加使添加了銀杏粉的擠壓米粉絲的更具光澤。

表6 擠壓銀杏粉絲的色差

3 結(jié)論

銀杏粉的添加使米粉的流變性質(zhì)、凝膠質(zhì)構(gòu)和米粉絲的品質(zhì)發(fā)生顯著變化。在銀杏粉添加量為10%～50%范圍內(nèi)，隨著銀杏粉添加量的增加，混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、回生值、彈性模量、黏性模量、凝膠強(qiáng)度逐漸降低，混合粉糊化凝膠后呈現(xiàn)出的孔狀結(jié)構(gòu)更加疏松且孔洞直徑也隨之增大；銀杏粉的添加導(dǎo)致米粉絲的蒸煮時間、蒸煮損失、吸水率和斷條率均有所增加，而硬度、彈性、黏附性、咀嚼性降低，但銀杏粉添加量在30%以內(nèi)，銀杏米粉絲仍具有良好的品質(zhì)。本研究表明，將銀杏果磨粉后，按一定比例與秈米粉混合通過擠壓加工制作銀杏米粉絲，在提高米粉絲營養(yǎng)價值的同時，可以一定程度上增加銀杏果的利用率。