不同糯米/粳米共混體系凝膠化行為及年糕品質

胡文軒，陳 潔,*，許 飛，陳 玲

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510640）

稻米作為最主要的糧食作物之一，一般會被做成米制品來食用，而米飯、米粉及年糕是典型的大米凝膠食品，大米凝膠是大米粉在有限的水分中糊化形成的凝膠體[1]。對于大米制品形成的凝膠體系來說，大米材料的單一性使得產品的品質有所欠缺，因此，混合不同品種能有效改善產品質地品質[2]。糯米制作的凝膠類食品有較好的凍融穩(wěn)定性和較低的水分損失率與硬度，其感官品質好。因糯米具有較高的支鏈淀粉含量與特殊的鏈長分布，影響了其內部淀粉顆粒的堆積密度，因此質地柔軟[3-4]。邢燕等[5]認為糯米粉的加入提高了小麥粉的吸水率，從而形成了柔軟的面團，縮短了面團的醒發(fā)和穩(wěn)定時間。

從材料科學角度而言，食品產品是將營養(yǎng)及感官等功能賦予到由各種食用成分，經相應工藝處理而獲得的具有一定微觀結構（如凝膠和乳液）的軟物質[6]。通過高壓擠出熟化并且經過長時間的凝膠化所制得的傳統(tǒng)年糕是水凝膠類產品，而擠出原料的成分對擠出半成品的品質、熟化程度及膨化因子等有較為明顯的影響，進而影響著產品的品質。Román[7]和Klucinec[8]等認為凝膠化過程中，直鏈淀粉與支鏈淀粉分子之間的相互作用可分為兩類，即分子間雙螺旋與分子內雙螺旋；而分子間連接區(qū)的密度和穩(wěn)定性決定了淀粉凝膠網絡結構的機械性質，影響了淀粉基食品網絡結構的機械性能，關系到此類食品的品質。而在凝膠化過程中，各階段凝膠內部結構與表征特性（即凝膠特性）的變化影響最終產品的品質，研究各階段凝膠化行為以達到對凝膠化參數的調控具有十分重要的意義。

目前對米粉類混合體系的凝膠化行為鮮有報道，大多數研究是通過添加植物淀粉來改善產品品質。本實驗以糯米/粳米共混體系為對象，研究其糊化特性、流變學特性、凝膠化行為及其反應動力學對凝膠微觀結構的影響；同時，采用不同糯米與粳米配比（糯粳比）制作年糕，測定其品質的變化，探究共混體系的凝膠特性及凝膠化行為在各凝膠化階段的變化情況，并找尋凝膠特性與年糕品質之間的關系，為年糕類水膠體產品的品質改良及各凝膠化階段的技術調控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粳米 中糧米業(yè)（巢湖）有限公司；糯米 中糧米業(yè)（五常）有限公司；溴化鉀 美國P I K E technologies公司；α-淀粉酶（3 700 U/g） 北京奧博星生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

AL204分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；RVA-TM快速黏度分析儀 瑞典PERTEN公司；MARS60哈克流變儀 美國賽默飛世爾科技有限公司；IARffinity-1S傅里葉變換紅外光譜儀 日本島津公司；Quanta250FEG掃描電子顯微鏡 上海紐邁電子科技有限公司；多功能一步成型機 廣東恒聯(lián)食品機械有限公司；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 糯米/粳米共混體系的制備

將糯米與粳米分別浸泡于去離子水（料液比1∶2）中6 h，取出瀝干水分，用粉碎機粉碎，在40 ℃的烘箱中干燥12 h。將干燥后的米粉過80 目篩，分別得到糯米粉與粳米粉。按照質量比（糯粳比）1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5、1∶4.0、1∶4.5、1∶5.0將糯米粉與粳米粉混合，得到共混體系備用。

1.3.2 糯米/粳米共混體系的凝膠化行為分析

1.3.2.1 糊化特性測定

糊化特性的測定采用快速黏度儀法（GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定 快速粘度儀法》）。

1.3.2.2 動態(tài)流變學特性測定

將6 g不同糯米/粳米共混體系配制成質量分數15%的濁液，95 ℃水浴30 min，采用平板系統(tǒng)，取1 mL樣品快速轉移到預先加熱的85 ℃流變儀平板上（間隙1 mm），除去邊緣多余的樣品，并在樣品外圈使用硅油密封防止水分蒸發(fā)，應變量0.5%（線性黏彈區(qū)內）。測試程序：將樣品保溫1 min后，從85 ℃以2 ℃/min的速率降溫至10 ℃，保溫10 min，頻率恒定為1 Hz，頻率掃描范圍0.01～15 Hz。

1.3.2.3 凝膠化行為分析

非等溫過程中，凝膠形成速度常用凝膠結構形成的瞬時速度表示，即對儲能模量（G’）-t曲線求一階導數（式（1））[9-10]。但凝膠化速率尚難表征其自身的變化情況，故引入凝膠化加速度參數（式（2））。

式中：?g為凝膠化速率/（Pa/min）；αg為凝膠化加速度/（Pa/min2）。

1.3.2.4 穩(wěn)態(tài)流變學特性測定

按照1.3.2.2節(jié)方法制備樣品并常溫（25 ℃）下放置24 h，采用平板系統(tǒng)，間隙1 mm，除去邊緣多余的樣品，并在樣品外圈使用硅油密封防止水分蒸發(fā)，在25 ℃下，剪切速率從0到600 s－1遞增，再從600 s－1到0遞減，測定其剪切應力的變化情況，采用Power-Law模型（式（3））進行擬合。

式中：σ為剪切應力/Pa；K為稠度系數/（Pa·sn）；γ為剪切速率/s－1；n為流體指數。

1.3.2.5 傅里葉變換紅外光譜分析

按照1.3.2.4節(jié)方法制備樣品，冷凍干燥48 h。采用KBr壓片法，樣品與KBr質量比為1∶100，制備掃描樣品，掃描波數選取4 000～0 cm－1，掃描次數32 次，分辨率4 cm－1。

1.3.2.6 掃描電子顯微鏡觀察樣品微觀結構

把1.3.2.5節(jié)制備的樣品掰開，取其斷面制備掃描電子顯微鏡樣品，在3 kV電壓下放大1 000 倍，觀察樣品微觀結構。

1.3.3 糯米/粳米年糕品質分析

1.3.3.1 年糕制作工藝流程

其中凝膠化步驟為將擠出成型的年糕置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱（溫度25 ℃、相對濕度80%）中凝膠化18 h。

1.3.3.2 色澤的測定

色差儀預熱后，將年糕進行等距平整切片，在試樣杯中鋪滿且不留間隙，擰上杯帽后測定，記錄L*、a*、b*值，重復3 次。按亨氏白度公式（式（4））[11]計算白度。

式中：L*值代表亮度，L*值越大亮度越高；a*值代表紅綠度，＋代表紅色，－代表綠色；b*值代表藍黃度，＋代表黃色，－代表藍色。

1.3.3.3 糊化度的測定

根據陳小聰[12]與趙思明[13]等的方法加以改進，稱取0.3 g年糕于碾缽中碾碎；用25 mL蒸餾水沖入50 mL容量瓶中，加入2 mL質量分數5% α-淀粉酶；39 ℃下水浴振蕩1.5 h；加入1 mL 0.1 mol/L HCl，定容至50 mL；濾紙過濾；取1 mL濾液用3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖的含量，并以蒸餾水加酶液作對照。糊化度按式（5）計算。

1.3.3.4 蒸煮特性的測定

吸水率的測定參照文獻[17]的方法：將5 g左右的年糕樣品在含有50 mL蒸餾水的燒杯中沸水浴蒸煮1.5 min；蒸煮后將樣品轉移到濾紙上，除去表面水分，稱質量。

蒸煮損失率的測定參照文獻[14-15]的方法：將5 g左右的年糕樣品在含有50 mL蒸餾水的燒杯中沸水浴蒸煮1.5 min；將溶液轉移至鋁盒中，110 ℃下在烘箱中蒸發(fā)直至完全干燥，稱質量。

1.3.3.5 質構特性的測定

將老化后的年糕切成1 cm長度，在100 ℃水中蒸煮1.5 min，撈出濾紙擦干待測。采用P/35探頭，測試條件：測前速率1 mm/s、測試速率0.8 mm/s、測后速率1 mm/s、壓縮比50%、觸發(fā)力5 g。測定樣品3 次，取平均值。

1.4 數據統(tǒng)計與分析

所有測試數據均采用SPSS 21軟件進行顯著性分析（新復極差法），結果用平均值±標準差表示，采用Origin 2019軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同糯米/粳米共混體系的糊化特性

表1 不同糯米/粳米共混體系糊化特征值Table 1 Pasting parameters of different glutinous/japonica rice blends

淀粉在過量水中糊化時，由于較高能量的輸入，水分子會像待發(fā)生能級躍遷的激發(fā)態(tài)電子一樣，保持較高的活度，在淀粉顆粒中的滲透程度增加；到達糊化溫度時，在水分子的驅動下，淀粉內的結晶區(qū)域發(fā)生水合，淀粉分子的順序被打亂，而高度溶脹的淀粉顆粒產生緊密堆積的結構，表現出很強的抗剪切性，從而使黏度增加[16]。隨著驅動加劇，淀粉粒中的部分小分子鏈被連續(xù)的水分子體系所帶出，使淀粉分子序列缺失，最終水分子完全撐破整個淀粉顆粒[17-18]。在開始糊化時，體系的黏度有一定的上升，水分子的不斷進入造成偏光十字消失、淀粉分子完全溶脹、支鏈淀粉的結晶區(qū)完全破裂消失；同時，直鏈淀粉與支鏈淀粉被釋放，并在連續(xù)相中分散，體系黏度大幅上升至最高，此后有一定程度的衰減[19-20]。由表1可知，糯米的峰值黏度、谷值黏度、衰減值、終值黏度和回生值均小于粳米，共混體系中各指標隨粳米組分比例的增加而增大，且各組間具有顯著性差異（P＜0.05）。衰減值與回生值分別代表了熱糊與冷糊的穩(wěn)定性[21]。衰減值說明了淀粉顆粒破裂溶脹的程度，在混料設計中能很好地表征淀粉顆粒的分散以及食品成分之間相互作用的能力[22]?；厣的芎芎玫伢w現淀粉膠體類食品的品質，在凍融循環(huán)期間與食品的脫水收縮和析水有關[23]。糯粳比1∶2.0共混體系比純糯米衰減值減少了54.32%，這是因為純糯米的谷值黏度較低；粳米組分的加入使共混體系谷值黏度顯著增加了148.04%，終值黏度顯著增加了195.61%，回生值顯著提升了347.06%。衰減值在連續(xù)兩個水平之間的增幅隨粳米組分比例的增加呈現先增加后減小的趨勢，相比糯粳比1∶2.0組，糯粳比為1∶2.5與1∶3.0時增幅分別為19.6%與28.8%，1∶3.5～1∶5.0時增幅為13.44%～6.83%，1∶3.0時增幅最大，粳米組分比例再增加時，衰減值的增幅開始降低，糯粳比1∶4.5與1∶5.0時衰減值之間無顯著性差異?；厣翟谶B續(xù)兩個水平之間的增幅隨粳米組分的增加呈現減小的趨勢，糯粳比1∶2.5與1∶3.0時增幅分別為11.05%與9.95%，1∶3.5～1∶5.0時增幅為5.56%～3.66%。故可知相對于單一組分的糯米與粳米，糯米/粳米共混體系粉糊的熱、冷穩(wěn)定性均得到提升。

2.2 不同糯米/粳米共混體系的動態(tài)流變學特性

圖1 不同糯米/粳米共混體系非等溫及等溫過程流變曲線Fig. 1 Non-isothermal and isothermal rheological curves of different glutinous/japonica rice blends

由圖1可知，根據G’、相位角正切（tanδ）、?g及αg變化情況，可將降溫與保溫過程分為3 個階段，第I階段為85～38 ℃（最后一組達到αg＝0時的溫度），第II階段為38～10 ℃，第III階段為10 ℃保持10 min。

第I階段中降溫初始溫度為85 ℃，糊狀物雖為熔融狀態(tài)，但由于連續(xù)相中的主要作用物質為淀粉及蛋白質，具有較強的交聯(lián)、氫鍵及疏水相互作用，故結構較為致密，使共混體系有一定程度的剛性結構。7 種共混體系的G’在373.4～930.1 Pa之間，tan δ在0.15～0.26之間，?g在13.05～32.03 Pa/min之間，αg在0.048～0.703 Pa/min2之間，糯粳比1∶4.5共混體系αg最小，糯粳比1∶3.0共混體系αg最大。

隨著降溫過程的不斷進行，熱量不斷散失，由于能量的缺失，分子的運動速率呈現減緩的趨勢，αg逐步降低并趨近于負值，7 種體系中達到αg＝0的先后順序依次為糯粳比1∶4.5、1∶3.5、1∶4.0、1∶3.0、1∶5.0、1∶2.5、1∶2.0。整體趨勢表現為隨粳米組分的增加，含直鏈淀粉較多的體系先達到?g的極值點，且對應極值點的G’及?g與粳米組分比例呈正相關；而在αg逐漸減小到0的過程中，tan δ也在整個降溫過程中達到最低點，其最低點溫度分布在56～67 ℃之間，且隨糯米組分比例的增大而減小。tan δ最低點表明此時彈性形變回復能量與黏性摩擦損耗能量偏差最大，且該黏彈性體偏彈性體的程度最大。Ai Yongfeng等[24]認為當體系冷卻時，淀粉糊發(fā)生可逆的溶膠-凝膠相變，即物理凝膠化，同時分子間相互作用（例如氫鍵或范德華力）的強度增加。Case等[25]認為凝膠在形成之初是由于體系中存在非共價相互作用。Teyssandier等[26]認為凝膠是大分子聚集體形成的網絡結構。由于直鏈淀粉分子的鏈狀結構，導致一個直鏈淀粉分子在網絡結構中有多個凝膠形成位點[27]。故可認為在αg逐漸減小到0的過程中，由于直鏈淀粉分子以鏈狀雙螺旋結構存在，其較高的自由度使得共混體系在冷卻過程中有序性更強，空間位阻較小的直鏈淀粉分子之間相互聚集，形成一定程度的結點，表現為體系的G’隨溫度上升快速增加；而此溫度范圍支鏈淀粉具有較低的糊化溫度，因此大部分繼續(xù)保持熔融狀態(tài)，僅有較少的支鏈淀粉發(fā)生聚集，表現為tan δ大幅增加。同時，可能還有一小部分影響來源于蛋白質熱凝膠之間的作用力，即變性的蛋白質分子之間排斥和吸引的相互作用力（主要為疏水相互作用、氫鍵及靜電相互作用）相平衡的結果[28]。

第II階段中，當αg＜0時，隨溫度的降低，直鏈淀粉分子之間的聚集增強，結點的尺寸增加、間距縮小，可能會形成一定的網格輪廓，導致G’呈線性增加；由于溫度低于支鏈淀粉的糊化起始溫度，支鏈淀粉的聚集增強，且淀粉的鏈段與內部的水分子被排擠出來，連續(xù)相內部流動性增強，故損耗模量的增加程度大于第I階段，體現為tan δ增大且呈現指數形式增加；可認為體系處于能量過飽和狀態(tài)，體系的溫度大于淀粉的起始糊化溫度，導致淀粉的溶脹糊化；而到達起始糊化溫度后繼續(xù)降溫會使分子之間正常運動能量缺失，從而使分子的活度下降，分散相間的被阻礙程度加深，αg與?g大幅下降。在此階段內，隨粳米組分比例的增加，G’和tan δ增大且?g減少，但糯粳比為1∶5.0的tan δ大于1∶4.5，可能是因為糯粳比為1∶5.0時，支鏈淀粉團簇的締合速度大幅上升，體系的黏度大幅增加，致使保持在一定頻率下流動損耗所需能量大幅增加，tan δ大幅上升，且在59 ℃之后，糯粳比1∶5.0的tan δ大于1∶4.5。通過比較7 種體系在降溫終點αg的大小，將其分為1∶2.0～1∶4.0、1∶4.5及1∶5.0 3 組，與糯粳比為1∶5.0時tan δ的變化相印證。

第III階段中，當溫度在10 ℃保持一段時間之后，αg有較大程度的回升，回升速度排序為糯粳比1∶5.0＞1∶4.5＞1∶4.0～1∶2.0；當穩(wěn)定一段時間后，各梯度αg曲線逐漸交叉重合，并且最終保持一定的增長趨勢（αg＞0），?g大幅下降直至趨于平緩，tan δ緩慢降低，共混體系更加趨近于彈性體，膠凝化程度增加；同時，G’緩慢增加，共混體系的剛性結構增強。不同糯粳比共混體系之間G’與tan δ的變化趨勢相同，隨直鏈淀粉即粳米組分比例增加G’增大，tan δ減小，但糯粳比1∶5.0與1∶4.5共混體系的交叉分離程度更大，進一步說明糯粳比1∶5.0共混體系的有序程度、支鏈淀粉團簇的締合速度大于1∶4.5，此頻率下流動損耗所需能量高于其他配比，表現為糯粳比1∶5.0的tan δ大于1∶4.5。

圖2 不同糯米/粳米共混體系頻率掃描曲線Fig. 2 Frequency sweep curves of different glutinous/japonica rice blends

由圖2可知，隨頻率的增加，G’逐漸增加，而tan δ呈現先減小后增加的趨勢，是典型的弱凝膠行為。弱凝膠的流變學特性介于溶液與強凝膠之間，在較小的形變范圍內，弱凝膠與強凝膠性質類似；但是隨形變量的增加，弱凝膠的三維網狀結構會遭到破壞[29]。相同頻率條件下，G’隨粳米組分比例的增加而增加；在頻率增加的條件下，隨粳米組分比例的增加，G’的增加量逐漸降低，即對頻率的依賴性降低，說明其更趨近于理想的彈性體，可能因為較高的直鏈淀粉含量使得體系的剛性結構增強，抗剪切能力增加。在低頻條件下tanδ有減小的趨勢，且在糯粳比1∶5.0～1∶2.0的范圍內降幅逐漸減小，說明此弱凝膠體系在低頻條件下表現出較好的彈性體性質，進一步說明直鏈淀粉含量可增強弱凝膠的剛性結構。在0.1～15 Hz之間，隨頻率增大，糯粳比1∶2.0與1∶2.5共混體系tanδ的曲線呈相似斜率，而糯粳比1∶3.0～1∶5.0共混體系的tanδ曲線斜率不斷降低，最終向1∶4.5靠攏，也說明高直鏈淀粉體系的結構剛性程度更高。在大于0.1 Hz的高頻下，糯粳比1∶5.0的tanδ大于1∶4.5，也是因為1∶5.0共混體系有更強的剛性結構，致使內部結構之間鍵合緊密，流動所損耗的能量過大，體系更趨向于黏性體。

2.3 不同糯米/粳米共混體系的膠凝化反應動力學

非等溫動力學模型用于降溫過程中膠凝化程度增加的動力學分析，結合了經典非等溫化學分解反應動力學速率方程、Arrhenius方程、時溫關系及凝膠與橡膠物理體系的近似處理4 個方面[9]。經典的非等溫化學分解反應動力學方程表達如式（6）[30]所示。

式中：c為反應濃度/（mol/L）；c0為初始濃度/（m ol/L）；k0為指前因子；Ea為反應的活化能/（J/mol）；T（t）為t時刻對應的絕對溫度/K；R為氣體常數（8.314 J/（mol·K））。

在線性變溫速率的前提下推導可得式（7）。

非等溫條件下的經典化學反應動力學模型能與流變學特性中的黏彈性模量關聯(lián)，就凝膠體系而言，彈性模量通常與高分子交聯(lián)程度成比例，因此反應濃度的改變效應可通過同步改變的彈性模量來研究，通過彈性模量的改變量來表示膠凝化的程度。而在膠凝化過程中，彈性模量的增加量為正，因此公式中的負號轉變?yōu)檎?，同時參照已有親水膠體體系凝膠過程，n取值為2[31-32]，得到式（8）。

圖3 不同糯米/粳米共混體系G’-T的Arrhenius擬合曲線Fig. 3 Arrhenius fitting curves of G’ versus T for different glutinous/japonica rice blends

表2 不同糯米/粳米共混體系非等溫Ea及R2Table 2 Non-isothermal Ea and R2 of different glutinous/japonica rice blends

由圖3和表2可知，相比于朱建華等[6]所研究的瓊脂/魔芋膠共混體系溶膠-凝膠的轉變，在非等溫過程中，共混體系膠凝化程度不斷加深，但未發(fā)生相變，故各體系Arrhenius擬合線段為一條不間斷的直線，不發(fā)生彎折，且擬合結果的R2均大于0.99，說明結果的可信度較高。所有共混體系的Ea范圍介于18.89～27.30 kJ/mol之間。相對于糯米，粳米中的直鏈淀粉含量較高，隨粳米組分比例的增加，Ea逐漸降低，說明形成凝膠網格結構需要克服的能壘較低；隨粳米組分比例的增加，糯粳比1∶2.0～1∶4.5相鄰共混體系之間Ea下降量逐漸降低，分別為3.45、2.33、1.30、0.67、0.23 kJ/mol，但糯粳比1∶4.5與1∶5.0共混體系間下降量為0.43 kJ/mol，說明糯粳比1∶3.0～1∶5.0共混體系之間Ea的變化較小，通過頻率掃描結果發(fā)現，糯粳比1∶2.0與1∶2.5共混體系在低頻區(qū)（0.1 Hz）tanδ降幅較小，說明這兩種體系形成的網格結構較弱，在低頻區(qū)也未發(fā)現有類似彈性體的回復量；而糯粳比達到1∶5.0時Ea降低的幅度有所提升，與降溫及恒溫過程中tanδ的變化相印證。

2.4 不同糯米/粳米共混體系凝膠的穩(wěn)態(tài)流變學特性

由圖4可知，剪切應力與剪切速率的變化曲線呈非線性遞增，為典型的非牛頓流體，且曲線呈凸起狀，說明該共混體系凝膠具有一定的假塑性，n＜1。通過Power-Law模型擬合得到的參數見表3，決定系數R2均大于0.99，說明擬合精度較高。共混體系凝膠在較低的剪切速率下流動時，由于其中的大分子物質及聚合的團簇結構（淀粉及蛋白質）發(fā)生纏繞，使剪切阻力增加，表現出高黏度性質；當流速增加，剪切阻力隨之增大，纏繞在一起的團簇結構會發(fā)生解體或變形，從而降低流動阻力，表現出剪切稀化現象[33-34]。隨粳米組分的增加，體系在剪切稀化時表現出剪切應力增加，說明體系形成的凝膠網格結構較好，具有一定的剛性結構，即膠凝化程度更大，與K值的變化趨勢相同；但隨剪切速率的增加，n值逐漸降低，即剪切稀化現象更加嚴重，可能與體系中較高的直鏈淀粉含量有關。具有假塑性流體性質的食品大多含有鏈狀高分子，在剪切力作用下卷曲成球狀，或者沿剪切力方向發(fā)生形變，進而影響食品黏度；剪切稀化的程度與分子鏈的長短和線型有關，直鏈分子含量高的液體比含多支結構分子的液體更易剪切稀化[35-36]。剪切降速過程中，由于在稀化時破壞程度不同，體系結構的恢復程度有一定差異，K與n大體上表現出降低的趨勢。觸變環(huán)面積隨粳米組分比例增加呈增加趨勢，進一步說明直鏈分子含量影響流體剪切稀化的程度，但糯粳比1∶3.0～1∶4.0共混體系觸變環(huán)面積無較大差異，說明這3 種共混體系凝膠內部結構的松弛特性較為一致。

圖4 不同糯米/粳米共混體系凝膠穩(wěn)態(tài)流變學曲線Fig. 4 Steady rheological curves of different glutinous/japonica rice blend gels

表3 不同糯米/粳米共混體系凝膠Power-Law模型擬合參數Table 3 Power-Law parameters of different glutinous/japonica rice blend gels

2.5 不同糯米/粳米共混體系凝膠的結構

圖5 不同糯米/粳米共混體系凝膠傅里葉變換紅外光譜Fig. 5 FTIR spectra of different glutinous/japonica rice blend gels

圖5 為經過歸一化及基線校正的傅里葉變換紅外光譜，在3 700～3 000 cm－1處的特征峰歸屬為—OH的伸縮振動，與分子內及分子間氫鍵有關；2 927 cm－1處的特征峰歸屬為—CH2的變形振動[37]。1 654 cm－1處為吸附在淀粉非結晶區(qū)域中水分子的振動；1 155 cm－1處為C—O或C—C的伸縮振動，用于內部歸一化校正[38]。1 082 cm－1處為C—O—H的彎曲振動，1 020 cm－1及997 cm－1處歸屬于淀粉的無定形區(qū)及單螺旋結構的振動吸收，931 cm－1處為α-1,4糖苷鍵的骨架模式振動，848 cm－1處為—C(1)H及—CH2的變形振動，761 cm－1處為C—C的伸縮振動[39]。在3 700～3 000 cm－1峰段，隨粳米組分比例的增加，糯粳比1∶2.0、1∶2.5～1∶3.0、1∶3.5～1∶4.5、1∶5.0共混體系羥基振動峰的位置依次為3 396、3 400、3 402、3 406 cm－1，說明支鏈淀粉含量降低，羥基含量有所下降，使得氫鍵作用程度減弱，峰點向高波數移動。

表4 不同糯米/粳米共混體系凝膠傅里葉變換紅外光譜峰面積比Table 4 FTIR spectral peak area ratios of different glutinous/japonica rice blend gels

從表4中可以看出，隨粳米組分比例的增加，1 654 cm－1/1 155 cm－1、1 020 cm－1/1 155 cm－1及997 cm－1/1 155 cm－1處峰面積比減小，1 654 cm－1及1 020 cm－1處的吸收強度減小，說明在相同凝膠化時間內，支鏈淀粉含量高的組分能一定程度上抑制網格結構的生成，可能是因為在有較高支鏈淀粉含量的體系內，支鏈淀粉在凝膠化期間發(fā)生一定程度的聚集，形成的支鏈淀粉團簇結構更大，一定程度上減少了直鏈淀粉之間的聚集；因此具有較高的吸濕性（1 654 cm－1/1 155 cm－1）及較大比例的無定形區(qū)（1 020 cm－1/1 155 cm－1）。Cuba-Chiem等[40]認為無定形區(qū)吸收強度的增加源于支鏈淀粉含量的增加，且體系中鍵合水分子含量增加，鍵合水分子的鏈段相當于“稀釋劑”，減少了直鏈淀粉之間的相互作用，阻礙了網格結構的生成。糯粳比為1∶2.0時，997 cm－1/1 155 cm－1的峰面積比最大，因為997 cm－1處水分子的振動吸收較為敏感，而糯米組分（含較多支鏈淀粉）比例的增加增大了直鏈淀粉與水分子的結合程度。與2.3節(jié)中糯粳比1∶2.0共混體系的G’最小及tanδ最大相互印證。

2.6 不同糯米/粳米共混體系凝膠的微觀結構

圖6 不同糯米/粳米共混體系凝膠的微觀結構Fig. 6 Microstructures of different glutinous/japonica rice blend gels

從圖6可以看出，糯粳比1∶2.0共混體系形成了一定的網格結構，但壁厚度分布不均一、結構松散，且網格結構中含有較多的淀粉顆粒碎片，其孔徑較大，且孔徑的大小與排列的均勻性較差，而針狀部分的形成說明結點與結點之間連接不充分。這可能是因為分布于凝膠網格結構中的支鏈淀粉含量較高，使凝膠具有極強的吸濕性，致使直鏈淀粉的鏈段與水分子接觸更加頻繁，阻礙了網格結點之間的連接，針狀部分即為直鏈淀粉與支鏈淀粉結點的延伸。糯粳比為1∶3.0時，共混體系整體的網格結構形成較好，僅有較少量的淀粉顆粒碎片，壁厚度分布均勻，未發(fā)現針狀部分的存在，均一化程度高，網格結構的連續(xù)性強。糯粳比為1∶5.0時，共混體系凝膠形成的網格結構致密、孔徑較小、壁厚度較寬，有很強的連續(xù)性，但孔徑的大小與排列的均勻性較差，在一個孔徑中可發(fā)現多根針狀部分，且比糯粳比1∶2.0共混體系的針狀部分更加粗大，整體結構的堆積密度最大。

2.7 不同糯米/粳米共混體系對年糕品質的影響

圖7 糯米/粳米共混體系對年糕品質的影響Fig. 7 Effect of glutinous and japonica rice blends on rice cake quality

由圖7可知，在不同糯粳比條件下各指標均呈現顯著性差異（P＜0.05）。由圖7A可知，隨粳米組分比例的增大，糊化度呈現先增加后平緩的趨勢，當糯粳比為1∶3.0時，糊化度達到90.48%；在糯粳比1∶2.0～1∶2.5時，年糕的糊化度相對較低，這是因為在相同擠出工藝參數下，糯米添加量增加，料筒中擠壓熟化形成的黏彈性體趨向于形成黏性液體，轉動擠壓過程中流動程度更大，生成的熱量更不足以完全糊化物料，因此表現出較低的糊化度，與2.4節(jié)穩(wěn)態(tài)流變學結果中糯粳比為1∶3.0時膠體的觸變環(huán)面積大幅上升相一致。這也與韓文芳等[41]研究中糯米的峰值黏度高、回生值小、粉糊的抗剪切能力差、凝膠強度小的結果一致。白度整體呈現下降的趨勢，在糯粳比1∶3.0～1∶4.5之間下降程度較大。隨著糯米組分比例的減少，物料表現出較低的流動性，受到剪切的回復力增大，年糕擠出時的壓力較高，產生的熱量較大，褐變程度增加，造成白度下降。

由圖7B～D可知，年糕的糯粳比小于1∶3.0時吸水率較低，蒸煮損失率較高，可能是由于在蒸煮過程中，年糕的糊化度較低，其表層未糊化的固形物未能與整體形成網格結構，造成網格結構較差，附著力不足，水分未能滲入到內部；同時，年糕表現出較低的硬度、彈性與咀嚼性，黏附性隨糊化度的增加而減小，與2.6節(jié)微觀結構中糯粳比1∶2.0具有較為松散的凝膠網格結構一致。隨著粳米組分比例的增加，直鏈淀粉含量增加，空間位阻減小，體系中淀粉-淀粉、淀粉-蛋白質與淀粉-脂肪等大分子物質鍵合得更加緊密，形成更多的大分子團簇結構，分子的網狀骨架支撐結構堅韌，大分子物質及水分被牢固地鎖在內部[42]。糯粳比為1∶3.0時，年糕表現出較高的吸水率與彈性，以及較低的蒸煮損失率，說明形成的網格結構較好，較為均一，阻礙水分進入的固形物含量較少，與2.6節(jié)微觀結構觀察結果一致；而充滿網格結構的體系中氫鍵鍵合的水分子對網格結構有一定的支撐與回復作用，表現出良好的彈性。吸水率與蒸煮損失率在糯粳比大于1∶3.0后呈現出減小的趨勢，硬度及咀嚼性隨之增大，黏附性減小，與2.6節(jié)糯粳比為1∶5.0時網格結構結果十分緊密一致。說明糯米/粳米共混凝膠體系的糊化特性及流變學特性，與擠出型年糕在蒸煮特性及質構特性有強相關性，可在一定程度上用此體系來評價此類水凝膠產品的品質。

3 結 論

共混體系的糊化特性結果說明在共混體系中糯米主要導致谷值黏度的降低，粳米主要導致終值黏度的升高，進而影響共混體系的衰減值及回生值，使得共混體系的熱糊穩(wěn)定性及冷糊成膠性得到提升；共混體系的黏度、衰減值及回生值均隨粳米組分比例的增加而增加，糯粳比1∶2.0～1∶3.0共混體系增加速率較快，糯粳比1∶3.0～1∶5.0共混體系增加速率較慢。通過動態(tài)流變學非等溫及恒溫實驗對共混體系的凝膠化過程進行闡述，結果表明糯米組分比例的增加能增大Ea與αg，降低G’及?g，弱化網格結構，使體系的流動性大幅增加，從而使tan δ增大。頻率掃描結果表明共混體系為典型的弱凝膠體系，在低頻條件下，tan δ隨糯米組分比例的增加而減??；隨頻率的上升，彈性模量不斷增大。穩(wěn)態(tài)流變學實驗結果表明共混體系為典型的假塑性流體，隨糯米組分比例的增加，共混體系的n值逐漸增大，K值與觸變環(huán)面積減小，剪切穩(wěn)定性較好，且擠出型年糕的糊化度在糯粳比1∶3.0（90.48%）～1∶2.0（75.15%）之間大幅降低，白度增加趨于平緩。傅里葉變換紅外光譜分析表明糯米組分比例的增加可增強共混體系鍵合水分子的能力，鍵合的水分子通過與直鏈淀粉單螺旋結構之間的作用和擴大無定形區(qū)來改變共混體系的凝膠化行為。掃描電子顯微鏡結果說明，糯粳比1∶3.0為較為合適的配比條件，在此條件下共混體系凝膠的網格結構較為致密，且孔徑大小及分布較為均勻，無針狀部分的形成；同時年糕的吸水率及彈性最大，蒸煮損失率的降幅較為平緩。

綜上所述，本研究闡述了糯米/粳米共混體系的糊化特性及凝膠化行為，為年糕類水凝膠制品在原料的復配、糊化及凝膠化階段的調控提供了理論依據。