干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干品質(zhì)特性的影響

鄭洋洋，任傳順，付 敏，楊太豪，陳子豪，卞 科

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

我國稻谷的產(chǎn)量連續(xù)多年居世界第一，2017年產(chǎn)量約為20 856萬t[1]。米糠是稻谷加工的副產(chǎn)物，占稻谷總質(zhì)量的6%～7%[2]，有著“天賜營養(yǎng)源”的稱號(hào)，不僅含有優(yōu)質(zhì)的油脂、低過敏性蛋白、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)[3]，還富含多種生物活性成分和天然抗氧化劑，如米糠多糖、植物甾醇、γ-谷維素等，因此，米糠可作為開發(fā)功能性食品的原料。

由于米糠含有較多油脂、脂解酶和氧化酶，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，限制了米糠的開發(fā)與利用[4-5]。穩(wěn)定化處理可以提高米糠的利用價(jià)值，當(dāng)其過氧化物酶殘余酶活力小于5%時(shí)，可最大程度地防止米糠酸敗[6]。目前，米糠穩(wěn)定化的方法主要有干熱法、濕熱法、冷藏法、化學(xué)法、擠壓法、微波法等[7-8]。其中,濕熱法較干熱法復(fù)雜[9]，冷藏法費(fèi)用較高，化學(xué)法易引入有害物質(zhì)[10]，擠壓法易破壞米糠中的營養(yǎng)成分[11]，微波法會(huì)使米糠發(fā)生顯著褐變[12]，而干熱法則具有節(jié)能、簡單易行、費(fèi)用低等特點(diǎn)[13]。

作者采用干熱法對(duì)米糠進(jìn)行穩(wěn)定化處理，通過測定米糠的過氧化物酶殘余酶活力來檢測不同條件下米糠的穩(wěn)定性，并將穩(wěn)定化效果最好的米糠按一定比例加入大米粉中制作曲奇餅干，探究干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干品質(zhì)特性的影響，以篩選出干熱法穩(wěn)定米糠的最佳條件。旨在改善我國大米加工深度不足的現(xiàn)狀，提高產(chǎn)品營養(yǎng)，豐富市場上無麩質(zhì)食品的種類。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

糙米：哈爾濱市家彬米業(yè)有限公司；大米：重慶鉑玉農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司；黃油：恒天然商貿(mào)(上海)有限公司；白砂糖：廣州福正東海食品有限公司；泡打粉：安琪酵母股份有限公司；雞蛋：北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份有限公司。

鄰苯二胺、檸檬酸、磷酸氫二鈉、亞硫酸氫鈉、30%過氧化氫溶液，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 設(shè)備

9099型全智能精米機(jī)：上海浦運(yùn)機(jī)電設(shè)備有限公司；YD-88型多功能烘干箱：浙江省瑞安市華興機(jī)電有限公司；PB-10酸度計(jì)：賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；SHZ-B水浴恒溫振蕩器：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；5810 R高速離心機(jī)：艾本德中國有限公司；UV-2000紫外可見分光光度計(jì)：尤尼柯(上海)儀器有限公司；SEC-2Y遠(yuǎn)紅外線食品烤爐、SAIN-MATE攪拌機(jī)：廣州三麥機(jī)械設(shè)備有限公司；HK-04 A手提式粉碎機(jī)：旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；100目、120目分樣篩：浙江上虞市五四儀器篩具廠；CR-410色彩色差計(jì)：柯尼卡美能達(dá)控股公司；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro Systems。

1.3 方法

1.3.1 原料的制備與處理

大米粉的制備：將大米在水中浸泡2 h，干燥12 h，用粉碎機(jī)粉碎1 min，過120目篩。

米糠的制備：稱量糙米150 g，置于精米機(jī)碾磨10 s，收集米糠，于-40 ℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

米糠的干熱處理：將米糠攤勻于托盤上，厚度約為1 cm，分別在130、140、150、160 ℃的烤爐中各加熱10、15、20 min，冷凍30 min，粉碎1 min，過100目篩，-40 ℃下冷凍保存。

參照GB 5009.3—2016中105 ℃烘箱法，測定以上樣品水分含量。

1.3.2 過氧化物酶活力的測定

參照崔富貴等[14]的方法，過氧化物酶活力、過氧化物酶殘余酶活力計(jì)算公式分別如下：

過氧化物酶殘余酶活力=處理后的酶活力/處理前的酶活力×100%，

式中：E為過氧化物酶活力，g；A為吸光度；W為樣品干基質(zhì)量，g。

1.3.3 大米曲奇餅干的制作

將在最佳條件下穩(wěn)定化的米糠粉碎、過篩，分別按照0%、5%、10%、15%、20%的比例加入大米粉中，均勻混合后，分別稱取200 g，加入2 g泡打粉，得到混合粉。將140 g黃油、40 g白砂糖放入攪拌器打發(fā)5 min，將70 g雞蛋液分2～3次加入，再加入混合粉混合均勻，冷藏30 min后將成型餅干在上火170 ℃、下火180 ℃的烤爐內(nèi)烤制15 min，室溫下冷卻1 h。

1.3.4 大米曲奇餅干理化特性的測定

記錄餅干烘烤前后的質(zhì)量，計(jì)算大米曲奇餅干的烘烤損失率。

烘烤損失率=(M1-M2)/M1×100%，

式中：M1、M2分別為烘烤前后餅干的質(zhì)量，g。

參照Gul等[15]的方法計(jì)算曲奇餅干的延展度。

延展度=d/h，

式中：d為餅干的直徑，cm;h為餅干的厚度，cm。

采用色彩色差計(jì)測定曲奇餅干的L*、a*、b*值，分析大米曲奇餅干的色澤。

采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)大米曲奇餅干進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，測定時(shí)采用HDP/CFS P/0.25S探頭，穿刺深度為10 mm，測前、測試和側(cè)后速度分別為5、1、10 mm/s。

請(qǐng)9名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員對(duì)餅干進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 曲奇餅干感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft excel 2010、SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，采用Origin 8.5制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 干熱處理對(duì)米糠過氧化物酶殘余酶活力的影響

注：不同大寫字母表示不同處理溫度的米糠的過氧化物酶殘余酶活力差異顯著(P<0.05)，不同小寫字母表示不同處理時(shí)間的米糠的過氧化物酶殘余酶活力差異顯著(P<0.05)。

米糠穩(wěn)定性差主要是因?yàn)槊卓分械挠椭装l(fā)生氧化酸敗和水解酸敗[16]，其中的脂肪酶和氧化酶是控制這些反應(yīng)的關(guān)鍵[17]。與脂肪酶、氧化酶等酶相比，過氧化物酶的耐熱性極強(qiáng)，所以，米糠過氧化物酶活力的大小可以反映其熱穩(wěn)定化處理的效果，當(dāng)過氧化物酶的殘余酶活力不超過5%時(shí)，說明過氧化物酶失活，脂肪酶和氧化酶也已失活[18]。

當(dāng)處理溫度達(dá)到160 ℃時(shí)，米糠焦糊，所以只測定了米糠在130、140、150 ℃下處理10、15、20 min的過氧化物酶殘余酶活力。隨著處理溫度的升高和時(shí)間的延長，米糠的過氧化物酶殘余酶活力降低。在150 ℃、20 min的處理?xiàng)l件下，米糠的過氧化物酶殘余酶活力最小，為4.33%，相比130 ℃、10 min處理?xiàng)l件下的米糠其值降低了94.6%，說明此條件可有效降低脂肪酶的活性，從而抑制米糠酸敗。

2.2 干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干烘烤損失率的影響

將在150 ℃、20 min條件下處理的米糠粉碎，過篩后分別加入大米粉中制作餅干，其烘烤損失率如圖2所示。隨著米糠添加量的增加，大米曲奇餅干的烘烤損失率整體呈現(xiàn)下降趨勢，在5%和15%的添加量時(shí)顯著降低，這是因?yàn)槊卓分泻写罅可攀忱w維，其主要成分為非淀粉多糖和木質(zhì)素，這些多糖含有大量的親水基團(tuán)，使得米糠具有較強(qiáng)的吸水性和持水性[19]。在制作大米曲奇餅干的過程中，米糠中的膳食纖維吸水膨脹，并可保持產(chǎn)品水分含量的穩(wěn)定，因此，隨著米糠量的增加，大米曲奇餅干的烘烤損失率降低。

注：不同字母代表數(shù)據(jù)間存在顯著性差異(P<0.05)，圖3同。

2.3 干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干延展度和色澤的影響(表2)

表2 大米曲奇餅干的延展度和色澤

注：結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，同列的不同字母表示數(shù)據(jù)存在顯著性差異(P<0.05)，表3同。

在一定范圍內(nèi)，大米曲奇餅干的口感會(huì)受延展度的影響，延展度越大，餅干越酥脆，口感越好[20]。Sharif等[21]的研究表明，將微波穩(wěn)定化處理3 min的米糠脫脂后加入小麥粉中制作餅干，隨著處理米糠添加量的增加，餅干的延展度顯著降低。另有研究表明，添加全脂米糠可改善餅干的延展度，添加脫脂米糠則會(huì)出現(xiàn)相反結(jié)果[22]。而在本研究中，與對(duì)照組相比，米糠曲奇餅干的延展度無顯著性變化，這說明干熱穩(wěn)定化米糠的添加不會(huì)改變餅干的延展度。

色澤是曲奇餅干重要的感官指標(biāo)之一。隨著米糠添加量的增加，曲奇餅干的L*值、b*值降低，a*值顯著增加，這說明干熱穩(wěn)定化米糠的添加使大米曲奇餅干表面的亮度和偏黃的程度降低，偏紅的程度增加。這可能是因?yàn)樵诩訜徇^程中，米糠中的蛋白質(zhì)和糖類(戊聚糖、木糖、甘露糖、半乳糖等)發(fā)生了美拉德反應(yīng)，使曲奇餅干顏色變深。

2.4 干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干硬度的影響

圖3顯示了不同米糠含量的曲奇餅干穿刺硬度的變化，隨著米糠添加量的增加，餅干的穿刺硬度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，在添加量為10%時(shí)，硬度達(dá)到最大。主要原因可能是米糠的添加使餅干的結(jié)構(gòu)變得粗糙，增加了硬度，但當(dāng)米糠添加到一定量時(shí)，由于加入的量過多，米糠良好的吸水性與持水性又會(huì)導(dǎo)致餅干的水分增加[19]，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得柔軟，從而降低了大米曲奇餅干的硬度。

圖3 米糠添加量對(duì)大米曲奇餅干穿刺硬度的影響

2.5 干熱穩(wěn)定化米糠對(duì)大米曲奇餅干感官特性的影響(表3)

表3 大米曲奇餅干的感官評(píng)價(jià)

隨著米糠量的增加，與對(duì)照組相比，曲奇餅干的表觀、硬度和適口性的評(píng)分無顯著性差異，其原因是：雖然米糠的添加會(huì)使餅干的粗糙感和沙質(zhì)感增強(qiáng)，但由于餅干具有酥脆性的特點(diǎn)，各產(chǎn)品的口感無明顯差異。餅干的色澤評(píng)分隨米糠量的增加而增加，香味評(píng)分在米糠添加量為15%和20%時(shí)較高，這可能是因?yàn)轱灨稍诩訜岬倪^程中，米糠中的蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了更多的香味物質(zhì)。當(dāng)添加量為0%和15%時(shí)，大米曲奇餅干的綜合評(píng)分較高。且有研究表明，在餅干中可添加10%～20%的米糠，其中穩(wěn)定的全脂米糠添加量可達(dá)20%，未穩(wěn)定的全脂米糠或穩(wěn)定的脫脂米糠添加量可達(dá)10%，適用于各種烘焙產(chǎn)品[23]。

3 結(jié)論

本研究采用干熱法對(duì)米糠進(jìn)行穩(wěn)定化處理，得到的最佳條件為在150 ℃下加熱20 min，此時(shí)，米糠的過氧化物酶殘余酶活力為4.33%，能有效防止米糠酸敗變質(zhì)。將干熱穩(wěn)定化的米糠添加到大米曲奇餅干中，可使曲奇餅干的烘烤損失率降低，色澤變暗，香味增強(qiáng)，但對(duì)餅干的延展度、表觀、硬度和適口性無顯著影響。此外，在米糠添加量為15%和20%時(shí)，餅干的香味得分較高。綜合考慮餅干的總體品質(zhì)，添加15%的干熱穩(wěn)定化米糠，可生產(chǎn)出營養(yǎng)與口感兼?zhèn)涞臒o麩質(zhì)曲奇餅干，此時(shí)餅干的烘烤損失率低、香味濃郁、色澤較好、營養(yǎng)價(jià)值高。因此，經(jīng)干熱穩(wěn)定化處理的米糠可用于大米曲奇餅干的生產(chǎn)中。