西米品質(zhì)特性研究

常 蕾 王杰儒 楊 敏 李 婷 杜雙奎

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

西米又名西谷米，是將西谷椰子樹(shù)中提取的淀粉搖成顆粒而制成的，多產(chǎn)于馬來(lái)西亞、印尼諸島和新幾內(nèi)亞等地區(qū)，根據(jù)顆粒大小不同分為“珍珠西谷米”和“彈丸西谷米”。陳福泉等[1]對(duì)西米淀粉特性進(jìn)行分析，表明西米淀粉的直鏈淀粉含量為28%，高于馬鈴薯淀粉和木薯淀粉；西米淀粉顆粒呈橢球體，表面光滑；偏光十字明顯；淀粉晶型為C型，結(jié)晶度為25%。Arshad等[2]對(duì)西米淀粉抗消化特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)天然西米淀粉的抗性淀粉含量最高，達(dá)到62.61%，是嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌的首選發(fā)酵基質(zhì)。畢玉等[3]對(duì)西米淀粉的結(jié)構(gòu)及消化特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)西米淀粉的鏈長(zhǎng)分布、直鏈淀粉含量以及脂質(zhì)含量對(duì)其消化特性起主要影響作用，而對(duì)成糊特性的影響作用并不明顯。Othman等[4]對(duì)γ-輻照過(guò)的西米淀粉理化特性和熱學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)輻照后西米淀粉的表觀直鏈淀粉含量和膨脹度顯著降低，而還原糖和溶解度因淀粉降解而增加；輻照不影響西米淀粉的晶型，但導(dǎo)致其結(jié)晶度降低；淀粉糊化起始溫度和峰值溫度略有升高。

西米是東南亞地區(qū)居民的主要食物來(lái)源，通常用其做湯、糕餅、布丁及充當(dāng)增稠劑等；西米質(zhì)凈色白，成小圓球狀，煮熟后晶瑩剔透，具有清熱解毒、健脾、補(bǔ)肺、化痰和治療消化不良、使皮膚恢復(fù)天然潤(rùn)澤等功能；西米適宜體質(zhì)虛弱、產(chǎn)后病后恢復(fù)期、消化不良、神疲乏力之人食用，深受人們尤其是女士的喜愛(ài)[5]。西米作為一種新的淀粉制品被引入中國(guó)，具有廣闊的發(fā)展前景，但有關(guān)西米蒸煮特性的研究報(bào)道卻較少。研究擬以粳米、糯米為對(duì)照，參照大米蒸煮食用品質(zhì)評(píng)價(jià)方法對(duì)西米食用品質(zhì)特性進(jìn)行分析，對(duì)其淀粉顆粒形貌、溶解度、膨脹勢(shì)、凍融穩(wěn)定性和抗性淀粉含量進(jìn)行研究，旨在增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)西米特性的了解，促進(jìn)西米資源的開(kāi)發(fā)與利用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

珍珠西米：水分含量為11.2%，錦江麥德龍現(xiàn)購(gòu)自運(yùn)有限公司；

粳米：水分含量為13.2%，黑龍江省水稻科研基地生產(chǎn)，符合GB/T 1354—2018；

糯米：水分含量為12.3%，湖北云夢(mèng)縣好石糧食加工廠，符合GB/T 1354—2018。

1.2 儀器及試劑

1.2.1 試驗(yàn)儀器

掃描電子顯微鏡：JSM-6360LV型，日本電子株式會(huì)社；

高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：FW100型，天津泰斯特儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9146A型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

恒溫振蕩器：SHA-C型，常州國(guó)華電器有限公司；

低速離心機(jī)：KDC-40型，科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；

水浴鍋：HSYZ-SP型，北京科偉儀器廠；

紫外分光光度計(jì)：UV1700型，日本島津公司；

標(biāo)準(zhǔn)pH計(jì)：PB-10型，德國(guó)賽多利斯公司。

1.2.2 試劑

1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液、3,5-二硝基水楊酸(DNS)、磷酸鹽緩沖液(pH 6.4)、醋酸鹽緩沖液(pH 4.5)、α-淀粉酶溶液、糖化酶溶液、鹽酸、氫氧化鉀：分析純。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米粉制備 稱量珍珠西米、粳米和糯米各500 g，分別用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)將其粉碎，過(guò)60目篩，用自封袋密封，備用。

1.3.2 粉體顆粒形貌分析 取少許粉樣于樣品臺(tái)上，用雙面膠固定后用掃描電子顯微鏡觀察，拍攝具有代表性的淀粉顆粒形貌特征。

1.3.3 食用品質(zhì)分析

(1) 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)：參照大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法GB/T 15682—2008測(cè)定方法及感官評(píng)定指標(biāo)，如表1。由5人組成評(píng)價(jià)小組對(duì)米飯食用品質(zhì)特性進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果取平均值。

(2) 蒸煮品質(zhì)評(píng)價(jià)：參照杜春微等[6]的研究方法，稍加改動(dòng)。稱取米樣樣品2 g于扎有小孔的離心管中，量取蒸煮前米樣的體積。將離心管放在50 mL燒杯中，加入40 mL蒸餾水，分別在50，60，70，80，90，100 ℃下水浴蒸煮30 min。取出蒸煮后的離心管，去除表面殘留，瀝干米湯2 min，稱重，按式(1)計(jì)算不同溫度下米樣的加熱吸水率。量取蒸煮后米樣的體積，按式(2)計(jì)算體積膨脹率。將收集的米湯倒入恒重的鋁盒中，置于105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥至恒重，稱重，按式(3)計(jì)算固體溶出物。

表1 蒸煮品質(zhì)感官評(píng)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

(1)

(2)

(3)

式中：

a——加熱吸水率，%；

v——體積膨脹率，%；

d——溶出率，%；

m1——樣品質(zhì)量，g；

m2——蒸煮后米樣質(zhì)量，g；

m3——米湯固態(tài)物質(zhì)量，g；

v1——蒸煮后米樣體積，mL；

v0——蒸煮前米樣體積，mL。

1.3.4 米粉理化特性分析

(1) 溶解度和膨脹度：根據(jù)杜春微等[6]的研究方法修改如下，分別稱取0.5 g米粉于5支帶蓋離心管，加入40 mL 蒸餾水，充分振蕩后水浴。水浴溫度分別為50，60，70，80，90 ℃，時(shí)間為30 min，每隔5 min振蕩離心管。取出離心管，冷卻至室溫后于3 800 r/min下離心20 min。倒出上清液，將離心管于130 ℃下干燥至恒重后稱重。分別按式(4)、(5)計(jì)算溶解度和膨脹率。

(4)

(5)

式中：

SA——溶解度，%；

SP——膨脹度，g/g；

A——水溶淀粉量(上清殘?jiān)?，g；

W——樣品干重，g；

P——離心管中沉淀物質(zhì)量，g。

(2) 凍融穩(wěn)定性：用析水率表示。析水率越低，凍融穩(wěn)定性越好。根據(jù)段春月等[7]的研究方法修改如下，配制0.06 kg/L的米粉懸浮液，振蕩下快速加熱到95 ℃，保持30 min后冷卻至室溫。此時(shí)米粉形成凝膠，將其置于4 ℃下冷藏24 h，再轉(zhuǎn)至-16 ℃冷凍24 h。取出，在室溫下融解2 h，振蕩15 s，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，稱取沉淀物質(zhì)量。按式(6)計(jì)算析水率。

(6)

式中：

I——析水率，%；

m1——淀粉糊質(zhì)量，g；

m2——沉淀物質(zhì)量，g。

1.3.5 抗性淀粉含量測(cè)定 采用TSA法[8]。稱取0.5 g樣品，加入磷酸鹽緩沖液(pH 6.4)10 mL，α-淀粉酶液1 mL，90 ℃恒溫30 min(不斷振蕩)。冷卻至室溫，4 000 r/min 離心20 min，棄上清。加入10 mL蒸餾水，洗滌沉淀，離心棄上清液，步驟重復(fù)1次。加入6 mL 2 mol/L KOH溶液，室溫下振蕩30 min，用2 mol/L HCl調(diào)pH至中性。加入5 mL醋酸鹽緩沖液(pH 4.5)、糖化酶1 mL，60 ℃水浴振蕩1 h。離心(4 000 r/min，20 min)，收集上清液。再用10 mL蒸餾水洗滌沉淀，離心，取上清液，步驟重復(fù)一次。合并上清液，加水定容至50 mL。取定容溶液1 mL，加入1 mL蒸餾水，1.5 mL 3,5-二硝基水楊酸(DNS)，然后進(jìn)行5 min水浴，冷卻至室溫，再加水定容至20 mL，540 nm下測(cè)定吸光度值，同時(shí)制備空白對(duì)照進(jìn)行測(cè)定。

(7)

式中：

RS——抗性淀粉含量,%；

A1——樣品中還原糖含量，mg；

A0——空白中還原糖含量，mg；

V0——定容體積，mL；

V1——測(cè)定時(shí)取用液的體積，mL；

M——樣品干重，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)為2次平行試驗(yàn)的均值；采用Excel軟件作圖，采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 顆粒形貌

采用掃描電子顯微鏡對(duì)西米、粳米、糯米粉體顆粒進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖1所示。3種粉體顆粒呈現(xiàn)出沒(méi)有規(guī)則的表面凸凹不平的多面體結(jié)構(gòu)，淀粉被蛋白質(zhì)所包裹。西米粉中淀粉顆粒清晰可見(jiàn)，形狀類似于橢球體，也有少部分接近球形，大小不一，有斷切面；粳米淀粉顆粒呈多面體形，表面較光滑，大小均勻，棱角尖銳突出，部分顆粒表面稍有凹陷；糯米淀粉顆粒表面比較光滑，與粳米有著類似的典型顆粒形貌，其淀粉顆粒的多邊形平面中心凹陷較為明顯。西米淀粉顆粒遠(yuǎn)大于糯米和粳米淀粉，粳米淀粉顆粒最小。

圖1 3種粉體顆粒的掃描電子顯微圖片

2.2 食用品質(zhì)

2.2.1 感官品質(zhì) 3種米的食用感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2。從米飯氣味來(lái)看，粳米有明顯的清香米飯味，而西米米飯香味不明顯。從滋味來(lái)看，西米有香甜米飯味，比較糯，口感有彈性、耐咀嚼；粳米有明顯的香甜米飯味，且黏性不大，口感好；糯米口感較糯較粘。從色澤和外觀結(jié)構(gòu)來(lái)看，生西米質(zhì)凈色白，表面光滑圓潤(rùn)，米粒大小均勻，質(zhì)硬而不碎，煮熟后的西米透明似珍珠，西米粒粘連在一起；生糯米白色不透明，外觀圓短，米粒較均勻；生粳米透明，外觀橢圓形，米粒比較均勻。

由米飯感官分析，粳米、糯米蒸出的米飯比較濕潤(rùn)，飯?；ハ嗾尺B不易散開(kāi)，翻動(dòng)時(shí)稍有黏重的感覺(jué)，煮飯時(shí)瀝去米湯可使飯粒分散而不致粘連，放置數(shù)小時(shí)后，飯粒粘而較柔軟，回生程度較??；而煮熟的西米晶瑩剔透，呈透明的糊狀，非常濕潤(rùn)，飯?；ハ嗾尺B不易散開(kāi)，翻動(dòng)時(shí)黏重感很強(qiáng)，煮飯時(shí)即使瀝去米湯，飯粒也不能分散，放置數(shù)小時(shí)后，飯粒仍然粘而柔軟，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變硬回生現(xiàn)象。

不同品種米在食用特性上的差別，主要與米中的化學(xué)組分不同有關(guān)。直鏈淀粉含量越高的米飯硬度、彈性、膠著性和咀嚼性越高，黏性越低，米飯的支鏈淀粉含量高時(shí)淀粉易糊化、黏度大，蒸煮后米飯柔軟，風(fēng)味比較好；蛋白質(zhì)含量高的米吸水能力弱，經(jīng)蒸煮后口感粗糙，米粒硬、易松散破碎、品質(zhì)較差[9]。由表2可知，西米和粳米的綜合評(píng)分值較高，感官品質(zhì)好。杜雙奎等[10]的研究中，粳米直鏈淀粉含量中等(20%～24%)，糯米直鏈淀粉含量較低(<2%)，二者的蛋白質(zhì)含量均在7%～8%，煮熟后米飯質(zhì)地較軟，口感較好，有黏性，與試驗(yàn)結(jié)果相似。而西米直鏈淀粉含量約為28%，蛋白質(zhì)含量?jī)H為0.21%[11]，表現(xiàn)出西米米飯較糯，口感有彈性，耐咀嚼，這可能還與西米的淀粉組成及性質(zhì)有關(guān)。

2.2.2 蒸煮品質(zhì) 米的蒸煮品質(zhì)主要與其物理特性和化學(xué)成分不同有關(guān)。西米、粳米、糯米3種米樣溶出率、加熱吸水率、體積膨脹率隨溫度的變化如圖2、3所示。

表2 3種米的感官品質(zhì)評(píng)分結(jié)果

圖2 溫度對(duì)溶出率與吸水率的影響

圖3 溫度對(duì)體積膨脹度的影響

由圖2可以看出，西米的溶出率在50～90 ℃隨著溫度的升高逐漸增大，90 ℃時(shí)溶出率最高(為2.25%)，之后趨于穩(wěn)定；粳米和糯米的溶出率在50～100 ℃隨溫度的升高而持續(xù)增大，最大溶出率分別為1.86%，2.14%。相同溫度下，3種米的蒸煮溶出率有差異，西米的溶出率最高，糯米次之，粳米溶出率相對(duì)最小。研究[12]報(bào)道，固體溶出率與米中直鏈淀粉含量有密切的關(guān)系，直鏈淀粉含量高，其吸水率、膨脹率也高，米湯中溶出物少，固體溶出率低。西米的固體溶出率高于粳米、糯米，分析其原因，可能是受到米粒的粒形、硬度、組成、結(jié)構(gòu)等影響。西米固體溶出物多，因此米飯更粘，食味品質(zhì)及口感好。

大米在蒸煮過(guò)程中的吸水率大小受直鏈淀粉含量的影響，同時(shí)也受水分含量和蛋白質(zhì)含量的影響。直鏈淀粉含量低、水分高的米吸水率低，蛋白質(zhì)含量高的米粒結(jié)構(gòu)緊湊，淀粉顆粒間隙小，吸水慢，吸水量少，故具有較低的吸水率[13]。從圖2可以看出，在50～90 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，西米吸水率呈先增大后減小，在70 ℃時(shí)達(dá)到最大吸水率(479.98%)，90 ℃后吸水率趨于穩(wěn)定；而粳米和糯米的吸水率則隨溫度的升高而增大。同一溫度下(50～90 ℃)，西米吸水率顯著高于粳米和糯米(P<0.05)，粳米與糯米的吸水率沒(méi)有顯著差異性(P>0.05)。西米直鏈淀粉含量高于粳米和糯米，蛋白質(zhì)含量低于粳米和糯米，因此表現(xiàn)出高的蒸煮吸水率。

由圖3可以看出，在50～90 ℃隨著溫度的升高，西米的體積膨脹率亦呈先增大后減小趨勢(shì)，在80 ℃時(shí)體積膨脹率最大，達(dá)到267.19%，90 ℃后趨于穩(wěn)定，而粳米和糯米的體積膨脹率在50～100 ℃隨溫度的升高而不斷增大，粳米的增長(zhǎng)幅度迅速，100 ℃時(shí)體積膨脹率最大為296.72%。在低的溫度范圍內(nèi)(50～80 ℃)，西米的體積膨脹率顯著高于粳米和糯米(P<0.05)；大于90 ℃時(shí)，粳米體積膨脹率顯著高于西米與糯米(P<0.05)，糯米的體積膨脹率變化幅度較小。分析其原因，可能是米在蒸煮過(guò)程中的體積膨脹率除了受到直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量等影響外，還與米粒的粒形、組成、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。

米的食用品質(zhì)是米的質(zhì)量品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，而蒸煮品質(zhì)是評(píng)價(jià)米的食用品質(zhì)的主要方面之一。蒸煮品質(zhì)通常用加熱吸水率、體積膨脹率和米湯溶出物等指標(biāo)來(lái)反映。加熱吸水率小、體積膨脹率小、米湯固體溶出物多的米食用品質(zhì)好[14]。綜合分析3種米的食用品質(zhì)，西米米飯的食用品質(zhì)最高，粳米次之，糯米較差。

2.3 理化特性

2.3.1 溶解度與膨脹度 淀粉吸水膨脹反映了直鏈淀粉的特性，而淀粉的溶解主要是直鏈淀粉從潤(rùn)脹的顆粒中逸出的過(guò)程。淀粉的溶解和膨脹與其顆粒大小、形態(tài)、組成、直鏈和支鏈淀粉的分子量和比例以及支鏈淀粉中長(zhǎng)短鏈所占的比例有關(guān)。西米粉、粳米粉、糯米粉的溶解度和膨脹度測(cè)定結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，隨著溫度的升高，3種粉的溶解度和膨脹度均呈增大趨勢(shì)。溫度低于60 ℃，3種粉的溶解度和膨脹度變化幅度較?。淮笥?0 ℃時(shí)，西米粉、糯米粉的溶解度和膨脹度急劇上升，表現(xiàn)出相似的溶解和膨脹趨勢(shì)，而粳米粉溶解度、膨脹度的上升比較平緩。這可能是由于低溫下，粉中淀粉晶體結(jié)構(gòu)的存在使其在冷水中不能溶解，吸水膨脹緩慢，表現(xiàn)出較低的溶解度和膨脹度；隨著溫度的升高，淀粉開(kāi)始吸水膨脹，溶解度和膨脹度迅速增大；繼續(xù)加熱，淀粉顆粒開(kāi)始崩解，直鏈淀粉析出，使得溶解度繼續(xù)增加，淀粉受熱糊化，使得膨脹度增大[15-16]。

2.3.2 凍融穩(wěn)定性 析水率反映淀粉糊凍融穩(wěn)定性。淀粉經(jīng)凍融后發(fā)生沉凝，膠體結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)分子間氫鍵結(jié)合時(shí)會(huì)析出水，從而析水率越低，凍融穩(wěn)定性越好。3種米粉的凍融穩(wěn)定性測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可以看出，3種米粉凝膠的凍融穩(wěn)定性有著極顯著的差異(P<0.01)。西米粉的析水率最高(61.01%)，粳米粉次之(51.17%)，糯米粉最低(19.71%)，表明西米粉凝膠的凍融穩(wěn)定性最差，經(jīng)凍融后膠體被破壞，容易析水，難以保證食品質(zhì)構(gòu)，不適用于直接制作冷凍食品，所以在加工過(guò)程中有必要對(duì)其進(jìn)行改性以提高其凍融或冷藏穩(wěn)定性[17]。西米具有較差的凍融穩(wěn)定性，與其較高的直鏈淀粉含量有關(guān)，直鏈淀粉含量高易發(fā)生老化，凍融穩(wěn)定性差，這與王麗霞等[18]在山藥淀粉研究中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果一致。凍融穩(wěn)定性除了受直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量的影響外，可能還與支鏈淀粉鏈長(zhǎng)、其他組分(如脂肪含量等)、淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、淀粉特性等有關(guān)[19]。

2.3.3 抗消化性 抗性淀粉是指在小腸中能抵抗酶的水解而不被消化，但在結(jié)腸內(nèi)能被微生物發(fā)酵利用的那部分淀粉。不同食物的抗性淀粉含量受其中直鏈淀粉與支鏈淀粉含量、比例、淀粉顆粒的大小、結(jié)構(gòu)以及淀粉分子的聚合度等影響。直鏈淀粉與支鏈淀粉的比值越大，抗性淀粉含量越高；抗性淀粉越多，抗性淀粉水解速度越慢，越不易消化[20]。西米、粳米和糯米的抗性淀粉含量測(cè)定結(jié)果如圖6所示。3種材料的抗性淀粉含量差異極顯著(P<0.01)，粳米中抗性淀粉含量最高，達(dá)到27.38%，糯米最低，僅有3.82%，西米抗性淀粉含量為13.54%，與Loo等[21]研究報(bào)道結(jié)果接近(12.0%左右)，但明顯低于Arshad等[2]的報(bào)道值(62.6%)，這與試驗(yàn)材料、測(cè)定方法不同有關(guān)。

3 結(jié)論

西米淀粉顆粒為橢球體，顆粒大于糯米和粳米淀粉。西米米飯質(zhì)地柔軟，黏性大，米湯固體溶出率大，食用品質(zhì)較好，西米蒸煮時(shí)的吸水率和體積膨脹率與粳米、糯米有差異，總體來(lái)說(shuō)西米蒸煮及食味品質(zhì)優(yōu)于粳米和糯米。西米溶解度和膨脹度與糯米接近但高于粳米，且隨著溫度的升高而增大，有利于西米的蒸煮。西米具有較高的析水率(61.01%)，故凍融穩(wěn)定性較差，不適合直接用于冷凍食品。西米抗性淀粉含量(13.54%)顯著高于糯米(3.82%)，低于粳米(27.38%)。西米與粳米、糯米的品質(zhì)差異性與其組分、含量以及顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，有待進(jìn)一步深入分析。

圖4 溫度對(duì)溶解度和膨脹度的影響

字母不同表示差異顯著(P<0.05)

字母不同表示差異顯著(P<0.05)