濕米粉回生老化機理研究

◎ 張秦蕾

（深圳市計量質(zhì)量檢測研究院，廣東 深圳 518000）

鮮濕米粉以大米為主要原料，含水量高，口感柔軟滑爽，深受消費者喜愛。與干米粉生產(chǎn)工藝相比，濕米粉存在的技術(shù)難題是成品在貯存過程中容易發(fā)生老化（又稱回生），過度回生會使?jié)衩追垡姿?、易斷條，喪失新鮮滑爽感。

1 大米品質(zhì)屬性及不同谷類淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量比例

1.1 大米品質(zhì)屬性

大米主要分粳米、秈米兩大類。粳米顆粒短且闊厚，抗壓性較好，在加工過程中碎米少，出米率高，煮米飯口感較好；秈米顆粒細(xì)長，強度較小，抗壓性不好，在加工過程中碎米多，出米率低，煮米飯黏性較小、口感差[1]。有專家把糯米列為第3大類，再分為粳糯稻、秈糯稻，粳糯稻米粒為橢圓形居多，秈糯稻米粒呈長橢圓形[2]。

大米中80%為淀粉，8%為蛋白質(zhì)，其他物質(zhì)為粗脂肪、游離糖、礦物質(zhì)和膳食纖維等[3]。大米中的蛋白質(zhì)是由谷膠蛋白和谷蛋白組成，因此不能形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制作米粉時需要依靠大米中的淀粉提供抗拉力和黏結(jié)力，米粉回生老化與大米的淀粉特性有重要的關(guān)系。淀粉顆粒是淀粉在大米中的主要存在形式，呈不規(guī)則的多角形，且棱角顯著。大米淀粉顆粒主要是支鏈淀粉分子，由疏密相間的結(jié)晶區(qū)與無定形非結(jié)晶區(qū)組合而成，還摻雜了螺旋結(jié)構(gòu)的直鏈淀粉分子，其中淀粉顆粒中直鏈淀粉的含量受稻谷生長過程中氣候和土壤等條件的影響。大米淀粉顆粒比其他谷類小，而不同品種稻米的淀粉顆粒大小也有明顯的差異，一般糯米的淀粉顆粒比粳米和秈米的要大。大米直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)特征與小麥和玉米淀粉相似，但與馬鈴薯淀粉和木薯淀粉相比，其分子鏈要短的多[4]。

支鏈淀粉是淀粉的主要組成部分，是形成淀粉顆粒形狀和結(jié)構(gòu)的主要因素，是一種高度分支的大分子，各鏈又可分主鏈、內(nèi)鏈和外鏈。大米淀粉本質(zhì)上其實是α-D-葡萄糖的多聚體，因其組成和結(jié)構(gòu)不同，其溶解性也有明顯差異。研究發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量較高的秈米品種比較適合制作米粉，其中早秈米更合適。因此，直鏈淀粉的功能性質(zhì)如糊化特性、凝膠特性和老化特性對米粉和淀粉在食品工業(yè)中的有效利用具有重大的意義[5]。

1.2 不同谷類淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量比例

濕米粉生產(chǎn)廠家大多會選擇添加小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉，來調(diào)整濕米粉中淀粉總含量以及直鏈淀粉含量與支鏈淀粉的比例，改善濕米粉的成品品質(zhì)。秈米的直鏈淀粉含量在10.85%～22.49%，支鏈淀粉含量大致在77.51%～89.15%[6]；玉米淀粉直鏈淀粉含量在34%左右，支鏈淀粉含量占比在66%左右[7]；小麥淀粉中直鏈淀粉含量在大致在22%～26%，支鏈淀粉含量在大致在74%～78%[8]；馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量較低，大致占比18%～28%，支鏈淀粉占比72%～82%[9]。

2 直鏈淀粉含量對濕米粉回生老化的關(guān)鍵作用

直鏈淀粉能溶于水形成膠體溶液，冷卻靜置后，其分子會快速重新結(jié)晶，使米粉具有一定的保形力和抗拉力，而支鏈淀粉在熱水中容易糊化，冷卻靜置后不會有明顯的重結(jié)晶現(xiàn)象，使米粉具有一定的黏結(jié)力。因此使用支鏈淀粉比例高的原料制作的米粉彈性好、易成條，但容易回生、冷卻后易斷條；用直鏈淀粉含量高的大米制成的米粉柔韌性好、不易斷條，但會增強黏性、易并條。研究表明，直鏈淀粉含量高的原料較適合做米粉，因為直鏈淀粉為米粉引入了彈性，淀粉分子間的結(jié)合力比較強，因此，米粉的彈性和韌性與直鏈淀粉和支鏈淀粉比例的大米原料有很大關(guān)系[4]。

雷婉瑩等的研究表明，適合生產(chǎn)濕米粉的不同品種大米的淀粉含量和粗蛋白含量差別不大[1]，但其直鏈淀粉含量、粗脂肪含量以及大米淀粉的最低黏度、最終黏度、衰減值和回生值在不同品種間有較大差異，主要受品種影響較大，是由不同大米的品種遺傳基因、種植技術(shù)以及環(huán)境等因素的差異導(dǎo)致的[10]。

用直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.0%～25.0%的大米制作的鮮米粉口感柔軟順滑，品質(zhì)較好，當(dāng)直鏈淀粉含量超過25%時，生產(chǎn)的米粉會出現(xiàn)柔韌性差、易斷條等品質(zhì)問題，所以制作米粉時，大米原料的選擇非常關(guān)鍵，應(yīng)選擇直鏈淀粉含量適中、凝膠回彈性大和糊化回生值低的品種。因此，大米的直鏈淀粉含量可以作為米粉原料標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)[6]。

3 陳米與新米加工生產(chǎn)濕米粉的回生老化差異

3.1 新米加工濕米粉

行業(yè)人士普遍認(rèn)為新米制做的米粉不如陳米[11]。做米粉關(guān)鍵是要成型，而新米做的米粉不易成型，或煮沸時易斷條，所以一般不選新米做米粉。新米在加工過程中表面凝膠黏、米粉軟，而用陳化大米加工的米粉凝膠更有韌性，有延伸性且不易黏手。大米蛋白含量為8%左右時（以干基計）能賦予米飯更好的營養(yǎng)價值和鮮香口感，但是在米粉生產(chǎn)中，蛋白和淀粉包裹在一起，導(dǎo)致淀粉難以析出，使得米粉發(fā)黏，不易成型。新米中脂肪含量為1.8%左右（以干基計），較陳米高，脂肪與淀粉呈螺旋狀纏繞在一起，使淀粉難以形成凝膠，也不利于米粉成型通透。新米存放一段時間后，經(jīng)微生物作用與大米的呼吸作用后，其蛋白和脂肪含量會降低，有利于淀粉糊化（蒸熟）形成優(yōu)良的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，口感更勁道。降低大米中蛋白質(zhì)與脂肪含量，除讓大米陳化外，還可以使用微生物發(fā)酵，例如常德粉屬發(fā)酵粉，口感十分筋道。

3.2 陳米加工濕米粉

早秈米中直鏈淀粉含量高，適宜做米粉[12]。秈米陳化有利于鮮濕米粉品質(zhì)的提高。理化性質(zhì)分析表明，陳化降低了米粉的蛋白質(zhì)、脂肪和灰分含量，但提高了米粉的淀粉和直鏈淀粉含量，改變了產(chǎn)品中淀粉-蛋白質(zhì)的相互作用，從而引起產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生變化。

室溫下大米蛋白質(zhì)、直鏈淀粉等含量的減少相對較快。研究報道，大米在室溫條件下陳化18個月內(nèi)可以增加米粉的抗剪切性和拉伸特性，米粉黏性低、咀嚼性和彈性隨陳化時間延長而升高。對比研究表明，室溫放置0～2個月和12～16個月秈米（浙富802）經(jīng)自然陳化后，鮮濕米粉的硬度、回復(fù)性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性及拉伸力、白度均隨陳化時間的延長而增加，且陳米米粉的相應(yīng)指標(biāo)值顯著高于新米。隨發(fā)酵時間的延長，陳米米粉的黏性、斷條率和蒸煮損失率顯著低于新米[11]。

4 濕米粉加工過程中的糊化、凝膠及回生老化機理

4.1 淀粉糊化機理

大米淀粉在加水調(diào)漿并加熱后會發(fā)生α化現(xiàn)象，就是在高溫狀態(tài)下水分子進入淀粉分子，打破了分子間氫鍵的作用，使大米變成為淀粉糊的狀態(tài)，也就是大米的糊化工藝[13]。糊化的本質(zhì)是淀粉顆粒微晶束的溶解所致。由支鏈淀粉側(cè)鏈的雙螺旋結(jié)構(gòu)形成的淀粉結(jié)晶區(qū)，在加熱過程中淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞[14]。淀粉在加熱糊化的同時，分子有序性被破壞，并伴有其顆粒的膨脹、直鏈淀粉的溶解、雙折射消失及淀粉糊的形成等現(xiàn)象[4]。

4.2 凝膠的形成

淀粉糊化后從淀粉顆粒中析出來的直鏈淀粉，在降溫冷卻過程中以雙螺旋形式形成凝膠，并在部分區(qū)域有序化形成微晶，所以淀粉的凝膠主要就是直鏈淀粉分子進行纏繞和有序化排列[15]。大米經(jīng)過糊化后進行一定程度的冷卻，會形成半透明凝膠，并具有一定彈性和強度，與米粉的柔韌性有重大的關(guān)系。形成凝膠速度和凝膠強度主要與淀粉中的直鏈淀粉含量有關(guān)，直鏈淀粉含量越高，凝膠速度越快，強度也越大[4]。淀粉凝膠的形成也可以理解為淀粉的早期回生過程，所以凝膠的黏彈性和強度等特性對米粉的品質(zhì)有重要的影響。

4.3 淀粉的回生

糊化后的淀粉分子冷卻時，直鏈淀粉與支鏈淀粉分子通過氫鍵堆積重組形成晶體，重新趨于有序化，從而導(dǎo)致淀粉的回生[16]。一般淀粉的回生分為兩種類型。①不可逆的回生，指淀粉加熱糊化后，在冷卻過程中直鏈淀粉快速形成凝膠。②可逆的回生，主要是指支鏈淀粉分子的緩慢重結(jié)晶。淀粉的回生按時間可以分為兩個階段，包括短期回生及長期回生。短期回生一般發(fā)生在前期，在淀粉糊化冷卻后的較短時間（幾小時或十幾小時）內(nèi)完成，主要是指直鏈淀粉的有序化膠凝和結(jié)晶。長期回生是一個緩慢的過程，主要是指支鏈淀粉外側(cè)短鏈的重結(jié)晶，所以淀粉回生也稱淀粉老化或凝沉[16]。

4.4 淀粉的老化

研究表明，支鏈淀粉短支鏈聚合度大于10才能形成雙螺旋和結(jié)晶結(jié)構(gòu)而老化，聚合度在6～9的短支鏈能阻止淀粉凝膠老化。大米中的直鏈淀粉含量越高，米粉糊化后的回生速率越快，但支鏈淀粉能限制直鏈淀粉的穩(wěn)定結(jié)晶作用，即能抑制直鏈淀粉的老化速率[4]。淀粉老化行為與貯存溫度也有很大關(guān)系，一般鮮濕米粉的儲藏溫度為室溫和4 ℃。有研究表明，4 ℃下的大米淀粉老化速率最快[17]。

干米粉的生產(chǎn)需要使淀粉充分回生老化，這樣米粉才有嚼勁、不糊湯。但濕米粉需要柔軟、不斷條、不黏條，要適度回生老化，不能過度。濕米粉在儲運銷售過程中容易回生老化，在食用前回生是難免的，但過度回生容易導(dǎo)致米粉變僵硬，易斷條，影響口感和銷售。

4.5 老化和斷條率之間的關(guān)系

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在0～24 h的老化時間內(nèi)，斷條率是先降低后升高，在8 h達(dá)到達(dá)最低值。在0～4 h范圍內(nèi)，斷條率較高但斷條率下降速度較快。因為時間短，膠體并未充分伸展，米粉表面結(jié)構(gòu)不均勻，不能形成較好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在4～10 h時，因連續(xù)相中的直鏈淀粉參與了膠體的形成和重結(jié)晶的產(chǎn)生，晶體含量增加，各團塊間的相互作用增強，產(chǎn)生凝聚力，形成了良好的凝膠網(wǎng)絡(luò)，斷條率下降，斷條率也變緩；在10～24 h時，凝膠網(wǎng)絡(luò)逐漸由疏變密，強度由弱變強，由外到內(nèi)的微晶束逐漸增多，斷條率逐步增大并趨于穩(wěn)定，但米粉因老化過度，品質(zhì)硬而脆，蒸煮時易斷條[18]。

圖1 老化時間對斷條率影響圖

5 結(jié)語

濕米粉的回生老化機理跟原料大米的主要成分有關(guān)，關(guān)鍵在于直鏈淀粉及支鏈淀粉含量比例，除此之外，濕米粉加工過程中的糊化、凝膠對回生老化機理也有至關(guān)重要的影響。因此探討抑制濕米粉過度回生老化的措施十分必要，需要業(yè)內(nèi)人員加大對相關(guān)方面的研究力度，以適應(yīng)濕米粉工業(yè)化生產(chǎn)實際

需要。