炒米理化特性研究

解菲，趙寧，江帆，任靜，柴巖，杜雙奎*

（1.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；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

糜子（Panicum miliaceum L.）是重要的糧食作物，主要分布在我國北方干旱、降雨量低的地區(qū)。糜子脫殼脫皮后為黃米，其淀粉、蛋白質(zhì)含量高于大米、小米等糧食，糜子已成為我國中西部地區(qū)不可或缺的主要糧食[1]。炒米是將硬糜子濕熱炒制處理后剝?nèi)ネ鈿ざ频玫拿琢?，可用奶或油茶泡著食用，炒米是?nèi)蒙古牧區(qū)、陜北和晉西北人們喜愛的傳統(tǒng)食品，在當(dāng)?shù)叵M(fèi)者膳食中占據(jù)重要位置。隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，人們開始廣泛的食用炒米[2]。炒米加上牛奶、黃油、奶皮、奶酪、糖等攪拌食用，或倒上奶茶食用，酸甜適中、清香爽口、味道尤佳。炒米具有易于保存、便于攜帶和可口耐饑等特點(diǎn)，因而成為人們生活、生產(chǎn)、旅游中不可短缺的方便食品。炒米呈黃色、晶瑩明亮、帶有特殊的香味。根據(jù)炒制效果不同炒米有脆炒米、硬炒米、生炒米3種。脆炒米開花量大，米粒不完整，變形大，口感酥脆，適合干嚼或加牛奶攪拌著食用；硬炒米開花量小，米粒完整，變形小，口感較硬，適合沖泡食用，有嚼勁[3]；生炒米米粒未完全成熟，需二次加工熟化后才可以食用，通常和黃米、大米搭配蒸煮來食用。但不同炒米的品質(zhì)評價(jià)方法尚不清晰。

熟化處理是谷物制品加工中的常用方法之一，因可以引起谷物營養(yǎng)組分、微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，提高產(chǎn)品的利用率而受到研究者關(guān)注。Bai等[4]分析了熱處理、微波處理以及烘焙處理3種熟化處理方式對青稞的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和抗氧化特性的影響。Kumar等[5]研究了微波烘烤、常規(guī)烘烤過程中小米和黃米理化性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)烘烤處理可以顯著改善小米和黃米的營養(yǎng)價(jià)值。Sun等[6]發(fā)現(xiàn)干熱處理會使黃米面粉和淀粉的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，淀粉顆粒結(jié)合得更加緊密，形貌更為飽滿。Qian等[7]研究發(fā)現(xiàn)炒制處理對燕麥淀粉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響。但涉及熟化處理對黃米理化特性和品質(zhì)特性的影響研究尚未見報(bào)道。

本研究以不同品種黃米為試驗(yàn)原料，以其加工的硬炒米、脆炒米、生炒米為試驗(yàn)材料，以對應(yīng)的生黃米為對照，對其理化特性進(jìn)行研究，探討黃米與炒米之間，不同炒米之間的品質(zhì)差異性，以期為炒米加工和品質(zhì)評價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白糜子、黃糜子、紅糜子、榆糜2號：陜西省榆林省府谷縣。

K-TSTA淀粉檢測試劑盒：愛爾蘭Megazme公司；其它試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1200型紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；KJELTEC 2300全自動(dòng)凱氏定氮儀：瑞典FOSS公司；SX-4-1馬弗爐：北京科偉永興儀器有限公司；Ci7600色差計(jì)：愛色麗（上海）色彩科技有限公司；RVA-Tec Master快速黏度分析儀：澳大利亞Newport Scientific儀器公司；LS13320激光粒度儀：美國貝克曼庫爾特公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 炒米制備

硬炒米：依據(jù)糜子品種不同，將糜子在沸水中蒸煮不同時(shí)間（白糜子，40 min；黃糜子，60 min；紅糜子，70 min），撈出瀝干水分；隨后在裝有沙子的鍋中快速進(jìn)行炒制，炒制溫度220℃左右，炒制2 min～3 min，炒制結(jié)束后倒出冷卻過篩，晾干后脫殼即為硬炒米。

脆炒米：將糜子在沸水中蒸煮30 min，撈出瀝干水分；隨后在裝有沙子的鍋中進(jìn)行快速炒制，炒制溫度為250℃左右，炒制1 min～2 min，炒制結(jié)束后倒出冷卻過篩，晾干后脫殼即為脆炒米。

生炒米：剛收獲的濕糜子（或貯藏的干糜子用水浸泡2 d～3 d，含水量為20%左右），在裝有沙子的鍋中炒制，炒制溫度為155℃～160℃，炒制15 min，炒制結(jié)束后置于缸中覆蓋保溫2 d，隨后晾曬干燥后保存，食用時(shí)脫殼即為生炒米。

1.3.2 粉樣制備

分別取不同類型的炒米200 g左右，使用高速粉碎機(jī)粉碎，過60目篩，收集篩下物密封于自封袋中，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 基本成分的測定

水分：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》；蛋白質(zhì)：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法；淀粉：采用K-TSTA淀粉總量檢測試劑盒測定；脂肪：參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》中索氏抽提法；灰分：參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》中灼燒稱重法。

1.3.4 堆積密度和千粒重的測定

稱取20.0 g（精確到0.1 g）炒米米粒裝入50 mL的量筒中，并輕輕敲打量筒壁使炒米樣品自由堆積，待樣品不再下沉?xí)r記錄樣品體積，計(jì)算炒米的堆積密度（g/cm3）。隨機(jī)取100粒炒米米粒，稱其質(zhì)量，乘以10得其千粒重，單位為g。

1.3.5 粒度的測定

將炒米粉樣過100目篩后，用激光粒度分析儀進(jìn)行自動(dòng)分析，得到樣品的粒徑分布結(jié)果。

1.3.6 吸水性和吸油性的測定

參考Chandra等[8]的方法并稍作修改。取2.0 g炒米米粒置于40 mL蒸餾水（或2 mL大豆油）中，渦旋振蕩混合均勻后，靜置30min。在3800r/min離心10min，根據(jù)樣品的初始質(zhì)量與離心后樣品質(zhì)量的差值計(jì)算吸水性或吸油性。

1.3.7 水溶性指數(shù)與吸水性指數(shù)的測定

參考DIAS-MARTINS等[9]方法并稍作修改。稱取0.5 g炒米米樣加入45 mL離心管中，加入20 mL蒸餾水，渦旋振蕩使樣品混合均勻，置于85℃水浴30 min。隨后將樣品取出冷卻至20℃，于3 800 r/min、20℃離心15 min，分離上清液和沉淀，稱量離心管中沉淀物質(zhì)量記為P；將上清液于105℃烘至恒重，稱其質(zhì)量，記為A，計(jì)算水溶性指數(shù)和吸水性指數(shù)。

式中：SA為水溶性指數(shù)，%；SP為吸水性指數(shù)，g/g；A為上清液烘干后質(zhì)量，g；W為樣品干重，g；P為沉淀物質(zhì)量，g。

1.3.8 色值的測定

將一定量的樣品粉末置于透明保鮮膜中，按壓成餅狀，采用Ci7600型色度儀測定炒米的亮度、紅綠值、藍(lán)黃值。L*代表樣品的亮度，L*值越大，表明樣品越亮白；a*代表紅綠值，a*值越大，表明樣品偏紅；b*值代表黃藍(lán)值，b*值越大，表明顏色偏黃；ΔE越大，表示被測樣與原始樣品的色值差別大。ΔE的計(jì)算公式如下。

式中：L0、a0、b0為未炒制加工的黃米粉的色值。1.3.9 糊化特性

用快速黏度分析儀（rapid visco analyser，RVA）測定樣品黏度，按Newport分析法進(jìn)行分析。稱樣3.50 g（以14%水分含量為基準(zhǔn)），測定參數(shù)設(shè)定：從50℃開始計(jì)時(shí)，在3.75 min內(nèi)升溫至95℃；保溫2.5 min；再在11 min內(nèi)冷卻到50℃，保溫2 min。攪拌器起始10 s轉(zhuǎn)速為960 r/min，之后維持在160 r/min。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)進(jìn)行3次平行測定，采用SPSS20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本成分分析

炒米基本成分的測定結(jié)果見表1。

表1 炒米的基本成分Table 1 The basic ingredients of Chaomi and proso millet %

由表1可知，炒米總淀粉含量在63.73%～76.23%，不同品種炒米的總淀粉含量顯著低于對應(yīng)的生黃米。硬炒米的總淀粉含量整體大于脆炒米，榆糜2號生炒米的總淀粉含量最低。這可能與炒制加工過程中淀粉發(fā)生糊化、熱裂解成可溶性糖類，或形成淀粉-蛋白復(fù)合物、淀粉-脂肪復(fù)合物有關(guān)[10]。

蛋白質(zhì)含量的高低會直接影響炒米營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)也會對炒米的食味品質(zhì)產(chǎn)生影響。炒米蛋白質(zhì)含量在9.06%～11.99%，除榆糜2號生炒米外，其余炒米蛋白質(zhì)含量均顯著低于對應(yīng)的生黃米，表明炒制加工導(dǎo)致黃米蛋白質(zhì)含量降低，這與炒制加工引起蛋白質(zhì)發(fā)生變性，或形成淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物有關(guān)[11]。除紅糜子炒米外，其余硬炒米蛋白質(zhì)含量均高于脆炒米，蛋白質(zhì)含量的變化與炒米蒸制時(shí)間、炒制時(shí)間的差異有關(guān)。炒制熟化黃米蛋白質(zhì)含量明顯高于微波和常規(guī)烹飪熟化的黃米（4.48%和9.06%），表明炒制熟化相比微波和常規(guī)烹飪能較好地保留蛋白質(zhì)[5]。

炒米脂肪含量在1.86%～2.85%，其中硬炒米和脆炒米的脂肪含量均低對應(yīng)生黃米的脂肪含量（2.42%～2.60%），硬炒米的脂肪含量高于脆炒米，榆糜2號生炒米脂肪含量略高于榆糜2號生黃米。這可能與炒米炒制過程中脂肪與蛋白質(zhì)、脂肪與淀粉形成復(fù)合物，或高溫引起脂肪發(fā)生不同程度的熱降解反應(yīng)，或貯存過程中發(fā)生氧化有關(guān)[12]。Wani等[11]研究指出，脂肪含量的降低還可能與烘烤過程導(dǎo)致的損失有關(guān)。

不同炒米的灰分含量有顯著差別，灰分含量在0.39%～0.97%之間，除白糜子炒米外，其余糜子的脆炒米灰分含量均高于硬炒米，硬炒米的灰分含量低于生炒米和生黃米。這可能是硬炒米在加工過程中蒸煮時(shí)間較長，在水中浸出了部分可溶性礦物質(zhì)，導(dǎo)致礦物質(zhì)流失，引起灰分含量下降[13]。

2.2 物理性質(zhì)分析

物理性質(zhì)測定結(jié)果見表2。

由表2可知，硬炒米和脆炒米的堆積密度、千粒重顯著低于對應(yīng)生黃米。硬炒米的堆積密度高于脆炒米，不同品種硬炒米之間差異較小，堆積密度最高的是榆糜2號生黃米，堆積密度最低的是黃糜子脆炒米。結(jié)果表明，糜子經(jīng)過蒸煮、炒制處理后，黃米米粒顆粒體積膨大，質(zhì)量降低，從而導(dǎo)致堆積密度的降低，這與Bai等[4]研究熱處理對青稞理化特性影響報(bào)道結(jié)果相似。炒米的千粒重在5.20 g～6.19 g，不同品種硬炒米與脆炒米的千粒重差異較小，均低于生黃米的千粒重。炒米千粒重的降低與炒制過程中水分散失，淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等加工損失有關(guān)，這與Karanam等[14]研究水熱處理對大麥物理性質(zhì)影響結(jié)果一致。

表2 炒米的物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of Chaomi

由表2可知，硬炒米的中位徑整體高于脆炒米，平均粒徑整體低于脆炒米，硬炒米、脆炒米的粒徑范圍、中位徑和平均粒徑整體大于對應(yīng)生黃米，榆糜2號生炒米與榆糜2號生黃米在中位徑和平均粒徑上沒有顯著差異。炒制處理導(dǎo)致炒米的相關(guān)粒徑明顯增大，可能與炒制熟化處理引起了黃米淀粉顆粒膨脹，導(dǎo)致相關(guān)粒徑參數(shù)增加有關(guān)[15]。

2.3 功能特性分析

功能特性測定結(jié)果見表3。

表3 炒米的功能特性Table 3 Functional characteristics of Chaomi

不同炒米吸水性差異顯著，吸水性在0.65 g/g～2.86 g/g，顯著高于對應(yīng)生黃米，脆炒米的吸水性顯著高于硬炒米，黃糜子脆炒米的吸水性最高。吸水性的大小主要取決于炒米顆粒中蛋白質(zhì)和碳水化合物的親水能力。Akubor等[16]研究小麥和焙烤非洲面包果仁粉混合粉的理化性質(zhì)表明，高溫烘烤引起淀粉糊化、蛋白質(zhì)的部分變性可能是影響面粉吸水能力增加的原因，這一變化與本研究的趨勢一致。Paesani等[17]在大米預(yù)油炸處理研究也有類似發(fā)現(xiàn)。

硬炒米和脆炒米的吸油性差異顯著，炒米吸油性在0.83%～32.40%，黃糜子脆炒米吸油性最高，榆糜2號生炒米吸油性最低。脆炒米的吸油性遠(yuǎn)高于硬炒米和生炒米，生炒米的吸油性最小。表明炒制熟化加工可以提高黃米的吸油性。一方面，可能是炒制處理導(dǎo)致黃米米粒致密性結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，空洞間隙增多，引起吸附、截留脂肪量增加；另一方面，可能是炒制處理導(dǎo)致黃米蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起極性氨基酸暴露，親脂能力增強(qiáng)。

榆糜2號生炒米與榆糜2號生黃米的水溶性指數(shù)和吸水性指數(shù)差異不顯著，硬炒米和脆炒米的水溶性指數(shù)和吸水性指數(shù)均顯著高于對應(yīng)生黃米。不同炒米的水溶性指數(shù)在3.10%～6.88%，硬炒米與脆炒米水溶性指數(shù)平均值差異不顯著，水溶性指數(shù)最高的是白糜子脆炒米。炒米吸水性指數(shù)在2.99 g/g～6.88 g/g，其中脆炒米吸水性指數(shù)顯著高于硬炒米。吸水性指數(shù)的大小與樣品中淀粉、蛋白質(zhì)等生物大分子的親水性和凝膠能力有關(guān)[5]。炒米吸水性指數(shù)與水溶性指數(shù)的差異還可能與炒米籽粒結(jié)構(gòu)、內(nèi)部直/支鏈淀粉比例以及性質(zhì)有關(guān)。戰(zhàn)旭梅等[18]研究表明，糙米蛋白質(zhì)含量對糙米米粒吸水性有一定影響，蛋白質(zhì)含量高，米粒結(jié)構(gòu)緊湊，淀粉粒間的孔隙小，吸水速度慢，吸水量少。

2.4 色值分析

炒米色澤的測定結(jié)果見表4。

由表4可知，與對應(yīng)生黃米相比，黃米炒制后亮度值L*、藍(lán)黃值b*降低（黃糜子硬炒米除外），炒米的b*值明顯高于a*值，炒米顏色更接近黃褐色，略帶紅色。炒米色值的變化與炒制處理過程有關(guān)，一方面米粒結(jié)構(gòu)變化，另一方面在高溫下發(fā)生美拉德反應(yīng)[14]。炒制處理不僅會改變黃米的顏色，還可以使黃米具有特殊的風(fēng)味[7]。脆炒米的色差明顯高于硬炒米（黃糜子脆炒米除外），生炒米的色差最小，這與炒制工藝的不同引起的變化不同有關(guān)。Karanam等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著蒸煮時(shí)間的延長，粗粒小麥粉的L*值與b*值均呈現(xiàn)降低的趨勢，這一變化與本研究發(fā)現(xiàn)規(guī)律一致。

表4 炒米色值Table 4 Color value of Chaomi and proso millet

2.5 糊化特性分析

炒米的糊化黏度參數(shù)見表5。

表5 炒米糊化黏度參數(shù)Table 5 Chaomi paste viscosity parameters

不同炒米的糊化黏度特征有差異，硬炒米、脆炒米的對應(yīng)黏度參數(shù)值顯著低于對應(yīng)生黃米，而榆糜2號黃米經(jīng)過炒制后，其峰值黏度、低谷黏度、破損值明顯升高，回生值出現(xiàn)下降，表明其黏度增大，熱穩(wěn)定性下降，不易老化。不同炒米最終黏度均低于對應(yīng)生黃米，這可能與炒米加工過程中導(dǎo)致淀粉糊化程度的增加、直鏈淀粉含量減少、淀粉-脂肪復(fù)合物形成等有關(guān)[19]。硬炒米的黏度參數(shù)值顯著低于脆炒米，表明硬炒米比脆炒米黏度低，具有更高的熱糊化穩(wěn)定性、耐剪切，不易回生[20]，這可能與不同炒米加工過程中蒸煮時(shí)間、炒制時(shí)間不同導(dǎo)致淀粉性質(zhì)變化不同有關(guān)。Vela等[21]報(bào)道蒸煮后大米的峰值黏度會發(fā)生顯著降低，這與本研究發(fā)現(xiàn)規(guī)律一致。硬炒米中未觀測到起糊溫度，這可能與硬炒米在加工過程中煮制、炒制時(shí)間長，導(dǎo)致其淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，發(fā)生高度預(yù)糊化有關(guān)[22]。毋修遠(yuǎn)等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，采用擠壓膨化技術(shù)處理后的青稞粉低谷黏度、最終黏度、回生值均低于未處理青稞粉，與本研究發(fā)現(xiàn)規(guī)律一致。

續(xù)表5 炒米糊化黏度參數(shù)Continue table 5 Chaomi paste viscosity parameters

3 結(jié)論

不同加工方式制得的炒米在營養(yǎng)成分、物理性質(zhì)以及功能特性方面存在差異。炒米的總淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)含量顯著低于對應(yīng)生黃米，脆炒米灰分含量顯著高于硬炒米（白糜子脆炒米除外）；炒米的堆積密度和千粒重顯著低于對應(yīng)生黃米；硬炒米和脆炒米的中位徑和平均粒徑整體高于生黃米；脆炒米的吸水性和吸油性顯著高于硬炒米和生黃米；硬炒米和脆炒米的水溶性指數(shù)和吸水性指數(shù)均顯著高于對應(yīng)生黃米，脆炒米吸水性指數(shù)最高；硬炒米的L*值整體略低于脆炒米，硬炒米的a*、b*值整體高于脆炒米；加工后炒米的黏度參數(shù)值均顯著低于對應(yīng)生黃米，硬炒米的峰值黏度、回生值均低于脆炒米。本研究可為炒米的營養(yǎng)品質(zhì)、功能特性的評價(jià)提供借鑒。