糜黍品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與淀粉糊化特性研究

孟婷婷，路 欣，周柏玲，王旭成

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院/特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷 0308021)

糜黍起源于我國(guó)，是人類(lèi)最早的栽培谷物之一，籽粒富含淀粉，供食用或釀酒，稈葉可作為牲畜飼料。糜黍品種繁多，大體上分為黏和不黏2種，其中山西中東部地區(qū)以米粒糯性的黍子為主(脫殼后稱(chēng)為黃米)，而晉西北特別是黃河流域地區(qū)以米粒粳性的糜子為主。糜黍生育期短、耐瘠薄，具有很強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性，是最抗旱的禾谷類(lèi)作物之一，在干旱半干旱地區(qū)糧食生產(chǎn)中占舉足輕重的地位[1]。

糜黍是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食同源作物之一[2]。近年已有多項(xiàng)研究證明，糜黍不僅富含蛋白質(zhì)、淀粉、B族維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有多酚、黃酮等功能成分，在抗氧化、降血糖、降血脂、預(yù)防肝損傷等方面有著積極的飲食干預(yù)治療作用。Schoenlechner等[3]將糜黍粉與小麥粉混合復(fù)配制成主食面包；Nishizawa等[4-5]用糜黍粉與大米粉混合加工后制成防過(guò)敏食品，同時(shí)也應(yīng)用于嬰幼兒方便食品的研發(fā)；然而，糜黍無(wú)面筋蛋白，在加工中不易成型，口感粗糙等問(wèn)題導(dǎo)致了精深加工的技術(shù)瓶頸，因此急需將糜黍加工的傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代食品加工高新技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)大眾化、主食化、特色化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與綜合利用，解決改性加工等共性關(guān)鍵技術(shù)，從根本上改變傳統(tǒng)消費(fèi)人群與地域局限，全面進(jìn)入百姓餐桌等主流消費(fèi)。筆者分別從糯性和粳性黃米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、食用感官品質(zhì)和淀粉、蛋白等加工特性研究與加工品質(zhì)評(píng)價(jià)入手，研究適應(yīng)于傳統(tǒng)食品與新型食品加工技術(shù)研發(fā)的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法，同時(shí)研究營(yíng)養(yǎng)均衡與強(qiáng)化技術(shù)，提高黃米加工產(chǎn)品色、香、味、形等品質(zhì)，開(kāi)發(fā)烘焙產(chǎn)品等新型食品，通過(guò)主食化、特色化加工改變傳統(tǒng)食用方法，進(jìn)一步滿足人們“營(yíng)養(yǎng)、保健、安全、方便”的要求，有效擴(kuò)大消費(fèi)群體。

1 材料與方法

1.1 糜黍基本營(yíng)養(yǎng)分析

1.1.1試驗(yàn)材料。2018年從山西中北部主產(chǎn)區(qū)收集糜子樣品6個(gè)和黍子樣品10個(gè)，均為不同產(chǎn)地推廣面積較大的骨干品種(表1)。樣品籽粒飽滿、大小均勻，經(jīng)清洗、除雜、干燥、脫殼后分別用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成細(xì)粉，過(guò)60目篩，收集篩下物密封于自封袋中，備用[6]。

表1 糜黍樣品來(lái)源Table 1 Source of millet samples

1.1.2檢測(cè)方法。粗蛋白含量，參照GB 5009.5—2010測(cè)定；粗脂肪含量，參照GB/T 5009.6—2003測(cè)定；粗淀粉含量，參照GB 5009.9—2016測(cè)定。采用S-433D全自動(dòng)氨基酸分析儀測(cè)定氨基酸的種類(lèi)和含量，氨基酸測(cè)定結(jié)果以樣品百分含量表示，粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗淀粉測(cè)定結(jié)果以樣品干基百分含量表示。

1.2 糜黍淀粉黏度特性研究

1.2.1試驗(yàn)材料。試驗(yàn)材料同“1.1.1”。

1.2.2試驗(yàn)方法。糜黍淀粉黏度采用國(guó)標(biāo)法(GB/T 22427.7—2008)，測(cè)試儀器為布拉班德Viscograph-E型黏度儀，德國(guó)Bra-bender儀器公司生產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量表2顯示，糜子樣品粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉的平均含量分別為18.22%、3.70%和64.54%。就不同樣品而言，粗蛋白最小含量與最大含量相差1.41%。其中寧糜16號(hào)最高，達(dá)到18.22%，品糜3號(hào)最低為16.81%，粗蛋白含量的變異系數(shù)為4.39%。粗脂肪含量以寧糜13號(hào)最高，達(dá)到4.21%，顯著高于其他品種，且品種間差異顯著，變異系數(shù)為8.97%。粗淀粉含量相差3.30%，變異系數(shù)為1.71%，說(shuō)明樣品之間差異相對(duì)不大。

表2 糜子樣品主要品質(zhì)狀況Table 2 Main quality conditions of corn millet samples %

黍子子粒中所含蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，含量高于小麥等作物，為10.4%～17.4%[7]。表3顯示，粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉的平均含量分別為17.43%、3.64%和65.75%。就不同樣品而言，粗蛋白最小含量與最大含量相差3.68%，其中來(lái)源于山西朔州的晉黍9號(hào)最高，達(dá)到19.19%，來(lái)源于山西呂梁同為晉黍9號(hào)的樣品為16.28%，來(lái)源于山西忻州的雁黍11號(hào)粗蛋白最低，僅15.51%，粗蛋白含量的變異系數(shù)為6.44%。黍子脂肪含量高于小麥粉和大米的含量[8]。其粗脂肪含量以晉黍1號(hào)最高，達(dá)到4.14%，顯著高于其他品種，且品種之間差異顯著，變異系數(shù)為9.53%。粗淀粉含量相差4.59%，變異系數(shù)為2.35%，說(shuō)明樣品之間差異較小但大于糜子樣品。

表3 黍子樣品主要品質(zhì)狀況Table 3 Main quality of glutinous broom corn samples %

2.2 蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量表4顯示，必需氨基酸中蛋氨酸+胱氨酸含量變異最大，達(dá)到6.94%，其次依次為賴氨酸6.67%、亮氨酸5.85%、異亮氨酸5.16%，其他氨基酸含量變異系數(shù)均小于5.00%。必需氨基酸總和最小與最大相差0.84%，其中寧糜10號(hào)最高，達(dá)5.95%，品糜3號(hào)最低，僅5.11%。氨基酸總量最小與最大相差2.25%，寧糜10號(hào)最高，達(dá)15.44%，品糜3號(hào)最低，僅13.19%。

表4 糜子樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量Table 4 Contents of essential amino acids in protein of corn millet sample

表5顯示，8種氨基酸中賴氨酸含量變異系數(shù)最大，達(dá)到8.70%，其次依次為蛋氨酸+胱氨酸6.22%、苯丙氨酸+酪氨酸6.16%、異亮氨酸6.13%、亮氨酸6.01%；其他氨基酸含量變異系數(shù)為5.00%～6.00%。必需氨基酸總和最小與最大相差0.97%，其中晉黍1號(hào)最高，達(dá)5.97%，雁黍11號(hào)(忻州)最低，僅5.00%；氨基酸總量最小與最大相差2.58%，晉黍1號(hào)最高，達(dá)15.51%，雁黍11號(hào)最低，僅12.93%。

表5 黍子樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量Table 5 Contents of essential amino acids in glutinous broom corn protein

有報(bào)道表明，糜黍籽粒中含有18種氨基酸，但由于賴氨酸、含硫氨基酸含量較低，使得其蛋白生物效價(jià)不高。進(jìn)一步將糜黍樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量與谷子(小米)進(jìn)行比較[7]，結(jié)果顯示，谷子必需氨基酸總和(5.30%)、氨基酸總量(12.71%)均略低于糜子和黍子，必需氨基酸/總氨基酸為39.22～42.31，超過(guò)糜子與黍子約2.0百分點(diǎn)，但賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸含量分別高于糜黍均值37.36%、78.08%、5.39%，可以在一定程度上說(shuō)明其蛋白質(zhì)品質(zhì)差異。由此可知，當(dāng)生物體不能合成或者合成某種必需氨基酸較少時(shí)，可以通過(guò)食用糜黍來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，滿足生物體營(yíng)養(yǎng)需求[9]。

2.3 黏度特性曲線從圖1～3可以看出，不同品種的糜子、黍子黏度特性曲線表現(xiàn)出較大差異。

圖1 糜子樣品黏度特性曲線Fig.1 Viscosity characteristic curve of corn millet sample

圖2 黍子樣品黏度特性曲線Fig.2 Viscosity characteristic curve of glutinous broom corn sample

圖3 糜子和黍子黏度特性曲線Fig.3 Viscosity characteristic curve of corn millet and glutinous broom corn

2.4 初始糊化時(shí)間和糊化溫度糊化時(shí)間和糊化溫度反映樣品糊化的難易程度，糊化時(shí)間越短，糊化溫度越低，水分子越容易進(jìn)入淀粉分子間，形成無(wú)定形狀態(tài)，即糊化[10]。糜子初始糊化時(shí)間和糊化溫度分析結(jié)果見(jiàn)表6。表6顯示，初始糊化時(shí)間、糊化溫度變異系數(shù)分別為3.70%、1.51%，其中，品糜3號(hào)初始糊化時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)10.44 min，糊化溫度最高，達(dá)到81.70 ℃，寧糜16號(hào)較易糊化，初始糊化時(shí)間最短，僅9.32 min，糊化溫度最低，為78.20 ℃。

黍子初始糊化時(shí)間和糊化溫度分析結(jié)果見(jiàn)表7。表7顯示，初始糊化時(shí)間、糊化溫度變異系數(shù)分別為9.38%、3.25%，其中，晉黍7號(hào)初始糊化時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)10.20 min，糊化溫度最高，達(dá)80.50 ℃，來(lái)源于山西朔州的晉黍9號(hào)較易糊化，初始糊化時(shí)間最短，僅7.50 min，糊化溫度最低，為72.00 ℃。

糜子樣品和黍子樣品初始糊化溫度變幅小于糊化時(shí)間變幅，且二者成正相關(guān)。其中，黍子樣品的初始糊化溫度較低(70 ℃+)，糜子樣品為±80 ℃，糊化時(shí)間相差約2 min，差異明顯，表明黍子相對(duì)易于糊化。

2.5 熱黏度及其穩(wěn)定性通過(guò)測(cè)定樣品的破損值反映樣品的熱黏度穩(wěn)定性。糜子樣品峰值黏度和破損值分析結(jié)果見(jiàn)表8。表8顯示，峰值黏度(BU值)變異系數(shù)達(dá)到20.55%，其中赤糜1號(hào)最小，為109.00 BU，最大為品糜3號(hào)，達(dá)218.00 BU；破損值變異系數(shù)為30.07%，其中赤糜1號(hào)最小，為18.00 BU，最大為品糜3號(hào)，達(dá)56.00 BU。

表6 糜子淀粉初始糊化時(shí)間和糊化溫度Table 6 Initial gelatinization time and temperature of corn millet starch

表7 黍子淀粉初始糊化時(shí)間和糊化溫度Table 7 Initial gelatinization time and temperature of glutinous broom corn starch

表8 糜子樣品峰值黏度和破損值Table 8 Peak viscosity and damage value of corn millet sample

黍子樣品峰值黏度和破損值分析結(jié)果見(jiàn)表9。表9顯示，峰值黏度(BU值)變異系數(shù)達(dá)到28.51%，其中來(lái)源于山西忻州的晉黍9號(hào)最小，為116.00 BU，最大為來(lái)源于山西朔州的晉黍9號(hào)，達(dá)329.00 BU；破損值變異為46.24%，其中來(lái)源于山西忻州的晉黍9號(hào)最小，為30.00 BU，最大為來(lái)源于山西朔州的晉黍9號(hào)，達(dá)到198.00 BU。

表9 黍子樣品峰值黏度和破損值Table 9 Peak viscosity and breakage value of glutinous broom corn sample

黍子樣品的峰值黏度(BU值)普遍高于糜子樣品，分別對(duì)應(yīng)80 ℃+和±90 ℃，黍子樣品破損值高于糜子樣品約100 BU，表明其黏度大，熱穩(wěn)定性差。

2.6 冷黏度及其穩(wěn)定性通過(guò)測(cè)定樣品的回生值反映樣品的冷黏度，冷黏度高，易于凝沉；計(jì)算△值可反映冷黏度的穩(wěn)定性，△值越高，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，冷黏度增大。糜子樣品回生值及△值分析結(jié)果見(jiàn)表10。表10顯示，回生值(BU值)變異系數(shù)達(dá)到23.16%，其中赤糜1號(hào)最小，為182.00 BU，最大為品糜3號(hào)，達(dá)到400.00 BU；全部樣品的△值均為正值，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的冷黏度呈增加的趨勢(shì)，△值數(shù)值反映冷黏度增加的幅度。

表10 糜子樣品回生值及△值分析Table 10 Recovery value and △ value of corn millet sample

黍子樣品回生值及△值分析結(jié)果見(jiàn)表11。表11顯示，回生值(BU值)變異系數(shù)達(dá)到41.64%，其中來(lái)源于山西忻州的晉黍9號(hào)最小，為72.00 BU，最大為晉黍7號(hào)，達(dá)354.00 BU；6個(gè)樣品的△值為負(fù)值，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的冷黏度呈降低的趨勢(shì)，△值的絕對(duì)值越大，表示降低的幅度越大；3個(gè)樣品△值為正值，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的冷黏度呈增加的趨勢(shì)，△值的絕對(duì)值越大，表示增加的幅度越大；來(lái)源于山西忻州的雁黍11號(hào)△值為0，冷黏度不隨時(shí)間延長(zhǎng)而變化。

表11 黍子樣品回生值及△值分析Table 11 Recovery value and △ value of glutinous broom corn samples

黍子樣品的回生值普遍低于糜子樣品，約低160 BU，通過(guò)計(jì)算△值考察其穩(wěn)定性，結(jié)果表明多數(shù)黍子樣品△值均為負(fù)值，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的冷黏度呈降低的趨勢(shì)；而糜子樣品的△值均為正值，表示隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的冷黏度呈增加的趨勢(shì)，△值的絕對(duì)值越大，增加的幅度越大，體現(xiàn)在加工過(guò)程中則是黍子有一定的抗老化能力，糜子更易于老化。

3 結(jié)論與討論

糜黍中營(yíng)養(yǎng)組分的含量、必需氨基酸總和、氨基酸總量由于品種的不同而存在差異，必需氨基酸/總氨基酸范圍分別為糜子38.07～38.91，黍子38.51～39.24，高于FAO 推薦值。

不同谷物淀粉由于其淀粉結(jié)構(gòu)、性質(zhì)不同，因而有著不同的糊化特性。不同品種的糜子和黍子淀粉由于品質(zhì)不同、貯藏時(shí)間不同以及其中α-淀粉酶活性不同等，其糊化特性也不同。因此，評(píng)價(jià)淀粉品質(zhì)的主要指標(biāo)是峰值黏度、破損值和回生值。食品加工時(shí)通常需要一定的溫度條件，糜黍淀粉理化性質(zhì)特殊，不適合用于發(fā)酵食品和冷凍食品，但適合用作增稠劑和穩(wěn)定劑，若破損值大，在加熱條件下其黏度會(huì)急劇降低，這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量十分不利。淀粉作為穩(wěn)定劑和增稠劑使用時(shí)，不僅要考慮淀粉的峰值黏度，還要考慮破損值的影響，應(yīng)選擇峰值黏度高、破損值較低的品種[11]。