不同葡萄糖當(dāng)量值預(yù)消化大米膨化粉的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性

阮蘊(yùn)瑩，鄧媛元，張 雁，魏振承，唐小俊，李 萍，張 元，王智明，劉 光，張名位,

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610）

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品是為特定疾病人群提供營養(yǎng)支持而專門加工配制的配方食品。目前，我國特醫(yī)食品市場(chǎng)主要被國外特醫(yī)品牌所壟斷，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少[1]。國外品牌產(chǎn)品大多采用蛋白質(zhì)、碳水化合物和油脂等單體營養(yǎng)素加工而成，色香味食物感差，影響了患者長期食用依從性[2]。同時(shí)，有研究表明，作為特醫(yī)食品原料中主要碳水化合物營養(yǎng)素之一的麥芽糊精會(huì)導(dǎo)致腸道損傷[3-4]、炎癥[5]和促進(jìn)有害微生物的增殖和定植[6]等變化。因此，研發(fā)適合國人飲食習(xí)慣且無健康隱患的特醫(yī)食品基料對(duì)推動(dòng)我國特醫(yī)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用。

大米是我國居民食用的主要糧食作物之一，其含有特殊的谷物風(fēng)味，無致敏性，淀粉（碳水化合物）含量占比超80%，故可作為麥芽糊精的替代物應(yīng)用到特醫(yī)食品中。大米擠壓膨化處理是將大米粉應(yīng)用到特醫(yī)食品的主要途徑，但膨化大米粉的黏度遠(yuǎn)高于麥芽糊精，易引起粉劑產(chǎn)品沖調(diào)性問題和乳劑產(chǎn)品穩(wěn)定性問題。

使用生物酶水解結(jié)合擠壓膨化處理谷物原料可改變?cè)衔锢砗徒Y(jié)構(gòu)特性。趙志浩等[7]對(duì)糙米粉進(jìn)行預(yù)酶解-擠壓膨化處理，發(fā)現(xiàn)提高了糙米粉的沖調(diào)分散性，降低了米糊黏度，使糙米粉的品質(zhì)得到明顯提升。劉磊等[8]研究了玉米全粉經(jīng)過預(yù)酶解-擠壓膨化處理后的品質(zhì)特性變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)預(yù)酶解-擠壓膨化處理使玉米全粉的沖調(diào)分散性得到改善，還原糖、脂肪含量上升，有效提高了玉米全粉的食用品質(zhì)。此外，也有學(xué)者探究了蒸汽酶解調(diào)質(zhì)-擠壓膨化工藝對(duì)速食米粉品質(zhì)特性的影響[9]，發(fā)現(xiàn)與直接擠壓膨化處理相比，經(jīng)過蒸汽酶解調(diào)質(zhì)-擠壓膨化工藝制得的速食米粉的沖調(diào)特性及預(yù)消化性均得到明顯改善。但上述研究僅測(cè)定了樣品中的還原糖含量，無法準(zhǔn)確得知樣品經(jīng)過酶解處理后的水解度。葡萄糖當(dāng)量（dextrose equivalent，DE）值作為衡量麥芽糊精水解程度的指標(biāo)，指的是淀粉水解物中還原糖含量（以葡萄糖表示）占總固形物含量（干物質(zhì)含量）的百分比[10]。DE值越高，代表產(chǎn)品中淀粉水解程度越高。

本研究借鑒前人研發(fā)的預(yù)酶解-擠壓膨化改善大米粉特性技術(shù)，參照麥芽糊精DE值指標(biāo)，制備不同DE值預(yù)消化大米基質(zhì)粉，并進(jìn)一步評(píng)價(jià)其吸水性指數(shù)（water absorption index，WAI）、水溶性指數(shù)（water solubility index，WSI）、粉體流動(dòng)性、糊化度、糊化特性、可溶性蛋白含量及淀粉體外消化特性，以及采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以期為大米粉替代麥芽糊精在特醫(yī)食品中的應(yīng)用提供一定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米（絲苗米）廣東海納農(nóng)業(yè)有限公司；耐高溫α-淀粉酶（150000 U/mL）寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限 公司；豬胰α-淀粉酶（8 U/mg）美國Sigma-Aldrich有限公司；淀粉葡萄糖苷酶（262 U/mL）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FMHE36-24雙螺桿擠壓機(jī) 湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；YZM-M60X70BI脈動(dòng)真空壓力蒸汽滅菌器 廣州市豪爾生醫(yī)療設(shè)備有限公司；LG-01高速中藥粉碎機(jī) 瑞安市百信制藥機(jī)械有限公司；DHG-9425電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；StarchMaster2 RVA快速黏度分析儀 瑞典Perten公司；S-3400N-II掃描電子顯微鏡 日本日立公司；VERTEX33傅里葉變換紅外光譜儀、D8 ADVANCE X射線衍射儀 德國Bruker公司。

1.3 方法

1.3.1 預(yù)酶解-擠壓膨化大米粉的制備

取耐高溫α-淀粉酶酶液，加入去離子水分別配制成濃度為0、250、500、750、1000 U/g的酶液，將酶液均勻噴灑至粉碎成100 目的大米粉中，送入脈動(dòng)真空壓力蒸汽滅菌器進(jìn)行預(yù)酶解處理，隨后送入雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓膨化處理。其中，預(yù)酶解處理?xiàng)l件為溫度95 ℃、時(shí)間25 min；雙螺桿擠壓機(jī)處理?xiàng)l件為出料口溫度160 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min、喂料速率16 kg/h、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%。待設(shè)備出料穩(wěn)定后收集擠出物，擠出物在50 ℃恒溫干燥箱中干燥3 h并粉碎至過100 目篩，對(duì)樣品的DE值進(jìn)行測(cè)定，獲得不同DE值預(yù)酶解-擠壓膨化大米粉（以下簡稱預(yù)消化大米膨化粉），密封并在4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 DE值測(cè)定

還原糖含量的測(cè)定：參考文偉等[11]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取消化大米膨化粉2.00 g于50 mL離心管中，加入去離子水30 mL，室溫下200 r/min振蕩30 min，隨后4000 r/min離心10 min，取上清液定容至50 mL，采用 3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定其還原糖含量?？偣绦挝锖康臏y(cè)定：參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》的直接干燥法[12]。按下式計(jì)算DE值：

1.3.3 WAI和WSI測(cè)定

參考Anderson等[13]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉2.50 g于50 mL離心管中，加入30 mL去離子水，室溫下250 r/min振蕩30 min，隨后4000 r/min離心15 min，分離上清液和沉淀物。上清液傾倒于已質(zhì)量恒定的稱量盒內(nèi)，在105 ℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定。按下式計(jì)算WAI和WSI：

1.3.4 粉體流動(dòng)性測(cè)定

1.3.4.1 休止角測(cè)定

參照馬永軒等[14]的方法。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉3.00 g，取一塊玻璃板平鋪在桌面，將玻璃漏斗置于鐵架臺(tái)上，使其下端距桌面玻璃板3 cm，將樣品從玻璃漏斗中自由下落，在玻璃板中央形成圓錐體，測(cè)量圓錐體的底面直徑（d）和圓錐體的高度（h）。按下式計(jì)算休止角：

1.3.4.2 滑角測(cè)定

參照Ileleji等[15]的方法。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉3.00 g于玻璃板上，將玻璃板一端置于水平面上，另一端緩緩抬升至約90%的樣品發(fā)生移動(dòng)，測(cè)定玻璃板長度（L）和玻璃板上端與水平面的垂直距離（h）。按下式計(jì)算滑角：

1.3.4.3 Carr指數(shù)和Hausner比值測(cè)定

參照陳盛君等[16]的方法。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉10.00 g裝入25 mL量筒中，記錄最初的松體積（V1），于水平臺(tái)面上輕敲至粉體達(dá)到最緊實(shí)狀態(tài)，記錄最終體積（V2）。按下式計(jì)算Carr指數(shù)和Hausner比值：

1.3.5 糊化度測(cè)定

參考Birch等[17]的方法并稍作修改。采用碘分光光度法，準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉100 mg于100 mL離心管中，加入49 mL去離子水使其溶解，加入1 mL 10 mol/L KOH溶液，緩慢磁力攪拌5 min，隨后4500×g離心10 min。取上清液1.0 mL，加入0.4 mL 0.5 mol/L HCl溶液，用去離子水定容至10 mL，再加0.1 mL碘液（0.5 g碘和2 g碘化鉀定容至50 mL），混合均勻后在600 nm波長下測(cè)定吸光度（A1）。重復(fù)上述操作，將去離子水體積替換為47.5 mL，KOH溶液體積替換為2.5 mL，HCl溶液體積替換為1.0 mL，其他操作相同，所測(cè)吸光度記為A2。按下式計(jì)算糊化度：

1.3.6 糊化特性測(cè)定

參照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測(cè)定 快速粘度儀法》[18]。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉（3.00±0.01）g于RVA快速黏度分析儀配套的樣品筒中，加入（25.00±0.01）mL去離子水，用配套的攪拌器上下快速攪動(dòng)10 次使試樣分散。樣品先在38 ℃加熱1 min，隨后以12 ℃/min速率升溫至95 ℃，保溫5 min，然后以12 ℃/min速率降溫至38 ℃，保溫1 min；攪拌器轉(zhuǎn)速在開始10 s內(nèi)上升到960 r/min，之后保持在160 r/min。根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕顯示的黏度變化曲線，記錄主要參數(shù)包括峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值和回生值。

1.3.7 可溶性蛋白含量測(cè)定

采用考馬斯亮藍(lán)法[19]。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉1.00 g，加入9 mL生理鹽水，在冰浴條件下進(jìn)行機(jī)械均質(zhì)，懸濁液于2500 r/min離心10 min。取上清定容至25 mL即為樣液。取樣液100 μL，加入考馬斯亮藍(lán)染色液1 mL，充分混勻后室溫靜置3～5 min，于595 nm波長下測(cè)定吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得可溶性蛋白含量?？扇苄缘鞍缀坑门Ｑ灏椎鞍桩?dāng)量表示，牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0～0.2 mg/mL）的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y＝1.7386x，R2＝0.9975。

1.3.8 快消化淀粉含量測(cè)定

參考王琳[20]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取不同DE值預(yù)消化大米膨化粉200 mg于50 mL離心管中，加入7.5 mL乙酸鈉緩沖液（0.1 mol/L，pH 6.0）使其充分溶解，使用磁力攪拌器100 ℃恒溫?cái)嚢?0 min，轉(zhuǎn)速600 r/min，使樣品均勻糊化，冷卻后加入0.75 mL混合酶液（混合酶液制備步驟如下：稱取1.5 g豬胰α-淀粉酶于50 mL離心管中，加入5 mL 0.1 mol/L乙酸鈉緩沖液渦旋均勻后，于磁力攪拌器中攪拌10 min，隨后在4000 r/min離心10 min；在上清液中加入0.5 mL淀粉葡萄糖苷酶，即為混合酶液），置于37 ℃水浴中以300 r/min水浴振蕩。分別在反應(yīng)第0、20分鐘取100 μL酶解液，置于裝有900 μL無水乙醇離心管中終止酶解，渦旋均勻，隨后在4000 r/min離心10 min，采用GOPOD試劑法測(cè)定上清液中葡萄糖含量。按下式計(jì)算快消化淀粉含量：

式中：G0、G20分別為反應(yīng)第0、20分鐘酶解液中葡萄糖質(zhì)量/mg；TS為樣品中總淀粉質(zhì)量/mg。

1.3.9 掃描電子顯微鏡觀察

取適量不同DE值預(yù)消化大米膨化粉，將其貼于導(dǎo)電碳膜雙面膠上，放入離子濺射儀中噴涂薄金層，在真空條件下以5.0 kV的電壓拍攝，放大倍數(shù)為2000 倍。

1.3.10 X射線衍射分析

將不同DE值預(yù)消化大米膨化粉均勻填滿X射線衍射儀樣品槽中，測(cè)試條件設(shè)置如下：掃描范圍4°～60°，掃描步長0.02°，電壓40 kV，電流40 mA。使用Jade 6軟件計(jì)算相對(duì)結(jié)晶度。

1.3.11 傅里葉變換紅外光譜分析

將2 mg不同DE值預(yù)消化大米膨化粉與200 mg干燥的溴化鉀混合研磨，壓制成片，使用傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行掃描。掃描參數(shù)設(shè)置如下：光譜范圍4000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描累加32 次。使用P e a k f i t 4.0 軟件對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)（酰胺I 帶1700～1600 cm-1）進(jìn)行分析，并計(jì)算α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的相對(duì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉WAI和WSI比較

如圖1所示，經(jīng)過預(yù)酶解處理后，預(yù)消化大米膨化粉的WAI隨其DE值增大而顯著降低（P＜0.05），由7.11（DE 0組）降低至1.71（DE 15組），降幅達(dá)76%；相反，預(yù)消化大米膨化粉的WSI則隨DE值增大顯著提高（P＜0.05），由29.48%（DE 0組）提高至73.49%（DE 15組），增幅達(dá)149.29%。其中，DE 15的大米粉在所有樣品中WAI最小，WSI最大。

圖1 大米膨化粉的WAI（A）和WSI（B）隨DE值變化關(guān)系Fig.1 Relationship between WAI (A) and WSI (B) of puffed rice flour and DE value

WAI和WSI通常用來衡量粉體的沖調(diào)性質(zhì)。WAI代表樣品的親水性，主要反映淀粉的持水性能，而WSI代表樣品在水中的分散性，主要反映大分子降解的程度[7]，兩者呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性。在預(yù)酶解-擠壓膨化處理過程中，大米所含淀粉被α-淀粉酶降解成小分子糖和糊精類物質(zhì)，可形成的淀粉凝膠減少，預(yù)消化大米膨化粉親水性變?nèi)?，WAI下降；與此同時(shí)，隨著酶解產(chǎn)生的小分子糖和糊精等可溶性糖增加，預(yù)消化大米膨化粉在水中的分散性增強(qiáng)，WSI升高。戴曉慧等[9]對(duì)大米進(jìn)行蒸汽酶解調(diào)質(zhì)-擠壓膨化處理，發(fā)現(xiàn)與直接擠壓膨化相比，速食米粉的WAI降低了72.68%，WSI提高了96.90%，與本研究結(jié)果相符。WAI的降低和WSI的提高有利于預(yù)消化大米膨化粉在水中溶解，沖調(diào)時(shí)不易結(jié)塊，溶解速度快。

2.2 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉流動(dòng)性比較

如表1 所示，不同處理組預(yù)消化大米膨化粉休止角隨DE值增大而逐漸降低，但各組間無顯著差異（P＞0.05）；此外，滑角也呈相似的下降趨勢(shì)，由40.85°（DE 0組）降低至38.75°（DE 15組），降低了5.14%。休止角和滑角與粉體的流動(dòng)性密切相關(guān)，一般而言，休止角和滑角越小，摩擦力越小，粉體流動(dòng)性越 好[15]。本研究中，不同DE值預(yù)消化大米膨化粉休止角均小于40°，可以滿足工業(yè)應(yīng)用中生產(chǎn)流動(dòng)性的需要?；莿t反映了粉體與固體表面接觸的性質(zhì)[21]，本研究中，預(yù)消化大米膨化粉滑角隨著DE值增大而逐漸降低，說明在工業(yè)應(yīng)用中生產(chǎn)時(shí)，只需要設(shè)計(jì)較小的進(jìn)料斗角度即可實(shí)現(xiàn)粉體的流動(dòng)。

表1 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的粉體流動(dòng)性Table 1 Fluidity of pre-digested puffed rice flours with different DE values

Carr指數(shù)和Hausner比值分別反映粉體的凝聚性和松散狀態(tài)，其值越大，表明粉體凝聚性越大，松散狀態(tài)越強(qiáng)。由表1可知，Carr指數(shù)和Hausner比值隨DE值提高逐漸增大，Carr指數(shù)由25.74%（DE 0組）提高至35.89%（DE 15組），提高了39.43%；Hausner比值由1.35（DE 0組）提高至1.56（DE 15組），提高了15.56%。該結(jié)果表明，大米粉經(jīng)α-淀粉酶酶解和擠壓膨化處理后，結(jié)構(gòu)變得松散，粉末顆粒之間空隙變大，從而導(dǎo)致了Carr指數(shù)和Hausner比值的增大。粉體流動(dòng)性不僅影響粉體的生產(chǎn)、輸送和裝載等過程，同時(shí)也反映了其在工業(yè)應(yīng)用中生產(chǎn)時(shí)倒入容器中的難易[22]，較好的粉體流動(dòng)性有利于粉劑型特醫(yī)食品的沖調(diào)與食用。

2.3 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉糊化度及糊化特性比較

如圖2所示，預(yù)消化大米膨化粉的糊化度隨著DE值增大整體呈下降趨勢(shì)。相比于DE 0組樣品，DE值小于5的樣品糊化度下降較少，約降低1%；當(dāng)DE值超過5后其糊化度顯著降低（P＜0.05），分別降低了5.26%（DE 10組）和7.42%（DE 15組）。劉超等[23]研究表明，淀粉的糊化度與其膨化率呈正相關(guān)，即膨化率越高，淀粉糊化度越高。本研究中，大米粉由于經(jīng)過淀粉酶預(yù)消化處理，淀粉被部分水解，其水解程度隨著樣品的DE值增大而加深，淀粉水解成糊精化淀粉、寡糖或小分子糖后會(huì)降低其擠壓過程中的膨化率，從而導(dǎo)致糊化度逐漸降低[24]。

圖2 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的糊化度Fig.2 Gelatinization degrees of pre-digested puffed rice flours with different DE values

如表2所示，隨著DE值增大，預(yù)消化大米膨化粉的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值和回生值均呈下降趨勢(shì)。相比于對(duì)照，DE 15的預(yù)消化大米膨化粉其峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值和回生值分別降低了59.85%、27.63%、37.79%、97.10%和94.87%。一般而言，峰值黏度取決于樣品中受損傷淀粉的含量，它反映了淀粉顆粒膨脹和破裂平衡時(shí)的黏度[25]。大米粉經(jīng)過α-淀粉酶預(yù)酶解和擠壓膨化處理后，淀粉顆粒被破壞，吸水性和溶脹力下降，從而導(dǎo)致了峰值黏度的降低。衰減值是峰值黏度與最低黏度之間的差值，反映了淀粉的抗剪切能力和熱穩(wěn)定性，衰減值越小，其抗剪切能力和熱穩(wěn)定性越好[26]?；厣凳亲罱K黏度與最低黏度之間的差值，回生值越低，淀粉越不容易老化[25]。隨著預(yù)消化大米膨化粉DE值增大，其衰減值和回生值均明顯降低，說明預(yù)消化大米膨化粉DE值越大，其抗剪切能力和熱穩(wěn)定性越好，越不容易發(fā)生老化，這與戚明明等[27]對(duì)豌豆粉進(jìn)行擠壓和酶解擠壓處理時(shí)的研究結(jié)果一致。通過選取衰減值和回生值較低的預(yù)消化大米膨化粉，將其應(yīng)用至乳劑型特醫(yī)食品中后，有利于降低乳液的黏度、提高乳液體系的穩(wěn)定性。

表2 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的糊化特性Table 2 Gelatinization characteristics of pre-digested puffed rice flours with different DE values cP

2.4 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉可溶性蛋白含量比較

如圖3所示，結(jié)果表明，隨著DE值增大，預(yù)消化大米膨化粉的可溶性蛋白含量逐漸降低，DE 10組可溶性蛋白含量較DE 0組降低了74.87%，而DE 15組樣品雖然較DE 10組樣品可溶性蛋白含量進(jìn)一步降低，但兩組并無顯著差異（P＞0.05）。大米中的淀粉和蛋白質(zhì)相互包裹并結(jié)合[28]，隨著淀粉酶解程度的加深，與淀粉相結(jié)合的蛋白質(zhì)被游離出來的含量不斷增加；經(jīng)過高溫高壓擠壓膨化處理后，失去淀粉包裹保護(hù)作用的游離態(tài)蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性[29]，這可能是導(dǎo)致可溶性蛋白含量隨樣品DE值增大而不斷降低的原因。

圖3 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的可溶性蛋白含量Fig.3 Soluble protein contents of pre-digested puffed rice flours with different DE values

2.5 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉快消化淀粉含量比較

如圖4所示，隨著DE值增大，預(yù)消化大米膨化粉的快消化淀粉含量呈升高趨勢(shì)，由62.53%（DE 0組）提高至71.10%（DE 15組），提高了13.71%?？煜矸酆刻岣叩脑蛞环矫媾c其水解程度加深有關(guān)，隨著大米膨化粉DE值的增加，其由淀粉水解產(chǎn)生的糊精化淀粉、寡糖和小分子糖含量提高[24]；另一方面，由于可溶性蛋白含量增加，與淀粉結(jié)合的蛋白質(zhì)逐漸減少，消化酶與淀粉更容易接觸，從而被檢測(cè)出來的快消化淀粉含量隨之增大。

圖4 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的快消化淀粉含量Fig.4 Rapidly digestible starch contents of pre-digested puffed rice flours with different DE values

快消化淀粉是能夠在20 min內(nèi)被小腸快速消化吸收的碳水化合物組分。因此，對(duì)于快消化淀粉含量高的預(yù)消化大米膨化粉適合提供給手術(shù)后、化療后等需要快速供能的患者，而快消化淀粉含量低的樣品則可應(yīng)用于糖尿病患者。

2.6 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉微觀結(jié)構(gòu)比較

如圖5所示，所有預(yù)消化大米膨化粉均呈現(xiàn)不規(guī)則形態(tài)，表面均有不同程度的裂紋和鱗狀結(jié)構(gòu)。相對(duì)而言，DE值為0的預(yù)消化大米膨化粉表面較為光滑，鱗狀結(jié)構(gòu)較少，隨著DE值增大，預(yù)消化大米膨化粉表面的裂紋越來越多，鱗狀結(jié)構(gòu)越來越明顯，粉體不規(guī)則程度增加；其中DE 10和DE 15的樣品組表面還觀察到了細(xì)小的孔洞（圖5D、E），這應(yīng)該是α-淀粉酶酶解淀粉引起的結(jié)構(gòu)變化。疏松多孔的結(jié)構(gòu)一方面有利于水分進(jìn)入粉體內(nèi)部，使其具有良好的水溶性；另一方面，有利于提高其松散狀態(tài)，增強(qiáng)粉體流動(dòng)性，這與2.1、2.2節(jié)中高DE值的預(yù)消化大米膨化粉WSI、Carr指數(shù)和Hausner比值等指標(biāo)增大相符。

圖5 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的掃描電子顯微鏡圖Fig.5 Scanning electron microscopic images of pre-digested puffed rice flours with different DE values

2.7 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉X射線衍射分析

如圖6所示，原大米粉在2θ15°、17°、18°、23°處有較強(qiáng)的衍射峰，其中2θ17°、18°為連續(xù)的雙峰，呈現(xiàn)典型的A型結(jié)構(gòu)。經(jīng)過擠壓膨化處理后，大米粉的衍射峰減少，出峰位置也發(fā)生了變化，在2θ13°、20°處出現(xiàn)較強(qiáng)的衍射峰，淀粉由原來的A型變?yōu)閂型結(jié)構(gòu)，這與方 浩標(biāo)[30]、Pornpimon[31]等對(duì)米粉進(jìn)行擠壓膨化處理時(shí)研究結(jié)果一致。此外，經(jīng)過預(yù)酶解處理的大米膨化粉與原大米膨化粉相比，其晶型均為V型結(jié)構(gòu)。Sharma等[32]的研究顯示，V型晶體結(jié)構(gòu)來源于直鏈淀粉，大米粉經(jīng)過擠壓膨化處理后，晶型由A型變?yōu)閂型，這與直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成有關(guān)[33]，這種復(fù)合物會(huì)阻礙直鏈淀粉的重排，延緩體系中回生現(xiàn)象的發(fā)生[34]。這與2.3節(jié)糊化特性研究中隨著DE值增大預(yù)消化大米膨化粉回生值減小，淀粉不易老化的研究結(jié)果相符合。

圖6 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的X射線衍射圖Fig.6 X-ray diffraction patterns of pre-digested puffed rice flours with different DE values

此外，發(fā)現(xiàn)原大米粉的相對(duì)結(jié)晶度為20.67%，經(jīng)過擠壓膨化后，大米粉的相對(duì)結(jié)晶度顯著下降（P＜0.05），可能是由于大米粉在通過擠壓機(jī)時(shí)受到高溫高壓以及剪切力的綜合作用，淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，無定形區(qū)域面積增加，導(dǎo)致相對(duì)結(jié)晶度降低[35]，這與2.5節(jié)中預(yù)消化大米膨化粉快消化淀粉含量隨DE值增加而增大的研究結(jié)果相符；而不同DE值預(yù)消化大米膨化粉相對(duì)結(jié)晶度無顯著差異（P＞0.05）。

2.8 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量分析

采用Peakfit 軟件對(duì)紅外光譜中酰胺I 帶（1600～1700 cm-1）進(jìn)行擬合分峰處理，以分析蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量。根據(jù)Du Jing等[36]的分析，譜帶在1650～1660 cm-1范圍內(nèi)的歸屬為α-螺旋，譜帶在1600～1640 cm-1范圍內(nèi)的歸屬為β-折疊，譜帶在1660～1700 cm-1范圍內(nèi)的歸屬為β-轉(zhuǎn)角，譜帶在1640～1650 cm-1范圍內(nèi)的歸屬為無規(guī)卷曲。由圖7可知，與原大米粉相比，不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的α-螺旋相對(duì)含量顯著降低（P＜0.05），由21.47%降低至11.48%，降低了46.53%；β-轉(zhuǎn)角相對(duì)含量顯著提高（P＜0.05），由20.56%提高至32.46%，提高了57.88%；β-折疊和無規(guī)卷曲相對(duì)含量無顯著變化（P＞0.05）。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是在經(jīng)過擠壓膨化處理時(shí)，大米粉中的蛋白質(zhì)受熱發(fā)生變性，分子結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致代表蛋白質(zhì)有序結(jié)構(gòu)的α-螺旋相對(duì)含量顯著降低，而β-轉(zhuǎn)角相對(duì)含量顯著增加，說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定有序逐漸向松散無序轉(zhuǎn)變[27]。此外，在預(yù)酶解-擠壓膨化過程中，大米粉受到高溫高壓高剪切作用，一部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，轉(zhuǎn)向松散無序的狀態(tài)；一部分生成淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物，導(dǎo)致可溶性蛋白含量的降低，與2.4節(jié)可溶性蛋白含量指標(biāo)降低相符。大米膨化粉中不同DE值預(yù)消化大米膨化粉之間二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量無顯著差異（P＞0.05），說明酶添加量對(duì)其未產(chǎn)生明顯影響。

圖7 不同DE值預(yù)消化大米膨化粉的二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量Fig.7 Relative contents of secondary structures in pre-digested puffed rice flours with different DE values

3 結(jié)論

制備了不同DE值預(yù)消化大米膨化粉，并評(píng)價(jià)了其理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果表明，隨著DE值增大，預(yù)消化大米膨化粉的WAI、糊化度、可溶性蛋白含量、最終黏度等指標(biāo)整體呈降低趨勢(shì)；而WSI、Carr指數(shù)、Hausner比值、粉體流動(dòng)性等有所提高；此外，經(jīng)過預(yù)酶解處理后，DE值大的樣品組微結(jié)構(gòu)表面變得粗糙多孔，但與原大米膨化粉比，不同DE值預(yù)消化大米膨化粉中淀粉的相對(duì)結(jié)晶度以及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)并無明顯變化。研究結(jié)果為大米粉替代麥芽糊精在特醫(yī)食品中的應(yīng)用提供了一定理論基礎(chǔ)。