耿棟輝 周素梅 劉麗婭 王麗麗 周閑容 佟立濤

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193)

鮮濕米粉是以早秈米為主要原料加工成的米制品，是我國及東南亞國家的重要主食。鮮濕米粉的質(zhì)構(gòu)特性與原料的基本組分密切相關(guān)[1]。破損淀粉、脂質(zhì)和纖維素會降低大米的糊化黏度，從而對米粉質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生不良影響[2,3]。糙米是一種由糠層、胚芽和胚乳組成的去殼谷物，富含膳食纖維、礦物質(zhì)和酚類，淀粉消化率和GI值較精米更低，具有降低心血管疾病、Ⅱ型糖尿病和癌癥等慢性疾病的功效[4,5]。但是，糙米的感官品質(zhì)較差，難以直接加工成為能夠滿足消費(fèi)者需求的米粉，通常需要將其碾磨成精米。碾磨度高的糙米具有良好的感官品質(zhì)和市場價值，但營養(yǎng)成分的損失率也會隨之升高[6]。

留胚米保留了胚芽和部分糠層，其胚芽保留率在80%以上[7]。糙米中60%～70%的B族維生素和微量營養(yǎng)元素聚集在胚芽中，加工為精米后這些營養(yǎng)成分的保留率僅為5%[8]。長期食用留胚米可促進(jìn)人體發(fā)育，調(diào)節(jié)機(jī)體體脂，減少高血壓、高血脂、糖尿病、肥胖和癌癥等疾病的發(fā)生[9]。目前，留胚米主要用于加工米飯，在米粉生產(chǎn)中的應(yīng)用鮮見報道，且其對米粉結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)品質(zhì)的影響尚不清楚。因此，本研究以精米、留胚米和糙米為原料加工米粉，探究留胚米對米粉食用及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，為營養(yǎng)健康主食產(chǎn)品的開發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

早秈糙米：桂朝米，2018年江西省會昌縣產(chǎn)，于4 ℃儲藏，其含水量為12.76%，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.92%。

1.2 儀器與設(shè)備

CBS2200便利性碾米機(jī)，CT410旋風(fēng)磨， LGJ-25C冷凍干燥機(jī)，RVA-TecMaster快速黏度儀，HY602-06液壓饸烙面機(jī)，Hitachi S-570掃描電子顯微鏡(SEM)，TA-XT 2i/5質(zhì)構(gòu)儀，UV-9000分光光度計，7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)，CEM MARS5微波消解儀。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

取5 kg糙米，使用具有10個碾磨度的CBS2200便利性碾米機(jī)分別在碾磨度為“3”和“7”條件下進(jìn)行一次碾磨，制得加工精度符合GB/T 1354和GB/T 5502精碾要求的留胚米和精米，于4 ℃保存。

1.3.2 半干法磨粉

參照佟立濤等[10]的方法，采用半干法磨粉制備大米粉，稱取200 g大米原料，加水調(diào)制至潤米目標(biāo)含水量28%，使用旋風(fēng)磨粉碎過篩(80 目)，40 ℃烘至含水量為10%，于4 ℃保存。

1.3.3 鮮濕米粉的制備

工藝流程：大米粉→調(diào)漿(含水量55%，以干基計)→蒸煮(20 min)→滾揉→擠壓成型→水煮(2 min)→水洗冷卻→米粉[11]。

1.3.4 大米指標(biāo)的測定

1.3.4.1 碾磨度的測定

參照Liu等[4]的方法測定精米和留胚米的碾磨度，碾磨度是基于糙米和米糠的重量使用公式計算：

碾磨度=1-碾磨后大米質(zhì)量/糙米質(zhì)量×100%

(1)

1.3.4.2 留胚率的測定

參照劉秀芳等[12]的方法測定留胚米的留胚率，使用數(shù)粒法測定任取100粒大米中的各類米粒數(shù)，使用公式計算：

留胚率=(全胚米粒數(shù)+平胚米粒數(shù)+半胚米粒數(shù)/2)×100%

(2)

1.3.4.3 基本組分的測定

參照GB 5009.3—2016測定含水量；參照GB 15683—2008測定直鏈淀粉含量；參照AACC 76—13.01測定總淀粉含量；參照AACC 76—31.01測定破損淀粉含量；參照AOAC 984.13測定蛋白質(zhì)含量；參照AOAC 945.16測定粗脂肪含量；參照AOAC 991.43測定膳食纖維含量。

1.3.4.4 糊化特性的測定

參照Palabiyik等[13]的方法測定大米的糊化特性，稱取3.0 g大米粉(基準(zhǔn)含水量為14%)于RVA罐中，加入去離子水至總重量為28.0 g。懸浮液在50 ℃下保持1 min，以12.2 ℃/min加熱至95 ℃，并在95 ℃下保持2.5 min。然后以11.8 ℃/min冷卻至50 ℃，并在50 ℃下保持2 min。

1.3.5 米粉指標(biāo)的測定

1.3.5.1 SEM觀測米粉微觀結(jié)構(gòu)

使用掃描電子顯微鏡觀測冷凍干燥米粉的微觀結(jié)構(gòu)。將米粉切成2 mm長的塊，固定在樣品臺上進(jìn)行噴金處理，用SEM在10.0 kV加速電壓和30倍放大倍數(shù)下觀察并拍照。

1.3.5.2 質(zhì)構(gòu)特性的測定

參照Geng等[14]的方法測定鮮濕米粉的質(zhì)構(gòu)特性，水煮后的米粉在4 ℃下保存2 h，取3根直徑相近的米粉等間距放在測試臺上，使用P/36R探針(直徑36 mm的圓柱形探針)進(jìn)行測定。參數(shù)如下：測前速度2.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度2.0 mm/s，壓縮比50%，觸發(fā)力0.049 05 N，壓縮間隔時間3 s。每種米粉樣品測定10次，并取平均值。

1.3.5.3 蒸煮特性的測定

參照佟立濤等[11]的方法測定鮮濕米粉的蒸煮特性，稱取10 g米粉于150 mL沸水中煮2 min，然后瀝水5 min后稱重。收集蒸煮水定容至250 mL，量取50 mL于鋁盒中105 ℃烘干至恒重。定容后的蒸煮水于675 nm下測定其濁度。

吸水率=(煮后米粉質(zhì)量-煮前米粉質(zhì)量)/煮前米粉質(zhì)量×100%

(3)

蒸煮損失率=烘干蒸煮水質(zhì)量/煮前米粉質(zhì)量×100%

(4)

1.3.5.4 消化特性的測定

參照Srikaeo等[15]的方法測定米粉的消化特性并估計GI值，0.2 g米粉(粉碎過80目篩)與2 mL去離子水混合，于100 ℃沸水浴20 min。冷卻后加入α-淀粉酶(Sigma A3176 VI-B型)和胃蛋白酶(Sigma P6887，pH 2.0)，于37 ℃孵育30 min。消化液用0.02 mol/L NaOH溶液中和，用乙酸鈉緩沖液調(diào)將pH值至6.0，然后添加胰酶(Sigma P1750)和淀粉葡萄糖苷酶(Megazyme E-AMGDF)。消化液在37 ℃孵育4 h，在特定時間測量葡萄糖濃度。使用淀粉消化率平均值繪制曲線，計算曲線下的面積(AUC)。新鮮白面包作為標(biāo)準(zhǔn)碳水化合物，其AUC約為23 000 min g/100 g干淀粉。樣品的AUC除以白面包的AUC得米粉的水解指數(shù)(HI)，結(jié)果以百分比表示。GI估計值計算公式：

GI=39.71+(0.549×HI)

(5)

1.3.5.5 礦物元素含量的測定

參照Wang等[16]的方法測定米粉的礦物元素含量，將0.25 g米粉和6 mL超純濃硝酸加入到消化罐中，預(yù)先消化1 h，然后加入2 mL H2O2。使用微波消解儀依次在120 ℃下2 min、160 ℃ 下5 min和180 ℃下15 min消化樣品。用超純水將溶液稀釋至100 mL，使用ICP-MS測定礦物元素含量。

1.3.5.6 總酚含量的測定

參照Gong等[17]的方法測定米粉的總酚含量，稱取100 mg米粉溶解于5 mL甲醇中，室溫下攪拌60 min，然后在3 000 g下離心15 min。取0.5 mL上清液，加入1 mL 0.5 mol/L Folin-Ciocalteu試劑，室溫下孵育3 min?；旌衔镉? mL 1% Na2CO3溶液堿化，避光孵育90 min，在760 nm處測定吸光度。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果以每100 g米粉干物質(zhì)中沒食子酸當(dāng)量毫克數(shù)表示(mg GAE/100 g DW)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測定均獨(dú)立重復(fù)3 次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0軟件的Tukey多重比較進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大米基本組分含量

Kim等[1]的研究表明大米的淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和纖維素含量是影響米粉質(zhì)構(gòu)特性的主要因素。精米和留胚米的碾磨度分別為10.05%和4.79%。由圖1可知，糙米碾磨為精米后總淀粉含量顯著增加(P<0.05)，這有利于提高大米的糊化黏度，形成良好的凝膠結(jié)構(gòu)，從而獲得理想的米粉質(zhì)構(gòu)特性[18]。然而，精米的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和總膳食纖維含量較糙米分別降低了9.3%、86.2%和73.4%，營養(yǎng)組分損失嚴(yán)重。留胚米的留胚率為96.5%，其總淀粉含量顯著高于糙米，有利于米粉良好質(zhì)構(gòu)的形成。蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和總膳食纖維含量較精米分別增加了6.4%、168%和47.5%，具有更高的營養(yǎng)價值。Tong等[2]研究發(fā)現(xiàn)破損淀粉會對米粉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。留胚米在制粉過程中的淀粉損傷程度與精米接近且顯著低于糙米，可能是由于留胚米的部分糠層已被去除，水分更容易進(jìn)入且均勻于米粒中，從而降低淀粉顆粒在大米粉碎過程中的機(jī)械損傷[19]。留胚米的總膳食纖維和不溶性膳食纖維含量均顯著高于精米，具有降低心血管疾病和Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的功效[5]。

2.2 大米的糊化特性

大米糊化特性可用于預(yù)測米粉的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)[20]。由表1可知，糙米具有最低的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度和回生值，以及最高的糊化溫度。糙米碾磨為留胚米后，峰值黏度、最低黏度和最終黏度均顯著增加(P<0.05)。這是由于留胚米淀粉含量增加，破損淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和纖維素含量降低改變了其糊化黏度[3, 21]。除峰值黏度和衰減值外，留胚米和精米的其余糊化特性指標(biāo)均無顯著差異。

2.3 米粉的微觀結(jié)構(gòu)

由圖2可知，糙米米粉內(nèi)部氣孔粗大，外表面粗糙，結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致其容易斷條。留胚米米粉與精米米粉具有相似的截面結(jié)構(gòu)，內(nèi)部氣孔孔徑較小且分布均勻，外表面致密光滑。Srikaeo等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔均勻分布的米粉具有良好的蒸煮品質(zhì)。因此，可推斷留胚米米粉的蒸煮特性與精米米粉相似，且明顯優(yōu)于糙米米粉。

圖2 米粉的SEM圖(×30)

2.4 米粉的質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性

精米米粉柔軟細(xì)膩、口感爽滑，深受消費(fèi)者的喜愛。糙米米粉表面粗糙、粗細(xì)不均，且斷條和糊湯現(xiàn)象嚴(yán)重，無法測定其質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性。質(zhì)構(gòu)特性是描述鮮濕米粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，高黏著性、內(nèi)聚性、耐咀性、回復(fù)性和中等硬度的米粉具有較高的感官評分[11]。由表2可知，留胚米米粉與精米米粉的質(zhì)構(gòu)特性無顯著差異，符合感官評分高的要求。蒸煮品質(zhì)是通過吸水率、蒸煮損失率和蒸煮水濁度來反映米粉的固形物損失和結(jié)構(gòu)完整性保持能力的指標(biāo)[22]。留胚米米粉與精米米粉的蒸煮特性無顯著差異，表明留胚米米粉結(jié)構(gòu)完整性保持良好。留胚米不會破壞米粉的結(jié)構(gòu)，可用于加工鮮濕米粉。

表1 大米的糊化特性

表2 米粉的質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性

2.5 米粉體外消化特性

糙米的淀粉消化率比精米低，且具有較低的GI值[23]。由表3和圖3可見，留胚米米粉的最大淀粉消化率和GI值顯著低于精米米粉(P<0.05)。這可能是由于在蒸煮過程中，留胚米的脂質(zhì)和直鏈淀粉形成的脂質(zhì)-直鏈淀粉復(fù)合物阻礙了淀粉消化，從而降低了米粉的GI值[23]。同時，膳食纖維可以改變食物結(jié)構(gòu)和直鏈淀粉的浸出，增加食物在消化系統(tǒng)中的黏度，具有降低米粉GI值的功效[24]。因此，食用留胚米米粉可以抑制血糖升高，對于減少慢性疾病的發(fā)生具有重要意義。

表3 米粉的消化特性

圖3 米粉的淀粉消化曲線

2.6 米粉礦物元素含量

礦物元素是人類不可或缺的營養(yǎng)素，在糙米中含量豐富且分布不均[16]。由表4可知，相比于糙米米粉，精米米粉中鎂、磷、鉀、錳和鐵元素的損失率均超過了60%，是由于這些礦物元素集中于米粒的胚芽和糠層中，在碾磨過程中流失[4]。留胚米保留了米粒的胚芽和部分糠層，其米粉的鎂、磷、鉀、錳和鐵元素含量較精米米粉分別增加了105.9%、46.0%、27.1%、32.0%和60.2%。Sumczynski等[25]報道了野生稻米中有毒礦物元素鋁、砷、鎘、錫、汞和鉛元素的含量及其可容許攝入量。在本研究中，留胚米米粉中鋁、鎘、汞和鉛元素的含量與精米米粉無顯著差異，且均顯著低于糙米米粉(P<0.05)。食用留胚米加工米粉可增加有益礦物元素的攝入量，同時降低了有毒礦物元素的危害。

表4 米粉的礦物元素含量

2.7 米粉總酚含量

Gong等[17]的研究表明糙米富含酚類物質(zhì)，具有高抗氧化活性，對健康十分有益。如圖4所示，糙米米粉的總酚含量為118.09 mg GAE/100 g DW，與Gong等[17]報道的含量相近。留胚米米粉的總酚含量顯著低于糙米米粉，可能是由于酚類物質(zhì)主要集中在米糠層，但其含量較精米米粉顯著增加了8.2%(P<0.05)。這一結(jié)果表明，留胚米可提高傳統(tǒng)精米米粉的總酚含量，增加米粉的抗氧化活性。

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)，GAE為沒食子酸當(dāng)量；DW為樣品干質(zhì)量。圖4 米粉的總酚含量

3 結(jié)論

留胚米的淀粉含量顯著高于糙米，其大米粉的淀粉損傷程度低，具有與精米相似的糊化特性。留胚米米粉內(nèi)部氣孔孔徑小且分布均勻，外表面致密光滑，質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性與精米米粉相近。相比于精米，留胚米的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和膳食纖維保留率更高，其米粉的GI值顯著降低，礦物元素和總酚含量顯著提高，具有更高的營養(yǎng)價值。因此，留胚米的應(yīng)用能夠保持傳統(tǒng)米粉的食用品質(zhì)，可替代精米用于加工具有高營養(yǎng)品質(zhì)的鮮濕米粉。留胚米的脂肪含量較高，可能對儲藏期較短的鮮濕米粉品質(zhì)影響較小，但其對米粉風(fēng)味和貨架期的影響有待進(jìn)一步研究。