楊瑞芳 樸鐘澤 萬常照 王 亞 李剛燮 白建江

(上海市農業(yè)科學院作物育種栽培研究所1，上海 201403) (河南省農業(yè)科學院糧食作物研究所2，鄭州 450002) (韓國農村振興廳農業(yè)技術學院3, 水原 441857)

抗性淀粉(Resistant Starch, RS)又稱抗酶解淀粉及難消化淀粉，在小腸中不能被酶解，但是可以在大腸中發(fā)酵降解成一系列短鏈不飽和脂肪酸[1]?？剐缘矸劬哂泻苤匾纳砉δ埽缈刂迫梭w餐后血糖、防治腸道疾病、降脂、控制體重以及促進礦物質的吸收等功能[1-3]。

近年來，抗性淀粉已經(jīng)成為功能稻米研究的熱點，引起了國內外水稻育種家的廣泛關注[4-7]。日常食用的稻米被認為是高血糖指數(shù)(Glycemic index, GI)食物，市售優(yōu)質大米的抗性淀粉質量分數(shù)僅為0.1%～0.5%。“降糖稻1號”是上海市農業(yè)科學院自主選育的富含抗性淀粉的粳稻品種，其抗性淀粉質量分數(shù)高達10%以上，是普通稻米的數(shù)十倍，其商品名為優(yōu)糖米。前期研究結果表明優(yōu)糖米飯的GI為(48.53±17.94)，是一種低GI食物，適合糖尿病人食用[8]。普通大米則易消化，GI指數(shù)高(>80)，不適合糖尿病人食用[9]。食用優(yōu)糖米的Ⅱ型糖尿病人的餐后血糖值顯著低于一般稻米，而且長期食用優(yōu)糖米能顯著改善Ⅱ型糖尿病人的糖化血紅蛋白(HhALC),總膽固醇(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)[8]。

盡管優(yōu)糖米在控制餐后血糖水平上顯示出了巨大的功能，但是由于優(yōu)糖米直鏈淀粉含量高、米飯質地硬、口感較差，這些都限制了它的推廣利用。前期研究通過以不同配比混配優(yōu)糖米和普通稻米來優(yōu)化口感，雖然米飯的食味得到改善，但是抗性淀粉含量下降顯著，控制餐后血糖的功能減弱[10]。所以，本實驗以優(yōu)糖米為原料，研究不同含水量優(yōu)糖米對制備的熟米粉的抗性淀粉的影響，初步開發(fā)出高抗性淀粉含量優(yōu)糖米的加工食用方法，新開發(fā)的優(yōu)糖米熟粉口感更容易讓人接受，克服了優(yōu)糖米的口感差的問題，同時該米粉可以作為代餐粉、能量棒等適合控制血糖人群食用食品的主要基料。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

“優(yōu)糖稻2號”是上海市農業(yè)科學院作物育種栽培研究所以自主選育的高抗性淀粉含量水稻資源“降糖稻1號”為母本與“秀水123”雜交，利用系譜法選育而成的一個富含抗性淀粉的功能水稻新品種，2018年4月獲得植物新品種權證書(品種權號：CNA20150659.3)，2019年5月通過上海市農作物品種審定委員會審定，其抗性淀粉質量分數(shù)高達13.1%，商品名為優(yōu)糖米。

1.2 方法

1.2.1 優(yōu)糖米品質分析

稻米直鏈淀粉含量的測定參照GB/T 15683—2008，膠稠度測定參照GB/T 22294—2008,堿消值參照NY/T 83—2017米質測定方法測定。

1.2.2 優(yōu)糖米食味品質測定

采用My BoyII食品物性分析儀類似咀嚼的物理方式，測量食物的物理值和感官值之間的物理相關性，通過分析獲得的數(shù)據(jù)判定優(yōu)糖米飯的食味品質。食品物性分析儀可以直接測試出米飯的硬度、彈性、附著性、黏性和綜合評價總得分，綜合評價總得分由程序中的公式計算得出。該測定器將日本新瀉“越光”大米的總評分設為100分，其中“越光”大米的硬度、彈性、附著性和黏性數(shù)值均設置為50分。

1.2.3 熟米粉制備

洗米：大米在水槽中沖洗3遍去除泥沙及其他雜物。洗過的大米倒入浸米桶中，用清水浸泡，40 ℃烘箱中梯度烘干取樣，用MB90水分測定儀測定含水量。優(yōu)糖米生米的含水量分別為13%、15%、17%、19%、25%、27%、32%和38%。

焙炒：采用家用小型炒貨機，溫度控制在130～150 ℃，不同含水量的優(yōu)糖米生米焙炒至米粒顏色金黃。

粉碎：焙炒熟優(yōu)糖米室溫放涼，采用電動粉碎機粉碎，粉碎后過80目篩，備用。

1.2.4 優(yōu)糖米熟粉不同食用方法處理

按照米粉∶水=1∶3配比，采用沸水直接沖泡、開水煮沸2 min、微波加熱2 min這3種食用方法進行處理。

1.2.5 抗性淀粉檢測

RS的含量用Megazyme RS含量測定試劑盒進行測定。具體步驟為：準確稱取100 mg樣品，小心放入帶螺旋蓋的塑料試管中，依次加入α-胰淀粉酶反應液和淀粉葡萄糖苷酶(AGM)，37 ℃振蕩孵育16 h，非RS被水解成D-葡萄糖；孵育結束后加入99%乙醇終止反應；離心后棄上清，底部殘留絮狀團即為樣品中的RS，再用50%乙醇洗滌沉淀；倒置離心管，沉淀干燥后用2 mol/L氫氧化鉀溶解沉淀，并加入AGM，置于50 ℃水浴中孵育20 min，最后用D-葡萄糖用葡糖氧化酶/過氧化物酶試劑盒(GOPOD)測定葡萄糖含量，并計算RS含量。

1.2.6 優(yōu)糖米熟粉相對結晶度測定

采用RigakuDmax-2500 X射線衍射儀測量優(yōu)糖米熟粉(焙炒前優(yōu)糖米生米含水量為19%)的淀粉晶體特性，以優(yōu)糖米生米粉為對照。測量條件為Cu_Kβ輻射，電壓40 kV，電流100 mA，掃描速度10(°)/min，起始角5°，終止角90°。分別得到優(yōu)糖米焙炒前后的X射線衍射曲線，利用MDI Jade軟件對曲線進行非晶體衍射區(qū)和亞微晶區(qū)背景去除，相對結晶體度計算參照陳玲等[11，12]的方法。

1.2.7 掃描電鏡觀察

分別取不同含水量優(yōu)糖米焙炒后的精米粒，用鑷子直接掰斷。斷面在40 mA下噴金25 s，雙面膠帶固定在FEI Nova NanoSEM430掃描顯微電鏡下，置于載物臺上觀察不同含水量優(yōu)糖米籽粒焙炒后淀粉顆粒結構的差異。

1.2.8 風味成分測定

采用氣相色譜-質譜(GC-MS)聯(lián)用技術對未焙炒及焙炒熟化米粉的風味物質進行提取、鑒定和分析。色譜柱為HP-5MS(30 m×0.25 mm×1 μm)，升溫程序：起始溫度保持3 min，然后以 6 ℃/min的速率升至250 ℃，保持5 min。采集到的質譜圖利用NIST譜庫進行檢索，鑒定樣品中的揮發(fā)性成分，并利用面積歸一化法分析各成分的相對含量。

1.2.9 微生物檢測

測定室溫存放1個月后優(yōu)糖米熟粉的微生物指標，包括：菌落總數(shù)(GB 4789.2—2016)、金黃色葡糖球菌檢測(GB 4789.10—2016)、霉菌和酵母計數(shù)(GB 4789.15—2016)、大腸菌群(GB 4789.3—2016)、沙門氏菌(GB 4789.4—2016)、志賀氏菌檢測(GB 4789.5—2016)和β型溶血性鏈球菌落(GB 4789.11—2014)。

1.2.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每次實驗重復3次，取平均值，實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。用Excel繪制圖表，用SPSS17軟件進行數(shù)據(jù)顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 優(yōu)糖米品質特征

直鏈淀粉含量、堿消值和膠稠度是評價稻米蒸煮食味品質的重要指標。測定結果顯示優(yōu)糖稻2號直鏈淀粉質量分數(shù)31.3%，堿消值7.0，膠稠度74 mm。有研究表明直鏈淀粉含量與蒸煮大米的黏度呈負相關，而與硬度呈正相關，直鏈淀粉含量越高，稻米的食味品質越差，感官食味值就越低[13，14]

2.2 優(yōu)糖米食味品質

利用食品物性分析儀分析優(yōu)糖米食味品質，結果顯示優(yōu)糖米硬度75.20、彈性39.21、附著性1.62、黏性2.59，綜合得分僅有34.11分。圖1為優(yōu)糖米測試的雷達圖，可以看出，優(yōu)糖米的總體硬度遠遠高于“越光”大米，附著力和黏性非常低接近于0。優(yōu)糖米飯團口感硬，黏度小，口感差。

2.3 含水量對焙炒后優(yōu)糖米抗性淀粉含量的影響

為提高優(yōu)糖米的食用品質，前期研究了多種改善優(yōu)糖米食用品質的預處理方法，包括與普通稻米按不同比例混配后經(jīng)蒸煮、膨化、米粉及發(fā)酵等加工方式，但是結果表明優(yōu)糖米中抗性淀粉含量隨著加工溫度和壓力的提高而顯著降低，優(yōu)糖米不宜高溫高壓蒸煮、膨化、加工米粉和發(fā)酵食品[10]。焙炒是一種傳統(tǒng)的可以使得物料迅速熟化、實現(xiàn)增香手段食品加工工藝，夏凡等[15]和徐清榮等[16]研究也發(fā)現(xiàn)糙米在焙炒后香味物質明顯增加。焙炒工藝操作簡單，已廣泛應用于谷物、豆類等加工制品。

通過梯度烘干獲得8個具有不同含水量的優(yōu)糖米米樣，分別進行焙炒磨粉，測定抗性淀粉含量。結果如表1所示，焙炒前優(yōu)糖米的含水量對焙炒后優(yōu)糖米的抗性淀粉含量影響比較大，隨著含水量的增加，焙炒后抗性淀粉含量逐漸增加，含水量控制為19%的優(yōu)糖米焙炒后獲得的優(yōu)糖米熟粉的抗性淀粉質量分數(shù)高達21.77%，接近優(yōu)糖米生米粉抗性淀粉含量的2倍，但是隨著含水量的繼續(xù)增加，抗性淀粉含量又開始下降(表1)。食物中抗性淀粉含量不僅僅受原料的影響，也與烹飪方式和加工處理條件、貯藏條件等因素相關[17]。該研究結果表明濕熱處理對焙烤稻米抗性淀粉含量的影響與水分緊密相關，隨著焙炒前含水量的增加，淀粉內部分子鏈重排可能使晶體矩陣更加有序，采用X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)焙炒后優(yōu)糖米熟粉(焙炒前優(yōu)糖米含水量控制為19%)的淀粉相對結晶度為46.68%，比焙炒前淀粉相對結晶度41.36%略有提高(圖2)，所以導致抗性淀粉含量相對進一步提高。但是當含水量達到一定臨界值后，稻米的淀粉糊化度會增加，導致優(yōu)糖米抗性淀粉含量開始下降。

表1 優(yōu)糖米不同含水量在焙炒后的抗性淀粉含量

圖2 優(yōu)糖米焙炒前后淀粉的X-衍射圖譜

2.4 不同含水量優(yōu)糖米焙炒后淀粉顆粒結構的變化

圖3 不同含水量優(yōu)糖米焙炒后掃描電鏡分析(標尺=10 μm)

優(yōu)糖米富含抗性淀粉，生米淀粉顆粒棱角不分明，粒間結構疏松，透光性不好(圖3a)。本研究通過梯度烘干檢測了不同含水量優(yōu)糖米焙炒后抗性淀粉含量，結果發(fā)現(xiàn)優(yōu)糖米焙炒后抗性淀粉含量與生米含水量有很大關系。圖3可以看出隨著含水量的增加淀粉顆粒結構仍然保持結構松散無定型特征，但是淀粉顆粒表面發(fā)生了明顯變化，27%含水量炒熟米的淀粉顆粒存在明顯的爆裂紋，38%含水量的炒熟米淀粉顆粒沒有爆裂紋，但是淀粉顆粒平均整體變大。結果表明不同含水量優(yōu)糖米焙炒后淀粉結構發(fā)生變化，淀粉在焙炒過程中會發(fā)生糊化，也會發(fā)生少量降解，結構差異明顯。

2.5 優(yōu)糖米熟粉不同食用方法抗性淀粉含量比較分析

優(yōu)糖米抗性淀粉質量分數(shù)為13.1%,經(jīng)過常規(guī)的蒸煮獲得的優(yōu)糖米飯抗性淀粉含量下降明顯，約為9.2%。優(yōu)糖米熟粉抗性淀粉含量是優(yōu)糖米飯的2倍多，而且加工方法簡單、口感香醇、食用方便，加入調味料或者與其他代餐混合后用沸水攪拌即可食用。但是，在調查食用優(yōu)糖米熟粉的人群時發(fā)現(xiàn)，部分體驗者喜歡把米粉倒入沸水煮沸幾分鐘，也有部分體驗者喜歡加溫水攪拌后微波爐加熱。對比不同食用方法對抗性淀粉含量影響，發(fā)現(xiàn)優(yōu)糖米熟粉用開水直接沖泡后抗性淀粉質量分數(shù)為16.38%，與優(yōu)糖米熟粉相比，略有下降，但是經(jīng)過沸水煮沸2 min或者微波加熱2 min，2種食用方法處理的優(yōu)糖米熟粉的抗性淀粉含量大大降低(表2)。結果表明在食用經(jīng)過焙炒熟化的優(yōu)糖米熟粉時應該避免煮沸或者微波加熱，以減少進一步糊化對抗性淀粉含量的影響。

表2 優(yōu)糖米熟粉不同食用方法抗性淀粉含量測定

2.6 焙炒對優(yōu)糖米風味成分的影響

采用GC-MS對焙炒前及焙炒熟化的優(yōu)糖米熟粉的風味物質進行提取、鑒定和分析，結果見表3。焙炒前和焙炒后熟化的優(yōu)糖米熟粉中共鑒定出66種揮發(fā)性物質，優(yōu)糖米焙炒前生米粉中共鑒定出31種，焙炒熟化的優(yōu)糖米熟粉鑒定出41種。焙炒熟化的優(yōu)糖米熟粉中吡嗪類和呋喃類物質大大增加，與優(yōu)糖米焙炒前相比呋喃類質量分數(shù)由0.6%提高到6%，吡嗪類物質的質量分數(shù)由0提高到39.18%。吡嗪是美拉德反應的主要揮發(fā)性風味物質[18]，焙炒后增加的主要是2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-乙基-3-甲基吡嗪、2-乙烯基-6-甲基-吡嗪3-乙基-2,5-甲基吡嗪、2-甲基-6-(1-丙烯基)-吡嗪。

表3 優(yōu)糖米焙炒前后揮發(fā)性風味成分及其相對含量對比

續(xù)表3

2.7 微生物含量檢測

以室溫下存放1個月的優(yōu)糖米熟粉為檢測對象，按照GB 19640—2016對其微生物情況進行檢測，分別檢測熟米粉中的菌落總數(shù)，大腸菌群、霉菌和酵母計數(shù)、金黃色葡萄糖球菌、沙門氏菌、志賀氏菌以及β型溶血性鏈球菌，檢測結果如表4所示，產品中菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌和酵母菌等常規(guī)食品污染程度指示菌含量極低。此外，其他的致病微生物均未檢出，完全滿足GB 29921—2013糧食制品中致病菌限量要求，說明常溫貯藏30 d后優(yōu)糖米熟粉其微生物數(shù)量極低，這主要是因為經(jīng)高溫焙炒對微生物具有很強殺滅效果，同時炒制后米粉中含水量少，故其水分活度低，能夠有效抑制產品在貯藏過程中微生物生長與繁殖，說明經(jīng)過高溫長時間焙炒的優(yōu)糖米熟粉，在室溫下貯藏1個月后仍可安全食用。

表4 微生物檢測結果

3 結論

通過控制優(yōu)糖米生米含水量，采用傳統(tǒng)工藝焙炒方法開發(fā)出口感風味更容易被消費者接受的高抗性淀粉含量加工產品優(yōu)糖米熟粉，其抗性淀粉質量分數(shù)超過20%。由于不同食用方法對抗性淀粉含量也有影響，為了發(fā)揮優(yōu)糖米熟粉對控制餐后血糖的最佳效果，優(yōu)糖米熟粉應避免長時間煮沸或者微波爐加熱等方法,用沸水直接沖泡食用效果最好。焙炒熟化后的優(yōu)糖米熟粉風味物質種類顯著增加，尤其是呋喃和吡嗪等雜環(huán)物質。優(yōu)糖米熟粉可以直接用開水沖服，口感香醇，食用方便，克服了高抗性淀粉含量優(yōu)糖米傳統(tǒng)蒸煮口感硬的問題。代餐作為一種替代正餐的飲食干預方式，也正逐漸受到學者關注，本研究開發(fā)的優(yōu)糖米熟粉也可以作為基本材料，與其他五谷配成低GI的代餐粉。