李夢(mèng)卿，趙 寧，姬小惠，梁雞保，李 瑞，張 瑞，杜雙奎,3

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，楊凌 712100)(神木市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心2，神木 719300)(糧油功能化加工陜西省高校工程研究中心3，楊凌 712100)

糜子(PanicummiliaceumL.)為禾本科黍?qū)?，生育期短、耐旱、耐瘠薄，是救?zāi)備荒、復(fù)種增收及調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的重要農(nóng)作物[1]。黃米是糜子脫皮后的加工產(chǎn)品，依據(jù)直鏈淀粉含量的高低，有粳性黃米(21.87%～23.58%)和糯性黃米(0%～3.7%)區(qū)分[2]。糯性黃米煮熟后有較高的黏性和糯性，被稱作軟黃米，常作為糕點(diǎn)或用于釀酒；粳性黃米煮熟后口感偏硬，黏性低，被稱作硬黃米，一般直接烹煮成稀飯、米飯等食用。

糜子含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3]。此外，糜子還富含維生素(煙酸、B族復(fù)合維生素、葉酸)、礦物質(zhì)(鉀、鈣、鎂)和必需氨基酸(蛋氨酸和半胱氨酸)，具有抗氧化、降血糖、降血脂等生理功能[4-6]。粳性糜子中的淀粉有較高的抗消化特性(抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為17.83%)，適于糖尿病和心血管病等患者食用[7]。依據(jù)糜子顏色的不同，可分為白糜子、紅糜子、黃糜子、黑糜子等。目前對(duì)糜子的研究大部分圍繞大宗品種進(jìn)行，趙寧等[8]對(duì)21個(gè)粳性、18個(gè)糯性糜子品種的品質(zhì)特性進(jìn)行分析，用聚類(lèi)方法將不同品種分為4類(lèi)，第Ⅰ類(lèi)為最終黏度和回生值相對(duì)較高的粳性糜子品種；第Ⅱ類(lèi)為起糊溫度、最終黏度、回生值高的粳性糜子品種；第Ⅲ類(lèi)為糯性糜子品種，其峰值黏度、破損值高；第Ⅳ類(lèi)為起糊溫度、峰值黏度、最終黏度、破損值和回生值低的糯性糜子品種。琦明玉等[9]探討了4種不同顏色糜子粒色、米色與主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)糜子干基蛋白和總氨基酸的含量隨著米色的變淺而增加，但碳水化合物含量呈下降趨勢(shì)。Li等[10]對(duì)白色、黑色、灰色和紅色4種不同顏色糜子品種的代謝組學(xué)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同品種間的色氨酸代謝、類(lèi)黃酮、異黃酮、黃酮和黃酮醇生物合成積累存在顯著差異，從而導(dǎo)致其生物活性和抗氧化活性存在差異。托列霍加·加吾提等[11]對(duì)5個(gè)不同地區(qū)糜子的17種氨基酸含量及組分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)糜子的氨基酸種類(lèi)齊全，含量高，且相對(duì)均衡合理；不同地區(qū)之間的氨基酸含量有顯著差異，哈薩克斯坦糜子中亮氨酸和苯丙氨酸含量高，我國(guó)其他地區(qū)的糜子賴氨酸含量顯著高于哈薩克斯坦糜子和我國(guó)新疆糜子。張麗珍等[12]發(fā)現(xiàn)黍子淀粉和糜子淀粉在淀粉理化性質(zhì)及消化特性上有差異。但涉及不同顏色糯性糜子的理化性質(zhì)、蒸煮特性和糊化特性的研究報(bào)道甚少，特別是對(duì)一些地方傳統(tǒng)老品種的挖掘分析更少，限制了其應(yīng)用。

本研究以陜西神木市當(dāng)?shù)丶庸つ旮獬Ｓ玫牡胤絺鹘y(tǒng)糯性糜子品種為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)其理化性質(zhì)、蒸煮特性、糊化特性以及消化特性進(jìn)行分析，探討其品質(zhì)差異性，以期為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)有色糯性糜子的精深加工和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

4種糯性糜子(紅糜子、黃糜子、白糜子、黑糜子)，1種粳性糜子(黃色硬糜子)為神木地區(qū)傳統(tǒng)種植品。

蘆丁標(biāo)品、石油醚、鹽酸、乙醇、無(wú)水乙醇、沒(méi)食子酸、碳酸鈉、Folin-Ciocalteu試劑、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉為分析級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，SHA-C水浴恒溫振蕩器，F(xiàn)W-100高速粉碎機(jī)，KDC-40低速離心機(jī)，KQ-700DE數(shù)控超聲波清洗儀，DK-8D型電熱恒溫水槽，SE6001F電子天平，Ci7600色彩色差計(jì)，RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，RVA 4500快速黏度分析儀。

1.3 方法

1.3.1 糜子粉的制備

將不同顏色的糜子分別用高速粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩，收集篩下物密封于自封袋中，備用。

1.3.2 理化特性

基本成分測(cè)定：水分參照GB 5009.3—2016測(cè)定；粗脂肪參照GB 5009.6—2016測(cè)定；總淀粉參照GB/T 5009.9—2016測(cè)定；粗蛋白參照GB 5009.5—2016測(cè)定；灰分參照GB 5009.4—2016測(cè)定；直鏈淀粉參照GB 7648—1987測(cè)定。

顏色測(cè)定：采用Ci7600色差計(jì)測(cè)量，標(biāo)準(zhǔn)白色板校準(zhǔn)(Ls=97.15、as=0.43、bs=1.44)，CIELab色空間表示。其中L*為亮度值，a*為紅綠值，b*為黃藍(lán)值。

溶解度和膨脹度測(cè)定：稱取1.0 g糜子粉樣品，放入離心管中，加入20 mL蒸餾水，95 ℃水浴糊化30 min，每隔5 min振蕩1次，取出冷卻至室溫，3 800 r/min離心15 min。倒出上清液，于105 ℃干燥至恒重，稱取沉淀物質(zhì)量，計(jì)算溶解度S和膨脹度SP。

式中：S為溶解度；SP為膨脹度/g/g；A為上清液中溶出的殘?jiān)|(zhì)量/g；W為樣品干重/g；P為離心管中沉淀物質(zhì)量/g。

多酚、黃酮含量(60%醇提物)測(cè)定：稱取2.0 g糜子粉，加入45 mL 60%的乙醇，在50 ℃、100 W條件下超聲提取60 min。3 800 r/min離心15 min，收集上清液，殘?jiān)?0%的乙醇再重復(fù)提1次，合并2次提取所得上清液，用60%乙醇定容至100 mL，得到提取液。

總酚含量的測(cè)定參照Folin-Ciocalteu法[13]，以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品；黃酮含量的測(cè)定采用硝酸鋁比色法[14]，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品。測(cè)定結(jié)果均以每克鮮樣中所含標(biāo)準(zhǔn)品表示。

試驗(yàn)于2014—2015年在靖遠(yuǎn)縣永新鄉(xiāng)野生甘草撫育基地進(jìn)行。該地區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，海拔2 039 m，位于東經(jīng) 104°35′35.1″、北緯 37°04′16.5″，干旱少雨，風(fēng)大沙多，植被稀少，年降雨量200 mm左右，主要集中在7—9月，蒸發(fā)量在2 179.8 mm，年平均氣溫在8.5℃，大于10℃的積溫2 944℃，年平均風(fēng)速2.6 m/s，大風(fēng)天數(shù)為50～90 d，絕對(duì)無(wú)霜期128 d。

1.3.3 蒸煮特性

參照Yang等[7]報(bào)道的方法，稱取2.0 g糜子，用20 mL量筒測(cè)量其原始體積；隨后將糜子倒入燒杯中，加入30 mL蒸餾水，分別在80 ℃和100 ℃下水浴蒸煮30 min，取出，冷卻至室溫。將冷卻后的米湯定容至40 mL，3 800 r/min離心5 min，瀝干米湯，稱取其質(zhì)量，計(jì)算不同溫度下樣品的加熱吸水率；同時(shí)測(cè)定蒸煮之后樣品的體積，計(jì)算樣品的體積膨脹率。將米湯轉(zhuǎn)入衡重的鋁盒中，于105 ℃干燥至衡重，計(jì)算樣品的干物質(zhì)質(zhì)量。

式中：m1為米樣質(zhì)量/g；m2為蒸煮后米樣質(zhì)量/g；m3為米湯中固態(tài)物質(zhì)量/g；V1為蒸煮后的米樣體積/mL；V0為蒸煮前米樣體積/mL。

1.3.4 糊化特性

參照Z(yǔ)hu等[15]報(bào)道的方法，用快速黏度分析儀(RVA)測(cè)定。配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的糜子粉乳液。測(cè)定參數(shù)設(shè)置：從50 ℃開(kāi)始計(jì)時(shí)，以13 ℃/min速度升溫至95 ℃，保溫2.4 min；再以13 ℃/min速度冷卻到50 ℃，保溫2 min。攪拌子旋轉(zhuǎn)速度起初為960 r/min攪拌10 s，隨后轉(zhuǎn)速設(shè)置為160 r/min。

1.3.5 不同消化性淀粉含量的測(cè)定

采用 Englyst 體外模擬消化法[16]測(cè)定樣品中快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗消化淀粉(RS)，計(jì)算公式為：

RDS=(G20-G0)×0.9×100%

SDS=(G120-G20)×0.9×100%

RS=1-RDS-SDS

式中：G0為酶解前樣品游離還原糖含量；G20為酶解20 min后產(chǎn)生的還原糖含量；G120為酶解120 min后產(chǎn)生的還原糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，使用Duncan法進(jìn)行多重比較，以P<0.05表示差異顯著，并用Origin 2022進(jìn)行作圖。所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同顏色糯性糜子粉基本成分分析

由表1可知，不同顏色糯性糜子的總淀粉、粗蛋白、粗脂肪、灰分含量均存在顯著差異。白糜子的淀粉含量最低，黃色硬糜子總淀粉含量顯著高于4種糯性糜子。糜子中淀粉含量受基因型、氣候等影響[17]。黃糜子粗蛋白含量顯著高于其他糯性糜子，黑糜子的蛋白含量最低，這與品種的不同有關(guān)。Kalinova等[17]研究發(fā)現(xiàn)黃色糜子、白色糜子中的必需氨基酸指數(shù)最高，蛋白質(zhì)品質(zhì)最好，而紅色糜子則相反。4種糯性糜子的脂肪含量高于黃色硬糜子，其中紅糜子粗脂肪含量最高，白糜子最低。敬思群等[18，19]對(duì)新疆地區(qū)糜子的脂肪酸進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其主要由不飽和脂肪酸組成，占總脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的81.99%，但糜子皮層的去除會(huì)導(dǎo)致脂肪含量顯著降低。粳性糜子直鏈淀粉含量顯著高于糯性糜子，糯性糜子有較高的支鏈淀粉含量和平均聚合度，因此與粳性糜子相比，它會(huì)形成更高的結(jié)晶度和ΔH，其淀粉具有更強(qiáng)的抗老化性和更好的凍融穩(wěn)定性[20]。白糜子的灰分含量最高，紅糜子最低，糯性糜子和粳性糜子平均灰分含量沒(méi)有差異，這與其糜子脫皮碾米時(shí)的加工精度有關(guān)。

表1 不同顏色糜子的基本組成

2.2 色值

由表2可見(jiàn)，不同糜子的亮度指數(shù)L*沒(méi)有顯著差異，這與糜子脫皮碾米時(shí)加工精度一致有關(guān)，皮層脫去充分，皮層色素沒(méi)有混入米中，其顏色并沒(méi)有對(duì)糜子亮度產(chǎn)生直接影響。黃糜子a*值較高，顏色偏紅；黑糜子a*值最小，顏色偏綠；黃色硬糜子b*值較低，顏色偏藍(lán)，白糜子和黃糜子a*值較高，顏色偏黃，這可能與品種、遺傳基因控制、類(lèi)胡蘿卜含量不同有關(guān)[9,21]。

表2 不同顏色糜子的色值

2.3 溶解度與膨脹度

如圖1所示，5種糜子粉的溶解度和膨脹度存在顯著差異。白糜子粉的溶解度、膨脹度最大，黃色硬糜子粉的溶解度、膨脹度最小，糯性糜子粉的溶解度和膨脹度均顯著高于黃色硬糜子，這與其低的直鏈淀粉含量有關(guān)，本研究結(jié)果與晁桂梅等[22]報(bào)道結(jié)果一致。谷物粉的吸水能力主要受淀粉組成、蛋白質(zhì)、纖維等組分影響，他們含有親水基團(tuán)，極性或帶電側(cè)鏈會(huì)形成強(qiáng)烈的氫鍵，支鏈淀粉中磷酸基的負(fù)電荷也會(huì)增加水結(jié)合能力[23，24]；而直鏈淀粉會(huì)與蛋白質(zhì)、脂肪形成脂質(zhì)/直鏈淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物，減少極性和帶電分子，從而阻礙淀粉和水的結(jié)合，限制了淀粉的吸水膨脹[25]。

2.4 多酚與黃酮

4種糯性糜子的多酚、黃酮含量顯著高于黃色硬糜子，不同顏色糯性糜子間的多酚、黃酮含量差異不顯著。不同糜子多酚、黃酮含量與其色值之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，這可能與糜子脫皮碾米時(shí)加工精度一致導(dǎo)致皮層剝落程度大有關(guān)。糜子的皮殼中含有大量的抗氧化物質(zhì)，隨著逐層褪去皮殼，糜子的多酚含量逐漸降低[19]。Chandrasekara等[26,27]研究發(fā)現(xiàn)，糜子中的酚類(lèi)提取物能更高效地消除羥基自由基、DPPH自由基等，能阻止因羥基數(shù)和過(guò)氧自由基等媒介而引起的DNA損傷，防止因DNA損傷而導(dǎo)致的細(xì)胞老化和腫瘤的產(chǎn)生。它也可以淬滅單線態(tài)態(tài)氧、抑制黃嘌呤氧化酶活性，進(jìn)而減少了自由基對(duì)身體損害的危險(xiǎn)性。Malik等[28]用糜子制作希臘酸奶，發(fā)現(xiàn)混合酸性乳增加了糜子中的營(yíng)養(yǎng)素的生物利用度。因此，糜子可作為天然的抗氧化功能食品原料，為了保證其保留多的抗氧化物質(zhì)，提高糜子的功能性，碾米時(shí)可考慮采用適度加工。

圖2 不同顏色糜子的多酚黃酮含量

2.5 蒸煮特性

由表3和表4可見(jiàn)，與80 ℃相比，100 ℃蒸煮后的糜子米更軟、更黏稠、米粒與米粒之間黏連程度大，各蒸煮指標(biāo)均有明顯增加。蒸煮后糜子的加熱吸水率和體積膨脹率呈正相關(guān)，黑糜子的加熱吸水率和體積膨脹率最高，不同顏色糜子的各項(xiàng)蒸煮指標(biāo)存在顯著差異。在80 ℃，黃色硬糜子的加熱吸水率、體積膨脹率、溶出固形物較低。隨著蒸煮溫度升到100 ℃，糜子加熱吸水率和體積膨脹率、溶出固形物呈增加趨勢(shì)，糯性糜子蒸煮后較為黏稠，硬糜子蒸煮后米粒比較松散，成顆粒狀、易分散，這與糜子中直、支鏈淀粉含量及結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)含量等存在差異有關(guān)。Yang等[7]研究指出硬糜子和糯性糜子的直鏈淀粉含量和淀粉顆粒結(jié)構(gòu)存在差異，糯性糜子支鏈淀粉含量高，較長(zhǎng)的支鏈淀粉能夠和直鏈淀粉形成結(jié)晶，并逐漸拓展成簇狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成更多的雙螺旋結(jié)構(gòu)，因而糯性糜子在100 ℃蒸煮后的體積膨脹率更低，這與本研究結(jié)果不同，其原因有待進(jìn)一步探討。本研究中糯性糜子的直鏈淀粉含量低(表1)，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.25%～13.41%，所以煮熟后的糜子米飯質(zhì)地較軟，黏性大，具有較好的蒸煮品質(zhì)。糯性糜子蒸煮后過(guò)黏，而粳性糜子較硬。因此，可以考慮按照一定比例將硬糯性糜子與大米摻在一起后蒸煮食用。

表3 80 ℃條件下不同顏色糜子的蒸煮特性

表4 100 ℃條件下不同顏色糜子的蒸煮特性

2.6 糊化特性

在糊化黏度參數(shù)中，起糊溫度高低反映了粉樣吸水和膨脹的難易程度，破損值反應(yīng)了糊的熱穩(wěn)定性，回生值反映了凝膠的抗老化能力。如表5所示，不同糯性糜子的糊化特性存在差異，白糜子的破損值最大，回生值最小，表明其熱穩(wěn)定性較差，不易回生老化；紅糜子破損值最小，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性；黑糜子回生值最大，抗老化能力相對(duì)較弱。4種糯性糜子的起糊溫度、峰值黏度、最終黏度、回生值均低于黃色硬糜子，表現(xiàn)出易糊化，黏度較小，不易回生的特征，與Yang等[7]報(bào)道結(jié)果一致，這與糯性糜子中總淀粉、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量低，脂肪含量高有關(guān)(表1)。糯性糜子由于直鏈淀粉含量低，支鏈淀粉含量高，因此淀粉很容易吸水膨脹導(dǎo)致體系黏度迅速升高，因而表現(xiàn)出低的起糊溫度[20]。田志芳等[29]研究報(bào)道糯性糜子淀粉的回生值普遍低于粳性糜子，在加工過(guò)程中有一定的抗老化能力，本實(shí)驗(yàn)與該研究結(jié)果相吻合。糯性糜子適宜加工成冷凍食品或作為調(diào)質(zhì)劑用在湯、肉汁、烘焙產(chǎn)品和罐頭食品中。

表5 不同顏色糜子的糊化黏度參數(shù)

2.7 不同消化性淀粉含量的測(cè)定

依據(jù)淀粉消化速度，淀粉可分為快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)、抗性淀粉(RS)。由圖3可以看出，4種糯性糜子的RDS顯著高于黃色硬糜子，不同顏色糯性糜子之間存在差異；白糜子的SDS顯著高于其他糜子，黃糜子最低；黃色硬糜子的RS顯著高于糯性糜子。谷物的體外消化率受直鏈淀粉含量、淀粉結(jié)晶度、支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)以及其他非淀粉組分譬如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、酚類(lèi)物質(zhì)等影響[30，31]。據(jù)Chao等[32]報(bào)道，糯性糜子的淀粉顆粒平均尺寸(6.12 mm)小于粳性糜子(6.44 mm)，顆粒較小的淀粉因?yàn)橛懈蟮谋砻娣e，可以更快的被淀粉酶消化，提高消化率。Zhu等[33]對(duì)大米研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含有大量分子內(nèi)和分子間氫鍵，微晶束限制了淀粉的凝膠化，降低了淀粉的消化和吸收速率。RDS可在小腸內(nèi)迅速消化和吸收，從而瞬間升高血糖[34]，糯性糜子的RDS含量較高，不太適合高血糖患者食用；SDS消化緩慢，在小腸內(nèi)血糖指數(shù)適度增加，能量供應(yīng)延長(zhǎng)，糜子粉具有較高的SDS水平，可以開(kāi)發(fā)功能性食品；RS具有與可溶性纖維相似的特性，在小腸中不能被吸收，但可被結(jié)腸中的微生物降解，有助于預(yù)防高血糖、高血壓和心臟病[35,36]。

圖3 不同顏色糜子消化特性

3 結(jié)論

不同顏色糯性糜子在理化特性、糊化特性、蒸煮品質(zhì)和體外消化特性方面具有差異。與黃色硬糜子相比，糯性糜子的粗脂肪較高，淀粉、粗蛋白含量較低；糯性糜子的多酚含量、黃酮含量、溶解度、膨脹度均高于黃色硬糜子；紅糜子含有較多的總淀粉、粗脂肪、直鏈淀粉、多酚和黃酮類(lèi)物質(zhì)，破損值最小，有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。在蒸煮之后糯性糜子較為黏稠，且各項(xiàng)糊化黏度值均低于黃色硬糜子，這可能與其淀粉含量、組成以及其他非淀粉組分譬如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、酚類(lèi)物質(zhì)等有關(guān)，有待進(jìn)一步深入研究。糜子含有較高功能活性成分，糯性糜子的RDS含量較高，SDS+RS含量較低，不太適合開(kāi)發(fā)抗消化食品，可開(kāi)發(fā)低GI高SDS的餅干或面包，以適應(yīng)胃腸道消化不好的消費(fèi)者食用。