黃靄珺，周蘇斌，吳潔儀，劉柯萱，葉盛英，司徒文貝

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣州 510640)

醪糟是一種傳統(tǒng)的淀粉發(fā)酵食品，因其味美可口而廣受喜愛(ài)[1]。醪糟富含營(yíng)養(yǎng)成分，可迅速補(bǔ)充能量，亦有健脾胃等功效[2]。作為一種淀粉類(lèi)食品，前人曾對(duì)醪糟的消化性能進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)醪糟淀粉中的快速消化淀粉(RDS)含量和抗性淀粉(RS)含量減少，慢消化淀粉(SDS)含量增加[3]。而SDS的血糖生成指數(shù)(GI)低，對(duì)于餐后血糖以及胰島素反應(yīng)等都有良好的改善作用。當(dāng)食物中SDS含量較高時(shí)，可減緩淀粉消化產(chǎn)生葡萄糖的速率，避免葡萄糖在食物食用后20min內(nèi)快速釋放，有效維持人體血糖穩(wěn)定[4]。

慢消化淀粉的含量以及淀粉的消化性能與其直鏈淀粉含量、支鏈淀粉的鏈長(zhǎng)分布等密切相關(guān)[5]。劉飛雁等人[6]研究了雜糧掛面中淀粉消化特性的影響因素，發(fā)現(xiàn)燕麥和高粱掛面中直鏈淀粉含量和淀粉結(jié)晶度較高，具有較多短程有序結(jié)構(gòu)。且掛面經(jīng)濕熱處理后，淀粉分子鏈發(fā)生重排，淀粉分子鏈的有序性增強(qiáng)，同時(shí)高粱淀粉的分子質(zhì)量小、短支鏈淀粉比例低，這在一定程度上抑制了酶對(duì)淀粉的水解作用。祖巖巖發(fā)現(xiàn)木薯淀粉鏈長(zhǎng)在聚合度(DP)13～24之間時(shí)，有利于抗消化淀粉的形成[7]。從分子結(jié)構(gòu)上看，支鏈淀粉(AP)形成淀粉的結(jié)晶區(qū)域，直鏈淀粉(AM)形成無(wú)定形區(qū)域，二者相互交替，最終形成結(jié)晶片層、bl℃klet小體以及環(huán)狀結(jié)構(gòu)等，而結(jié)晶結(jié)構(gòu)和非晶相的堆疊會(huì)影響淀粉分子鏈對(duì)酶作用的敏感性[8]。Borah等[9]通過(guò)研究淀粉回生與淀粉消化性能的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)回生后帶有長(zhǎng)鏈的支鏈淀粉主要形成SDS，證明了支鏈淀粉有利于SDS的形成。同時(shí)，在淀粉消化過(guò)程中，酶可通過(guò)A型淀粉表面的孔洞及通道進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，均勻接觸淀粉的結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)域，若要調(diào)控淀粉的消化速度，可通過(guò)改變淀粉顆粒的孔隙和通道，利用顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，影響淀粉酶的水解速度[10]。淀粉消化主要涉及α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶主要水解α-1,4糖苷鍵，糖化酶可水解α-1,6糖苷鍵和α-1,4糖苷鍵，但其α-1,6糖苷鍵的水解速度比α-1,4糖苷鍵慢。龔波等[11]發(fā)現(xiàn)分子量較大的支鏈淀粉可限制α-淀粉酶的水解，這與支鏈淀粉有較多的支叉結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷鍵，當(dāng)α-淀粉酶水解至支叉部位(α-1,6糖苷鍵附近)，則會(huì)停止水解，從而降低淀粉的消化速率。

目前，對(duì)于醪糟這種傳統(tǒng)食品，從淀粉消化角度探討其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的研究不多，而醪糟制備又涉及多個(gè)方面。因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制醪糟的制備過(guò)程，探討醪糟的消化性能，并通過(guò)多種現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，對(duì)醪糟淀粉不同尺度的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分析醪糟釀造過(guò)程對(duì)醪糟淀粉微觀結(jié)構(gòu)、醪糟消化性能的影響以及二者之間的相互作用規(guī)律，為健康型的醪糟食品開(kāi)發(fā)提供參考。

1 原料與方法

1.1 材料與試劑

KO-KO泰國(guó)糯米；太白濃縮甜酒藥；Megazyme葡萄糖測(cè)定試劑盒，糖化酶(300 AGU/mL)、豬胰酶(250 U/mg)；其余化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器

UV6100S紫外分光光度儀，MA45紅外水分測(cè)定儀，EVO 18掃描電子顯微鏡，X′PertProx X射線(xiàn)衍射儀，Diamond-I差示掃描量熱計(jì)，DAWN HELEOS多角度激光光散射檢測(cè)器，Optilab rex示差濃度檢測(cè)器。

1.3 醪糟的發(fā)酵及淀粉提取

稱(chēng)量1 000.00、500.00、200.00 g糯米，分別浸泡于4 000、2 000、800 mL水中，浸泡過(guò)夜，瀝干，100 ℃條件下蒸煮30min。糯米蒸熟后30 min內(nèi)，冷卻到30 ℃以下，拌入1g酒曲裝入密封罐，落罐搭窩，25 ℃發(fā)酵15 d。待發(fā)酵完成后，將甜酒進(jìn)行固液分離，醪糟在45 ℃下烘干，稱(chēng)重，粉碎，過(guò)60目篩，得醪糟粉，備用。采用1000、500、200 g糯米原料釀造所得的醪糟粉，分別記為WR-1000、WR-500和 WR-200。

取30.00 g醪糟粉，加入100 mL 4 g/L NaOH，在25 ℃下攪拌4 h，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液。沉淀物用100 mL蒸餾水清洗，在3 000 r/min下離心20 min，重復(fù)2次。沉淀物用100 mL蒸餾水調(diào)成淀粉漿，用1 mol/L HCl調(diào)整pH至7，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，刮去沉淀物上層的黃色殘?jiān)３恋砦镉?00 mL蒸餾水清洗，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，沉淀物在45 ℃下干燥48 h，過(guò)80目篩，得醪糟淀粉。醪糟粉WR-1000、WR-500和 WR-200所對(duì)應(yīng)的醪糟淀粉，分別記為WR-F-1000、WR-F-500和 WR-F-200。

1.4 醪糟中總糖含量測(cè)定

精確稱(chēng)取1 g淀粉樣品于50 mL離心管中，加入20 mL pH 5.2乙酸鈉緩沖液和3顆直徑為1.5 cm的玻璃珠，沸水浴加熱30 min，冰水浴15～20 min。隨后加入10 mL 7 mol/L KOH溶液，于25 ℃下振蕩，搖勻。取1 mL樣品溶液，與10 mL 0.5 mol/L 乙酸溶液混合，加入0.2 mL糖化酶，37 ℃下水浴振蕩30 min，然后沸水浴10 min，冷卻至室溫后，定容至50 mL，2 000 r/min離心5 min。取上清液，用試劑盒測(cè)定其葡萄糖濃度[12]。

1.5 醪糟消化率測(cè)定

將2.8 mL糖化酶加入到8 mL蒸餾水中，待用。分別稱(chēng)量3.0 g胰酶到4個(gè)離心管中，移入20 mL蒸餾水，磁力攪拌10 min，在400 r/min下離心10 min，從每一個(gè)離心管中移取13.5 mL上清液。54 mL胰酶上清液與6 mL糖化酶溶液混合作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的酶溶液，溶液現(xiàn)配現(xiàn)用[12]。

為模擬醪糟食用前經(jīng)高溫加熱過(guò)程，精確稱(chēng)取1.000 g淀粉樣品于50 mL離心管中，加入20 mL pH 5.2乙酸鈉緩沖液和3顆直徑為1.5 cm的玻璃珠，沸水浴加熱30 min，振蕩，使樣品充分糊化，然后冷卻至37 ℃。同時(shí)，以20 mL醋酸鈉緩沖液為空白對(duì)照。將高溫加熱后的淀粉樣品置于37 ℃下水浴振蕩10min，加入5 mL酶溶液，以酶溶液加入時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別在0、20、120、180、240 min從離心管中取0.5 mL溶液于20 mL 66%乙醇溶液，混合均勻，以4 000 r/min速度離心2 min，取上清液，用試劑盒測(cè)定其葡萄糖濃度。最后，以樣品液中葡萄糖含量占總糖含量的比例，計(jì)算樣品的消化速率。

1.6 醪糟淀粉的結(jié)構(gòu)與性能表征

1.6.1 表面形貌觀察

將淀粉均勻地撒在粘有導(dǎo)電膠的載物臺(tái)上，用吸耳球吹去多余的淀粉顆粒，在真空條件下噴金處理，最后將前面處理好的淀粉放入電子掃描顯微鏡(SEM)樣品室中進(jìn)行觀察，并將具有代表性的顆粒形貌照片拍攝下來(lái)。

1.6.2 X-射線(xiàn)衍射分析(XRD)

淀粉樣品水分平衡后，采用波長(zhǎng)為0.154 2 nm的單色Cu-K射線(xiàn)，測(cè)試條件為：管壓40 kV，管流40 mA，起始角4°，終止角40°，步長(zhǎng)0.033°，掃描速度10(°)/min，連續(xù)掃描，并對(duì)其結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

同時(shí)，利用偏光顯微鏡，觀察淀粉樣品的偏光十字。先將淀粉樣品置于載玻片上，滴加蒸餾水，調(diào)成適當(dāng)?shù)牡矸廴?，蓋上蓋玻片，放到載物臺(tái)上，選擇合適的放大倍數(shù)以及調(diào)節(jié)光亮度，拍攝一張正常光狀態(tài)下的照片，然后在偏振光下觀察，拍攝樣品的偏光十字照片，并進(jìn)行比較。

1.6.3 小角X射線(xiàn)散射分析(SAXS)

將淀粉樣品配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的淀粉乳，在20 ℃下平衡24 h，待測(cè)。根據(jù)前人的方法[15]，運(yùn)用SAXSess小角X射線(xiàn)散射系統(tǒng)(Anton Paar，奧地利)，在波長(zhǎng)λ=0.154 2 nm、管壓40 kV、管流50 mA的條件下測(cè)試樣品，樣品與影響板的間距為261.2 mm，曝光時(shí)間10 min。

1.6.4 衰減全反射紅外光譜分析(ATR-FTIR)

將淀粉樣品置于ATR附件上，調(diào)節(jié)壓頭使之晶體表面壓緊樣品。以空氣為背景，掃描400～4 000 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描16次，所得譜圖進(jìn)行基線(xiàn)校正處理。利用紅外光譜的指紋區(qū)(1 300～400 cm-1)，分析淀粉分子鏈螺旋聚集狀態(tài)，即短程有序結(jié)構(gòu)，分別計(jì)算1 047 cm、1 022 cm-1處的強(qiáng)度，并計(jì)算強(qiáng)度比R(1 047/1 022)，以此表征淀粉顆粒表面的短程有序結(jié)構(gòu)。

1.6.5 淀粉的分子結(jié)構(gòu)分析(SEC-MALS)

參考文獻(xiàn)[14]，淀粉樣品溶于DMSO/LiBr溶液中，用尺寸排阻色譜進(jìn)行分離，經(jīng)示差檢測(cè)器和多角度激光光散射器檢測(cè)，流動(dòng)相為DMSO/LiBr，流速0.6 mL/min，柱溫80 ℃。

1.6.6 淀粉的熱性能分析(DSC)

將淀粉樣品配置成含水量為70%的淀粉乳，密閉，在20 ℃下平衡24 h。采用差示掃描量熱計(jì)進(jìn)行測(cè)定，稱(chēng)取淀粉樣品約13 mg，置于高壓盤(pán)中，壓緊密封，待測(cè)。測(cè)試時(shí)升溫程序?yàn)椋簭?0 ℃加熱到115 ℃，升溫速率為5 ℃/min；測(cè)試時(shí)，載氣為氮?dú)?，記錄起始溫?To)、峰值溫度(Tp)、結(jié)束溫度(Tc)和焓值(ΔH)，對(duì)同一樣品重復(fù)測(cè)試，取平均值。

1.7 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)平行重復(fù)3次(除XRD、SAXS外)，采用Origin 2017軟件進(jìn)行繪圖，采用SPSS 21.0軟件分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)差異性采用單因素方差分析處理，P<0.05表示具有顯著差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟得率及其含糖量的影響

原料大米種類(lèi)、酒曲種類(lèi)、發(fā)酵條件、原料大米的使用量等都是醪糟釀造與消化性能的主要影響因素。當(dāng)發(fā)酵的糯米總量不同時(shí)，酒曲中微生物及其分泌的各種淀粉酶在醪糟釀造過(guò)程中對(duì)糯米淀粉的影響不同，從而得到的醪糟總量、總糖含量存在差異。從表1可以看出，在15 d發(fā)酵結(jié)束后，隨著原料糯米使用量的增加，醪糟得率也逐漸上升。同時(shí)，總糖含量也與原料糯米使用量成正比關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)所用的酒曲中含有根霉菌、啤酒酵母和畢赤酵母，可分泌α-淀粉酶和糖化酶，酶活力分別為41.64、507.42 IU/mL。其中，糖化酶既能作用于淀粉中的α-1,4糖苷鍵，又能緩慢作用于α-1,6糖苷鍵，能較快地從直鏈淀粉的非還原性末端依次切下葡萄糖單位，又能將支鏈淀粉緩慢水解成葡萄糖[15]。糖化酶與α-淀粉酶共同作用得到葡萄糖等，供酒曲中的酵母發(fā)酵，產(chǎn)生酒精及風(fēng)味性成分[16]。

表1 不同釀造過(guò)程醪糟得率與總糖含量變化/%

2.2 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟的消化性影響

不同釀造過(guò)程所得的醪糟，其消化情況如圖1所示。為模擬日常食用醪糟的過(guò)程，在測(cè)定醪糟消化情況時(shí)，先將醪糟進(jìn)行沸水浴加熱30 min，后冷卻至37 ℃后，此時(shí)有部分游離的葡萄糖。在樣品WR-200、WR-500和WR-1000，此部分葡萄糖占醪糟粉總糖的42.30%、9.96%和0.15%。后續(xù)加入酶溶液，模擬醪糟通過(guò)食用在人體消化道的消化過(guò)程，醪糟樣品WR-200、WR-500和WR-1000分別有12.17%、27.90%和57.05%葡萄糖在消化的前20 min釋放。在20～120 min內(nèi)，醪糟樣品WR-200、WR-500和WR-1000分別有3.93%、34.56%和10.03%葡萄糖釋放。

圖1 不同釀造過(guò)程醪糟的消化情況

本實(shí)驗(yàn)醪糟消化過(guò)程中使用糖化酶、胰酶等，基本模擬人體胃腸道淀粉消化過(guò)程。其中在加熱后未經(jīng)消化已經(jīng)游離的部分葡萄糖會(huì)在進(jìn)入人體后立刻吸收，迅速提升血糖濃度，與20 min內(nèi)消化的快速消化淀粉一致。而對(duì)于醪糟樣品WR-200、WR-500和WR-1000，在醪糟高溫加熱、食用及消化運(yùn)轉(zhuǎn)的前20 min這一過(guò)程中，消化率分別為54.47%、37.86%、57.17%，釀造過(guò)程中糯米原料用量與醪糟在前期的葡萄糖釋放速率并不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。另外，在醪糟消化20～120 min間，醪糟樣品WR-500消化率為34.56%，明顯高于其他2個(gè)樣品。由于醪糟中含有大量淀粉，根據(jù)淀粉在人體消化道中消化速率及程度的不同，此時(shí)醪糟樣品WR-500所釋放的葡萄糖多來(lái)源于慢消化淀粉。不同醪糟消化率之間的差異，與其中淀粉的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，后續(xù)將對(duì)不同醪糟淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)以及鏈結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，并探討醪糟消化性能與其內(nèi)部淀粉結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。

2.3 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟淀粉表面形貌的影響

從醪糟淀粉的掃描電鏡圖(圖2)可以看出，未經(jīng)過(guò)釀造的醪糟淀粉，顆粒完整，表面無(wú)孔洞，而釀造后，淀粉顆粒破損，表面存在孔洞，這主要是酒曲中根霉菌、酵母發(fā)酵，產(chǎn)生淀粉酶酶解所致。且隨著原料糯米用量增加，淀粉顆粒破損程度增大，表面的孔洞數(shù)量有所減少。醪糟淀粉顆粒表面形貌的變化，與α-淀粉酶和糖化酶的酶解有關(guān)。A型淀粉顆粒表面有孔洞，能夠形成從顆粒表面到內(nèi)部的通道[8]，同時(shí)，酒曲所產(chǎn)生的淀粉酶可經(jīng)破損處進(jìn)入顆粒內(nèi)部，隨后通過(guò)顆粒內(nèi)的通道進(jìn)入淀粉顆粒的內(nèi)部，繼續(xù)進(jìn)行降解。隨著降解的發(fā)生，孔洞面積變大、數(shù)量增多，因此，在醪糟淀粉WR-F-200、WR-F-500和WR-F-1000的顆粒表面均能觀察到孔洞的出現(xiàn)。

圖2 不同釀造過(guò)程醪糟淀粉的SEM圖(2 000×)

2.4 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和熱性能影響

2.4.1 偏光顯微鏡分析

通過(guò)偏光顯微鏡觀察，糯米原淀粉顆粒規(guī)整，在偏光下，偏光十字清晰地分布在顆粒中心。經(jīng)過(guò)釀造后，醪糟淀粉已失去原有的顆粒形態(tài)，同時(shí)在偏光下，偏光十字消失，說(shuō)明在釀造過(guò)程中，淀粉已失去原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

2.4.2 XRD分析

利用X射線(xiàn)衍射儀對(duì)淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步分析，如圖3所示，糯米原淀粉在15.12°、17.17°、18.05°和23.01°處存在A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)衍射特征峰，經(jīng)Jade軟件對(duì)淀粉的結(jié)晶度進(jìn)行計(jì)算，原淀粉的結(jié)晶度為42.1%。經(jīng)釀造后，3種醪糟淀粉的結(jié)晶度均下降，這是由于高溫蒸煮過(guò)程中，淀粉分子吸水，溶脹，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，但后續(xù)的糯米酒發(fā)酵工藝較為溫和，淀粉逐漸回生，分子鏈重排，從而保持一定的結(jié)晶度。

淀粉顆粒由結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)組成，直鏈淀粉和部分支鏈淀粉形成無(wú)定形區(qū)，結(jié)晶區(qū)域則主要由支鏈淀粉的側(cè)鏈以雙螺旋的方式形成[17]。在釀造過(guò)程中，醪糟淀粉由于淀粉回生而保持一定的結(jié)晶度。同時(shí)，無(wú)序的無(wú)定形區(qū)域先被糖化酶水解，醪糟淀粉WR-F-200在無(wú)定形區(qū)被水解后，其淀粉中的結(jié)晶區(qū)也被糖化酶、α-淀粉酶作用，淀粉的結(jié)晶度下降。酒糟淀粉XRD分析結(jié)果表明在不同的釀造過(guò)程中淀粉顆粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這與偏光顯微鏡觀察結(jié)果一致。受不同釀造過(guò)程的影響，不同醪糟淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在差異，醪糟淀粉WR-F-500和WR-F-1000的結(jié)晶度高于WR-F-200,這也將影響淀粉的熱性能。

注：a～d分別是糯米原淀粉、WR-F-200、WR-F-500和WR-F-1000，下同。圖3 不同釀造過(guò)程醪糟淀粉的X射線(xiàn)衍射圖

2.4.3 DSC分析

圖4是在發(fā)酵過(guò)程中幾種醪糟淀粉的熱流曲線(xiàn)圖，從中可以看出糯米淀粉在74.81 ℃處有一個(gè)相變峰，由于糯米淀粉中幾乎不含直鏈淀粉，因此，此處是由支鏈淀粉分子所形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)在加熱時(shí)熔融吸熱所致。在不同的釀造過(guò)程中，醪糟淀粉的吸熱峰向高溫方向移動(dòng)，酒曲的根霉菌所產(chǎn)生的糖化酶能較快地從直鏈淀粉的非還原性末端依次切下葡萄糖單位，又能夠?qū)⒅ф湹矸劬徛獬善咸烟?。因此，在醪糟釀造過(guò)程中，淀粉中既有直鏈淀粉又有支鏈淀粉。經(jīng)酒曲微生物作用得到的直鏈淀粉使得相變峰向高溫方向移動(dòng)。其中，醪糟淀粉WR-F-200由于糯米原料量的限制，微生物酶解產(chǎn)生的直鏈淀粉有限，同時(shí)，直鏈淀粉逐漸被降解成葡萄糖，根霉菌、酵母等利用葡萄糖生成酒精等副產(chǎn)物，減少直鏈淀粉比例。當(dāng)糯米原料用量增大，經(jīng)微生物作用，可供酶解作用的位點(diǎn)增加，醪糟淀粉中直鏈淀粉含量增大，使得相變峰向高溫方向逐漸移動(dòng)[18]。

圖4 不同釀造過(guò)程醪糟淀粉的DSC圖

表2是在不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉的熱流參數(shù)。與糯米淀粉相比，在不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉的焓值有所下降，并隨糯米原料用量呈先增大后減小的趨勢(shì)。這與醪糟淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，同時(shí)糯米原料用量不同，醪糟淀粉的結(jié)晶度逐漸上升，淀粉顆粒需要更多的能量去進(jìn)行相轉(zhuǎn)變，從而焓值升高。

表2 在不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉的熱流參數(shù)

2.5 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟淀粉層狀結(jié)構(gòu)的影響

圖5是在不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉的小角X-射線(xiàn)散射雙對(duì)數(shù)圖。糯米原淀粉在散射矢量q=0.673 6 nm-1處出現(xiàn)散射峰，對(duì)應(yīng)淀粉顆粒內(nèi)部厚度d=9.328 nm的周期性層狀結(jié)構(gòu)。醪糟淀粉在散射矢量0.620 8～0.667 nm-1范圍出現(xiàn)散射峰，對(duì)應(yīng)的淀粉顆粒內(nèi)部厚度9.42～10.12 nm之間有周期性層狀結(jié)構(gòu)，醪糟淀粉的q和d發(fā)生變化，與釀造過(guò)程糯米原料用量有關(guān)。與原淀粉相比，醪糟淀粉的周期性層狀結(jié)構(gòu)厚度增大，說(shuō)明在醪糟釀造過(guò)程中，淀粉回生，生成新的層狀結(jié)構(gòu)，與原淀粉的周期性層狀結(jié)構(gòu)位置相近。

圖5 不同釀造過(guò)程醪糟淀粉的小角X-射線(xiàn)散射雙對(duì)數(shù)圖

根據(jù)冪定律(I～q-α，其中，I為小角X射線(xiàn)散射強(qiáng)度，α為介于-4～-1的值)，探討不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉的分形變化，當(dāng)-4<α<-3時(shí)，散射體為表面分形，其分形維數(shù)Ds=6+α；當(dāng)-3<α<-1時(shí)，散射體為質(zhì)量分形，其分形維數(shù)為Dm=-α[19]。從表2中可以看出，糯米原淀粉為質(zhì)量分形，在不同醪糟釀造過(guò)程中，醪糟淀粉仍為質(zhì)量分形，但對(duì)比原淀粉發(fā)現(xiàn)，釀造后醪糟淀粉的Dm上升，淀粉顆粒內(nèi)部變得致密。而隨著糯米原料用量的上升，酒曲中微生物可更多作用于醪糟淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)，醪糟淀粉顆粒內(nèi)部致密程度逐漸上升。

2.6 不同釀造過(guò)程對(duì)醪糟淀粉分子結(jié)構(gòu)的影響

2.6.1 ATR-FTIR分析

圖6為醪糟淀粉樣品的ATR-FTIR圖譜，其中原淀粉的R值為0.72，而釀造后，醪糟淀粉的R值有所下降，表明在釀造過(guò)程中淀粉顆粒表面的短程有序結(jié)構(gòu)遭到破壞[20]。且當(dāng)糯米原料使用量少的時(shí)候，酒糟淀粉顆粒的破損程度較大，R值較小，這與釀造過(guò)程中可供酒曲微生物作用的淀粉結(jié)構(gòu)數(shù)量少、淀粉酶急劇降解淀粉分子鏈有關(guān)。

圖6 不同釀造過(guò)程醪糟淀粉的ATR-FTIR圖譜

2.6.2 分子質(zhì)量與分子半徑分析

與糯玉米淀粉相似，糯米淀粉中幾乎不含直鏈淀粉，支叉結(jié)構(gòu)較多，其重均分子質(zhì)量達(dá)到2.120×107g/mol，但由于在浸泡、蒸煮過(guò)程中，糯米淀粉糊化，分子結(jié)構(gòu)被破壞，在后續(xù)釀造過(guò)程中，酒曲所產(chǎn)的糖化酶作用于淀粉的α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵，依次切下葡萄糖單元，將淀粉逐漸水解成葡萄糖，使得部分醪糟淀粉分子質(zhì)量下降。當(dāng)糯米原料用量增大至1 000 g時(shí)，醪糟淀粉的分子質(zhì)量和半徑與原淀粉接近。這是由于淀粉水解產(chǎn)生的葡萄糖可經(jīng)酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精，酒精的積累會(huì)限制糖化酶的活性，而α-淀粉酶又無(wú)法水解α-1,6糖苷鍵，最終留有部分未被酶解的淀粉結(jié)構(gòu)。雖然糯米原料用量增加，可供糖化酶、α-淀粉酶作用的位點(diǎn)增加，但酒曲分泌的淀粉酶活性被限制，此時(shí)醪糟淀粉降解程度不明顯，分子結(jié)構(gòu)改變不大。

表3 在不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉分子結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.7 不同釀造過(guò)程中醪糟淀粉分子結(jié)構(gòu)與其消化性能間的相互作用規(guī)律

醪糟的釀造過(guò)程主要由酒曲中的霉菌和酵母菌將蒸熟的糯米糖化發(fā)酵而得，其中糖化酶的作用最為重要，淀粉在糖化酶等的作用下，生成可發(fā)酵性糖，這也與醪糟的風(fēng)味品質(zhì)相關(guān)。酒曲中霉菌活力越強(qiáng)，糖化酶的活力越強(qiáng)，醪糟在釀造過(guò)程中風(fēng)味損失的可能越小。但糖化酶也受酒曲霉菌生長(zhǎng)周期的影響，一般在釀造56 h后，霉菌開(kāi)始衰亡，糖化酶活力也逐漸下降。此外，酒曲中微生物還能分泌α-淀粉酶等。但在酒曲微生物分泌的淀粉酶中，糖化酶既可作用于α-1,4糖苷鍵，又能作用于α-1,6糖苷鍵，因此在釀造過(guò)程中，可酶解糯米淀粉，產(chǎn)生更多的直鏈淀粉，形成酶解的作用位點(diǎn)，這對(duì)醪糟的糖化釀造及風(fēng)味形成十分必要。

相比于糯米原淀粉，在醪糟釀造過(guò)程中，醪糟淀粉中既存在直鏈淀粉，又存在支鏈淀粉。當(dāng)糯米原料用量較少，如采用200 g時(shí)，大量糯米淀粉被降解，使得此時(shí)的醪糟得率較低，淀粉的分子鏈段被糖化酶、α-淀粉酶等大量降解，因此其分子質(zhì)量、分子半徑均明顯下降。而升高糯米原料用量時(shí)，醪糟中可供酒曲作用的淀粉結(jié)構(gòu)位點(diǎn)增加，其中通過(guò)糖化酶可脫支獲得支鏈淀粉，同時(shí)糖化酶也可與α-淀粉酶配合，水解α-1,4糖苷鍵，被急劇降解的淀粉分子鏈段數(shù)量減少。因此，醪糟得率增加，淀粉分子質(zhì)量及分子半徑也有所上升。這都與分子質(zhì)量、分子半徑測(cè)定結(jié)果吻合。

在釀造過(guò)程中，糯米經(jīng)過(guò)高溫蒸煮，淀粉顆粒表面有一定破損，酒曲中產(chǎn)生的淀粉酶可先作用于顆粒破損處，隨后通過(guò)通道，進(jìn)入淀粉內(nèi)部區(qū)域。進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部的淀粉酶，先對(duì)無(wú)定形區(qū)域進(jìn)行酶解，酶解得到的葡萄糖可發(fā)酵生成酒精等物質(zhì)。當(dāng)糯米原料用量較少時(shí)，無(wú)定形區(qū)域數(shù)量較少，隨著酒精、水分等對(duì)結(jié)晶區(qū)域的滲透以及淀粉酶的水解，淀粉結(jié)晶區(qū)域逐漸被降解。因此，醪糟淀粉WR-F-200的結(jié)晶度最低，其顆粒破損最為嚴(yán)重，且在ATR-FTIR分析中R值最小，淀粉分子鏈的短程有序性最差。當(dāng)升高糯米原料用量時(shí)，松散的無(wú)定形區(qū)域被淀粉酶水解，而此時(shí)產(chǎn)生的大量酒精又反過(guò)來(lái)抑制淀粉酶的活性，從而留下規(guī)整的結(jié)晶區(qū)域，所以在小角X-射線(xiàn)散射分析中，樣品WR-F-500和WR-F-1000的緊密程度有所提升。

此外，當(dāng)糯米原料用量較少時(shí)，淀粉結(jié)構(gòu)被大量酶解，在其內(nèi)部形成短鏈糖類(lèi)物質(zhì)。當(dāng)醪糟被高溫加熱時(shí)，短鏈糖類(lèi)物質(zhì)游離、受熱降解，最終形成葡萄糖。由于醪糟淀粉在釀造過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)被大量破壞，因此在后續(xù)消化過(guò)程中，生成、釋放的葡萄糖較少。但在前期生成的這部分葡萄糖，會(huì)被人體直接吸收利用，因此對(duì)人體血糖的平衡并不有利。當(dāng)升高糯米原料用量至500 g時(shí)，糯米與酒曲的比例適中，酒曲微生物分泌的淀粉酶均勻地作用于淀粉分子結(jié)構(gòu)中的α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵。隨著釀造的進(jìn)行，醪糟淀粉分子質(zhì)量與分子鏈段長(zhǎng)度緩慢下降。最終，醪糟淀粉中存在著帶有一定支叉結(jié)構(gòu)的淀粉鏈段。這類(lèi)結(jié)構(gòu)的淀粉分子在后續(xù)的高溫加熱和消化過(guò)程中，可抵御酶、水分等的降解，從而避免葡萄糖大量釋放，降低醪糟的消化速度，對(duì)人體的健康有利[21]。若再繼續(xù)升高淀粉原料用量至1 000 g，受酒精對(duì)糖化酶、α-淀粉酶活力的影響，部分α-1,6糖苷鍵被酶解后產(chǎn)生的淀粉鏈段，未得到進(jìn)一步的降解。在后續(xù)高溫加熱和消化過(guò)程中，此部分淀粉可被消化道中的淀粉酶直接降解，生成葡萄糖，進(jìn)而引起人體血糖升高。從葡萄糖釋放及人體血糖平穩(wěn)等角度出發(fā)，醪糟淀粉WR-F-1000中含有約57.17%快速消化淀粉，人體食用后較難維持餐后的血糖平衡。

3 結(jié)論

通過(guò)控制糯米原料用量，得到不同的醪糟，當(dāng)糯米用量與酒曲比例為500∶1時(shí)，所得醪糟淀粉的消化速率適中。釀造后醪糟淀粉的表面出現(xiàn)破損，酒曲分泌的淀粉酶可通過(guò)孔洞及破損處進(jìn)入顆粒內(nèi)部，然后沿著A型淀粉中的通道分布并進(jìn)行酶解。隨著淀粉分子鏈的降解，淀粉的無(wú)定形區(qū)被水解，結(jié)晶度有所提升，顆粒內(nèi)部緊密程度增大。醪糟消化性能的差異與其淀粉分子鏈的有序性改變有關(guān)，醪糟淀粉在釀造中形成帶有一定支叉結(jié)構(gòu)的淀粉鏈段，同時(shí)其結(jié)晶結(jié)構(gòu)和非晶相的堆疊方式發(fā)生改變，從而影響消化過(guò)程中淀粉酶的酶解作用，減緩了醪糟的消化速率。