大米淀粉晶体特性对湿米粉质构的影响

梁兰兰 吴军辉 幸 芳 陈 威 陈嘉东

（广东省粮食科学研究所1，广州 510050）

（广州市番禺区质量技术监督检测所2，广州 511400）

作为南方地区的传统主食品，湿米粉有广泛的消费区域和多个种类。消费区域包括湖南、广东、广西、福建、湖北、江西等省份，种类和名称更加多种多样。广东地区消费者常吃的沙河粉就是其中的一种。湿米粉的主要原料——大米，其品质直接影响了米粉的品质。长期以来企业主要依靠米饭蒸煮试验，通过品尝米饭的硬度和黏性等感官特性来预测湿米粉的品质。然而这种方法对品尝者的经验和状态依赖度高，存在较大的随意性和偏差［1］。有研究认为，直链淀粉含量对米粉的品质有显著影响，可以作为一种预测方法［2］。但是对于相同品种，直链淀粉含量几乎不变的不同储存时间的稻谷，由这些稻谷制备的米粉品质却有显著差异；与米粉品质相关的因素不再是直链淀粉含量，而是米粉的热特性和晶体特性［3－4］。对由相同储存时间、不同品种的稻谷制备的米粉凝胶而言，其质构特性和直链淀粉含量显著相关，也和稻谷的热特性和晶体特性相关［1，4］。对于用不同品种、不同储存时间稻谷制备的湿米粉，其品质特性与大米直链淀粉含量、热特性、晶体特性之间的关系尚未见报道。

本试验选择了不同产区、混合品种、不同储存时间的稻谷8种，用这些稻谷制备湿米粉，研究湿米粉硬度、最大剪切力等品质特性与大米直链淀粉含量、晶体特性之间的关系，为湿米粉的品质预测提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

8个稻谷样品的来源及具体情况见表1。

表1 稻谷来源及理化指标

THU35C砻谷机：日本Satake Corporation；LTJM－8型精米机：上海青浦绿洲检测仪器有限公司；3100型粮食试验粉碎机：波通瑞华；CYCLOTEC 1093旋风粉碎磨：瑞士 Tecator Sample mill；TA－XT plus质构仪：英国 Stable Micro Systems；Rigaku，D／Max－ⅢA自动广角X射线衍射仪：日本理光。

1.2 试验方法

1.2.1 米粉的制备

稻谷经过砻谷机脱壳，精米机碾白后用粉碎机粉碎，过80目筛，再经旋风粉碎磨碾磨后的米粉过100目筛备用。

1.2.2 湿米粉的制作方法

用外形尺寸为Φ40 mm×25 mm的铝盒称取10 g米粉，经过加水（水与米粉比例为1.5∶1，调浆后，放入蒸笼中蒸5 min，即得湿米粉。

1.2.3 质构测试

以下质构特性均采用TA－XT plus质构仪进行测试。用Texture Exponent 32软件进行质构数据分析。

1.2.3.1 挤压测试

选用P／36探头。探头测试前的下压速度、测试速度均为1 mm／s。测试后的上升速度为10 mm／s。下压初始距离设定为5 cm，变形度设定为50%。湿米粉硬度、咀嚼性参考 Charles等［5－6］的方法。每次测试一个湿米粉样品的挤压特性，每个样品重复测试8次。在数据处理时，去掉一个最大值和一个最小值。每个数据以6次测试的平均值以及它们的标准偏差表示。

1.2.3.2 剪切测试

选用A／LKB－F探头。探头测试前的下压速度为2.0 mm／s，测试速度为 0.8 mm／s，测试后的上升速度为 10.0 mm／s。湿米粉剪切变形度设定为100%。最大剪切力、黏性的计算参考Inglett等［7］的方法。每个样品重复测试8次。在数据处理时，去掉一个最大值和一个最小值。每个数据以6次测试的平均值以及它们的标准偏差表示。

1.2.4 大米淀粉晶体特性

1.2.4.1 淀粉的制备

籼米经漂洗，室温浸泡24 h，磨浆，沉淀24 h，撇去上清液，过滤，用40℃热风干燥至含水量低于13%，粉碎机粉碎后过80目筛，再经旋风粉碎磨碾磨后，得到的米粉99.6%过100目筛，即得稻米淀粉（粗级）［4］。

1.2.4.2 米淀粉相对结晶度测定

采用广角X射线衍射仪测量5 g米粉的淀粉晶体特性。测量条件为电压30 kV，电流30 mA，扫描速度8°／min，纸速度4 cm／min，时间常数1 s，起始角度5°，终止角度50°。得到一条籼米米粉的广角X射线衍射曲线，用MDI Jade 5.0软件对曲线进行非晶衍射区和亚微晶区的背景去除，相对结晶度的计算采用陈玲等［8－9］的方法。

1.2.4.3 敏锐峰高比值

设定样品5个敏锐峰高中的最大值为100，某衍射角的敏锐峰高比值等于该衍射角敏锐峰高与敏锐峰高最大值的百分比［9］。

1.2.5 湿米粉感官评价

评分过程应在烹煮结束后15～30 min内完成。样品用随机数进行编号，每次评定样品数不超过4个，样品量为30 g／人。评分员分为2个小组，每组6人。

对所有评分进行双因素方差分析，对评分员和样品间的差异进行评价。若评分员间出现显著差异，则对结果进行标准化处理，以消除评分员的影响。若没有显著差异，则取评分的平均值作为结果。综合评分为前6项的加合得分，湿米粉感官评价标准如表 2所示［10］。

表2 米粉感官评定标准

1.2.6 数据统计分析

采用SPSS17.0数据处理软件进行相关系数r和显著性（双侧）P值计算和统计分析。

2 结果与讨论

2.1 湿米粉感官品质

对由8个稻谷样品制作而得的湿米粉进行感官评价，结果见表3。

表3 湿米粉感官评价

从表3可以看出，8个湿米粉在黏性、硬度、筋道感等各个感官品质方面的差异很大。其中07QY的综合评分最高，达到11分，表现为硬度高、黏性低；而06MZ的综合评分最低，仅为3分，不仅软、烂，而且黏性高。

2.2 湿米粉质构特性

由于米粉凝胶质构特性（包括硬度、咀嚼性、最大剪切力和黏性）与湿米粉感官品质的显著和极显著相关性［3，10］，在检测湿米粉感官品质基础上，对由8个稻谷样品制作而得的湿米粉进行质构测试，检测了样品的硬度、咀嚼性、最大剪切力和黏性，结果见表4。

表4 湿米粉硬度与抗剪切性

由表4看出，上述8种湿米粉在硬度、咀嚼性、最大剪切力和黏性方面有显著差异，结果与感官评价的结果一致。其中07QY号湿米粉的硬度最大，达到6 873 g；最大剪切力也最大，为16.56 N，咀嚼性较高，黏性较低。

上述8种米粉由不同储存期的稻谷制备而成，相关性分析结果显示，米粉品质特性（包括硬度、咀嚼性、抗剪切力和黏性）与稻谷储存期并无显著相关性（P＞0.05）。前期研究发现，对于由不同储存期相同品种的稻谷制备而来的米粉，延长稻谷储存时间可以改善米粉品质，表现在拉伸特性、抗剪切性能和弯曲特性都更好，表面黏性、碎粉率和断条率均呈现降低的趋势［3］。这一结果在本次试验中并没有得到证实，说明稻谷品种对米粉品质的影响也是一个不可忽略的因素。因此对于不同储存期而且是混合品种的稻谷，不能单纯根据稻谷储存期预测米粉品质。

随着大米直链淀粉含量的升高，湿米粉硬度、咀嚼性、抗剪切力和黏性都没有随之升高。相关性分析也表明，米粉直链淀粉含量与湿米粉质构特性（包括硬度、咀嚼性、抗剪切力和黏性）间不存在显著相关性（P＞0.05）。前期研究发现，对于由相同储存期不同品种的稻谷制备而来的米粉凝胶，其最大剪切力与直链淀粉含量极显著相关（r＝0.536，P＜0.01，n＝27）［4］，但是研究还发现，对于由不同储存期相同品种的稻谷制备而来的米粉，其质构特性（包括硬度、咀嚼性、抗剪切力和黏性）与直链淀粉含量之间不存在显著相关性（P＞0.05）［3］。本次试验采用的稻谷原料由不同品种混合而来。这8个稻谷样本品种不同，储存期也不同，湿米粉品质特性与直链淀粉含量之间不存在显著相关性。这个非显著相关性并没有否定直链淀粉含量与湿米粉质构之间的显著相关性。这个结果的意义在于，对于那些直链淀粉含量差异不大的稻谷，比如试验采用的8个品种（直链淀粉含量在23.1%～26.3%之间），而且又是不同储存期、不同品种的稻谷的品质预测，就不能简单地通过测定直链淀粉含量的方法来预测湿米粉的品质。

2.3 大米淀粉晶体特性

前期研究发现，对于由不同储存期同品种稻谷制成的米粉条，大米淀粉晶体特性（包括微晶相相对结晶度、亚微晶相相对结晶度、晶相相对结晶度）与品质特性显著或极显著相关［3］；对于相同储存期不同品种的稻谷，大米淀粉的微晶相相对结晶度、亚微晶相相对结晶度、晶相相对结晶度与米粉凝胶的品质特性非显著相关，而是同2θ角为20°的衍射峰强度显著相关［4］，提示了特征峰强度与米粉凝胶品质特性间的相关性。为探讨这种相关性在不同品种、不同储存期稻谷与湿米粉质构特性间是否存在，检测了8个稻谷样品的大米淀粉晶体特性，结果见表5。

表5 大米淀粉相对结晶度与敏锐峰高比值

从表5得知，8个大米淀粉在2θ角为15°、17°、18°、23°4个A型特征峰的相对结晶度并没有规律性变化。相关分析也表明，这4个特征峰的相对结晶度与湿米粉质构特性（包括硬度、咀嚼性、抗剪切力、黏性）没有显著相关性（P＞0.05）。因此，对于由不同储存期、不同品种稻谷制备的湿米粉，其品质特性不能通过测定 2θ角为 15°、17°、18°、23°4个 A型特征峰的相对结晶度的方法来预测湿米粉的质构。这一现象在由相同储存期、不同品种稻谷制备的米粉凝胶中也同样存在［4］。

8个大米淀粉在2θ角为20°的V型特征峰相对结晶度也没有发现规律性变化，相关分析表明，2θ角为20°的特征峰相对结晶度与湿米粉硬度、咀嚼性、抗剪切力和黏性间无显著相关性（P＞0.05）。这说明采用分析大米淀粉特征峰相对结晶度的方法无法预测由不同储存期、不同品种稻谷制备的湿米粉的品质特性。

特征峰相对结晶度表征了淀粉晶体特性，相对结晶度越高，则晶型越完整。而锐峰相对比值则表征了大米淀粉X射线图谱中各特征峰的相对变化。对于由相同储存期、不同品种制备的米粉凝胶，其抗剪切力与大米淀粉2θ角为20°的敏锐峰高比值极显著相关（P＜0.01）。为探讨这一相关性在不同储存期、不同品种稻谷与湿米粉间是否存在，计算了2θ角为 15°、17°、18°、20°、23°的锐锋衍射强度比值，结果见表5，并对其与湿米粉的硬度等品质特性进行了相关性分析，结果见表6。

表6 大米淀粉敏锐峰高比值与湿米粉品质相关性分析（n＝8）

从表6可以看出，2θ角为15°、17°、18°、20°的敏锐峰高比值与湿米粉的硬度、咀嚼性、最大剪切力、黏性之间均无显著相关性（P＞0.05），2θ角为23°的敏锐峰高比值与湿米粉的硬度、咀嚼性、黏性之间也无显著相关性（P＞0.05）。但是，2θ角为23°的敏锐峰高比值与湿米粉的最大剪切力之间存在显著相关性（r＝－0.716，P＜0.05）。

早籼稻米淀粉是个多晶体系，籼稻支链淀粉的外链较长，形成的结晶比粳稻和糯稻复杂［11］。早籼稻米淀粉在2θ为15°、17°、18°、23°有强的吸收峰，因此早籼稻米淀粉晶体结构属于A型晶体结构。同时，早籼稻米淀粉在2θ为20°附近有弱的吸收峰，说明其中有少量V型晶体结构存在［8］。这些V型晶体与A型晶体的热焓不同，导致淀粉晶体在糊化过程中A型晶体先发生熔融，而V型晶体后发生熔融，二者熔融的速率不一致［8］。A型晶体结构中的直链淀粉和支链淀粉在水中首先发生分子链间氢键结合，形成支链淀粉外链与直链淀粉间的相互交叉和缠绕，构成淀粉凝胶网络。凝胶网络中包裹的V型晶体阻碍了直链淀粉和支链淀粉之间形成连续而不间断的网络结构，造成凝胶强度下降，米粉凝胶剪切力降低，米粉条容易断条。上述情况发生在由相同储存期、不同品种稻谷制备的米粉凝胶中［4］。

对于由不同储存期、不同品种稻谷制备的湿米粉，这种由V型晶体结构造成的熔融速率不一致不再是米粉均一性凝胶形成的主要障碍，决定湿米粉最大剪切力的是2θ角为23°的敏锐峰高比值。这个比值可能与大米淀粉在某个区域的晶体排列有关。具体情况还有待进一步研究。总体而言，湿米粉最大剪切力和2θ角为23°的敏锐峰高比值之间的显著负相关性为湿米粉的品质预测提供了一定的试验依据。

3 结论

3.1 对于由混合品种、直链淀粉含量差异不大和不同储存时间制备的湿米粉，其硬度、最大剪切力等品质特性与直链淀粉含量之间未发现显著相关性（P＞0.05）。

3.2 2θ角为 15°、17°、18°、20°的敏锐峰高比值与湿米粉的硬度、咀嚼性、最大剪切力、黏性之间均无显著相关性（P＞0.05），2θ角为23°的敏锐峰高比值与湿米粉的硬度、咀嚼性、黏性之间也无显著相关性（P＞0.05）。

3.3 2θ角为23°的敏锐峰高比值与湿米粉的最大剪切力之间存在显著相关性（r＝－0.716，P＜0.05）。

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