米糠膳食纤维对大米淀粉老化进程的影响

夏 文 付炜瑾 刘成梅 徐兴凤

钟业俊1 刘 伟1 左艳娜1 艾亦旻1

（1．南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047；2．武藏野化学（中国）有限公司，江西 南昌 330200）

大米中约90%的干物质是淀粉，其理化性质很大程度由淀粉的性质决定［1］。大米淀粉的老化对大米类食物的硬度、粘性、弹性和品质有很大影响，因而对大米淀粉老化的研究很有实用价值。研究［2，3］发现纤维素衍生物以及蛋白质，脂肪等物质对大米淀粉的老化有一定的延缓作用，另外有研究［4］发现非淀粉类多糖能够显著影响淀粉的糊化和流变特性，其中膳食纤维做为一种非淀粉性的多糖越来越受到关注。Brennan等［5］发现膳食纤维的添加会增加淀粉糊的糊化黏度。Young等［6］报道，随着米糠膳食纤维的增加，面团的初始糊化温度、峰值黏度和终值黏度、吸水率和生面团的稳定性也随之增加。Lai等［7］研究发现膳食纤维的添加能有效增加淀粉的膨胀能力和糊化黏度。

米糠膳食纤维作为一种多糖和高纤维物质，很有益健康，但因其口感差而研究得较少［8］，米糠膳食纤维对大米淀粉老化影响的研究更是未见报道。本研究以质构、XRD、FTIR 和RVA 为分析手段，通过比较不同添加量的米糠膳食纤维对大米淀粉老化的影响，以期为延缓大米淀粉的老化提供一定参考价值。

1 材料与方法

1．1 材料与仪器

1．1．1 供试材料

大米淀粉：普洱永吉生物技术有限责任公司。

1．1．2 主要仪器设备

RVA 测试仪：TechMaster型，波通瑞华科学仪器（北京）有限公司；

质构仪：TAXT2型，英国Stable Micro System 公司；

X 衍射仪：D5000型，英国Bede公司；

FT－IR分析仪：Nicolet 5700型，美国Thermo公司；

1．2 试验方法

1．2．1 米糠膳食纤维的制备 参照文献［9］采用酶解法制备。

1．2．2 样品糊化和老化 分别称量30g大米淀粉于3个烧杯中，在其中分别加入不同量的膳食纤维（0%，5%，10%）按淀粉与水的比1∶2（m∶V），放入水浴中糊化40 min，放入4 ℃冰箱里储藏1，3，7，12d后进行冷冻干燥，冻干样品后粉碎，过100目筛，备用。

1．2．3 糊化温度和回复值的测定 在测量罐中加入3g样品和25mL 蒸馏水。将其放入RVA 测试仪中，放入搅拌器，以160r／min的转速搅拌。当淀粉浆液升温到50 ℃开始计时，在50 ℃，保持1 min，经过3．75 min升温到95 ℃，然后保温2．5min，经过3．75min后降温到50℃，之后保温5min［10］。

1．2．4 硬度和粘性的测定 取出老化的样品，放在室温25 ℃下衡温2 h，测试用P／50 探头。预测试速度为1．0mm／s，测试速度为0．5 mm／s，返回速度：0．5 mm／s，两次压缩间隔：5．0s，样品形变量：40%，触发力：5．0g［11］，硬度和粘性从试验结果中直接得到。

1．2．5 红外性质的测定 淀粉颗粒的有序表面结构可以通过红外来分析，因为红外光谱可以穿透到颗粒2μm 的深度。光谱扫描范围从800cm－1到1 200cm－1，扫描累加64次，分辨率是4cm－1［12］。在去卷积之后的谱图中读出1 047cm－1和1 022cm－1处的吸光度值，然后通过计算得到1 047cm－1和1 022cm－1处的吸光度比值即1 047／1 022（cm－1）。

1．2．6 相对结晶度的测定 X－衍射仪可以用来分析淀粉的长程晶体结构。将大米淀粉样品放在温度为25 ℃，相对湿度为100%的环境下平衡24h，然后在20mA 和36kV 的条件下，扫描的角度为0°到40°［13］。试验结果用Origin 7．5软件进行分析。相对结晶度的计算方法参考文献［13］：

2 结果与讨论

2．1 米糠膳食纤维对大米淀粉糊硬度和黏度的影响

硬度和粘性能有效反映淀粉的老化程度，老化程度越大硬度越大粘性越小。由图1 可知，DF 添加量为0%，5%，10%的大米淀粉糊糊化后（第0 天），硬度分别为212．64，285．11，297．56，黏度分别为64．65，73．43，79．53。在之后的储藏过程中，所有样品的硬度都随着储藏时间的增加而增加，黏度逐渐下降，尤其在前7d变化明显。但是变化的速率是DF添加量为10%的大米淀粉最小，其次是添加量为5%的大米淀粉，对照组的变化速率是最快的，这可能是米糠膳食纤维的添加能够减少淀粉凝胶的水移动性［7］，水分迁移缓慢，从而导致硬度的缓慢上升和黏度的缓慢下降［11］。

2．2 米糠膳食纤维对大米淀粉糊化温度和回复值的影响

图1 米糠膳食纤维对大米淀粉硬度和黏度的影响Figure1 The effect of dietary fiber of rice bran on hardness and stickiness of aging rice starch

图2 米糠膳食纤维对大米淀粉糊化温度和回复值的影响Figure2 The effect of dietary fiber of rice bran on pasting temperature and recovery value of aging rice starch

在RVA 的分析中，低的糊化温度表示快速膨胀，高的回复值表示老化程度越大［14］。由图2可知，在第0天，添加了米糠膳食纤维的试验组的糊化温度是有所上升的，可能是水溶性的膳食纤维会和水分竞争，抑制淀粉溶胀［15］从而需要更高的糊化温度，这和Nisha等［16］研究发现在小麦面条里加入不溶性的膳食纤维能提高它的糊化温度相似。在第1 天的储存过程中，所有样品的糊化温度和回复值均呈现上升趋势，说明在这个过程中已发生了老化，且上升幅度：DF（0%）＞DF（5%）＞DF（10%）。在之后的储藏过程中可以看出，添加了米糠膳食纤维的试验组相比对照组呈现出更低的回复值，对大米淀粉的老化有一定的延缓作用，且DF（10%）的米淀粉延缓效果更好些。

2．3 米糠膳食纤维对大米淀粉结晶度的影响

相对结晶度可以反映淀粉在老化过程中的重结晶情况，结晶度越大老化程度越大［3］。由图3可知，所有样品的结晶度，随着储藏时间的增加而增加，前7d变化明显，之后变化很小，且在相同老化时间下，大米淀粉的结晶度的增加速率是：DF（0%）＞DF（5%）＞DF（10%）。原因可能是，膳食纤维能够破坏支链淀粉的结构来增加淀粉的膨胀力，然而膨胀力的增加能减少自由水的数量［7］，从而延缓了淀粉分子的重排［10］，导致添加组相对于对照组表现出更低的结晶度变化率。E．Santos等［17］研究发现含有高纤维的小麦面粉相比低纤维的小麦面粉，它的支链淀粉的老化更慢，相对结晶度更小，表明米糠膳食纤维能够延缓淀粉的重结晶。

图3 米糠膳食纤维对大米淀粉结晶度的影响Figure3 The effect of dietary fiber of rice bran on crystallization of aging rice starch paste

2．4 米糠膳食纤维对大米淀粉红外吸光度比值的影响

根 据 Smits 等［18］和 Sevenou 等［12］报 道 表 明 在1 047cm－1和1 022cm－1处的吸光度值对应的是淀粉有序结构和无序结构。按照Van Soest等［19，20］报道，1 047cm－1与1 022cm－1的吸光度比值可以用来反映淀粉的老化程度，比值越大，老化程度越大。

由图4可知，在储藏过程中对照组和试验组的1 047／1 022（cm－1）处吸光度的比值都是有所上升，但上升速率最快的是对照组，其次是DF 添加量为5%的大米淀粉，DF 添加量为10%的大米淀粉最慢，由此可知，米糠膳食纤维对大米淀粉的老化有一定的延缓作用。

图4 米糠膳食纤维对大米淀粉红外吸光度比值的影响Figure4 The effect of dietary fiber of rice bran on infrared absorbance of ageing rice starch paste

3 结论

本试验分析了不同米糠膳食纤维添加量（0%，5%，10%）的大米淀粉在糊化后的老化过程。结果表明，在4 ℃贮藏过程中，样品各指标在储藏前7d变化明显，之后趋于平缓。在相同的储藏时间下，膳食纤维添加量为10%的大米淀粉各个指标（硬度、糊化温度、回复值、结晶度、黏度和红外吸光度比值）变化速率最慢，其次是添加量为5%的大米淀粉，对照组的大米淀粉变化速率最快，这说明米糠膳食纤维对大米淀粉的老化有一定的延缓作用，而米糠膳食纤维作为一种富有营养的高纤维物质，有较广泛的应用，这也为以后生产高纤维的营养大米提供了一定的参考价值。但由于米糠的膳食纤维口感较差，较难被人们接受，在如何改善米糠膳食纤维的口感，提高人们的认可度上还有待进一步研究。

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