加工精度对米粉老化进程的影响

夏 文，钟业俊，官 斌，刘成梅，*，罗舜青，刘 伟，徐兴凤，左艳娜，艾亦旻

（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.江西省质量技术监督行政许可评审中心，江西南昌330047）

水稻是我国主要的粮食作物，稻谷总产量占了粮食作物总产量的40%，稻米是我国65%以上人口的主食[1]。在加工过程中，碾磨程度会对大米的营养成分，蒸煮性质和食用品质等产生影响。Payakapol等[2]研究发现，大米中蛋白质、灰分、脂肪和粗纤维等随着碾磨率的增加逐渐减少。Saleh等[3]报道，随着碾磨率的增加米饭的硬度逐渐增加。Halim等[4]研究表明，随着碾磨率的增加大米粉的峰值粘度、崩解值、回复值和终值粘度也增加。Jung等[5]研究也表明，大米碾磨率与米粉粉的起始糊化温度负相关，与峰值粘度、崩解值和回复值随着碾磨率正相关。然而，迄今为止，通过碾磨得到的不同加工精度大米的老化进程尚没有人研究。本文以质构、RVA、X-衍射和红外光谱为检测手段，分析不同加工精度（0%、3%、6%、9%）大米米粉糊化后的老化进程，以期为工业化生产中抑制米粉老化提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试水稻 稻米“丝苗”，为2011年购于中粮（江西）米业有限公司，经测定知直链淀粉含量为21.33%，支链淀粉含量含量为78.11%，直链淀粉/支链淀粉的比0.27%。

D5000型X衍射仪 西门子公司，德国；RVA测试仪 Newport Scientific Pty Ltd，澳大利亚；TAXT2型质构仪 英国Stable Micro System公司；Nicolet 5700型FT-IR光谱分析仪 美国Thermo Nicolet公司；JLGJ2.5型实验砻谷机 杭州钱江仪器设备有限公司；TM05C型SATSKE精米机 日本佐竹机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料处理 稻谷垄谷后得到糙米，将谷糙分离，去除杂质、未发育完全和病害谷粒，选取大小均一的糙米粒，用SATSKE精米机碾得加工精度为3%、6%、9%的大米，分别用粉碎机粉碎，过100目筛，密封保存备用。

1.2.2 样品糊化和老化 分别称量不同加工精度（0%、3%、6%、9%）的米粉，按米水比1∶2，放入沸水浴中糊化，40min后取出，迅速放入4℃环境老化1、3、7、15d后进行冷冻干燥，冻干样品用粉碎机粉碎，过100目筛，进行理化指标测定。

1.2.3 RVA性质的测定[6]准确称取3g样品，加入装有25.0mL蒸馏水的铝罐中，采用RVA测试仪测定样品的糊化温度和回复值。参数设置：50℃保温1min，然后以12℃/min，升温到95℃，保温2.5min，再以12℃/min降温至50℃并保持2min，整个过程历时13min，温度和转速由Thermocline for windows软件控制。

1.2.4 质构性质的测定[7]取出冷藏的样品，放在室温，取出凝胶置于TA.XT2质构仪P50探头下，均匀分布于平板中心环内测试。参数设置为：预压速度1.0mm/s，下压速度0.5mm/s，压后返回速度0.5mm/s，两次压缩时间间隔5.0s，试样受压变形40%，触发力5.0g。表征凝胶质构的评价参数：硬度（Hardness）、黏着性（Adhesiveness）。测试之前，设置参数，校正仪器（本实验采用高度校准），所有实验参数均由质构仪输出软件（Texture Expert Software 3.2）采集输出，实验重复至少3次。

1.2.5 红外的测定[8]红外光谱由Nicolet 5700 FT－IR spectrometer记录。波段范围从800～1200cm－1，扫描整合频谱32倍，扫描分辨率是4cm－1，光谱是基线纠正和解卷积通过OMNIC 6.2版软件在1200cm－1和800cm－1画的一条直线。红外（1047cm－1/1022cm－1）处的吸光度比值是从解卷积光谱中获得。

1.2.6 X衍射测定[9]取1g样品用西门子X衍射仪来测量X衍射图像（Model D5000，Germany），衍射在20mA和36kV，扫描的衍射角范围从0°到40°在0.03°的步长每两秒钟计数一次。将米粉样品在25℃放在100%的相对湿度箱中平衡24h。淀粉的结晶程度在数量上通过Nara&Komiya（1983）的方法来估计。结晶区域占整个衍射区域的比率作为其结晶度。

2 结果与讨论

2.1 加工精度对老化进程中米粉糊硬度和粘度的影响

在物性测试实验中，主要通过硬度和粘性来衡量米粉糊的质构变化。由图1可知，0%、3%、6%、9%的米粉糊化后（第0d），硬度分别为230.64、240.16、253.14、270.19N，粘度分别为32.14、30.17、26.29、22.26N·S。在老化过程中，不同加工精度米粉糊的硬度均逐渐上升，粘度逐渐下降。尤其在前3d，硬度和粘度均变化较快，第7d后趋于平缓。而在相同老化时间下，糙米米粉凝胶（0%）的硬度最小，粘度最大；加工精度为9%的米粉糊硬度最大，粘度最小，这可能是糙米中含有较多的脂肪和纤维素等物质，和淀粉形成复合物[7]，延缓了大米粉的老化，从而使米粉糊的硬度上升较慢，粘度下降也较慢。随着加工精度升高，碾磨掉了更多的表皮层，相应的脂肪、纤维素等相对减少，减少了它们和淀粉结合的机会，因此淀粉自身能够更加自由的结合，老化速率相对较快。Yu等[7]研究了老化过程中，淀粉和米粉糊的质构变化，发现在4℃的冷藏期间大米淀粉糊的硬度和粘性在0～3d快速变化，14d左右基本不变，而大米粉糊的硬度和黏性在0～7d变化最大，14～21d基本不变。

图1 加工精度对老化进程中米粉糊硬度和粘度的影响Fig.1 Effect of degree of milling on hardness and stickiness of aging rice flour

2.2 加工精度对老化进程中米粉糊糊化温度和回复值的影响

图2 加工精度对老化进程中米粉糊糊化温度和回复值的影响Fig.2 Effect of degree of milling on pasting temperature and recovery value of aging rice flour

在RVA的分析中，糊化温度和回复值可以反映淀粉的糊化和老化特性[10]。由图2可知，第0d，0%、3%、6%、9%的米粉的糊化温度为61.52、57.28、55.12、52.17℃，回复值分别为1334.00、1364.00、1384.00、1418.00。在贮藏过程中，米粉糊的糊化温度和回复值和加工精度成正相关。在0～1d的储存过程中，糊化温度和回复值上升，表明在储存过程中米粉糊发生老化，且上升幅度：9%＞6%＞3%＞0%，而进一步储存发现糊化温度和回复值都逐渐上升，且前3d变化明显；第7d后，米粉糊的糊化温度和回复值均趋于平缓；第15d时，0%、3%、6%、9%米粉的糊化温度为79.28、84.49、89.39、90.20℃，回复值分别为1549.00、1627.00、1664.00、1742.00。在老化过程中，相同老化时间，糙米的糊化温度最小，加工精度为9%糊化温度最大，可能是糙米中含有较多的脂肪、纤维素等物质，它们和淀粉结合，延缓了淀粉的老化，从而需要更低的糊化温度。

2.3 加工精度对老化进程中米粉糊结晶度的影响

图3 加工精度对老化进程中米粉糊结晶度的影响Fig.3 Effect of degree of milling on crystallinity of aging rice flour paste

在贮藏过程中，结晶度变化可以反映淀粉的老化情况[11-12]。由图3可知，0%、3%、6%、9%米粉的结晶度分别为22.63、23.16、24.14、25.19。随着储藏时间的延长，结晶度逐渐增加[13]，在第7d后增加幅度趋于平缓，第15d时结晶度分别为27.88、30.62、33.27、37.68。由此可见，在相同老化时间下，米粉的结晶度：9%＞6%＞3%＞0%。这可能是加工精度越高，碾磨掉的脂肪的物质越多，而脂肪能和淀粉形成稳定的复合物，抑制淀粉重结晶，延缓老化。

2.4 加工精度对老化进程中米粉糊红外吸光度的影响

图4 加工精度对老化进程中米粉糊红外吸光度的影响Fig.4 Effect of degree of milling on infrared absorbance of ageing rice flour paste

红外光谱可以检测淀粉构型和晶体相关化学键的振动频率变化[14]。1995年，Van Soest等[15]报道淀粉在1047cm-1处的红外吸收是淀粉结晶区的结构特征，代表了短程分子内的有序结构，在1022cm-1的红外吸收则是淀粉非晶区的结构特征，两者的比值可用来表征淀粉颗粒在短程范围内的结晶程度，以及淀粉的老化进程[16]。红外（1047cm-1/1022cm-1）处的吸光度比值越大，说明老化越厉害[17]，反之亦然。

由表4可知，0%、3%、6%、9%米粉的红外（1047cm-1/1022cm-1）处比值分别为0.63、0.65、0.67、0.70。随着储藏时间的延长，结晶度逐渐增加[13]，在第7d后增加幅度趋于平缓，第15d时结晶度分别为0.79、0.81、0.84、0.85。在相同老化时间下，米粉的红外（1047cm-1/1022cm-1）处的吸光度比值：9%＞6%＞3%＞0%，说明加工精度越大，越容易老化。

3 结论

本文以质构特性、糊化特性、结晶度和分子振动光谱为检测手段，分析不同加工精度（0%、3%、6%、9%）大米米粉糊化后的老化进程。结果表明，不同加工精度的米粉凝胶在4℃贮藏过程中，硬度、糊化温度、回复值、结晶度、红外（1047cm-1/1022cm-1）处吸光度比值均逐渐上升，粘度逐渐下降；贮藏前3d，各指标均变化较快，第7d后趋于平缓，表明前3d米粉糊迅速老化，第7d后老化基本完成。相同老化时间下，糙米米粉凝胶的加工精度与硬度、糊化温度、回复值、结晶度和红外吸光度比值成正比，与粘度成反比，说明加工精度越高，老化越快。这可能是糙米中含有的蛋白质和脂肪等，对老化进程产生了影响。Yu等[7]研究发现贮藏期间蛋白质和脂类等物质的存在对支链淀粉分子的迁移产生了位阻，使得支链淀粉的成核和结晶速度有所降低，因此米粉体系的长期凝沉速度慢于米淀粉体系。另外Guardaa等[18]研究发现，添加羟丙基甲基纤维素能和支链淀粉结合能够延缓老化，降低淀粉的硬度。同样Banchathanakij等[19]研究发现，添加可得然胶、燕麦葡聚糖、大麦葡聚糖和酵母葡聚糖可以降低大米淀粉的硬度。

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