芭蕉芋淀粉对米粉理化性质及粉丝品质的影响

孟亚萍，吴凤凤，2，徐学明，2，*

（1.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122）

芭蕉芋淀粉对米粉理化性质及粉丝品质的影响

孟亚萍1，吴凤凤1，2，徐学明1，2，*

（1.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122）

将芭蕉芋淀粉和籼米粉按照一定比例复配并制作粉丝，以复配粉的溶胀性质、热特性、糊化特性、流变学特性为理化性质测定指标，以粉丝的质构特性、蒸煮性质、感官品质为其质量评价指标，考察了芭蕉芋淀粉对米粉理化性质和粉丝品质的影响。结果表明：随着芭蕉芋淀粉添加量的增加，复配粉的直链淀粉含量、膨润力、峰值黏度、最低黏度、降落值、糊化焓、回生焓、回生度、弹性模量、黏性模量增加，而溶解度、最终黏度、回升值、糊化温度逐渐降低；米粉丝的硬度、弹性、黏附性、咀嚼性随芭蕉芋淀粉添加量的增加而增大。与纯籼米粉粉丝相比，复配粉米粉丝的筋道感和柔韧度增强，其光滑度却下降。综合考虑，添加2%～5%芭蕉芋淀粉的米粉丝品质最佳，具有很好的可接受性。

籼米粉；芭蕉芋淀粉；理化性质；米粉丝品质

米粉丝，起源于中国，它是以大米为原料，经过浸泡、粉碎或磨浆、糊化、挤丝等一系列工序制成的米制品[1]，在亚洲国家颇受欢迎[2]。米粉丝在米制品中占有重要的地位，其特点是质地柔韧、晶莹透明、洁白细嫩，口感爽滑[1]。米粉丝加工的主要原料是籼米，其凝胶网络结构主要是由大米淀粉经过糊化和回生形成的，米粉丝的品质主要取决于原料的理化性质[3]。据报道，原料的直链淀粉含量、溶解性、膨润力、糊化特性等都与米粉的质构品质息息相关[2]。在米粉丝加工中，原料糊化必须经过热处理，而天然的籼米抗高温能力较弱，导致米粉呈现软而黏的质构特性[4]。

为有效改善米粉丝品质，近年来许多学者都致力于米粉丝品质改良的研究。其中，添加天然淀粉作为辅料来改善米粉品质是一种常用的改良方式。目前，豆类淀粉、薯类淀粉、玉米淀粉作为辅料的研究较多，西米淀粉、葛根淀粉、芭蕉芋淀粉等作为辅料也略有提及[5-6]。芭蕉芋淀粉的特点是：1）颗粒巨大（类似马铃薯）；2）直链淀粉含量高；3）糊化温度低，糊液透明度极高，冷糊稳定性好[7-8]。这些特点决定着芭蕉芋淀粉非常适合加工粉丝[9]。然而，先前的报道仅提到芭蕉芋淀粉能增强米粉凝胶的硬度，它对米粉丝品质的影响尚未得到系统研究。本研究拟通过对原料的成分、糊化性质、热学性质、流变学性质的测定和米粉丝产品的质构、感官、蒸煮性质的分析来考察芭蕉芋淀粉（Canna edulis Ker starch，CS）对籼米粉理化性质及米粉丝品质的影响。该研究将为米粉丝品质改良提供一种新的辅料选择途径，并为米粉丝品质改良研究奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

珍桂粉米 广西五丰粮食集团有限公司；芭蕉芋淀粉 广西防城港市年丰淀粉有限公司。

标准直链淀粉、支链淀粉 美国Sigma公司；所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT. Plus物性分析仪 英国SMS公司；X-DSC 7000差示扫描量热仪 日本精工电子纳米科技有限公司；RVA-4500型快速黏度分析仪 波通澳大利亚公司；AR-G2型旋转流变仪 美国TA公司；Polylab型双螺杆挤压机（螺杆长径比＞20∶1） 美国赛默飞世尔科技公司。

1.3 方法

1.3.1 复配粉的制备

珍桂粉米粉碎过80 目筛，然后与芭蕉芋淀粉按以下比例混合：纯珍桂粉米粉（m（大米粉（rice flour，RF））∶m（CS）=100∶0）；含2%芭蕉芋淀粉的复配粉（m（RF）∶m（CS）= 98∶2）；含5%芭蕉芋淀粉的复配粉（m（RF）∶m（CS）= 95∶5）；含8%芭蕉芋淀粉的复配粉（m（RF）∶m（CS）=92∶8）；纯芭蕉芋淀粉（m（RF）∶m（CS）= 0∶100）。

1.3.2 直链淀粉含量、溶解性、膨润力的测定

直链淀粉含量测定：采用ISO 6647-1—2007《稻米直链淀粉含量的测定》中的基准方法。称取100 mg样品于100 mL锥形瓶中，加95%乙醇1 mL湿润样品，再加9 mL 1 mol/L的NaOH，摇匀后沸水中加热处理10 min，使淀粉充分加热糊化。取出冷却至室温，转移到100 mL容量瓶中，加蒸馏水定容并剧烈振摇均匀。准确移取5 mL样品溶液加入到预先加入约50 mL蒸馏水的100 mL容量瓶中，加1 mol/L醋酸1 mL和2 mL碘试剂，加水至刻度摇匀。在30 ℃恒温槽中静置20 min后，以空白溶液调零（空白溶液的制备采用与测试样品相同的操作步骤及试剂，但使用5 mL 0.09 mol/L NaOH溶液替代样品制备空白溶液），在720 nm波长处测定样品溶液的吸光度。根据直链淀粉和支链淀粉标样作出的标准曲线计算样品的直链淀粉含量。

溶解性和膨润力测定：取100 mL质量分数为1%的复配粉乳液（其中，样品干质量为m0）于烧杯中，在90 ℃水浴锅中用搅拌器连续搅拌1 h（搅拌过程中烧杯用保鲜膜封口，搅拌子从保鲜膜中间破口插入乳液中），搅拌结束后取出冷却至室温，并倒入预先称质量的离心管中以4 000 r/min离心15 min，沉淀物称质量（ms），上清液在105 ℃烘箱中烘干至恒质量（m1）。按照以下公式计算溶解度（S）和膨润力（SP）。

式中：m1为上清液烘干至恒质量时的质量/g；m0为复配粉乳液的初始干质量/g；ms为离心后沉淀物的湿质量/g。

1.3.3 复配粉热特性的测定

称取约3 mg（干基）样品于坩埚中，按质量比1∶2的比例加入去离子水，密封后4 ℃隔夜平衡。用差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter，DSC）对样品进行糊化热特性测试，测试条件为：以10 ℃/min的速率从20 ℃升温至90 ℃。糊化后的样品在4 ℃条件下存放14 d后进行回生热特性的测定，测试条件同糊化热特性的测定[10]。记录糊化起始温度（To）、峰值温度（Tp）、终止温度（Tc）、糊化热焓（ΔH1）、回生热焓（ΔH2）。

式中：ΔH1为样品的糊化焓/（J/g）；ΔH2为糊化后样品14 d后的回生焓/（J/g）。

1.3.4 复配粉糊化特性的测定

将3 g样品与25 g蒸馏水混合后进行黏度分析，按14%水分校正。分析条件：50 ℃保持1 min，然后以12 ℃/min的速率升温至95 ℃（3.75 min），在95 ℃保持2.5 min，再以12 ℃/min的速率降温至50 ℃（3.75 min），在50 ℃保持1 min。测定过程中搅拌器的速率保持在160 r/min[11]。

1.3.5 复配粉流变学特性的测定

将质量分数为20%的复配粉乳液加在流变仪平板正中央，进行小幅振荡流变学测定。样品周围涂硅油尽量减少水分散失。测试采用20 mm的平板夹具，温度扫描参数如下：应变2%，间隙1 mm，25～95 ℃升温使样品糊化，95～25 ℃降温形成凝胶，升温、降温速率均为5 ℃/min[12]。然后在温度25 ℃、应变2%的条件下对凝胶进行频率扫描（0.1～20 Hz）。记录样品的弹性模量（G’）和黏性模量（G″）。

1.3.6 米粉丝的制备

称量复配粉500 g，加去离子水调湿使其水分为39%，搅拌15 min，搅拌速率为160 r/min。然后将调好水分的复配粉用封口袋封好并置于4 ℃冰箱中平衡水分1 h，取出复配粉过40 目筛，将复配粉平铺在蒸篦上，厚度约5 mm，放置在蒸箱内蒸制13 min。蒸好的复配粉再过40 目筛，立即投入挤压机进行挤压成型操作，物料经螺杆挤压后通过模头成型（磨口直径2.2 mm），螺杆转速90 r/min，挤压机四段的温度分别为Ⅰ区：55 ℃、Ⅱ区：65 ℃、Ⅲ区：95 ℃、Ⅳ区：80 ℃。挤出的米粉丝立即封袋，放置在4 ℃冰箱中老化3 h制得鲜湿米粉丝备用。

1.3.7 米粉丝蒸煮性质

最佳蒸煮时间测定：取15 g 约10 cm长的米粉丝（粉丝直径2.2 mm）加入600 mL煮沸的蒸馏水中，保持水的微沸状态，观察待米粉丝快煮好时每隔一段时间取一段在两块透明玻璃板中间轻轻按压，若白芯消失则认为已煮好，记录时间[13]。

蒸煮损失测定：称取5 g（长度约为5 cm）鲜湿米粉丝（105 ℃条件下恒质量法测得米粉丝干质量为m）加入200 mL沸腾的蒸馏水中，按上述方法煮至最佳蒸煮时间后挑出米粉，置于滤网上用50 mL蒸馏水淋洗30 s，沥水5 min，然后把米粉丝在105 ℃干燥箱中干燥至恒质量（m1），按以下公式计算蒸煮损失[14]。

断条率测定：取30 根直径均匀约25 cm长的米粉丝按以上方法煮至最佳蒸煮时间后，淋洗、沥水并记录断条数（n）。

1.3.8 米粉丝质构特性

煮好的米粉丝每次取3 根进行全质构（texture profile analysis，TPA）、剪切和拉伸测试，6 组平行取平均值，测试条件如下，TPA：探头P/35，感应力5 g，压缩比75%，测前、中、后的速率均为1 mm/s[15]。剪切：探头HDP/LKB，感应力5 g，压缩比90%，测前、中、后的速率分别为1.0、0.5、10 mm/s。拉伸：探头A/SPR，感应力5 g，初始距离60 mm，测前、中、后的速率分别为1.0、1.0、10 mm/s。

1.3.9 感官评价

米粉丝感官评价采用模糊数学综合评判的方法。20 人组成的感官评定小组，分别从米粉丝的色泽、气味、组织形态、口感对米粉丝进行评价，各项指标设5 个等级，分别用A、B、C、D、E来表示，具体评分标准见表1[16]。

表1 感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation

1.4 数据分析

数据统计与分析采用Excel和SPSS 17.0软件，表中数据表示为。

2 结果与分析

2.1 复配粉理化性质

表2 复配粉的理化性质Table 2 Physicochemical properties of mixed powder

由表2可知，随着芭蕉芋淀粉（CS）添加量的增加，复配粉的直链淀粉含量和膨润力增加而其溶解度下降。

直链淀粉是影响米粉品质的重要因素，一般而言，其含量越高产品的短期回生速率越快，米粉凝胶强度越大、蒸煮损失越小[6，17]，由此可推断添加CS有利于米粉丝品质的改良。

溶解度和膨润力既能反映淀粉和水相互作用的能力，又能反映糊化过程中结晶区和非结晶区淀粉链之间的交互作用[18]。当淀粉在过量的水中加热时，氢键断裂破坏晶体结构，水分子与裸露的直链淀粉和支链淀粉的羟基结合形成氢键连接在一起，引起淀粉颗粒膨胀和渗漏，部分淀粉颗粒溶解在热水溶液中[2，19]，膨润力反映这个过程中淀粉分子受热糊化时的吸水能力。

由表2可知，复配粉的溶解度随CS添加量增加而显著下降，表明高温下淀粉颗粒在溶液中的分散度下降，由此可以推测复配粉加工的米粉丝蒸煮损失可能会随CS添加量的增加而下降。膨润力随CS添加量的增加逐渐变大但变化不显著。先前研究表明直链淀粉对淀粉颗粒的膨胀起一定的抑制作用[20]，而本研究中复配粉的膨润力却随直链淀粉含量的增加而增加。据报道[21]，CS中磷和结合磷的含量很高（接近马铃薯淀粉），尤其是其支链淀粉中含有大量的有机磷，相邻链上磷酸基团间的排斥会促进水合作用，进而导致膨润力的增加。由此可见，膨润力的变化是多种因素综合作用的结果。

2.2 复配粉糊化特性

表3 复配粉糊化特性Table 3 Pasting properties of mixed powder

由表3可知，复配粉的特征黏度和糊化温度介于纯RF和纯CS之间。随着CS添加量的增加，峰值黏度、最低黏度、降落值逐渐增大，而最终黏度、回升值、糊化温度逐渐减小。

在加热过程中，当温度高于糊化温度时淀粉晶体开始崩解、淀粉颗粒溶胀、黏度突然升高并逐渐达到峰值黏度[22]。随着CS添加量的增加，样品的峰值黏度逐渐增大，这主要是由于淀粉颗粒在升温过程中的膨胀程度增大所致[23]。Klein等[19]的研究也表明较高的峰值黏度往往对应较高的膨润力，这与本研究中峰值黏度对应膨润力的变化趋势相符。降落值是由于在高温下糊化淀粉颗粒的结构解体引起的黏度变化，它反映样品的热糊稳定性，主要受直链淀粉含量和支链淀粉的精细结构影响[24]。样品的降落值随着CS添加量的增加逐渐增大，表明CS的添加使复配粉淀粉颗粒强度减小、热糊稳定性下降[25]。回升值反映糊化后的样品在降温过程中的黏度变化，即淀粉的冷糊稳定性。回升值随CS添加量的增加逐渐减小，表明随CS添加量的增加，米粉体系的冷糊稳定性逐渐增大。

2.3 复配粉的热特性

表4 复配粉的热特性Table 4 Thermal properties of mixed powder

由表4可知，复配粉的糊化特性介于纯RF和纯CS之间；糊化焓、回生焓及回生度随着CS添加量的增加而增加，而糊化温度大体呈略微下降趋势。

对淀粉溶液进行热处理会导致淀粉颗粒内部蛋白质和脂质的重组[26]，进而可能会引起其热特性的变化，样品结晶度和淀粉来源的差异也可能会造成其热特性不同。

淀粉颗粒糊化时在水中受热吸水膨胀、分子间及分子内氢键断裂，淀粉水合分子扩散的过程伴随的能量变化为糊化焓。糊化焓增加表明破坏淀粉颗粒完整性所需能量增高。糊化温度往往和米粉的蒸煮时间呈正相关，糊化温度降低意味着蒸煮时间可能会缩短。淀粉的回生是无序状态下的淀粉颗粒有序化的过程，它是米粉凝胶形成的关键步骤。Qazi等[6]发现糊化后并于4 ℃条件下放置2 周后的大米粉的回生度小于芭蕉芋淀粉，与本实验研究结果类似。复配粉的回生度随CS添加量的增加逐渐增大，表明在加工过程中芭蕉芋淀粉能够促进凝胶的形成速度，缩短回生周期。

2.4 复配粉的流变学特性

米粉凝胶是由籼米淀粉经糊化后部分直链淀粉渗出，并在降温冷却过程中以螺旋形式相互缠绕形成的凝胶网络结构。它是一种半固体食品，同时具有黏性和弹性的特征，可以用动态流变学中的G’描述其弹性特征以及G″描述其黏性特征。作为米粉品质的考察指标之一，G’越大，米粉凝胶强度越大、凝胶网络越致密[17，27]。

图1 温度对复配粉弹性模量（a）和黏性模量（b）的影响Fig.1 Effects of temperature on storage modulus (a a) and loss modulus (b b) of mixed power

由图1可知，升温过程中在温度达到65 ℃之前G’和G″接近为零，并几乎保持不变，之后迅速增加达到最大值后又迅速下降。这是由于达到糊化温度之后淀粉颗粒迅速吸水膨胀，而在高温下，时间过长糊化的淀粉颗粒会发生解体使晶体结构破裂[27-28]；降温过程中，G’和G″随着温度的降低而升高，这表明淀粉颗粒之间重新发生较强的聚合作用[18]。纯籼米粉的G’和G″最小，二者均随CS的增加而增加；当CS含量为2%～5%时，复配粉的G’非常接近并远大于纯籼米粉。

图2 频率对复配粉弹性模量（a）和黏性模量（b）的影响Fig.2 Effect of frequency on storage modulus (a a) and loss modulus (b b) of mixed power

由图2可知，在0.1～20 Hz扫描范围内，所有样品的G’和G″变化趋势都是随着频率的增加而增大，同一频率下凝胶的弹性模量远大于其黏性模量，弹性特征占优势，这是米粉凝胶的典型特征。随着CS的增加，凝胶的G’和G″逐渐增加，说明CS能增强米粉凝胶的黏弹性。当CS含量高于5%时，G″随频率增大趋势明显加快，说明CS添加过多对凝胶黏性的贡献大于对弹性的贡献，这对于米粉凝胶品质是不利的，因此流变结果预测CS添加量应控制在2%～5%。

2.5 米粉丝品质分析

表5 米粉丝品质Table 5 Quality of rice noodles

由表5可知，最佳蒸煮时间、蒸煮损失和断条率均随CS添加量的增加而下降。当CS添加量达到2%以上时，米粉丝的断条率即可控制在一个较低的水平。

从全质构分析的结果可知，随CS添加量的增加，米粉丝的凝胶硬度、弹性和咀嚼性逐渐增加，说明直链淀粉的增加可以加速体系的回生，使形成的凝胶性能更佳[29]。当CS添加量为5%～8%时，米粉丝的硬度和弹性增加不显著，而表面的黏附性则显著增大，因此要使米粉丝具有较高的弹性、光滑的口感CS添加量应控制在2%～5%左右比较合适，添加量过高米粉丝黏度过大，黏牙不爽口。

从拉伸和剪切特性的结果可知，随CS添加量的增加，米粉丝的拉伸和剪切性能均逐渐增强。这可能是由于米粉丝在回生初期，由于氢键的作用使直链淀粉形成了具有一定韧性的凝胶网络结构，直链淀粉含量越高凝胶网络结构越强[29]，米粉丝抗拉伸和抗剪切的能力越强。

感官评价采用模糊数学评价的方式进行，根据评定小组成员意见，确定色泽、风味、组织形态及口感4 个因素的权重向量为A=（0.2，0.3，0.2，0.3）[16，30]。从感官评价结果可知，添加一定量芭蕉芋淀粉的米粉丝的色泽、风味、口感、组织形态都得到了一定的改善，而芭蕉芋淀粉添加量达8%以上时，感官评价中的色泽可接受性明显下降。从综合评价得分可知，由纯籼米粉加工成的米粉丝感官评分偏低，而添加芭蕉芋淀粉2%以上时，米粉丝感官评分明显提高。综合考虑，添加2%～5%芭蕉芋淀粉的米粉丝具有很好的可接受性。

3 结 论

芭蕉芋淀粉的添加使米粉的理化性质发生显著变化，体现为：在芭蕉芋淀粉添加量为2%～8%范围内，随着芭蕉芋淀粉添加量的增加，复配粉的直链淀粉含量、峰值黏度、最低黏度、降落值、糊化焓、回生焓、回生度、弹性模量和黏性模量逐渐增加，而溶解度、最终黏度、回升值、糊化温度逐渐降低。

芭蕉芋淀粉的添加使米粉丝的品质得到显著改善，体现为：芭蕉芋淀粉添加量＞2%时，米粉丝的蒸煮损失、断条率、蒸煮时间显著降低，而硬度、弹性、咀嚼性、黏附性、抗拉伸和抗剪切性能显著增加，感官评分显著增高。但当芭蕉芋淀粉添加量达8%时，米粉丝色泽可接受性显著降低，黏附性增大接近1倍。综合考虑各项指标得出，芭蕉芋淀粉添加量为2%～5%的米粉丝品质最佳，具有很好的可接受性。

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Effects of Canna edulis Ker Starch on Physicochemical Properties of Rice Flour and Quality of Rice Noodles

MENG Yaping1， WU Fengfeng1，2， XU Xueming1，2，*
(1. School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China; 2. National Key Laboratory of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China)

Canna edulis Ker starch (CS) has unique characteristics. In this paper， physicochemical properties of mixed powder from indica rice flour and CS were investigated by the measurement of amylose content， solubility， swelling power， thermal properties， pasting properties and rheological properties. Rice noodles with the addition of CS were studied by quality evaluation including textural properties， cooking quality and sensory evaluation. The results showed that the physicochemical properties of rice flour and the quality of rice noodles were changed significantly due to the addition of CS (P ＜ 0.05). When compared with pure rice noodles， the firmness and chewiness of the noodles with the addition of CS were increased significantly (P ＜ 0.05)， whereas the slipperiness was decreased a lot. Rice noodles with the addition of 2%-5% of CS had good acceptability after overall consideration.

indica rice flour; Canna edulis Ker starch; physicochemical properties; rice noodles quality

TS210

A

1002-6630（2015）09-0033-06

10.7506/spkx1002-6630-201509007

2014-07-28

公益性行业（农业）科研专项（201303070-02）

孟亚萍（1987—），女，硕士，研究方向为食品组分与物性。E-mail：ypmeng6120112052@163.com

*通信作者：徐学明（1968—），男，教授，博士，研究方向为食品组分与物性。E-mail：xmxu@jiangnan.edu.cn