蛋清蛋白添加对籼米-绿豆粉粉质特性及压米粉丝品质特性的影响

张诗佳 高 利 陶香程 朱 敏 马炜文 孙 镇 于 晨 汤晓智

(南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，南京 210023)

在我国，米粉一直是一种为南方人所偏爱的米制主食食品。米粉形成的实质是大米淀粉糊化后，直链淀粉分子从淀粉颗粒中逸出，通过分子间的空间构象和氢键作用形成连续的三维凝胶网络结构，而具有一定的黏弹性和强度的凝胶[1]。大量研究数据显示，籼米因其直链淀粉含量高，所形成的凝胶强度大等特性成为米粉加工的首选[2-3]。

绿豆含有丰富的膳食纤维，因此将绿豆添加到米粉中可以明显增加米粉中的膳食纤维含量。但高纤维往往不利于米粉的成型，也影响米粉的品质和口感。蛋清蛋白因其良好的凝胶性能，在肉制品，烘焙制品等食品中都有良好的应用[4]。利用蛋清蛋白的凝胶特性，通过研究不同添加量的蛋清蛋白粉对籼米-绿豆混合粉糊化特性、流变特性、凝胶微观结构的影响，并进一步通过挤压技术生产挤压杂粮米粉，研究蛋清蛋白粉的添加对成品米粉蒸煮特性、质构特性等的影响，为高纤维含量杂粮米粉的研究开发提供基础和应用数据。此外，加入蛋清蛋白粉能够显著增加米粉的蛋白质含量，进一步改善米粉的营养价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

绿豆；蛋清蛋白粉；籼米粉。

1.2 主要仪器与设备

DSE-20型双螺杆挤压实验室工作站；K-360凯氏定氮分析仪；B-811索氏抽提仪；SM-101搅拌机；U3900紫外分光光度计；快速黏度测定仪；差示扫描量热仪；Anton Paar MCR 302动态流变仪；冷冻干燥机；TM-3000扫描电镜；TA-XT2i 型质构分析仪。

1.3 方法

1.3.1 籼米粉、绿豆粉和蛋清蛋白粉基本组分的测定

含水量的测定参照GB 5009.3—2016、脂肪含量的测定参照GB 5009.6—2016、蛋白质含量的测定参照GB 5009.5—2016、灰分含量测定参照GB 5009.4—2016、粗淀粉含量测定参照GB 5009.4—2016、总淀粉含量测定参照GB 5009.9—2016、直链淀粉含量测定参照GB/T 15683—2008、粗纤维含量测定参照GB/T 5009.10—2003、总膳食纤维含量测定参照GB 5009.88—2008。

1.3.2 复配粉的制备

绿豆粉粉碎过60目筛，然后与蛋清蛋白粉和籼米粉按表1所示混合均匀。

表1 复配粉组成/%

1.3.3 糊化特性的测定

称取 (3.50±0.01) g样品，样品水分基准为14%，加入蒸馏水25.0(±0.01) mL，于RVA专用铝盒中混合，试样重复三次。具体测试程序为：50 ℃ 保持 1 min；然后以 12 ℃/min的速率升温95 ℃ (3.75 min)，95 ℃ 保持2.5 min，再以12 ℃/min的速率降温至 50 ℃ (3.75 min)，50 ℃保持1 min。测定过程中搅拌器960 r/min保持10 s，其余时间均保持在160 r/min。用TCW配套软件对数据进行统计和分析。

1.3.4 流变学特性的测定

实验样品取1.3.3制备好的样品糊，平板直径为50 mm(转子：PP50)，平板间距1 mm，测试温度为4 ℃，应变为0.5%，频率为0.5 Hz，测试时间2 h，测定样品G′、G″的变化。

1.3.5 挤压米粉的制备

采用Brabender DSE-20型双螺杆挤压机制备米粉。挤压参数设定为长径比40∶1，螺杆直径20 mm，模孔直径为2 mm。挤压机套筒温度分别设定为 Ⅰ 区40 ℃，Ⅱ区60 ℃，Ⅲ区110 ℃，Ⅳ区 90 ℃，Ⅴ区 80 ℃、Ⅵ 区80 ℃。螺杆转速为120 r/min，喂料速度恒定在16 r/min，挤压机内物料水分控制在38%。

1.3.6 扫描电镜

将米粉样品粘在有导电双面胶的样品台上并置于扫描电子显微镜样品槽中，在加速电压10 kV下观察米粉截面的微观结构。

1.3.7 蒸煮特性的测定

最佳蒸煮时间的测定：取约15 cm长的银杏米粉丝，放入盛有30倍质量沸水的烧杯中，保持水的微沸状态，观察银杏米粉丝。每隔一段时间取一段在两块透明玻璃板中间轻轻按压，若硬芯消失则认为已煮好，记录时间。

蒸煮损失和吸水率的测定：称取 5 g(长度约为 15 cm)银杏米粉丝(干重为m0)放入盛有30倍质量沸水的烧杯中，煮至最佳蒸煮时间后挑出银杏米粉丝，置于滤网上用 50 mL 蒸馏水淋洗 30 s，沥水 5 min，称量银杏米粉丝的湿重(m1)后将其置于 105 ℃ 干燥箱中干燥至恒重(m2)，按公式计算蒸煮损失和吸水率。

蒸煮损失= [ (m0-m2)/m0]×100%

式中：m0为105 ℃下恒重法测得银杏米粉丝的干重/g；m2为105 ℃下恒重法测得银杏米粉丝经蒸煮后的干重(g)。

吸水率= [ (m1-5) / 5 ]×100%

式中：m1为5 g银杏米粉丝煮后的湿重。

断条率的测定：取 30 根直径均匀，长度约15 cm的银杏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)。

断条率=[n/30 ]×100%

式中：n为30根银杏米粉丝经蒸煮后的断条数。

1.3.8 米粉质构特性的测定

采用TA-XT2i型质构仪测定不同挤压银杏米粉的质构特性。取三根长10 cm左右煮熟的米粉平铺于测试台上，保持米粉的间距一致，然后进行TPA测定。具体参数设定为；测试探头：P/36R、测试前速度：5.00 mm/s、测试速度：1.00 mm/s、测试后速度：5.00 mm/s、形变量：75%、触发力：5.0 g、间隔时间：5 s、数据采集：400 pp/s。每个样品做6次平行实验，结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 原料的基本组成分析

表2为籼米粉、绿豆粉和蛋清蛋白粉的基本组分含量分析。绿豆粉的总淀粉含量低于籼米粉，而直链淀粉含量略高于籼米。王永辉等[5]报道直链淀粉的含量与米粉丝的硬度、咀嚼性等呈正相关，与断条率和损失率等呈负相关。然而绿豆粉的脂肪含量、蛋白含量、灰分含量、粗纤维含量和总膳食纤维含量均比籼米粉高。其中绿豆粉中粗纤维含量、总膳食纤维含量、蛋白质含量以及灰分含量分别是籼米粉的18.47、4.90、3.38和1.67 倍，可见绿豆粉的加入可以显著提高米粉中膳食纤维以及蛋白质的含量。蛋清蛋白中蛋白质含量和灰分含量分别为86.35%和5.74%，添加蛋清蛋白将显著增加米粉中蛋白质含量以及微量矿物质元素的含量。米粉中的脂肪含量、蛋白含量和纤维含量对米粉的感官品质均有重要的影响，窦红霞等[6]报道高粗脂肪含量能改善米粉的外观和口感，而高蛋白以及粗纤维含量可能不利于米粉丝的感官及品质特性。

表2 原料的基本组分质量分数/%

2.2 混合粉的糊化特性

由表3可知，混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度以及回生值均随着绿豆粉和蛋清蛋白粉的增加而显著下降，绿豆粉的添加降低了混合粉的糊化温度,但蛋清蛋白粉的添加使糊化温度有所升高。淀粉糊化的实质是水分子进入淀粉粒的微晶束结构中，瓦解淀粉的晶体结构，拆散淀粉分子间的缔合结构，使其排列变得混乱，淀粉分子就高度水化而形成胶体体系[7]。在蒸煮过程中必须越过峰值黏度才能获得实用的淀粉糊，继续加热，颗粒结构崩解，黏度下降。随着绿豆粉和蛋清蛋白粉的增加，混合粉的糊化黏度、崩解值和回生值都显著下降，主要和混合粉中淀粉含量的显著下降有关[8]，糊化体系中淀粉浓度降低，糊化参数值降低；蛋清蛋白的加入所导致的糊化温度上升，可能是由于蛋清蛋白在加热过程中将和淀粉竞争水分，蛋白变性凝胶化形成网络结构，把部分淀粉颗粒包裹住，阻碍了淀粉颗粒的吸水糊化[9]。

表3 混合粉糊化特性

2.3 混合粉的动态流变学特性分析

图1是籼米粉和混合粉的动态流变学图谱。弹性模量G′代表应力能量暂时储存后能恢复的弹性性质；黏性模量代表不可恢复的黏性性质[10]；tanδ是G″与G′之比，它的值越大，表示体系的黏性比例越大[11]。由图1可以看出，随着频率的增大，九组样品的G′、G″和tanδ都逐渐增大。并且在扫描的频率范围内，九组样品的G′均大于G″，表现为一种典型的强凝胶动态流变学图谱[12]。G′是米粉品质的考察指标之一，G′越大，代表米粉凝胶强度越大，凝胶网络越致密[13-14]。随着绿豆粉和蛋清蛋白的增加，G′和G″均随之下降，说明绿豆粉和蛋清蛋白粉的添加降低了米粉的凝胶性和弹性，这与糊化特性中最终黏度相关。添加绿豆粉和蛋清蛋白粉后tanδ随之增加，仅在籼米粉中添加7.5%的蛋清蛋白粉时降低，表明相比于纯籼米粉，混合粉的黏性所占比例更大，流动性更强。

图1 籼米粉和混合粉的动态流变学特性

2.4 扫描电镜

图2为挤压米粉截面的扫描电镜图，由图2可知，纯籼米粉的扫描电镜图(图2a)显示米粉截面较为平滑和致密，裂纹较少。表明淀粉的凝胶结构较为完整，呈现较好的连续性。随着绿豆粉含量的增加(图2d,图2g)，米粉截面变得越来越粗糙，裂纹和孔洞明显增多，说明其较高的蛋白及纤维含量破坏了淀粉连续性的凝胶结构。而添加了蛋清蛋白(7.5%)后，米粉截面明显变得平滑了许多，大的裂纹减少(图2b、图2e、图2h),可能是因为蛋清蛋白良好的凝胶性能使蛋白网络结构与淀粉凝胶结构粘合起来，从而使其表面变得光滑[15-16]。但当进一步增加蛋清蛋白的添加量后，米粉表明呈现明显的分层结构(图2c)或多孔结构(图2f,，图2i)，表明随着淀粉量的进一步降低，蛋白的凝胶结构和淀粉的凝胶结构在相容性上仍存在一定的问题。

图2 挤压米粉截面扫描电镜图

2.5 蒸煮特性

表4为挤压米粉丝的蒸煮特性。由表4可知，与纯籼米粉对比，随着蛋清蛋白粉的添加，米粉的蒸煮时间、吸水率和断条率均下降，而蒸煮损失受到添加量的影响，适当地添加蛋清蛋白(7.5%)能减少蒸煮损失，但当蛋清蛋白粉过量时(15%)，蒸煮损失反而会上升。随着绿豆粉含量的增加，米粉的蒸煮时间、断条率、蒸煮损失和吸水率均上升，添加50%绿豆粉时的蒸煮时间、蒸煮损失、吸水率和断条率由22.23 min、6.70%、119.31%和4.44%上升到27.23 min、12.29%、145.07%和13.33%。加入绿豆粉后，米粉的蒸煮损失和断条率均明显增加，这是由于绿豆含有的高纤维破坏了淀粉连续性的凝胶结构。米粉的蒸煮时间主要与直链淀粉的相对含量有关[17]，绿豆粉中直链淀粉含量较高，添加绿豆粉后增加了直链淀粉的相对含量，蒸煮时间增加，而随着蛋清蛋白的增加，直链淀粉含量相对减少，所以蒸煮时间缩短。由于蛋清蛋白具有较高的持水性[18-19]，与水结合后水分会固定在蛋清蛋白和水的周围使其不能再吸收水分从而降低了吸水率[15]；当添加较少量蛋清蛋白时，米粉内部结构更紧密，蒸煮损失和断条率显著下降，但当添加量增大到15%时，由于淀粉含量的显著下降以及蛋白的凝胶结构和淀粉凝胶结构在相容性上的问题(图2)反而使蒸煮损失有所增加。

表4 米粉丝的蒸煮特性

2.6 质构特性

表5为挤压米粉丝的质构特性。由表5可知，与纯籼米粉相比，随着蛋清蛋白粉的添加，米粉的硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼度和回复性均下降，分别从3 079、0.94、0.55、1 699、1 596和0.25下降至2282、0.87、0.43、980、853和0.12；添加50%绿豆粉时，米粉的硬度、胶着度和咀嚼度分别从3079、1699和1 596下降至2 343、1 369和1 268。绿豆粉的添加显著降低了米粉的硬度。这是由于在混合粉中，淀粉含量减少，较高含量的纤维和蛋白质的存在影响了淀粉的凝胶网络结构。但加入适量的蛋清蛋白后，米粉的质构特性有一定程度的改善，可能由于蛋清蛋白良好的凝胶特性能将蛋白凝胶结构与淀粉网络结构一定程度黏合起来。

表5 米粉丝质构特性

3 结论

绿豆粉和蛋清蛋白粉的添加使米粉的流变特性和挤压米粉丝的品质特性发生显著变化。随着绿豆粉和蛋清蛋白的添加，混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度、回生值、弹性模量、黏性模量均逐渐下降。加入绿豆粉后，米粉的蒸煮时间、断条率、蒸煮损失和吸水率均上升，硬度降低，表明米粉的品质显著降低。当加入适量的蛋清蛋白后，米粉的蒸煮时间、蒸煮损失和断条率均下降，质构特性有一定程度的改善，表明蛋清蛋白良好的凝胶特性有助于提升高纤维含量挤压米粉丝的品质。