干热稳定化米糠对大米曲奇饼干品质特性的影响

郑洋洋，任传顺，付 敏，杨太豪，陈子豪，卞 科

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

我国稻谷的产量连续多年居世界第一，2017年产量约为20 856万t[1]。米糠是稻谷加工的副产物，占稻谷总质量的6%～7%[2]，有着“天赐营养源”的称号，不仅含有优质的油脂、低过敏性蛋白、膳食纤维、维生素和矿物质[3]，还富含多种生物活性成分和天然抗氧化剂，如米糠多糖、植物甾醇、γ-谷维素等，因此，米糠可作为开发功能性食品的原料。

由于米糠含有较多油脂、脂解酶和氧化酶，导致其稳定性较差，限制了米糠的开发与利用[4-5]。稳定化处理可以提高米糠的利用价值，当其过氧化物酶残余酶活力小于5%时，可最大程度地防止米糠酸败[6]。目前，米糠稳定化的方法主要有干热法、湿热法、冷藏法、化学法、挤压法、微波法等[7-8]。其中,湿热法较干热法复杂[9]，冷藏法费用较高，化学法易引入有害物质[10]，挤压法易破坏米糠中的营养成分[11]，微波法会使米糠发生显著褐变[12]，而干热法则具有节能、简单易行、费用低等特点[13]。

作者采用干热法对米糠进行稳定化处理，通过测定米糠的过氧化物酶残余酶活力来检测不同条件下米糠的稳定性，并将稳定化效果最好的米糠按一定比例加入大米粉中制作曲奇饼干，探究干热稳定化米糠对大米曲奇饼干品质特性的影响，以筛选出干热法稳定米糠的最佳条件。旨在改善我国大米加工深度不足的现状，提高产品营养，丰富市场上无麸质食品的种类。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

糙米：哈尔滨市家彬米业有限公司；大米：重庆铂玉农业开发有限公司；黄油：恒天然商贸(上海)有限公司；白砂糖：广州福正东海食品有限公司；泡打粉：安琪酵母股份有限公司；鸡蛋：北京德青源农业科技股份有限公司。

邻苯二胺、柠檬酸、磷酸氢二钠、亚硫酸氢钠、30%过氧化氢溶液，均为国产分析纯。

1.2 设备

9099型全智能精米机：上海浦运机电设备有限公司；YD-88型多功能烘干箱：浙江省瑞安市华兴机电有限公司；PB-10酸度计：赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；SHZ-B水浴恒温振荡器：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；5810 R高速离心机：艾本德中国有限公司；UV-2000紫外可见分光光度计：尤尼柯(上海)仪器有限公司；SEC-2Y远红外线食品烤炉、SAIN-MATE搅拌机：广州三麦机械设备有限公司；HK-04 A手提式粉碎机：旭朗机械设备有限公司；100目、120目分样筛：浙江上虞市五四仪器筛具厂；CR-410色彩色差计：柯尼卡美能达控股公司；TA.XT.plus质构仪：英国Stable Micro Systems。

1.3 方法

1.3.1 原料的制备与处理

大米粉的制备：将大米在水中浸泡2 h，干燥12 h，用粉碎机粉碎1 min，过120目筛。

米糠的制备：称量糙米150 g，置于精米机碾磨10 s，收集米糠，于-40 ℃下保存备用。

米糠的干热处理：将米糠摊匀于托盘上，厚度约为1 cm，分别在130、140、150、160 ℃的烤炉中各加热10、15、20 min，冷冻30 min，粉碎1 min，过100目筛，-40 ℃下冷冻保存。

参照GB 5009.3—2016中105 ℃烘箱法，测定以上样品水分含量。

1.3.2 过氧化物酶活力的测定

参照崔富贵等[14]的方法，过氧化物酶活力、过氧化物酶残余酶活力计算公式分别如下：

过氧化物酶残余酶活力=处理后的酶活力/处理前的酶活力×100%，

式中：E为过氧化物酶活力，g；A为吸光度；W为样品干基质量，g。

1.3.3 大米曲奇饼干的制作

将在最佳条件下稳定化的米糠粉碎、过筛，分别按照0%、5%、10%、15%、20%的比例加入大米粉中，均匀混合后，分别称取200 g，加入2 g泡打粉，得到混合粉。将140 g黄油、40 g白砂糖放入搅拌器打发5 min，将70 g鸡蛋液分2～3次加入，再加入混合粉混合均匀，冷藏30 min后将成型饼干在上火170 ℃、下火180 ℃的烤炉内烤制15 min，室温下冷却1 h。

1.3.4 大米曲奇饼干理化特性的测定

记录饼干烘烤前后的质量，计算大米曲奇饼干的烘烤损失率。

烘烤损失率=(M1-M2)/M1×100%，

式中：M1、M2分别为烘烤前后饼干的质量，g。

参照Gul等[15]的方法计算曲奇饼干的延展度。

延展度=d/h，

式中：d为饼干的直径，cm;h为饼干的厚度，cm。

采用色彩色差计测定曲奇饼干的L*、a*、b*值，分析大米曲奇饼干的色泽。

采用质构仪对大米曲奇饼干进行穿刺试验，测定时采用HDP/CFS P/0.25S探头，穿刺深度为10 mm，测前、测试和侧后速度分别为5、1、10 mm/s。

请9名经过专业培训的人员对饼干进行感官评价，评价标准如表1所示。

表1 曲奇饼干感官评价标准

1.4 数据处理

采用Microsoft excel 2010、SPSS 20.0对数据进行处理和分析，采用Origin 8.5制图。

2 结果与讨论

2.1 干热处理对米糠过氧化物酶残余酶活力的影响

注：不同大写字母表示不同处理温度的米糠的过氧化物酶残余酶活力差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示不同处理时间的米糠的过氧化物酶残余酶活力差异显著(P<0.05)。

米糠稳定性差主要是因为米糠中的油脂易发生氧化酸败和水解酸败[16]，其中的脂肪酶和氧化酶是控制这些反应的关键[17]。与脂肪酶、氧化酶等酶相比，过氧化物酶的耐热性极强，所以，米糠过氧化物酶活力的大小可以反映其热稳定化处理的效果，当过氧化物酶的残余酶活力不超过5%时，说明过氧化物酶失活，脂肪酶和氧化酶也已失活[18]。

当处理温度达到160 ℃时，米糠焦糊，所以只测定了米糠在130、140、150 ℃下处理10、15、20 min的过氧化物酶残余酶活力。随着处理温度的升高和时间的延长，米糠的过氧化物酶残余酶活力降低。在150 ℃、20 min的处理条件下，米糠的过氧化物酶残余酶活力最小，为4.33%，相比130 ℃、10 min处理条件下的米糠其值降低了94.6%，说明此条件可有效降低脂肪酶的活性，从而抑制米糠酸败。

2.2 干热稳定化米糠对大米曲奇饼干烘烤损失率的影响

将在150 ℃、20 min条件下处理的米糠粉碎，过筛后分别加入大米粉中制作饼干，其烘烤损失率如图2所示。随着米糠添加量的增加，大米曲奇饼干的烘烤损失率整体呈现下降趋势，在5%和15%的添加量时显著降低，这是因为米糠中含有大量膳食纤维，其主要成分为非淀粉多糖和木质素，这些多糖含有大量的亲水基团，使得米糠具有较强的吸水性和持水性[19]。在制作大米曲奇饼干的过程中，米糠中的膳食纤维吸水膨胀，并可保持产品水分含量的稳定，因此，随着米糠量的增加，大米曲奇饼干的烘烤损失率降低。

注：不同字母代表数据间存在显著性差异(P<0.05)，图3同。

2.3 干热稳定化米糠对大米曲奇饼干延展度和色泽的影响(表2)

表2 大米曲奇饼干的延展度和色泽

注：结果以“平均值±标准差”表示，同列的不同字母表示数据存在显著性差异(P<0.05)，表3同。

在一定范围内，大米曲奇饼干的口感会受延展度的影响，延展度越大，饼干越酥脆，口感越好[20]。Sharif等[21]的研究表明，将微波稳定化处理3 min的米糠脱脂后加入小麦粉中制作饼干，随着处理米糠添加量的增加，饼干的延展度显著降低。另有研究表明，添加全脂米糠可改善饼干的延展度，添加脱脂米糠则会出现相反结果[22]。而在本研究中，与对照组相比，米糠曲奇饼干的延展度无显著性变化，这说明干热稳定化米糠的添加不会改变饼干的延展度。

色泽是曲奇饼干重要的感官指标之一。随着米糠添加量的增加，曲奇饼干的L*值、b*值降低，a*值显著增加，这说明干热稳定化米糠的添加使大米曲奇饼干表面的亮度和偏黄的程度降低，偏红的程度增加。这可能是因为在加热过程中，米糠中的蛋白质和糖类(戊聚糖、木糖、甘露糖、半乳糖等)发生了美拉德反应，使曲奇饼干颜色变深。

2.4 干热稳定化米糠对大米曲奇饼干硬度的影响

图3显示了不同米糠含量的曲奇饼干穿刺硬度的变化，随着米糠添加量的增加，饼干的穿刺硬度呈现先增加后减小的趋势，在添加量为10%时，硬度达到最大。主要原因可能是米糠的添加使饼干的结构变得粗糙，增加了硬度，但当米糠添加到一定量时，由于加入的量过多，米糠良好的吸水性与持水性又会导致饼干的水分增加[19]，内部结构变得柔软，从而降低了大米曲奇饼干的硬度。

图3 米糠添加量对大米曲奇饼干穿刺硬度的影响

2.5 干热稳定化米糠对大米曲奇饼干感官特性的影响(表3)

表3 大米曲奇饼干的感官评价

随着米糠量的增加，与对照组相比，曲奇饼干的表观、硬度和适口性的评分无显著性差异，其原因是：虽然米糠的添加会使饼干的粗糙感和沙质感增强，但由于饼干具有酥脆性的特点，各产品的口感无明显差异。饼干的色泽评分随米糠量的增加而增加，香味评分在米糠添加量为15%和20%时较高，这可能是因为饼干在加热的过程中，米糠中的蛋白质、糖类和脂质发生了化学反应，产生了更多的香味物质。当添加量为0%和15%时，大米曲奇饼干的综合评分较高。且有研究表明，在饼干中可添加10%～20%的米糠，其中稳定的全脂米糠添加量可达20%，未稳定的全脂米糠或稳定的脱脂米糠添加量可达10%，适用于各种烘焙产品[23]。

3 结论

本研究采用干热法对米糠进行稳定化处理，得到的最佳条件为在150 ℃下加热20 min，此时，米糠的过氧化物酶残余酶活力为4.33%，能有效防止米糠酸败变质。将干热稳定化的米糠添加到大米曲奇饼干中，可使曲奇饼干的烘烤损失率降低，色泽变暗，香味增强，但对饼干的延展度、表观、硬度和适口性无显著影响。此外，在米糠添加量为15%和20%时，饼干的香味得分较高。综合考虑饼干的总体品质，添加15%的干热稳定化米糠，可生产出营养与口感兼备的无麸质曲奇饼干，此时饼干的烘烤损失率低、香味浓郁、色泽较好、营养价值高。因此，经干热稳定化处理的米糠可用于大米曲奇饼干的生产中。