杂粮同熟化技术的应用拓展研究

2021-03-24宋善武

粮油食品科技 2021年2期

宋善武

（北京古船米业有限公司，北京 101301）

随着粮食加工能力的提高及副食种类的增加，精米精面逐渐占领人们的餐桌，由于大米中缺乏必需氨基酸，在其加工精度提高而带来口感改善的同时，也加重了营养成分的失衡。2017年，我国慢性病确诊患者人数已接近3亿人，占总人口的 22%，并有逐渐年轻化的趋势[1]。近年来的研究结果显示，人类健康情况的恶化和主食“加工精度过高”、饮食单一化有密切的关系[2]。

造成人们较少食用杂粮杂豆的主要原因之一，就是因为杂粮杂豆口感不佳且烹饪相对困难。因此有必要在现有技术基础之上进一步研发，形成系列产品，充分发掘同熟化技术的潜力。

不同人群对营养有不同的需求。对典型人群饮食需求的调查如表1[3-4]。

表1 孕妇和乳母主要微量营养素膳食参考摄入量（DRIs）Table 1 Dietary Reference Intakes (DRIs) of major micronutrients for pregnant women and lactating mothers

综合不同消费者的营养需求分析，我们认为，有必要对杂粮食品的配方进行差别化调整，以更广泛的适应不同人群。

1 材料和方法

1.1 实验材料

大米、小米、红豆、绿豆、黑米、燕麦米、薏米、玉米糁，红米、黄米：原料产地为吉林省榆树市。

1.2 实验依据

将上述原料按氨基酸评分差值法和品尝评分实验所得比例混合，依据差异化需求，氨基酸评分差值计算原理如公式（1）：

氨基酸评分差值（AASD）是在氨基酸评分基础上提出的，它是以FAO/WHO评分标准模式值为 100，得出某种食物氨基酸与模式值相比较后的相差值。使用氨基酸评分差值（AASD）可以更直观、方便地比较和计算不同食物间必需氨基酸含量和互补配比。

根据营养学理论，两种食物中的某氨基酸实现理想互补时，满足如下公式（2）：

其中 W、Wx为已知食物摄入量（大米）和与之互补的食物摄入量（杂粮）；P、Px为相应两种食物的蛋白质含量；|AASD|、|AASDx|为相应两种食物氨基酸评分差值AASD的绝对值。两种食物互补后计算所得的AASD值越接近0，互补效果越好。

1.3 实验方法

对1.1中原料进行预熟化处理，红豆在45 ℃下浸泡8 h，沥干后经10 000 w微波处理15 min；绿豆：40 ℃浸泡 2 h沥干后 400 w微波处理8 min；黑米：45 ℃浸泡2 h沥干后700 w微波处理1 min；玉米：40 ℃浸泡2 h沥干后700 w微波处理 1 min；燕麦米：40 ℃浸泡 2 h沥干后1 000 w微波处理1 min；薏米：40 ℃浸泡8 h沥干后1 000 w微波处理2 min。

对样品进行蒸煮，加水量为 1∶1.6；蒸饭时间30 min。

1.4 样品分析

对熟制后的样品进行质构测试和成分分析，与普通大米进行质构指标的比对。

依据以上机理，我们设计了 3种样品，具体混合比例如表3所示。由于样品1和样品2成分相近，故本实验对样品1和样品3进行测试。

本实验的质构分析检测模式选择为压缩（TPA模式），压缩形变：40%；最小起始力：0.15 N；测试速度：10 mm/s；回升速度：20 mm/s；回升高度：40 mm。根据TPA数据，可通过软件可以分析出：硬度、粘着性、弹性、回复性、胶着性、咀嚼性。该测定与感官评价相比，通过科学的手段数据化的分析产品质构，在一定程度上减少人为主观因素带来的评价差异，更为科学化的判定产品感官品质。具体结果见表3。

表3 产品配料及占比（质量比）Table 3 Product ingredients and proportion (mass ratio)

2 实验结果及讨论

2.1 质构实验

2.1.1 硬度和咀嚼性实验

压力测试如图1所示，先对样品施加一定的压力，使其发生形变，然后撤出压力，测定样品形状的回复时间，此实验的数据用于表征产品的硬度、回复能力等物理性质。

图1 TPA测试示意图Fig.1 Schematic diagram of TPA test

具体实验结果如图2～4及表4所示。

表4 熟制后质构数据Table 4 Texture data after ripening

图2 样品1质构测试图Fig.2 Texture test diagram of sample 1

图3 样品3质构测试图Fig.3 Texture test diagram of sample 3

图4 纯大米质构测试图Fig.4 Texture test diagram of rice

硬度表示样品达到一定变性时所必须的力。咀嚼性是将半固体的样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需的能量。研究表明米饭的质构指标中硬度指标与米饭的品质密切相关。数据可以看出，添加了杂粮的两个样品，硬度与咀嚼性均高于普通大米，这是由于杂粮的粗纤维使米饭的整体硬度有较大的提高，但硬度、咀嚼性数值均在可接受范围内[5]。

图5 样品质构实验数据Fig.5 Experimental data of sample texture

2.1.2 黏聚性、弹性、回复性测试

黏聚性可模拟表示样品内部黏合力，反映了产品是否爽口不黏牙，是评价米饭品质的重要指标。由图6、图7数据可以看出，样品1、样品3的黏聚性均低于一般大米，产品食用时口感好于一般大米。这是由于杂粮杂豆中的直链淀粉含量较高，使产品的整体直链淀粉含量提升，蒸煮后黏性降低[6-10]。

图6 粘附性及弹性对比Fig.6 Comparison of adhesion and elasticity

图7 三种大米回复性、内聚性的比较Fig.7 Comparison of resilience and cohesiveness of three kinds of rice

弹性为变性样品在去除变性力后恢复到变性前的体积比率。由数据可以看出，二者的弹性与普通大米差别不大，说明杂粮中粗纤维对产品的弹性影响不大，我们可以认为，杂粮的加入对产品整体的口感没有明显的负面影响。

2.1.3 回复性和内聚性

内聚性是指形成样品形态所需内部结合力的大小，回复性是指样品受外力作用后，回复原状态的能力，回复性和内聚性反映样品抵抗受损、保持自身完整性的能力。数据可以看出，三者回复性与内聚性无明显区别，这说明杂粮颗粒与大米颗粒之间的相互作用与纯大米颗粒间的相互作用差别不大，进一步验证了样品的食用品质接近大米。

2.2 营养成分测定

2.2.1 矿物质含量及维生素含量分析

样品 1、样品 3与普通大米相比，矿物质元素中铁含量提高了 127.78%和 103.33%；锌含量提高了70.8%和 52.93%。样品 1、样品 3的 VB1含量与普通大米相比提高了121.25%和101.25%；VE含量提高了168.72%和57.89%。钙、硒含量与普通大米相比无较大提高。

其中样品 1可提供孕妇每日叶酸含量（400 ug/d）的26%以及孕妇每日铁需求量的86%左右，基本达到了设计目标。细胞水平与动物水平的研究表明，VB1缺乏影响了细胞的氧化应激，促进了 β-淀粉样多肽的积累和老年斑的形成；β-淀粉样多肽的积累和老年斑的形成反过来又加剧了氧化应激，而老年性痴呆的主要病理特征是脑内β-淀粉样蛋白聚集，即这样形成的恶性循环可能与阿尔茨海默病的发生发展有关[11-13]。而近年来主食精细化发展，加剧了VB1的缺乏。从表中数据可以看出，样品的VB1含量提升均超过100%，供老年人食用，对于预防阿尔茨海默病具有重要意义。

表5 矿物质含量及维生素含量Table 5 Mineral content and vitamin content

2.2.2 氨基酸评分及互补计算

氨基酸的种类和含量是衡量食品营养价值的重要指标，营养学理论也是以组成的必需氨基酸的含量多少和相互比例的适当程度为依据来评价蛋白质优劣。氨基酸评分是正确判定各种必需氨基酸营养价值高低的重要指标，也是计算食物混合比例的依据，两种样品及纯大米的氨基酸测试结果如表6。

表6 氨基酸含量Table 6 Amino acid content g/100 g

由表6、表7数据可以看出，样品1的必需氨基酸含量和总氨基酸含量最高，分别为3.53 g/100 g和9.62 g/100 g，其次为样品3，二者均高于大米。两种杂粮米中必需氨基酸占氨基酸总量（EAA/TAA，E/T）和必需氨基酸与非必需氨基酸比值（EAA/NEAA，E/N）均大于普通大米的E/T和E/N比，杂粮米更接近世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）提出的蛋白质中EAA/TAA应达到 40%、EAA/NEAA应大于 60%的参考模式[15]。