不同热处理方法对黄米淀粉体外消化及品质特性的影响

张素敏，张瑞，王晓闻

山西农业大学食品科学与工程学院（太谷 030801）

黄米，即黍子去皮后的米，是干旱和半干旱地区的一种主要粮食作物。在山西，尤其以晋北的黄米较为出名，是当地人非常爱吃的一种杂粮。一般的加工方式是将其做成油炸糕、黄米汤圆、黄米粽子、黄米酒等[1-3]。黄米的综合营养价值很高，富含碳水化合物、蛋白质、多种维生素和微量元素，使得黄米具有预防肝损伤和心脑血管疾病等功能[4-6]。

淀粉的品质特性通常包括淀粉的颗粒特性、凝胶特性、糊化特性等，这些性质与淀粉深加工产品品质的关系最为密切。同时，淀粉的颗粒形态、直链与支链淀粉的比例、加工处理方式等，又影响淀粉的消化速率，而淀粉的消化性，又决定其营养价值和保健功能。

近年来，国内外对黄米的研究主要集中在黄米蛋白的功能特性、黄米的种植技术以及一系列黄米产品的开发等方面[7-9]，而对黄米淀粉及特性方面的研究还很少。因此，此次试验通过对黄米淀粉进行不同的热处理，研究热处理的方式对黄米淀粉品质特性及体外消化率的影响，以期为黄米的精深加工产业及科学的饮食提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄米（东方亮），山西东方物华农业科技有限责任公司；α-淀粉酶（3 700 U/g），北京索莱宝科技有限公司；氢氧化钠、酒石酸钾钠、亚硫酸钠、无水葡萄糖、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、二氯甲烷，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

多功能粉碎机，上海兆申科技有限公司；HSJ系列恒温水浴搅拌器，江苏科析仪器有限公司；KDC-1044L大容量低速离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司；YHG-400-BS-II远红外快速干燥箱，上海跃进医疗器械厂；RVA快速黏度分析仪，Perten公司；JSM-6490LV扫描电子显微镜，日本JEOL；Tensor 27傅里叶变换红外光谱仪，美国Bruke公司。

1.3 试验方法

1.3.1 黄米淀粉的提取[10]

将200 g黄米粉用0.75 mol/L的氢氧化钠的氢氧化钠溶液，按照固液比1∶4的比例浸泡提取，提取温度45 ℃，提取时间3 h，随后将提取液进行沉淀。沉淀完成后将上层液倒出，再次用0.75 mol/L的氢氧化钠进行二次提取，在二次提取的沉淀中加入适量蒸馏水，在4 000 r/min下离心15 min，取出，倒出上层液，只取中层淀粉，放入烧杯中，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，离心沉淀，重复多次，直到加入酚酞不再变红为止，将上清液倒出，将沉淀放入恒温干燥箱中干燥，24 h后取出，即得到黄米淀粉。

1.3.2 黄米淀粉的3种热处理方式

1.3.2.1 蒸煮处理黄米淀粉

取一定量的黄米淀粉，放入培养皿中，将培养皿放入不锈钢锅中进行蒸煮，水开时开始计时，在锅内蒸煮45 min后，取出放入干燥箱内烘干，取出，磨碎，备用。

1.3.2.2 高温油炸处理黄米淀粉

取一定量的黄米淀粉，在油炸锅用植物油进行油炸，调整油温为170 ℃，油炸5 min后，取出，尽量把更多残留的油倒出，将炸好的淀粉放入培养皿中，倒入二氯甲烷浸泡，脱去油脂，倒出二氯甲烷，将装有淀粉的培养皿放在通风处，自然风干，磨碎，备用[11]。

1.3.2.3 烘焙处理黄米淀粉

取一定量的黄米淀粉于烤箱内，在150 ℃下烘焙10 min，取出，晾凉后磨粉，备用[12]。

1.3.3 黄米淀粉的体外消化吸收率的测定

1.3.3.1 缓冲液的配制

配制磷酸盐缓冲溶液：配制若干1 mol/L的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，用46.3 mL 1 mol/L的磷酸氢二钠和53.7 mL 1 mol/L的磷酸二氢钠配制成0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液。

1.3.3.2 还原糖含量的测定

将12.6 g DNS和524 mL 2 mol/L氢氧化钠溶液，加入到1 000 mL含有370 g酒石酸钾钠的热水溶液中，再加10 g结晶酚和10 g亚硫酸钠，搅拌溶解，冷却后加蒸馏水定容至2 000 mL，储存在棕色瓶中，在室温下放置7～10 d后使用。

葡萄糖标准曲线的绘制[13]：取7支20 mL具塞试管，编号，分别加入0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0和1.2 mL 1 mg/mL葡萄糖标准液，加蒸馏水补至2 mL，再加入1.5 mL 3,5-二硝基水杨酸（DNS）试剂，配成不同葡萄糖含量的反应液。之后，将各管振荡摇匀，在沸水浴中加热5 min，取出冷却至室温，分别用蒸馏水定容至20 mL，加塞后颠倒混匀。用1号管作空白调零，用分光光度计测定540 nm波长处2～7号管的吸光度。以葡萄糖质量（mg）为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制出葡萄糖标准曲线。

图1 葡萄糖标准曲线

1.3.3.3 模拟体外消化

准确称取未加工以及不同方式处理过的黄米淀粉，各2 g，分别加入至小烧杯中，倒入磷酸盐缓冲溶液，搅拌均匀，加入1 mLα-淀粉酶溶液，移入50 mL容量瓶中，用磷酸盐缓冲溶液进行定容。再倒入小烧杯中，放在38 ℃的恒温水浴锅中，不时进行搅拌振荡。分别在0，1，2，3和4 h时，取3 mL放在离心管中，以4 500 r/min离心10 min，取1 mL上层清液，放入25 mL容量瓶中，用3,5-二硝基水杨酸定容，用3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖的含量。重复操作，用加入α-淀粉酶后水解的还原糖质量占样品干质量来表示黄米淀粉的体外消化率[14]。

1.3.4 不同处理方式对3种米淀粉品质特性的影响

1.3.4.1 不同处理方式对黄米米淀粉糊化特性的影响

将未处理及处理过的黄米淀粉粉碎过100目筛备用。准确量取25.0 mL蒸馏水，移入干燥洁净的专用小铝筒中，再称取3 g淀粉样品，转移至专用的小铝筒中，将小螺旋桨放置于小铝筒搅拌均匀。设置RVA黏度仪初始温度50 ℃并保持1 min，然后以12 ℃/min的速度将温度调至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，最后以12 ℃/min的速度将温度降至50 ℃并保持2 min，整个测试过程历时13 min。将小铝筒和小螺旋桨放入RVA黏度仪中，将小螺旋桨卡在RVA旋转塔上，启动RVA黏度仪，摁下旋转塔，以960 r/min搅拌10 s，形成悬浊液后，将转速设置为160 r/min，直至试验结束。按以上述步骤完成所有黄米淀粉黏度的测定[15]。

1.3.4.2 不同处理方式对黄米淀粉的颗粒特性的影响

使用JSM-6490LV扫描电子显微镜查看黄米淀粉的形态差异。将磨碎的黄米淀粉过孔径0.150 mm筛后用扫描电镜对其颗粒形态进行扫描[16]。

1.3.4.3 不同处理方式对黄米淀粉的FTIR分析

对不同方式处理后的黄米淀粉进行傅里叶红外光谱测定，采用KBr压片法。取1 mg样品和150 mg KBr，置于研钵中，混匀后压片，在400～4 000 cm-1范围内进行红外光谱扫描[17]。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对黄米淀粉的体外消化的影响

由图2可知，未处理过的以及通过蒸煮、烘焙、油炸处理后的黄米淀粉的体外消化率都是随着消化时间的增长，消化率随之提高。这是因为热处理使得淀粉糊化，从胶束状淀粉链构成的β-淀粉转变成更容易消化的α-淀粉。蒸煮的消化率最高，在4 h时消化率接近70%，烘焙油炸次之，油炸后的黄米淀粉和烘焙后的黄米淀粉消化差异较小。这可能是由于蒸煮比烘焙和油炸更容易使淀粉糊化。淀粉在蒸煮过程中增加了水解速率，使得淀粉颗粒内部的氢键被打开，使其更容易被酶攻击，因此蒸煮处理的消化率要高于烘焙及油炸处理的消化率。

2.2 不同处理方式对黄米淀粉黏度的影响

由表1可知，不同处理方式对黄米淀粉黏度产生了较大的影响，经过不同热处理后淀粉的峰值黏度、崩解值、回升值均低于未经热处理淀粉的值，原因可能是热处理改变了淀粉的稳定性，影响了淀粉颗粒结合水的能力。经过油炸处理的淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回升值均大于经过蒸煮和烘焙处理的淀粉，原因可能是油炸相对于蒸煮和烘焙对淀粉结构的影响更为明显[18]；相对于蒸煮和烘焙处理，油炸处理后的淀粉冷糊稳定性更差，凝胶性更强，更容易老化。烘焙处理的淀粉的崩解值比蒸煮和油炸的高，说明经过烘焙处理的淀粉的热稳定性较差。

图2 黄米淀粉蒸煮、烘焙、油炸、未处理的消化率

表1 烘焙黄米黏度结果

2.3 不同处理方式对黄米淀粉颗粒特性的影响

从图3可以看出，未经过热处理的黄米淀粉颗粒看起来比较圆润，颗粒也比较分散，经过蒸煮和烘焙处理过的淀粉的颗粒形态和分散性与未处理过的淀粉很相似，变化不明显，经油炸处理后的淀粉颗粒变大，而且分散性差，聚集在一起，有些粘连，这是由于在油炸过程中，淀粉和油脂相互作用，生成淀粉-脂质复合物，使其颗粒增大，随着油炸的进行，淀粉颗粒发生崩解，相互靠近，使得淀粉颗粒发生聚集，有些粘连。

2.4 不同处理对黄米淀粉FTIR的影响

由图4可知，黄米淀粉经过蒸煮和烘焙处理后的吸收峰与未处理过的很相似，只有在吸收峰强度和峰位上有些细微的差别，而经过油炸处理的黄米淀粉的吸收峰无论是在峰的强度还是峰位上都有较大的差异。在3 443 cm-1附近有一个宽的很强的吸收峰是O—H的伸缩振动，油炸的比其他3种的峰要窄，强度也要弱一些；在2 932 cm-1附近出现的一个中等强度的峰，是亚甲基CH2的伸缩振动，原淀粉和蒸煮、烘焙处理的淀粉强度均比油炸的淀粉在此位点的峰强度要大；油炸的淀粉在1 743 cm-1附近有一个峰，但其他3种淀粉在此位点并没有峰；1 645 cm-1附近的吸收峰是淀粉中吸附水中无定型区域[19]，同样油炸淀粉在此位点的峰强度比其他3种的要弱；1 500 cm-1以下未处理和处理过的淀粉均在相近的位点出现峰值，但油炸的淀粉峰强度均小于其他3种淀粉。由此可知，油炸这种处理方式对淀粉的结构影响比较大。

图3 不同处理和未处理的淀粉的扫描电镜图

图4 不同处理和未处理黄米淀粉的红外光谱图

3 结论

试验表明，在不同的处理方式中烘焙和油炸两种处理方式对黄米淀粉消化率影响相似，高温油炸处理后的黄米淀粉消化率最低，蒸煮处理后淀粉消化率最高；经过油炸处理的淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回升值均大于经过蒸煮和烘焙处理的淀粉，油炸处理后黄米淀粉的颗粒变大，分散性变差，变得有些粘连和聚集，而烘焙和蒸煮处理对黄米淀粉的颗粒特性与未处理的淀粉很相似，变化不明显；经过红外光谱检测，蒸煮和烘焙后的淀粉与原淀粉比较，吸收峰非常相似，而油炸后的淀粉与原淀粉相比吸收峰无论是峰的强度还是位置均差异较大。因此，油炸这种热处理相对于蒸煮和烘焙对淀粉的形态和品质特性影响较大，淀粉形态变化必然会引起其应用性质的变化，这就为以后在对黄米淀粉进行深加工的研究上提供了一定的理论基础。