高抗性淀粉大米对方便米饭品质及GI 值的影响研究

罗霜霜，张星灿,2✉，杨 健，周泽林,2，刘 建

（1. 四川东方主食产业技术研究院，四川 成都 611130；2. 四川省食品发酵工业研究设计院，四川 成都 611130）

随着现代社会生活节奏的加快和消费者生活水平的提高，方便米饭以方便营养、适口性广泛、符合大部分中国人饮食习惯而深受消费者的喜爱。调查显示，2019 我国方便米饭市场零售规模为7.92 亿元，按照2019 年方便米饭市场规模的同比增长率18.93%，2020 年中国方便米饭的市场规模预计可达9.42 亿元，可见中国方便米饭市场容量巨大[1]。

在消费者生活方式变化的同时，我国糖尿病的患病人也急剧增加，2019 年我国糖尿病患者人数高达1.16 亿，位居全球第一，糖尿病已成为危害现代人类健康的一大杀手[2]。研究表明，饮食干预是防治糖尿病的一种可行有效的手段，糖尿病患者食用低血糖生成指数（GI）食物可有效控制餐后血糖，辅助糖尿病患者管控病情[3]。GI 是描述食物生理学参数的指标，反映了不同食物能够引起人体血糖升高的能力[4]。GI 值小于55 的食品为低GI 食品，GI 值大于70 则为高GI 食品，GI 值位于两者之间的食品则为中GI 食品。低GI食物可以缓慢吸收、持续释放能量，有助于维持血糖稳态，预防糖尿病[4]。然而，市面常见方便米饭的GI 值高达83，不适宜Ⅱ型糖尿病人群长期食用[5]。

研究表明，抗性淀粉含量高的食物有着较低的血糖生成指数[6]。抗性淀粉（RS）是指在人体小肠中不能被消化，但可在结肠中被微生物菌群发酵分解的淀粉，具有稳定餐后血糖、控制糖尿病、降低血液胆固醇含量、减少肥胖和结石的发病率等生理功能[7-12]。已有试验证实高RS 大米为低GI 食物，与普通大米相比较，具有低升糖、高饱腹、缓消化的特点，能较好地平稳Ⅱ型糖尿病患者的餐后血糖和血脂水平，适合糖尿病患者长期食用[13]。中国超过三分之二的人口以大米为主食，而米饭中RS 含量很低，一般不超过2.1%[14]。

目前，国内外对方便米饭的研究主要集中在生产工艺和品质改良等方面[15-19]，但关于方便米饭降低血糖生成指数的研究处于空白，同时方便米饭还存在感官品质欠佳、货架期易回生等问题，使得方便米饭与现有市场上的主流方便食品相比竞争力较弱，造成方便米饭市场发展滞缓。此外，高RS 大米精深加工食品的研发已成为食品领域的新热点，国内高RS 大米加工食品已有速食粥、饼干、馒头等多种主食产品[20-21]，但利用高RS大米加工方便米饭相关研究还未见报道。基于此，利用高RS 大米对方便米饭品质及GI 值的影响进行研究。

本试验以高RS 大米和市场普通大米为原料，研究不同添加量的高RS 大米对方便米饭质构特性、感官评分、GI 值的影响。通过质构特征分析和差示扫描量热仪，以米饭硬度、相对结晶、回生焓为指标，研究不同添加量的高RS 大米对不同贮存时间下的方便米饭老化回生状况的影响。本试验为低GI 方便米饭产品开发与大米精深加工提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高RS 大米（籼米）：成都天健君农业科技有限公司；秋溢大米（粳米）：黑龙江江秋然米业有限公司。

1.2 仪器与设备

PP 米饭托盒和高阻隔盖膜：青岛日之容塑料制品有限公司；反压高温蒸煮锅：博远涂装设备有限公司；方便米饭充填封口机：温州齐力机械有限公司；电子天平：福州华志科学仪器有限公司；质构仪：上海腾拔仪器科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 加工工艺

原料大米→清洗→浸泡→定量充填→封口→高温高压杀菌→冷却→成品

在前期研究的基础上[22]，方便米饭具体制作工艺如下所示：将高RS 大米和普通大米分别用流动水反复冲洗，在水中浸泡大米60 min 后，放入两级筛去除多余的流动水。将高RS 大米与普通大米按试验设计的质量比混合，按照米水比1∶0.9（即大米原料和饮用水质量比），将原料放入PP 米饭托盒拌匀分装，封口机封口。再将密封好的米饭样品置于反压高温蒸煮锅，进行高温高压灭菌后取出，擦干产品盒外表面水分，组合包装形成方便米饭成品，储藏于常温条件下。

1.3.2 原料大米特性指标分析

水分含量按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定：直接干燥法；

脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》测定：索氏抽提法；

灰分含量测定按照GB/T 5009.4—2016《食品中灰分的测定》测定；

蛋白质含量按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定：凯氏定氮法；

淀粉含量按照GB/T 5009.9—2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》：酸水解法；

直链淀粉含量按照GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》测定；

本试验原料大米特性指标分析均以干基计。

1.3.3 方便米饭的质构分析

在黄思雨等方法进行改进[23]，随机选择三颗蒸煮后不同储存的时间（0、1、7、14 d 及7、14 d加热后）下完整饱满的饭粒，以放射线状平放于质构仪载物台上，采用TPA 模式。质构仪参数的设定：P/36R 探头，测前速率5 mm/s，测定速率0.5 mm/s，测后速率5 mm/s，触发力5 g，2 次压缩间隔时间5 s，压缩程度50%。每次取三粒米饭，平行测试5 次，去掉最大值和最小值，取平均值作为结果[24]。

1.3.4 方便米饭的感官评分方法

评定标准依据夏青等研究得出的感官评分标准进行修改后对米饭进行赋分[25]。将方便米饭样品用加热包加热8 min，随机选取10 名专业人员对样品的色泽、气味、外观结构、粘性、弹性、硬度、滋味和分层7 个指标进行综合评分[19]，具体评分规则如表1 所示。

表1 鲜湿方便米饭感官评分标准Table 1 Flavor evaluation criteria for fresh and wet instant rice分

1.3.5 方便米饭的相对结晶度测定

在不同储存时间下分别取出一定量的方便米饭，按1∶3 比例加入无水乙醇，浸泡12 h 后，在恒温鼓风干燥箱中37 ℃干燥12 h，粉碎100目筛。测定前在具有一定湿度的干燥器中平衡过夜。取适量样品放入带凹槽的玻璃片中，测试时电压为40 kV，靶型为Cu/Kα，放射波长为0.154 nm，扫描范围为5～40 °（2θ），扫描速率约为3 °/min[23]。

1.3.6 方便米饭的回生焓测定

（3）湿润烧伤膏商品名为美宝湿润烧伤膏，是中药制剂，为浅棕黄色至深棕黄色的软膏，具麻油香气，其主要成分是黄连、黄柏、黄芩、地龙、罂粟壳。主要作用为清热解毒、止痛、生肌，常规用于各种烧、烫、灼伤。中医认为化疗性静脉炎是指输液过程中的穿刺和留置针致局部脉络血行不畅，血瘀阻滞，不通则痛；气血不畅，津液输布受阻肿胀，瘀血内蕴，蕴久化热，则局部发热；脉络损伤，血溢肌肤或血热内蕴则局部发红，其发热机理为气滞血瘀，毒结凝滞于血脉致局部脉络、气血运行不畅，治疗应以清湿热、活血化瘀、散结止痛为主。故我科扩大湿润烧伤膏的应用范围，将其与喜辽妥软膏交替外敷，用于化疗性静脉炎的预防和治疗，取得了显著效果。

米饭样品制备同1.3.6，用标准铟对仪器进行校正，在不同储存时间下称取米饭样品10 mg 放入液体坩埚，以10 ℃/min 的速度从30 ℃加热到100 ℃保温5 min，以空坩埚作参比，载气为氮气，流速10 mL/min。记录淀粉晶体熔化热流变化，并根据峰面积计算回生焓值[19]。平行测试5 次，去掉最大值和最小值，取平均值作为结果。

1.3.7 方便米饭的GI 值测定

受试者为健康成年人，平均年龄在（25.67±5.21）岁，男女各半，非孕妇及乳母，共计14 人；体质指数（body mass index；BMI）在正常范围内（20.83±1.98）kg/m；无糖尿病史（或糖耐量受损），无其他代谢性疾病、消化系统疾病、内分泌系统疾病及相关家族史；所有研究对象年龄、性别、BMI 差异均无统计学意义（均P＞0.05）。受试者在试验前均签署知情同意书[26]。

方法：GI 测定按照WS/T 652—2019《食物血糖生成指数测定方法》：Wolever 法。

1.4 数据分析

采用SPSS 13.0 和Origin Pro 9.0 软件进行相关数据分析及统计。以上每组试验均独立重复三次。

2 结果与分析

2.1 原料大米的特性指标分析

原料大米品种的理化指标不同，方便米饭的品质也随之不同。大米含水量过高容易变质，大米水分含量应该控制在14.00%以下。大米中脂肪含量范围在0.33%～0.80%之间，在大米成分中占比较少，对米饭的光泽、滋味和口感等有一定程度的影响[23]。一般来说，大米蛋白质含量高于9.00%，蒸煮时吸水率高，体积膨胀率大，米饭口感较硬[27-28]。大米中的RS 含量很低，米饭中RS含量范围在1.0%～2.10%。本试验所用原料大米的特征指标分析由表2 所示，普通大米和高RS 大米含水量低于14.00%，分别为12.65%和11.12%。两种原料大米的脂肪含量、蛋白质含量差别不显著。高RS 大米的直链淀粉和抗性淀粉显著高于普通大米，高RS 大米的直链淀粉含量为28.12%，是普通大米直链淀粉含量的1.76 倍，抗性淀粉含量高达 7.12%，是普通大米抗性淀粉含量的6.19 倍。

表2 原料大米的特性指标分析Table 2 Analysis of physical and chemical indicators of rice %

2.2 高RS 大米对原料特征指标的影响

不同高RS 大米添加量对方便米饭原料特征指标的影响如表3 所示。高RS 大米对米饭中脂肪和蛋白质的含量影响不显著，对总淀粉、直链淀粉和抗性淀粉含量的影响显著。随着高RS 大米含量的增加，方便米饭的抗性淀粉和直链淀粉的含量也相应增加，总淀粉的含量相应减少。此外，对比表2 和表3 发现，蒸熟后高RS 米饭的抗性淀粉和直链淀粉（26.73%和7.12%）比高RS大米（29.77%和7.87%）有所增加。

表3 高RS 大米添加量对鲜湿方便米饭理化指标的影响Table 3 Effects of high RS rice on the physical and chemical indexes of fresh and wet instant rice %

2.3 高RS 大米对方便米饭品质和GI 值的影响

不同添加比例的高RS 大米对方便米饭质构、感官评分与GI 值的影响分别如表4 和表5 所示，随着高RS 大米添加量的增加，方便米饭的硬度和咀嚼性呈现显著变化，弹性和回复性变化不显著。当方便米饭中高RS 大米添加量为100%时，对比高RS 大米添加量0%，方便米饭硬度增加了1.49 倍，咀嚼性增加了82.74%。随着高RS 大米增加，方便米饭感官评分和GI 值随之降低。可能由于原料中RS 与直链淀粉含量影响了方便米饭的GI 值和感官评分。RS 与膳食纤维发挥类似的生理功效，不能被健康人体小肠所消化吸收[29]。因此方便米饭中直链淀粉与RS 含量越高，淀粉的消化速度越缓慢，餐后血糖和胰岛素浓度越低，方便米饭的GI 值也就越低，这与本研究的结论基本相符。

表5 高RS 大米对方便米饭感官评分与GI 值的影响Table 5 Effect of high RS rice on the flavor score and gi value of instant rice

2.4 高RS 大米对方便米饭抗老化效果的影响

2.4.1 高RS 大米对方便米饭硬度的影响

米饭贮藏过程中容易老化发生变硬现象，影响米饭的食味品质。高RS 方便米饭在贮藏0、1、7、14 d、7 d-加热后、14 d-加热后的硬度变化，如表5 和图1 所示。随着贮藏时间的增加，方便米饭的硬度逐渐增加，高RS 大米添加量越多，米饭的硬度越快。贮藏14 d 后，随着高RS 大米添加量的增多，方便米饭样品硬度的平缓增加，硬度分别增加了19.38%、23.00%、31.00%，当高RS 大米添加量大于60%时，硬度增速越来越快，硬度分别增加了56.79%、81.26%。对贮藏7d-加热后、14 d-加热后的方便米饭复热，对比相同贮藏时间（7 d、14 d）未加热的方便米饭，其硬度降低。

图1 高RS 方便米饭在贮藏过程中的硬度变化Fig.1 Hardness change of high RS instant rice during storage

2.4.2 高RS 大米对方便米饭相对结晶度的影响

在贮藏过程中，米饭发生回生现象，即淀粉分子相互聚集不断形成结晶体。在贮藏期间，不同品种的大米回生程度不同，相对结晶度不同。不同高RS 大米添加量的方便米饭在贮藏0、1、7和14 d 后的相对结晶度，如图2 所示。贮存时间为0 d 时，方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为100%）＞方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为80%）＞方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为60%）＞方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为40%）＞方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为20%）＞方便米饭结晶度（高RS 大米添加量为0%）。随着贮存时间的增加，方便米饭的结晶度有所增加。方便米饭贮存7 d 后，高RS 大米添加量越多，方便米饭的结晶度越高。未加高RS 大米的方便米饭的结晶度增速低于其它加入高RS大米的方便米饭增速。贮存14 d 后，高RS 大米添加量为100%的方便米饭结晶度增速最快，结晶度最高。

图2 高RS 方便米饭在贮藏过程中的结晶度变化Fig.2 Crystallinity change of high RS instant rice during storage

2.4.3 高RS 大米对方便米饭回生焓的影响

试验研究了在0、1、7、14 d 不同的储存天数下，高RS 大米添加量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）对方便米饭回生焓的影响，如图3所示。在新鲜米饭中未测出回生焓。贮藏1 d 后，不同高RS 大米添加量的方便米饭的回生焓没有明显差异。随着储存天数的增加，不同高RS 大米添加量的方便米饭的回生焓表现出一致的高回生焓。在同样贮存条件下，高RS 大米添加量越高的方便米饭的回生焓相应越高。

图3 高RS 方便米饭在贮藏过程中的回生焓变化Fig.3 The retrogradation enthalpy change of high RS instant rice during storage

结合米饭硬度、相对结晶度和回生焓三方面的分析来看，不同添加量的高RS 大米在贮藏过程中对方便米饭老化程度具有明显的影响，高RS大米添加量越高，方便米饭在贮藏过程中的硬度和老化程度越高。

3 结论

本试验以高RS 大米和市场普通大米为原料，研究不同添加量的高RS 大米对方便米饭质构特性、感官评分、GI 值的影响。通过质构特征分析和差示扫描量热仪测定在不同贮存时间0、1、7、14 d 下，不同添加量的高RS 大米对方便米饭淀粉抗回生效果的影响。结果显示，高RS 的添加提高了方便米饭硬度和粘性，降低了方便米饭的感官评分值，说明高RS 大米中直链淀粉含量高影响方便米饭的品质。高RS 大米的添加，方便米饭的直链淀粉和抗性淀粉含量增加，表明高RS大米直链淀粉高导致淀粉分子链之间的氢键作用增强，米饭容易老化回生，口感变硬。随着高RS大米的添加，提高了方便米饭中RS 的含量，从而降低产品的GI 值，说明米饭中RS 含量高能降低其GI 值。 随着贮存时间的增加，高 RS 大米的添加量增加，方便米饭的，硬度、相对结晶度、回生焓相应增加。