提升全谷物扁粉拉伸品质的工艺研究

易翠平，罗 晨，徐 丽，刘 旸，董宏浩，祝 红，王 起，张兴全

（1. 长沙理工大学 化学与食品工程学院，湖南 长沙 410114；2. 广州市健力食品机械有限公司，广东 广州 511430；3. 湖南金健米制食品有限公司，湖南 宁乡 410600）

扁粉，又称河粉、切粉、米面等，是南方传统鲜湿米粉的一种，水分含量为60%～80%，一般用精米制备。近年来，随着全谷物食品的兴起，糙米作为大米的全谷物形式，因其膳食纤维、蛋白质、脂肪、微量元素等成分含量丰富，具有良好的保健功效而备受青睐[1]；制备的全谷物食品也因此具有更丰富的营养成分、功能因子和益生特性[2]。研究报道，彭国泰[3]参照精白米米线工艺制作糙米米线，但制作过程中存在难以挤压成型的问题，进而提出采用扁粉工艺替代榨粉工艺开展研究的设想。然而，目前糙米制备的全谷物扁粉存在破断距离不够、易断条等品质问题[4]，因此尚未实现大规模生产[5]。

磨浆是米粉制备的关键工艺，吴娜娜[6]等研究发现原料颗粒细度是影响糙米米线品质的重要因素之一；亦有研究报道，适当加入添加剂能改善米粉的加工性能、质构和营养特性[7]。但目前的研究多集中于不同淀粉及食用胶等添加成分方面[8]，有关不同来源的米糠及蛋白类的品质改良剂的添加尚未见研究报道；蒸片是米粉生产工艺另一个关键步骤，直接影响到大米淀粉糊化形成凝胶，糊化过度易导致米粉外观色泽暗淡且粉条黏着过稠、成型性差；糊化不足，则米粉蒸煮后口感夹生或软烂、易断条、蒸煮损失高[9]。

因此，本研究拟针对全谷物扁粉拉伸品质不理想：断条率高、破断距离短的问题，通过研究磨浆、配方和蒸片等关键工艺，以改善全谷物扁粉的拉伸品质，为全谷物食品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

星月牌早籼米糙米（含水率10.1%，米糠含量7%）：产地宁乡，湖南金健米业股份有限公司；大豆分离蛋白（蛋白含量93%）：临沂山松生物制品有限公司；木薯淀粉、谷朊粉：郑州市豫香食品发展有限公司；瓜尔豆胶：北京瓜尔润科技股份有限公司；魔芋精粉：河南华悦化工产品有限公司。

1.2 仪器与设备

精米机，LTJM-2008 型：台州市路桥京奥粮用器材厂；磨浆机，SY-12 型：浙江鲨鱼食品机械有限公司；电热鼓风干燥箱，101-12A 型：天津市泰斯特仪器有限公司；扫描电子显微镜，Triple TOF 5600 型：FEG FEI 公司；激光粒度分析仪，S3500 型：美国Microtrac 公司。

1.3 实验方法

1.3.1 扁粉制备—整米磨浆工艺（FBRN-W）

原料糙米（150 g）→拣选清洗→泡米（4 h）→磨浆→调整水分→蒸片（6 min）→水洗冷却（30 s）→切条成型

1.3.2 扁粉制备—米糠回填工艺（FBRN-B）

1.3.3 扁粉制备—普通工艺（FRN）

精米（150 g）→拣选清洗→泡米（4 h）→磨浆→调整水分→蒸片（6 min）→水洗冷却（30 s）→切条成型

1.3.4 扁粉破断距离的测定

选取扁粉（宽5 mm，厚1 mm），截取15 cm长度置于刻度尺上方，左手轻压将粉条一端固定于刻度尺零点，右手用均匀的力度轻度拉扯粉条直至断裂，记录断裂时粉条的长度距离。样品重复测试10 次，结果取平均值。

1.3.5 磨浆工艺研究

1.3.5.1 电镜观察 将待测米浆样品均匀分布于绝缘黑胶带并固定在载物台上，用氮气冲击样品表面使样品只留细薄一层，真空条件下镀金化处理后，置于Quanta-250 扫描电子显微镜下观察淀粉颗粒形貌的变化。

1.3.5.2 粒径分析 将Microtrac S3500 激光粒度仪预热完毕后，连通超纯水进行清洗同时进行背景水平测量，流速设定为50%。米浆样品在超声条件下均质30 min，加样到红色样品条进入合适测量的绿区后开始测量。

1.3.5.3 回填米糠比较 分别用相同含量的外源新鲜米糠、外源脱脂米糠、同源新鲜米糠、同源脱脂米糠，回填制备扁粉，测定破断距离。

1.3.6 原料配方优化

以回填法为基础，分别制备添加0%、3%、6%、9%、12%大豆分离蛋白；0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%瓜尔豆胶；0%、1%、2%、3%、4%、5%魔芋精粉；0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%木薯淀粉；0%、1%、2%、3%、4%、5%谷朊粉的全谷物扁粉样品，测定破断距离。

1.3.7 蒸片工艺优化

蒸片时间为3、6、9、12 min，料液比为1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5（g/mL）。

1.4 数据分析

使用软件origin8.1、Excel 2007 对实验数据进行分类整理及绘图，采用软件SPSS（Statistical Package for Social Science software）进行方差分析，结果表示为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 三种工艺制备扁粉的拉伸性能比较

扁粉的破断距离表征其拉伸特性，破断距离越大，米粉的延展性越好[10]，即拉伸性能越好。图1 是整米磨浆工艺、米糠回填工艺制备全谷物扁粉与普通扁粉的破断距离对比图。结果表明，普通扁粉的破断距离最大；两种全谷物扁粉制备工艺中，米糠回填工艺产品在拉伸品质上显著优于整米磨浆（P＜0.05），然而米糠回填工艺生产的全谷物扁粉的拉伸品质仍显著低于普通扁粉（P＜0.05）。

图1 不同工艺制备扁粉的破断距离对比图（FBRN-W、FBRN-B、FRN 分别表示整米磨浆工艺、米糠回填工艺、普通工艺；a、b、c 表示破断距离差异显著（P<0.05））Fig.1 Comparison of breaking distance among flat noodles prepared by different processes (FBRN-W, FBRN-B and FRN respectively represent whole rice refining process, rice bran backfilling process, and ordinary process; a, b and c indicate the significant difference in breaking distance (P<0.05))

研究表明，米粉品质与原料米浆结构相关[11]。因此可进一步通过对米浆结构的分析和回填米糠的选择研究较优磨浆工艺。

2.2 磨浆工艺研究

2.2.1 电镜观察

整米磨浆与米糠回填工艺制备的米浆与普通米浆样品的外观和扫描电镜结果如图2 所示。外观图中，整米米浆粗糙不匀，存在肉眼可见的颗粒；而将糙米脱成精米后的回填米浆光滑细致，手感柔顺，捏揉无颗粒感；回填米浆与普通米浆在粗细度上则无明显区别。米浆电镜图也反映出同样的结果，整米米浆在电镜的观察下看到淀粉颗粒分散不均匀且有大块的淀粉凝聚物，而普通米浆与回填米浆中淀粉颗粒分散均匀且淀粉凝聚物较小。

图2 米浆的外观和扫描电镜图（-A、-S 分别代表米浆外观图、扫描电镜图）Fig.2 The appearance and scanning electron microscope of rice slurry(-A/-S represent appearance and scanning electron microscope of rice slurry)

2.2.2 粒径分析

不同米浆的粒径分布图见图3。结果表明，普通米浆与回填浆在粒径分布上的曲线接近重叠，整米米浆则显示出明显的差异。10 μm 以下普通米浆和回填米浆粒径占比分别为85.32%、83.91%，整米米浆仅为67.04%；且整米米浆粒径大于100 μm 的占比高达3.75%。说明粒径分布是米糠回填工艺制备扁粉的拉伸品质优于整米磨浆的因素之一。Marshall[12]曾利用DSC（Differential Scanning Calorimeter）研究糙米粉不同粒径的糊化温度和糊化焓也发现糙米粉粒径越小，糊化温度和糊化焓越低，米粉的品质越好。这可能是整米磨浆的过程中，米糠层和胚乳层吸水后的韧性和硬度等机械性能不同所致[13-14]。

图3 米浆的粒径分布Fig.3 Particle size distribution of rice slurry

2.2.3 回填米糠选择

回填工艺中，不同米糠对全谷物扁粉拉伸品质的影响见图4。结果表明，回填同源米糠的扁粉拉伸性能显著优于添加外源米糠（P＜0.05），由于同源米糠在成分上更为贴合扁粉的制备，使得回填时契合度最佳。回填脱脂米糠的扁粉拉伸性能优于新鲜米糠，可能是脱脂米糠的脂肪含量较少，扁粉中释放了更多被结合的淀粉粒，使其糊化时溶胀性增加，更易形成氢键缔合，增强了扁粉的组织结构和有序结构，因而破断距离更大，品质更好[16]。

图4 不同米糠对全谷物扁粉破断距离的影响（a、b、c 表示破断距离的差异显著（P<0.05））Fig.4 Effects of different rice brans on the breaking distance of brown rice flat noodles (a, b and c indicate the significant difference in breaking distance (P<0.05))

邓利等[16]曾报道米糠粉的添加对面团的拉伸特性有不利影响；周艳青等[17]也指出米糠膳食纤维的添加显著降低挂面的破断力和破断距离，对面条韧性造成不良影响。可能是随着米糠添加，熟化过程中米糠的纤维成分逐渐膨化，在吸附糊化态淀粉及其它大米组分的同时，阻碍糊化态淀粉分子互相交联形成凝胶。

2.3 配方优化

Pakkawat[18]等研究表明低比例添加大豆分离蛋白能增加米粉的硬度与拉伸强度；瓜尔豆胶属于增稠剂，可以改善米粉的弹性，降低其粘度和断条率，Tjahja 等[19]报道添加瓜尔胶增加了玉米湿面条的伸长率；Seetapan[20]发现米粉与木薯淀粉混合改善了米粉凝胶的质地，相同条件下混合凝胶在压缩下不易破裂；Anni[21]等研究结果表明，魔芋粉与水的组合处理能显着改善面条的蒸煮损失和拉伸强度等特征；吴娜娜等[22]报道谷朊粉能增强糙米面团的网络结构，该结构对淀粉颗粒起到良好的包裹作用，从而改良面团的弹性及其它粉质特性。鉴于以上各品质添加剂的功能特点，本研究选取了大豆分离蛋白、瓜尔豆胶、魔芋精粉、木薯淀粉、谷朊粉五种配料对全谷物扁粉拉伸品质进行提升。

不同配料对全谷物扁粉破断距离的影响见图5，结果表明除木薯淀粉改善效果较差外，大豆分离蛋白、瓜尔豆胶、魔芋精粉、谷朊粉均有一定改善效果，其中大豆分离蛋白的效果最佳，当添加量为9%时的效果甚至优于精米米粉。结合生产成本最终考虑采用添加 9%的大豆分离蛋白以改善全谷物扁粉品质。

图5 不同改良剂对全谷物扁粉破断距离的影响Fig.5 Effects of different modifiers on the breaking distance of whole grain flat noodles

大豆分离蛋白能改善全谷物扁粉拉伸品质的原因，可能是在食品基质中加热期间所形成的凝胶有助于形成食品的整体质地和形状，以及容纳其它食品成分并保留产品中的水[23]，因此适量添加有利于改善米粉的延伸性。研究报道，大豆分离蛋白也可以增强面筋网络结构[24]，推测大豆分离蛋白与淀粉之间存在较强的相互作用，使得米粉的筋力增强，破断距离增大，全谷物扁粉的拉伸品质提高。

2.4 蒸片工艺优化

扁粉蒸片工艺的关键是米浆的水分含量及蒸片时间[25]。蒸片工艺对全谷物扁粉破断距离的影响见图6，结果所示，相同料液比条件下，破断距离随着蒸片时间的增加先增大后减小；同一蒸片时间下，当蒸片3 min 时，扁粉的破断距离随着料液比的增加而增大，蒸片时间为6、9、12 min时，破断距离的变化趋势为先增大后减小。比较可得，蒸片9 min，料液比1∶1.4（g∶mL）时，扁粉的破断距离最大，为最佳蒸片条件。加水量过低时扁粉吸水不充分，溶解度较低，糊化效果差[26-27]；蒸片时间过短，糊化不充分，不易形成良好的凝胶结构；然而当加水量过高、蒸粉时间过长时，淀粉糊化过度，扁粉粘黏严重不利于切条成型，且其结构过于膨胀松软导致全谷物扁粉拉伸品质变差。由于大豆分离蛋白的强吸水持水能力[28]，过程中会与米浆中其它成分竞争水分，因此该工艺中米浆的水分含量远高于普通扁粉。

图6 蒸片工艺对全谷物扁粉破断距离的影响Fig.6 Effects of steaming process on the breaking distance of whole grain flat noodles

3 结论

采用破断距离表征扁粉的拉伸品质，通过优化磨浆、配方和蒸片等工艺，得到提升全谷物扁粉拉伸品质的关键工艺为：回填同源脱脂米糠、添加大豆分离蛋白、料液比1∶1.4（g∶mL）、蒸片9 min。本研究解决了全谷物扁粉破断距离不足的问题，拓宽了全谷物食品的应用范围，但表征扁粉拉伸性能的指标和实验原料的品种较为单一，关于大豆分离蛋白改善全谷物扁粉品质的机理亦有待更为深入的研究。