炒米理化特性研究

解菲，赵宁，江帆，任静，柴岩，杜双奎*

（1.西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100）

糜子（Panicum miliaceum L.）是重要的粮食作物，主要分布在我国北方干旱、降雨量低的地区。糜子脱壳脱皮后为黄米，其淀粉、蛋白质含量高于大米、小米等粮食，糜子已成为我国中西部地区不可或缺的主要粮食[1]。炒米是将硬糜子湿热炒制处理后剥去外壳而制得的米粒，可用奶或油茶泡着食用，炒米是内蒙古牧区、陕北和晋西北人们喜爱的传统食品，在当地消费者膳食中占据重要位置。随着我国畜牧业的快速发展，人们开始广泛的食用炒米[2]。炒米加上牛奶、黄油、奶皮、奶酪、糖等搅拌食用，或倒上奶茶食用，酸甜适中、清香爽口、味道尤佳。炒米具有易于保存、便于携带和可口耐饥等特点，因而成为人们生活、生产、旅游中不可短缺的方便食品。炒米呈黄色、晶莹明亮、带有特殊的香味。根据炒制效果不同炒米有脆炒米、硬炒米、生炒米3种。脆炒米开花量大，米粒不完整，变形大，口感酥脆，适合干嚼或加牛奶搅拌着食用；硬炒米开花量小，米粒完整，变形小，口感较硬，适合冲泡食用，有嚼劲[3]；生炒米米粒未完全成熟，需二次加工熟化后才可以食用，通常和黄米、大米搭配蒸煮来食用。但不同炒米的品质评价方法尚不清晰。

熟化处理是谷物制品加工中的常用方法之一，因可以引起谷物营养组分、微观结构发生改变，提高产品的利用率而受到研究者关注。Bai等[4]分析了热处理、微波处理以及烘焙处理3种熟化处理方式对青稞的理化性质、结构性质和抗氧化特性的影响。Kumar等[5]研究了微波烘烤、常规烘烤过程中小米和黄米理化性质的变化，发现烘烤处理可以显著改善小米和黄米的营养价值。Sun等[6]发现干热处理会使黄米面粉和淀粉的微观结构发生改变，淀粉颗粒结合得更加紧密，形貌更为饱满。Qian等[7]研究发现炒制处理对燕麦淀粉结构产生了显著影响。但涉及熟化处理对黄米理化特性和品质特性的影响研究尚未见报道。

本研究以不同品种黄米为试验原料，以其加工的硬炒米、脆炒米、生炒米为试验材料，以对应的生黄米为对照，对其理化特性进行研究，探讨黄米与炒米之间，不同炒米之间的品质差异性，以期为炒米加工和品质评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白糜子、黄糜子、红糜子、榆糜2号：陕西省榆林省府谷县。

K-TSTA淀粉检测试剂盒：爱尔兰Megazme公司；其它试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-1200型紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；KJELTEC 2300全自动凯氏定氮仪：瑞典FOSS公司；SX-4-1马弗炉：北京科伟永兴仪器有限公司；Ci7600色差计：爱色丽（上海）色彩科技有限公司；RVA-Tec Master快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientific仪器公司；LS13320激光粒度仪：美国贝克曼库尔特公司。

1.3 试验方法

1.3.1 炒米制备

硬炒米：依据糜子品种不同，将糜子在沸水中蒸煮不同时间（白糜子，40 min；黄糜子，60 min；红糜子，70 min），捞出沥干水分；随后在装有沙子的锅中快速进行炒制，炒制温度220℃左右，炒制2 min～3 min，炒制结束后倒出冷却过筛，晾干后脱壳即为硬炒米。

脆炒米：将糜子在沸水中蒸煮30 min，捞出沥干水分；随后在装有沙子的锅中进行快速炒制，炒制温度为250℃左右，炒制1 min～2 min，炒制结束后倒出冷却过筛，晾干后脱壳即为脆炒米。

生炒米：刚收获的湿糜子（或贮藏的干糜子用水浸泡2 d～3 d，含水量为20%左右），在装有沙子的锅中炒制，炒制温度为155℃～160℃，炒制15 min，炒制结束后置于缸中覆盖保温2 d，随后晾晒干燥后保存，食用时脱壳即为生炒米。

1.3.2 粉样制备

分别取不同类型的炒米200 g左右，使用高速粉碎机粉碎，过60目筛，收集筛下物密封于自封袋中，4℃保存备用。

1.3.3 基本成分的测定

水分：参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；蛋白质：参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法；淀粉：采用K-TSTA淀粉总量检测试剂盒测定；脂肪：参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏抽提法；灰分：参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中灼烧称重法。

1.3.4 堆积密度和千粒重的测定

称取20.0 g（精确到0.1 g）炒米米粒装入50 mL的量筒中，并轻轻敲打量筒壁使炒米样品自由堆积，待样品不再下沉时记录样品体积，计算炒米的堆积密度（g/cm3）。随机取100粒炒米米粒，称其质量，乘以10得其千粒重，单位为g。

1.3.5 粒度的测定

将炒米粉样过100目筛后，用激光粒度分析仪进行自动分析，得到样品的粒径分布结果。

1.3.6 吸水性和吸油性的测定

参考Chandra等[8]的方法并稍作修改。取2.0 g炒米米粒置于40 mL蒸馏水（或2 mL大豆油）中，涡旋振荡混合均匀后，静置30min。在3800r/min离心10min，根据样品的初始质量与离心后样品质量的差值计算吸水性或吸油性。

1.3.7 水溶性指数与吸水性指数的测定

参考DIAS-MARTINS等[9]方法并稍作修改。称取0.5 g炒米米样加入45 mL离心管中，加入20 mL蒸馏水，涡旋振荡使样品混合均匀，置于85℃水浴30 min。随后将样品取出冷却至20℃，于3 800 r/min、20℃离心15 min，分离上清液和沉淀，称量离心管中沉淀物质量记为P；将上清液于105℃烘至恒重，称其质量，记为A，计算水溶性指数和吸水性指数。

式中：SA为水溶性指数，%；SP为吸水性指数，g/g；A为上清液烘干后质量，g；W为样品干重，g；P为沉淀物质量，g。

1.3.8 色值的测定

将一定量的样品粉末置于透明保鲜膜中，按压成饼状，采用Ci7600型色度仪测定炒米的亮度、红绿值、蓝黄值。L*代表样品的亮度，L*值越大，表明样品越亮白；a*代表红绿值，a*值越大，表明样品偏红；b*值代表黄蓝值，b*值越大，表明颜色偏黄；ΔE越大，表示被测样与原始样品的色值差别大。ΔE的计算公式如下。

式中：L0、a0、b0为未炒制加工的黄米粉的色值。1.3.9 糊化特性

用快速黏度分析仪（rapid visco analyser，RVA）测定样品黏度，按Newport分析法进行分析。称样3.50 g（以14%水分含量为基准），测定参数设定：从50℃开始计时，在3.75 min内升温至95℃；保温2.5 min；再在11 min内冷却到50℃，保温2 min。搅拌器起始10 s转速为960 r/min，之后维持在160 r/min。

1.4 数据处理

所有试验进行3次平行测定，采用SPSS20.0进行统计分析，数值用平均值±标准差表示。

2 结果与讨论

2.1 基本成分分析

炒米基本成分的测定结果见表1。

表1 炒米的基本成分Table 1 The basic ingredients of Chaomi and proso millet %

由表1可知，炒米总淀粉含量在63.73%～76.23%，不同品种炒米的总淀粉含量显著低于对应的生黄米。硬炒米的总淀粉含量整体大于脆炒米，榆糜2号生炒米的总淀粉含量最低。这可能与炒制加工过程中淀粉发生糊化、热裂解成可溶性糖类，或形成淀粉-蛋白复合物、淀粉-脂肪复合物有关[10]。

蛋白质含量的高低会直接影响炒米营养价值，同时也会对炒米的食味品质产生影响。炒米蛋白质含量在9.06%～11.99%，除榆糜2号生炒米外，其余炒米蛋白质含量均显著低于对应的生黄米，表明炒制加工导致黄米蛋白质含量降低，这与炒制加工引起蛋白质发生变性，或形成淀粉-蛋白质复合物有关[11]。除红糜子炒米外，其余硬炒米蛋白质含量均高于脆炒米，蛋白质含量的变化与炒米蒸制时间、炒制时间的差异有关。炒制熟化黄米蛋白质含量明显高于微波和常规烹饪熟化的黄米（4.48%和9.06%），表明炒制熟化相比微波和常规烹饪能较好地保留蛋白质[5]。

炒米脂肪含量在1.86%～2.85%，其中硬炒米和脆炒米的脂肪含量均低对应生黄米的脂肪含量（2.42%～2.60%），硬炒米的脂肪含量高于脆炒米，榆糜2号生炒米脂肪含量略高于榆糜2号生黄米。这可能与炒米炒制过程中脂肪与蛋白质、脂肪与淀粉形成复合物，或高温引起脂肪发生不同程度的热降解反应，或贮存过程中发生氧化有关[12]。Wani等[11]研究指出，脂肪含量的降低还可能与烘烤过程导致的损失有关。

不同炒米的灰分含量有显著差别，灰分含量在0.39%～0.97%之间，除白糜子炒米外，其余糜子的脆炒米灰分含量均高于硬炒米，硬炒米的灰分含量低于生炒米和生黄米。这可能是硬炒米在加工过程中蒸煮时间较长，在水中浸出了部分可溶性矿物质，导致矿物质流失，引起灰分含量下降[13]。

2.2 物理性质分析

物理性质测定结果见表2。

由表2可知，硬炒米和脆炒米的堆积密度、千粒重显著低于对应生黄米。硬炒米的堆积密度高于脆炒米，不同品种硬炒米之间差异较小，堆积密度最高的是榆糜2号生黄米，堆积密度最低的是黄糜子脆炒米。结果表明，糜子经过蒸煮、炒制处理后，黄米米粒颗粒体积膨大，质量降低，从而导致堆积密度的降低，这与Bai等[4]研究热处理对青稞理化特性影响报道结果相似。炒米的千粒重在5.20 g～6.19 g，不同品种硬炒米与脆炒米的千粒重差异较小，均低于生黄米的千粒重。炒米千粒重的降低与炒制过程中水分散失，淀粉、蛋白质、脂肪等加工损失有关，这与Karanam等[14]研究水热处理对大麦物理性质影响结果一致。

表2 炒米的物理性质Table 2 Physical properties of Chaomi

由表2可知，硬炒米的中位径整体高于脆炒米，平均粒径整体低于脆炒米，硬炒米、脆炒米的粒径范围、中位径和平均粒径整体大于对应生黄米，榆糜2号生炒米与榆糜2号生黄米在中位径和平均粒径上没有显著差异。炒制处理导致炒米的相关粒径明显增大，可能与炒制熟化处理引起了黄米淀粉颗粒膨胀，导致相关粒径参数增加有关[15]。

2.3 功能特性分析

功能特性测定结果见表3。

表3 炒米的功能特性Table 3 Functional characteristics of Chaomi

不同炒米吸水性差异显著，吸水性在0.65 g/g～2.86 g/g，显著高于对应生黄米，脆炒米的吸水性显著高于硬炒米，黄糜子脆炒米的吸水性最高。吸水性的大小主要取决于炒米颗粒中蛋白质和碳水化合物的亲水能力。Akubor等[16]研究小麦和焙烤非洲面包果仁粉混合粉的理化性质表明，高温烘烤引起淀粉糊化、蛋白质的部分变性可能是影响面粉吸水能力增加的原因，这一变化与本研究的趋势一致。Paesani等[17]在大米预油炸处理研究也有类似发现。

硬炒米和脆炒米的吸油性差异显著，炒米吸油性在0.83%～32.40%，黄糜子脆炒米吸油性最高，榆糜2号生炒米吸油性最低。脆炒米的吸油性远高于硬炒米和生炒米，生炒米的吸油性最小。表明炒制熟化加工可以提高黄米的吸油性。一方面，可能是炒制处理导致黄米米粒致密性结构发生变化，空洞间隙增多，引起吸附、截留脂肪量增加；另一方面，可能是炒制处理导致黄米蛋白质结构发生变化，引起极性氨基酸暴露，亲脂能力增强。

榆糜2号生炒米与榆糜2号生黄米的水溶性指数和吸水性指数差异不显著，硬炒米和脆炒米的水溶性指数和吸水性指数均显著高于对应生黄米。不同炒米的水溶性指数在3.10%～6.88%，硬炒米与脆炒米水溶性指数平均值差异不显著，水溶性指数最高的是白糜子脆炒米。炒米吸水性指数在2.99 g/g～6.88 g/g，其中脆炒米吸水性指数显著高于硬炒米。吸水性指数的大小与样品中淀粉、蛋白质等生物大分子的亲水性和凝胶能力有关[5]。炒米吸水性指数与水溶性指数的差异还可能与炒米籽粒结构、内部直/支链淀粉比例以及性质有关。战旭梅等[18]研究表明，糙米蛋白质含量对糙米米粒吸水性有一定影响，蛋白质含量高，米粒结构紧凑，淀粉粒间的孔隙小，吸水速度慢，吸水量少。

2.4 色值分析

炒米色泽的测定结果见表4。

由表4可知，与对应生黄米相比，黄米炒制后亮度值L*、蓝黄值b*降低（黄糜子硬炒米除外），炒米的b*值明显高于a*值，炒米颜色更接近黄褐色，略带红色。炒米色值的变化与炒制处理过程有关，一方面米粒结构变化，另一方面在高温下发生美拉德反应[14]。炒制处理不仅会改变黄米的颜色，还可以使黄米具有特殊的风味[7]。脆炒米的色差明显高于硬炒米（黄糜子脆炒米除外），生炒米的色差最小，这与炒制工艺的不同引起的变化不同有关。Karanam等[14]研究发现，随着蒸煮时间的延长，粗粒小麦粉的L*值与b*值均呈现降低的趋势，这一变化与本研究发现规律一致。

表4 炒米色值Table 4 Color value of Chaomi and proso millet

2.5 糊化特性分析

炒米的糊化黏度参数见表5。

表5 炒米糊化黏度参数Table 5 Chaomi paste viscosity parameters

不同炒米的糊化黏度特征有差异，硬炒米、脆炒米的对应黏度参数值显著低于对应生黄米，而榆糜2号黄米经过炒制后，其峰值黏度、低谷黏度、破损值明显升高，回生值出现下降，表明其黏度增大，热稳定性下降，不易老化。不同炒米最终黏度均低于对应生黄米，这可能与炒米加工过程中导致淀粉糊化程度的增加、直链淀粉含量减少、淀粉-脂肪复合物形成等有关[19]。硬炒米的黏度参数值显著低于脆炒米，表明硬炒米比脆炒米黏度低，具有更高的热糊化稳定性、耐剪切，不易回生[20]，这可能与不同炒米加工过程中蒸煮时间、炒制时间不同导致淀粉性质变化不同有关。Vela等[21]报道蒸煮后大米的峰值黏度会发生显著降低，这与本研究发现规律一致。硬炒米中未观测到起糊温度，这可能与硬炒米在加工过程中煮制、炒制时间长，导致其淀粉结晶结构被破坏，发生高度预糊化有关[22]。毋修远等[23]的研究发现，采用挤压膨化技术处理后的青稞粉低谷黏度、最终黏度、回生值均低于未处理青稞粉，与本研究发现规律一致。

续表5 炒米糊化黏度参数Continue table 5 Chaomi paste viscosity parameters

3 结论

不同加工方式制得的炒米在营养成分、物理性质以及功能特性方面存在差异。炒米的总淀粉、脂肪、蛋白质含量显著低于对应生黄米，脆炒米灰分含量显著高于硬炒米（白糜子脆炒米除外）；炒米的堆积密度和千粒重显著低于对应生黄米；硬炒米和脆炒米的中位径和平均粒径整体高于生黄米；脆炒米的吸水性和吸油性显著高于硬炒米和生黄米；硬炒米和脆炒米的水溶性指数和吸水性指数均显著高于对应生黄米，脆炒米吸水性指数最高；硬炒米的L*值整体略低于脆炒米，硬炒米的a*、b*值整体高于脆炒米；加工后炒米的黏度参数值均显著低于对应生黄米，硬炒米的峰值黏度、回生值均低于脆炒米。本研究可为炒米的营养品质、功能特性的评价提供借鉴。