预糊化时间对即食冲调米粉品质的影响

邵子晗，洪 莹，曹 磊,*，宋 玉，陶 澍，刘 超，孙 剑，刘 飞

（1.安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.淮南市鑫飞信息技术有限公司，安徽 淮南 232001）

大米是世界一半以上人口的主食，也是我国第一粮食作物[1]；但在大米加工的过程中，约有14%的米会碎裂，这些碎米通常被认为是低价值原料，但是其组成成分与整米并无差异；并且随着大米加工精度的增加，碎米率不断上升，因此迫切需要可以充分利用碎米的方法[2]。 随着生活节奏的加快，即食类产品愈来愈受到消费者的青睐；通过糊化技术得到的冲调米粉口感腻滑、食用方便，既可以直接冲调食用，也可作为芝麻糊、麦片等许多糊粉类营养方便食品的组成部分[3]。

目前加工冲调类米粉的主要方法有滚筒干燥、挤压膨化和喷雾干燥法等[4-5]。其中，挤压膨化方法工艺简单、能耗低、成本低，但是对物料有一定要求；喷雾 干燥速度快，可直接成为粉末，但是设备复杂、占地面积较大、能耗大、热效率不高。而滚筒干燥具有干燥速率高、操作连续性强、节能等优点，已在马铃薯全粉、南瓜粉、玉米粉、糙米粉等生产中进行了应用，其是由水平轴上旋转的空心金属圆筒组成，通过蒸汽、热水或其他加热介质在圆筒内部进行加热，再将浆类食品于滚筒表面进行加热脱水，制成脱水粉末或脱水薄片类产品[6-7]。 目前对于滚筒干燥的研究主要集中于加工工艺参数对产品品质的影响，如邱婷婷等[8]发现滚筒干燥加工能够改善谷物在储藏期间因油脂氧化带来的品质劣化，提高谷物的储藏稳定性；刘淑一等[9]发现滚筒干燥加工处理后的燕麦粉具有更好的吸水性和膨胀度且具有较好的加工适应性与贮藏稳定性；钱丽等[10]发现滚筒干燥能够较好地保留花色苷，改变紫薯全粉表观结构，表现出较好的加工性能。但对加工原料进行适当预处理，再结合滚筒干燥获得冲调米粉的鲜有报道。

本研究以预实验中冲调特性表现最优组合为原料，即含30%直链淀粉的碎米粉-高直玉米淀粉混合物。通过对碎米粉-高直玉米淀粉原料进行湿热处理，再应用滚筒干燥获得冲调米粉，探讨预糊化时间对冲调米粉理化特性的影响，旨在为获得最佳品质冲调米粉的预处理条件提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

碎米（丰良优，淀粉质量分数73.6%、含水量13.15%、直链淀粉质量分数13.8%、蛋白质量分数8.34%、脂肪质量分数1.45%） 淮南多传粮油有限 公司；高直玉米淀粉（食品级） 浙江博丹衡生物科技有限公司；3,5-二硝基水杨酸（分析纯） 上海麦克林生化科技有限公司；氢氧化钠（分析纯） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氢氧化钾、盐酸、乙酸、乙酸钠、无水乙醇、四水合酒石酸钾钠、无水亚硫酸钠、乙酸铅、硫酸钠、硫酸铜、亚铁氰化钾（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

EMG0505滚筒干燥刮板 江苏省东台市民益机械厂；SBJM-FB80胶体磨 上海索贝流体机械有限公司；FW135粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；AB104-N精密电子天平 梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；HHS4数显恒温水浴锅 常州国宇仪器制造有限公司；DD5M低速大容量离心机 湖南湘立科学仪器有限公司；UV-5500紫外-可见分光光度计 上海 元析仪器有限公司；SHA-BA恒温振荡水浴锅 常州市江南实验仪器厂；DHR-2流变仪 美国TA公司；GeminiSEM 500电子扫描显微镜 德国Carl Zeiss公司；85-2A双向恒温磁力搅拌器 金坛市医疗仪器厂；WH-2微型旋涡混合仪 上海沪西分析仪器厂有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备

将碎米研磨后过80 目筛网，添加高直玉米淀粉至原料混合物中直链淀粉质量分数30%，用纯水配制成料液质量比为1∶2的原料液，在67 ℃的水浴锅中分别预糊化0、5、10、15、20、25、30 min，预糊化结束后立即冷却至室温，通过80 目胶体磨再次混匀；将混匀后的样品在压力0.4 MPa、转速30 r/h条件下进行滚筒干燥，将干燥后的样品粉碎过80 目筛后置于干燥皿中备用。

1.3.2 糊化度测定

参考余可等[11]的方法稍加改动。称取0.1 g样品，置于49 mL的纯水中分散混匀，添加1.0 mL的10 mol/L KOH溶液，置于磁力搅拌器上以10 r/min搅拌5 min，所得悬浮液4 500×g离心10 min；移取1.0 mL上清液混合0.6 mL的0.5 mol/L盐酸，用纯水定容至10 mL，最后添加0.1 mL的碘液，混合均匀后测定混合液在波长600 nm处的吸光度A1；将上述步骤中KOH溶液的体积替换为2.5 mL，盐酸的体积替换为1.5 mL，其他相同，测得吸光度A2。糊化度按式（1）计算：

1.3.3 水溶性指数和吸水性指数测定

参考Anderson等[12]的方法并进行适当改进。取2.0 g过筛样品记为m0，置于已知质量为m1的离心管中，加入25 mL纯水，使用涡旋混匀仪混合至完全分散；将其置于30 ℃条件下水浴30 min，间隔10 min振荡1 次；水浴完成后以4 200 r/min离心15 min，将上清液倒入已经恒质量的铝盒m2中于105 ℃烘至恒质量记为m3，同时将离心管及沉淀进行称量记为m4。按式（2）、（3）计算水溶性指数和吸水性指数：

1.3.4 结块率测定

一是人口老龄化、家庭小型化、生活现代化、服务社会化。人们对生活水平和生活质量的要求不断提高， 不少城市家庭基本具备了享受社会化家政服务的能力，越来越多的现代人希望从家庭琐碎的日常事务中脱离出来，享受一些生活乐趣和更高品质的生活。家庭事务的社会化需求，为我国家政服务业的崛起提供了社会基础。

参考刘静波等[13]的方法并进行适当修改。称取粉碎过筛后样品5 g记为m1置于250 mL烧杯中，加入70 ℃的纯水100 mL，于磁力搅拌器上以10 r/min搅拌30 s；搅拌完成后用20 目的筛网进行过滤，使用纯水将筛上残渣清洗一遍，沥干后于鼓风恒温干燥箱内以105 ℃烘干至恒质量后与筛网质量差记为m2。结块率按式（4）计算：

1.3.5 可溶性还原糖含量测定

参考孙祥祥等[14]的方法并进行修改。称取粉碎过筛后样品2 g置于离心管中，加入30 mL纯水，室温下振荡30 min，3 500 r/min离心15 min，取上清液用二硝基水杨酸（dinitrosalicyclic acid colorimetry，DNS）法测定还原糖含量[15]。

1.3.6 流变学特性的测定

参考郑俊[16]的方法并进行适当修改。准确称取1.000 g样品，用75 ℃的纯水配制成8%的混合液，使用流变仪测试平台，测试使用40 mm平板夹具，设置间隙为1.000 mm；将配制好的溶液均匀涂抹于测试位置，待平板下压至1.005 mm后除去多余样品，继续下压至1.000 mm，并在周围涂抹甲基硅油防止水分蒸发，启动测量。具体参数如下：开机预热30 min，以5 ℃/min升温速率从25 ℃升温至95 ℃，95 ℃保持5 min，然后以 5 ℃/min降温速率降至25 ℃。观察流变特性在不同温度变化下的曲线变化。

1.3.7 微观结构的观察分析

以直链淀粉质量分数为30%的碎米粉-高直玉米淀粉混合原料为对照，使用扫描电子显微镜观察不同预糊化时间样品的表观特征。将样品充分干燥后粉碎过100 目筛，用导电性好的双面胶带黏在金属样品台上，然后放在真空蒸发器中喷镀一层金属膜增加导电性，置于电子扫描显微镜中以2 kV电子束观察。

1.3.8 体外消化特性的测定

式中：RDS为快速消化淀粉比例/%；SDS为慢速消化淀粉比例/%；RS为抗性淀粉比例/%；FG为样品米中游离葡萄糖质量/mg；G20为消化20 min后产生的葡萄糖 质量/mg；G120为消化120 min后产生的葡萄糖质量/mg；TS为样品中含有的总淀粉质量/mg。

1.4 数据处理

所有实验数据均进行3 次重复，使用SPSS 25.0对实验数据进行单因素ANOVA检验和相关性检验。使用Origin 9.1绘图。

2 结果与分析

2.1 预糊化时间对糊化度的影响

谷物中淀粉的糊化度越大其制成的食品熟化度越高，淀粉越易于被体内酶水解、越有利于消化吸收。如图1所示，随预糊化时间的延长，滚筒干燥后的样品糊化度在0～5 min和10～20 min时有显著升高（P＜0.05），在20 min后糊化度上升不显著（P＞0.05）。

图1 预糊化时间对糊化度的影响Fig. 1 Effect of pregelatinization time on gelatinization degree

2.2 预糊化时间对吸水性指数和水溶性指数的影响

吸水性指数和水溶性指数通常作为冲调品质的重要衡量指标[20]。吸水性指数主要反映样品于过量水中膨胀后所形成的凝胶的体积，与亲水性基团数量和形成凝胶的能力有关。如图2所示，在0～10 min内吸水性指数无显著性变化，10～20 min内显著上升，20 min后基本趋于稳定，无显著性变化。这可能是因为随着预糊化时间延长，糊化度升高，凝胶结构形成能力变强，并且结构变得更加疏松多孔，暴露出更多的亲水基团，亲水能力上升吸水性指数升高[21]。水溶性指数反映了水对样品中固体颗粒的渗透速率和可溶性成分向颗粒外的扩散情况，也是淀粉降解转化程度的参数，反映了淀粉颗粒降解释放的可溶性多糖含量[22]。如图2所示，随着预糊化时间的延长，0～10 min水溶性指数无显著性变化，在10～15 min显著上升，15 min后上升缓慢；主要是由于预糊化时间延长，样品糊化度升高，淀粉破坏变大，降解出较多的可溶性物质[9]；实验结果和变化规律与糊化度变化情况一致。

图2 预糊化时间对吸水性指数和水溶性指数的影响Fig. 2 Effect of pregelatinization time on WAI and WSI

2.3 预糊化时间对结块率和可溶性还原糖含量的影响

结块率是评价冲调粉复水情况和冲调性质的良好指标，反映了冲调粉在水中的分散能力[23]。由图3可知，预糊化时间0～30 min范围内，滚筒干燥后的样品随着预糊化时间的延长，产品结块率呈先显著下降后趋势平缓，可能原因是淀粉等大分子物质开始降解，小分子变多，溶解分散性逐渐变好[24]。预糊化30 min组其结块率出现小幅上升的原因可能是由于糊化度过高导致淀粉形成凝胶能力变强，快速在米粉表面形成不易溶解的凝胶结构，产生不易溶解的粉质夹心块，导致结块率上升[20]。 可溶性还原糖含量在0～10 min范围内显著增加，10～20 min有小幅减少，20～30 min又呈现显著增加，结果与结块率变化呈显著负相关（P＜0.05）。

图3 预糊化时间对结块率与还原糖的影响Fig. 3 Effect of pregelatinization time on caking rate and reducing sugar content

2.4 预糊化时间对动态流变特性的影响

淀粉的流变特性主要反映弹性模量（G′）与黏性模量（G″）之间的关系，进而反映食品体系稳定性、内部结构等，为产品配方、加工工艺等提供依据[25]。如图4所示，各组之间G′和G″变化趋势相似，在1 000 s和60 ℃之前，G′和G″都先有小幅度的下降，可能原因是随温度上升热量的增加，淀粉分散体或淀粉分子运动提供了动能，从而导致剪切黏度降低。预糊化时间为5、10、15、20、25 min组，开始阶段G″大于G′，说明实验初期样品黏性特征大于弹性特征；预糊化时间为30 min组，整个实验过程弹性特征都大于黏性特征，这主要是由于预糊化时间较短的样品导致部分淀粉颗粒的残留，导致黏度上升，预糊化时间越长，淀粉破坏越大，溶解性上升，导致物料黏度降低；且G′、G″起始值均大于其他预糊化时间组的样品，说明预糊化时间为30 min的样品相对可以更快的形成凝胶结构[24]，并且随预糊化时间的延长，样品的起始值先无显著变化，后有显著上升，并且G′大于G″的时间先无变化，后不断提前，说明随预糊化时间的延长，样品形成凝胶的能力先变化不显著，后有明显提高。当温度升高至60 ℃以上时，G′和G″都开始快速上升，这是由于温度的上升，淀粉分子开始溶胀，凝胶结构开始生成，同时淀粉中直链淀粉渗出相互缠绕进而导致黏性上升[26]；随温度的降低，G′和G″继续快速上升，这主要由于温度降低，分子间热运动能量不足，分子链互相吸引排列导致[27]。

图4 预糊化时间对动态流变特性的影响Fig. 4 Effect of pregelatinization time on dynamic rheological properties

2.5 预糊化时间对产品微观结构的影响

图5A可见典型的淀粉颗粒，呈多面体形状有明显棱角；图5B可见滚筒干燥处理样品棱角消失、结构疏松，表面光滑并伴有大小不一的细孔；进行预糊化的滚筒干燥处理样品表面粗糙、空洞变大、结构疏松。随预糊化时间延长样品表面更加粗糙、空洞更多更大，主要是由于预糊化时间延长糊化度增大，导致淀粉破坏程度变大，结果与钱丽等[10]的结果较一致。

图5 不同预糊化时间的滚筒干燥样品微观结构图Fig. 5 Microstructure of rice powders with different pregelatinization times

2.6 预糊化时间对淀粉体外消化的影响

如图6所示，全部样品在前60 min淀粉水解速率较快，之后趋于平缓；随原料预糊化时间的延长，样品中淀粉的最终水解率不断升高，其中预糊化0、5、10、15、20、25、30 min组的最终淀粉水解率分别达到了66.83%、69.68%、75.21%、77.27%、77.80%、78.31%、81.08%，这主要是由于随预糊化时间的延长，淀粉糊化度升高，淀粉破坏较大，酶作用位点暴露变多导致，与扫描电镜观察结果一致，有实验证明淀粉遭到破坏时会改善淀粉水解率[28]。总体结果表明，预糊化可以有效地改善样品中淀粉的水解速率。

图6 不同预糊化时间样品的淀粉水解率Fig. 6 Starch hydrolysis rate of samples with different pregelatinization times

快消化淀粉能迅速水解为葡萄糖为机体快速提供能量，慢消化淀粉在小肠中分解，并且是一个缓慢而连续的过程，对机体血糖水平影响不显著[29]，抗性淀粉被认为是膳食纤维的组成部分之一，既有利于肠道健康，又能增加饭后饱腹感[30]。由图7可知，随着预糊化时间的延长，快消化淀粉在0～15 min区间内有显著上升，15 min后变化无显著差异；慢消化淀粉在0～5 min时有明显下降，5 min后变化差异不显著；抗性淀粉在0～5 min无显著变化，5～10 min有显著下降，之后趋于平缓，无显著差异。

图7 不同预糊化时间样品的淀粉组成Fig. 7 Starch composition of samples with different pregelatinization times

2.7 相关性分析

如表1所示，预糊化时间与吸水性指数、水溶性指数、淀粉总水解率呈极显著正相关（P＜0.01），与快消化淀粉呈显著正相关（P＜0.05），与结块率呈极显著负相关（P＜0.01），说明通过预糊化改变原料糊化度可以显著改善滚筒干燥米粉的理化特性；吸水性指数、水溶性指数与结块率呈极显著负相关；快消化淀粉与糊化度呈极显著正相关与吸水性指数、水溶性指数呈显著正相关，与淀粉总水解率呈极显著正相关。

表1 不同预糊化时间滚筒干燥米粉理化特性间相关性Table 1 Correlations between physicochemical properties of roller dried rice powders with different pregelatinization times

3 结 论

本实验探讨不同预糊化时间（0、5、10、15、20、25、30 min）对滚筒干燥后冲调米粉的品质影响。结果表明，预糊化处理可以显著提高滚筒干燥后冲调米粉的糊化度、吸水性指数、水溶性指数，显著减少样品的结块率，通过对样品微观结构的分析也证实了预糊化可以显著改善滚筒干燥后样品的冲调特性；随预糊化时间延长，形成凝胶的速度加快，最终黏弹性变弱；预糊化度对滚筒干燥后冲调米粉的体外消化特性影响显著，预糊化30 min组最终样品的水解度可达到81.08%，较未预糊化的样品提高到1.21 倍；快消化淀粉含量也随预糊化时间（0～15 min）的增加而提高，后期基本无显著变化。因此，通过对原料进行预糊化处理，可显著改善滚筒干燥后米粉的冲调特性，且提高了产品的淀粉水解率和快消化淀粉含量，为后期研发高淀粉水解率谷物冲调粉提供了借鉴和依据。