紫米与籼米复配比对复配粉性质及紫米粉丝品质的影响

许立益，余宏达，江冬怡，郑经绍，林嘉尉，黄 苇,

（1.华南农业大学食品学院，广东广州 510642；2.新兴县农业推广总站，广东新兴 527400；3.新兴县微丰农业科技有限公司，广东新兴 527400）

“天紫1 号”紫米外观呈紫黑色，米香浓郁，呈现特别的香芋香气，是有色稻谷中较为珍稀的品种，与普通精白米相比，紫米除了富含代表性营养物质花色苷外，其他的黄酮类、酚类以及维生素矿物质等营养元素的含量也更为丰富，拥有良好的深加工价值。但目前紫米的食用方式仍然以熬粥、煮饭等方式为主，深加工程度较低，产品单一。

米粉丝是以大米为主要原料，经过清洗、磨浆、熟化、挤压成型及干燥等工序得到的丝状或条状传统食品，在我国南方深受欢迎，具有广阔的市场前景。而将紫米作为原料大米进行紫米粉丝的开发，不仅能丰富米粉丝产品品种，也能进一步提升紫米附加值。

本文通过前期研究发现，紫米占比偏高时，紫米粉丝制作过程中会出现挤丝困难、粉丝并条严重等情况，成品紫米粉丝也存在不耐蒸煮、糊汤严重等问题，经分析这与紫米中直链淀粉含量偏低、溶解度较大相关联。因此本文拟通过添加高直链淀粉籼米粉的方法来改善紫米粉加工性能及提升紫米粉丝产品品质。本文以双螺杆挤压技术制备紫米粉丝，通过研究紫米粉与籼米粉的不同配比对复配粉基础性质与淀粉特性的影响，并以蒸煮品质、花色苷含量及保留率、感官品质为评价基础，揭示复配粉不同配比影响米粉丝品质的内在机理，最终优选出紫米粉丝的最佳原料复配比例，以期为紫米粉丝的生产开发提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫米 广东省云浮市新兴县微丰农业科技有限公司提供的“天紫1 号”；籼米粉 汉中科润速冻食品有限责任公司；直链淀粉标准品 美国Sigma-Aldrich 公司；支链淀粉标准品 上海源叶生物科技有限公司；3-5 二硝基水杨酸、无水乙醇、盐酸、氢氧化钠 国药集团化学试剂有限公司；碘、碘化钾、乙酸铅、酒石酸钾钠、苯酚、亚硫酸钠 广州化学试剂；百里香酚蓝、乙酸、石油醚 江苏强盛功能化学；无水葡萄糖 上海伯奥生物科技；试剂纯度均为分析纯。

DS32-II A 型实验双螺杆挤压膨化机 济南赛信机械有限公司；StarchMaster II 型RVA 快速粘度仪 Perten 公司；EZ-SX500N 质构仪 日本岛津公司；立式分级连续投料粉碎机 温州市顶历医疗器械有限公司；TGL-16M 高速台式冷冻离心机 湘仪离心机仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 复配粉的制备 紫米粉碎后，添加籼米粉，把紫米粉与籼米粉按不同比例（9:1、8:2、7:3、6:4、5:5）充分混合均匀，过120 目筛备用。

1.2.2 紫米粉丝的制备 复配粉→调质器内搅拌调节水分至40%→静置均湿30 min→设置双螺杆挤压机参数→挤压成型→4 ℃老化2 h→风温28 ℃鼓风干燥6 h→成品

挤压机具体参数如下：长径比为18.75:1，进料速率为20 Hz，螺杆转速为24 Hz，挤压温度由进料段到出口段为三段控制，分别为90、100、80 ℃，挤压孔径为1.4 mm。

1.2.3 复配粉基础理化指标的测定 直链淀粉含量按照GB/T 15683-2008 进行测定，原理为淀粉碱水解；溶解度与膨润力参考郭静璇的方法进行测定；胶稠度按照GB/T 22294-2008 进行测定。

1.2.4 复配粉淀粉特性的测定

1.2.4.1 糊化特性的测定 参考方浩标等的方法进行测定，将3.5 g 样品粉末与25 g 蒸馏水混合后用快速黏度测定仪器进行进行测定，样品按14%水分校正，测定程序为标准程序1。

1.2.4.2 凝胶特性的测定 淀粉老化后形成的凝胶，其主要性质包括质构及水合特性。参考李琳等的方法，称取样品7.5 g 置于25 mL 烧杯中配制成质量分数为30%的米粉乳液，在100 ℃下磁力搅拌加热5 min 后，95 ℃恒温水浴20 min，4 ℃老化24 h，得到凝胶样品，将凝胶样品制成直径约30 mm，高度20 mm 的圆柱体，备用。

凝胶质构的测定：采用P/36R 探头对凝胶样品进行TPA 质构测定。测定参数如下：测试速度为5 mm/s；压缩比50%；触发力10 g。

凝胶持水性的测定：称量滤纸质量为W，称量凝胶样品质量记为W，滤纸包裹样品，在离心条件为-4 ℃，7000 r/min，15 min 条件下，进行冷冻离心，称量此时滤纸质量为W。计算公式为：

凝胶失重率的测定：称取凝胶样品质量记为W，将样品真空密封包装后置于90 ℃恒温水浴20 min，待冷却至室温，取出，擦干样品凝胶表面水分后，称量重量记为W。计算公式为：

1.2.5 紫米粉丝品质的测定

1.2.5.1 紫米粉丝蒸煮品质的测定 参考郭静璇方法进行复水时间的测定：取30 根长度约20 cm 的米粉丝放入到2 L 沸腾的蒸馏水中，保持水的沸腾状态，待米粉快煮熟时，每隔一段时间取样置于两块透明玻璃板中挤压，若米粉硬芯消失，说明已达到复水要求，记录复水时间。

断条率的测定：取30 根粗细相近长度约20 cm的米粉，按以上方法烹煮至最佳复水时间后，沥水并记录断条数（n）。

蒸煮损失的测定：在105 ℃下烘干米粉丝得到平均水分含量，另称取30 根长度约20 cm 的米粉丝，计算得到其干重为m，按照以上方法烹煮到最佳复水时间，用清水淋洗20 s 后，转移到干净的烧杯，然后将米粉在105 ℃下干燥至恒重，记录恒重重量（m），用以下公式得到蒸煮损失率。

1.2.5.2 紫米粉丝花色苷含量及保留率的测定 花色苷含量的测定，参考修茹燕的方法进行。先称取0.1 g 样品粉末，后加入95%乙醇与1.5 mol/L HCl 的混合液（85:15 V/V）25 mL，在60℃的水浴条件下浸提5 h，每隔10 min 充分摇匀一次，抽滤后重新定容至25 mL，在535 nm 紫外分光光度计下测定吸光度，花色苷含量及其保留率的计算公式如下：

式中：OD 为535 nm 下的吸光度；R 为稀释倍数；V 为样品体积，mL；m 为样品质量，g；m为公式（5）计算结果；P为不同复配比例中紫米的占比；140 为选用紫米的平均花色苷含量 ，mg/100 g。

1.2.5.3 紫米粉丝感官品质的测定 感官品质鉴定选用模糊评价法进行，由食品专业学生10 人组成感官评定小组，具体从色泽、气味、形态、口感进行评价，共分为优、良、中、差四个等级，具体评分标准见表1。

表1 紫米粉丝感官评分标准Table 1 Sensory scoring standards of purple rice noodles

1.2.5.4 紫米粉丝品质综合评分方法 紫米粉丝品质涉及多方面，本文以蒸煮品质、花色苷含量及保留率、感官品质，按照权重计算后进行综合评判。因其中不同的指标计算具有不同的量纲，不适直接累加，因此先将数据进行标准化处理与隶属度计算后，再赋予各指标不同权重，进行综合评分值T 的计算。其中，三种指标的标准化处理均采用公式（7）；蒸煮品质的隶属度运算采用公式（8）；花色苷与感官评价隶属度采用公式（9）；赋予各指标权重为蒸煮品质0.4，营养品质0.3，感官品质0.3，综合评分采用公式（10）。

式中：X为米粉丝指标标准化值；x为各米粉丝数据值； x为数据平均值；为数据标准差；Z 为米粉丝指标的隶属度；X为米粉丝标准化数据最大值；X为米粉丝标准化数据最小值；T 为米粉丝综合评分。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 复配粉的原料性质与淀粉特性

2.1.1 复配粉的基础理化性质 一般来说，直链淀粉赋予了米粉丝硬度及弹性基础，米粉丝加工原料的直链淀粉水平通常要达到24 g/100 g 以上为佳，如果制作米粉丝的原料直链淀粉含量过低，则会导致米粉丝加工难成型、蒸煮糊汤严重及口感无嚼劲等问题。而由表2 可知，纯紫米粉直链淀粉含量约为15.75 g/100 g，远低于24 g/100 g 的标准。通过混配高直链淀粉籼米粉来改善原料粉性质，可以改善紫米料粉加工难成型的状况，提高成品粉丝的蒸煮品质。如表2 所示，试验用纯籼米粉的直链淀粉含量为29.56 g/100 g，随着复配粉中紫米粉含量占比提升，复配粉直链淀粉含量呈明显下降趋势，由最高时28.22 g/100 g 下降至最低的22.64 g/100 g，直链淀粉含量减少会降低淀粉糊化老化形成的凝胶的结构强度，减弱凝胶稳定性，最终导致紫米粉丝成型困难以及蒸煮时易糊汤、断条率高等问题。前人研究表明，原料直链淀粉含量维持在24%～30%时，制作的米粉丝品质更佳。

表2 复配粉的基础理化性质Table 2 Basic physical and chemical properties of compound powder

米粉丝在烹煮过程中，糊汤严重与否同淀粉分子的溶出情况关系紧密。从表2 可以看到，紫米粉的溶解度为10.02 g/100 g，明显高于籼米粉的4.81 g/100 g，伴随着紫米粉占比的增大，复配粉溶解度由6.06 g/100 g 上升至6.96 g/100 g，膨润力也随之从6.65 g/g 增大到8.03 g/g，这说明淀粉分子在高温溶液中分散溶出情况加剧，淀粉分子吸水膨胀能力增强，这不仅会影响紫米粉丝糊汤程度，还会出现紫米粉丝过度吸水导致嚼劲偏小的问题，因此需要避免紫米粉过量添加。范代超、卫攀杰等研究也发现，当原料溶解度与膨润力偏大时，容易引起米粉丝发粘并条、没有嚼劲等问题。

胶稠度是指米胶在平面上的延伸长度，反映了米胶的柔软性与黏滞性，米胶长度40 mm 以下为硬稠度，41～60 mm 为中软稠度。由表2 发现，紫米粉与籼米粉的胶稠度分别为46 mm 与51 mm，都属于中软稠度，但当紫米粉与籼米粉复配后，随着紫米粉含量占比增大，其胶稠度迅速下降，从37.7 mm 下降至21.0 mm，均迈入硬稠度范围。但上述紫米粉占比增大，直链淀粉含量降低，胶稠度也降低，这一变化与寻常“直链淀粉含量越低，胶稠度越大”这一规律相矛盾。这是因为在表面粘性不强的籼米类研究当中，直链淀粉含量变化能够直接增强或减弱米胶结构，使米胶流动性发生改变，直链淀粉含量越少，米胶越松软，流动性越强，延伸距离越长，胶稠度也应更大。但紫米糯性较强，也就是米胶表面粘性较强，这使得紫米米胶受到的阻力较籼米更大，因此即便紫米直链淀粉含量较低，形成的米胶松软，但其胶稠度仍处于硬稠度水平，当籼米与紫米进行复配后，其所形成的米胶兼具稳定结构与较高表面粘性，因此胶稠度会进一步下降。孙庆杰等、吴卫国等和徐晓辉研究发现，当原料胶稠度在30～45 mm 时，更有利米粉丝的成型与挤丝。

2.1.2 复配粉的糊化特性 米粉丝的形成机理与面条不同，没有面筋蛋白提供骨架基础，需要依靠淀粉糊化和回生所形成的凝胶作为结构支撑，因此淀粉体系的糊化特性是影响米粉丝品质的重要特性之一。

一般而言，低谷黏度与最终黏度反映的是原料在加工过程中耐剪切能力的强弱，低谷黏度与最终黏度较高的原料加工的米粉丝蒸煮损失较小，在一定范围内，低谷黏度与最终黏度越大，其加工米粉丝的蒸煮品质也越佳。由表3 可知，紫米粉与籼米粉间糊化特性差异较大，随着紫米粉含量占比增加，复配粉的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度均呈现先上升后缓慢下降的变化，峰值几乎均在复配比例为7:3 时出现，峰值数据分别为4053、2368、4826 cP，这说明30%的紫米粉添加量已经使糊化黏度达到峰值。

衰减值与回生值分别代表的是淀粉糊热糊稳定性及冷糊稳定性。如表3 所示，随着紫米粉添加量增加，复配粉衰减值呈不断增大的趋势，从1575 cP增大到1698 cP，当衰减值增大时，说明淀粉糊热稳定性在减弱，淀粉结构越容易在高温下解体，因而较低水平的衰减值更有利于紫米粉丝的加工。而回生值则是呈现不断下降的变化，由2317 cP 下降到2197 cP，回生值能表征淀粉糊短期老化趋势的强弱，当回生值较低时，淀粉糊形成凝胶的速度缓慢，紫米粉丝老化塑型的程度较低，且凝胶稳定性较差，不利于提升紫米粉丝品质，为了保持复配粉衰减值与回生值在适宜水平，紫米粉添加量不宜过多。

表3 复配粉的糊化特性Table 3 Gelatinization characteristics of compound powder

2.1.3 复配粉的凝胶特性 淀粉凝胶是指淀粉颗粒吸水膨胀后互相连接形成的含水网状复合物，作为紫米粉丝原料选择而言，主要关注的是淀粉凝胶的质构特性与水合特性。

凝胶作为紫米粉丝的主体骨架，能够通过质构硬度反映出其结构强度，进而判断成品米粉丝的品质。由表4 中可知，籼米凝胶硬度最大，为2213 gf，远高于紫米凝胶的1482 gf，且随着紫米粉占比增大，硬度呈现显著下降趋势，由2076 gf 减小到1413 gf，这是因为淀粉体系中直链淀粉含量的减少，会使联结凝胶结构的微晶束氢键数量减少，减弱了结构强度，导致凝胶硬度降低。粘结性是指样品经过加压变形后，其表面粘性会产生负向的力量，数值绝对值越大，说明产生的负向力量越大，可以解释为凝胶粘牙性增强。由上表可以看到，紫米凝胶粘结性最强，达到-2.11 gf，且随着紫米粉占比增大，复配粉的粘结性从-1.18 gf 增强至-1.91 gf，当粘结性过强时，则会导致紫米粉丝表面的爽滑性会变差，口感黏连。

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表4 复配粉的凝胶特性Table 4 Gel characteristics of compound powder

持水性反映的是淀粉凝胶内部保持水分的能力，持水性越高，水分向外逃离的能力越差。由表4可知，随着紫米粉添加量增加，复配粉的持水力呈下降趋势，持水性由10.22%降低至7.62%，而失重率的变化趋势则相反，当紫米粉添加量达到30%后，复配粉失重率从6.57%上升至7.95%，接近于纯紫米粉失重率。上述水合特性的变化主要与原料的直链淀粉含量与溶解度相关，当复配粉中直链淀粉含量较高时，溶解度较小，所形成的凝胶网络更加致密均匀，能捕捉更多的游离水，减少淀粉与水分的渗出，而凝胶持水性增加，失重率减少，则更有利于凝胶的形成。

2.2 米粉丝产品品质

2.2.1 紫米粉丝的蒸煮品质 米粉丝的蒸煮品质主要分为三个方面，分别为复水时间、断条率与蒸煮损失率。复水时间是指米粉丝在烹煮过程中从回生状态恢复到糊化状态所需的时间，反映的是米粉丝烹煮的难易程度，其中复水时间快慢能用来判断米粉丝烹煮的便利程度，而断条率与蒸煮损失率则是直接反映米粉丝在烹制过程中碎条与糊汤的严重程度。

由图1 可知，紫米粉丝的复水时间、断条率与蒸煮损失率均随着紫米粉占比增大而呈现明显上升趋势，当紫米粉添加配比大于7:3，即紫米粉添加量超过30%后，断条率从最低水平9.67%上升到19%，蒸煮损失率由最低水平30.46%上升至37.97%，均达到较高水平。这是因为断条率及蒸煮损失率的变化直接与紫米粉丝凝胶强度挂钩，由凝胶性质可知，紫米粉占比越大，形成的凝胶强度越弱，稳定性越差，会使紫米粉丝在烹煮过程中解体，降低紫米粉丝蒸煮品质。市面上籼米粉丝的蒸煮损失率约在15%～25%间，复水时间约在300 s内，而本文中紫米粉丝最低蒸煮损失率和最短复水时间在9:1 时出现，分别为30.46%与480 s，仍会稍大于籼米粉丝，这是因为紫米粉溶解度大且粗纤维含量较高，溶解度大导致淀粉大量溶出，纤维分子则散乱分布在凝胶结构中，破坏了凝胶结构连续性，进而影响水分渗透连贯性，因而与籼米粉丝相比，紫米粉丝的复水时间较长、蒸煮损失率偏高。综上，为了避免紫米粉过量添加使紫米粉丝品质下降，籼米粉：紫米粉的复配比例不宜大于7:3，即紫米粉添加量不应超过30%。

图1 不同配比复配粉制作的紫米粉丝的蒸煮品质Fig.1 The cooking quality of purple rice noodles made from rice powder blends with different proportions

2.2.2 紫米粉丝的花色苷含量及保留率 花色苷是花青素与糖通过糖苷键结合而成的一类天然食用色素，试验紫米的花色苷含量为140 mg/100 g，含量丰富，能够赋予紫米粉丝独特的颜色，并具备抗氧化活性，因此花色苷含量及保留率是影响紫米粉丝营养及感官品质的重要指标。

由图2 可以看出，随着紫米粉占比的增大，紫米粉丝花色苷含量呈上升态势，但当紫米粉添加配比大于7:3，即紫米粉添加量超过30%后，花色苷含量的增长明显放缓，相应的花色苷保留率则是先上升后快速下降的态势，并在籼米粉:紫米粉配比为8:2 时，花色苷保留率达到峰值。由胶稠度与凝胶特性结果可知，当紫米粉占比偏大时，所形成的紫米胶体流动性差，结构松散且粘结性强，这会造成紫米凝胶在螺杆与机腔中的递进困难，延长其在高温机腔中的滞留时间，较强的粘性会加剧米胶与螺杆的摩擦，使得热应力破坏增强，不仅加速了热敏性物质花色苷的降解，还会导致紫米粉丝挤丝困难。因此控制籼米粉与紫米粉配比在8:2～7:3 间，不仅能有效地提高花色苷的保留率，维持花色苷含量的较高水平，保持米粉丝纯粹的紫色，还能解决挤丝困难的问题。

图2 不同配比复配粉制作的紫米粉丝的花色苷含量及保留率Fig.2 The anthocyanin content and retention rate of purple rice noodles made from rice powder blends with different proportions

2.2.3 紫米粉丝的感官品质 感官品质评价是消费者对产品接受程度的直接表现。本文使用模糊数学评价法进行紫米粉丝的感官品质评价，评价的内容包括紫米粉丝的色泽、气味、组织形态、口感等四个方面，评定小组由10 名评分人员组成，评价结果如表5所示。

表5 不同配比复配粉制作的紫米粉丝的感官投票结果Table 5 The sensory voting results of purple rice noodles made from rice powder blends with different proportions

根据评分小组人员意见将色泽、气味、组织形态、口感等四个评价因素的权重设置为a=（0.2，0.2，0.25，0.35），再以各样品投票结果除于总评价人数得到模糊矩阵R，由矩阵a 乘以上述各样品的模糊矩阵R，可以得到该样品综合评价结果Y，以复配比例为9:1 为例，由Y=a·R得到：

为了使结果更加直观，设定优为90 分、良为80 分、中等为70 分、差为60 分，将综合评价结果分别乘以对应评价分数并进行加和，最终得到各个样品的模糊综合评价总分。如表6 所示。当复配比例为8:2 时，紫米粉丝感官评价总分最高，当紫米粉添加配比大于7:3 时，即紫米粉添加量超过30%后，紫米粉丝的感官品质迅速下降。

表6 紫米粉丝模糊评价结果Table 6 Fuzzy evaluation results of purple rice noodles

2.2.4 紫米粉丝综合评价 表7 是不同配比紫米粉丝的综合评价表，由紫米粉丝的蒸煮品质、花色苷含量与保留率及感官品质构成，首先将各品质结果经过标准化处理，隶属度运算，再乘以各指标对应权重后进行得分加和，得到紫米粉丝的最终评价结果。由表7 可知，在蒸煮品质方面，复配比例为9:1 时，紫米粉丝具备最好的蒸煮品质；在花色苷含量与保留率方面，复配比例为7:3 时，花色苷的含量较高且保留率最佳；在感官评价上，当复配比例为8:2 时，紫米粉丝感官品质最优。综合各因素考虑，得到复配最适比例为籼米粉：紫米粉为8:2，此时紫米粉丝的综合品质最佳。最佳配比制作的紫米粉丝蒸煮损失率为34.37%，稍高于市售米粉丝的15%～25%，断条率为9.67%与市售米粉丝的10%相当，蒸煮品质整体与市售水平相近；而紫米粉丝花色苷含量18.36 mg/100 g，保留率达65.68%，色泽呈紫红，带有紫米清香，感官品质良好，具有独特优势。

表7 不同配比紫米粉丝的综合评价Table 7 Comprehensive evaluation of purple rice noodles with different proportions

3 结论

当籼米粉与紫米粉混配比例在9:1～7:3 间，即直链淀粉含量为25.46～28.22 g/100 g，淀粉溶解度为6.06～6.40 g/100 g，膨润力为6.65～7.17 g/g，胶稠度为24.0～37.7 mm，衰减值为1575～1639 cP，回生值为2244～2317 cP，凝胶硬度为1703～2076 gf，粘结性为-1.42～-1.18 gf，持水性为9.43%～10.22%，失重率为6.57%～7.95%。该比例范围内制作出的紫米粉丝具备较好的蒸煮、营养及感官品质，为其他杂粮米粉丝的生产提供了数据参考。

优选制作紫米粉丝的复配粉比例为籼米粉：紫米粉为8:2，在该配比下使用双螺杆挤压技术制作的紫米粉丝成品品质如下：复水时间为508 s，断条率为9.67%，蒸煮损失率为34.37%，与市售白米粉丝相当，花色苷含量为18.36 mg/100 g，花色苷保留率达到65.68%，粉丝颜色紫红，带有紫米清香，感官品质良好。选用籼米与紫米粉进行混配，有效解决了紫米粉丝加工中出现的挤丝困难及并条、成品粉丝复水时间长、易糊汤、断条率高等问题。

随着复配粉中紫米粉占比增大，复配粉的直链淀粉含量下降、溶解度与膨润力增大，也伴随着衰减值的上升与回生值的下降，这使得凝胶强度变弱，淀粉分子溶出与吸水溶胀情况加剧，进而会导致紫米粉丝出现发粘并条，断条率高，易糊汤及口感无嚼劲等问题；硬胶稠度、较低的凝胶硬度及较强的粘结性，反映了紫米凝胶较差的流动性、松散的结构以及较强的粘结性，会造成紫米粉丝挤丝困难与花色苷保留率的下降。