不同品种和粒度对米粉糊化特性及米蛋糕品质的影响

陈凤莲，孙贵尧，安 然，刘琳琳，贺殷媛，范 静，杨 杨，吉语宁，郭银梅，张 娜

（哈尔滨商业大学食品工程学院/黑龙江省谷物食品与谷物资源综合加工重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

随着人们生活水准的提高，对食品的需求不再仅是满足饱腹感，而对其有更高的要求，为了满足消费者的需求，烘焙行业开始在蛋糕的加工过程中添加其它具有营养价值的原料替代部分传统面粉，使蛋糕的营养价值更加丰富，多样化。米粉可用于各类加工食品，尤其是烘焙领域。烘焙食品是全球的主流食品，其中蛋糕在烘焙领域有着举足轻重的地位。软绵的蛋糕是西方国家的传统糕点之一，由于其营养丰富，风味诱人，深受大众欢迎，传统的蛋糕是以低筋小麦粉为主，添加适量的食用油、绵白糖、水以及打发的鸡蛋等制成蛋糕糊，然后经过注摸、烘烤而成的一种焙烤食品。

在历史发展过程中，糕点已经可用不同的谷物代替小麦粉，例如，通常由小麦粉制成的面包、蛋糕、面食等可通过加入一定比例的大米粉提高其风味。米蛋糕是一种具有特殊风味的食品，近年来烘焙产品发展迅速，越来越多的研究学者把注意力集中在了蛋糕原料的改进上，大米粉、小米粉、马铃薯粉等按照一定比例添加进小麦粉或直接代替小麦粉进行糕点制作。刘琳琳等用糯米粉替代小麦粉，对米蛋糕的配方及工艺进行改良，实验中以糯米粉的添加量、水的添加量和打蛋时间等作为自变量，得到所添加糯米粉5%，水22.03%，蛋糖搅打时间10 min时制成的米蛋糕品质特性最好。Varavinit等研究改良后的米粉制作的蛋糕，质地等类似于小麦面粉制成的蛋糕。Itthivadhanapong等研究了黑糯米粉代替普通小麦粉对面糊和蛋糕性能的影响，采用黑糯米粉代替30%、50%、70%和100%的小麦粉作为对照蛋糕配方。实验数据表明，所有黑糯米和混合面粉样品的糊化温度、峰值粘度、最终粘度、击穿和回退均小于100%小麦粉样品。Sandhu等以低聚糖代替50%的蔗糖制备米粉海绵蛋糕。以异麦芽糖和果麦芽糖为低聚糖。研究了低聚糖对蛋糕物理结构和感官特性的影响。低聚糖增加了面糊粘度，降低了面糊比重和烘焙损失，用低聚糖代替50%的蔗糖，提高了蛋糕的含水量、比块体积和块体积指数。结果显示含有异麦芽糖的米粉海绵蛋糕的可接受性显著高于其他海绵蛋糕。

尽管研究学者普遍认为用大米粉代替小麦粉为原料制作蛋糕产品有更好的产品特性，但对于米粉蛋糕的制作目前并没有统一的原料标准和适合的评价方法，从而使所制作的蛋糕质量差异较大。本实验选择了粳米、糯米和籼米三种种类的大米分别制备为80、100、120和140目的米粉，根据米粉过筛的程度，即米粉颗粒的大小，对不同品种和粒度米粉的水分进行测定，同时结合蛋糕成品的质构和感官评价，以此定性研究米粉品种及目数对成品蛋糕品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

粳米粉 宁波市江北五桥粮油有限责任公司；糯米粉 长春市鼎奇食品有限公司；籼米粉 芜湖凤喜食品有限公司；小麦粉 河南永丰面业股份有限公司；泡打粉 新乡市新良粮油加工有限责任公司；鸡蛋 市售；绵白糖 海伦南华糖业有限公司。

CO-750A电烤箱 中山卡士电器有限公司；KFS-C凯丰牌电子数字秤 凯丰集团有限公司；标准分样筛 安平鑫兴筛具总厂；SD-38打蛋器 永康市康尔牛工贸有限公司；TAnew plus质构仪 美国TA仪器公司；S/N2194617-TMB快速黏度分析仪PerkinElmer公司；101-0AB电热鼓风干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同粒度米粉的制备 选取籼米粉、糯米粉、粳米粉分别过 80 目（177 μm）、100 目（147 μm）、120目（125 μm）、140 目（105 μm）筛，并收集相应粉体。

1.2.2 米粉成分测定 水分含量：根据GB 5009.3-2016规定的方法采用直接干燥法测定；蛋白质含量：根据GB 5009.5-2016规定的方法采用凯氏定氮法测定；直链淀粉含量：根据GB/T 15683-2008规定的方法测定。

1.2.3 RVA糊化特性的测定 样品的糊化特性按照《GB/T 24852-2010 大米及米粉糊化特性测定快速黏度仪法》的规定采用快速黏度仪进行测定。依据14%的校准水分计算加米粉量和加水量，准确称取米粉和水分，并将该悬浮试样转移到样品筒中，放入搅拌器，上下快速搅动至试样完全分散，连接仪器。选择程序标准1，运行温度控制软件，使该测试过程在规定的测试程序下运行。升温至50 ℃开始计时，50 ℃ 保持 1 min，再升温至 95 ℃，保温 2.5 min，然后降温至50 ℃，保温至16 min。根据计算机显示的黏度变化曲线即可确定其糊化温度、峰值黏度、峰值时间、最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值，并记录原始数据。

1.2.4 米蛋糕的制作 米蛋糕的基本配方以米粉的质量100%为基准（烘焙百分比），粉：100%；鸡蛋（以全蛋液计）：80%；绵白糖：80%；水：45%；泡打粉：1%。

准确称量米粉、鸡蛋（全蛋）、绵白糖、水、泡打粉，将称量好的全蛋液与绵白糖混匀，用打蛋器搅拌打，过程中分两次加入水，搅打至蛋液气泡细密稳定后停止。将米粉和泡打粉混匀后加入打发好的全蛋液中，采用翻拌手法进行米粉调糊，将调制好的蛋糕糊注入模具中，蛋糕糊的量不应超过模具的三分之二，为防止蛋糕糊消泡，注模成功后应立即放入烤箱中。烤箱温度设定为上火150 ℃，下火160 ℃；烘焙15 min左右。

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1.2.5 质构特性的测定 米粉蛋糕制作完成后，在室温下放置20 min，待其冷却稳定后，用TAnew plus质构仪对米粉蛋糕进行TPA测定。在规定的测定条件下，待测样品取自米粉蛋糕均匀致密的中心部位，切成2 cm×2 cm×2 cm的小块，采用直径35 mm的平底柱形探头P/35进行测试。测试的机械条件（测试参数）调整如下：接触点类型：力；接触点：5；在全质构分析（TPA）测试中，样品经历了两个连续的循环过程。在此过程中硬度、弹性、内聚性以及咀嚼性是最常见的、能够综合反应样品对咀嚼的持续抵抗能力、对蛋糕的食用性能有很大的影响的蛋糕参数，因此把它们作为主要的研究参数。

1.2.6 感官评定 根据蛋糕的用量标准制作好米粉蛋糕后，在室温下放置一段时间，脱模，选取合适的感官评价标准并邀请10名同学进行感官评价，以米粉蛋糕的形态、色泽、组织、滋味与口感、杂质等五个方面进行评价，评价标准如表1所示，满分100分。

表1 蛋糕感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of cake

1.3 数据处理

上述实验均设置三次平行。采用IBM SPSS Statistics 25、EXCEL 2016等软件将数据进行方差分析以及相关性统计学分析，试验结果以平均值±标准差的形式表示；运用Origin Pro2021软件将归纳处理后的数据进行图像化的处理。

2 结果与分析

2.1 米粉水分含量

粳米粉的水分含量在12.08%～13.92%之间，籼米粉的水分含量在10.17%～12.56%之间，糯米粉的水分含量在11.03%～12.96%之间（表2）。不同品种不同粒度米粉之间的含水量具有显著性差异（＜0.05），同一品种的米粉随着粒度的减小，水分含量逐渐降低。本实验原料的保存地点在北方，气候干燥，糯米粉结构较松散，水分易受环境影响，含量较低；此外，淀粉和蛋白的吸水速度和数量具有差异性，粳米粉和籼米粉的直链淀粉和蛋白含量不同，这应该也是影响其水分含量的因素之一。该结果与王丽等的研究相一致。

表2 不同粒度米粉的水分、蛋白质和直链淀粉含量Table 2 Moisture, protein and amylose content of rice flour with different particle sizes

2.2 不同粒度对米粉糊化特性的影响

不同品种大米粉及小麦粉样品在加热和冷却过程中黏度的变化结果见图1。由图1A可知，随样品粒度的减小，糊化温度呈降低趋势，在相同粒度下，相比较于大米粉，小麦粉糊化温度最高。这可能是由于粒度减小，小颗粒粉体更容易吸水膨胀，糊化温度随之降低，同时水分子更容易进入淀粉颗粒的无定形区，形成半透明黏稠糊状，糊化越容易，这与周文卓等的研究结果相一致。各品种大米粉糊化温度依次为籼米粉＞糯米粉＞粳米粉，可能是与不同品种大米粉的组成成分有关。籼米粉相对于其它两个品种的特点是直链淀粉含量高，与脂肪形成的螺旋包合物阻止淀粉糊化，且其蛋白质含量高，存在于淀粉颗粒的缝隙之间，亦可阻碍淀粉吸水膨胀糊化，从而使得其糊化温度较高；糯米粉的组分特点是支链淀粉含量几乎占总淀粉的100%，且粉质体较多，质地松软，所以随粒度的减小，损伤淀粉增加量大于其它两个品种，这也就是当粒度达到140目时，糯米粉的糊化温度几乎下降到与粳米粉相同的原因。

图1 不同粒度对米粉的糊化特性的影响Fig.1 Effects of different particle sizes on gelatinization properties of rice flour

由图1B可知，在相同粒度下，小麦粉峰值黏度最低，大米粉峰值黏度最高，且粳米粉＞籼米粉＞糯米粉，该结果与团队前期的研究相同。但是与杜双奎等的研究结果相反，这可能与粉体中的-淀粉酶的活性有关，因为谷物粉是天然生长的产物，其中含有多种酶系，对淀粉峰值黏度影响最大的是-淀粉酶，其活性越高，峰值黏度越低，本实验选取的粳稻和糯稻均来自于黑龙江，与杜双奎等研究的原材料差异性较大。大米粉样品峰值黏度呈先上升后下降趋势，样品均在粒度为120目时达到最大。可能是因为不同粒度米粉中淀粉颗粒和水分子之间的结合作用不同会导致米粉凝胶性、凝沉性的变化，从而导致峰值黏度的变化。

由图1C可知，最终黏度是由于温度降低，淀粉重新形成结晶，黏度增加所形成。小麦粉的最终黏度低于大米粉，除80目时高于糯米粉外，且不同品种及粒度米粉的最终黏度具有差异，相同粒度下，粳米粉最高，糯米粉最低。造成这种差异的原因是由于糯稻中几乎不含直链淀粉，其淀粉的组分和淀粉粒的结构与非糯性材料存在明显的差异所致。这与王世伟等的研究结果吻合。

由图1E可知，回生值反映淀粉糊化后老化回生的速度，而老化与糊化时溶出的直链淀粉含量呈正相关。随粒度的减小，回生值均呈现升高趋势，表明米粉容易老化，这可能是由于在较小粒度下，米粉糊化后沉降体积大，使得在降温过程中淀粉链易发生重新凝聚，导致凝沉现象发生，淀粉老化速度加快。老化速度粳米粉和籼米粉较接近，糯米粉和小麦粉较相近，且显著低于粳米粉和籼米粉。

2.3 不同粒度米粉对蛋糕品质特性的影响

2.3.1 不同粒度米粉对蛋糕质构特性的影响 本实验通过选取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等四个与蛋糕感官品质密切相关的特性参数作为衡量蛋糕品质的重要指标，以此研究米粉目数与蛋糕质构的相关性。不同米粉制作的蛋糕质构特性有较大差异，如图2所示。不同品种米蛋糕的硬度大小表现为：糯米粉＞粳米粉＞小麦粉≥籼米粉，但是粳米粉、籼米粉以及小麦粉蛋糕的硬度较接近，且随着粒度的减小，蛋糕的硬度逐渐增大。蛋糕的弹性整体随粒度的减小呈上升趋势，但是小麦粉和糯米粉蛋糕的弹性上升趋势不明显，不同品种米蛋糕的弹性大小表现为：粳米粉＞籼米粉＞小麦粉＞糯米粉。有研究报道较小粒度下，蛋糕的多孔组织更加细密，因此硬度和弹性较大。内聚性通常代表样品内部结构的强弱，米蛋糕的内聚性随粒度减小先增大后减小，当过筛目数为120目时，糯米粉、籼米粉和粳米粉蛋糕的内聚性最大，分别为5.27、3.82、2.83。这说明米粉粒度减小后蛋糕内部结构加强，分析原因可能是因为米粉粒度减小，加热熟化过程中淀粉糊化吸水更加完全，溶出淀粉增加，键合增加，结构增强。当粒度小于120目，随溶出淀粉增加黏度过大内聚性减小，这一点与后面的相关性分析得出内聚性与米粉糊化特性的峰值黏度、最终黏度呈显著负相关相一致。糯米粉和小麦粉蛋糕的内聚性较大并接近，籼米粉和粳米粉蛋糕的较小。米蛋糕的咀嚼性随粒度减小逐渐减小，糯米蛋糕减小趋势最明显。不同品种米蛋糕的咀嚼性大小表现为糯米粉＞粳米粉＞籼米粉＞小麦粉。

图2 不同粒度米粉对蛋糕质构特性的影响Fig.2 Effect of rice flour with different particle size on texture characteristics of cake

2.3.2 不同粒度米粉对蛋糕感官评分的影响 如图3所示，不同米粉制作的蛋糕感官得分不同。感官得分大小表现为：粳米粉＞籼米粉＞小麦粉＞糯米粉；随着过筛目数的增加，即米粉粒度的减小，米蛋糕的感官得分呈先上升后下降的趋势。在过筛目数为120目时，蛋糕的感官得分达到最高。当米粉过筛目数在140目粒径较小时，质地过于松软，食用时咀嚼性差，口感欠佳，蛋糕品质下降。相比于糯米粉而言，粳米粉和籼米粉更适宜制作蛋糕，由粳米粉为原料制作的蛋糕品质更好（图4）。由此可见，米粉的品种和粒度分布会影响蛋糕的外观、形态、色泽、组织、滋味与口感、杂质以及蛋糕的整体质量。综上所述，从营养价值及其口感等各方面考虑，以及最终的感官评定结果表明，建议使用120目的粳米粉制作蛋糕等其它烘焙类产品。

图3 不同粒度米蛋糕感官评价图Fig.3 Sensory evaluation of rice cakes with different particle sizes

图4 米粉种类及其粒度对蛋糕外观的影响Fig.4 Effect of rice flour type and particle size on cake appearance

2.4 各指标间的相关性分析

2.4.1 粒度与米蛋糕品质指标间的相关性分析 如表3所示，通过皮尔逊分析，分析了米粉粒度与米蛋糕品质指标间的关系，米粉粒度与米蛋糕的硬度呈显著的正相关，其相关系数为0.454；米粉粒度与米蛋糕的弹性呈极显著的正相关，其相关系数为0.980；米粉粒度与米蛋糕的咀嚼性呈显著的负相关，其相关系数为0.410。以上结果说明米粉粒度对最终蛋糕成品品质具有一定的影响效果。

表3 米粉粒度与蛋糕品质指标间的相关性分析Table 3 Correlation analysis between rice flour particle size and cake quality index

2.4.2 米粉糊化特性与蛋糕质构特性指标间的相关性分析 通过皮尔逊分析，分析了米粉糊化特性与蛋糕品质指标间的相关性分析，由表4可知，米粉糊化特性与蛋糕品质指标间存在着诸多相关性。对于蛋糕质构特性指标之间，弹性与咀嚼性呈极显著负相关，相关系数为-0.778。咀嚼性表示固态食品咀嚼到可吞咽时所做的功，上述结果说明蛋糕弹性越小，内部构造越紧密，咀嚼起来越困难。弹性与米粉糊化特性中的衰减值呈显著正相关，相关系数为0.597，说明多项分散体系蛋糕糊在加热过程中，淀粉糊化后的热稳定性决定了最终蛋糕的弹性。内聚性与米粉糊化特性的峰值黏度、最终黏度呈显著负相关，相关系数为-0.505、-0.567。内聚性有时也被称为黏聚性，表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力，与被测样品的内部结构有关。该结果说明蛋糕组分中米粉淀粉在加热时的糊化和冷却时的老化产生的黏度对蛋糕成品内部结构具有重要的影响。就米粉糊化特性各个指标间，糊化温度与回生值呈极显著负相关，与峰值黏度、最终黏度、衰减值呈显著负相关，相关系数分别为-0.667、-0.573、-0.555、-0.546。峰值黏度与最终黏度、衰减值、回生值呈极显著正相关，相关系数分别为0.936、0.642、0.798。衰减值与回生值呈极显著正相关，相关系数为0.931。淀粉的糊化和老化与其直链淀粉和支链淀粉含量、结晶结构等特性息息相关，以上相关性说明，淀粉糊化和老化特性之间存在着必然的联系。

表4 米粉糊化特性与蛋糕质构特性间的相关性分析Table 4 Correlation analysis between gelatinization characteristics of rice flour and texture characteristics of cake

3 结论

研究不同品种和粒度的米粉糊化特性以及米蛋糕的品质特性得出，随米粉粒度的减小，其糊化温度逐渐减小，衰减值和回生值逐渐增大，峰值黏度和最终黏度先增大后减小；粳米粉各糊化指标最高，籼米粉次之，糯米粉较低。随着粒度的减小蛋糕硬度和弹性增加，咀嚼性降低，内聚性先增加后降低，120目时达到最大值；糯米粉蛋糕硬度大，弹性小。米粉粒度与米蛋糕的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性之间具有相关性，米粉糊化老化时黏度决定了蛋糕成品内部结构。本研究为米蛋糕的生产提供了有效的实验依据，并为米粉在烘焙类食品方面的开发应用提供了一定的理论基础。