沙米粉对大米粉及其粉条品质的影响

魏 强，刘雨欣，曹少攀，郁映涛，陆 冰，丁天义，马嘉怡，陈安琪，曹晓虹，韩立宏,2,

（1.北方民族大学生物科学与工程学院，食品生产与安全协同创新中心，宁夏 银川 750021；2.宁夏瑞春杂粮股份有限公司，宁夏 固原 756500）

沙米（）是干旱、半干旱地区流动沙丘和裸露沙地上植物沙蓬的籽粒。沙蓬作为防风固沙的先锋植物，目前已在俄罗斯、蒙古以及我国以西北为主的沙化地区大规模野生和人工种植。以腾格里沙漠为例，野生沙蓬集中区的沙米产量可达500～750 kg/hm，人工种植沙蓬的沙米产量更高，可达到950 kg/hm。因此，随着人工培育沙蓬种植面积的不断扩大，沙米资源越来越丰富。《本草纲目》记载，沙米“气味甘，平，无毒。主治益气轻身，久服，不饥，坚筋骨，能步行”。现有研究也表明，沙米富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维、多酚等物质，具有降血脂、降血糖、抗氧化、提高机体免疫力等优异的保健功能。沙米被沙区牧民作为粮食食用已有1 300多年的历史，其中沙米凉粉、沙米羊肉面是甘肃、宁夏等地的传统沙米美食。近年来，也有学者提出沙米是应对全球气候变暖粮食减产背景下的潜在粮食作物。由此看来，沙米是一种优异的荒漠特色功能型食品新资源。然而，目前国内外关于沙米作为食品资源进行深加工利用的公开报道较少。加大科技投入、寻求经济实效的沙米深加工途径、开发沙米保健食品或食材等对于发挥沙蓬生态和经济双重价值、推动沙漠化治理和沙区乡村振兴工作的开展意义重大。

随着消费者保健意识的不断增强及生活节奏的逐渐加快，健康、营养、方便的食品越来越受到消费市场的青睐。面条产品制作简便、易购买、口感佳，是一类可以被各年龄段消费人群接受的营养主食食品。大量研究表明，由于大米蛋白过敏性低、消化率高，大米粉加工性能良好、质地和感官特性优异，常被作为各种无麸质主食食品研发的基础材料。其中，米粉（大米粉条）是东方面条类主食的典型代表，在亚洲国家深受欢迎。如何通过外源功能成分的引入，强化大米粉条的营养保健价值，是大米粉条产品未来的发展趋势。

本研究将去壳沙米旋风粉碎制粉，并将沙米粉按不同比例添加到大米粉中，系统研究沙米粉对大米粉面团流变学特性、大米粉条形态结构、蒸煮品质及感官特性的影响，以期为大米粉条制品的品质提升，以及沙米粉在无麸质面条类制品加工中的应用提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

去壳沙米籽于2020年10月采自腾格里沙漠甘肃民勤地段；大米为2020年10月黑龙江省五常市佳乐米业有限公司生产。

Gluta固定液（电镜专用，2.5%） 南京森贝伽生物科技有限公司；无水乙醇、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、冰醋酸、醋酸钠 国药集团化学试剂有限公司；猪胰腺-淀粉酶（50 U/mg）、糖化酶（30～60 U/mg）美国Sigma-Aldrich有限公司；-葡萄糖检测试剂盒爱尔兰Megazyme有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

RVA-TECMASTER快速黏度分析仪 瑞典Perten公司；DSC 214差示扫描量热仪 德国耐驰公司；MCR102旋转流变仪 奥地利安东帕（上海）商贸有限公司；TMS-Pro质构仪 美国FTC公司；AL 104分析天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；101-3-BS-II电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗器械有限公司；CR-400/410色彩色差计 杭州柯盛行仪器有限公司；Grinder-CHOPIN旋风磨 法国肖邦技术公司。

1.3 方法

1.3.1 原料粉的碾磨筛制

去壳沙米籽粒经旋风粉碎制粉，过100 目筛，得到沙米原料粉（出粉率92%）。

大米颗粒经旋风粉碎制粉，过100 目筛，筛上物反复粉碎，直到全部通过100 目筛网，筛下物充分混合均匀，得到大米原料粉（出粉率100%）。将制备好的两种原料粉单独密封保存备用。

1.3.2 混合粉的配制

分别将质量分数0%、5%、15%、25%、35%、45%的沙米粉与大米粉混合，过80 目筛6 次，得到质地均匀的混合粉以备后续实验使用。

1.3.3 原料粉及混合粉的基本成分测定

参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》中直接干燥法测定含水率；参照GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》测定灰分含量；参照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》中索氏抽提法测定粗脂肪含量；参照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定蛋白质含量；参照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》测定粗纤维含量；参照GB 5009.9—2016《食品中淀粉的测定》中酶水解法测定总碳水化合物含量。

1.3.4 原料粉及混合粉的糊化特性测定

分别称取3.00 g（干基）原料粉或混合粉放入铝钵中，加入去离子水使得体系总质量为28.00 g。用专用桨搅拌均匀，放入快速黏度分析仪中进行测定。测试程序为：50 ℃平衡1 min，以12 ℃/min的速率加热到95 ℃，95 ℃保持2.5 min；再以12 ℃/min的速率冷却到50 ℃，50 ℃保持2 min。前10 s搅拌速率为960 r/min，之后维持在160 r/min。

1.3.5 原料粉及混合粉的热特性测定

参考Kim等的方法，采用差示扫描量热仪研究原料粉及混合粉的热特性。

1.3.6 混合粉流变学特性的测定

参考Li Juan等的方法。糊化特性测试结束后，将所得样品冷却到25 ℃，保持5 min，立即采用旋转流变仪对样品进行动态黏弹性特征分析，然后通过Anton Paar RheoCompass 1.23软件直接得到储能模量（′），损耗模量（″）和损耗角正切（tan）。

1.3.7 大米粉条的制作

参考Sofi等的方法，并结合中国传统大米粉条加工工艺。分别取1.3.2节中混合粉样品100 g，加入75 mL、100 ℃食盐水（食盐质量1 g），用筷子快速搅拌成均匀的面穗，然后用手揉制5 min形成光滑的面团，保鲜膜包裹25 ℃醒面30 min。面团通过饸饹机挤压成圆柱形粉条（直径2.00 mm），用蒸汽锅蒸15 min，40 ℃鼓风干燥4 h，密封保存备用。

1.3.8 粉条蒸煮品质的测定

粉条的蒸煮时间、蒸煮损失率和吸水率根据AACC的标准方法进行测定。

1.3.9 粉条坚实度的测定

参考Han Lihong等报道的方法，将煮好的粉条立即放入无纺布筛网上，25 ℃蒸馏水冲洗30 s，排水5 min，根据AACC标准方法采用TMS-Pro质构仪的剪切模式迅速进行坚实度的测定。

1.3.10 粉条色泽的测定

煮熟的粉条在25 ℃蒸馏水中浸泡1 min，捞出滤水1 min，使用色彩色差计测定其亮度（）、红绿值（）（正值表示偏红，负值表示偏绿）、黄蓝值（）（正值表示偏黄，负值表示偏蓝）；未经煮制的样品直接进行测定。参考葛秀秀的方法计算粉条的白度值（）：＝--。

1.3.11 粉条形态及微观结构的观察

参照Liu Qian等的方法。煮好的粉条样品浸于2.5%的戊二醛溶液（/）中固定4 h，用0.1 mol/L磷酸盐缓冲液漂洗。然后分别用30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇溶液（/）梯度洗脱，洗脱时间15 min。最后对粉条样品进行真空冷冻干燥。将制备好的样品固定在扫描电子显微镜的载物台上，离子溅射喷金处理4 min，在加速电压15.0 kV条件下，分别放大300、1 000 倍观察粉条表面和截面的微观结构。

1.3.12 粉条体外消化特性的测定

参照Englyst等的方法评价熟粉条的体外消化特性。取猪胰腺4 g-淀粉酶溶解于100 mL 37 ℃蒸馏水中，磁力搅拌60 min至完全溶解，加入1.5 mL糖化酶溶液制成酶液。称取100 mg干粉条样品粉末（干基），与4 mL酶液、20 mL醋酸钠缓冲溶液（0.1 mol/L、pH 5.2）在50 mL离心管中混合，并在37 ℃、200 r/min下水浴振荡。取0.1 mL水浴振荡20 min和120 min间隔的待测样品，立即与0.9 mL无水乙醇混合，使消化酶失活。5 000 r/min条件下离心10 min，取上清液0.1 mL，使用葡萄糖氧化酶/过氧化物试剂盒测定溶液中葡萄糖含量。

1.3.13 粉条的感官评价

每份粉条样品在95 ℃、最佳蒸煮时间条件下煮熟，放入碗中，加入少量面汤防止粉条粘连在一起，然后由10 位专业审评人进行感官审评，其中各项占比为色泽10%、外观形态12%、适口性18%、韧性21%、黏性21%、光滑性6%、食味12%，具体评价标准如表1所示。

表1 粉条的感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of rice noodles

采用模糊数学法进行感官评分，因素集＝｛色泽，外观形态，适口性，韧性，黏性，光滑性，食味｝；各因素权重＝｛0.1，0.12，0.18，0.21，0.21，0.06，0.12｝；评语集＝｛好，中，差｝，其中80～100 分为好，50～79 分为中，0～49 分为差。评价员对每种粉条一一进行评价，各因素每个等级的票数除以参与评价总人数，得到模糊矩阵。模糊关系综合评价集（）＝×。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 沙米粉对大米粉基本成分的影响

如表2所示，沙米粉和大米粉的基本成分含量不同。沙米粉中蛋白质、粗脂肪、粗纤维和灰分质量分数分别为12.39%、7.66%、2.48%和2.65%，均显著（＜0.05）高于大米粉；沙米粉中的总碳水化合物质量分数为64.88%，显著（＜0.05）低于大米粉（79.63%）。当在大米粉中添加15%及以上沙米粉时，混合粉中的蛋白质、粗脂肪的含量相对于大米粉显著（＜0.05）增大；当沙米粉添加量达到25%时，混合粉中粗纤维和灰分含量也显著（＜0.05）高于大米粉；当沙米粉添加量达到35%时，混合粉中总碳水化合物的含量显著（＜0.05）低于大米粉。可见，沙米粉的引入可改善大米粉的营养组成。

表2 沙米粉、大米粉及其混合粉的基本成分Table 2 Proximate composition of A.squarrosum flour,rice flour and their blends %

2.2 沙米粉对大米粉糊化特性的影响

如表3所示，沙米粉的糊化峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度及回生值显著（＜0.05）低于大米粉，其糊化温度显著（＜0.05）高于大米粉，两者的糊化峰值时间无显著差异（＞0.05）。当沙米粉添加量达到15%时，混合粉的峰值黏度显著（＜0.05）低于大米粉，之后随着沙米粉添加量的增大，所得混合粉的糊化峰值黏度呈显著（＜0.05）下降趋势；沙米粉的添加使得大米粉的崩解值也显著（＜0.05）降低，且随着沙米粉添加量的增大，所得混合粉的糊化崩解值不断减小；沙米粉的添加使得混合粉的终值黏度相对于大米粉呈增大趋势；沙米粉对大米粉糊化谷值黏度和峰值时间的影响没有明显规律性，对糊化温度无显著（＞0.05）影响。

表3 沙米粉、大米粉及其混合粉的糊化特征值Table 3 Pasting properties of A.squarrosum flour,rice flour and their blends

糊化的本质是体系中淀粉颗粒的结晶区和无定型区的淀粉分子链段间氢键断裂，致使淀粉分子链段分散于水中形成亲水性胶状液。面粉样品的糊化特性与其中淀粉的数量和糊化特性相关。沙米粉中总碳水化合物含量显著低于大米粉（表2），而且糊化过程中淀粉-脂质复合物的形成决定了沙米淀粉较低的高温膨胀度。其次，沙米粉中酚类物质含量丰富，已有研究表明酚类物质（茶多酚）可与淀粉分子链段通过氢键交联，抑制淀粉糊化过程中的颗粒膨胀。淀粉糊化的黏度跟淀粉颗粒膨胀度呈正比。因此导致沙米粉的糊化黏度值较低。此外，沙米淀粉的糊化崩解值显著低于其他谷物淀粉，说明其具有低亲水性、低膨胀度和高热稳定性。同理，将沙米粉加入大米粉中，也会引起大米粉相应糊化特征值的改变。

沙米粉的糊化温度显著高于大米粉，可能是因为沙米粉中蛋白质含量高，存在于淀粉颗粒外围的蛋白质限制水分向淀粉颗粒内部扩散，延迟了淀粉糊化，提高了淀粉糊化温度。Detchewa等报道，大米粉中添加大米蛋白可显著提高大米粉的糊化温度。其次，较高的糊化温度也意味着淀粉颗粒具有更强的抵抗膨胀和崩解的能力，这与沙米粉较低的糊化黏度和崩解值的结果一致。

2.3 沙米粉对大米粉热特性的影响

如表4 所示，沙米粉的糊化起始温度显著（＜0.05）高于大米粉，两者的糊化峰值温度和终止温度无显著差异（＞0.05）；沙米粉的糊化焓值显著（＜0.05）高于大米粉；随着沙米粉添加量的增大，混合粉的焓值呈不断增大的趋势，糊化起始温度、终止温度和峰值温度没有显著的规律性变化。

表4 沙米粉、大米粉及其混合粉的热特性值Table 4 Thermal properties of A.squarrosum flour,rice flour and their blends

面粉的热特性是其内淀粉热特性的直观反映。淀粉糊化的热特性与淀粉颗粒形态、大小、直链淀粉含量等有关。已有研究表明，沙米淀粉具有较高糊化焓，显著高于玉米淀粉和藜麦淀粉，主要归因于沙米淀粉分子较大的分子质量和其分支结构。沙米粉糊化起始温度与糊化特性中糊化温度的实验结果一致。沙米粉的添加可稀释大米粉中大米淀粉的含量，引入沙米淀粉，因此，随着沙米粉比例的增大，混合粉的糊化焓也随之增大。

2.4 沙米粉对大米粉糊流变学特性的影响

由图1可知，随着沙米粉添加量的增加，混合粉样品的′、″值均随之增大。所有样品的tan值均小于1，随沙米粉添加量的增加，样品tan值呈下降趋势。

′值越高，说明体系的弹性越大；″值越大，体系的黏性越强。tan值＜1，说明样品弹性均大于黏性，是典型的弱凝胶，具有类似固体的黏弹性行为；tan值越大，说明样品硬度和弹性越大。图1结果表明，沙米粉的添加增大了大米粉糊化的弹性和黏性，混合粉糊黏弹性的增大可能是沙米淀粉低膨胀度的贡献。Qian Xiaojie等报道炒制处理可通过抑制燕麦淀粉的膨胀进而增大燕麦粉糊的黏弹性。此外，沙米粉的添加增大了混合粉体系中蛋白质和脂肪含量（表2），蛋白质与淀粉、脂肪三者之间的相互交联可增大体系的′、″值。tan值的降低，说明随着沙米粉的添加样品体系逐渐从黏性体转变为弹性体，体系硬度不断增大，这与糊化特性测定的结果一致。

图1 大米粉糊及混合粉糊的黏弹性特征Fig.1 Rheological properties of rice flour and mixed flour pastes

2.5 沙米粉对大米粉条蒸煮品质的影响

蒸煮品质是决定面条类产品商品价值和食用性能的重要参数。由表5可知，随着沙米粉添加量的增加，粉条的最佳蒸煮时间和吸水率呈下降趋势，而蒸煮损失率呈增加趋势。当添加量不超过15%时，沙米粉对粉条的蒸煮损失率和吸水率没有显著（＞0.05）影响。

沙米粉的添加降低了混合粉粉条中总淀粉含量（表2），无面筋面条中淀粉含量越高，蒸煮时间越长；随着沙米粉添加量的增加，粉条中粗纤维含量增大（表2），导致粉条内部质地相对松散，蒸煮时水分更容易渗入，可缩短粉条的蒸煮时间。蒸煮损失率是反应面条样品在蒸煮过程中抵抗体系分裂能力的指标，低蒸煮损失率是高品质粉条的主要特征。一方面，沙米粉的高蛋白质含量及沙米淀粉的低膨胀度有利于降低粉条的蒸煮损失率；另一方面，粉条中淀粉含量的降低和粗纤维含量的增大均不利于粉条体系连续均匀质地的形成，可增大粉条的蒸煮损失率。这两方面共同影响形成了本实验中粉条蒸煮损失率随沙米粉含量的变化规律。由表5可知，添加量为25%及以上的沙米粉降低了大米粉条的吸水率，一方面可能是由于沙米粉的添加降低了粉条体系中的淀粉含量，粉条持水力下降。另外，沙米粉的添加增大了粉条中蛋白质的含量（表2），蛋白质和淀粉之间的相互作用，减弱了淀粉结合水的能力。

表5 不同沙米粉添加量的大米粉条蒸煮品质Table 5 Cooking qualities of rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

2.6 沙米粉对大米粉条坚实度的影响

坚实度是反映粉条凝胶质地的重要指标。如图2所示，当沙米粉添加量不超过15%时，沙米粉的添加对大米粉条的坚实度无显著影响（＞0.05）；当沙米粉添加量达到25%，大米粉条的坚实度随着沙米粉添加量的增大而显著（＜0.05）下降；当沙米粉添加量大于35%，沙米粉添加量的继续增大对大米粉条坚实度不再产生显著影响。

图2 不同沙米粉添加量的大米粉条坚实度Fig.2 Firmness of rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

大米粉条的坚实度与粉条内淀粉的膨胀度和溶解度呈显著负相关，沙米淀粉的低膨胀度和溶解度有利于粉条坚实度的提升。另外，沙米粉的添加引起混合粉中粗纤维含量的增大（表2），这对粉条坚实度的降低有积极贡献。Marti等研究发现，纤维素的存在可降低大米粉条的坚实度。随着沙米粉添加量的增加，其溶解度的影响大于低膨胀度，导致大米粉条的坚实度显著下降。而且，本实验所得大米粉条的坚实度随沙米粉添加量的变化趋势与其蒸煮损失的变化趋势相反，这与Kim等的报道结果一致，他们认为，面条的坚实度与蒸煮损失显著相关，面条坚实度的增大可抑制淀粉的膨胀和体系解散，降低蒸煮损失。

2.7 沙米粉对大米粉条色泽的影响

色泽度是影响面条制品商品价值的重要指标之一。由表6可知，沙米粉的添加会改变大米粉条的色泽。对于未经过煮制的粉条，沙米粉的添加显著（＜0.05）降低粉条的、、值，增大值；且随着沙米粉添加量的增大，、值呈下降趋势，而、值呈上升趋势。这些结果表明，沙米粉的添加降低了未煮制的粉条样品亮度和白度，添加沙米粉后的粉条相对于纯大米粉制备的粉条更绿更黄。对于煮制后的熟粉条，沙米粉添加显著（＜0.05）降低了粉条的值，增大粉条的、值；且随着沙米粉添加量的增大，值不断下降，、值不断增大；沙米粉对粉条的值没有显著（＞0.05）影响。这些变化表明，沙米粉的添加同样降低了熟粉条的白度，增强了粉条的红度和黄度，但粉条的亮度没有受到沙米粉的影响。

表6 不同沙米粉添加量的大米粉条色泽Table 6 Color parameters of rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

沙米籽粒中酚类物质丰富，含量远高于大米。大量研究表明，酚类物质跟面条色泽紧密相关，如小麦面条的白度与酚类物质含量呈反比，而黄度与酚类物质含量呈正比。因此，沙米粉对粉条色泽度的影响主要源于沙米粉中的酚类物质。

2.8 沙米粉对大米干粉条形态及熟粉条微观结构的影响

从图3可以看出，随着沙米粉添加量的增大，大米干粉条的颜色加深。沙米粉添加量不超过25%时，所得粉条的表面平整度优于纯大米粉条；含35%和45%沙米粉的大米干粉条的表面平整度相对于纯大米粉条样品变差。通过对煮熟之后粉条截面（放大1 000 倍）和表面（放大300 倍）微观结构（图4）的观察发现，超过25%沙米粉的添加对大米粉条截面和表面致密度、平整度都有非常明显的负面影响。

图3 不同沙米粉添加量的大米干粉条形态Fig.3 Morphology of dried rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

图4 不同沙米粉添加量的大米熟粉条的微观结构Fig.4 Microstructure of cooked rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

2.9 沙米粉对大米粉条体外消化特性的影响

如图5所示，熟化纯沙米粉条中快速消化淀粉、慢速消化淀粉和抗性淀粉质量分数分别为58.42%、9.86%和31.72%，而未添加沙米粉的大米粉条中快速消化淀粉、慢速消化淀粉和抗性淀粉质量分数依次为81.75%、7.67%和10.58%。可见大米粉条中快速消化淀粉含量显著（＜0.05）高于沙米粉条，抗性淀粉含量显著（＜0.05）低于沙米粉条，两种原料粉制备的粉条中慢速消化淀粉含量无显著差异（＞0.05）。沙米粉的添加显著（＜0.05）降低了大米粉条中快速消化淀粉含量；沙米粉添加量＞5%时，大米粉条中抗性淀粉含量显著（＜0.05）增加；随着沙米粉添加量的增大，粉条中快速消化淀粉和抗性淀粉的含量分别呈下降和上升的趋势；沙米粉的添加对大米粉条中慢速消化淀粉的含量没有显著影响。

图5 不同沙米粉添加量大米熟粉条中快速消化淀粉、慢速消化淀粉和抗性淀粉含量Fig.5 Contents of rapidly digestive starch,slowly digestive starch and resistant starch in cooked rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

食物的组成和结构直接影响其内淀粉对-淀粉酶的敏感性，小麦面条中蛋白质含量增大可提高其内淀粉的热稳定性，导致面条内淀粉颗粒完整度提高，对-淀粉酶的抗性增强。Chen Jiali等报道将蛋白质、纤维素含量均高于大米粉的小米粉添加到大米粉条中，可显著降低粉条中快速消化淀粉含量，增大抗性淀粉含量。因此，沙米粉中蛋白质、粗脂肪、粗纤维的含量均显著高于大米粉（表2），是沙米粉降低大米粉条消化性能的重要原因。其次，沙米支链淀粉中侧链和短链（聚合度6～12和13～24）所占比例高，快速消化淀粉含量低，也是导致上述结果的原因之一。

2.10 沙米粉对大米粉条感官品质的影响

如图6所示，沙米粉添加量为5%和15%的粉条样品感官综合评分高于纯大米粉条。随着沙米添加量的继续增大，粉条的感官综合评分下降。这主要是因为沙米粉的引入导致粉条蒸煮损失率增大，坚实度下降，弹性变差，粉条表面粗糙度增大，感官品质下降。

图6 不同沙米粉添加量的大米熟粉条的感官评价Fig.6 Sensory quality of cooked rice noodles added with different amounts of A.squarrosum flour

3 结论

本研究结果表明，质量分数为25%及以上沙米粉的添加可使得大米粉中蛋白质、粗脂肪和粗纤维的含量显著（＜0.05）提高，质量分数为35%及以上沙米粉可显著降低（＜0.05）大米粉中碳水化合物的含量；当沙米粉添加量≥15%，随着沙米粉比例的增加，混合粉糊化峰值黏度显著（＜0.05）降低，所得粉条的蒸煮损失显著（＜0.05）升高，抗性淀粉含量显著（＜0.05）增加；凝胶′和″随沙米粉添加量的增加均不断增大；超过25%沙米粉的添加降低了截面紧实度和表面平整度。添加不超过15%沙米粉的大米粉条样品感官综合评分高于纯大米粉条。因此，沙米粉可用于新型大米粉条的制作，可改善传统大米粉条的食用品质和营养价值。