黑米品种特性对鲜湿黑米米粉品质的影响

李小伟， 李才明,2， 顾正彪,2， 班宵逢,2， 洪 雁,2， 程 力,2， 李兆丰,2

(江南大学食品学院1，无锡 214122) (江南大学食品科学与技术国家重点实验室2，无锡 214122)

米粉，以大米为原料，经浸泡、蒸煮和压条等工序制成的条状、丝状米制品，具有制作方便、爽滑柔韧、口味丰富等特点[1]。米粉成品按含水量可以分为干粉、半干粉和湿粉，含水量较高(一般超过60%)的被称为鲜湿米粉。鲜湿米粉因其加工过程中米粉已基本熟化，只需沸水浸泡几分钟即可食用，也被称作方便米粉[2]。鲜湿米粉口感爽滑、风味多样、食用方便，符合当代消费者对健康美味饮食和方便生活追求。

黑米又名紫米、血米，是一种营养丰富的谷物。研究表明，黑米中蛋白质质量分数比普通的籼米、粳米要高出20%以上，脂肪质量分数高出80%[3]。另外，黑米中含有丰富的花青素，花青素具有抗氧化、抗炎、调节血糖以及抑制肿瘤生成等生理保健功能[4]。尽管黑米营养丰富，但因其具有一层较厚的黑色种皮，使得黑米不易煮烂，且易引起消化不良。黑米米质粗糙、口感不佳等缺点限制了其食用开发。

鲜湿米粉具有方便、美味等特点，但目前市面上鲜湿米粉多以籼米制作，餐后消化快，易引起血糖升高，不适合高血糖人群食用。而黑米含有丰富的花青素和膳食纤维，这两种成分具有降血脂、控制血糖等有益生理活性，在动物实验和体外实验中都具有显著调控血糖功效[5]，因此黑米加工制品较适合高血糖人群食用。目前利用黑米制作具有低消化性的鲜湿米粉鲜有报道。本研究以5种有代表性的黑米为原料，通过测定黑米原料的基本理化性质、黑米米粉的质构特性、蒸煮品质、晶体结构、体外消化特性等指标，分析黑米理化特性对鲜湿米粉品质的影响，为鲜湿黑米米粉的开发制作提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选用5种不同的具有代表性的黑米作为原料，具体品种包括：黑优1号、黑香米、洋黑3号、稻花香、珍珠黑。早籼米，玉米淀粉。猪胰酶(599 U/mg)，葡萄糖苷酶(260 U/mL)，总淀粉和直链淀粉试剂盒，其他化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

LB-M15型磨浆机，YC-30型米粉机，DK-S24型电热恒温水浴锅，T 6V可见光分光光度计，TA-XT Plus物性分析仪，SCIENTZ 10ND冷冻干燥机，TG16G台式高速离心机，D2 PHASER型X射线衍射仪，DSC3 差示扫描量热仪。

1.3 方法

1.3.1 基本理化指标的测定

含水量测定参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》；蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》；灰分测定参照GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》；脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》；直链淀粉和总淀粉含量测定采用Megazyme试剂盒法。

1.3.2 鲜湿黑米米粉制作工艺

黑米 →清洗→浸泡→磨浆→挤粉→老化→复水→灭菌→成品。

早籼米经清洗后加水浸泡60 h，黑米经清洗后加水浸泡2 h；按早籼米80%，黑米20%的质量比混合，经自动磨浆机磨浆后，加入玉米淀粉调浆，所得浆料用一次糊化米粉机挤压成型，将得到的米粉置于恒温恒湿箱中进行老化，控制温度为20 ℃，湿度为70%，老化时间为8 h，老化完成后的米粉沸水复煮、冷却、包装，经高温灭菌后得到鲜湿黑米米粉成品。使用相同工艺制作纯籼米米粉作为对照。

1.3.3 蒸煮品质测定

参照司艺蕾等[6]的方法并略作修改。称取粉条完整的样品，记录样品质量M0，并测定含水量W。将样品放入盛有500 mL沸水恒重为M1的托盘中煮沸3 min，煮制后捞出沥干，称量得米粉质量M2。将托盘放在电炉上继续加热，待大部分水煮干后，于105 ℃烘箱中烘干至恒重，记录质量为M3。按公式分别计算蒸煮损失m1和复水率m2。

(1)

(2)

取直径均匀、长度约为20 cm的米粉30条，加入500 mL沸水，保持微沸煮至3 min后将米粉挑出，记录米粉断条数n，按照式(3)计算断条率L。

(3)

1.3.4 质构品质测定

如何正确识别和衡量民族传统村落发展进程中村民的文化适应状态，对管理者、规划者、经营者来讲都很重要。如果居民一方面能保持并增强其文化自信与民族认同，另一方面能积极接触并学习汉族文化，以更开放和包容的心态对待文化变迁，那么在文化冲突中就能保持良好的心态，有尊严有自信地成为文化传承者。

采用TA-XT plus型物性分析仪测定米粉的质构特性，参考Wandee等[7]方法并稍作修改。选用质构测定模式为TPA，探头为P35，测定参数设置为：测前速度1.0 mm/s，测中速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，压缩比70%，平行测定次数10次/样，除去最大值和最小值后取平均值。

1.3.5 X-射线衍射分析

冷冻干燥后的米粉经粉碎后过100目筛，测定前将样品在4 ℃的环境中平衡水分24 h。取适量样品粉末于测试板圆孔用载玻片压实。以扫描频率2(°)/min、步长0.02°从5°扫描至40°。通过MDI Jade 6.0软件对衍射图谱进行分析处理，参照徐斌等[8]曲线作图法计算相对结晶度。

1.3.6 热力学分析

参照孙丽洁等[9]的方法并略作修改。准确称取3 mg米线原料粉或冻干粉于50 μL的铝制坩埚中，准确吸取9 μL去离子水注入坩埚，加盖密封，于4 ℃冰箱平衡水分24 h。以空坩埚作为参比，设定程序从30 ℃以10 ℃/min的速率升温至110 ℃进行测定。

1.3.7 体外消化片段的测定

将鲜湿米粉冷冻干燥后进行粉碎，并过100目筛后待用。称取一定量冻干粉后参考Kim的方法[10]进行淀粉的体外消化特性测定，并计算米粉中RDS、SDS和RS含量。

采用Origin 2018软件进行数据作图处理，采用SPSS软件对数据进行ANOVA方差分析、Duncan多重比较，显著性差异选用P<0.05。每组实验至少重复3次。

2 结果与分析

2.1 黑米理化指标结果分析

不同品种黑米的基础理化指标测定结果如表1所示。黑米品种不同，其主要理化指标也存在明显差异。稻花香黑米的直链淀粉含量最高，珍珠黑米最低；洋黑3号黑米的蛋白质含量最高，珍珠黑米的最低。与黑米相比，市售大米的淀粉含量较高，脂肪和膳食纤维含量较低，蛋白质含量差别不大。有研究表明，气候、品种、种植技术等因素会导致大米各理化指标之间存在一定的差异[11]。直链淀粉含量对米粉的品质起主要影响作用，蛋白质和脂肪也会对米粉品质有一定影响[2, 12]。所选用不同品种黑米的直链淀粉和蛋白质含量差异明显，有利于分析黑米理化性质对鲜湿米粉品质的影响。

表1 黑米及大米基本理化指标

2.2 黑米米粉质构品质分析

米粉的形成过程中，淀粉经过糊化再老化形成凝胶结构，而这种凝胶结构的强弱就反映在米粉的口感上[12]，米粉是否有弹性，软硬是否适中，都可以通过测定米粉的质构特性来判断，米粉的硬度和咀嚼性可以很好反映米粉的品质。如表2所示，不同品种黑米制作的米粉在质构上存在明显差异，其中稻花香黑米米粉的硬度和咀嚼性最大，珍珠黑米米粉的硬度最低，其回复性和咀嚼性也最低。市售米粉的硬度高于所有的黑米米粉，回复性和咀嚼性与大部分黑米米粉相近。黑米的脂肪和膳食纤维含量高于籼米，而淀粉含量显著低于籼米，淀粉在形成米粉凝胶时起到至关重要的作用，更多的淀粉更利于米粉凝胶的形成，因此加入黑米后米粉的硬度会略低于纯籼米米粉。不同品种黑米米粉的硬度差异可能是由于黑米的直链淀粉含量不同[13]，导致米粉凝胶致密性不同，凝胶强度存在差异。蛋白质也可能对米粉质构产生影响，贺萍等[14]发现蛋白质对米粉凝胶的稳定性有一定影响，蛋白质含量与米粉硬度呈显著正相关性。并猜测可能是因为大米蛋白能与淀粉发生相互作用，形成网状结构，有助于提高米粉品质。由表中可以看出，稻花香黑米制作的米粉硬度和咀嚼性与市售纯籼米米粉均较为接近，米粉的质构品质较好。

表2 不同品种米粉质构特性

2.3 黑米米粉蒸煮品质分析

蒸煮品质是评价米粉的重要指标之一，可以很好反映米粉的品质。所有米粉断条率均为0，可能是因为鲜湿米粉的含水量较高，经过蒸煮吸收的水分有限，米粉的凝胶网络结构较难被破坏，不产生断条，因此选择蒸煮损失等作为主要评价指标。由表3可以看出，不同黑米粉的蒸煮品质有明显差异，稻花香黑米米粉的蒸煮损失最低，较市售米粉降低了6.15%，而珍珠黑米米粉的蒸煮损失最大，高出市售米粉66.61%。洋黑3号和珍珠黑米米粉的含水量较低，复水率较大，其余3种黑米米粉的含水量和复水率均与市售米粉较为接近。鲜湿米粉的含水量在一定程度上可以反映米粉的凝胶强度，米粉凝胶越致密，锁住水分能力越强，其含水量越高[15]。较好的凝胶持水性能够提高米粉对水分的束缚能力，减少米粉内部物质溶出，从而提高米粉品质[16]。

与米粉质构相对应的是，硬度越大的黑米米粉，其蒸煮损失越低，含水量越高。说明硬度越大的黑米米粉，凝胶网络结构越致密，能够将水分锁住在米粉内部，降低物质溶出，减小蒸煮损失，这可能与黑米中直链淀粉和蛋白质含量有关。有研究表明，米粉的凝胶网络结构决定了米粉的品质[17]，而直链淀粉有利于氢键的形成，对淀粉凝胶网络结构起重要作用，直链淀粉构成比例越大，米粉越容易老化，米粉品质越好。而蛋白质与淀粉之间存在一定的相互作用，蛋白质本身也存在二硫键的相互作用，这些作用均有利于加强米粉的凝胶网络结构，有利于提高米粉品质[18]。

表3 不同品种米粉蒸煮特性

2.4 黑米米粉热力学性质分析

米粉在与水混合加热的过程中，淀粉经过加热糊化，有序的晶体结构向无序的非晶体相转化，这个过程中通常伴随着能量的变化[19]。通过差示扫描量热仪(DSC)可以测定大米淀粉糊化过程中晶体熔融吸收热量的多少。热焓值ΔH表示每糊化1 g淀粉所吸收的热量，通过热焓值的大小可以比较米粉内部的结晶程度，样品热焓值越小，表明其内部晶体有序化程度越低。由表4可以看出，不同品种黑米对米粉的DSC起始、峰值、终止温度没有明显影响，但米粉的焓值存在一定差异，可以看出洋黑3号黑米米粉的焓值最高，其次是黑优1号、稻花香、黑香米，珍珠黑米米粉的最低。市售大米米粉的峰值、终止温度明显高于黑米米粉，热焓值略小于洋黑3号黑米米粉，这可能与籼米的淀粉含量较高有关。有研究报道，直链淀粉含量越高的大米，发生相变时会释放更多的热量[20]。对于黑米而言，直链淀粉含量最低的珍珠黑米，其热焓值最低，但直链淀粉含量最高的稻花香黑米，其热焓值并不是最高。说明在黑米米粉的体系中，直链淀粉并不是对米粉热力学性质产生影响的唯一因素，还可能与淀粉颗粒大小、蛋白质与淀粉结合度等相关。有研究发现，蛋白质含量越高，蛋白质与淀粉间的结合位点也越多，结合的也越紧密[21]，而蛋白质含量减少，会显著影响大米的糊化特性，降低大米糊化过程中的黏度值和回生值，使得米粉的热糊稳定性降低，不利于米粉的老化。

表4 不同品种米粉热力学特性

2.5 黑米米粉中淀粉结晶状态分析

米粉成型过程中，淀粉先经过糊化，内部结晶结构遭到破坏，形成无定型凝胶，米粉老化过程中，淀粉分子发生重新排列，重新形成晶体结构[22]，通过X-射线衍射图谱可以检测淀粉分子晶体结构。由图1可以看出，不同品种黑米对米粉的晶体结构类型未产生影响，均在17°和20°表现出明显的衍射峰，市售大米米粉也存在相同衍射峰。衍射峰的强弱通常反映淀粉的结晶程度[23]，即米粉中淀粉的老化程度。由表5相对结晶度的计算结果可以看出，洋黑3号黑米米粉的相对结晶度最大，其次是稻花香黑米、珍珠黑米的最低。市售大米米粉的相对结晶度也较大，略小于洋黑3号黑米米粉。米粉的老化程度和米粉的质构蒸煮等品质并不是完全的正相关，老化程度最大的洋黑3号米粉硬度较小、蒸煮损失较大。说明影响米粉中淀粉结晶状态的不仅仅是直链淀粉，脂肪和蛋白质都有可能影响米粉晶体结构。其中蛋白质与淀粉间的交互作用会影响大米的结晶特性[20]，在米粉中也能对结晶结构起到一定的影响。

图1 不同品种米粉中淀粉结晶状态的X-射线衍射图谱

表5 不同品种米粉中淀粉的结晶程度

2.6 相关性分析

黑米的理化性质与黑米米粉的品质之间存在一定的联系，由表6可以看出，米粉的硬度、咀嚼性、水分都与黑米的直链淀粉含量呈极显著的正相关(P<0.01)，而蒸煮损失与直链淀粉含量呈极显著的负相关(P<0.01)，总淀粉含量也有类似规律。黑米中淀粉的含量对黑米米粉质构和蒸煮品质起着决定性作用，直链淀粉含量越高，米粉品质越好。米粉的老化焓和相对结晶度则与蛋白质含量呈极显著正相关性(P<0.01)，说明蛋白质在一定程度上也能影响米粉的老化，蛋白质含量越高，黑米米粉老化程度越高，米粉品质相对较好。

直链淀粉分子间通过氢键相互缠绕形成双螺旋结构，这种结构在淀粉凝胶中起到了连接支撑的作用，直链淀粉含量越高，这种凝胶结构就越致密，米粉的硬度就会越大[13]。对于普通大米米粉来说，直链淀粉含量过高时，米粉会因过硬而失去弹性，在储藏过程中容易回生变脆。对于黑米来说，黑米中直链淀粉含量很难达到制作米粉用籼米的直链淀粉含量[11]，因此，黑米的直链淀粉越高，越有利于黑米米粉的制作，而不会出现米粉硬度过大的问题。黑米的蛋白质含量较普通米粉高出20%以上，蛋白质在大米中与淀粉结合的较为紧密，在米粉凝胶中也与淀粉互相缠绕[24]，从而影响了米粉的热焓值和相对结晶度的测定。所以蛋白质含量越高的黑米制作的米粉老化程度越高。

表6 黑米理化性质和米粉各品质之间相关性

2.7 黑米米粉体外消化特性分析

黑米具有一层坚硬的黑色种皮，这层外皮含有丰富的花青素和膳食纤维。花青素能够通过与淀粉复合、抑制淀粉酶活性等多种机制，降低淀粉在体外实验及动物实验的消化率[25]。而膳食纤维本身不易消化，在凝胶结构中可以吸附并延缓葡萄糖的释放，从而降低淀粉的消化速率[26]。

按照淀粉被消化的快慢可以将淀粉划分为RDS(20 min内消化)、SDS(20～120 min内消化)和RS(120 min后消化)。由图2可知不同鲜湿米粉中淀粉的消化片段差异显著。普通大米米粉RDS质量分数最高，为74.11%，而黑米米粉的RDS质量分数均在70%左右；普通大米米粉的SDS含量比黑米米粉高；普通大米米粉的RS质量分数为16.05%，黑米米粉的RS质量分数均在21%以上。与普通大米粉相对比，添加黑米可以显著降低米粉中RDS含量，提升RS含量。黑米米粉具有更低的淀粉消化率，更有利于降低餐后血糖，满足现代人群对营养和健康的饮食追求。

不同品种黑米米粉之间的消化片段差异较小，其中SDS含量几乎没有差异，RDS含量差距也较小，差异最大的是RS含量，差距在4%以内。其中RS含量最高的是珍珠黑米米粉，最低的为黑香米米粉。造成这种差异的主要原因可能是不同品种黑米淀粉在组成和结构上存在一定差异[27]。

图2 不同品种米粉体外消化特性

3 结论

黑米品种对鲜湿米粉的质构蒸煮特性和老化程度均有显著影响。黑米中直链淀粉含量与黑米米粉的硬度、咀嚼性、水分等指标呈显著的正相关，与蒸煮损失呈显著负相关；黑米的蛋白质含量与米粉的相对结晶度、老化焓值呈显著正相关，表明黑米中直链淀粉含量和蛋白质含量越高，米粉品质越好。黑米米粉中的抗性淀粉含量显著高普通大米米粉，稻花香、洋黑3号、珍珠黑3种米粉抗性淀粉含量较高。结合米粉的质构、蒸煮、老化程度和体外消化特性来看，由稻花香黑米制作的米粉具有较低的淀粉消化率，同时具有和市售大米米粉相近的硬度、咀嚼性和蒸煮损失，米粉品质较好。