高溫短時氣流膨化后薏米的煮熟特性研究

劉曉娟，楊 磊，毛 新，趙力超，周愛梅，劉 欣

（華南農業大學食品學院，廣東廣州 510642）

高溫短時氣流膨化后薏米的煮熟特性研究

劉曉娟，楊 磊，毛 新，趙力超，周愛梅，劉 欣

（華南農業大學食品學院，廣東廣州 510642）

采用高溫短時氣流膨化對薏米進行處理，分析膨化前后的薏米蒸煮時間、糊化度、煮熟后薏米的營養成分含量、體外消化性以及微觀結構的變化。結果表明，膨化薏米比薏米原料直接煮熟時間縮短了63min；淀粉糊化度提高了4.77%；膨化后薏米煮熟比直接煮熟的薏米中脂肪含量略有下降，多糖的損失量明顯減少；在相同消化時間內，膨化后煮熟比直接煮熟的薏米淀粉消化性極顯著提高（p＜0.01），蛋白質消化性差異不顯著（p＞0.05）；微觀結構上形成了較大的空洞。膨化后煮熟的薏米較直接煮熟的薏米品質明顯得到了改善。

高溫短時氣流膨化，薏米，蒸煮

Abstract：Adlay was treated by high temperature short time air puffing，and parameters of cooking time，starch gelatinization degree，cooked adlay nutrition content，vitro digestibility of starch and protein，microstructure were analyzed.The results showed that the cooking time of puffed adlay was 63min shorter and starch gelatinization degree of puffed adlay was 4.77%higher than those of material untreated.The content of lipids of puffed adlay was decreased slightly，and the loss quantity of polysaccharide was decreased significantly after cooking.In the same digestion time，the vitro digestibility of starch of puffed adlay was increased very significantly（p＜0.01），and the vitro digestibility of protein of puffed adlay was increased insignificantly（p＞0.05） after cooking.There were many big cavities of puffed adlay after cooking in microstructure.The properties of puffed adlay were better than those of the adlay after cooking.

Key words：high temperature short time air puffing；adlay；cooking

薏米屬禾本科玉蜀黍族薏苡屬，又名薏苡仁或薏仁米。薏米的營養價值很高，富含維持人體健康所必需的蛋白質、脂肪、碳水化合物、8種氨基酸、亞油酸、B族維生素和各種微量元素等，是一種營養平衡的谷物[1]。此外，薏米還含有多糖、薏醇、薏苡素、薏苡仁酯及特有的三萜類化合物等多種藥用成分[2-3]。但是薏米顆粒結構致密、質地硬，并且淀粉很難糊化，在生產應用中較難煮熟，食用時必須經過長時間浸漬后進行煮沸，限制了薏米在食品方面的利用。膨化食品是一種休閑方便食品，通過膨化加工可以提高人體對食品營養物質的消化吸收率，同時使物料內部形成許多較大的空洞，利于在蒸煮過程中水分子充分進入到物料內部進行蒸煮，縮短膨化產品的蒸煮時間。高溫短時氣流膨化是一種新型先進膨化技術，其最大的特點是可滿足包括原顆粒物料和重組物料等多種形狀大小的物料無油、連續膨化加工，物料受熱時間短，營養保持好，是一種應用前景廣闊的的多功能膨化技術[4]。目前，膨化食品加工主要有油炸膨化、擠壓膨化、焙烤膨化、壓差氣流膨化和微波膨化等[5-6]，高溫短時氣流膨化方式國內外研究較少，只有莧菜籽、板栗片、馬鈴薯塊（片）、苦蕎麥以及小麥休閑食品高溫短時氣流膨化工藝研究的相關報道[7-13]，但尚未有關該技術應用于薏米及其膨化后蒸煮特性的研究報道。本研究利用高溫短時氣流膨化技術加工薏米，對比研究膨化前后薏米煮熟所需時間長短、糊化度、煮熟后薏米營養成分含量、淀粉和蛋白質體外消化率和微觀結構的變化，從而為薏米的開發利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

薏米 購于廣州百佳超市，產地河北，水分含量9.66%，淀粉含量57.91%，蛋白質含量12.85%；胰酶35000U/g，北京奧博星生物技術有限責任公司；糖化酶 50000U/g，無錫市雪梅酶制劑科技有限公司；胃蛋白酶 5.4AU/g，諾維信生物技術有限公司；胰蛋白酶 3.3AU/g，諾維信生物技術有限公司。

XPD-Q40多功能氣流膨化機 廣東省農業機械研究所；TC10KB電子天平 美國雙杰電子天平有限公司；RG-熱泵功能擴展干燥實驗裝置 廣東省農業機械研究所；XL-30-ESEM環境掃描電子顯微鏡荷蘭Philips-FEI公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 薏米氣流膨化工藝 工藝流程：薏米→除雜→清

糊化度（%）=（被檢測液吸光值/檢測液吸光值）×100

除雜：除去薏米殼、碎粒及其他雜物；浸泡：用28℃左右冷水浸泡；預糊化：目的是提高薏米的膨脹度，使膨化過程完全，方法是在料液比1∶10下100℃沸水蒸煮30min；干燥：40℃熱泵干燥。

1.2.2 營養成分的測定 脂類含量的測定：索氏抽提法[14]；多糖含量的測定：采用苯酚-硫酸法[14]。

薏米多糖的制備：篩選籽粒飽滿的薏米制成薏米粉。取5g薏米粉按料液比1∶25混勻，用1mol/L鹽酸調至pH5.2，保鮮膜封住三角瓶的口，95℃水浴鍋中浸提4h，然后6500r/min離心20min。上清液加入三倍體積的95%乙醇溶液，冰箱內靜置20min，然后6500r/min離心20min，沉淀物就是粗多糖。用20mL蒸餾水將沉淀物溶解，調pH至6，55℃的水浴鍋，加1mL糖化酶，水浴處理1h，充分除去多糖中的可溶性淀粉。加入三倍體積的95%乙醇，冰箱中靜置20min，再次6500r/min離心20min，去上清液，沉淀物為多糖，然后加蒸餾水溶解并定容至10mL，利用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

1.2.3 淀粉體外消化性的測定 稱取3g薏米于研缽中，加入少量pH6.9的磷酸鹽緩沖液，研成均勻的糊狀，轉入50mL容量瓶中，用pH6.9的磷酸鹽緩沖液定容至50mL。并于37℃下預熱5min，然后加入質量分數為1%的胰酶和糖化酶各3.5mL，分別在37℃水浴水解1、3、5、7、9和10h，沸水浴滅酶5min，將酶解液于6000r/min下離心10min。取5mL水解液稀釋10倍，然后吸取0.1mL稀釋液至試管中，加入2mL DNS液，再在沸水浴中加熱5min后，冷卻，轉入至10mL容量瓶中蒸餾水定容。在波長540nm下比色，空白用0.1mL蒸餾水代替稀釋液[15]。

1.2.4 蛋白質體外消化性的測定 稱取3g薏米加入少量0.01mol/L鹽酸緩沖液，研磨后轉入50mL容量瓶中，定容至50mL，37℃水浴5min，加入0.01g胃蛋白酶，保溫4h，用0.01mol/L的NaOH中和至pH7，加入0.01g胰蛋白酶，再保溫1、2、3、4、5、6和7h后取樣，100℃滅酶5min，6000r/min離心10min，取2mL上清液，用茚三酮法顯色后測定吸光值[16]。

1.2.5 淀粉糊化度的測定 分別稱取50mg樣品于兩個50mL三角瓶中，分別作為檢測液與被檢測液，向三角瓶中分別加入50mL蒸餾水。將裝有檢測液的三角瓶放入沸水中蒸煮30min后，再迅速冷卻至室溫。將檢測液與被檢測液同時放置在37.5℃的水浴鍋中，分別加入5mL葡萄糖淀粉酶液（200U/mL），保溫1h后，加入2mL 1mol/L HCl溶液終止反應[17]。將酶解后的溶液轉入至100mL容量瓶中，用蒸餾水定容。分別吸取1mL檢測液與被檢測液至兩支試管，分別在試管中加入2mL DNS液，搖勻后在沸水浴中蒸煮5min，然后將液體轉入至10mL容量瓶中用蒸餾水定容。在540nm吸光值下測定其吸光度。空白液用蒸餾水代替樣品液[18]。

1.2.6 微觀結構的測定 據Antonio等報道，用刀片將樣品進行縱切，然后將切片進行固定，再進行鍍金，用XL-30-ESEM環境掃描電子顯微鏡進行觀察[19]。

1.2.7 數據統計分析 實驗次數為3次，采用SPSS 17.0統計軟件分析，按照單因素方差分析T檢驗的統計方法進行分析。洗→浸泡→預糊化→干燥→膨化

2 結果與分析

2.1 高溫短時氣流膨化前后薏米蒸煮時間的變化分析

在谷物蒸煮中，主要是通過對其進行感官評價或測定淀粉糊化度的方法來判斷其是否煮熟[20]，本次實驗采取感官評價來判斷薏米的蒸煮狀態。將薏米原料和膨化后的薏米分別在沸水中蒸煮，膨化前后薏米的蒸煮時間發生了顯著的變化。薏米原物料直接蒸煮85min后，顆粒內部無白心，質地變軟，說明物料被煮熟。在蒸煮80min后，薏米顆粒內部雖然已無白心，但是顆粒較硬，所以選擇85min做為薏米煮熟時間。膨化薏米直接蒸煮22min后，顆粒內部沒有白心，質地較軟，物料被煮熟。在蒸煮22min前，膨化薏米中含有少量白心，物料未被煮透。經過膨化的薏米比薏米原料蒸煮時間縮短了63min，在生產加工薏米產品的過程中，可以極大地縮短其加工時間。

2.2 高溫短時氣流膨化前后薏米糊化度的變化分析

薏米直接煮熟后的淀粉糊化度為86.72%，膨化后煮熟的淀粉糊化度為90.86%，膨化后煮熟的薏米淀粉糊化度比直接蒸煮薏米的糊化度提高了4.77%。原因可能是高溫膨化過程中，薏米原料本身所含有的水分，使薏米中的淀粉發生了糊化反應，從而使糊化度提高[21]。食品中淀粉的糊化度越高，越易被酶水解，有利于消化吸收[22]。

2.3 高溫短時氣流膨化前后煮熟薏米營養成分含量的變化分析

將膨化前后的薏米煮熟后，比較其中脂類物質和多糖的含量變化，結果如表1所示。

表1 膨化前后煮熟的薏米營養成分含量（%，g/g）Table 1 The content of nutrition composition of cooked adlay before and after puffing（%，g/g）

膨化后煮熟的薏米脂類含量為6.23%，直接煮熟后的薏米中脂類含量為5.61%，膨化后煮熟比直接煮熟的薏米中脂類含量略有下降。在膨化過程中溫度達到251℃，脂肪發生熱聚合反應，從而造成脂肪的損失，所以膨化煮熟后的薏米脂肪含量較低。膨化后煮熟的薏米多糖含量為0.25%，直接煮熟后的多糖含量為0.13%，多糖的損失量明顯減少。多糖溶解性較差，但在蒸煮過程中部分會被溶解到水中[23-24]，經過膨化后的薏米煮熟時間較短，多糖的損失量明顯減少。總之，膨化煮熟后薏米中的脂肪和多糖都能較好的保留。

2.4 高溫短時氣流膨化前后煮熟薏米體外消化性的變化分析

膨化前后煮熟的薏米中淀粉和蛋白質的體外消化率，結果如圖1所示。

圖1 高溫短時氣流膨化前后煮熟的薏米淀粉和蛋白質體外消化性Fig.1 The vitro digestibility of cooked adlay starch and protein before and after high temperature short time air puffing

由圖1可知，膨化前后的薏米淀粉體外消化率和蛋白質體外消化率都隨著消化時間的延長而極顯著上升（p＜0.01），淀粉都需要消化9h以上才能達到平衡（p＞0.05），蛋白質消化率都在6h后上升不顯著（p＞0.05）。在相同的消化時間下，膨化后煮熟比直接煮熟的薏米淀粉消化率極顯著提高（p＜0.01），說明膨化后煮熟的薏米淀粉消化率較好。原因在于膨化后的薏米糊化度高，糊化后的淀粉可以大量吸水膨脹，增加淀粉與淀粉酶接觸的機會，從而加速淀粉的消化吸收[25]。膨化后煮熟的薏米蛋白質消化性與直接煮熟的薏米蛋白質消化性差異不顯著（p＞0.05），可能與其膨化方式有關，并沒有影響薏米蛋白質的含量和結構。

2.5 高溫短時氣流膨化前后煮熟薏米微觀結構的變化分析

用掃描電鏡觀察膨化前后煮熟薏米的微觀結構，結果見圖2。

圖2為煮熟后薏米結構被放大60、150和300倍的微觀結構圖。由圖2可知，直接煮熟的薏米微觀結構呈密集的細小蜂窩狀結構，可能是由于蒸煮前薏米物料硬度高，結構致密，限制薏米在蒸煮過程中結構的變化。在高溫氣流膨化過程中，薏米的水分蒸發使薏米發生膨化[26]，所以膨化后煮熟的薏米形成的空洞較大。經過高溫氣流膨化后的薏米其微觀結構空洞大，這種結構為酶的作用提供了更大的工作面積，空間位阻也小，同時，蛋白質和淀粉結合力減小，更有利于酶對蛋白質和淀粉的水解；而未經過膨化的薏米直接蒸煮后內部空洞小，能提供為酶作用的工作面積也較小，所以膨化煮熟后薏米體外消化率比直接蒸煮熟的高。

圖2 高溫短時氣流膨化前后煮熟薏米的微觀結構圖Fig.2 Microstructure analysis of cooked adlay before and after high temperature short time air puffing

3 結論

膨化后的薏米比未膨化的薏米蒸煮時間縮短了63min；膨化后煮熟的薏米淀粉糊化度比直接蒸煮薏米的糊化度提高了4.77%；膨化后煮熟比直接煮熟的薏米中脂類含量略有下降，多糖的損失量明顯減少；在相同消化時間內，膨化后煮熟的薏米淀粉消化率比直接煮熟極顯著提高（p＜0.01），膨化后煮熟的薏米蛋白質消化率和直接煮熟的差異不顯著（p＞0.05）；微觀結構的空洞比直接蒸煮的薏米大，使膨化后煮熟的薏米消化性比直接煮熟的高。

結果表明，通過高溫氣流將薏米膨化后再蒸煮，不僅縮短了薏米生產加工過程中的蒸煮時間，保留了較高的營養成分含量和提高了淀粉與蛋白質的消化性，同時賦予薏米烤香風味，增強了薏米的食用品質。綜合分析得出，膨化后蒸煮熟的薏米品質比薏米原料直接蒸煮熟的好。

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Cooked characteristics of adlay after high temperature short time air puffing

LIU Xiao-juan，YANG Lei，MAO Xin，ZHAO Li-chao，ZHOU Ai-mei，LIU Xin
（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

TS210.1

A

1002-0306（2012）16-0153-04

2012-01-09

劉曉娟（1980-），女，博士，講師，研究方向：食品化學及功能性食品。

廣州市科技計劃項目（11BppZLhh1010038）；廣東省科技攻關項目（2007A020300003）。