擠壓膨化對金針菇-發芽糙米復配粉的消化特性及揮發性物質的影響

方 勇，王紅盼，裴 斐，馬 寧，湯曉智，楊文建，胡秋輝

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擠壓膨化對金針菇-發芽糙米復配粉的消化特性及揮發性物質的影響

方 勇，王紅盼，裴 斐，馬 寧，湯曉智，楊文建，胡秋輝

（南京財經大學食品科學與工程學院/江蘇省糧油品質控制及深加工技術重點實驗室/江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心，南京210023）

【目的】通過研究金針菇-發芽糙米復配粉的淀粉、蛋白質和揮發性物質在擠壓前后的變化，探討擠壓膨化工藝對金針菇-發芽糙米復配粉的消化特性和風味的改善影響，為膨化產品的消化特性及風味分析提供參考。【方法】將金針菇-發芽糙米復配粉原料進行擠壓膨化加工，利用掃描電鏡、聚丙烯酰胺凝膠電泳、紅外光譜以及體外消化等方法對淀粉和蛋白質的顆粒微觀結構、蛋白質分子量和二級結構、淀粉和蛋白質的消化率等進行分析，探討擠壓膨化對金針菇-發芽糙米膨化產品消化特性的影響，并通過氣相色譜-質譜聯用法對風味成分進行對比分析。【結果】金針菇-發芽糙米復配粉原料經擠壓膨化后，產品中淀粉顆粒由典型的大米顆粒外貌變為無規則形狀，淀粉含量降低8.26%，還原糖和可溶性糖含量分別上升了1.35倍和18.45%，淀粉體外消化率提高30.68%。而金針菇-發芽糙米膨化產品中蛋白質顆粒也由膨化前的棱角圓滑的多面體型變為無規則形狀，蛋白質含量降低1.00%，蛋白質體外消化率提高25.57%。金針菇-發芽糙米復配粉擠壓膨化前，蛋白質分子量主要分布在50、36、33、22、19和13 kD左右，經過擠壓膨化后，蛋白質分子量50 kD左右的譜帶消失，而分子量36 kD以下的蛋白質譜帶沒有明顯變化。金針菇-發芽糙米膨化前后及發芽糙米膨化產品蛋白質光譜整體相似，但在1 645 cm-1和1 544 cm-1處的吸收峰強度差別較大。與膨化前物料相比，金針菇-發芽糙米膨化產品中醛類、醇類、吡嗪類分別增加了18.93%、44.17%、77.64%，酮類物質增加了1.56倍。發芽糙米原料中含量較高的醛類和醇類物質經過擠壓加工后均呈現降低趨勢，而在金針菇-發芽糙米復配粉原料中這些物質經擠壓加工后均表現出升高趨勢，說明添加金針菇對膨化產品風味有增強作用。【結論】擠壓膨化可提高金針菇-發芽糙米膨化產品的消化特性，并且添加金針菇能夠豐富和增強膨化產品的風味。

擠壓膨化；淀粉；蛋白質；消化特性；揮發性物質

0 引言

【研究意義】發芽糙米含有豐富的維生素、礦物質、膳食纖維等營養物質以及γ-氨基丁酸、肌醇六磷酸、谷維素等多種功能活性物質，是新一代的功能性食品[1-2]。但是，糙米糠層中含有的纖維素以及蠟質層的阻礙，使得糙米食用風味和蒸煮性差，不利于人體正常的消化吸收。金針菇富含蛋白質、氨基酸、維生素、核苷類等多種營養成分，同時還含有多種生物活性成分如金針菇多糖、免疫調節蛋白、膳食纖維等，具有較高的食用和藥用價值，是世界上著名的食藥兩用菌[2-4]。通過將金針菇與發芽糙米復配，制備蛋白含量高、氨基酸豐富，且富含膳食纖維的復合型產品，達到營養價值互補的作用，有利于進一步豐富金針菇和發芽糙米產品類型。然而，若將兩者簡單復配，金針菇、發芽糙米中豐富的膳食纖維和復雜的組分將導致其復配產品難以被人體消化。因此，利用擠壓膨化技術的優勢，開發易消化、營養豐富的復合型功能休閑食品具有重要意義。本文主要從淀粉和蛋白質方面初步研究擠壓膨化工藝對金針菇-發芽糙米復配粉消化特性的影響，并研究擠壓膨化工藝對金針菇-發芽糙米復配粉揮發性物質的影響，為膨化產品的消化特性及風味分析提供參考。【前人研究進展】擠壓膨化技術是集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型等為一體的高新技術[5-6]。物料在擠壓機的高溫、高壓和高剪切力作用下，會發生一系列的物理、化學和生物變化，如微觀結構的改變、營養物質的變化、風味的變化等。淀粉和蛋白質是糙米的主要營養成分，其在擠壓膨化過程中發生的變化會直接影響產品的品質。研究表明，高溫、高壓和高剪切力作用會使淀粉發生糊化和降解、蛋白質發生變性等。淀粉發生糊化時，結晶區的氫鍵被破壞，淀粉顆粒開始水合和吸水膨脹，結晶區消失，雙折射現象消失[7]。此外，結晶直鏈淀粉和結晶支鏈淀粉分子被加熱后，會由有序狀態轉變為無定形狀態，淀粉分子的這些變化也會使其微觀結構發生變化。淀粉在較低的水分和溫度范圍內，并未完全糊化，隨著擠壓溫度的升高和剪切作用的加強，淀粉結晶部分發生熔融，形成具有粘彈性的熔融體[8]。在擠壓過程中，淀粉發生糊化的同時還會伴隨發生降解反應，淀粉在機械力的作用下，氫鍵斷裂，淀粉鏈被部分打斷，大分子降解為小分子寡糖[9]。淀粉的糊化和降解都會提高淀粉的消化率。蛋白質在擠壓膨化的高溫、高壓和高剪切力作用下，分子間氫鍵、二硫鍵等部分斷裂，導致蛋白質變性[10]。研究發現，蛋白質經過擠壓以后，部分高分子蛋白亞基消失并有新亞基生成，表明擠壓導致蛋白質發生降解和聚合[11]。蛋白質變性和蛋白質的降解，都能提高蛋白質的消化率。而谷物在擠壓膨化過程中風味的改善主要是由美拉德反應以及脂類物質的氧化分解引起的[12]。【本研究切入點】擠壓膨化不僅會使產品的結構和營養物質等發生變化，還對產品的消化特性及風味等產生影響。本研究在方勇等[2]對金針菇復配發芽糙米擠壓膨化優化工藝及產品品質分析的基礎上，從淀粉和蛋白質的角度對金針菇-發芽糙米膨化產品的消化特性及風味成分進行深入研究，旨在闡明金針菇-發芽糙米在擠壓條件下消化特性的改善及揮發性物質的變化規律。【擬解決的關鍵問題】利用掃描電鏡對淀粉和蛋白質的顆粒微觀結構進行觀察，利用聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）和紅外光譜對蛋白質分子量和二級結構的變化進行分析，采用體外消化法對淀粉和蛋白質的消化率進行探討，通過淀粉和蛋白質性質的變化探討其對金針菇復配發芽糙米膨化產品消化特性的影響，并通過氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）對風味成分的分析，闡明金針菇-發芽糙米復配粉膨化前后揮發性物質的變化規律。

1 材料與方法

試驗于2015年5月至2016年1月在南京財經大學食品科學與工程學院進行。

1.1 試驗材料

發芽糙米，南京遠望富硒農產品有限責任公司；金針菇，上海雪榕生物科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

DSE-29/40D型雙螺桿擠壓膨化機（德國Brabender公司）；7890A-5975C氣相色譜質譜聯用儀（美國Agilent公司）；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭（美國Supelco公司）；TENSOR 27型傅里葉變換紅外光譜儀（德國Bruker公司）；日立TM3000臺式掃描電鏡（日本Hitachi公司）；RVA快速黏度分析儀（澳大利亞Newport Scientific儀器公司）；BIO-RAD電泳儀（美國Bio-rad公司）；BIO-RAD ChemiDoc XRS+成像系統（美國Bio-rad公司）；769YP-15A粉末壓片機（天津市科器高新技術公司）；K-436快速消解儀（瑞士Buchi公司）； K-360自動凱氏定氮儀（瑞士Buchi公司）；Allegra 64R離心機（美國Beckman Coulter公司）；LABCONCO冷凍干燥機（美國Labconco公司）；FW100型高速萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）；HH-2數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；101-3AS型電熱鼓風干燥箱（上海蘇進儀器設備廠）； U-3900型紫外可見光光度計（日本Hitachi公司）；HJ-3控溫磁力攪拌器（江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠）；SHA-B水浴恒溫振蕩器（金壇市榮華儀器制造有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 材料準備及擠壓試驗 參照方勇等[2]的方法。根據優化后的工藝參數條件，發芽糙米和烘干的金針菇粉碎后，過60目篩。將發芽糙米與金針菇復配粉按94﹕6的比例混合均勻，調節混合物料水分含量至17.0%左右，置于塑料自封袋中調質過夜。利用雙螺桿擠壓膨化機對復配粉進行膨化處理，擠壓機參數為：擠壓機Ⅰ區溫度60℃、Ⅱ區溫度90℃、Ⅲ區溫度130℃、Ⅳ區溫度130℃、Ⅴ區溫度140℃，喂料速度為16 r/min，螺桿轉速150 r/min。擠出樣品一部分進行揮發性成分分析，其余樣品于40℃烘箱干燥24 h后置于4℃冰箱保存。

1.3.2 基本成分測定 淀粉含量測定：GB/T 5009.9—2008[13]；還原糖含量測定：DNS比色法[14]；可溶性糖含量測定：苯酚-硫酸法[15]；蛋白質含量測定：BCA試劑盒法[16]

1.3.3 擠壓前后淀粉性質的變化

1.3.3.1 淀粉和蛋白質的提取 參考Fang等[17]的方法并略作修改。稱取50 g樣品，以1﹕5（w/v）加入正己烷，室溫下攪拌脫脂3 h后靜置0.5 h，將上層黃色液體倒出，重復上述操作，直到上層液體呈無色為止。抽濾后于通風櫥內通風干燥24 h。

稱取20 g脫脂樣品，加入0.05 mol·L-1的NaOH溶液400 mL，攪拌均勻后放入恒溫振蕩器，振蕩提取4 h，15 000 r/min離心15 min，收集上清液，沉淀加NaOH溶液重復上述步驟再次提取，合并兩次所得的上清液，沉淀水洗3次，刮去沉淀上層黃色部分，下層沉淀冷凍干燥得粗淀粉，上清液用0.01 mol·L-1的HCl溶液調pH至4.6—4.8，15 000 r/min離心15 min，棄掉上清液，沉淀水洗3次后冷凍干燥得粗蛋白，蛋白質分析備用。

1.3.3.2 淀粉和蛋白質形態觀察 樣品處理參照Miao等[18]的方法。將樣品用導電雙面膠固定在金屬樣品平臺上，噴金后置于臺式掃描電鏡中觀察，拍攝有代表性的顆粒的形貌照片。

1.3.3.3 擠壓產品的糊化性質 參考AACC 76-21，樣品量根據水分含量查表校正[19]。

1.3.3.4 淀粉體外消化試驗 參照陳建寶等[20]的方法并略作修改。準確稱取0.2 g樣品，溶于15 mL醋酸鈉緩沖液（0.2 mol·L-1，pH 5.2）并混合均勻，加入10 mL混合酶液（290 U·mL-1胰α-淀粉酶，15 U·mL-1糖化酶），置于37℃恒溫水浴鍋中振蕩2 h，用DNS比色法測定樣液中葡萄糖含量，按照下式計算體外消化率：

式中，DS表示2 h內樣品水解產生的葡萄糖質量（mg），TS表示樣品中總淀粉含量（mg）。

1.3.4 擠壓前后蛋白質性質的變化

1.3.4.1 蛋白質電泳 稱取一定量的蛋白樣品溶于1 mL蛋白上樣緩沖液中（使蛋白濃度達到3.0 mg·mL-1），混合均勻后，100℃水浴加熱3—5 min，13 000 r/min離心5 min，取10—15 μL上清液直接上樣電泳。

電泳條件：分離膠濃度為13%，濃縮膠濃度為5%。電泳過程采用恒定電壓，濃縮膠100 V，分離膠120 V。電泳結束后取出凝膠，放入含0.1%考馬斯亮藍R-250的染色液中，37℃恒溫搖床染色0.5 h；而后用含10%甲醇-10%冰乙酸的脫色液脫色4 h；最后將脫色后的凝膠置于化學發光成像系統進行拍照和分析。

1.3.4.2 蛋白質紅外光譜 參照Yang等[21]報道的KBr壓片法進行蛋白質紅外分析。稱取樣品5.0 mg，以1﹕50（w/w）加入烘干至恒重的KBr，在瑪瑙研缽中研磨成細粉，用壓片機壓成透明的薄片，在波長范圍400—4 000 cm-1，用分辨率2 cm-1、掃描次數32次的傅立葉變換紅外光譜儀進行測定，使用Omnic V6.2軟件對紅外圖譜進行處理。

1.3.4.3 蛋白質體外消化 稱取0.2 g樣品蛋白，加入25 mL含有1.5 g·L-1胃蛋白酶的磷酸鹽緩沖液（0.1 mol·L-1，pH 1.5），37℃水浴振蕩2 h。再加入10 mL含有0.5 g·L-1胰蛋白酶的磷酸鹽緩沖液（0.2 mol·L-1，pH 7.0），37℃水浴振蕩4 h，振蕩結束后10 000 r/min離心10 min，棄掉上清液，用20 mL磷酸鹽緩沖液（0.2 mol·L-1，pH 7.0）洗滌沉淀物兩次，相同條件下再次離心，凱氏定氮法測定殘渣中未消化的蛋白質含量。按下式計算蛋白質體外消化率：

式中，表示樣品中蛋白質量分數（%），表示消化后殘渣中蛋白質量分數（%）。

1.3.5 GC-MS分析膨化產品揮發成分 膨化產品的揮發性風味物質的測定采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用法（HS-SPME-GC-MS）測定，參考Yang等[22]的方法。

HS-SPME提取揮發成分：稱取磨碎成粉的樣品3.0 g，置于25 mL的頂空進樣瓶中，加入3—5滴超純水，密封后于60℃恒溫水浴鍋中平衡10 min，然后插入老化好的50/30 μm DVB/CAR/PDMS復合萃取頭頂空吸附45 min（保持60℃水浴），將萃取頭取出后立即插入GC進樣口，解析5 min，同時進行數據采集分析。

色譜條件：色譜柱為HP-5MS毛細管柱（30 m×250 μm×0.25 μm）；載氣：高純氦氣；柱流速：0.8 mL·min-1；進樣口溫度：250℃；進樣方式：手動無分流進樣；程序升溫：40℃保持2 min，以 6℃·min-1升至180℃，再以10℃·min-1升至250℃，保持3 min。

質譜條件：離子源溫度為230℃；四極桿溫度為150℃；接口溫度為280℃；離子源EI；電子能量70 eV；全掃描質量參數25—450 amu。

1.4 數據處理

每組試驗重復3次，所得結果以平均值±標準差的形式表示，采用Excel繪圖，數據分析采用SPSS Statistics 17.0軟件,差異顯著性采用Duncan檢驗法，顯著差異選用＜0.05。

2 結果

2.1 金針菇-發芽糙米復配粉擠壓前后淀粉和蛋白質含量及消化率的變化

食品在擠壓膨化的高溫、高壓、高剪切力作用下，淀粉、蛋白質等會發生復雜的物理變化和化學變化，最直觀的表現是化學成分的變化。從表1中可以看出，與膨化前物料相比，金針菇-發芽糙米膨化產品的淀粉和蛋白質含量顯著降低（＜0.05），分別下降了8.26%和1.00%；還原糖和可溶性糖含量顯著升高，分別上升了1.35倍和18.45%；淀粉體外消化率提高了30.68%，蛋白質體外消化率提高了約25.57%。而與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品相比，金針菇-發芽糙米膨化產品的淀粉含量降低了6.24%，蛋白質和可溶性糖含量分別升高了1.96%和2.28%，還原糖含量變化不顯著，而淀粉體外消化率和蛋白質體外消化率分別提高了9.72%和5.13%。

2.2 金針菇-發芽糙米復配粉擠壓前后淀粉性質的變化

2.2.1 淀粉顆粒外形 圖1分別是金針菇-發芽糙米粉淀粉顆粒（A）、金針菇-發芽糙米膨化后淀粉顆粒（B）和發芽糙米膨化產品淀粉顆粒（C）的掃描電鏡圖。從圖1-A中可以看出，金針菇-發芽糙米膨化前淀粉顆粒呈棱角尖銳的多面體形，典型顆粒形貌與大米類似，只是顆粒多邊形平面中心有明顯凹陷，淀粉顆粒尺寸較小且分散相對均勻。從圖1-B中可以看出，經過擠壓膨化后，金針菇-發芽糙米膨化產品淀粉顆粒體積變大，顆粒大小不均勻，并且顆粒表面為斷裂性多邊形平面。從圖1-C中可以看出，與添加金針菇的發芽糙米膨化后的淀粉顆粒相比，擠壓膨化后的發芽糙米淀粉顆粒沒有固定形狀。

表1 擠壓膨化對淀粉和蛋白質含量及其消化率的影響

表中同行不同字母表示顯著差異（＜0.05） Different letters in the same column indicate significant differences (＜0.05)

A：金針菇-發芽糙米粉Un-extruded powder of germinated brown rice compounded of Flammulina velutipes; B：金針菇-發芽糙米膨化產品Extruded products of germinated brown rice compounded of Flammulina velutipes; C：發芽糙米膨化產品Extruded products of germinated brown rice

2.2.2 淀粉糊化性質 由表2可知，與膨化前相比，金針菇-發芽糙米粉膨化后，除回生值稍有升高，其余各項指標均降低，其中峰值黏度、最低黏度、衰減值和最終黏度分別下降了63.12%、81.89%、44.10%和52.74%。與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品相比，添加金針菇的發芽糙米膨化產品的峰值黏度、最低黏度、衰減值和最終黏度分別下降了58.44%、80.47%、34.02%和46.23%，回生值升高35.56%。

2.3 金針菇-發芽糙米復配粉擠壓前后蛋白質性質的變化

2.3.1 蛋白質微觀結構的變化 圖2分別是金針菇-發芽糙米粉蛋白質（A）、金針菇-發芽糙米膨化產品蛋白質（B）和發芽糙米膨化產品蛋白質（C）的掃描電鏡圖。從圖2-A中可以看出，典型的蛋白質顆粒是棱角圓滑的多面體型，部分顆粒沿棱角分布著許多凹陷小坑。圖2-B和圖2-C是擠壓膨化后的蛋白質。經過擠壓膨化的高溫、高壓和高剪切力作用，大部分淀粉發生糊化，導致蛋白質提取液中含有大量的糊化淀粉，蛋白質較難分離，因此，提取的蛋白質實際上是糊化淀粉與蛋白的復合物。從圖2-B中可以看出經過高溫、高壓和高剪切力的作用，蛋白質組織結構被破壞，導致蛋白質成為無規則的形狀。從圖2-C中可以看出，膨化發芽糙米蛋白質表面呈多孔狀并且由許多小顆粒緊密結合。

A：金針菇-發芽糙米粉Un-extruded powder of germinated brown rice compounded of Flammulina velutipes; B：金針菇-發芽糙米膨化產品Extruded products of germinated brown rice compounded of Flammulina velutipes; C：發芽糙米膨化產品Extruded products of germinated brown rice

表2 金針菇-發芽糙米復配粉擠壓膨化前后淀粉糊化性質

“—” 未檢出Not detected

2.3.2 蛋白質凝膠電泳分析 金針菇-發芽糙米擠壓膨化前后與發芽糙米膨化產品蛋白質SDS-PAGE電泳圖譜見圖3。由于擠壓膨化后，蛋白質中含有大量的糊化淀粉，使得蛋白質較難分離，因此，只對總蛋白進行電泳分析。圖中清晰的顯示出蛋白質的相對分子量分布情況。從A1和A2可以看出，金針菇-發芽糙米擠壓膨化前，蛋白質分子量主要分布在50、36、33、22、19和13 kD左右。從B1和B2可以看出，經過擠壓膨化后，金針菇-發芽糙米蛋白質分子量50 kD左右的譜帶消失了，而分子量36 kD以下的蛋白質譜帶沒有明顯變化。較多學者對擠壓前后蛋白質的電泳分析也發現，部分高分子蛋白亞基在擠壓后有消失的現象。從C1和C2可以看出，發芽糙米擠壓膨化后的蛋白質分子量分布與膨化的金針菇-發芽糙米蛋白基本一致。

M：標準蛋白，A1、A2為金針菇-發芽糙米粉蛋白質；B1、B2為金針菇-發芽糙米膨化產品蛋白質；C1、C2為發芽糙米膨化產品蛋白質

2.3.3 蛋白質紅外光譜分析 由圖4可以看出，金針菇-發芽糙米粉膨化前后及發芽糙米膨化產品蛋白質光譜整體相似，在波數3 400、2 929、1 645、1 544、1 410、1 340、1 302、1 240、1 203、1 155、1 080、 1 022、933、856、762、707、606、576附近有明顯的紅外吸收峰。其中3 400 cm-1附近產生的較寬吸收峰為N-H伸縮振動，1 645 cm-1為蛋白質酰胺I帶C=O伸縮振動，1 544 cm-1為蛋白質酰胺II帶N-H彎曲和C-N伸縮振動[23-24]。由于擠壓膨化后的蛋白質中含有糊化的淀粉，因此在1 410、1 340、1 155、1 080、1 022、933、856和762 cm-1等處出現了淀粉的吸收峰[25]。雖然金針菇-發芽糙米粉膨化前后及發芽糙米膨化產品蛋白質紅外光譜吸收峰相似，但在1 645和1 544 cm-1處的吸收峰強度差別較大。

2.4 GC-MS分析金針菇-發芽糙米膨化產品揮發性物質

利用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用法對添加金針菇與未添加金針菇的發芽糙米擠壓膨化前后的揮發性物質進行分析，結果見表3。添加金針菇與未添加金針菇的發芽糙米擠壓膨化前后共檢測出62種揮發性風味成分。其中，發芽糙米原料中檢測出的揮發性化合物的種類最少，只有24種；而發芽糙米膨化產品與添加金針菇的發芽糙米膨化產品檢測出的揮發性成分較多，分別為43種和42種，添加金針菇的發芽糙米膨化前揮發性成分有37種。與膨化前物料相比，金針菇-發芽糙米膨化產品中醛類、醇類、吡嗪類和酮類物質分別增加了18.93%、44.17%、77.64%和1.56倍，而與發芽糙米膨化產品相比，金針菇-發芽糙米膨化產品中醛類和酮類物質分別增加了10.41%和7.89%，吡嗪類和呋喃類物質分別降低了50.43%和55.01%。其中乙醛、戊醛、反式-2-庚醛、反式-2-壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、苯甲酸乙酯等物質經過擠壓膨化后逐漸生成，壬醛、3,5-辛二烯-2-醇、2,6-二甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、3,5-辛二烯-2-酮等物質經過擠壓膨化后含量顯著升高，而正己醇、1-庚烯-3-酮等物質經過擠壓膨化后含量顯著降低。發芽糙米原料經擠壓膨化后，己醛、庚醛、苯甲醛、乙醇等物質含量降低，而添加金針菇的發芽糙米經擠壓膨化后，這些物質的含量均表現出升高趨勢，這說明添加金針菇對風味有增強作用。

表3 添加金針菇與未添加金針菇的發芽糙米粉膨化前后揮發性物質的變化

“-” 表示未檢出 Not detected

A、B、C分別代表金針菇-發芽糙米粉蛋白質，金針菇-發芽糙米膨化產品蛋白質，發芽糙米膨化產品蛋白質

3 討論

3.1 擠壓膨化對金針菇-發芽糙米復配粉消化特性的影響

在擠壓膨化的高溫、高壓和高剪切力作用下，淀粉結構會發生變化，從而影響產品的消化性。本研究發現，經過擠壓膨化后，金針菇-發芽糙米淀粉顆粒由規則的多面體形結構變為無規則多邊形結構。相關研究表明，經過擠壓膨化作用，淀粉發生糊化，淀粉顆粒宏觀分子與組織結構之間的微晶結構破裂，表現為淀粉分子的排列不規則[26]。表征淀粉糊化特性的參數有峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值和糊化溫度等，這些參數反映出淀粉糊化程度的高低[27]。糊化的淀粉更易被淀粉酶等分解，從而導致消化率的提高。此外，在擠壓膨化加工過程中的擠壓和剪切等機械力的作用下，淀粉分子間氫鍵斷裂，大分子發生降解，部分生成麥芽糊精和寡糖，從而提高淀粉的可消化性[28]，本研究中金針菇-發芽糙米膨化后的淀粉體外消化率較膨化前提高了30.68%，也可證明擠壓膨化可提高淀粉的消化特性。

擠壓膨化加工過程中蛋白質的變化也會影響產品的消化性。在高溫、高壓和高剪切力的作用下，蛋白質發生變性，使得蛋白質分子空間結構從有序逐漸向無序轉化，這可能是金針菇-發芽糙米膨化前后蛋白質微觀結構發生變化的原因。而適度的擠壓條件引起蛋白質變性后，可增加對蛋白酶的敏感性，蛋白質在蛋白酶的作用下，部分肽鍵和二硫鍵被打斷，從而提高蛋白質的消化率[29-30]。Shutov等[31]認為谷蛋白和球蛋白的穩定性以及對蛋白酶的抵抗能力都較弱，因此谷蛋白和球蛋白的亞基分子量變化較大，這可能是導致金針菇-發芽糙米擠壓膨化后大分子量蛋白質亞基消失的原因。經過擠壓膨化的高溫、高壓和高剪切力作用，淀粉發生糊化和降解程度增加，此時與淀粉緊密結合的蛋白質脫離出來，蛋白質分子結構伸展、重組，分子間氫鍵、二硫鍵等部分斷裂，原先封閉在分子內的疏水性氨基酸殘基暴露出來，增加了蛋白酶與蛋白質的接觸機會及接觸面積，進而提高蛋白質的消化率[32]。本研究中金針菇-發芽糙米膨化后的蛋白質體外消化率較膨化前提高了25.57%，也可證明擠壓膨化可提高蛋白質的消化特性。綜合以上分析可知，擠壓膨化通過影響淀粉的糊化特性及改變蛋白質的結構，可提高金針菇-發芽糙米的消化特性

3.2 擠壓膨化對金針菇-發芽糙米復配粉揮發性物質的影響

GC-MS結果顯示，發芽糙米原料中揮發性物質主要以醛類、烴類和醇類化合物為主，而金針菇-發芽糙米原料中揮發性物質則多了吡嗪類、酸類和酯類化合物，這些物質可能來源于烘干后的金針菇[33-34]。發芽糙米原料和金針菇-發芽糙米原料中揮發性物質較少，經過擠壓膨化后，發芽糙米膨化產品和金針菇-發芽糙米膨化產品中的乙醛、戊醛、反式-2-庚醛、反式-2-壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、苯甲酸乙酯等物質逐漸生成，壬醛、3,5-辛二烯-2-醇、2,6-二甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、3,5-辛二烯-2-酮等物質含量升高。醛類物質在發芽糙米膨化產品和金針菇-發芽糙米膨化產品中的含量均超過40%，C5—C9的醛類是由脂肪的氧化和降解產生的，醛類物質風味閾值低，與其他化合物能夠產生重疊效應[34]，因此對膨化產品風味貢獻較大。1-辛烯-3-醇具有蘑菇特有的香氣，被認為是多種食用菌的主要呈香物質[35]，而吡嗪類化合物是美拉德反應和焦糖化反應的重要產物[36]。擠壓膨化加工對醛類和醇類等揮發性物質的損失有直接影響[37]。發芽糙米原料中含量較高的醛類如己醛、庚醛、苯甲醛等和醇類如乙醇、正己醇等物質經過擠壓加工后均呈現出降低趨勢，而在金針菇-發芽糙米原料中這些物質經擠壓加工后均表現出升高趨勢，這說明添加金針菇對膨化產品風味有增強作用。此外，含量較高的烷烴類物質雖然香味閾值較高，對膨化產品風味的直接貢獻不大，但風味獨特的D-檸檬烯（新鮮橙子香氣和檸檬香氣）和松油烯（柑橘香氣）等烯烴類物質對膨化產品的整體風味有一定影響。

4 結論

擠壓膨化技術通過影響淀粉的糊化特性和改變蛋白質的結構，可提高金針菇-發芽糙米膨化產品的消化特性。擠壓膨化加工會對產品的醛類和醇類等揮發性物質造成損失，而添加金針菇能夠豐富和增強膨化產品的風味。

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（責任編輯 趙伶俐）

Effect of Extrusion on Digestion Properties and Volatile Compounds in Germinated Brown Rice Compounded ofFlour

FANG Yong, WANG Hong-pan, PEI Fei, MA Ning, TANG Xiao-zhi, YANG Wen-jian, HU Qiu-hui

(College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics/Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing of Jiangsu Province/The Jiangsu Province Center of Cooperative Innovation for Modern Grain Circulation and Security, Nanjing 210023)

【Objective】The objective of this study was to investigate the effect of extrusion process on digestion properties and volatile compounds in germinated brown rice compounded offlour through the changes of starch, protein and volatile compounds, thus providing references for the analysis of extrudant digestion properties and flavor.【Method】 In order to study the effects of extrusion on digestion properties and flavor compounds, germinated brown rice compounded ofwas extruded to investigate the particle microstructure of starch and protein, the protein molecular weight and protein secondary structure, the digestibility of starch and protein, and the volatile compounds using scanning electron microscope, SDS-PAGE electrophoresis, infrared spectroscopy,digestion method and gas chromatography-mass spectrography.【Result】The results showed that the granule shapes of extruded starch and protein were changed into irregular shape compared with the un-extruded compounded powder. Moreover, the starch content and protein content in germinated brown rice compounded ofextrudant decreased by 8.26% and 1.00%, respectively. However, the reduced sugar content, the soluble sugar content,starch digestibility andprotein digestibility increased by 1.35 times, 18.45%, 30.68% and 25.57%, respectively. The protein molecular weight mainly distributed in 50, 36, 33, 22, 19 and 13 kD in un-extruded compounded powder. However, the 50 kD molecular weight disappeared and the 36 kD molecular weight had no change in germinated brown rice compounded ofextrudant. The infrared spectra of protein in extruded were similar to that of un-extruded powder, but the absorption peak intensity had significant difference between 1 645 and 1 544 cm-1. The contents of aldehydes, alcohols, pyrazines and ketones compounds in germinated brown rice compounded ofextrudant were increased by 18.93%, 44.17%, 77.64% and 1.56 times, respectively. The aldehydes and alcohols compounds in extruded products of germinated brown rice showed a decline trend compared with un-extruded germinated brown rice. However, the increasing trend to that of the extruded products of germinated brown rice compounded ofwas exhibited, indicating the flavor enhancement of.【Conclusion】Extrusion technology could improve the digestion characteristics of germinated brown rice compounded ofextrudant. Meanwhile, the mixture ofcould enhance the flavor of the product.

extrusion; starch; protein; digestion properties; volatile compounds

2016-06-16；接受日期：2016-08-10

國家公益性行業（糧食）科研專項（201313011）、江蘇省教育廳青藍工程、江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）

方勇，Tel：025-86718519；E-mail：fangyong10@njue.edu.cn