預酶解-擠壓膨化對全谷物糙米粉品質特性的影響

趙志浩，劉磊，張名位,*，張瑞芬，肖娟，魏振承，馬永軒

（1.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，農業部功能食品重點實驗室，廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；2.福建農林大學食品科學學院，福建 福州 350000）

全谷物是指其種皮、胚乳和胚的相對比例與天然谷物籽粒構成相同的谷物原料。糙米是指脫除谷殼后的稻谷穎果，包含米糠、胚和胚乳，是一種典型的全谷物。相比于精米而言，糙米的米糠層中不僅含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物元素等營養素[1-2]，而且還富含谷維素、酚酸、黃酮、谷甾醇、γ-氨基丁酸等多種植物活性成分[3-5]，其營養價值和保健功效更高。然而，由于不易蒸煮、米飯適口性差等原因，糙米通常需要經過加工后再食用。擠壓膨化是一種可以同時實現攪拌、加熱、殺菌、膨化等多種基本操作的技術，具有效率高、能耗低、多功能、連續生產、衛生環保等優點[6-8]，利用擠壓膨化技術生產糙米速食粉、代餐粉等是糙米加工的重要方式。

早在1995年，金增輝[9]就開發出利用擠壓膨化加工速食糙米粉的方法。但一直以來，擠壓膨化糙米粉面臨沖調分散性差、沖調黏度過高等弊端，產品不易被消費者接受。近年來的研究發現，擠壓膨化過程中添加α-淀粉酶可以提高產品水溶性、降低沖調黏度、提高淀粉消化率[10-11]，酶解輔助擠壓膨化已經成為近年來的研究熱點。許亞翠等[10]研究發現添加高溫α-淀粉酶輔助擠壓膨化可降低米粉的結塊率和沖調黏度。Xu Enbo等[12-13]研究發現添加高溫α-淀粉酶處理提高了膨化糯米的水溶性指數（water solubility index，WSI），降低了其吸水性指數（water absorption index，WAI）。Myat等[14]研究發現，加入高溫α-淀粉酶在95 ℃和115 ℃下進行擠壓膨化，膨化玉米淀粉的WSI分別由2.59%和2.81%提高到8.45%和8.56%。申德超等[15]研究發現，添加α-淀粉酶擠壓的大米作為啤酒輔料，糖化過程不易結塊，過濾速度提高。本課題組采取高溫α-淀粉酶輔助擠壓膨化的方法提高了發芽糙米粉的沖調分散性和淀粉消化性能[11]。這些研究共同表明，擠壓膨化過程中添加α-淀粉酶可以在一定程度上改善產品沖調分散性，但由于擠壓膨化工藝存在加工溫度高、作用時間短及水分含量低等特點，使得酶在短時間內變性失活，導致酶解作用受到很大的限制，對糙米粉品質的改善也相對有限。

本研究采用預酶解-擠壓膨化技術，即向原料中添加少量的水和高溫α-淀粉酶，在適當溫度下先進行預酶解處理，再對預酶解后的原料進行擠壓膨化制備全谷物糙米粉。該技術使高溫α-淀粉酶在預處理和膨化兩個階段均能發揮水解作用，可以突破擠壓過程中高溫、短時、低水分含量等不利因素對酶解的限制，提高酶解效率，進一步改善糙米粉品質。本研究以普通糙米、紅色糙米、黑色糙米3 種糙米為原料，以預酶解-擠壓膨化制備的糙米粉作為實驗組，未經預酶解處理直接擠壓膨化制備的糙米粉作為對照組，分別測定其WSI、WAI、結塊率、分散時間、米糊黏度、色度、糊化度、感官評分以及淀粉、還原糖、總蛋白質、可溶性蛋白含量等指標，并對淀粉和蛋白質進行體外模擬消化，比較分析預酶解-擠壓膨化對糙米粉沖調分散性、營養消化性和感官特性等品質特性的影響。旨在為改善膨化糙米粉食用品質、促進預酶解-擠壓膨化技術在谷物加工中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普通糙米（‘合豐粘’）、紅色糙米（‘紅寶石’）、黑色糙米（‘龍錦1號’）由廣東省農業科學院水稻研究所提供，下文分別簡稱普通糙米、紅米和黑米；高溫α-淀粉酶（酶活力120 KNU-S/g） 諾維信（中國）生物技術有限公司；胃蛋白酶（250 U/mg）、豬胰α-淀粉酶（50 U/mg） 美國Sigma-Aldrich公司；糖化酶（100 000 U/g） 江蘇銳陽生物科技有限公司；高峰氏淀粉酶（4 000 U/g） 上海源葉生物科技有限公司；胰蛋白酶（250 U/mg） 廣州齊云生物技術有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

XFB-1000型中藥粉碎機 吉首市中誠制藥機械廠；LS-75HD型立式壓力蒸汽滅菌鍋 江陰濱江醫療設備有限公司；DS30-II型雙螺桿膨化機 山東賽信膨化機械有限公司；DHG-9425電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；PCE-E3000型恒溫水浴振蕩器 蘇州威爾實驗用品有限公司；Heraeus Multifuge X1型離心機 美國Thermo Scientific公司；AR-1500ex流變儀 美國TA公司；UltraScan VIS型色差儀 美國Hunter Lab公司；UV-1800型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；K8400型蛋白質分析儀 丹麥FOSS公司；SQP224型電子天平 賽多利斯（北京）科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

3 種糙米原料粉碎至60 目，將高溫α-淀粉酶液分散于一定量的蒸餾水中，以邊攪拌邊噴淋的方式調節水分質量分數和加入高溫α-淀粉酶，使原料水分質量分數達到22%，添加1 500 U/g高溫α-淀粉酶，之后轉移至大燒杯中，保鮮膜封口，于蒸汽滅菌鍋中100 ℃加熱0.5 h進行預酶解，流水冷卻至25 ℃。預酶解后的糙米粉利用雙螺桿膨化機進行擠壓膨化，儀器參數參考張冬媛等[11]的方法并稍加修改。設置擠壓機前、中、后段溫度分別為60、98 ℃和134 ℃，螺桿轉速為29.6 Hz，進料速率為300 g/min，制得預酶解-擠壓膨化糙米粉。以邊攪拌邊噴淋的方式調節原料水分質量分數至22%，在上述條件下進行擠壓膨化，制得擠壓膨化糙米粉作為對照。擠出物均在55 ℃恒溫干燥箱中干燥2 h，粉碎并過60 目篩，低溫密封保存。實驗分為6 組：擠壓膨化普通糙米粉（extruded brown rice fl our，E-Brown Rice）、預酶解-擠壓膨化普通糙米粉（extruded brown rice fl our pretreated by enzyme，EE-Brown Rice）、擠壓膨化紅米粉（extruded red rice flour，E-Red Rice）、預酶解-擠壓膨化紅米粉（extruded red rice fl our pretreated by enzyme，EE-Red Rice）、擠壓膨化黑米粉（extruded black rice fl our，E-Black Rice）、預酶解-擠壓膨化黑米粉（extruded black rice flour pretreated by enzyme，EE-Black Rice）。

1.3.2 水分質量分數的測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中方法測定水分質量分數。

1.3.3 徑向膨化率的測定

隨機選取10 段擠出物，用游標卡尺測量直徑，徑向膨化率的計算公式如式（1）所示。1.3.4 WSI、WAI的測定

參考Anderson等[16]的方法并稍加改進。準確稱取2.5 g樣品，置于100 mL離心管中，加去離子水30 mL，適當混勻至所有樣品浸潤，275 r/min下振搖30 min，然后3 000×g離心15 min，分離上清液和沉淀物。上清液倒入預先干燥至恒定質量的鋁制扁形稱量瓶中，105 ℃蒸發至恒定質量。WSI和WAI的計算公式如式（2）、（3）所示。

1.3.5 分散時間的測定

參考張冬媛等[11]的方法。準確稱取2.5 g樣品，通過直徑為11.5 cm的漏斗加入到60 r/min磁力攪拌的70 ℃熱水中（200 mL燒杯中加入100 mL水），漏斗下端出口與液面的距離為12 cm，從樣品加入漏斗中開始計時，粉體分散均勻時終止計時，該段時間即為分散時間，重復5 次。

1.3.6 結塊率的測定

參考劉靜波等[17]的方法。準確稱取20 g樣品，置于500 mL燒杯中，加入預熱至80 ℃的去離子水180 mL，靜置10 min后用預先干燥至恒質量的20 目篩過濾，清水漂洗結塊，105 ℃干燥至恒質量，連帶篩網稱質量，減去篩網質量即為結塊物的質量。結塊率的計算公式如式（4）所示。

1.3.7 米糊黏度的測定

樣品經105 ℃干燥至恒質量，冷卻至室溫，稱取20 g，加入80 mL 80 ℃熱水，玻璃棒緩慢攪拌至均勻，制得質量分數20%的米糊。使用裝備40 mm直徑鋁平板夾具的AR-1500ex流變儀，設置夾具與樣品臺的間距為1 mm，溫度25 ℃，角頻率范圍0.01～200 rad/s。移取適量米糊樣品于樣品臺上，靜置10 min，操作流變儀下壓夾具，并移除夾具邊緣溢出的樣品，啟動程序進行測定。

1.3.8 色度的測定

使用UltraScan VIS型色差儀，選用CIELab色彩空間進行色度測定，并計算色差值（ΔE*），計算公式如式（5）所示。

式中：ΔL*、Δa*和Δb*分別為實驗組與對照組亮度值、紅/綠值和黃/藍值的差值。

1.3.9 淀粉、還原糖含量的測定

淀粉含量的測定：酶水解法，參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》。

還原糖含量的測定：參考文偉等[18]的方法并稍加改進。準確稱取2 g樣品，置于100 mL離心管中，加去離子水30 mL，25 ℃振蕩30 min，4 000 r/min離心10 min，取上清液定容至50 mL，二硝基水楊酸法測定其還原糖含量，結果以每克干基中的葡萄糖質量（mg/g）表示。

1.3.10 總蛋白質含量、可溶性蛋白含量的測定

總蛋白質含量的測定：凱氏定氮法，參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》。

可溶性蛋白含量的測定：考馬斯亮藍法，參照方勇等[19]的方法。準確稱取樣品1.0 g，加入9 mL生理鹽水，冰浴條件下機械均質，懸濁液2 500 r/min離心10 min，取上清液定容至25 mL。取定容后的上清液50 μL，加入3.0 mL考馬斯亮藍顯色劑，混勻并靜置10 min，595 nm波長處測定吸光度A1。50 μL去離子水代替樣液作空白對照，測得吸光度A0，50 μL蛋白標準品（質量濃度為0.563 g/L的牛血清白蛋白）作標準對照，測得吸光度A2。樣液可溶性蛋白質量濃度計算公式如式（6）所示，樣品可溶性蛋白質含量計算公式如式（7）所示。

1.3.11 淀粉糊化度的測定

采用碘分光光度法，參考Birch等[20]的方法并稍加改進。準確稱取0.1 g樣品，使之均勻分散在49 mL去離子水中，加入1 mL濃度為10 mol/L的KOH溶液，緩慢磁力攪拌5 min，4 500×g離心10 min，取上清液1.0 mL，加入0.4 mL濃度為0.5 mol/L的HCl溶液，用去離子水定容至10 mL，再加0.1 mL碘液（0.5 g碘和2 g碘化鉀定容至50 mL），混合均勻后600 nm波長處測定吸光度A1；在測定過程中，將去離子水體積替換為47.5 mL，KOH溶液體積替換為2.5 mL，HCl溶液體積替換為1.0 mL，其他操作相同，所測得吸光度為A2。糊化度計算公式如式（8）所示。

1.3.12 淀粉體外消化特性的測定

參考Englyst等[21]的方法并稍加改進。準確稱取0.3 g樣品，使樣品均勻分散于10 mL醋酸緩沖液（0.2 mol/L、pH 5.2），加入10 mL混合酶液（290 U/mL豬胰α-淀粉酶和15 U/mL糖化酶），37 ℃、120 r/min下水浴振蕩。分別反應0、20、120 min后取1 mL酶解液，加入4 mL去離子水稀釋，立即沸水浴滅酶5 min，流水冷卻，6 000×g離心10 min，取上清液定容至10 mL，二硝基水楊酸法測定其還原糖含量。

淀粉體外消化特性通過測定快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉的比例來表征，其計算公式如式（9）～（11）所示。

式中：G20和G120分別為消化20 min和120 min后酶解液中還原糖的質量/mg；FG為消化前酶解液中還原糖的質量/mg；TS為樣品總淀粉的質量/mg；RDS、SDS分別為快消化淀粉、慢消化淀粉比例/%。

1.3.13 蛋白質體外消化特性的測定

參考甄紅敏等[22]的方法并稍加改進。準確稱取10 g樣品分散于200 mL濃度為0.1 mol/L的H C l溶液中，預熱至37 ℃，加入1 0 0 μ g胃蛋白酶（酶∶底物為1∶1 0 0，m/m），37 ℃水浴振蕩，分別在消化0、30、60、120 min后取酶解液10 mL，加入1 mol/L NaOH溶液調節pH值至7.0后，加入100 μg胰蛋白酶（酶∶底物為1∶100，m/m），37 ℃水浴振蕩，分別在消化30、60、90、120 min之后取酶解液10 mL。

所有酶解液取出后立即沸水浴5 min滅酶，流水冷卻后加入10 mL質量分數10%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）溶液，混合均勻后8 000×g離心20 min，棄去上清液，向沉淀中加入10 mL質量分數10% TCA溶液洗滌，同樣條件下再次離心20 min。轉移沉淀，采用凱式定氮法測定其氮質量。各取樣時間點的蛋白質體外消化率計算公式如式（12）所示。

式中：N0為消化前樣品TCA溶液中不溶性氮質量/mg；Nt表示消化時間t/min后樣品TCA溶液中不溶性氮質量/mg。

1.3.14 感官評分的測定

參考張麗霞等[23]的方法并稍加改進。稱取適量樣品于清潔的白色陶瓷盤中，保持樣品質量一致，在明亮柔和的燈光下目測樣品色澤；將相同質量的樣品倒入透明玻璃杯中，加入8 倍體積的80 ℃溫開水，攪拌均勻，觀察其沖調性并評分；嗅其氣味并品嘗其滋味，對米糊氣味和口感進行評分；各單項評分采取百分制（表1）；統計各評定人員的單項評分，并根據各單項評分權重計算出綜合評分，公式如式（13）所示。

表1 感官評分標準Table1 Criteria for sensory evaluation of extruded rice fl our

1.3.15 粗脂肪、膳食纖維含量的測定

粗脂肪含量的測定：索氏提取法，參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》。

膳食纖維含量的測定：酶質量法，參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》。

1.4 數據統計與分析

使用Excel 2007軟件處理數據，除特殊說明，實驗數據為3 次平行測定結果，表示為±s，使用SPSS Statistics 19.0軟件進行Duncan法多重比較及顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著；使用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 糙米原料主要化學成分的含量

表2 糙米原料的主要化學成分含量Table2 Chemical composition of brown rice

如表2所示，紅米的蛋白質含量最高，達到9.81 g/100 g，其次是黑米，而普通糙米的蛋白質含量最低；黑米的粗脂肪含量最高，其次是普通糙米，紅米的粗脂肪含量最低；普通糙米的淀粉含量最高，而膳食纖維含量最低；黑米的淀粉含量最低，而膳食纖維含量最高；紅米的淀粉和膳食纖維含量均介于普通糙米和黑米之間。

2.2 預酶解-擠壓膨化對糙米粉擠出物徑向膨化率的影響

圖1 預酶解-擠壓膨化對糙米粉擠出物徑向膨化率的影響Fig.1 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on radial expansion ratio of brown rice extrudates

如圖1所示，預酶解-擠壓膨化處理顯著降低了3 種糙米粉的徑向膨化率（P＜0.05）。其中，普通糙米粉的徑向膨化率由2.02下降至1.15；紅米糙米粉由2.29下降至1.59；黑米糙米粉由2.08下降至1.12。

徑向膨化率是衡量膨化率的重要指標。Mezreb等[24]研究發現添加蔗糖對擠壓膨化玉米和小麥的截面膨化率和軸向膨化率均有減小的作用；Keith等[25]研究發現向玉米和小麥混合粉中添加鹽和糖均具有減小擠出物徑向膨化率的作用。擠壓膨化過程中，物料在膨化機腔內受到壓力和熱力的共同作用而形成熔融態，熔融體的黏度過低會導致擠出?？诤笃鋬炔繗馀菀姿?、破裂，最終導致擠出物的膨化率降低[26]。糙米粉在預酶解-擠壓膨化過程中，部分淀粉被高溫α-淀粉酶分解，轉化成糊精、低聚糖、麥芽糖和葡萄糖等小分子糖類。淀粉的相對含量減少導致擠壓機腔內熔融體的黏度降低，進而降低徑向膨化率。同時，小分子糖類的存在會使熔融體的表面張力增大，降低其玻璃態轉化溫度，一方面使擠出瞬間熔融體的氣泡膨脹減弱；另一方面使熔融體經過無定形態轉變為玻璃態的過程延長，進而使氣泡收縮的時間延長，收縮程度加大[27]。由于預酶解處理的酶添加量和水分含量相對較高，水解的淀粉含量相對較高，導致糙米粉的徑向膨化率降低幅度較大。另外，預酶解過程涉及濕熱作用，原料在這個過程中粉質變軟也對膨化率的降低有一定影響。

2.3 預酶解-擠壓膨化對糙米粉沖調分散性的影響

如表3所示，預酶解-擠壓膨化處理顯著提高了3種糙米粉的WSI（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的WSI分別提高了2.04、1.35和1.71 倍。WAI均顯著降低（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的WAI分別降低了67.87%、60.96%和62.17%。分散時間均顯著縮短（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的分散時間分別縮短了66.61%、61.79%和64.30%。結塊率均顯著升高（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的結塊率分別提高了5.44、6.27 倍和3.07 倍。

表3 預酶解-擠壓膨化對糙米粉沖調分散性的影響Table3 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on dispersability of brown rice fl our

擠出物的WAI主要反映淀粉的持水性能，而WSI主要反映大分子降解的程度[28]。預酶解-擠壓膨化過程中高溫α-淀粉酶降解部分淀粉分子，使小分子糖類等可溶性物質含量增加，同時淀粉結構被破壞，與水作用后吸水和持水性能下降，宏觀表現為WSI上升而WAI下降。分散時間的結果也與WAI、WSI相對應，經預酶解-擠壓膨化的糙米粉分散時間更短，其原因在于經過預酶解-擠壓膨化，淀粉含量降低、結構松散、小分子親水物質含量增加，糙米粉親水性增強，綜合表現為分散時間更短。Xu Enbo等[12-13]發現添加高溫α-淀粉酶的糯米和糯米、大豆混合物經過擠壓膨化后，其WAI比不添加高溫α-淀粉酶均有下降，而WSI均有升高，與本研究結果一致。預酶解-擠壓膨化普通糙米粉的WSI達到55.93%，高于張冬媛等[11]發芽-擠壓-淀粉酶協同處理的42.06%和許亞翠等[10]直接添加高溫α-淀粉酶處理的10.91%，而WAI為1.96，低于張冬媛等[11]發芽-擠壓-淀粉酶協同處理的3.78，說明預酶解-擠壓膨化技術對糙米粉沖調分散性的改善更加顯著。

許亞翠等[10]研究發現在大米的擠壓膨化過程中，添加高溫α-淀粉酶使米粉的結塊率由32.0%下降到11.25%。張冬媛等[11]也發現在糙米擠壓膨化過程中，加入高溫α-淀粉酶使糙米粉結塊率降低。但本研究發現預酶解-擠壓膨化顯著提高糙米粉的結塊率。其原因可能是由于物料在機腔內停留時間只有十幾秒至幾十秒，添加的酶制劑沒有足夠的反應時間作用于物料，而本研究采用預酶解-擠壓膨化技術，預酶解處理于擠壓膨化前進行，反應時間長、原料酶解程度較高，擠壓后糙米粉中小分子糖和糊精含量更高，親水性更強。在加入熱水后，表層粉體迅速吸水，結塊率的測定過程中沒有攪拌操作，表層粉體附著在物料表面，阻礙內部粉體吸收水分，最終形成內部包裹干粉的團塊結構。而分散時間的測定方法是將粉體通過漏斗緩慢加入磁力攪拌的熱水中，所以并未形成結塊，分散時間更短。朱云輝等[29]在研制復合營養粉時發現，適當添加親水性較強的奶粉可以改善復合營養粉的沖調性，但奶粉添加量過高時復合營養粉的結塊率會增加。表層粉體親水性過強的同時缺乏攪拌，引起的移動分散過慢可能是結塊率升高的共同原因。

2.4 預酶解-擠壓膨化對糙米粉米糊黏度的影響

圖2 預酶解-擠壓膨化對糙米粉米糊黏度的影響Fig.2 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on viscosity of brown rice paste

如圖2所示，預酶解-擠壓膨化使糙米粉的米糊黏度降低，預酶解-擠壓膨化糙米粉和對照組糙米粉均有剪切稀釋的性質，但預酶解-擠壓膨化使糙米粉的米糊在較低的剪切速率下具有較低的黏度，黏度曲線趨于平直，剪切稀釋效應與對照組相比不明顯，與2.3節中WSI、WAI和分散時間的實驗結果相符，均證明了預酶解-擠壓膨化可以改善糙米粉的沖調性能。

2.5 預酶解-擠壓膨化對糙米粉色度的影響

表1 預酶解-擠壓膨化對糙米粉色度的影響Table1 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on color of brown rice fl our

如表4所示，與對照組相比，預酶解-擠壓膨化使紅米和黑米原料糙米粉的亮度值、紅/綠值和黃/藍值均顯著升高（P＜0.05）；但普通糙米粉的亮度值顯著升高（P＜0.05），而紅/綠值和黃/藍值顯著降低（P＜0.05）。與對照組相比，預酶解-擠壓膨化使糙米粉產生一定的色差，色差值均大于3，表示色差肉眼可分辨。

糙米原料在預酶解-擠壓膨化的過程中，與直接擠壓膨化相比，色度的變化主要有3 個方面的原因：首先，糙米原料經過預酶解，還原糖含量升高，進而對美拉德反應、焦糖化反應等非酶褐變具有促進作用；其次，預酶解過程中的濕熱作用使糙米原料粉質發生軟化，擠壓過程中粉體顆粒之間的摩擦力減小，進而導致機腔內壓力和溫度降低，對非酶褐變的反應又具有抑制作用；最后，預酶解-擠壓膨化過程中由于高溫α-淀粉酶的酶解作用使糙米原料中的色素物質得到釋放，對糙米粉色度產生一定影響。3 種原料經過預酶解-擠壓膨化后亮度值均顯著增加，其中色素含量低、顏色更白的糙米原料紅/綠值和黃/藍值顯著降低，說明預酶解處理實際上抑制了擠壓膨化過程中的非酶褐變。紅米和黑米中花青素、花色苷和原花色素等有色物質含量豐富[30-32]，淀粉酶分解淀粉的過程對這些物質具有一定的釋放作用，所以其紅/綠值和黃/藍值顯著升高，普通糙米中這些色素物質含量很低，則未表現出這種現象。

2.6 預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉、還原糖、總蛋白質、可溶性蛋白含量和糊化度的影響

表5 預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉、還原糖、總蛋白質、可溶性蛋白含量和糊化度的影響Table5 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on the contents of starch, reducing sugar and soluble/total protein,and gelatinization degree of brown rice fl our

如表5所示，與對照組相比，預酶解-擠壓膨化處理顯著降低了3 種糙米粉的淀粉含量（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉淀粉含量分別降低了29.22%、28.71%和26.70%；顯著提高了3 種糙米粉的還原糖含量（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉還原糖含量分別升高了70.09、93.25 倍和11.43 倍；顯著提高了3 種糙米粉的可溶性蛋白含量（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉可溶性蛋白含量分別提高了1.50、2.87 倍和2.27 倍；增加了3 種糙米粉的總蛋白質含量，但差異不顯著；顯著降低了3 種糙米粉的淀粉糊化度（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉淀粉糊化度分別降低了19.53%、8.94%和13.13%。

預酶解-擠壓膨化過程中超過1/4的淀粉發生了水解。淀粉水解直接表現為淀粉含量的顯著降低和還原糖含量的顯著升高，而淀粉糊化度的降低和可溶性蛋白含量的提高則源于淀粉水解的間接作用。淀粉水解使與其緊密結合的蛋白質暴露、分離[33]，導致可溶性蛋白含量提高。淀粉糊化度的降低有兩方面原因：一方面，物料在預酶解過程中受到濕熱作用，粉質變軟，擠壓過程中的壓力和溫度降低；另一方面，糊化的淀粉被水解也是淀粉糊化度降低的一個重要因素[34]。

2.7 預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉體外消化特性的影響

表6 預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉體外消化特性的影響Table6 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on starch digestibility in vitro of brown rice fl our

如表6所示，與對照組相比，預酶解-擠壓膨化處理顯著降低了3 種糙米粉快消化淀粉的比例（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉快消化淀粉的比例分別降低了36.27%、13.85%和27.33%；顯著提高了3 種糙米粉抗性淀粉的比例（P＜0.05），普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉抗性淀粉的比例分別提高了152.80%、126.28%和99.53%；提高了普通糙米和黑米糙米粉慢消化淀粉的比例（分別提高了18.48和56.74%），但紅米糙米粉慢消化淀粉的比例顯著降低（P＜0.05）。預酶解-擠壓膨化減慢了糙米粉淀粉的體外消化速率。

預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉體外消化的影響主要由兩方面原因造成：一方面，如2.6節所述，淀粉水解的間接作用導致淀粉糊化度的降低，雖然未糊化的淀粉也能夠被體外消化過程中的淀粉酶水解，但是其水解速率遠低于糊化后的淀粉；另一方面，淀粉含量降低的同時，糊精、麥芽糖、葡萄糖等小分子產物含量增加，體外消化模型的本質是酶促反應，底物濃度的降低和產物濃度的升高均能降低酶促反應的速率。紅米糙米粉慢消化淀粉的比例顯著降低，與其他兩種原料的變化趨勢相反，其原因可能是原料種類不同，造成淀粉體外消化速率隨時間變化的趨勢稍有不同，經過特定反應時間段的計算，得到慢消化淀粉比例下降的結果，但總體趨勢依然是淀粉體外消化速率減慢，快消化淀粉比例降低。

2.8 預酶解-擠壓膨化對糙米粉蛋白質體外消化特性的影響

如圖3所示，與對照組相比，預酶解-擠壓膨化提高了3 種糙米粉的蛋白質體外消化速率，且顯著提高了胃和腸消化終點處的消化率。腸消化終點處普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的蛋白質體外消化率分別由72.55%、74.43%和70.68%提高至85.20%、83.06%和79.97%。

圖3 預酶解-擠壓膨化對糙米粉蛋白質體外消化特性的影響Fig.3 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on protein digestibility in vitro of brown rice fl our

如2.6節所述，預酶解-擠壓膨化過程中淀粉的水解釋放了一定量的蛋白質。這些蛋白質本來與淀粉互相結合而存在，淀粉被水解、結構變松散之后，與這部分淀粉相結合的蛋白質變為游離態。同時，預酶解過程中的濕熱作用也可能使蛋白質發生一定的熱變性，從而使蛋白質的結構變松散、酶切位點更多地暴露出來，體外消化過程中更易被蛋白酶水解，導致蛋白質體外消化速率和最終消化率均有所提高。

2.9 預酶解-擠壓膨化對糙米粉感官評分的影響

表7 預酶解-擠壓膨化對糙米粉淀粉感官評分的影響Table7 Effect of enzymatic pretreatment and extrusion on sensory evaluation scores of brown rice fl our

如表7所示，與對照組相比，預酶解-擠壓膨化顯著提高了3 種糙米粉的沖調性單項評分和加權綜合評分（P＜0.05），但對色澤、氣味和口感沒有顯著影響，綜合感官評分的提高主要源于預酶解-擠壓膨化對糙米粉沖調性的改善。

3 結 論

預酶解-擠壓膨化處理使糙米粉的W S I顯著提高（P＜0.05），WAI、分散時間和米糊黏度顯著降低（P＜0.05），沖調分散性得到極大改善，沖調性評分和綜合感官評分顯著提高（P＜0.05）。普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的WSI分別提高了2.04、1.35 倍和1.71 倍，WAI分別降低了67.87%、60.96%和62.17%，分散時間分別縮短了66.61%、61.79%和64.30%。

預酶解-擠壓膨化使紅米和黑米糙米粉的亮度值、紅/綠值和黃/藍值均顯著升高（P＜0.05），但普通糙米粉的亮度值顯著升高（P＜0.05），而紅/綠值和黃/藍值顯著降低（P＜0.05），3 種糙米粉的色差值均大于3。

預酶解-擠壓膨化處理使糙米粉的淀粉含量和糊化度顯著降低（P＜0.05），還原糖、可溶性蛋白含量顯著提高（P＜0.05），淀粉體外消化速率減慢，快消化淀粉比例顯著降低（P＜0.05），蛋白質體外消化速率加快，消化率提高。普通糙米、紅米和黑米3 種糙米粉的可溶性蛋白含量分別提高了1.50、2.87 倍和2.27 倍，淀粉含量分別降低了29.22%、28.71%和26.70%。

本研究結果可為改善糙米粉食用品質、拓寬糙米的加工利用途徑提供指導。