擠壓雜糧重組米糊化特性研究

李兆釗 吳衛國,2 廖盧艷,2 何 彪

(1. 湖南農業大學，湖南 長沙 410128；2. 湖南省發酵食品工程技術研究中心，湖南 長沙 410128)

雜糧主要指除稻米和小麥之外的谷物、大豆和薯類的總稱[1]。雜糧作為一類重要的食品原料不僅具有豐富的營養價值，同時還具有許多生理功能，經常食用雜糧可以預防熱性疾病和心腦血管疾病，還有調節血糖等作用。但由于雜糧口感粗糙，適口性較差，導致人們對其的接受程度不高。同時由于國家糧食儲備的需要以及市場需求的不斷調整，每年都會產生大量儲藏時間過長、食用品質下降的陳化大米，造成資源的浪費。而現在通過有效的加工技術如擠壓加工技術，可以以陳化大米粉為主料，雜糧(蕎麥、燕麥麩皮、藜麥、鷹嘴豆、青稞)為輔料，進行混合復配，通過擠壓成型、切割造粒得到雜糧擠壓重組米，既可以改善雜糧適口性差的問題，同時可以提高低值大米如陳米、碎米的營養價值和食用價值，提高雜糧和低值大米資源的有效利用率，實現物盡其用。

近年來，擠壓重組米加工技術在國內外的研究越來越多，王嫻等[2]研究了菊粉、大豆多糖與燕麥麩皮等輔料添加對擠壓重組米的食用品質及其消化性質的影響；祁湛瑤等[3]以大米、玉米以及常見的食用菌為原料通過擠壓加工技術制備了高膳食纖維擠壓重組米；田颯颯[4]進行了青稞擠壓重組復配米的理化特性研究，得到了與粳米蒸煮品質相近，接近秈米質構品質的復配米；Kim等[5]通過擠壓加工技術，以大米粉、玉米粉、馬鈴薯粉等為主要原料，制備得到營養豐富的功能性重組米；吳偉等[6]以大豆膳食纖維和碎米粉為原料，研究了大豆膳食纖維對擠壓重組米的食用品質與蒸煮特性的影響；張彥軍等[7]通過響應面方法分析優化了米糠重組米的擠壓工藝參數，得到了營養物質豐富，質構特性與天然精白米接近的米糠重組米。目前擠壓重組米領域的研究[8-9]主要集中在加工工藝、品質改良劑等對擠壓重組米的品質的影響等方面，關于不同雜糧品質特性對擠壓重組米的影響研究尚不多，而大米制品中的淀粉特性會很大程度影響到其加工特性與品質特性，有研究[10-11]表明不同谷物雜糧添加物如麥麩、馬鈴薯全粉、米糠等對大米粉的糊化特性有顯著性影響，而就不同雜糧輔料添加對重組米粉的糊化特性的影響鮮有報道。

試驗擬以陳化秈米粉為主要原料，蕎麥、青稞、藜麥、鷹嘴豆、燕麥麩皮為輔料，經過擠壓加工技術制備為擠壓重組米，研究不同雜糧添加物及其添加量對擠壓雜糧重組米粉糊化特性的影響規律，旨在為研發加工特性和食用品質俱佳的擠壓雜糧重組米提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

早秈陳米：余赤，湖南金健米制食品有限公司；

蕎麥：黑龍江省五常市楊粉房制米廠；

燕麥麩皮：張家口橋西區楊氏兄弟糧油加工廠；

藜麥：晉北農家特產店；

青稞：青海鑫寧生物科技有限公司；

鷹嘴豆：烏魯木齊西域之尚電子商務有限公司。

1.2 主要儀器設備

電子天平：AEY-200型，湘儀天平儀器設備有限公司；

快速黏度分析儀：RVA-3D型，澳大利亞Newport科學儀器公司；

雙螺桿擠壓膨化機：GTS75型，湖南富馬科食品工程技術有限公司；

蘇泊爾電飯煲：CFXB16YA3-30型，杭州蘇泊爾電器有限公司；

電熱鼓風干燥箱：101-2AB型，天津市泰斯特儀器有限公司；

質構儀：TA-XT2i Plus型，英國Stable Micro Systems公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 配料設計

(1) 對照組：早秈陳米粉(過60目篩)。

(2) 試驗組：在對照組的基礎上，分別添加占進料干基比重為5%，10%，15%，20%，25%的蕎麥粉、燕麥麩皮粉、藜麥粉、青稞粉、鷹嘴豆粉(過60目篩)。

1.3.2 雜糧重組米擠壓制備

原料挑選→粉碎過篩→按比例混合→喂料→擠壓熟化→切割造粒→氣流干燥→冷卻→成品

(1) 原料預處理：原料粉碎后要求過60目篩。

(2) 原料配制與混勻：以早秈陳米粉為基礎，將占進料干基不同比重的蕎麥粉、燕麥麩皮粉、藜麥粉、青稞粉、鷹嘴豆粉分別添加進去進行配粉并混勻，備用。

(3) 擠壓與成型：混粉在雙螺桿擠壓機中擠壓熟化后，通過特定的模具進行切割造粒，得到具有米粒大小和形狀的重組米。雙螺桿擠壓機參數設置：喂料速率250 g/min，物料加水量26%，螺桿轉速150 r/min，擠壓機腔體溫度從進料端到出料端的各區(T2～T6)溫度依次為60，140，150，70，60 ℃。

(4) 干燥：制備的擠壓重組米剛開始在溫度為45 ℃的流化床中初步干燥10 min，再置于烘箱中40 ℃烘干至重組米水分含量低于12%，取出備用。

1.3.3 原料大米和雜糧的成分分析

(1) 總淀粉含量的測定：按GB 5009.9—2016中酶水解法執行。

(2) 蛋白質含量的測定：按GB 5009.5—2016中凱氏定氮法執行。

(3) 膳食纖維含量的測定：按GB 5009.88—2014執行。

1.3.4 糊化特性測定 根據文獻[12]，用快速黏度儀RVA對淀粉糊化參數進行測定。各重組米粉碎過60目篩，測定含水率，根據樣品的含水率得到樣品的干基重量，固定加水量為25 mL，將樣品加入RVA專用鋁盒內，用攪拌器將樣品攪拌均勻(淀粉懸浮液放置不能超過1 min)，然后放入儀器中進行測定。采用升溫/降溫循環，糊化程序：50 ℃保持1 min，4 min內加熱至95 ℃保溫5.5 min，4 min 內冷卻至50 ℃并在50 ℃保持4 min。另外旋轉漿在起始10 s內旋轉速度為960 r/min，以后保持160 r/min至結束。

1.3.5 數據處理 采用Excle軟件和SPSS 17.0統計軟件進行數據處理分析，用Origin軟件繪圖，所有數據均為3次平行試驗的平均值。

2 結果與分析

2.1 雜糧成分組成

原料大米及雜糧的基本成分含量見表1。

表1 原料中基本組分物質含量

2.2 雜糧添加量對擠壓雜糧重組米峰值黏度的影響

單因素方差分析結果表明，不同的雜糧添加物的添加量對重組米的峰值黏度均具有顯著性影響(P<0.05)。由圖1可知，隨著藜麥、青稞添加量的增加，重組米的峰值黏度逐漸升高；當添加量為25%時，藜麥重組米的峰值黏度由718 Pa·s增加至883 Pa·s(增加率23%)，青稞重組米的峰值黏度由718 Pa·s增加至868 Pa·s(增加率20.9%)。添加鷹嘴豆和蕎麥可以顯著降低重組米峰值黏度(P<0.05)；當添加量為25%時，鷹嘴豆重組米的峰值黏度由718 Pa·s降低至440 Pa·s(降低率38.7%)，蕎麥重組米的峰值黏度由718 Pa·s降低至675 Pa·s(降低率6%)。而隨著燕麥麩皮添加量的增加，重組米的峰值黏度先降低后升高，當添加量為10%時，燕麥麩皮重組米的峰值黏度由718 Pa·s降低為532 Pa·s(降低率25.9%)；當添加量為25%時，燕麥麩皮重組米的峰值黏度增加至1 238 Pa·s(增加率132.7%)，較對照組的增加了72.4%。說明添加藜麥、青稞能促進淀粉的膨脹，提高淀粉糊的黏性，提高重組米的峰值黏度，其提高程度與添加量呈正比。而添加鷹嘴豆和蕎麥對淀粉的膨脹具有抑制作用，能降低淀粉糊的黏性，可能與鷹嘴豆中較高的蛋白質含量有關，蛋白質在淀粉糊化過程中能與淀粉相互作用形成復雜的網絡結構，從而保護淀粉顆粒，抑制淀粉吸水膨脹，降低峰值黏度[13-14]。而小添加量的燕麥麩皮可以抑制淀粉的膨脹，降低峰值黏度，當添加量>15%時將促進淀粉的膨脹，提高峰值黏度，可能是由于燕麥麩皮含有豐富的膳食纖維，少量的膳食纖維會阻礙水分子進入淀粉顆粒的無定形區域，從而抑制淀粉的膨脹，而大量的膳食纖維在擠壓加工過程中能對淀粉結構起到保護作用，增加未糊化淀粉濃度，提高重組米峰值黏度。

圖1 雜糧添加量對重組米峰值黏度的影響

Figure 1 Effects of different additions of coarse grains on peak viscosity of reconstituted rice

2.3 雜糧添加量對重組米谷值黏度的影響

由單因素方差分析結果可以發現，不同的雜糧添加物的添加量對谷值黏度的影響均具有顯著差異性(P<0.05)。由圖2可知，添加蕎麥、青稞可以顯著提高重組米谷值黏度(P<0.05)，且隨著添加量的增加而提高；當添加量為25%時，蕎麥重組米的谷值黏度由243 Pa·s增加至268 Pa·s(增加率10.3%)，青稞重組米的谷值黏度由243 Pa·s增加至301 Pa·s(增加率23.9%)。添加鷹嘴豆可以顯著降低重組米谷值黏度(P<0.05)，且與添加量呈依賴關系；當添加量為25%時，鷹嘴豆重組米的谷值黏度由243 Pa·s降低至57 Pa·s(降低率76.54%)。隨著燕麥麩皮添加量的增加，重組米的谷值黏度呈先降低后升高的趨勢；當燕麥麩皮添加量為10%時，重組米谷值黏度由243 Pa·s降低至104 Pa·s(降低率57.2%)；當添加量為25%時，燕麥麩皮重組米的谷值黏度增加至197 Pa·s(增加率89.4%)，較對照組的降低了18.9%。隨著藜麥添加量的增加，重組米的谷值黏度先升高后降低，當添加量為5%時，藜麥重組米的谷值黏度由243 Pa·s增加至294 Pa·s(增加率21%)；當添加量為25%時，藜麥重組米的谷值黏度降低至257 Pa·s(降低率12.6%)，較對照組的增加了5.8%。說明添加蕎麥、青稞會提高重組米粉的谷值黏度，提高其高溫耐剪切能力，其提高程度隨添加量的增大而增加。添加鷹嘴豆和燕麥麩皮均會降低重組米粉的谷值黏度，使重組米的高溫耐剪切力下降，其中燕麥麩皮在添加量為10%時重組米粉的谷值黏度最低，當添加量>10%時，開始隨著添加量的增加不斷增大，當添加量為25%時，其谷值黏度仍然顯著低于對照組。藜麥添加量在5%時，重組米粉的高溫耐剪切性最強，當添加量>5%后開始隨著添加量的增加而逐漸降低，添加量為25%時其谷值黏度依然顯著高于對照組。

2.4 雜糧添加量對重組米最終黏度的影響

單因素方差分析結果表明，不同的雜糧添加物的添加量對最終黏度的影響均具有顯著差異性(P<0.05)。由圖3可知，添加蕎麥、青稞、藜麥可以顯著增加重組米最終黏度(P<0.05)；當添加量為25%時，蕎麥重組米的最終黏度由339 Pa·s增加至416 Pa·s(增加率22.7%)，青稞重組米的最終黏度由339 Pa·s增加至437 Pa·s(增加率28.9%)，藜麥重組米的最終黏度增加至468 Pa·s(增加率38.1%)。添加鷹嘴豆可以顯著降低重組米最終黏度(P<0.05)；當添加量為25%時，鷹嘴豆重組米的最終黏度由339 Pa·s降低至212 Pa·s(降低率37.5%)。隨著燕麥麩皮添加量的增加，重組米的最終黏度先降低后增加，當添加量為10%時，燕麥麩皮重組米的最終黏度由339 Pa·s降低至297 Pa·s(降低率12.4%)；當添加量為25%時，燕麥麩皮重組米的最終黏度增加至508 Pa·s(增加率71%)，較對照組的增加49.9%。說明添加蕎麥、青稞、藜麥會使重組米的最終黏度增加，提高淀粉糊的硬度，且隨添加量的增加而不斷提高，可能與直鏈淀粉含量有關，這是因為直鏈淀粉含量在冷卻過程中容易發生重排，直鏈淀粉含量越高，淀粉糊冷卻凝膠強度越大，最終黏度越大[15]。添加少量的燕麥麩皮會使重組米糊的硬度下降，降低重組米的最終黏度，當添加量>20%時，燕麥麩皮重組米糊的硬度明顯提高，其最終黏度大于對照組。隨著鷹嘴豆添加量的增加，重組米糊的硬度不斷降低，可能是由于鷹嘴豆中較高的蛋白質含量導致[16]。

圖2 雜糧添加量對重組米谷值黏度的影響

Figure 2 Effects of different additions of coarse grains on the trough viscosity of reconstituted rice

2.5 雜糧添加量對重組米衰減值的影響

由單因素方差分析結果可知，不同的雜糧添加物的添加量對衰減值的影響均具有顯著差異性(P<0.05)。圖4表明，添加蕎麥和鷹嘴豆可以顯著降低重組米衰減值(P<0.05)；當添加量為25%時，蕎麥重組米的衰減值由475 Pa·s降低至407 Pa·s(降低率14.3%)，鷹嘴豆重組米的衰減值由475 Pa·s降低至383 Pa·s(降低率19.4%)。添加燕麥麩皮、藜麥在添加量較小時衰減值會隨添加量的增加而降低，當添加量較大時衰減值隨添加量的增加而增加；當燕麥麩皮添加量為10%時，燕麥麩皮重組米的衰減值由475 Pa·s降低至428 Pa·s(降低率9.9%)，當燕麥麩皮添加量為25%時，重組米衰減值增加至1 040 Pa·s(增加率143%)，較對照組重組米的衰減值增加了118.9%。當添加量為5%時，藜麥重組米的衰減值由475 Pa·s降低至413 Pa·s(降低率13.1%)；當添加量為25%時，藜麥重組米的衰減值增加至626 Pa·s(增加率51.6%)，較對照組重組米的衰減值增加了31.8%。添加青稞會使重組米的衰減值隨添加量的增加而增加；當添加量為25%時，青稞重組米的衰減值由475 Pa·s增加至567 Pa·s(增加率19.4%)。表明添加蕎麥和鷹嘴豆以及少量的燕麥麩皮、藜麥、青稞能降低重組米的衰減值，提高重組米淀粉糊的耐熱穩定性，可能與其淀粉含量或者顆粒特性有關[17]。當燕麥麩皮和藜麥添加量>15%時，重組米的衰減值明顯高于對照組。當青稞添加量>20%時，重組米糊的熱穩定性顯著高于對照組，可能是由于青稞淀粉易吸水膨脹，膨脹后淀粉強度低且易破裂，從而降低了重組米糊的熱穩定[18]。

圖3 雜糧添加量對重組米最終黏度的影響

Figure 3 Effects of different additions of coarse grains on the final viscosity of reconstituted rice

2.6 雜糧添加量對重組米回生值的影響

由圖5可知，不同的雜糧添加物對回生值的影響均具有顯著差異性(P<0.05)。添加蕎麥、青稞、藜麥、燕麥麩皮、鷹嘴豆均會顯著增加重組米的回生值(P<0.05)；當添加量為25%時，蕎麥重組米的回生值由95.7 Pa·s增加至148.0 Pa·s(增加率56.4%)，青稞重組米的回生值由95.7 Pa·s增加至136.0 Pa·s(增加率42.1%)，藜麥重組米的回生值由95.7 Pa·s增加至211.0 Pa·s(增加率120.5%)，燕麥麩皮重組米的回生值由95.7 Pa·s增加至310.7 Pa·s(增加率224.7%)，鷹嘴豆重組米的回生值由95.7 Pa·s增加至155.0 Pa·s(增加率62%)。結果表明，添加雜糧會加速重組米的回生現象，其中燕麥麩皮對重組米回生現象的影響程度最大，燕麥麩皮重組米更易回生，可能與雜糧輔料中的淀粉含量、直支比，蛋白質、膳食纖維以及脂肪含量等影響因素有關[19]。

圖4 雜糧添加量對重組米衰減值的影響

Figure 4 Effects of different additions of coarse grains on the breakdown value of reconstituted rice

圖5 雜糧添加量對重組米回生值的影響

Figure 5 Effects of different additions of coarse grains on the set-back value of reconstituted rice

3 結論

蕎麥、青稞、藜麥、鷹嘴豆和燕麥麩皮5種雜糧的添加均能顯著影響重組米的糊化特性，且隨著添加量的變化，重組米的糊化特性也隨之發生改變。5種雜糧添加物對重組米黏度和衰減值有著不同的影響，添加鷹嘴豆會顯著降低重組米的黏度和衰減值；添加蕎麥、藜麥均會降低重組米的峰值黏度，增加重組米的谷值黏度和最終黏度；添加蕎麥和少量的藜麥會降低衰減值，而藜麥添加量>15%時會顯著增加重組米的衰減值；添加青稞會顯著增加重組米的黏度和衰減值；添加燕麥麩皮會顯著降低谷值黏度，少量燕麥麩皮添加會降低重組米的峰值黏度、最終黏度和衰減值。5種雜糧添加物均會顯著提高重組米的回生值，降低重組米的口感，因此如何降低雜糧重組米的回生值，抑制雜糧重組米的老化回生，提升雜糧重組米的品質是后續雜糧重組米的一個重要研究方向。

由于不同雜糧的主要理化成分和分子結構存在較大差異，而且在擠壓加工過程中不同雜糧的加工特性也存在差異，所以不同雜糧對重組米的糊化特性的影響存在較大差異，后續可以對擠壓雜糧重組米的微觀結構和淀粉晶體結構進行研究，進一步探索不同雜糧對重組米糊化特性的影響規律和相關機理。