不同制粉方式制得的糙米粉性質及糙米米線品質研究

孫周亮， 李 斌， 周 游， 呂慶云,2， 劉 博， 莊 坤, 2， 王國珍, 2, 陳 磊,2， 王月慧， 丁文平，2

(武漢輕工大學食品科學與工程學院1，武漢 430023) (大宗糧油精深加工省部共建教育部重點實驗室2，武漢 430023) (武漢輕工大學硒科學與工程現代產業學院3，武漢 430023)

糙米富含膳食纖維、維生素、礦物質、γ-氨基丁酸、植酸和谷維素等[1,2]。流行病學研究表明，增加全谷物或全谷物產品的消費量可以降低包括心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、肥胖癥和癌癥等慢性病發病風險[3]。米糠是碾米過程中得到的副產物[4]，約占糙米的8%～10%[5]。

米線是全球產量和消費量最大的米制品之一，尤其在亞洲國家非常受歡迎[6]，目前市場上的米線仍然以白米米線為主，對糙米米線的研究非常有限[7]。糙米米線中的米糠會使其口感粗糙而不易被消費者接受。另外，直接將糙米粉碎生產的糙米粉在儲藏期間很容易因為脂質降解而變質[8]。有研究發現將糙米進行發芽與高壓處理后可以改善糙米粉的口感品質[9]。高壓處理(特別是在200 MPa下處理10 min)還可以有效地減少儲存過程中糙米的酸敗[10]。米糠經過擠壓后會改善其口感并使其脂肪酶失去活性[11, 12]。

本研究通過比較擠壓膨化米糠回添法糙米粉、未處理米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉的糊化特性、水合特性及熱特性，并將3種糙米粉做成糙米米線后比較糙米米線的蒸煮品質、質構特性、結晶特性以及感官品質之間的差異，研究回添法與全粉碎法對所制得的糙米粉性質及其糙米米線品質的影響，以期為糙米粉及糙米米線的生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙米：品種珍珠米，產地黑龍江省，糙米粉總淀粉質量分數(70.3±0.57)%，直鏈淀粉質量分數(17.2±0.09)%，蛋白質質量分數(6.8±0.01)%，粗脂肪質量分數(3.02±0.01)%，總膳食纖維質量分數(3.32±0.06)%。HCl、KI、I2等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FMHE36-24型智能化雙螺桿擠壓設備，30B型萬能粉碎機，101-2-5型電熱恒溫鼓風干燥箱，TM05C-C型碾米機，Super 4型快速黏度分析儀(RVA)，TDZ5-WS型醫用離心機，雙螺桿兩段式擠壓米線機，DSC-Q10型差示掃描量熱儀(DSC)，D8-Advance型X-射線衍射儀，TA-XT2i型物性測試儀(質構儀)，WFJ2000型紫外可見分光光度計。

1.3 方法

1.3.1 糙米粉的制備

分別制備擠壓膨化米糠回添法糙米粉、未處理米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉。擠壓膨化米糠回添法糙米粉的制備：參照孫周亮等[13]的方法將碾米得到的米糠用FMHE36-24型智能化雙螺桿擠壓設備進行擠壓膨化處理后干燥粉碎，并通過60目標準篩，將其按照9%的比例回添至半干法制得的白米粉中即得到擠壓膨化米糠回添法糙米粉。未處理米糠回添法糙米粉的制備：將碾米得到的米糠不經過擠壓膨化處理直接粉碎過60目標準篩后回添至半干法制得的白米粉中即得到未處理米糠回添法糙米粉。全粉碎法糙米粉的制備：將糙米直接粉碎即得到全粉碎法糙米粉。其中半干法白米粉的制備方法為：將碾米得到的白米按照料液質量比1∶1.5浸泡50 min后將水瀝干，然后將其粉碎得到白米粉。

1.3.2 3種糙米米線的制備

分別用方法1.3.1得到的3種糙米粉制備相應的糙米米線。其工藝流程為：

其中糙米粉含水量調節為35%～38%，第一溫區擠壓溫度為90 ℃，第二溫區成型溫度為60 ℃，進料速度為16 kg/h。

1.3.3 糙米粉糊化特性的測定

糙米粉糊化特性采用標準NY/T 1753—2009[14]的方法測定。

1.3.4 糙米粉水合特性的測定

水合特性測定參照Heo等[15]的方法稍作修改，具體為：稱取(0.5±0.01)g樣品于50 mL離心管中，向其中加入20 mL超純水，充分搖勻后置于50 ℃恒溫水浴鍋中平衡10 min，然后置于90 ℃恒溫水浴鍋中加熱30 min，每隔5 min搖勻1次。拿出冷卻至室溫后再置于離心機中以4 000 r/min離心15 min，將上清液置于鋁盒中在105 ℃下烘干至恒重，質量為m1；離心管中沉淀物質量為m2；樣品干質量為m。水合特性按照式(1)～式(3)計算：

吸水性指數=m1/m2×100

(1)

水溶性指數=m1/m×100

(2)

膨脹勢=m2/[m×(1-WS/100)]

(3)

1.3.5 糙米粉熱特性(DSC)的測定

糙米粉熱特性的測定參照田曉紅等[16]的方法并做修改，稱取(5±0.20)mg糙米粉樣品于具蓋鋁盒中，使用移液槍向鋁盒中加入10 μL超純水，將鋁盒密封，置于室溫下1 h后在4 ℃條件下平衡過夜，測定前在室溫平衡1 h，測定時溫度從20 ℃升至120 ℃，升溫速度為10 ℃/min。

1.3.6 糙米米線蒸煮特性的測定

參照吳娜娜等[17]的方法對糙米米線的蒸煮特性進行測定，選取20根長度為10 cm的糙米米線樣品，稱重，精確至0.01 g，記為m1，放入裝有600 mL已沸騰水的燒杯中，置于電爐上蒸煮，同時開始計時。按照最佳蒸煮時間煮熟后將糙米米線撈出置于濾網中在流動水下淋洗30 s，用吸水紙吸去米線表面多余的水分，稱重，記為m2，然后放入烘箱中在135 ℃條件下干燥3 h后稱重，記為m3，糙米米線蒸煮前水分含量為w。根據式(4)計算糙米米線吸水率，式(5)計算蒸煮損失率。

(4)

(5)

1.3.7 糙米米線湯汁提取液碘藍值的測定

參照田曉紅等[18]的方法加以修改，取5.0 g長度為10 cm的糙米米線于50 mL沸水中微沸5 min后，立即將米線撈出，待米湯溫度降低至室溫后以4 000 r/min進行離心，取5 mL上清液于預先加入約50 mL蒸餾水的100 mL容量瓶中，再向其加入1.0 mL 1 mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后加入2.0 mL碘試劑，加蒸餾水至刻度線，混合均勻，靜置10 min后在620 nm處測定樣品溶液的吸光度值，選用空白溶液進行調零，所得吸光度值即為糙米米線湯汁提取液碘藍值。

1.3.8 糙米米線質構特性的測定

糙米米線質構特性參照彭國泰[19]的方法加以修改，將3個裝有等量水的50 mL燒杯置于同一電爐上，水沸騰后將9根粗細相同的3 cm長的糙米米線置于沸水中煮6 min，倒出燒杯中的沸水后用冷水沖淋30 s，然后將米線置于濾紙上面將水吸干后平放于檢測臺進行測定，測定時取3根米線按相同距離放置于檢測臺上面。在TPA模式中選擇P45探頭，壓縮比為70%，測前速度為1 mm/s，測中速度為1mm/s，測后速度為2 mm/s，觸發力為5 g，參數獲取速率為500 pps。

1.3.9 糙米粉及其糙米米線結晶特性(XRD)的測定

糙米粉及其糙米米線結晶特性測定參照徐曉茹等[20]的方法加以修改，X射線衍射測試條件為：管壓40 kV，電流30 mA，掃描區域2θ角度范圍為5°～60°，掃描速度為2°/min，步長0.02。

1.3.10 糙米米線感官評價的測定

參照標準LS/T 6137—2020[21]的方法并根據具體情況加以修改后對糙米米線的感官特性進行測定。選擇8位健康的、固定的經過培訓的品嘗人員進行打分，滿分為100分，具體評分標準見表1。

表1 糙米米線感官評價表

1.4 數據統計與分析

采用SPSS 25.0軟件中的Duncan檢驗對實驗數據進行方差分析，置信區間選擇95%(P<0.05)；采用Origin 2017軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 糙米粉糊化特性分析

3種糙米粉糊化特征值如圖1所示，可以發現3種糙米粉的最高黏度、最終黏度、回生值及糊化溫度均存在顯著性差異，其中未處理米糠回添法糙米粉的最高黏度、最終黏度及回生值均最大，分別為2 274.0、3 470.0、906.0 cP，并且其糊化溫度也最高，未處理米糠回添法糙米粉的回生值分別比擠壓膨化米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉高11.9%與27.8%，全粉碎法糙米粉的最高黏度、最終黏度、回生值均最小，糊化溫度最低。說明采用半干法結合回添法制備糙米粉可以提高糙米粉的黏度，但是米糠經過擠壓膨化后回添制得的糙米粉黏度小于米糠未處理回添法制得的糙米粉，糊化溫度也類似。可能原因是全粉碎法糙米粉是由糙米直接干法粉碎得到的，而回添法中白米粉采用了半干法制備，有研究表明半干法制備白米粉可以顯著降低其損傷淀粉含量[22]，損傷淀粉有利于水分子的滲透并進入淀粉顆粒，導致淀粉在較低溫度下糊化[23]，因此全粉碎法糙米粉糊化溫度低于2種回添法糙米粉。同樣其黏度低于兩種回添法糙米粉可能是因為全粉碎法糙米粉損傷淀粉含量較高導致在水中加熱膨脹時淀粉顆粒抗剪切能力減弱而使其黏度下降[24]。

注：糙米粉1、2、3分別表示擠壓膨化米糠回添法、未處理米糠回添法和全粉碎法處理。同一指標不同字母代表樣品間存在顯著性差異(P<0.05)，實驗重復3次，下同。圖1 不同糙米粉糊化特性

2.2 糙米粉水合特性分析

圖2為3種糙米粉水合特性測定結果，水合特性可以反映出糙米粉的吸水能力和在水中的溶解性，3種糙米粉的吸水性指數分別為7.23%、7.40%、7.92%，發現2種回添法糙米粉的吸水性指數顯著低于全粉碎法糙米粉，而3種糙米粉的水溶性指數分別為6.73%、13.76%、6.89%，可以看出擠壓膨化米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉的水溶性指數顯著低于未處理米糠回添法糙米粉，且擠壓膨化米糠回添法糙米粉具有最小的膨脹勢。這可能是因為回添法中白米粉采用半干法制備時淀粉已經吸水，且全粉碎法糙米粉損傷淀粉含量高而更容易吸水膨脹[23]，因此2種回添法糙米粉表現出較小的吸水性。而擠壓膨化米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉具有較小的水溶性，可能原因是米糠在高溫擠壓膨化時其中的水溶性物質與脂質、蛋白質等結合在一起而變為不溶性的復合物，而未處理米糠回添法糙米粉的水溶性高于全粉碎法糙米粉可能是因為碾米時米糠與白米分離，米糠中的水溶性物質暴露而使其更易溶于水。

圖2 糙米粉水合特性

2.3 糙米粉熱特性測定結果分析

熱特性分析可以反映淀粉糊化過程中所吸收能量和晶體有序結構的變化[19]，糙米粉的熱特性如表2所示，3種糙米粉的糊化起始溫度與糊化峰值溫度均沒有顯著性差異，未處理米糠回添法糙米粉的糊化終止溫度與糊化焓顯著低于擠壓膨化米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉。并且發現擠壓膨化米糠回添法糙米粉的糊化終止溫度最高，為80.05 ℃，并且其焓變也最大，為9.04 J/g，可能是因為米糠在擠壓膨化過程中蛋白質發生變性，降解為多肽和氨基酸，從而淀粉與脂肪、多肽等形成復合物導致其糊化焓升高[25]。

表2 糙米粉熱特性

2.4 糙米米線蒸煮特性測定結果分析

蒸煮損失是米線的重要蒸煮特性，好的米線應該具有較低的蒸煮損失率(<10%)[26]，而高蒸煮損失率表現出蒸煮耐受性、質地差和米線結構薄弱[27]。從圖3中可知擠壓膨化米糠回添法糙米粉制備的糙米米線具有最低的吸水率及蒸煮損失率，其蒸煮損失率為9.15%，較未處理米糠回添法糙米米線與全粉碎法糙米米線分別下降了95.9%與128.6%，說明采用回添法制備的糙米粉制作糙米米線能顯著降低糙米米線的蒸煮損失率，且米糠在擠壓膨化處理后回添制備的糙米粉制得的糙米米線蒸煮損失率更低。這可能是因為全粉碎法糙米粉含有較高的損傷淀粉含量，且未經擠壓膨化處理的米糠密度較小，使其不利于糙米米線內部連續且致密結構的形成[17]。

注：糙米米線1、2、3分別表示擠壓膨化米糠回添法、未處理米糠回添法和全粉碎法處理。下同。圖3 糙米米線蒸煮特性

2.5 糙米米線湯汁提取液碘藍值的測定結果分析

碘藍值可以反映出米線在蒸煮過程中淀粉的溶出率，碘藍值越大，說明米線在蒸煮過程中溶出的淀粉越多。有研究發現碘藍值與米線蒸煮損失率呈顯著正相關關系，碘藍值越大，米線的蒸煮損失率也越高[28]。從圖4中可以看出，2種回添法糙米粉制作的糙米米線碘藍值顯著低于全粉碎法糙米粉制作的糙米米線，說明用回添法制備的糙米粉制作糙米米線可以減少糙米米線在蒸煮過程中的淀粉溶出，即降低糙米米線的蒸煮損失率。

圖4 糙米米線湯汁提取液碘藍值

2.6 糙米米線質構特性測定結果分析

米線的質地對消費者歡迎程度非常重要[29]，3種糙米米線的質構特性如表3所示，可以看出3種糙米米線的硬度存在顯著性差異，且擠壓膨化米糠回添法糙米米線的硬度最大，全粉碎法糙米米線的硬度最小，這可能與糙米粉的回生值大小有關，從前面的分析可知2種回添法糙米粉的回生值顯著高于全粉碎法糙米粉，因而制成的米線易老化變硬，因此米線蒸煮相同的時間時其具有更高的硬度，同樣地，兩種回添法糙米粉制作的糙米米線具有更高的黏聚性、膠著性、咀嚼性及回復性，3種糙米米線的彈性及黏著性沒有顯著性差異。

2.7 糙米粉及其糙米米線結晶特性(XRD)的測定結果

圖5為糙米粉及糙米米線X-射線衍射圖譜，從圖譜中可以發現，3種糙米粉在2θ為14.93°、17.01°、18.03°、22.91°處具有明顯的衍射峰，表現出典型的A型淀粉晶體結構[30]，另外在19.93°處也出現了較明顯的衍射峰，可能是溶脹淀粉的V型結晶結構[31]，3種糙米粉具有相同的晶形結構，說明這3種糙米粉制備方法不會改變其晶形結構。將糙米粉制作成糙米米線后其晶形結構發生了變化，在2θ為7.44°、12.97°、19.74°處出現了強衍射峰，表現出典型的V型結晶，其次在22.45°處出現了較弱的衍射峰，可能是老化淀粉的B型結構[30,31]。可以得出糙米粉在做成糙米米線的過程中其晶形變化主要是天然淀粉的A型結構變為老化淀粉的V型結構。

圖5 糙米粉與糙米米線X-射線衍射圖譜

表3 糙米米線質構特性

2.8 糙米米線感官評價測定結果

由表4可知，擠壓膨化米糠回添法糙米粉制作的糙米米線感官評價總分最高，且其氣味、組織狀態、口感也最好，色澤評分低于未處理米糠回添法糙米粉制作的糙米米線，是因為米糠在擠壓膨化過程中發生了美拉德反應，產生的類黑色素使其米線顏色變深。

3 結論

與全粉碎法糙米粉相比，2種回添法制備的糙米粉的最高黏度、最終黏度、回生值等糊化特征值均有所提高，另外，采用擠壓膨化米糠回添法制備糙米粉可以顯著降低糙米粉的水溶性。X-射線衍射實驗表明擠壓膨化米糠回添法糙米粉、未處理米糠回添法糙米粉與全粉碎法糙米粉具有相同的晶體結構。3種糙米米線中，擠壓膨化米糠回添法糙米粉制作的糙米米線具有最低的蒸煮損失率及最高的感官評分，其質構特性中咀嚼性與回復性也最好。采用回添法制備糙米粉可以將米糠在回添之前進行擠壓膨化處理，使米糠中的脂肪酶、脂肪氧化酶等失去活性，提高糙米粉的保質期；半干法制備米粉相比傳統的濕法可以節省大量的生產用水，因此采用擠壓膨化米糠回添法糙米粉生產糙米米線具有一定的生產前景。