不同品種和粒度對米粉糊化特性及米蛋糕品質的影響

陳鳳蓮，孫貴堯，安 然，劉琳琳，賀殷媛，范 靜，楊 楊，吉語寧，郭銀梅，張 娜

（哈爾濱商業大學食品工程學院/黑龍江省谷物食品與谷物資源綜合加工重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

隨著人們生活水準的提高，對食品的需求不再僅是滿足飽腹感，而對其有更高的要求，為了滿足消費者的需求，烘焙行業開始在蛋糕的加工過程中添加其它具有營養價值的原料替代部分傳統面粉，使蛋糕的營養價值更加豐富，多樣化。米粉可用于各類加工食品，尤其是烘焙領域。烘焙食品是全球的主流食品，其中蛋糕在烘焙領域有著舉足輕重的地位。軟綿的蛋糕是西方國家的傳統糕點之一，由于其營養豐富，風味誘人，深受大眾歡迎，傳統的蛋糕是以低筋小麥粉為主，添加適量的食用油、綿白糖、水以及打發的雞蛋等制成蛋糕糊，然后經過注摸、烘烤而成的一種焙烤食品。

在歷史發展過程中，糕點已經可用不同的谷物代替小麥粉，例如，通常由小麥粉制成的面包、蛋糕、面食等可通過加入一定比例的大米粉提高其風味。米蛋糕是一種具有特殊風味的食品，近年來烘焙產品發展迅速，越來越多的研究學者把注意力集中在了蛋糕原料的改進上，大米粉、小米粉、馬鈴薯粉等按照一定比例添加進小麥粉或直接代替小麥粉進行糕點制作。劉琳琳等用糯米粉替代小麥粉，對米蛋糕的配方及工藝進行改良，實驗中以糯米粉的添加量、水的添加量和打蛋時間等作為自變量，得到所添加糯米粉5%，水22.03%，蛋糖攪打時間10 min時制成的米蛋糕品質特性最好。Varavinit等研究改良后的米粉制作的蛋糕，質地等類似于小麥面粉制成的蛋糕。Itthivadhanapong等研究了黑糯米粉代替普通小麥粉對面糊和蛋糕性能的影響，采用黑糯米粉代替30%、50%、70%和100%的小麥粉作為對照蛋糕配方。實驗數據表明，所有黑糯米和混合面粉樣品的糊化溫度、峰值粘度、最終粘度、擊穿和回退均小于100%小麥粉樣品。Sandhu等以低聚糖代替50%的蔗糖制備米粉海綿蛋糕。以異麥芽糖和果麥芽糖為低聚糖。研究了低聚糖對蛋糕物理結構和感官特性的影響。低聚糖增加了面糊粘度，降低了面糊比重和烘焙損失，用低聚糖代替50%的蔗糖，提高了蛋糕的含水量、比塊體積和塊體積指數。結果顯示含有異麥芽糖的米粉海綿蛋糕的可接受性顯著高于其他海綿蛋糕。

盡管研究學者普遍認為用大米粉代替小麥粉為原料制作蛋糕產品有更好的產品特性，但對于米粉蛋糕的制作目前并沒有統一的原料標準和適合的評價方法，從而使所制作的蛋糕質量差異較大。本實驗選擇了粳米、糯米和秈米三種種類的大米分別制備為80、100、120和140目的米粉，根據米粉過篩的程度，即米粉顆粒的大小，對不同品種和粒度米粉的水分進行測定，同時結合蛋糕成品的質構和感官評價，以此定性研究米粉品種及目數對成品蛋糕品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳米粉 寧波市江北五橋糧油有限責任公司；糯米粉 長春市鼎奇食品有限公司；秈米粉 蕪湖鳳喜食品有限公司；小麥粉 河南永豐面業股份有限公司；泡打粉 新鄉市新良糧油加工有限責任公司；雞蛋 市售；綿白糖 海倫南華糖業有限公司。

CO-750A電烤箱 中山卡士電器有限公司；KFS-C凱豐牌電子數字秤 凱豐集團有限公司；標準分樣篩 安平鑫興篩具總廠；SD-38打蛋器 永康市康爾牛工貿有限公司；TAnew plus質構儀 美國TA儀器公司；S/N2194617-TMB快速黏度分析儀PerkinElmer公司；101-0AB電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同粒度米粉的制備 選取秈米粉、糯米粉、粳米粉分別過 80 目（177 μm）、100 目（147 μm）、120目（125 μm）、140 目（105 μm）篩，并收集相應粉體。

1.2.2 米粉成分測定 水分含量：根據GB 5009.3-2016規定的方法采用直接干燥法測定；蛋白質含量：根據GB 5009.5-2016規定的方法采用凱氏定氮法測定；直鏈淀粉含量：根據GB/T 15683-2008規定的方法測定。

1.2.3 RVA糊化特性的測定 樣品的糊化特性按照《GB/T 24852-2010 大米及米粉糊化特性測定快速黏度儀法》的規定采用快速黏度儀進行測定。依據14%的校準水分計算加米粉量和加水量，準確稱取米粉和水分，并將該懸浮試樣轉移到樣品筒中，放入攪拌器，上下快速攪動至試樣完全分散，連接儀器。選擇程序標準1，運行溫度控制軟件，使該測試過程在規定的測試程序下運行。升溫至50 ℃開始計時，50 ℃ 保持 1 min，再升溫至 95 ℃，保溫 2.5 min，然后降溫至50 ℃，保溫至16 min。根據計算機顯示的黏度變化曲線即可確定其糊化溫度、峰值黏度、峰值時間、最低黏度、最終黏度、衰減值、回生值，并記錄原始數據。

1.2.4 米蛋糕的制作 米蛋糕的基本配方以米粉的質量100%為基準（烘焙百分比），粉：100%；雞蛋（以全蛋液計）：80%；綿白糖：80%；水：45%；泡打粉：1%。

準確稱量米粉、雞蛋（全蛋）、綿白糖、水、泡打粉，將稱量好的全蛋液與綿白糖混勻，用打蛋器攪拌打，過程中分兩次加入水，攪打至蛋液氣泡細密穩定后停止。將米粉和泡打粉混勻后加入打發好的全蛋液中，采用翻拌手法進行米粉調糊，將調制好的蛋糕糊注入模具中，蛋糕糊的量不應超過模具的三分之二，為防止蛋糕糊消泡，注模成功后應立即放入烤箱中?？鞠錅囟仍O定為上火150 ℃，下火160 ℃；烘焙15 min左右。

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1.2.5 質構特性的測定 米粉蛋糕制作完成后，在室溫下放置20 min，待其冷卻穩定后，用TAnew plus質構儀對米粉蛋糕進行TPA測定。在規定的測定條件下，待測樣品取自米粉蛋糕均勻致密的中心部位，切成2 cm×2 cm×2 cm的小塊，采用直徑35 mm的平底柱形探頭P/35進行測試。測試的機械條件（測試參數）調整如下：接觸點類型：力；接觸點：5；在全質構分析（TPA）測試中，樣品經歷了兩個連續的循環過程。在此過程中硬度、彈性、內聚性以及咀嚼性是最常見的、能夠綜合反應樣品對咀嚼的持續抵抗能力、對蛋糕的食用性能有很大的影響的蛋糕參數，因此把它們作為主要的研究參數。

1.2.6 感官評定 根據蛋糕的用量標準制作好米粉蛋糕后，在室溫下放置一段時間，脫模，選取合適的感官評價標準并邀請10名同學進行感官評價，以米粉蛋糕的形態、色澤、組織、滋味與口感、雜質等五個方面進行評價，評價標準如表1所示，滿分100分。

表1 蛋糕感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria of cake

1.3 數據處理

上述實驗均設置三次平行。采用IBM SPSS Statistics 25、EXCEL 2016等軟件將數據進行方差分析以及相關性統計學分析，試驗結果以平均值±標準差的形式表示；運用Origin Pro2021軟件將歸納處理后的數據進行圖像化的處理。

2 結果與分析

2.1 米粉水分含量

粳米粉的水分含量在12.08%～13.92%之間，秈米粉的水分含量在10.17%～12.56%之間，糯米粉的水分含量在11.03%～12.96%之間（表2）。不同品種不同粒度米粉之間的含水量具有顯著性差異（＜0.05），同一品種的米粉隨著粒度的減小，水分含量逐漸降低。本實驗原料的保存地點在北方，氣候干燥，糯米粉結構較松散，水分易受環境影響，含量較低；此外，淀粉和蛋白的吸水速度和數量具有差異性，粳米粉和秈米粉的直鏈淀粉和蛋白含量不同，這應該也是影響其水分含量的因素之一。該結果與王麗等的研究相一致。

表2 不同粒度米粉的水分、蛋白質和直鏈淀粉含量Table 2 Moisture, protein and amylose content of rice flour with different particle sizes

2.2 不同粒度對米粉糊化特性的影響

不同品種大米粉及小麥粉樣品在加熱和冷卻過程中黏度的變化結果見圖1。由圖1A可知，隨樣品粒度的減小，糊化溫度呈降低趨勢，在相同粒度下，相比較于大米粉，小麥粉糊化溫度最高。這可能是由于粒度減小，小顆粒粉體更容易吸水膨脹，糊化溫度隨之降低，同時水分子更容易進入淀粉顆粒的無定形區，形成半透明黏稠糊狀，糊化越容易，這與周文卓等的研究結果相一致。各品種大米粉糊化溫度依次為秈米粉＞糯米粉＞粳米粉，可能是與不同品種大米粉的組成成分有關。秈米粉相對于其它兩個品種的特點是直鏈淀粉含量高，與脂肪形成的螺旋包合物阻止淀粉糊化，且其蛋白質含量高，存在于淀粉顆粒的縫隙之間，亦可阻礙淀粉吸水膨脹糊化，從而使得其糊化溫度較高；糯米粉的組分特點是支鏈淀粉含量幾乎占總淀粉的100%，且粉質體較多，質地松軟，所以隨粒度的減小，損傷淀粉增加量大于其它兩個品種，這也就是當粒度達到140目時，糯米粉的糊化溫度幾乎下降到與粳米粉相同的原因。

圖1 不同粒度對米粉的糊化特性的影響Fig.1 Effects of different particle sizes on gelatinization properties of rice flour

由圖1B可知，在相同粒度下，小麥粉峰值黏度最低，大米粉峰值黏度最高，且粳米粉＞秈米粉＞糯米粉，該結果與團隊前期的研究相同。但是與杜雙奎等的研究結果相反，這可能與粉體中的-淀粉酶的活性有關，因為谷物粉是天然生長的產物，其中含有多種酶系，對淀粉峰值黏度影響最大的是-淀粉酶，其活性越高，峰值黏度越低，本實驗選取的粳稻和糯稻均來自于黑龍江，與杜雙奎等研究的原材料差異性較大。大米粉樣品峰值黏度呈先上升后下降趨勢，樣品均在粒度為120目時達到最大?？赡苁且驗椴煌６让追壑械矸垲w粒和水分子之間的結合作用不同會導致米粉凝膠性、凝沉性的變化，從而導致峰值黏度的變化。

由圖1C可知，最終黏度是由于溫度降低，淀粉重新形成結晶，黏度增加所形成。小麥粉的最終黏度低于大米粉，除80目時高于糯米粉外，且不同品種及粒度米粉的最終黏度具有差異，相同粒度下，粳米粉最高，糯米粉最低。造成這種差異的原因是由于糯稻中幾乎不含直鏈淀粉，其淀粉的組分和淀粉粒的結構與非糯性材料存在明顯的差異所致。這與王世偉等的研究結果吻合。

由圖1E可知，回生值反映淀粉糊化后老化回生的速度，而老化與糊化時溶出的直鏈淀粉含量呈正相關。隨粒度的減小，回生值均呈現升高趨勢，表明米粉容易老化，這可能是由于在較小粒度下，米粉糊化后沉降體積大，使得在降溫過程中淀粉鏈易發生重新凝聚，導致凝沉現象發生，淀粉老化速度加快。老化速度粳米粉和秈米粉較接近，糯米粉和小麥粉較相近，且顯著低于粳米粉和秈米粉。

2.3 不同粒度米粉對蛋糕品質特性的影響

2.3.1 不同粒度米粉對蛋糕質構特性的影響 本實驗通過選取硬度、彈性、內聚性、咀嚼性等四個與蛋糕感官品質密切相關的特性參數作為衡量蛋糕品質的重要指標，以此研究米粉目數與蛋糕質構的相關性。不同米粉制作的蛋糕質構特性有較大差異，如圖2所示。不同品種米蛋糕的硬度大小表現為：糯米粉＞粳米粉＞小麥粉≥秈米粉，但是粳米粉、秈米粉以及小麥粉蛋糕的硬度較接近，且隨著粒度的減小，蛋糕的硬度逐漸增大。蛋糕的彈性整體隨粒度的減小呈上升趨勢，但是小麥粉和糯米粉蛋糕的彈性上升趨勢不明顯，不同品種米蛋糕的彈性大小表現為：粳米粉＞秈米粉＞小麥粉＞糯米粉。有研究報道較小粒度下，蛋糕的多孔組織更加細密，因此硬度和彈性較大。內聚性通常代表樣品內部結構的強弱，米蛋糕的內聚性隨粒度減小先增大后減小，當過篩目數為120目時，糯米粉、秈米粉和粳米粉蛋糕的內聚性最大，分別為5.27、3.82、2.83。這說明米粉粒度減小后蛋糕內部結構加強，分析原因可能是因為米粉粒度減小，加熱熟化過程中淀粉糊化吸水更加完全，溶出淀粉增加，鍵合增加，結構增強。當粒度小于120目，隨溶出淀粉增加黏度過大內聚性減小，這一點與后面的相關性分析得出內聚性與米粉糊化特性的峰值黏度、最終黏度呈顯著負相關相一致。糯米粉和小麥粉蛋糕的內聚性較大并接近，秈米粉和粳米粉蛋糕的較小。米蛋糕的咀嚼性隨粒度減小逐漸減小，糯米蛋糕減小趨勢最明顯。不同品種米蛋糕的咀嚼性大小表現為糯米粉＞粳米粉＞秈米粉＞小麥粉。

圖2 不同粒度米粉對蛋糕質構特性的影響Fig.2 Effect of rice flour with different particle size on texture characteristics of cake

2.3.2 不同粒度米粉對蛋糕感官評分的影響 如圖3所示，不同米粉制作的蛋糕感官得分不同。感官得分大小表現為：粳米粉＞秈米粉＞小麥粉＞糯米粉；隨著過篩目數的增加，即米粉粒度的減小，米蛋糕的感官得分呈先上升后下降的趨勢。在過篩目數為120目時，蛋糕的感官得分達到最高。當米粉過篩目數在140目粒徑較小時，質地過于松軟，食用時咀嚼性差，口感欠佳，蛋糕品質下降。相比于糯米粉而言，粳米粉和秈米粉更適宜制作蛋糕，由粳米粉為原料制作的蛋糕品質更好（圖4）。由此可見，米粉的品種和粒度分布會影響蛋糕的外觀、形態、色澤、組織、滋味與口感、雜質以及蛋糕的整體質量。綜上所述，從營養價值及其口感等各方面考慮，以及最終的感官評定結果表明，建議使用120目的粳米粉制作蛋糕等其它烘焙類產品。

圖3 不同粒度米蛋糕感官評價圖Fig.3 Sensory evaluation of rice cakes with different particle sizes

圖4 米粉種類及其粒度對蛋糕外觀的影響Fig.4 Effect of rice flour type and particle size on cake appearance

2.4 各指標間的相關性分析

2.4.1 粒度與米蛋糕品質指標間的相關性分析 如表3所示，通過皮爾遜分析，分析了米粉粒度與米蛋糕品質指標間的關系，米粉粒度與米蛋糕的硬度呈顯著的正相關，其相關系數為0.454；米粉粒度與米蛋糕的彈性呈極顯著的正相關，其相關系數為0.980；米粉粒度與米蛋糕的咀嚼性呈顯著的負相關，其相關系數為0.410。以上結果說明米粉粒度對最終蛋糕成品品質具有一定的影響效果。

表3 米粉粒度與蛋糕品質指標間的相關性分析Table 3 Correlation analysis between rice flour particle size and cake quality index

2.4.2 米粉糊化特性與蛋糕質構特性指標間的相關性分析 通過皮爾遜分析，分析了米粉糊化特性與蛋糕品質指標間的相關性分析，由表4可知，米粉糊化特性與蛋糕品質指標間存在著諸多相關性。對于蛋糕質構特性指標之間，彈性與咀嚼性呈極顯著負相關，相關系數為-0.778。咀嚼性表示固態食品咀嚼到可吞咽時所做的功，上述結果說明蛋糕彈性越小，內部構造越緊密，咀嚼起來越困難。彈性與米粉糊化特性中的衰減值呈顯著正相關，相關系數為0.597，說明多項分散體系蛋糕糊在加熱過程中，淀粉糊化后的熱穩定性決定了最終蛋糕的彈性。內聚性與米粉糊化特性的峰值黏度、最終黏度呈顯著負相關，相關系數為-0.505、-0.567。內聚性有時也被稱為黏聚性，表示測試樣品經過第一次壓縮變形后所表現出來的對第二次壓縮的相對抵抗能力，與被測樣品的內部結構有關。該結果說明蛋糕組分中米粉淀粉在加熱時的糊化和冷卻時的老化產生的黏度對蛋糕成品內部結構具有重要的影響。就米粉糊化特性各個指標間，糊化溫度與回生值呈極顯著負相關，與峰值黏度、最終黏度、衰減值呈顯著負相關，相關系數分別為-0.667、-0.573、-0.555、-0.546。峰值黏度與最終黏度、衰減值、回生值呈極顯著正相關，相關系數分別為0.936、0.642、0.798。衰減值與回生值呈極顯著正相關，相關系數為0.931。淀粉的糊化和老化與其直鏈淀粉和支鏈淀粉含量、結晶結構等特性息息相關，以上相關性說明，淀粉糊化和老化特性之間存在著必然的聯系。

表4 米粉糊化特性與蛋糕質構特性間的相關性分析Table 4 Correlation analysis between gelatinization characteristics of rice flour and texture characteristics of cake

3 結論

研究不同品種和粒度的米粉糊化特性以及米蛋糕的品質特性得出，隨米粉粒度的減小，其糊化溫度逐漸減小，衰減值和回生值逐漸增大，峰值黏度和最終黏度先增大后減?。痪追鄹骱笜俗罡撸i米粉次之，糯米粉較低。隨著粒度的減小蛋糕硬度和彈性增加，咀嚼性降低，內聚性先增加后降低，120目時達到最大值；糯米粉蛋糕硬度大，彈性小。米粉粒度與米蛋糕的硬度、彈性、內聚性、咀嚼性之間具有相關性，米粉糊化老化時黏度決定了蛋糕成品內部結構。本研究為米蛋糕的生產提供了有效的實驗依據，并為米粉在烘焙類食品方面的開發應用提供了一定的理論基礎。