不同粳米的淀粉及其糊化特性與食用性能的研究

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(浙江工商大學食品質量安全系浙江省食品安全重點實驗室,浙江杭州 310035)

不同粳米的淀粉及其糊化特性與食用性能的研究

莫小玉,曲道峰,韓劍眾*

(浙江工商大學食品質量安全系浙江省食品安全重點實驗室,浙江杭州 310035)

為探索粳米的淀粉特性對粳米飯食用性能的影響,揭示不同粳米的淀粉及其糊化特性與食用性能之間的關系。本實驗以10個粳米品種為材料,測定粳米的直鏈淀粉含量、結晶度和支鏈淀粉的分支鏈長等淀粉特性,分析淀粉特性與其糊化特性的相關性,并建立淀粉特性與食用性能的線性回歸方程。結果表明：直鏈淀粉含量與崩解值極顯著負相關(r=-0.781,p<0.01),B1鏈與峰值粘度、崩解值均呈極顯著負相關(r=-0.878、p<0.01；r=-0.924,p<0.01),短A鏈與峰值粘度、崩解值則呈極顯著正相關(r=0.874、p<0.01；r=0.938,p<0.01),而B2鏈只與熱漿粘度和崩解值的相關性顯著，B3+鏈與糊化特性的相關性不顯著。利用逐步回歸分析的方法建立了硬度、粘著性、彈性、內聚性、回復性和感官得分等食用性能指標的線性回歸方程,通過回歸方程可以對粳米的食用性能進行預測。食用性能較好的粳米,短A鏈含量較高,而直鏈淀粉含量、B1鏈含量和結晶度較低。

粳米,淀粉特性,支鏈淀粉,鏈長,食用性能

淀粉作為粳米中的主要成分,其特性對粳米食用性能的形成有巨大影響,是造成粳米品種間食用性能差異的重要原因。了解不同粳米品種的淀粉特性,探索淀粉特性與食用性能的關系,對于優質粳米的選育具有一定指導意義。目前研究主要集中在淀粉的組成、結構和糊化特性等方面,淀粉的組成與結構對大米的食用性能有重要的影響。James Patindol等[1]對淀粉精細結構和浸出特性進行研究,得出米飯硬度與浸出物的直鏈淀粉和支鏈淀粉的比值(AAR)極顯著正相關,與浸出物中直鏈淀粉和B2鏈顯著正相關,粘度與AAR顯著負相關。金麗晨等[2]研究了稻米的淀粉結構,認為感官食味值與支鏈淀粉含量呈正相關,與直鏈淀粉和中間成分含量呈負相關,從一定程度上反映出稻米淀粉三種組分的含量及比例對于稻米食味品質的影響。但是,國外研究所使用的材料有很強的地域代表性,對中國水稻品種的相關研究很少。同時,國內方面關于稻米的食味研究較多,但由于食味儀的測定比較粗略,不能具體描述粳米食用性能的特征。本實驗測定了不同粳米的淀粉特性和RVA糊化特性,并利用質構儀和感官評價相結合對粳米米飯的食用性能進行評價,對淀粉特性與其糊化特性的相關性進行分析,并建立了淀粉特性與食用性能的線性回歸方程,得到食用性能較好的粳米品種的淀粉特性,為優質粳米的選育提供了相關基礎。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

綏粳4號、遼粳294、松粳10、遼優20、蘇香粳2號、武運粳21、武育粳3號、廣陵香粳、云粳26號、楚粳31號(室溫儲存) 浙江五芳齋實業股份有限公司；Sephadex G-75、異淀粉酶 Sigma公司；無水乙醇、苯酚、氯化鈉(分析純) 上海凌峰試劑有限公司；碘、碘化鉀(分析純) 阿拉丁試劑有限公司。

X射線儀X’Pert PRO 荷蘭PANalytical公司；質構儀TA-XT plus 英國Stable Micro System公司；快速粘度分析儀RVA(Rapid Viscosity Analysis) 瑞典Perton儀器公司；電腦數顯橫流泵DHL-B 上海嘉鵬科技有限公司；電飯煲CF J302 Haier集團。

1.2實驗方法

1.2.1 淀粉的分離和純化 對于十種粳米淀粉的提取,參照Yang等[3]堿浸法,具體方法如下：取一定量粳米,用0.4%的NaOH溶液浸泡24h粉碎,重復浸泡24h后鹽酸中和,水洗5次,4000r/min離心10min,取下層淀粉,自然風干,過100目篩。

1.2.2 直鏈淀粉(AM)含量的測定 參照GB/T 15683-1995稻米直鏈淀粉含量的測定。

1.2.3 支鏈淀粉的分支鏈鏈長分布

1.2.3.1 支鏈淀粉分離和去分支 參照蘆鑫等[4]的方法,分離提取支鏈淀粉,并用異淀粉酶去分支。

1.2.3.2 去分支的支鏈淀粉凝膠層析和聚合度測定 參照蔡一霞等[5]的方法進行實驗,對去分支的支鏈淀粉采用Sephadex G-75層析柱(1.6cm×80cm)進行凝膠層析,聚合度(DP)為每管中的總糖與還原值的比值。可溶性總糖測定采用苯酚-硫酸法[6],還原值利用3,5-二硝基水楊酸比色法[6]進行測定。

1.2.4 淀粉結晶度的測定 采用X’Pert PRO X射線儀,參照Cooke[7]等的方法對粳米粉進行測定。實驗波長為1.54埃,衍射角2θ的旋轉范圍為4°～40°。

1.2.5 淀粉的RVA糊化特性 采用快速粘度分析儀RVA,參照中華人民共和國國家標準(GBT 24852-2010)進行測定。糊化特性參數用峰值粘度(PV),熱漿粘度(TV),崩解值(峰值粘度-熱漿粘度)(BD),冷漿粘度(FV),回升值(冷漿粘度-熱漿粘度)(SB),糊化溫度(PTM)來表示。粘度單位為cP。

1.2.6 米飯食用性能的測定

1.2.6.1 感官評價 參照國家標準GB/T 15682-2008,稱取粳米200g,淘洗兩次,置于電飯煲中,加入240mL(質量比1∶1.2)蒸餾水浸泡30min進行蒸煮實驗,跳閥保溫20min后翻勻進行感官品評實驗,品評小組由受過感官品評培訓的20人組成,男女各10人,年齡分布在20到30歲之間。評分規則如表1所示,將各項得分相加即為綜合評分。

表1 米飯感官評價評分表

1.2.6.2 米飯質地測定 采用TA.XT plus質構儀在TPA模式下對十種粳米米飯的質地進行測試。測試參數：測前速度1.0mm/s,測試速度0.5mm/s,測后速度1.0mm/s,間隔時間5s,觸發力5g,探頭類型P25(圓柱形,直徑25mm)。

1.2.7 數據處理方法 采用SPSS17.0軟件對數據進行單因素方差分析,分析淀粉特性與糊化特性的相關性,通過逐步回歸分析建立淀粉特性與食用性能的回歸方程。

表2 不同粳米的直鏈淀粉含量,結晶度和支鏈淀粉鏈長分布(%)

注：表中數據表示“平均值±標準差”。標有不同字母的數據表示存在顯著差異(p<0.05),表3、表5同。

表3 十種粳米淀粉的RVA特征參數

2 結果與分析

2.1不同粳米的淀粉特性

直鏈淀粉(AM)是粳米淀粉的重要組成部分,從表2可以看出,供試粳米的直鏈淀粉含量的變化范圍為14.8%～20.8%。各供試品種的結晶度的差異較小,遼粳294的結晶度最低,為29.6%,楚粳31號的最高,達到40.2%。

通過凝膠色譜法得到支鏈淀粉(AP)的鏈長分布情況,如表2所示,AP分支被分為四種鏈長類型,分別為A、B1、B2和B3+鏈,對應的鏈長聚合度(DP)分別為DP6-12,DP13-24,DP25-36和DP≥37。各粳米品種的短鏈部分A和B1鏈的含量較高,長鏈部分B2和B3+鏈所占的比例很小。不同粳米的A鏈和B1鏈所占比例的差異較大,而B2和B3+鏈差異很小。由表1可以看出,B1鏈含量較高的粳米其結晶度也相對較高,可以推測,B1鏈可能有利于AP形成更長的雙螺旋結構,從而形成更高的結晶度。

2.2淀粉特性與其糊化特性的關系

十種粳米淀粉的RVA糊化參數列于表3,可以看出,不同粳米淀粉的糊化特性差異較大。崩解值和回升值通常用來反映米飯的食用品質,崩解值最大的粳米品種是綏粳4號(BD=1311cP),崩解值最小的是云粳26號(BD=367cP),兩者相差944cP,差異顯著。綏粳4號回升值最小,楚粳31號回升值(SB)最大,兩者相差718cP,存在顯著差異。十種粳米淀粉的糊化溫度在72.6～84.5℃的范圍內變化。

表4 粳米淀粉特性與其RVA特征參數的皮爾遜相關系數

注：*代表顯著相關,0.01

表5 十種粳米的食用性能參數

表6 淀粉特性對粳米食用性能的回歸分析

注：表中“C”代表結晶度。 AM含量對粳米淀粉糊化有重要的影響,從表4可以得到,AM含量與崩解值極顯著負相關(r=-0.781),與FV、SB、PTM呈極顯著正相關(r=0.842、0.810、0.798),因此在本實驗范圍內,直鏈淀粉含量越高的粳米,其崩解值越小,而糊化溫度、冷漿粘度和回升值越大。

支鏈淀粉的分支鏈長分布影響加熱升溫過程中淀粉粒的膨脹、破裂程度和冷卻后粘度的回升,不同粳米支鏈淀粉的分支鏈長、聚合度等不同,從而造成糊化特性的差異。由表4可以看出,結晶度、A鏈和B1鏈含量與糊化特性均極顯著相關,而B2、B3+鏈與糊化特性的相關性不顯著。B1鏈與峰值粘度、崩解值呈極顯著負相關(r=-0.878、-0.924),與TV極顯著正相關(r=0.822)；短A鏈與峰值粘度、崩解值呈極顯著正相關(r=0.874、0.938),與TV極顯著負相關(r=-0.844)。因此,在本實驗研究范圍內,淀粉中B1鏈含量較多,短A鏈較少的粳米品種,其淀粉的峰值粘度和崩解值較低,熱漿粘度較高。這是因為支鏈淀粉中較長的B1鏈容易形成雙螺旋結構,使淀粉分子間作用力增強,抑制淀粉的膨脹,從而導致峰值粘度降低[5]。在淀粉糊化達到峰值粘度時,淀粉顆粒膨脹至極限后破裂,淀粉分子被釋放出來,在外界剪切力的作用下,粘度下降,這時淀粉中B1鏈的含量越多,分子間的作用力就越強,從而抑制了淀粉糊液粘度的下降,這樣的粳米淀粉具有較高的熱漿粘度。而崩解值是由峰值粘度(PV)減去熱漿粘度(TV)得來的,從而B1鏈含量高的粳米淀粉崩解值較小。

根據表4可以得到,B1鏈與FV、SB極顯著正相關(r=0.897、0.952),短A鏈與FV、SB極顯著負相關(r=-0.895、-0.950),因此,粳米淀粉中B1鏈含量越高,A鏈含量越低,則其冷漿粘度和回升值越高。這是因為隨著溫度的降低,糊液中淀粉進行分子間的重排,支鏈淀粉分支鏈的B1鏈含量越高,淀粉分子鏈間越容易發生相互作用,分子之間結合得越緊密,導致冷漿粘度和回升值較高[2]。

2.3淀粉特性與食用性能之間回歸模型的建立

硬度、粘著性、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性等六項質構參數以及感官綜合得分情況列于表5,可以看出,遼粳294的硬度(1092g)最小,而粘著性絕對值(29.41g·s)最大,楚粳31號的硬度最大,云粳26的粘著性絕對值最小。彈性的變化范圍在0.72～0.97之間,感官評分的變化范圍在71～92之間,其中綏粳4號的彈性最大,感官評分也最高,楚粳31號的感官評分最低。

對粳米的淀粉特性與食用性能進行逐步回歸分析,得到食用性能各個指標的標準回歸方程,結果如表6所示。除了咀嚼性無法建立回歸方程以外,其他食用性能指標的回歸方程均極為顯著。粘著度和感官得分均與B1線性負相關,內聚性與結晶度線性負相關。當粘著性>內聚性時,米飯顆粒易于粘牙,影響適口性,因此在品種選育中可選擇內聚性較大的品種,即結晶度較小的的品種。綜合分析表6中淀粉特性與粳米食用性能的回歸方程可以得出,優良食用性能(硬度小、粘性大、適口性好、感官得分高)的粳米,其支鏈淀粉B1鏈含量和結晶度較低,通過粳米的淀粉特性可以對粳米的不同食用性能指標進行預測,為優良食用性能粳米的選育提供相關依據。

3 討論

3.1粳米淀粉特性與其糊化特性的關系

直鏈淀粉作為粳米淀粉的重要組成部分,對粳米糊化特性有很大的影響。Vandeputte,G等[8]研究表明,PV隨AM和AM-脂類復合物的增加而減少。Chung等[9]認為FV值和AM含量呈負相關,SB可能與浸出的AM分子量和數量、糊化淀粉的殘余物有關。本研究表明在本實驗范圍內,直鏈淀粉含量越高的粳米,其淀粉的崩解值越小,而糊化溫度和回升值越大,這與賈良等[10]的研究一致。

淀粉的分支鏈長是影響粳米糊化特性的重要因素,Patindol,J. A.[11]表明PV主要受到AP分子大小的影響。Hamaker等[12]研究表明分子量較大的AP和其他AP分子相互作用,不易分散,從而降低了BD值。本實驗進一步表明淀粉中B1鏈含量較多、短A鏈較少的粳米,其淀粉峰值粘度和崩解值較低,熱漿粘度、冷漿粘度和回升值較高。

3.2淀粉特性與粳米食用性能的關系

蔡一霞等[5]認為非糯稻米品種的支鏈淀粉長分支鏈比率高,則其米飯的硬性和凝聚性大、松弛性和黏附性小,米飯的口感較硬,咀嚼有渣感。Ramesh等[13]研究表明米飯的質地主要由淀粉分子的長鏈含量決定,包括直鏈淀粉在內的所有的長鏈都參與糊化過程中分子間的相互作用。本研究通過逐步回歸分析建立了硬度、粘著性、彈性、內聚性、回復性和感官得分等食用性能指標的線性回歸方程,通過回歸方程對粳米的食用性能進行預測,得到優良食用性能(硬度小、粘性大、適口性好、感官得分高)的粳米,其支鏈淀粉B1鏈含量和結晶度較低。

一般崩解值大回生值絕對值小的米飯食味較佳，此類品種口感好，軟而不粘[14]，根據淀粉特性與糊化特性的關系，直鏈淀粉含量和支鏈淀粉B1鏈含量較少、而短A鏈含量較多的粳米，其淀粉的崩解值越大，回升值越小。因此，食用性能較好的粳米直鏈淀粉和支鏈淀粉B1鏈含量較少，而短A鏈含量較多。

3.3食用性能的評價方法

通過測定與大米食味品質相關的特征性指標,利用數學方法建立評價模型進行大米食味評定,成為目前研究的熱點。周曉晴[14]、張玉榮[15]等利用主成分分析法對大米的理化指標、蒸煮特性、質構特性等指標進行數據統計分析,構建食味品質預測評價模型,與感官評價法具有很好的一致性。本實驗對粳米的淀粉特性與食用性能進行逐步回歸分析,得出粳米的淀粉特性與食用性能的回歸模型,對粳米的硬度、粘性、適口性和感官得分等食用性能指標進行初步預測,為優良食用性能的粳米選育提供相關的基礎。

4 結論

通過粳米淀粉特性與其糊化特性的相關性分析,并建立淀粉特性與食用性能的回歸方程,得到粳米食用性能主要受到直鏈淀粉含量、結晶度和B1鏈等因素的影響,且直鏈淀粉含量、B1鏈含量和結晶度較低的品種食用性能較好。利用粳米的淀粉特性與食用性能的回歸模型,對粳米的食用性能進行初步預測,對于優質粳米的選育具有一定指導意義。

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Study on japonica rice starch and its gelatinization properties and edible quality of cooked rice

MOXiao-yu,QUDao-feng,HANJian-zhong*

(Key laboratory of Food Safety of Zhejiang Province,Food Quality and Safety Department, Zhejiang Gongshang University,Hangzhou 310035,China)

To evaluate the relationship between starch and its gelatinization properties and edible quality of japonica rice,ten japonica rice were taken as materials. Amylose content,crystallinity and chain-length distribution of debranched amylopectin were measured. The pearson correlation between starch properties and gelatinization properties were analyzed. Linear regression equations of starch properties and eating quality of cooked rice were established. The results suggested that the negative correlation of AM content and the breakdown value was extremely significant(r=-0.781,p<0.01).The negative correlation of chain B1 with peak viscosity and breakdown value was extremely significant(r=-0.878、p<0.01；r=-0.924,p<0.01). The positive correlation of Chain A with peak viscosity and breakdown value was extremely significant(r=0.874、p<0.01；r=0.938,p<0.01). Chain B2 had significant correlation with trough viscosity and breakdown valne only,B3+ had no significant correlation with gelatinization properties. Linear regression equations of hardness,adhesiveness,springiness,cohesiveness,resilience and sensory score of cooked rice were established by stepwise regression analysis. The regression equations can predict the edible properties of japonica rice. Japonica rice with higher chain A content,lower amylose content,chain B1 content and crystallinity had better eating quality.

japonica rice;starch properties;amylopectin;chain-length;edible quality

2013-08-01 *通訊聯系人

莫小玉(1989-)，女，碩士，主要從事食品品質與安全研究。

“食品質量與安全”浙江省十二五優勢專業建設項目。

TS213.3

：A

：1002-0306(2014)01-0078-05