大豆分離蛋白對濕米粉儲藏品質的影響

胡秀婷 占柳菁 劉成梅 羅舜菁

(南昌大學食品學院，南昌 330047)

南米北面是中國傳統的飲食習慣。作為一種重要的米制品，米粉是我國南方一種重要的主食，在江西、湖南、廣西等省占據著重要的地位[1]。隨著現代生活節奏的加快，人們對米粉的方便即食產業化需求日益增長。濕米粉是將新鮮的米粉經后續加工使之能方便即食的一類方便食品，其口感爽滑、柔韌，食用方便，尤其深受江西省消費者的喜愛[2-3]。但濕米粉含水量較高，為60%～70%，在儲藏過程中極易回生，導致水分析出至濕米粉表面、濕米粉硬度增大、蒸煮過程易損失，嚴重影響了濕米粉的口感和貨架期、阻礙了濕米粉的產業化[2-3]。此外，大米中蛋白含量較低，尤其大米蛋白不能像小麥蛋白為產品提供良好的網絡結構，米粉僅依靠淀粉凝膠結構來支撐其基本性狀，這也造成濕米粉成型難、蒸煮時多斷條、蒸煮損失大、口感韌性差等諸多問題[4]。因此，提高濕米粉的儲藏品質具有重要的意義。

研究發現，具有良好持水性的親水膠體均能夠抑制淀粉體系儲藏過程中水分的遷移，有助于淀粉分子保持水分，有助于米粉中淀粉與水形成氫鍵、避免淀粉與淀粉之間形成氫鍵，從而阻礙淀粉的回生[5-7]。黃麗等[8]發現添加羥丙基二淀粉磷酸酯可抑制濕米粉中淀粉的回生，從而改善濕米粉的儲藏品質。針對大米中蛋白含量較低、不能形成良好的網絡等問題，Kim等[9]通過添加谷氨酰胺轉移酶和大米蛋白改善米粉品質，發現添加谷氨酰胺轉移酶和大米蛋白后，米粉的蒸煮損失和米粉湯的混濁度分別下降了54.8%和66.6%，這表明蛋白質可以改善米粉品質。但理論上大米蛋白水溶性較差，不適合作為谷氨酰胺轉移酶的底物，因此推斷二者改善米粉的效果是有限的。大豆分離蛋白為植物性完全蛋白質，其氨基酸組成合理，營養豐富，是植物蛋白中為數不多的可替代動物蛋白的品種之一[10]；且與大米蛋白相比，大豆分離蛋白是具有優良持水性和凝膠性的親水膠體。由此推測大豆蛋白可抑制濕米粉中淀粉的回生、增強濕米粉內部的網絡交聯，從而改善濕米粉儲藏品質，且能提高濕米粉的營養價值。目前，研究發現添加大豆粉可降低方便米線的蒸煮損失[11]。因此，本研究以濕米粉儲藏過程中硬度、蒸煮損失率、斷條率的變化為指標評價大豆分離蛋白對鮮米粉品質的改良作用，并探索大豆分離蛋白改善米粉品質的機理，以期為延長濕米粉貨架期和開發高蛋白濕米粉提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

早秈米：江西麻姑實業集團有限公司；大豆分離蛋白：河南金潤食品添加劑有限公司；乳酸：西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器和設備

SZ30米粉機：廣州旭眾食品機械有限公司；500 g搖擺式高速萬能粉碎機：溫嶺市林大機械有限公司；Quanta-200 掃描電鏡：荷蘭FEI公司；TA-XT質構儀：英國Stable Micro System公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 濕米粉的制作

原料大米→粉碎→過60目篩→大米粉→將大豆分離蛋白與過篩大米粉以0%、2%、3%、4%、6%(m/m，干基)的質量比混合→加水調制體系含水量為40%→和粉→擠壓成型→室溫老化→復蒸→乳酸浸泡→瀝干→真空包裝→殺菌→成品；將濕米粉置于4 ℃冰箱儲藏。

1.3.2 儲藏過程中濕米粉硬度的測定

根據Limroongreungrat等[12]方法并加以改進，取4 ℃下放置0、3、5、7、14、21、28 d的濕米粉，放入500 mL沸騰蒸餾水中浸泡5 min后撈出，再放入冰水中迅速冷卻1 min后撈出瀝干，用濾紙吸去表面水分。每次測試時取長約2 cm的3根濕米粉條平行置于測試平臺上，用物性測試儀于室溫下對樣品進行測定。每個濃度樣品重復測定12次。條件設置：探頭為P/50，測試類型為TPA模式；壓縮形變為75%；測前、后速度為1 mm/s；測試速度為0.5 mm/s；觸發點負載為5.0 g；數據采集頻率為400 pp/s。

1.3.3 米粉蒸煮損失的測定

根據Fiorda等[13]方法并改進：取在4 ℃儲藏3、7、14、28 d的米粉，置入500 mL沸水中浸泡5 min，撈出瀝干，立即取100 mL殘液倒入250 mL已恒重燒杯內，于110 ℃蒸發至恒重。蒸煮損失計算公式如下：

式中：LS為蒸煮損失；m1為樣品質量；m2為蒸發殘余物質量；500為水體積；100為稱重液體的體積。

1.3.4 濕米粉斷條率的測定

參照QB/T 2652—2004方法[14]，取在4 ℃儲藏3、7、14、28 d的米粉置入500 mL沸水中浸泡5 min，撈出瀝干，用濾紙吸干米粉表面水分，固形物置于磁盤中，挑出長度不足10 cm與超過10 cm的濕方便米粉，分別稱重。斷條率計算公式如下：

式中：BR為濕米粉斷條率；m1為長度不足10 cm的濕米粉質量；m2長度超過10 cm的濕米粉質量。

1.3.5 濕米粉回生焓值的測定

將4 ℃儲藏7 d的米粉40 ℃烘箱干燥，稱取約3.0 mg干燥樣品(干基)置于鋁坩堝中，以1∶2(m/m)比例加入蒸餾水，將坩堝密封并室溫放置平衡24 h。采用差示掃描量熱儀測定濕米粉的回生焓值，測量溫度范圍為30～90 ℃，升溫速率為10 ℃/min。每個樣品重復測定3次，結果取平均值。

1.3.6 濕米粉的顯微形態分析

將凍干的4 ℃儲藏7 d濕米粉樣品均勻分布在粘有導電雙面膠的樣品臺面上，真空條件下噴一層10 nm金薄膜，然后固定在載物臺上，置于掃描電子顯微鏡(SEM)樣品槽中在加速電壓2.0 kV下觀察米粉的形態，并拍下掃描圖片。

1.3.7 數據分析

所有實驗數據采用SPSS 22.0軟件計算，應用方差分析(ANOVA)進行顯著性分析，以P<0.05表示有顯著性差異。

2 結果與討論

2.1 大豆分離蛋白對濕米粉硬度的影響

在濕米粉的儲藏過程中，隨著淀粉的回生，米粉的硬度和內聚性升高，因此，硬度是監測濕米粉品質的重要指標之一[15]。如圖1所示，就新鮮制備的濕米粉而言，添加大豆分離蛋白的濕米粉硬度高于未添加大豆分離蛋白的濕米粉，且大豆分離蛋白含量越高，濕米粉硬度越大。這可能是因為濕米粉作為復合體系，硬度體現為由各組分原料共同作用結果，添加的大豆分離蛋白在擠壓過程中受熱變性，形成了蛋白質網絡結構，增強了濕米粉的整體硬度。然而，經儲藏后，添加大豆分離蛋白的濕米粉硬度顯著低于未添加大豆分離蛋白的濕米粉，這可能是因為未添加大豆分離蛋白的濕米粉體系中淀粉迅速回生，使得濕米粉硬度迅速增加。結果也表明大豆分離蛋白可能抑制米粉的回生。

圖1 大豆分離蛋白對濕米粉硬度的影響

2.2 大豆分離蛋白對濕米粉蒸煮損失的影響

儲藏過程中濕米粉的蒸煮損失直接地反映了濕米粉食用品質的變化，優質濕米粉蒸煮后湯不渾，沉淀物少，易被消費者接受；同時，蒸煮損失的變化亦能反映米粉在蒸煮時內容物質結構的完整性[16-17]。如圖2所示，大豆分離蛋白可顯著降低濕米粉在儲藏過程中的蒸煮損失，這表明蛋白質的添加能抑制儲藏過程中淀粉及其他物質的溶出，從而改善濕米粉的食用品質。當大豆分離蛋白添加量低于4%時，米粉的蒸煮損失隨大豆分離蛋白的添加量增加而下降，而當大豆分離蛋白添加量為6%時，米粉的蒸煮損失有所上升。這表明適量添加大豆分離蛋白可改善濕米粉的食用品質，但并不是大豆分離蛋白添加量越大越好。

圖2 大豆分離蛋白對濕米粉蒸煮損失的影響

2.3 大豆分離蛋白對濕米粉斷條率的影響

如圖3所示，大豆分離蛋白能顯著降低儲藏過程中濕米粉的斷條率，進一步表明大豆分離蛋白的添加有助于增強儲藏過程中濕米粉的結構穩定性。同樣地，在大豆分離蛋白添加量低于4%時，濕米粉的斷條率隨大豆分離蛋白添加量的增加而降低，但當大豆分離蛋白添加量為6%時，濕米粉的斷條率反而增加，與濕米粉儲藏過程中蒸煮損失的變化相一致，這也進一步證明斷條率與蒸煮損失的相關性。

圖3 大豆分離蛋白對濕米粉斷條率的影響

2.4 濕米粉回生焓值的測定

濕米粉品質的下降主要由淀粉回生引起，硬度分析結果表明大豆分離蛋白可能抑制淀粉回生。因此，本實驗研究了大豆分離蛋白對濕米粉回生的影響。如表1所示，儲藏7 d后，濕米粉中淀粉發生回生，回生焓值3.77 J/g，當大豆分離蛋白添加量分別為2%、3%、4%和6%時，濕米粉回生焓值分別下降到3.16、2.46、2.13、1.82 J/g。由此可見，大豆分離蛋白可抑制儲藏過程中濕米粉中淀粉的重結晶，抑制效果隨大豆分離蛋白添加量的增加而增強。Ribotta等[18]認為大豆分離蛋白能通過與直鏈淀粉、支鏈淀粉的分支以非共價鍵(如氫鍵)相互作用，抑制儲藏過程中淀粉的重排，達到抑制淀粉凝膠老化的效果。還有研究認為，蛋白質的加入稀釋了體系中淀粉的含量，導致淀粉碰撞形成晶體的幾率減少[19]。添加大豆分離蛋白的系列濕米粉回生程度與其硬度趨勢一致，進一步表明濕米粉在儲藏過程中硬度增加主要是由淀粉回生引起。然而，添加大豆分離蛋白的系列濕米粉回生程度與其濕米粉蒸煮損失和斷料率的趨勢并不是一致的，這表明濕米粉的蒸煮損失和斷料率不僅與淀粉回生有關，還取決于其他因素。

表1 大豆分離蛋白對濕米粉中淀粉回生的影響

注：To起始溫度，Tp峰值溫度，Tc終點溫度，ΔHg老化焓；相同列的相同字母代表無顯著性差異 (P>0.05)。

2.5 濕米粉的顯微形態分析

如圖4所示，未添加大豆分離蛋白的濕米粉結構緊實，進一步證實大米中的大米蛋白不能形成良好的網絡結構，當添加大豆分離蛋白后，濕米粉出現多孔狀蜂窩結構，表明大豆分離蛋白可形成多孔結構從而增強米粉的持水性。當大豆分離蛋白添加量為6%時，形成的網絡結構孔隙率反而低于大豆分離蛋白添加量較低時的濕米粉。這可能是因為在一定范圍內，大豆分離蛋白能在米粉制作過程中受熱變性，可與淀粉共同形成牢固的網絡結構；而但當大豆分離蛋白添加過量時，大豆分離蛋白與淀粉不相容，蛋白質與米粉中的淀粉競爭吸收水分，從而導致淀粉本身不能形成較好的凝膠結構。

圖4 添加不同含量大豆分離蛋白的濕米粉的顯微形態

3 結論

添加適量的大豆分離蛋白可顯著改善濕米粉在儲藏過程中硬度增高的現象，且可降低濕米粉的蒸煮損失和斷條率，其機理在于大豆分離蛋白可顯著抑制米粉的回生。此外，濕米粉本身的網絡結構較弱，大豆分離蛋白在擠壓過程中會發生熱變性形成網絡結構，增強體系整體網絡結構的強度；同時，大豆分離蛋白具有優異的持水性，能在儲藏過程中控制水分的滲出與流動，從而穩定儲藏期間米粉的品質。向米粉中添加適量的大豆分離蛋白可增強米粉內部的網絡交聯，在增強濕米粉營養價值的同時可改善濕米粉的食用品質。

[1]梁蘭蘭, 吳軍輝, 幸芳, 等. 大米淀粉晶體特性對濕米粉質構的影響[J]. 中國糧油學報, 2013, 28(6): 5-9

LIANG L L, WU J H, XING F, et al. Effect of rice starch crystal properties on wet rice noodles textural properties [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2013, 28(6): 5-9

[2]涂宗財, 劉成梅, 付桂明. 方便濕米粉防止回生和品質改良[J].食品工業, 2003, 5: 7-8

TU Z C, LIU C M, FU G M. Inhibiting retrogradation and improving quality of wet rice noodles [J]. The Food Industry, 2003, 5: 7-8

[3]羅舜菁, 占柳菁, 劉成梅. 食品添加劑抗鮮濕方便米粉老化的研究進展[J]．食品工業科技, 2016, 37(6): 392-395,399

LUO S J. ZHAN L J, LIU C M. Research progress in food additives on instant fresh rice noodle retrogradation [J]. Science and Technology of Food Industry, 2016, 37(6): 392-395, 399

[4]SANDHU K S, KAUR M, MUKESH. Studies on noodle quality of potato and rice starches and their blends in relation to their physicochemical, pasting and gel textural properties. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43:1289-1293

[5]牛猛, 王莉, 楊冰, 等. 大米淀粉老化特性的研究進展[J]. 中國糧油學報, 2011, 26(11): 124-128

NIU M, WANG L, YANG B, et al. Advance in research of retrogradation of rice starch [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2011, 26(11): 124-128

[6]JIMéNEZ A, FABRA M J, TALENS P, et al. Effect of sodium caseinate on properties and ageing behaviour of corn starch based films[J].Food Hydrocolloids, 2012,29(2):265-271

[7]FU Z, CHEN J, LUO SJ, et al. Effect of food additives on starch retrogradation: A review [J]. Starch-St?rke, 2015, 67(1-2): 69-78

[8]黃麗,占柳菁,梁露,等.羥丙基二淀粉磷酸酯對鮮濕方便米粉品質的影響[J].食品與機械, 2016, 32:177-213

HUANG L, ZHAN L J, LIANG L, et al. Effect of hydroxypropyl distarch phosphate on retrogradation and cooking quality of instant fresh rice noodle [J]. Food & Machinery, 2016, 32:177-213

[9]KIM Y, KEE J I, LEE S, et al. Quality improvement of rice noodle restructured with rice protein isolate and transglutaminase [J].Food Chemistry, 2014,145:409-416

[10]韓雅君. 大豆分離蛋白的組分分離技術研究 [D]. 北京: 中國農業大學, 2004

HAN Y J. The study of industrial technology of preparing 7S-rich and 11S-rich soybean protein isolate [D]. Beijing: China Agricultural University, 2014

[11]SUDHA M L, RAJESWARI G, RAO G V. Influence of defatted soy flour and whey protein concentrate on dough rheological characteristics and quality of instant vermicelli [J].Journal of Texture Studies, 2011, 42(1):72-80

[12]LIMROONGREUNGRAT K, HUANG Y W. Pasta products made from sweet potato fortified with soy protein[J].LWT-Food Science and Technology, 2007,40(2):200-206

[13]FIORDA F A, SOARES JNIOR M S, SILVA F A, et al. Amaranth flour, cassava starch and cassava bagasse in the production of gluten-free pasta: technological and sensory aspects[J].International Journal of Food Science & Technology, 2013,48(9):1977-1984

[14]QB/T 2652-2004. 方便米粉(米線)[S]

QB/T 2652-2004. Instant rice noodles [S]

[15]PERDON A A, SIEBENMORGEN T J, BUESCHER R W, et al. Starch retrogradation and texture of cooked milled rice during storage[J].Journal of Food Science, 1999,64(5):828-832

[16]趙思明, 劉友明, 熊善柏, 等. 方便米粉的原料適應性與品質特性研究[J].糧食與飼料工業, 2002, 6:37-39

ZHAO S M, LIU Y M, XIONG S B, et al. Study on the processing suitability and quality properties of instant rice noodles [J]. Cereal and Food Industry, 2002, 6:37-39

[17]吳衛國, 張喻, 肖海秋, 等. 原料大米特性與米粉產品品質關系的研究[J].糧食與飼料工業, 2006, 9:21-24

WU W G, ZHANG Y, XIAO H Q, et al. The relationship between characteristics of rice raw material and quality of rice noodle [J]. Cereal and Food Industry, 2006, 9:21-24

[18]RIBOTTA P D, COLOMBO A, LEN A E, et al. Effects of soy protein on physical and rheological properties of wheat starch [J].Starch-St?rke, 2007, 59 (12):614-623

[19]TEO C, KARIM A A, CHEAH P, et al. On the roles of protein and starch in the aging of non-waxy rice flour [J].Food chemistry, 2000, 69(3):229-236.