蛋清蛋白添加對秈米-綠豆粉粉質(zhì)特性及壓米粉絲品質(zhì)特性的影響

張詩佳 高 利 陶香程 朱 敏 馬煒文 孫 鎮(zhèn) 于 晨 湯曉智

(南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點實驗室，南京 210023)

在我國，米粉一直是一種為南方人所偏愛的米制主食食品。米粉形成的實質(zhì)是大米淀粉糊化后，直鏈淀粉分子從淀粉顆粒中逸出，通過分子間的空間構(gòu)象和氫鍵作用形成連續(xù)的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而具有一定的黏彈性和強度的凝膠[1]。大量研究數(shù)據(jù)顯示，秈米因其直鏈淀粉含量高，所形成的凝膠強度大等特性成為米粉加工的首選[2-3]。

綠豆含有豐富的膳食纖維，因此將綠豆添加到米粉中可以明顯增加米粉中的膳食纖維含量。但高纖維往往不利于米粉的成型，也影響米粉的品質(zhì)和口感。蛋清蛋白因其良好的凝膠性能，在肉制品，烘焙制品等食品中都有良好的應(yīng)用[4]。利用蛋清蛋白的凝膠特性，通過研究不同添加量的蛋清蛋白粉對秈米-綠豆混合粉糊化特性、流變特性、凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響，并進一步通過擠壓技術(shù)生產(chǎn)擠壓雜糧米粉，研究蛋清蛋白粉的添加對成品米粉蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性等的影響，為高纖維含量雜糧米粉的研究開發(fā)提供基礎(chǔ)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。此外，加入蛋清蛋白粉能夠顯著增加米粉的蛋白質(zhì)含量，進一步改善米粉的營養(yǎng)價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

綠豆；蛋清蛋白粉；秈米粉。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DSE-20型雙螺桿擠壓實驗室工作站；K-360凱氏定氮分析儀；B-811索氏抽提儀；SM-101攪拌機；U3900紫外分光光度計；快速黏度測定儀；差示掃描量熱儀；Anton Paar MCR 302動態(tài)流變儀；冷凍干燥機；TM-3000掃描電鏡；TA-XT2i 型質(zhì)構(gòu)分析儀。

1.3 方法

1.3.1 秈米粉、綠豆粉和蛋清蛋白粉基本組分的測定

含水量的測定參照GB 5009.3—2016、脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016、蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016、灰分含量測定參照GB 5009.4—2016、粗淀粉含量測定參照GB 5009.4—2016、總淀粉含量測定參照GB 5009.9—2016、直鏈淀粉含量測定參照GB/T 15683—2008、粗纖維含量測定參照GB/T 5009.10—2003、總膳食纖維含量測定參照GB 5009.88—2008。

1.3.2 復(fù)配粉的制備

綠豆粉粉碎過60目篩，然后與蛋清蛋白粉和秈米粉按表1所示混合均勻。

表1 復(fù)配粉組成/%

1.3.3 糊化特性的測定

稱取 (3.50±0.01) g樣品，樣品水分基準(zhǔn)為14%，加入蒸餾水25.0(±0.01) mL，于RVA專用鋁盒中混合，試樣重復(fù)三次。具體測試程序為：50 ℃ 保持 1 min；然后以 12 ℃/min的速率升溫95 ℃ (3.75 min)，95 ℃ 保持2.5 min，再以12 ℃/min的速率降溫至 50 ℃ (3.75 min)，50 ℃保持1 min。測定過程中攪拌器960 r/min保持10 s，其余時間均保持在160 r/min。用TCW配套軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。

1.3.4 流變學(xué)特性的測定

實驗樣品取1.3.3制備好的樣品糊，平板直徑為50 mm(轉(zhuǎn)子：PP50)，平板間距1 mm，測試溫度為4 ℃，應(yīng)變?yōu)?.5%，頻率為0.5 Hz，測試時間2 h，測定樣品G′、G″的變化。

1.3.5 擠壓米粉的制備

采用Brabender DSE-20型雙螺桿擠壓機制備米粉。擠壓參數(shù)設(shè)定為長徑比40∶1，螺桿直徑20 mm，模孔直徑為2 mm。擠壓機套筒溫度分別設(shè)定為 Ⅰ 區(qū)40 ℃，Ⅱ區(qū)60 ℃，Ⅲ區(qū)110 ℃，Ⅳ區(qū) 90 ℃，Ⅴ區(qū) 80 ℃、Ⅵ 區(qū)80 ℃。螺桿轉(zhuǎn)速為120 r/min，喂料速度恒定在16 r/min，擠壓機內(nèi)物料水分控制在38%。

1.3.6 掃描電鏡

將米粉樣品粘在有導(dǎo)電雙面膠的樣品臺上并置于掃描電子顯微鏡樣品槽中，在加速電壓10 kV下觀察米粉截面的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.7 蒸煮特性的測定

最佳蒸煮時間的測定：取約15 cm長的銀杏米粉絲，放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，保持水的微沸狀態(tài)，觀察銀杏米粉絲。每隔一段時間取一段在兩塊透明玻璃板中間輕輕按壓，若硬芯消失則認(rèn)為已煮好，記錄時間。

蒸煮損失和吸水率的測定：稱取 5 g(長度約為 15 cm)銀杏米粉絲(干重為m0)放入盛有30倍質(zhì)量沸水的燒杯中，煮至最佳蒸煮時間后挑出銀杏米粉絲，置于濾網(wǎng)上用 50 mL 蒸餾水淋洗 30 s，瀝水 5 min，稱量銀杏米粉絲的濕重(m1)后將其置于 105 ℃ 干燥箱中干燥至恒重(m2)，按公式計算蒸煮損失和吸水率。

蒸煮損失= [ (m0-m2)/m0]×100%

式中：m0為105 ℃下恒重法測得銀杏米粉絲的干重/g；m2為105 ℃下恒重法測得銀杏米粉絲經(jīng)蒸煮后的干重(g)。

吸水率= [ (m1-5) / 5 ]×100%

式中：m1為5 g銀杏米粉絲煮后的濕重。

斷條率的測定：取 30 根直徑均勻，長度約15 cm的銀杏米粉絲按以上方法煮至最佳蒸煮時間后，淋洗、瀝水并記錄斷條數(shù)(n)。

斷條率=[n/30 ]×100%

式中：n為30根銀杏米粉絲經(jīng)蒸煮后的斷條數(shù)。

1.3.8 米粉質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定不同擠壓銀杏米粉的質(zhì)構(gòu)特性。取三根長10 cm左右煮熟的米粉平鋪于測試臺上，保持米粉的間距一致，然后進行TPA測定。具體參數(shù)設(shè)定為；測試探頭：P/36R、測試前速度：5.00 mm/s、測試速度：1.00 mm/s、測試后速度：5.00 mm/s、形變量：75%、觸發(fā)力：5.0 g、間隔時間：5 s、數(shù)據(jù)采集：400 pp/s。每個樣品做6次平行實驗，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的基本組成分析

表2為秈米粉、綠豆粉和蛋清蛋白粉的基本組分含量分析。綠豆粉的總淀粉含量低于秈米粉，而直鏈淀粉含量略高于秈米。王永輝等[5]報道直鏈淀粉的含量與米粉絲的硬度、咀嚼性等呈正相關(guān)，與斷條率和損失率等呈負相關(guān)。然而綠豆粉的脂肪含量、蛋白含量、灰分含量、粗纖維含量和總膳食纖維含量均比秈米粉高。其中綠豆粉中粗纖維含量、總膳食纖維含量、蛋白質(zhì)含量以及灰分含量分別是秈米粉的18.47、4.90、3.38和1.67 倍，可見綠豆粉的加入可以顯著提高米粉中膳食纖維以及蛋白質(zhì)的含量。蛋清蛋白中蛋白質(zhì)含量和灰分含量分別為86.35%和5.74%，添加蛋清蛋白將顯著增加米粉中蛋白質(zhì)含量以及微量礦物質(zhì)元素的含量。米粉中的脂肪含量、蛋白含量和纖維含量對米粉的感官品質(zhì)均有重要的影響，竇紅霞等[6]報道高粗脂肪含量能改善米粉的外觀和口感，而高蛋白以及粗纖維含量可能不利于米粉絲的感官及品質(zhì)特性。

表2 原料的基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

2.2 混合粉的糊化特性

由表3可知，混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度以及回生值均隨著綠豆粉和蛋清蛋白粉的增加而顯著下降，綠豆粉的添加降低了混合粉的糊化溫度,但蛋清蛋白粉的添加使糊化溫度有所升高。淀粉糊化的實質(zhì)是水分子進入淀粉粒的微晶束結(jié)構(gòu)中，瓦解淀粉的晶體結(jié)構(gòu)，拆散淀粉分子間的締合結(jié)構(gòu)，使其排列變得混亂，淀粉分子就高度水化而形成膠體體系[7]。在蒸煮過程中必須越過峰值黏度才能獲得實用的淀粉糊，繼續(xù)加熱，顆粒結(jié)構(gòu)崩解，黏度下降。隨著綠豆粉和蛋清蛋白粉的增加，混合粉的糊化黏度、崩解值和回生值都顯著下降，主要和混合粉中淀粉含量的顯著下降有關(guān)[8]，糊化體系中淀粉濃度降低，糊化參數(shù)值降低；蛋清蛋白的加入所導(dǎo)致的糊化溫度上升，可能是由于蛋清蛋白在加熱過程中將和淀粉競爭水分，蛋白變性凝膠化形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把部分淀粉顆粒包裹住，阻礙了淀粉顆粒的吸水糊化[9]。

表3 混合粉糊化特性

2.3 混合粉的動態(tài)流變學(xué)特性分析

圖1是秈米粉和混合粉的動態(tài)流變學(xué)圖譜。彈性模量G′代表應(yīng)力能量暫時儲存后能恢復(fù)的彈性性質(zhì)；黏性模量代表不可恢復(fù)的黏性性質(zhì)[10]；tanδ是G″與G′之比，它的值越大，表示體系的黏性比例越大[11]。由圖1可以看出，隨著頻率的增大，九組樣品的G′、G″和tanδ都逐漸增大。并且在掃描的頻率范圍內(nèi)，九組樣品的G′均大于G″，表現(xiàn)為一種典型的強凝膠動態(tài)流變學(xué)圖譜[12]。G′是米粉品質(zhì)的考察指標(biāo)之一，G′越大，代表米粉凝膠強度越大，凝膠網(wǎng)絡(luò)越致密[13-14]。隨著綠豆粉和蛋清蛋白的增加，G′和G″均隨之下降，說明綠豆粉和蛋清蛋白粉的添加降低了米粉的凝膠性和彈性，這與糊化特性中最終黏度相關(guān)。添加綠豆粉和蛋清蛋白粉后tanδ隨之增加，僅在秈米粉中添加7.5%的蛋清蛋白粉時降低，表明相比于純秈米粉，混合粉的黏性所占比例更大，流動性更強。

圖1 秈米粉和混合粉的動態(tài)流變學(xué)特性

2.4 掃描電鏡

圖2為擠壓米粉截面的掃描電鏡圖，由圖2可知，純秈米粉的掃描電鏡圖(圖2a)顯示米粉截面較為平滑和致密，裂紋較少。表明淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)較為完整，呈現(xiàn)較好的連續(xù)性。隨著綠豆粉含量的增加(圖2d,圖2g)，米粉截面變得越來越粗糙，裂紋和孔洞明顯增多，說明其較高的蛋白及纖維含量破壞了淀粉連續(xù)性的凝膠結(jié)構(gòu)。而添加了蛋清蛋白(7.5%)后，米粉截面明顯變得平滑了許多，大的裂紋減少(圖2b、圖2e、圖2h),可能是因為蛋清蛋白良好的凝膠性能使蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與淀粉凝膠結(jié)構(gòu)粘合起來，從而使其表面變得光滑[15-16]。但當(dāng)進一步增加蛋清蛋白的添加量后，米粉表明呈現(xiàn)明顯的分層結(jié)構(gòu)(圖2c)或多孔結(jié)構(gòu)(圖2f,，圖2i)，表明隨著淀粉量的進一步降低，蛋白的凝膠結(jié)構(gòu)和淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)在相容性上仍存在一定的問題。

圖2 擠壓米粉截面掃描電鏡圖

2.5 蒸煮特性

表4為擠壓米粉絲的蒸煮特性。由表4可知，與純秈米粉對比，隨著蛋清蛋白粉的添加，米粉的蒸煮時間、吸水率和斷條率均下降，而蒸煮損失受到添加量的影響，適當(dāng)?shù)靥砑拥扒宓鞍?7.5%)能減少蒸煮損失，但當(dāng)?shù)扒宓鞍追圻^量時(15%)，蒸煮損失反而會上升。隨著綠豆粉含量的增加，米粉的蒸煮時間、斷條率、蒸煮損失和吸水率均上升，添加50%綠豆粉時的蒸煮時間、蒸煮損失、吸水率和斷條率由22.23 min、6.70%、119.31%和4.44%上升到27.23 min、12.29%、145.07%和13.33%。加入綠豆粉后，米粉的蒸煮損失和斷條率均明顯增加，這是由于綠豆含有的高纖維破壞了淀粉連續(xù)性的凝膠結(jié)構(gòu)。米粉的蒸煮時間主要與直鏈淀粉的相對含量有關(guān)[17]，綠豆粉中直鏈淀粉含量較高，添加綠豆粉后增加了直鏈淀粉的相對含量，蒸煮時間增加，而隨著蛋清蛋白的增加，直鏈淀粉含量相對減少，所以蒸煮時間縮短。由于蛋清蛋白具有較高的持水性[18-19]，與水結(jié)合后水分會固定在蛋清蛋白和水的周圍使其不能再吸收水分從而降低了吸水率[15]；當(dāng)添加較少量蛋清蛋白時，米粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊密，蒸煮損失和斷條率顯著下降，但當(dāng)添加量增大到15%時，由于淀粉含量的顯著下降以及蛋白的凝膠結(jié)構(gòu)和淀粉凝膠結(jié)構(gòu)在相容性上的問題(圖2)反而使蒸煮損失有所增加。

表4 米粉絲的蒸煮特性

2.6 質(zhì)構(gòu)特性

表5為擠壓米粉絲的質(zhì)構(gòu)特性。由表5可知，與純秈米粉相比，隨著蛋清蛋白粉的添加，米粉的硬度、彈性、黏聚性、膠著度、咀嚼度和回復(fù)性均下降，分別從3 079、0.94、0.55、1 699、1 596和0.25下降至2282、0.87、0.43、980、853和0.12；添加50%綠豆粉時，米粉的硬度、膠著度和咀嚼度分別從3079、1699和1 596下降至2 343、1 369和1 268。綠豆粉的添加顯著降低了米粉的硬度。這是由于在混合粉中，淀粉含量減少，較高含量的纖維和蛋白質(zhì)的存在影響了淀粉的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但加入適量的蛋清蛋白后，米粉的質(zhì)構(gòu)特性有一定程度的改善，可能由于蛋清蛋白良好的凝膠特性能將蛋白凝膠結(jié)構(gòu)與淀粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一定程度黏合起來。

表5 米粉絲質(zhì)構(gòu)特性

3 結(jié)論

綠豆粉和蛋清蛋白粉的添加使米粉的流變特性和擠壓米粉絲的品質(zhì)特性發(fā)生顯著變化。隨著綠豆粉和蛋清蛋白的添加，混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、回生值、彈性模量、黏性模量均逐漸下降。加入綠豆粉后，米粉的蒸煮時間、斷條率、蒸煮損失和吸水率均上升，硬度降低，表明米粉的品質(zhì)顯著降低。當(dāng)加入適量的蛋清蛋白后，米粉的蒸煮時間、蒸煮損失和斷條率均下降，質(zhì)構(gòu)特性有一定程度的改善，表明蛋清蛋白良好的凝膠特性有助于提升高纖維含量擠壓米粉絲的品質(zhì)。