雜糧同熟化技術的應用拓展研究

宋善武

（北京古船米業有限公司，北京 101301）

隨著糧食加工能力的提高及副食種類的增加，精米精面逐漸占領人們的餐桌，由于大米中缺乏必需氨基酸，在其加工精度提高而帶來口感改善的同時，也加重了營養成分的失衡。2017年，我國慢性病確診患者人數已接近3億人，占總人口的 22%，并有逐漸年輕化的趨勢[1]。近年來的研究結果顯示，人類健康情況的惡化和主食“加工精度過高”、飲食單一化有密切的關系[2]。

造成人們較少食用雜糧雜豆的主要原因之一，就是因為雜糧雜豆口感不佳且烹飪相對困難。因此有必要在現有技術基礎之上進一步研發，形成系列產品，充分發掘同熟化技術的潛力。

不同人群對營養有不同的需求。對典型人群飲食需求的調查如表1[3-4]。

表1 孕婦和乳母主要微量營養素膳食參考攝入量（DRIs）Table 1 Dietary Reference Intakes (DRIs) of major micronutrients for pregnant women and lactating mothers

綜合不同消費者的營養需求分析，我們認為，有必要對雜糧食品的配方進行差別化調整，以更廣泛的適應不同人群。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

大米、小米、紅豆、綠豆、黑米、燕麥米、薏米、玉米糝，紅米、黃米：原料產地為吉林省榆樹市。

1.2 實驗依據

將上述原料按氨基酸評分差值法和品嘗評分實驗所得比例混合，依據差異化需求，氨基酸評分差值計算原理如公式（1）：

氨基酸評分差值（AASD）是在氨基酸評分基礎上提出的，它是以FAO/WHO評分標準模式值為 100，得出某種食物氨基酸與模式值相比較后的相差值。使用氨基酸評分差值（AASD）可以更直觀、方便地比較和計算不同食物間必需氨基酸含量和互補配比。

根據營養學理論，兩種食物中的某氨基酸實現理想互補時，滿足如下公式（2）：

其中 W、Wx為已知食物攝入量（大米）和與之互補的食物攝入量（雜糧）；P、Px為相應兩種食物的蛋白質含量；|AASD|、|AASDx|為相應兩種食物氨基酸評分差值AASD的絕對值。兩種食物互補后計算所得的AASD值越接近0，互補效果越好。

1.3 實驗方法

對1.1中原料進行預熟化處理，紅豆在45 ℃下浸泡8 h，瀝干后經10 000 w微波處理15 min；綠豆：40 ℃浸泡 2 h瀝干后 400 w微波處理8 min；黑米：45 ℃浸泡2 h瀝干后700 w微波處理1 min；玉米：40 ℃浸泡2 h瀝干后700 w微波處理 1 min；燕麥米：40 ℃浸泡 2 h瀝干后1 000 w微波處理1 min；薏米：40 ℃浸泡8 h瀝干后1 000 w微波處理2 min。

對樣品進行蒸煮，加水量為 1∶1.6；蒸飯時間30 min。

1.4 樣品分析

對熟制后的樣品進行質構測試和成分分析，與普通大米進行質構指標的比對。

依據以上機理，我們設計了 3種樣品，具體混合比例如表3所示。由于樣品1和樣品2成分相近，故本實驗對樣品1和樣品3進行測試。

本實驗的質構分析檢測模式選擇為壓縮（TPA模式），壓縮形變：40%；最小起始力：0.15 N；測試速度：10 mm/s；回升速度：20 mm/s；回升高度：40 mm。根據TPA數據，可通過軟件可以分析出：硬度、粘著性、彈性、回復性、膠著性、咀嚼性。該測定與感官評價相比，通過科學的手段數據化的分析產品質構，在一定程度上減少人為主觀因素帶來的評價差異，更為科學化的判定產品感官品質。具體結果見表3。

表3 產品配料及占比（質量比）Table 3 Product ingredients and proportion (mass ratio)

2 實驗結果及討論

2.1 質構實驗

2.1.1 硬度和咀嚼性實驗

壓力測試如圖1所示，先對樣品施加一定的壓力，使其發生形變，然后撤出壓力，測定樣品形狀的回復時間，此實驗的數據用于表征產品的硬度、回復能力等物理性質。

圖1 TPA測試示意圖Fig.1 Schematic diagram of TPA test

具體實驗結果如圖2～4及表4所示。

表4 熟制后質構數據Table 4 Texture data after ripening

圖2 樣品1質構測試圖Fig.2 Texture test diagram of sample 1

圖3 樣品3質構測試圖Fig.3 Texture test diagram of sample 3

圖4 純大米質構測試圖Fig.4 Texture test diagram of rice

硬度表示樣品達到一定變性時所必須的力。咀嚼性是將半固體的樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需的能量。研究表明米飯的質構指標中硬度指標與米飯的品質密切相關。數據可以看出，添加了雜糧的兩個樣品，硬度與咀嚼性均高于普通大米，這是由于雜糧的粗纖維使米飯的整體硬度有較大的提高，但硬度、咀嚼性數值均在可接受范圍內[5]。

圖5 樣品質構實驗數據Fig.5 Experimental data of sample texture

2.1.2 黏聚性、彈性、回復性測試

黏聚性可模擬表示樣品內部黏合力，反映了產品是否爽口不黏牙，是評價米飯品質的重要指標。由圖6、圖7數據可以看出，樣品1、樣品3的黏聚性均低于一般大米，產品食用時口感好于一般大米。這是由于雜糧雜豆中的直鏈淀粉含量較高，使產品的整體直鏈淀粉含量提升，蒸煮后黏性降低[6-10]。

圖6 粘附性及彈性對比Fig.6 Comparison of adhesion and elasticity

圖7 三種大米回復性、內聚性的比較Fig.7 Comparison of resilience and cohesiveness of three kinds of rice

彈性為變性樣品在去除變性力后恢復到變性前的體積比率。由數據可以看出，二者的彈性與普通大米差別不大，說明雜糧中粗纖維對產品的彈性影響不大，我們可以認為，雜糧的加入對產品整體的口感沒有明顯的負面影響。

2.1.3 回復性和內聚性

內聚性是指形成樣品形態所需內部結合力的大小，回復性是指樣品受外力作用后，回復原狀態的能力，回復性和內聚性反映樣品抵抗受損、保持自身完整性的能力。數據可以看出，三者回復性與內聚性無明顯區別，這說明雜糧顆粒與大米顆粒之間的相互作用與純大米顆粒間的相互作用差別不大，進一步驗證了樣品的食用品質接近大米。

2.2 營養成分測定

2.2.1 礦物質含量及維生素含量分析

樣品 1、樣品 3與普通大米相比，礦物質元素中鐵含量提高了 127.78%和 103.33%；鋅含量提高了70.8%和 52.93%。樣品 1、樣品 3的 VB1含量與普通大米相比提高了121.25%和101.25%；VE含量提高了168.72%和57.89%。鈣、硒含量與普通大米相比無較大提高。

其中樣品 1可提供孕婦每日葉酸含量（400 ug/d）的26%以及孕婦每日鐵需求量的86%左右，基本達到了設計目標。細胞水平與動物水平的研究表明，VB1缺乏影響了細胞的氧化應激，促進了 β-淀粉樣多肽的積累和老年斑的形成；β-淀粉樣多肽的積累和老年斑的形成反過來又加劇了氧化應激，而老年性癡呆的主要病理特征是腦內β-淀粉樣蛋白聚集，即這樣形成的惡性循環可能與阿爾茨海默病的發生發展有關[11-13]。而近年來主食精細化發展，加劇了VB1的缺乏。從表中數據可以看出，樣品的VB1含量提升均超過100%，供老年人食用，對于預防阿爾茨海默病具有重要意義。

表5 礦物質含量及維生素含量Table 5 Mineral content and vitamin content

2.2.2 氨基酸評分及互補計算

氨基酸的種類和含量是衡量食品營養價值的重要指標，營養學理論也是以組成的必需氨基酸的含量多少和相互比例的適當程度為依據來評價蛋白質優劣。氨基酸評分是正確判定各種必需氨基酸營養價值高低的重要指標，也是計算食物混合比例的依據，兩種樣品及純大米的氨基酸測試結果如表6。

表6 氨基酸含量Table 6 Amino acid content g/100 g

由表6、表7數據可以看出，樣品1的必需氨基酸含量和總氨基酸含量最高，分別為3.53 g/100 g和9.62 g/100 g，其次為樣品3，二者均高于大米。兩種雜糧米中必需氨基酸占氨基酸總量（EAA/TAA，E/T）和必需氨基酸與非必需氨基酸比值（EAA/NEAA，E/N）均大于普通大米的E/T和E/N比，雜糧米更接近世界衛生組織（WHO）和聯合國糧農組織（FAO）提出的蛋白質中EAA/TAA應達到 40%、EAA/NEAA應大于 60%的參考模式[15]。

表7 氨基酸組成評價Table 7 Amino acid composition evaluation

續表7

二者限制性氨基酸仍都是賴氨酸[16]。但是，兩樣品的評分值均高于普通大米，表明谷物同熟米的氨基酸組成品質高于普通大米，理論計算的混合比例能夠補足大米中必需氨基酸的缺失。

綜上所述，兩種大米的配方即兼顧了理論營養均衡配比，也兼顧了口感，具有較高的食用價值。

3 結論與展望

3.1 結論

大米的必需氨基酸含量缺乏，長期食用易造成失衡。

在大米中加入雜糧后，其蒸煮后硬度有所增加，但在可接受范圍內。由于雜糧中直鏈淀粉含量較高，導致混合物整體直鏈淀粉含量升高，粘度降低。彈性、回復性、內聚性與普通大米食用時無顯著區別。

復配雜糧米礦物質含量有較大提升，能夠滿足特殊人群對營養的需求。按氨基酸評分差值法計算理論混合比例，必需氨基酸得到有效補充，其他氨基酸含量也更加接近WHO/FAO推薦值，對于改善營養失衡、預防某些疾病具有重要的參考價值。

3.2 展望

3.2.1 機理研究

未來可深入研究雜糧的添加對米飯物理、化學性質改變的機理，探索相互作用的本質。在適當的時候可進行動物實驗、人體實驗，組織人員進行試吃，觀察參與者的生理指標變化，進一步研究食物的營養搭配。

3.2.2 擴大規模

未來可針對同熟化適當擴大實驗規模，進行中等規模的生產實驗，探索實際生產條件下物料的性質。

3.2.3 擴充種類

未來可在米飯中添加其他種類的雜糧并探索其營養結構的改變。