預糊化時間對即食沖調米粉品質的影響

邵子晗，洪 瑩，曹 磊,*，宋 玉，陶 澍，劉 超，孫 劍，劉 飛

（1.安徽省農業科學院農產品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.淮南市鑫飛信息技術有限公司，安徽 淮南 232001）

大米是世界一半以上人口的主食，也是我國第一糧食作物[1]；但在大米加工的過程中，約有14%的米會碎裂，這些碎米通常被認為是低價值原料，但是其組成成分與整米并無差異；并且隨著大米加工精度的增加，碎米率不斷上升，因此迫切需要可以充分利用碎米的方法[2]。 隨著生活節奏的加快，即食類產品愈來愈受到消費者的青睞；通過糊化技術得到的沖調米粉口感膩滑、食用方便，既可以直接沖調食用，也可作為芝麻糊、麥片等許多糊粉類營養方便食品的組成部分[3]。

目前加工沖調類米粉的主要方法有滾筒干燥、擠壓膨化和噴霧干燥法等[4-5]。其中，擠壓膨化方法工藝簡單、能耗低、成本低，但是對物料有一定要求；噴霧 干燥速度快，可直接成為粉末，但是設備復雜、占地面積較大、能耗大、熱效率不高。而滾筒干燥具有干燥速率高、操作連續性強、節能等優點，已在馬鈴薯全粉、南瓜粉、玉米粉、糙米粉等生產中進行了應用，其是由水平軸上旋轉的空心金屬圓筒組成，通過蒸汽、熱水或其他加熱介質在圓筒內部進行加熱，再將漿類食品于滾筒表面進行加熱脫水，制成脫水粉末或脫水薄片類產品[6-7]。 目前對于滾筒干燥的研究主要集中于加工工藝參數對產品品質的影響，如邱婷婷等[8]發現滾筒干燥加工能夠改善谷物在儲藏期間因油脂氧化帶來的品質劣化，提高谷物的儲藏穩定性；劉淑一等[9]發現滾筒干燥加工處理后的燕麥粉具有更好的吸水性和膨脹度且具有較好的加工適應性與貯藏穩定性；錢麗等[10]發現滾筒干燥能夠較好地保留花色苷，改變紫薯全粉表觀結構，表現出較好的加工性能。但對加工原料進行適當預處理，再結合滾筒干燥獲得沖調米粉的鮮有報道。

本研究以預實驗中沖調特性表現最優組合為原料，即含30%直鏈淀粉的碎米粉-高直玉米淀粉混合物。通過對碎米粉-高直玉米淀粉原料進行濕熱處理，再應用滾筒干燥獲得沖調米粉，探討預糊化時間對沖調米粉理化特性的影響，旨在為獲得最佳品質沖調米粉的預處理條件提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碎米（豐良優，淀粉質量分數73.6%、含水量13.15%、直鏈淀粉質量分數13.8%、蛋白質量分數8.34%、脂肪質量分數1.45%） 淮南多傳糧油有限 公司；高直玉米淀粉（食品級） 浙江博丹衡生物科技有限公司；3,5-二硝基水楊酸（分析純） 上海麥克林生化科技有限公司；氫氧化鈉（分析純） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氫氧化鉀、鹽酸、乙酸、乙酸鈉、無水乙醇、四水合酒石酸鉀鈉、無水亞硫酸鈉、乙酸鉛、硫酸鈉、硫酸銅、亞鐵氰化鉀（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

EMG0505滾筒干燥刮板 江蘇省東臺市民益機械廠；SBJM-FB80膠體磨 上海索貝流體機械有限公司；FW135粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；AB104-N精密電子天平 梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；HHS4數顯恒溫水浴鍋 常州國宇儀器制造有限公司；DD5M低速大容量離心機 湖南湘立科學儀器有限公司；UV-5500紫外-可見分光光度計 上海 元析儀器有限公司；SHA-BA恒溫振蕩水浴鍋 常州市江南實驗儀器廠；DHR-2流變儀 美國TA公司；GeminiSEM 500電子掃描顯微鏡 德國Carl Zeiss公司；85-2A雙向恒溫磁力攪拌器 金壇市醫療儀器廠；WH-2微型旋渦混合儀 上海滬西分析儀器廠有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備

將碎米研磨后過80 目篩網，添加高直玉米淀粉至原料混合物中直鏈淀粉質量分數30%，用純水配制成料液質量比為1∶2的原料液，在67 ℃的水浴鍋中分別預糊化0、5、10、15、20、25、30 min，預糊化結束后立即冷卻至室溫，通過80 目膠體磨再次混勻；將混勻后的樣品在壓力0.4 MPa、轉速30 r/h條件下進行滾筒干燥，將干燥后的樣品粉碎過80 目篩后置于干燥皿中備用。

1.3.2 糊化度測定

參考余可等[11]的方法稍加改動。稱取0.1 g樣品，置于49 mL的純水中分散混勻，添加1.0 mL的10 mol/L KOH溶液，置于磁力攪拌器上以10 r/min攪拌5 min，所得懸浮液4 500×g離心10 min；移取1.0 mL上清液混合0.6 mL的0.5 mol/L鹽酸，用純水定容至10 mL，最后添加0.1 mL的碘液，混合均勻后測定混合液在波長600 nm處的吸光度A1；將上述步驟中KOH溶液的體積替換為2.5 mL，鹽酸的體積替換為1.5 mL，其他相同，測得吸光度A2。糊化度按式（1）計算：

1.3.3 水溶性指數和吸水性指數測定

參考Anderson等[12]的方法并進行適當改進。取2.0 g過篩樣品記為m0，置于已知質量為m1的離心管中，加入25 mL純水，使用渦旋混勻儀混合至完全分散；將其置于30 ℃條件下水浴30 min，間隔10 min振蕩1 次；水浴完成后以4 200 r/min離心15 min，將上清液倒入已經恒質量的鋁盒m2中于105 ℃烘至恒質量記為m3，同時將離心管及沉淀進行稱量記為m4。按式（2）、（3）計算水溶性指數和吸水性指數：

1.3.4 結塊率測定

一是人口老齡化、家庭小型化、生活現代化、服務社會化。人們對生活水平和生活質量的要求不斷提高， 不少城市家庭基本具備了享受社會化家政服務的能力，越來越多的現代人希望從家庭瑣碎的日常事務中脫離出來，享受一些生活樂趣和更高品質的生活。家庭事務的社會化需求，為我國家政服務業的崛起提供了社會基礎。

參考劉靜波等[13]的方法并進行適當修改。稱取粉碎過篩后樣品5 g記為m1置于250 mL燒杯中，加入70 ℃的純水100 mL，于磁力攪拌器上以10 r/min攪拌30 s；攪拌完成后用20 目的篩網進行過濾，使用純水將篩上殘渣清洗一遍，瀝干后于鼓風恒溫干燥箱內以105 ℃烘干至恒質量后與篩網質量差記為m2。結塊率按式（4）計算：

1.3.5 可溶性還原糖含量測定

參考孫祥祥等[14]的方法并進行修改。稱取粉碎過篩后樣品2 g置于離心管中，加入30 mL純水，室溫下振蕩30 min，3 500 r/min離心15 min，取上清液用二硝基水楊酸（dinitrosalicyclic acid colorimetry，DNS）法測定還原糖含量[15]。

1.3.6 流變學特性的測定

參考鄭俊[16]的方法并進行適當修改。準確稱取1.000 g樣品，用75 ℃的純水配制成8%的混合液，使用流變儀測試平臺，測試使用40 mm平板夾具，設置間隙為1.000 mm；將配制好的溶液均勻涂抹于測試位置，待平板下壓至1.005 mm后除去多余樣品，繼續下壓至1.000 mm，并在周圍涂抹甲基硅油防止水分蒸發，啟動測量。具體參數如下：開機預熱30 min，以5 ℃/min升溫速率從25 ℃升溫至95 ℃，95 ℃保持5 min，然后以 5 ℃/min降溫速率降至25 ℃。觀察流變特性在不同溫度變化下的曲線變化。

1.3.7 微觀結構的觀察分析

以直鏈淀粉質量分數為30%的碎米粉-高直玉米淀粉混合原料為對照，使用掃描電子顯微鏡觀察不同預糊化時間樣品的表觀特征。將樣品充分干燥后粉碎過100 目篩，用導電性好的雙面膠帶黏在金屬樣品臺上，然后放在真空蒸發器中噴鍍一層金屬膜增加導電性，置于電子掃描顯微鏡中以2 kV電子束觀察。

1.3.8 體外消化特性的測定

式中：RDS為快速消化淀粉比例/%；SDS為慢速消化淀粉比例/%；RS為抗性淀粉比例/%；FG為樣品米中游離葡萄糖質量/mg；G20為消化20 min后產生的葡萄糖 質量/mg；G120為消化120 min后產生的葡萄糖質量/mg；TS為樣品中含有的總淀粉質量/mg。

1.4 數據處理

所有實驗數據均進行3 次重復，使用SPSS 25.0對實驗數據進行單因素ANOVA檢驗和相關性檢驗。使用Origin 9.1繪圖。

2 結果與分析

2.1 預糊化時間對糊化度的影響

谷物中淀粉的糊化度越大其制成的食品熟化度越高，淀粉越易于被體內酶水解、越有利于消化吸收。如圖1所示，隨預糊化時間的延長，滾筒干燥后的樣品糊化度在0～5 min和10～20 min時有顯著升高（P＜0.05），在20 min后糊化度上升不顯著（P＞0.05）。

圖1 預糊化時間對糊化度的影響Fig. 1 Effect of pregelatinization time on gelatinization degree

2.2 預糊化時間對吸水性指數和水溶性指數的影響

吸水性指數和水溶性指數通常作為沖調品質的重要衡量指標[20]。吸水性指數主要反映樣品于過量水中膨脹后所形成的凝膠的體積，與親水性基團數量和形成凝膠的能力有關。如圖2所示，在0～10 min內吸水性指數無顯著性變化，10～20 min內顯著上升，20 min后基本趨于穩定，無顯著性變化。這可能是因為隨著預糊化時間延長，糊化度升高，凝膠結構形成能力變強，并且結構變得更加疏松多孔，暴露出更多的親水基團，親水能力上升吸水性指數升高[21]。水溶性指數反映了水對樣品中固體顆粒的滲透速率和可溶性成分向顆粒外的擴散情況，也是淀粉降解轉化程度的參數，反映了淀粉顆粒降解釋放的可溶性多糖含量[22]。如圖2所示，隨著預糊化時間的延長，0～10 min水溶性指數無顯著性變化，在10～15 min顯著上升，15 min后上升緩慢；主要是由于預糊化時間延長，樣品糊化度升高，淀粉破壞變大，降解出較多的可溶性物質[9]；實驗結果和變化規律與糊化度變化情況一致。

圖2 預糊化時間對吸水性指數和水溶性指數的影響Fig. 2 Effect of pregelatinization time on WAI and WSI

2.3 預糊化時間對結塊率和可溶性還原糖含量的影響

結塊率是評價沖調粉復水情況和沖調性質的良好指標，反映了沖調粉在水中的分散能力[23]。由圖3可知，預糊化時間0～30 min范圍內，滾筒干燥后的樣品隨著預糊化時間的延長，產品結塊率呈先顯著下降后趨勢平緩，可能原因是淀粉等大分子物質開始降解，小分子變多，溶解分散性逐漸變好[24]。預糊化30 min組其結塊率出現小幅上升的原因可能是由于糊化度過高導致淀粉形成凝膠能力變強，快速在米粉表面形成不易溶解的凝膠結構，產生不易溶解的粉質夾心塊，導致結塊率上升[20]。 可溶性還原糖含量在0～10 min范圍內顯著增加，10～20 min有小幅減少，20～30 min又呈現顯著增加，結果與結塊率變化呈顯著負相關（P＜0.05）。

圖3 預糊化時間對結塊率與還原糖的影響Fig. 3 Effect of pregelatinization time on caking rate and reducing sugar content

2.4 預糊化時間對動態流變特性的影響

淀粉的流變特性主要反映彈性模量（G′）與黏性模量（G″）之間的關系，進而反映食品體系穩定性、內部結構等，為產品配方、加工工藝等提供依據[25]。如圖4所示，各組之間G′和G″變化趨勢相似，在1 000 s和60 ℃之前，G′和G″都先有小幅度的下降，可能原因是隨溫度上升熱量的增加，淀粉分散體或淀粉分子運動提供了動能，從而導致剪切黏度降低。預糊化時間為5、10、15、20、25 min組，開始階段G″大于G′，說明實驗初期樣品黏性特征大于彈性特征；預糊化時間為30 min組，整個實驗過程彈性特征都大于黏性特征，這主要是由于預糊化時間較短的樣品導致部分淀粉顆粒的殘留，導致黏度上升，預糊化時間越長，淀粉破壞越大，溶解性上升，導致物料黏度降低；且G′、G″起始值均大于其他預糊化時間組的樣品，說明預糊化時間為30 min的樣品相對可以更快的形成凝膠結構[24]，并且隨預糊化時間的延長，樣品的起始值先無顯著變化，后有顯著上升，并且G′大于G″的時間先無變化，后不斷提前，說明隨預糊化時間的延長，樣品形成凝膠的能力先變化不顯著，后有明顯提高。當溫度升高至60 ℃以上時，G′和G″都開始快速上升，這是由于溫度的上升，淀粉分子開始溶脹，凝膠結構開始生成，同時淀粉中直鏈淀粉滲出相互纏繞進而導致黏性上升[26]；隨溫度的降低，G′和G″繼續快速上升，這主要由于溫度降低，分子間熱運動能量不足，分子鏈互相吸引排列導致[27]。

圖4 預糊化時間對動態流變特性的影響Fig. 4 Effect of pregelatinization time on dynamic rheological properties

2.5 預糊化時間對產品微觀結構的影響

圖5A可見典型的淀粉顆粒，呈多面體形狀有明顯棱角；圖5B可見滾筒干燥處理樣品棱角消失、結構疏松，表面光滑并伴有大小不一的細孔；進行預糊化的滾筒干燥處理樣品表面粗糙、空洞變大、結構疏松。隨預糊化時間延長樣品表面更加粗糙、空洞更多更大，主要是由于預糊化時間延長糊化度增大，導致淀粉破壞程度變大，結果與錢麗等[10]的結果較一致。

圖5 不同預糊化時間的滾筒干燥樣品微觀結構圖Fig. 5 Microstructure of rice powders with different pregelatinization times

2.6 預糊化時間對淀粉體外消化的影響

如圖6所示，全部樣品在前60 min淀粉水解速率較快，之后趨于平緩；隨原料預糊化時間的延長，樣品中淀粉的最終水解率不斷升高，其中預糊化0、5、10、15、20、25、30 min組的最終淀粉水解率分別達到了66.83%、69.68%、75.21%、77.27%、77.80%、78.31%、81.08%，這主要是由于隨預糊化時間的延長，淀粉糊化度升高，淀粉破壞較大，酶作用位點暴露變多導致，與掃描電鏡觀察結果一致，有實驗證明淀粉遭到破壞時會改善淀粉水解率[28]?？傮w結果表明，預糊化可以有效地改善樣品中淀粉的水解速率。

圖6 不同預糊化時間樣品的淀粉水解率Fig. 6 Starch hydrolysis rate of samples with different pregelatinization times

快消化淀粉能迅速水解為葡萄糖為機體快速提供能量，慢消化淀粉在小腸中分解，并且是一個緩慢而連續的過程，對機體血糖水平影響不顯著[29]，抗性淀粉被認為是膳食纖維的組成部分之一，既有利于腸道健康，又能增加飯后飽腹感[30]。由圖7可知，隨著預糊化時間的延長，快消化淀粉在0～15 min區間內有顯著上升，15 min后變化無顯著差異；慢消化淀粉在0～5 min時有明顯下降，5 min后變化差異不顯著；抗性淀粉在0～5 min無顯著變化，5～10 min有顯著下降，之后趨于平緩，無顯著差異。

圖7 不同預糊化時間樣品的淀粉組成Fig. 7 Starch composition of samples with different pregelatinization times

2.7 相關性分析

如表1所示，預糊化時間與吸水性指數、水溶性指數、淀粉總水解率呈極顯著正相關（P＜0.01），與快消化淀粉呈顯著正相關（P＜0.05），與結塊率呈極顯著負相關（P＜0.01），說明通過預糊化改變原料糊化度可以顯著改善滾筒干燥米粉的理化特性；吸水性指數、水溶性指數與結塊率呈極顯著負相關；快消化淀粉與糊化度呈極顯著正相關與吸水性指數、水溶性指數呈顯著正相關，與淀粉總水解率呈極顯著正相關。

表1 不同預糊化時間滾筒干燥米粉理化特性間相關性Table 1 Correlations between physicochemical properties of roller dried rice powders with different pregelatinization times

3 結 論

本實驗探討不同預糊化時間（0、5、10、15、20、25、30 min）對滾筒干燥后沖調米粉的品質影響。結果表明，預糊化處理可以顯著提高滾筒干燥后沖調米粉的糊化度、吸水性指數、水溶性指數，顯著減少樣品的結塊率，通過對樣品微觀結構的分析也證實了預糊化可以顯著改善滾筒干燥后樣品的沖調特性；隨預糊化時間延長，形成凝膠的速度加快，最終黏彈性變弱；預糊化度對滾筒干燥后沖調米粉的體外消化特性影響顯著，預糊化30 min組最終樣品的水解度可達到81.08%，較未預糊化的樣品提高到1.21 倍；快消化淀粉含量也隨預糊化時間（0～15 min）的增加而提高，后期基本無顯著變化。因此，通過對原料進行預糊化處理，可顯著改善滾筒干燥后米粉的沖調特性，且提高了產品的淀粉水解率和快消化淀粉含量，為后期研發高淀粉水解率谷物沖調粉提供了借鑒和依據。