物性处理对籼米粉及其淀粉回生的影响

吴 跃 陈正行 林亲录 吴 伟 肖华西

(中南林业科技大学食品科学与工程学院1，长沙 410004)

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室江南大学食品学院2，无锡 214122)

物性处理对籼米粉及其淀粉回生的影响

吴 跃1陈正行2林亲录1吴 伟1肖华西1

(中南林业科技大学食品科学与工程学院1，长沙 410004)

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室江南大学食品学院2，无锡 214122)

研究了三次瞬时搅拌(方法A)和三次瞬时加热－搅拌(方法B)两种物性处理对籼米粉及其淀粉回生的影响，方法A即搅拌(500 r/min)20 s后加2 mL水，如此重复一次，最后再搅拌20 s，方法B与方法A不同的是边加热(100℃)边搅拌。结果表明，方法B处理能明显推迟籼米粉的回生。与空白样品(5.93 J/干米粉g)和方法A处理的样品(5.08 J/干米粉g)相比，方法B处理的籼米粉有最低的回生焓值(3.04 J/干米粉g)，但方法A和方法B处理对籼米淀粉的回生均没有影响。通过SEM观察发现，方法B处理能增大籼米粉网络结构的网孔，说明样品存在大量聚集水。籼米粉及其淀粉经过相同处理但得到的不同结果说明，方法B处理能使米粉中的米蛋白具有抗淀粉回生能力。

瞬时加热－搅拌 籼米粉 蛋白 淀粉 回生

淀粉回生(retrogradation)亦称老化、凝沉、β－化。这个过程发生在糊化后的淀粉分子贮存在低于溶解温度以下，此时直链和支链淀粉分子开始重新结合形成有序的结构。从热力学角度来看，已糊化的淀粉回生趋势是很难避免的，而彻底解决淀粉的回生问题，仍然是个世界性难题。抑制淀粉回生的方法主要有酶法、化学以及物理方法。其中，生物酶法抑制淀粉回生效果明显，如在馒头、面包和米粉等的制作过程中添加淀粉酶，可有效延长米面制品的保鲜时间，但酶法处理过的产品会出现表面组织状态差、食味不佳等技术弊端。而化学方法显然会带来食品安全问题。目前，利用物性处理方法抑制淀粉回生成为研究热点，如采用膨化挤压、超声波、超高压、湿热处理、微波辐射等处理手段达到抗淀粉回生的目的［1－3］。

大米蛋白质与小麦蛋白质的主要区别在于，小麦蛋白质可以形成面筋。高筋小麦粉制成的面点比低筋小麦粉制成的面点回生速度明显减慢。因为面团中的面筋能延缓面点回生的发生，它的存在妨碍了面点中的淀粉分子之间的相互聚拢，不利于微晶束的形成。面制品回生过程中，糊化淀粉分子转变为回生淀粉时，会排挤一部分水，面筋蛋白可以吸附其中一定量的水，其贮存水分的作用在一定程度上也延缓了淀粉分子的回生［4］，而传统的大米中的蛋白却不具备这样的作用。本试验欲研究一种简单的物性处理方法，其可改变米粉中米蛋白的物理特性使其具有与小麦蛋白类似的抗淀粉回生能力。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

早籼米，安徽定远(市售);参照文献［5］提取籼米淀粉，按文献［6］测定淀粉中含直链淀粉24.3%，按照国标GB/T 5009.5—2003测定含蛋白质0.62%。

SHA－BA水浴恒温振荡器:江苏金坛市双捷实验仪器厂;RW20数显型顶置式电子搅拌器:德国IKA公司;Pyris 1型差示扫描量热仪DSC:美国PE公司;Quanta－200扫描电镜SEM:荷兰FEI公司。

1.2 测定方法

1.2.1 籼米粉及其淀粉的处理过程

新鲜市售的早籼米用粉碎机粉碎后，过100目筛，装入自封袋中备用。表1中给出了籼米粉及其淀粉的处理过程。其中，方法A代表的是三次瞬时搅拌处理，方法B代表的是三次瞬时加热－搅拌处理，这两种方法的不同之处在于，方法B是在100℃的沸水浴中进行加热－搅拌处理。试验中选用的是不锈钢的螺旋浆式搅拌桨(四叶片)，搅拌速率均为500 r/min。

表1 籼米粉及其淀粉的处理方法

1.2.2 糊化和回生试验

空白以及两种方法处理后的样品(籼米粉或其淀粉)在密闭的沸水浴中(100℃)蒸汽加热20 min进行糊化。随后，冷却的样品在4℃下贮存7 d使其回生。回生后的样品进行冷冻干燥、研磨，过200目筛后，进行后续的回生程度检测。

1.2.3 切面扫描电镜观察

糊化后的处理样品立即进行冷冻干燥，冻干好的样品，用单面刀片从样品中心片开，样品镀金后，10 kV的加速电压进行检测，观察样品切面形貌。

1.2.4 差示扫描量热仪分析

首先，用标准铟对差示扫描量热仪(DSC)进行温度和热焓校正。称取2 mg回生样品到PE公司的液体坩埚中，按1∶2(质量比)的比例加入去离子水。样品密封后在室温下放置24 h平衡。然后在DSC上进行回生程度测定，条件是以10℃/min的速度从20℃加热到95℃，以空坩埚作参比，载气为氮气，流速20 mL/min。从DSC的回生曲线中，根据峰面积计算样品的回生焓值(ΔHr)。

2 结果与分析

2.1 扫描电镜观察结果

通过SEM观察，可以发现未处理的籼米粉(图1a)和未处理的籼米淀粉(图1d)样品糊化后形态是不同的，籼米粉比其淀粉表现出更多的团絮状，可能是因为存在大米蛋白，使其具有一些交联结构。同时，两种方法处理的籼米粉之间(图1b、图1c)以及与未处理的籼米粉(图1a)的切面SEM图有较大差异。其中方法B处理的籼米粉(图1c)具有明显的大网孔。网孔是样品在冷冻干燥后脱水形成的，这也说明方法B处理后的籼米粉与未处理和方法A处理的样品相比，在糊化后能够形成更大的网络结构，并存在大量的聚集水。与之不同的是，方法B处理的籼米淀粉(图1f)与未处理(图1d)和方法A处理的样品(图1e)，不存在这样明显的差异。以上观察结果可以表明，方法B能扩大籼米粉的网络结构并提高其持水性，但对籼米淀粉没有这方面的影响。造成这种不同的原因，可能是籼米粉中含有大米蛋白，蛋白在短时间加热的情况下与紧密结合的淀粉分离开来，又通过三次搅拌处理提高了其乳化性，进而形成更大的网络结构，使其周围存在大量聚集水。

图1 处理的籼米粉及其淀粉糊化后切面SEM图

2.2 回生程度测定结果

经过4℃下贮存7 d，糊化的淀粉分子重新结合成有序的结构，即所谓的回生。图2显示了处理的籼米粉、籼米淀粉以及空白的回生热分析曲线。其中，方法B处理的籼米粉的回生峰明显小于方法A处理的和空白样品(图2a)，但是，方法A和方法B处理的籼米淀粉以及未处理这三者的回生峰大小看上去几乎相同(图2b)。同时，表2列出了处理的籼米粉及其淀粉以及相应空白样品在4℃下贮存7 d的回生焓值(ΔHr)。表2中数值清楚表明，方法B处理的籼米粉(3.54 J/干米粉 g)与方法 A处理的(5.08 J/干米粉g)以及空白样品(5.93 J/干米粉g)相比有最低的回生焓值。与此不同的是，方法A处理的籼米淀粉(5.14 J/干淀粉g)和方法B处理的(5.34 J/干淀粉g)以及空白样品(5.13 J/干淀粉g)相比三者之间没有显著性差异。因此，可以认为方法B也就是三次瞬时加热－搅拌物性处理能抑制籼米粉的回生，但对籼米淀粉的回生没有影响。

图2 籼米粉及其淀粉糊化后在4℃下贮存7 d的回生热分析曲线

表2 处理的籼米粉及其淀粉糊化后在4℃下贮存7 d的回生焓值

3 讨论

试验研究表明，在影响方法B处理的籼米粉回生性质方面，大米蛋白看上去是一个重要因素。方法B处理可能引起了大米蛋白一些特性的变化，最终这些大米蛋白的变化促进了形成更大的网络结构，因此具有更强的持水能力即图1中SEM观察得到的，从而阻止淀粉分子在贮存过程中的重结晶。另外，研究人员认为，搅拌对发酵时面团的持气力有很大影响，只有充分的搅拌才能形成良好的面筋网络，从而提高面团的持气力，搅拌不足和过度搅拌都会削弱面筋强度［7］，同理可推，可能在本试验中通过三次瞬时加热－搅拌也能使米粉中蛋白形成良好的网络结构，而这种网络结构对延缓淀粉回生有很大作用。许多报道已经显示，小麦粉中的小麦蛋白是影响面包回生的一个重要因素。一些研究人员已经证明小麦蛋白可以推迟面包的回生。小麦粉中的谷蛋白在面包回生中起到重要作用是通过形成扩张的蛋白网络结构，这样能减慢水从面包心向面包皮的移动以此来保持面包心松软［8］。

再者，可能由于经过三次瞬时加热－搅拌处理后，促进了蛋白－淀粉的相互作用，Martin等［9］也报道了溶胀的淀粉颗粒和谷蛋白网络结构之间通过氢键存在相互作用，这样抑制了面包回生。大米蛋白大部分存在于胚乳细胞中，位于淀粉颗粒之间，与大米淀粉紧密结合在一起［10－11］。因此，可以假设大米蛋白和淀粉的这种独特结构能说明三次瞬时加热－搅拌处理的抗回生作用。起初，随着加热米粉颗粒开始溶胀、破裂，释放出蛋白。此时，大米蛋白通过三次快速搅拌具有更好的乳化性能。众所周知，乳化剂可以通过和淀粉形成复合物来推迟硬化和回生［4，12］。研究人员也开展了许多关于淀粉和谷物蛋白之间相互作用的研究工作。如米粒中富含的贮存蛋白－米谷蛋白(占整体蛋白80% ～90%)其能与直链和/或支链淀粉结合［13］;Dahle［14］通过测定小麦蛋白存在时，直链淀粉－碘和支链淀粉－碘复合物的吸收情况，以此研究溶液中小麦淀粉－蛋白相互作用，结果发现糊化的小麦淀粉和小麦蛋白存在相互作用，其可以干扰淀粉－碘复合物相关的蓝值大小;另外，蛋白被认为能影响抗性淀粉Ⅲ也就是回生淀粉的形成［15］，如牛血清白蛋白存在时就能降低抗性淀粉Ⅲ的形成量［16］。

值得注意的是，研究中也将提取出的大米蛋白(0.08 mol/L NaOH碱法提取)按籼米粉中蛋白含量加入到籼米淀粉中，在相同的瞬时加热－搅拌物性处理下，外加大米蛋白并未表现出明显地抑制籼米淀粉回生作用。因为，碱提蛋白占米粉中蛋白的70%～90%，因此可能不是剩余少量蛋白起到抗回生作用，而是外加蛋白在这种物理技术处理下没有如米粉原有体系中蛋白那样形成更好的网络结构或有效地与淀粉结合。

4 结论

以上研究可以发现，三次瞬时搅拌处理即方法A对籼米粉的回生没有影响，但三次瞬时加热－搅拌处理即方法B能显著抑制籼米粉的回生。而方法A和方法B对籼米淀粉的回生均没有影响。从籼米粉和淀粉经过相同处理得到的不同结果，可以推测出，经过方法B处理能使米粉中的米蛋白具有抗淀粉回生能力。通过SEM观察证明，方法B处理能增大籼米粉中网络结构的网孔，说明此种方法处理的米粉在糊化后有大量聚集水存在。这可能是由于方法B处理后提高米粉中米蛋白的乳化性使其周围能结合大量水，而大量的聚集水存在可使籼米粉中的淀粉分子不易结合，从而在贮存中不易回生。

再者，方法A处理不能抑制籼米粉的回生，这可能是与米粉中蛋白和淀粉的独特结构有关。因为米粉中蛋白和淀粉结合紧密，在不加热的情况下，蛋白不易暴露出来，搅拌处理不能对米蛋白发挥作用，因此无法使其具有抗淀粉回生的能力。

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Effect of Physical Treatment on Retrogradation of Long-shaped Rice Flour and Starch

Wu Yue1Chen Zhengxing2Lin Qinlu1Wu Wei1Xiao Huaxi1
(Faculty of Food Science and Engineering，Center South University of Forestry and Technology1，Changsha 410004)
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University2，Wuxi214122)

The effect on physical treatments including three instant stirrings (Method A)and three instant heating stirrings(method B)on the retrogradation of long－ shaped rice flour and starch were investigated.The method A was that sample was stirred for(500 r/min)20 s，and then 2 mL of water was added.The stirring/adding water cycles were repeated once.Finally，the sample was stirred for 20 s again;the method B was the same as method A，but the samples were stirred with heating in a boiling water bath(100 ℃).The results indicated that method B could clearly retard the retrogradation of long － shaped rice flour.By DSC analysis，long － shaped rice flour treated by method B exhibited the lowest retrogradation enthalpy(3.04 J/g dry flour)as compared to the control(5.93 J/g dry flour)and treated sample(5.08 J/g dry flour)by Method A.But both Method A and B did not affect that of isolated rice starch.By SEM section observation，it was found that method B treatment enlarged mesh of network structure of long －shaped rice flour;it implied that network structure of sample had more gathered water after treatment.The different results of long-shaped rice flour and isolated starch by this same treatment implied that method B treatment might impel rice protein of rice flour to have anti-retrogradation function.

instant heating-stirring，long-shaped rice flour，protein，starch，retrogradation

TN914.3

A

1003－0174(2011)08－0001－05

国家自然科学基金(31050012)，农业部公益性行业课题(200903043－2)

2010－10－29

吴跃，女，1981年出生，博士，讲师，粮食深加工

陈正行，男，1960年出生，教授，博士生导师，谷物化学