RVA仪分析不同添加物对大米粉糊化特性的影响

江帆

（浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江 杭州 310035）

大米是当今最重要的粮食之一，是我国第一大粮食作物，大米制品在食品工业中也占有相当重要的地位。淀粉占稻谷籽粒重量的75%～85%，大米的加工特性和食用品质很大程度上取决于大米淀粉的特性，淀粉的糊化特性和流变特性都会影响到淀粉质食品的加工、贮藏和食用品质等[1]。淀粉糊属于假塑性非牛顿流体，酸碱环境、高温、机械搅拌以及其他外源物质都会影响到淀粉分子的交联缔合，宏观上使得淀粉糊的稳定性分析变得复杂[2-3]。

近年来，快速黏度分析仪（Rapid Visco-Analyser，RVA）逐渐在淀粉特性和食味品质等研究中得到广泛的应用[4-6]，该仪器测定一份样品只需12.5 min，样品量少，具有快速、简单、准确、重复性好等特点，可以模拟说明淀粉的食味品质关系和加工工艺特性等。目前，米粉RVA 研究主要集中在不同稻米品种淀粉的糊化和回生机理、凝胶特性与其食味品种等[7-9]，但在实际工业生产中，米粉中往往添加了其它功能性物质，而这些因素都会影响米粉的实际糊化和加工特性。最近，Alamri 等[10]研究了黄秋葵水提取物对大米粉的RVA谱图和糊化特性的影响。本文首先使用RVA 谱研究了纯大米粉的糊化性质，再研究了外源玉米淀粉和甜味剂蔗糖对大米粉糊化性质的影响，以期为相关米粉制品的品质和实际加工工艺优化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

玉米淀粉（BR 级）：杭州百思生物技术有限公司；香满园长粒香米（粳米）：益海嘉里粮油有限公司；蔗糖：市售，食品级；水为电阻率18.2 MΩ·cm 的超纯水，采用超纯水系统实时制备。

1.2 仪器

RVA-TecMaster 快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientific 仪器公司；DFY-500C 粉碎机：浙江温岭林大机械有限公司；精密电子分析天平：瑞士梅特勒-托利多公司；超纯水系统：美国赛默飞世尔Barnstead NANOpure Diamond 系列。

1.3 方法

1.3.1 米粉糊化曲线测定

称取适量储存的大米，使用粉碎机粉碎，过80 目筛并密封保存备用。

参照国标中的标准测试程序[11]，当米粉含水量12 %时，测试加样品量为（3.00±0.01）g，蒸馏水用量为（25.0±0.1）mL。样品平行测3 次，所有特征参数取3 次数据的平均值。RVA 糊化特性测试程序如表1 所示。

表1 RVA 糊化特性测试程序Table 1 The RAV methodology of pasting characteristics test program

1.3.2 不同比例的玉米淀粉对米粉糊化特性的影响

玉米淀粉与米粉分别以10/90、20/80、30/70、40/60、50/50（质量比）的比例混合，按照标准方法测定，3 次平行试验，以研究不同比例的淀粉是否对米粉糊化特性的影响呈现规律性的变化。

1.3.3 蔗糖对米粉糊化特性的影响

配制2%、4%、6%、8%和10%（质量分数）的蔗糖溶液，代替标准方法中所加的蒸馏水，其他步骤与标准方法一致，3 次平行试验，以研究蔗糖对米粉糊化特性的影响。

1.4 数据处理

RVA 配套软件TCW 得到基本数据和特征参数，数据统计分析处理和作图采用Origin 8.0 和Excel 2003 软件。

2 结果与分析

米粉在水中因加热和冷却而发生黏度变化，呈现出不同的淀粉黏滞性谱带，即RVA 谱。由RVA 谱图可得到数个特征参数，包括糊化温度（Pasting Temperature，PTm）、峰值黏度（Peak Viscosity，PV）、谷值黏度（Trough Viscosity，TV）、最终黏度（Final Vis-cosity，FV）、衰减值（Breakdown value，BDV）和回生值（Setback value，SBV）等[5-7]。各特征值的定义为：峰值黏度PV 指在加热过程中出现的最高黏滞性值；谷值黏度TV 指在最高黏度过后冷却过程中出现的最小黏滞性值；最终黏度FV 指在冷却到实验结束时的黏滞性值；衰减值BDV 为最终黏度与最高黏度的差值；回生值SBV 为最终黏度与谷值黏度的差值。本文对纯米粉和不同添加剂对米粉上述糊化特性的影响进行测定和探讨，得到的结果分析如下。

2.1 米粉的糊化特性曲线

图1 为采用RVA 仪测定得到大米粉的标准糊化曲线。

图1 米粉糊化特性的RVA 谱图Fig.1 The RVA spectrum of pure rice flour

从图1 的数据分析，可以得到米粉上述典型的6个特征参数，其中PTm 为82.7 ℃，PV 为3 110 cp，TV为1 642 cp，BDV 为1 468 cp，FV 为3 137 cp，SBV 为1 495 cp。可以看到米粉的糊化温度较高，而且衰减值也较大。一般来讲，谷类淀粉的颗粒小，水分子进入所需能量大，糊化温度较高，峰值黏度低且透明度差[2]。从图1 数据还可看出，大米粉的BDV 值较大，因而其在加热过程中的稳定性差。

2.2 玉米淀粉对米粉糊化特性的影响

玉米淀粉作为外源淀粉添加到米粉后，可以改善原米粉的入味特性[12]、加工特性[13]等。本文研究了不同玉米淀粉对米粉糊化特性的影响，对玉米淀粉质量含量10%、20%、30%、40%、50%的米粉进行RVA 谱测定，得到的糊化特性曲线如图2 所示。

图2 添加不同含量玉米淀粉的米粉糊化特性RVA 谱图Fig.2 The RVA spectrum of rice flour with different content of corn starch

对图中纯米粉和淀粉混合后米粉进行数据处理，得到的各项RVA 特征指标列于表2 中。

表2 玉米淀粉含量对米粉糊化特性的影响Table 2 The pasting properties of rice flour with different concentration of corn starch

由表2 可以看出，随着玉米淀粉含量的增加，PV整体呈现下降趋势，但变化量不大，降低幅度在14%以内。玉米淀粉也属于谷物淀粉，但两者中直链淀粉、支链淀粉和其他蛋白质等物质影响了两者的糊化PV值。表2 中可看到，随着玉米淀粉含量增加，TV 值整体呈现上升趋势，因而峰值和谷值的黏度差值即BDV 随玉米淀粉含量增加而明显减小。BDV 值可以表示该类淀粉凝胶的稳定性，其值越大加热过程中的稳定性越差，所以玉米淀粉的加入可以改善米制品加工过程中的凝胶稳定性[13]。另外，FV 和SBV 值都随玉米淀粉含量增大而减小，特别对SBV 值影响显著。SBV 值表征了老化趋势的强弱，因此，玉米淀粉可以减缓米粉的老化，其它类淀粉混合物如马铃薯淀粉添加到小麦粉中也体现出类似的结果[14]。

2.3 蔗糖对米粉糊化特性的影响

蔗糖是食品加工中常用的一种重要食品添加剂，它的存在会影响淀粉糊化的黏度和温度，从而影响加工过程和产品的品质。本文将不同浓度的蔗糖溶液代替蒸馏水，按照标准测试方法得到米粉糊化特性RVA谱图见图3。

图3 添加不同浓度蔗糖的米粉RVA 谱图Fig.3 The RVA spectrum of rice flour with different content of sugar

不同蔗糖浓度下的米粉糊化特性指标列于表3。

表3 蔗糖溶液浓度对米粉糊化特性的影响Table 3 The pasting properties of rice flour with different concentration of sugar

从表3 可以看出，与原米粉的糊化特性比较，蔗糖的加入明显降低了米粉的糊化温度PTm。但是随着蔗糖溶液浓度增大，PTm 却改变不显著。另外，随着蔗糖溶液浓度的增大，米粉糊的PV、TV 和FV 明显增加。PV、FV 分别与TV 的差值即BDV 和SBV 虽然也有上升趋势，但整体平缓，变化量不大。蔗糖分子多羟基，在淀粉糊化过程中会与淀粉分子竞争吸附水，在淀粉颗粒已经吸收充足的水使其溶胀破裂后，由于水具有增塑作用，此时随着整个体系水分浓度减少必然导致黏度上升。蔗糖分子会破坏米粉淀粉分子周围水化层，有利于米粉淀粉分子之间的缔合，促进其回生[7]。

结果显示纯大米粉具有糊化温度高、衰减值大、峰值黏度低且透明度差等特点，使其食味和加工特性等方面有很大的改进余地。上述混合体系的RVA 谱显示，外源性玉米淀粉、添加剂蔗糖能够显著的改善大米粉的糊化特性。由于RVA 谱测定具有速度较快、成本低和数据准确等特点，因此对添加了不同物质的大米粉进行RVA 谱测定，有利于其用于辅助选择能提高大米粉食味、加工品质的添加物。我国目前在纯物质的RVA 谱特征值上的研究虽多，但将RVA 谱特征值作为不同添加物对大米粉食味品质指标及加工工艺改进方面的研究不多。因此，应进一步加强RVA 指标对大米粉品质的决定关系，以及建立RVA 图谱与大米粉加工特性之间的定量关系，使其能够定量的指导和改善大米粉的食味品质和加工工艺。

3 结论

大米粉具有糊化温度高、衰减值大等特点，使其食味和加工特性等方面有很大的改进余地，结果显示外源性玉米淀粉、蔗糖能够显著的改善大米粉的糊化特性。玉米淀粉可以降低米粉糊化的峰值黏度PV、衰减值BDV、最终黏度FV、回生值SBV 以及糊化温度PTm；玉米淀粉对大米粉凝胶的老化有一定抑制作用，可以改善相关大米制品在加工过程中的凝胶稳定性。蔗糖的添加可以使得大米粉糊化的PV、TV 和FV 明显增加，BDV 和SBV 虽也有上升趋势，但整体平缓，结果显示蔗糖分子可以促进大米淀粉凝胶的回生。

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