米糠膳食纤维对大米淀粉糊化特性的影响

李安平，蒋雅茜，周玉杰，梁振英

(1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004;2.稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410004)

米糠是糙米碾白过程中被碾下的皮层及少量米胚和碎米的混合物，是一种价廉、利用率低但营养丰富的稻米加工副产物［1］。我国是世界上最大的稻米生产和消费国，年产米糠约1 000万t［2］。米糠浸出或榨出油脂后成为脱脂米糠。脱脂米糠主要用于饲料的生产，部分甚至被废弃，深加工产品较少，经济效益低下［3-4］。脱脂米糠中纤维含量达30%～50%，是良好的膳食纤维原料［5-6］。

稻米是我国的主食之一。为了获得更好的口感，稻米需经过一系列的精加工，导致最终稻米中所含膳食纤维甚少。脱脂米糠经适当的加工改善其功能特性和口感后制作成米糠膳食纤维粉末，再添加入稻米中制备成食品，可起到有效补充人体所需膳食纤维的作用。淀粉为稻米的主要成分，各类用稻米制备的食品在加工过程中通常都会发生淀粉糊化现象，淀粉糊化特性与稻米食品的加工特性、食品口感以及贮藏老化特性密切相关。米糠膳食纤维粉加入到稻米中，稻米淀粉原有的糊化特性规律将受到影响，进而影响稻米食品的加工特性，其食味品质也将会因此而发生改变［7］。添加麦麸膳食纤维对面团流变学特性，以及对面包、面条、馒头等食品品质影响方面的研究已有报道［8］，但关于将米糠膳食纤维添加入稻米淀粉中后的糊化特性变化规律尚未见报道。本实验对籼米、粳米和糯米等3种类型水稻品种淀粉在加入米糠膳食纤维后的RVA谱特征值进行了测定，进而对RVA谱特征值与膳食纤维添加量和颗粒大小的相关性进行了分析，以期为米糠膳食纤维在食品中的添加提供参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

籼米(扬稻6号)、粳米(武育粳3号)、粳糯米(大华香糯):均来自湖南农科院。

JXFM110型锤式旋风磨:郑州中谷机械设备有限公司;YSC-701超微粉碎机:北京燕山正德机械设备有限公司;TG18G台式高速离心机:江苏凯特实验仪器有限公司;Super4-RVA粘度快速测定仪:澳大利亚新港公司。

1.2 稻米淀粉的制备

参考陈季旺等［9］的制备方法。稻米粉碎后用质量溶度0.2%的NaOH溶液浸泡24 h(料液比1∶5)，再用胶体磨匀浆后过100目筛。滤液在室温条件下经8 000 r/min转速的离心机离心20 min，去除上清液，沉淀用去离子水洗涤至中性。淀粉沉淀在60℃的温度下干燥至水分含量为11%左右，然后粉碎过100目筛。

1.3 米糠膳食纤维的制备

新鲜脱脂米糠清洗去杂后，按原料的0.4%加入混合酶(高温α-淀粉酶与糖化酶按1∶2的质量比例混合)，70℃温度条件酶解45 min，然后用蒸馏水洗涤滤渣至中性。取出滤渣，加入0.3%的蛋白酶，50℃温度条件酶解45 min，然后用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，过滤得滤渣。滤渣在85℃条件下烘至含水量为10%左右，然后用超微细粉碎机粉碎，并筛分成200目组(粒径在200目以上)、120目组(120目-200目)、100目组(100目-120目)和80目组(80目-100目)等4个不同粒径的米糠膳食纤维样品组，其营养成分组成含量见表1。空白组为不添加膳食纤维的纯淀粉组。

1.4 稻米淀粉糊化特性的测定

参照美国谷物化学家协会(AACC61-02)关于稻米淀粉糊化特性操作规程测定［10］。根据试验要求在测试样品中分别加入米糠膳食纤维。如果加入米糠膳食纤维的比例为m%，则需称取米糠膳食纤维3×m%g，以及稻米淀粉3×(1－m)%g，合并两者，然后加入蒸馏水25 mL，混合均匀，制备成测试样品。在实验过程中，罐内变化温度如下:50℃下保持1 min，以12℃/min的速率上升到95℃(3.75 min);95℃下保持2.5 min;以12℃/min下降到50℃(3.75 min);50℃保持1.4 min。搅拌器初始10 s内转速为960 r/min，之后维持在160 r/min。RVA谱特征值主要用峰值黏度、最低黏度、最终黏度、崩解值和回生值等表示，同时记录糊化温度和峰值时间。

表1 米糠膳食纤维主要营养成分比较(干基，w/w)Tab.1 Proximate composition of rice bran dietary fiber g·g－1

1.5 统计方法

2 结果与讨论

2.1 3种稻米淀粉糊化特性比较

每一种稻米淀粉均具有其特征性的糊化特性曲线。图1和表2为籼米淀粉、粳米淀粉、糯米淀粉等3种稻米淀粉的糊化特性曲线和特征值。

图1 不同稻米淀粉的糊化特性比较Fig.1 The pasting property values of different varieties

从图1和表2可以看出，粳米淀粉的峰值粘度(3 391 cP)、最终粘度(2 854 cP)、崩解值(2 536 cP)和回生值(1 999 cP)显著高于籼米淀粉(分别为2 357、2 682、1 272、1 597 cP)和糯米淀粉(2 952、1 977、1 504、529 cP)，其最低粘度(855 cP)则显著低于籼米淀粉(1 085 cP)和糯米淀粉(1 448 cP)，但糊化温度间没有显著性差异(P＞0.05)。此结论与贾良等［11］的研究结果相似。籼米淀粉糊化的峰值粘度为2 357 cP，低于2 682 cP的最终粘度，具有回生值与崩解值均较高的特征。与籼米和粳米相比，糯米淀粉具有最低的回生值(P＜0.05)和最短的峰值时间(P＜0.05)，以及较高的崩解值。

表2 不同稻米淀粉的糊化特性比较Tab.2 The pasting property values of different varieties

2.2 不同米糠膳食纤维添加量对稻米淀粉糊化特性的影响

粳米淀粉、籼米淀粉和糯米淀粉中均加入人们较易接受的粒径为120目的米糠膳食纤维，比较不同添加量对其糊化特性的影响，结果见图2、图3和图4。

图2 米糠膳食纤维添加量对粳米淀粉的糊化特性的影响Fig.2 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Japonica rice starch

图3 米糠膳食纤维添加量对籼米淀粉的糊化特性的影响Fig.3 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Indica rice starch

图4 米糠膳食纤维添加量对糯米淀粉的糊化特性的影响Fig.4 Effect of dietary fiber addition dosage on RVA profile characteristics in Glutinous rice starch

从图2和图3可以看出，米糠膳食纤维的添加量对粳米淀粉和籼米淀粉的糊化特征值影响较大。当米糠膳食纤维添加量由0%增加到15%时，粳米淀粉糊化时的峰值粘度、回生值和崩解值分别下降50.78%、30.36%和 73.11%，峰值时间延迟 1.66 min，最低粘度和最终粘度分别上升 95.20%和 7.25%。籼米淀粉糊化时的峰值粘度、回生值和崩解值分别下降18.37%、29.05%和54.48%，峰值时间延迟0.74 min，最低粘度和最终粘度分别上升23.96%和7.61%。而图4却显示，除空白对照外，不同米糠膳食纤维添加量对糯米淀粉的糊化特性的影响较小。添加量在3%～15%，米糠膳食纤维的添加不会引起糯米淀粉糊化特征值的显著变化。膳食纤维的添加引起不同大米糊化特性的差异，可能与籼米和粳米相比，糯米淀粉中含有更多的支链淀粉，黏性更大，受膳食纤维的影响更小造成的。在大米食品中添加量膳食纤维将会改变粳米淀粉和籼米淀粉的糊化特性和食味品质，但可增强其抗老化能力［12-14］。

2.3 不同粒度米糠膳食纤维对稻米淀粉糊化特性的影响

粳米淀粉、籼米淀粉和糯米淀粉中均加入人们较易接受的添加量为6%的米糠膳食纤维粉末，比较不同颗粒大小对其糊化特性的影响，结果见图5、图6和图7。

图5和图6显示，米糠膳食纤维的粒度大小对粳米淀粉和籼米淀粉的糊化特性影响不显著(P＞0.05)。添加4种不同粒度米糠膳食纤维后，稻米糊化时的峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值、回生值和峰值时间均无明显差异。与空白对照组相比，粳米淀粉和籼米淀粉添加米糠膳食纤维后糊化时的峰值粘度显著下降(P＜0.05)，峰值时间延迟约1.5 min，但最低粘度和最终粘度变化不显著(P＞0.05)。此结果与陈建省［15］和舒庆尧［16］的研究结论相似。

图6 不同粒度的米糠膳食纤维对籼米淀粉糊化特性的影响Fig.6 Effect of dietary fiber particle size on RVA profile characteristics in Indica rice starch

图7 不同粒度的米糠膳食纤维对糯米淀粉糊化特性的影响Fig.7 Effect of dietary fiber particle size on RVA profile characteristics in Glutinous rice starch

图7显示，无论加入何种粒度的6%的米糠膳食纤维粉末，糯米淀粉在糊化过程中的峰值粘度、最低粘度、最终粘度以及崩解值和回生值均没有显著差异(P＞0.05)。

2.4 稻米淀粉的糊化特征值与米糠膳食纤维添加量和粒度之间的相关性分析

将3种稻米淀粉的糊化特征值与米糠膳食纤维添加量(0%～15%)间进行相关性分析，结果如表3所示。从表3可见，粳米淀粉和籼米淀粉的峰值粘度、崩解值和回生值与膳食纤维添加量呈显著负相关(P＜0.05)，其最低粘度、峰值时间和糊化温度与膳食纤维添加量呈显著正相关(P＜0.05)。膳食纤维添加量与粳米淀粉的最终粘度之间呈显著正相关(P＜0.05)，而与籼米淀粉的最终粘度呈显著负相关(P＜0.05)，说明膳食纤维的添加对粳米淀粉和籼米淀粉的糊化特性影响较大，如果添加量不恰当将会恶化稻米淀粉食品的品质。与粳米淀粉和籼米淀粉相比，膳食纤维添加量与糯米淀粉糊化特征值之间的相关性较低，表明膳食纤维的添加对糯米淀粉加工产品品质影响较小。

表3 稻米淀粉的糊化特征值与米糠膳食纤维添加量之间的相关系数Tab.3 Correlation coefficients between dietary fiber addition dosage and RVA profile characteristics in rice starch

3种稻米淀粉的糊化特征值与米糠膳食纤维粒径大小(小于80目)间相关性分析结果见表4。从表4可见，米糠膳食纤维粒径大小与粳米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值之间的相关性均不显著(P＞0.05)。米糠膳食纤维粒径大小与籼米淀粉的最低粘度和最终粘度呈显著负相关(P＜0.05)，其余不显著。

表4 稻米淀粉的糊化特征值与米糠膳食纤维粒径之间的相关系数Tab.4 Correlation coefficients between dietary fiber particle size and RVA profile characteristics in rice starch

3 结论

(1)米糠膳食纤维的添加量(0%～15%)对粳米淀粉和籼米淀粉的糊化特性有较大影响。随着膳食纤维添加量的增加，粳米淀粉和籼米淀粉糊化时的峰值粘度、回生值和崩解值依次下降，峰值时间延迟，最低粘度和最终粘度上升。膳食纤维的添加量会改变粳米淀粉和籼米淀粉食品的食味品质，增强其抗老化能力，但对糯米淀粉的糊化特性的影响不显著(P＞0.05)。

(2)米糠膳食纤维的粒度大小(小于80目)对粳米淀粉、籼米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值影响不显著(P＞0.05)。此结论扩大了在稻米食品中添加米糠膳食纤维时的粒径的选择范围。

(3)米糠膳食纤维添加量(0%～15%)与粳米淀粉和籼米淀粉糊化特性中的峰值粘度、崩解值和回生值呈显著负相关(P＜0.05)，与其最低粘度、峰值时间和糊化温度呈显著正相关(P＜0.05)。膳食纤维的添加将会影响粳米淀粉和籼米淀粉加工产品品质。膳食纤维添加量与糯米淀粉糊化特征值之间的相关性较低。米糠膳食纤维颗粒粒径大小(小于80目)与粳米淀粉、籼米淀粉和糯米淀粉的糊化特征值之间的相关性不显著(P＞0.05)。

［1］许晖，孙兰萍，张斌.酶解法制备米糠膳食纤维［J］.中国粮油学报，2007，22(4):117-120.

［2］池爱平，陈锦屏，张海生，等.脱脂米糠酶法水解制备米糠营养素工艺研究［J］.食品科学，2006，27(12):339-343.

［3］徐树来.挤压加工对脱脂米糠中膳食纤维影响的研究［J］.中国粮油学报，2009，24(2):134-138.

［4］王大为，丰 艳，李毅丽，等.超临界CO2处理对米糠纤维物性的影响［J］.食品科学，2010，31(13):143-147.

［5］Azizah Abdul-Hamid，Yu Siew Luan.Functional properties of dietary fibre prepared from defatted rice bran［J］.Food Chemistry，2000，68:15-19.

［6］Eveline Lopes Almeida，Yoon Kil Chang，Caroline Joy Steel.Dietary fibre sources in bread:Influence on technological quality［J］.LWT-Food Science and Technology，2013，50:545-553.

［7］王炜华，黄丽，刘成梅，等.米糠膳食纤维对强化大米质构的影响［J］.食品与机械，2011，27(3):16-18.

［8］刘婷婷，张传智，浦静舒，等.双螺杆挤出工艺对米糠可溶性膳食纤维含量的影响［J］.食品科学，2011，32(24):41-45.

［9］陈季旺，刘英，刘刚.大米淀粉纯化工艺及其性质的研究［J］.农业工程学报，2007，23(9):225-228.

［10］American Association of Cereal Chemistry(AACC).Methods 61-02 for RVA［A］.In:Approred methods of the AACC［C］.9th ed.St.Paul，Minn.USA:AACC，1995.

［11］贾良，丁雪云，王平荣，等.稻米淀粉RVA谱特征及其与理化品质性状相关性的研究［J］.作物学报，2008，34(5):790-794.

［12］Qu Wen juan，Ma Hai le，Zhao Wei rui.ACE-inhibitory peptides production from defatted wheat germ protein by continuous coupling of enzymatic hydrolysis and membrane separation:Modeling and experimental studies［J］.Chemical Engineering Journal，2013(226):139-145.

［13］Sairam Sudha，Krishna A G G，Urooj Asna.Physico-Chemical characteristics of defatted rice bran and its utilization in a bakery product［J］.J Food Sci Technol，2011，48(4):478-483.

［14］Gangadhara，Parigi Ramesh Kumar.The structure functional catalytic activity of rice bran lipase in the presence of selenium and lithium［J］.Eur Food Res Technol，2010(230):551-557.

［15］舒庆尧，吴殿星，夏英武，等.稻米淀粉RVA谱特征与食用品质的关系［J］.中国农业科学，1998，31(3):25-29.

［16］陈建省，田纪春，谢全刚，等.麦麸添加量和粒度对小麦淀粉糊化特性的影响［J］.中国粮油学报，2010，25(11):18-24.