鲜湿留胚米米粉食用及营养品质研究

耿栋辉 周素梅 刘丽娅 王丽丽 周闲容 佟立涛

(中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193)

鲜湿米粉是以早籼米为主要原料加工成的米制品，是我国及东南亚国家的重要主食。鲜湿米粉的质构特性与原料的基本组分密切相关[1]。破损淀粉、脂质和纤维素会降低大米的糊化黏度，从而对米粉质构产生不良影响[2,3]。糙米是一种由糠层、胚芽和胚乳组成的去壳谷物，富含膳食纤维、矿物质和酚类，淀粉消化率和GI值较精米更低，具有降低心血管疾病、Ⅱ型糖尿病和癌症等慢性疾病的功效[4,5]。但是，糙米的感官品质较差，难以直接加工成为能够满足消费者需求的米粉，通常需要将其碾磨成精米。碾磨度高的糙米具有良好的感官品质和市场价值，但营养成分的损失率也会随之升高[6]。

留胚米保留了胚芽和部分糠层，其胚芽保留率在80%以上[7]。糙米中60%～70%的B族维生素和微量营养元素聚集在胚芽中，加工为精米后这些营养成分的保留率仅为5%[8]。长期食用留胚米可促进人体发育，调节机体体脂，减少高血压、高血脂、糖尿病、肥胖和癌症等疾病的发生[9]。目前，留胚米主要用于加工米饭，在米粉生产中的应用鲜见报道，且其对米粉结构和营养品质的影响尚不清楚。因此，本研究以精米、留胚米和糙米为原料加工米粉，探究留胚米对米粉食用及营养品质的影响，为营养健康主食产品的开发和规模化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

早籼糙米：桂朝米，2018年江西省会昌县产，于4 ℃储藏，其含水量为12.76%，直链淀粉质量分数为17.92%。

1.2 仪器与设备

CBS2200便利性碾米机，CT410旋风磨， LGJ-25C冷冻干燥机，RVA-TecMaster快速黏度仪，HY602-06液压饸烙面机，Hitachi S-570扫描电子显微镜(SEM)，TA-XT 2i/5质构仪，UV-9000分光光度计，7700X电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，CEM MARS5微波消解仪。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

取5 kg糙米，使用具有10个碾磨度的CBS2200便利性碾米机分别在碾磨度为“3”和“7”条件下进行一次碾磨，制得加工精度符合GB/T 1354和GB/T 5502精碾要求的留胚米和精米，于4 ℃保存。

1.3.2 半干法磨粉

参照佟立涛等[10]的方法，采用半干法磨粉制备大米粉，称取200 g大米原料，加水调制至润米目标含水量28%，使用旋风磨粉碎过筛(80 目)，40 ℃烘至含水量为10%，于4 ℃保存。

1.3.3 鲜湿米粉的制备

工艺流程：大米粉→调浆(含水量55%，以干基计)→蒸煮(20 min)→滚揉→挤压成型→水煮(2 min)→水洗冷却→米粉[11]。

1.3.4 大米指标的测定

1.3.4.1 碾磨度的测定

参照Liu等[4]的方法测定精米和留胚米的碾磨度，碾磨度是基于糙米和米糠的重量使用公式计算：

碾磨度=1-碾磨后大米质量/糙米质量×100%

(1)

1.3.4.2 留胚率的测定

参照刘秀芳等[12]的方法测定留胚米的留胚率，使用数粒法测定任取100粒大米中的各类米粒数，使用公式计算：

留胚率=(全胚米粒数+平胚米粒数+半胚米粒数/2)×100%

(2)

1.3.4.3 基本组分的测定

参照GB 5009.3—2016测定含水量；参照GB 15683—2008测定直链淀粉含量；参照AACC 76—13.01测定总淀粉含量；参照AACC 76—31.01测定破损淀粉含量；参照AOAC 984.13测定蛋白质含量；参照AOAC 945.16测定粗脂肪含量；参照AOAC 991.43测定膳食纤维含量。

1.3.4.4 糊化特性的测定

参照Palabiyik等[13]的方法测定大米的糊化特性，称取3.0 g大米粉(基准含水量为14%)于RVA罐中，加入去离子水至总重量为28.0 g。悬浮液在50 ℃下保持1 min，以12.2 ℃/min加热至95 ℃，并在95 ℃下保持2.5 min。然后以11.8 ℃/min冷却至50 ℃，并在50 ℃下保持2 min。

1.3.5 米粉指标的测定

1.3.5.1 SEM观测米粉微观结构

使用扫描电子显微镜观测冷冻干燥米粉的微观结构。将米粉切成2 mm长的块，固定在样品台上进行喷金处理，用SEM在10.0 kV加速电压和30倍放大倍数下观察并拍照。

1.3.5.2 质构特性的测定

参照Geng等[14]的方法测定鲜湿米粉的质构特性，水煮后的米粉在4 ℃下保存2 h，取3根直径相近的米粉等间距放在测试台上，使用P/36R探针(直径36 mm的圆柱形探针)进行测定。参数如下：测前速度2.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度2.0 mm/s，压缩比50%，触发力0.049 05 N，压缩间隔时间3 s。每种米粉样品测定10次，并取平均值。

1.3.5.3 蒸煮特性的测定

参照佟立涛等[11]的方法测定鲜湿米粉的蒸煮特性，称取10 g米粉于150 mL沸水中煮2 min，然后沥水5 min后称重。收集蒸煮水定容至250 mL，量取50 mL于铝盒中105 ℃烘干至恒重。定容后的蒸煮水于675 nm下测定其浊度。

吸水率=(煮后米粉质量-煮前米粉质量)/煮前米粉质量×100%

(3)

蒸煮损失率=烘干蒸煮水质量/煮前米粉质量×100%

(4)

1.3.5.4 消化特性的测定

参照Srikaeo等[15]的方法测定米粉的消化特性并估计GI值，0.2 g米粉(粉碎过80目筛)与2 mL去离子水混合，于100 ℃沸水浴20 min。冷却后加入α-淀粉酶(Sigma A3176 VI-B型)和胃蛋白酶(Sigma P6887，pH 2.0)，于37 ℃孵育30 min。消化液用0.02 mol/L NaOH溶液中和，用乙酸钠缓冲液调将pH值至6.0，然后添加胰酶(Sigma P1750)和淀粉葡萄糖苷酶(Megazyme E-AMGDF)。消化液在37 ℃孵育4 h，在特定时间测量葡萄糖浓度。使用淀粉消化率平均值绘制曲线，计算曲线下的面积(AUC)。新鲜白面包作为标准碳水化合物，其AUC约为23 000 min g/100 g干淀粉。样品的AUC除以白面包的AUC得米粉的水解指数(HI)，结果以百分比表示。GI估计值计算公式：

GI=39.71+(0.549×HI)

(5)

1.3.5.5 矿物元素含量的测定

参照Wang等[16]的方法测定米粉的矿物元素含量，将0.25 g米粉和6 mL超纯浓硝酸加入到消化罐中，预先消化1 h，然后加入2 mL H2O2。使用微波消解仪依次在120 ℃下2 min、160 ℃ 下5 min和180 ℃下15 min消化样品。用超纯水将溶液稀释至100 mL，使用ICP-MS测定矿物元素含量。

1.3.5.6 总酚含量的测定

参照Gong等[17]的方法测定米粉的总酚含量，称取100 mg米粉溶解于5 mL甲醇中，室温下搅拌60 min，然后在3 000 g下离心15 min。取0.5 mL上清液，加入1 mL 0.5 mol/L Folin-Ciocalteu试剂，室温下孵育3 min。混合物用3 mL 1% Na2CO3溶液碱化，避光孵育90 min，在760 nm处测定吸光度。以没食子酸为标准，结果以每100 g米粉干物质中没食子酸当量毫克数表示(mg GAE/100 g DW)。

1.4 数据处理

所有测定均独立重复3 次，实验结果以平均值±标准差的形式表示，数据使用SPSS 19.0软件的Tukey多重比较进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 大米基本组分含量

Kim等[1]的研究表明大米的淀粉、蛋白质、脂质和纤维素含量是影响米粉质构特性的主要因素。精米和留胚米的碾磨度分别为10.05%和4.79%。由图1可知，糙米碾磨为精米后总淀粉含量显著增加(P<0.05)，这有利于提高大米的糊化黏度，形成良好的凝胶结构，从而获得理想的米粉质构特性[18]。然而，精米的蛋白质、脂质和总膳食纤维含量较糙米分别降低了9.3%、86.2%和73.4%，营养组分损失严重。留胚米的留胚率为96.5%，其总淀粉含量显著高于糙米，有利于米粉良好质构的形成。蛋白质、脂质和总膳食纤维含量较精米分别增加了6.4%、168%和47.5%，具有更高的营养价值。Tong等[2]研究发现破损淀粉会对米粉结构产生不利影响。留胚米在制粉过程中的淀粉损伤程度与精米接近且显著低于糙米，可能是由于留胚米的部分糠层已被去除，水分更容易进入且均匀于米粒中，从而降低淀粉颗粒在大米粉碎过程中的机械损伤[19]。留胚米的总膳食纤维和不溶性膳食纤维含量均显著高于精米，具有降低心血管疾病和Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的功效[5]。

2.2 大米的糊化特性

大米糊化特性可用于预测米粉的质构品质[20]。由表1可知，糙米具有最低的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度和回生值，以及最高的糊化温度。糙米碾磨为留胚米后，峰值黏度、最低黏度和最终黏度均显著增加(P<0.05)。这是由于留胚米淀粉含量增加，破损淀粉、蛋白质、脂质和纤维素含量降低改变了其糊化黏度[3, 21]。除峰值黏度和衰减值外，留胚米和精米的其余糊化特性指标均无显著差异。

2.3 米粉的微观结构

由图2可知，糙米米粉内部气孔粗大，外表面粗糙，结构松散，导致其容易断条。留胚米米粉与精米米粉具有相似的截面结构，内部气孔孔径较小且分布均匀，外表面致密光滑。Srikaeo等[15]的研究发现，内部气孔均匀分布的米粉具有良好的蒸煮品质。因此，可推断留胚米米粉的蒸煮特性与精米米粉相似，且明显优于糙米米粉。

图2 米粉的SEM图(×30)

2.4 米粉的质构和蒸煮特性

精米米粉柔软细腻、口感爽滑，深受消费者的喜爱。糙米米粉表面粗糙、粗细不均，且断条和糊汤现象严重，无法测定其质构和蒸煮特性。质构特性是描述鲜湿米粉品质的重要指标，高黏着性、内聚性、耐咀性、回复性和中等硬度的米粉具有较高的感官评分[11]。由表2可知，留胚米米粉与精米米粉的质构特性无显著差异，符合感官评分高的要求。蒸煮品质是通过吸水率、蒸煮损失率和蒸煮水浊度来反映米粉的固形物损失和结构完整性保持能力的指标[22]。留胚米米粉与精米米粉的蒸煮特性无显著差异，表明留胚米米粉结构完整性保持良好。留胚米不会破坏米粉的结构，可用于加工鲜湿米粉。

表1 大米的糊化特性

表2 米粉的质构和蒸煮特性

2.5 米粉体外消化特性

糙米的淀粉消化率比精米低，且具有较低的GI值[23]。由表3和图3可见，留胚米米粉的最大淀粉消化率和GI值显著低于精米米粉(P<0.05)。这可能是由于在蒸煮过程中，留胚米的脂质和直链淀粉形成的脂质-直链淀粉复合物阻碍了淀粉消化，从而降低了米粉的GI值[23]。同时，膳食纤维可以改变食物结构和直链淀粉的浸出，增加食物在消化系统中的黏度，具有降低米粉GI值的功效[24]。因此，食用留胚米米粉可以抑制血糖升高，对于减少慢性疾病的发生具有重要意义。

表3 米粉的消化特性

图3 米粉的淀粉消化曲线

2.6 米粉矿物元素含量

矿物元素是人类不可或缺的营养素，在糙米中含量丰富且分布不均[16]。由表4可知，相比于糙米米粉，精米米粉中镁、磷、钾、锰和铁元素的损失率均超过了60%，是由于这些矿物元素集中于米粒的胚芽和糠层中，在碾磨过程中流失[4]。留胚米保留了米粒的胚芽和部分糠层，其米粉的镁、磷、钾、锰和铁元素含量较精米米粉分别增加了105.9%、46.0%、27.1%、32.0%和60.2%。Sumczynski等[25]报道了野生稻米中有毒矿物元素铝、砷、镉、锡、汞和铅元素的含量及其可容许摄入量。在本研究中，留胚米米粉中铝、镉、汞和铅元素的含量与精米米粉无显著差异，且均显著低于糙米米粉(P<0.05)。食用留胚米加工米粉可增加有益矿物元素的摄入量，同时降低了有毒矿物元素的危害。

表4 米粉的矿物元素含量

2.7 米粉总酚含量

Gong等[17]的研究表明糙米富含酚类物质，具有高抗氧化活性，对健康十分有益。如图4所示，糙米米粉的总酚含量为118.09 mg GAE/100 g DW，与Gong等[17]报道的含量相近。留胚米米粉的总酚含量显著低于糙米米粉，可能是由于酚类物质主要集中在米糠层，但其含量较精米米粉显著增加了8.2%(P<0.05)。这一结果表明，留胚米可提高传统精米米粉的总酚含量，增加米粉的抗氧化活性。

注：不同字母表示差异显著(P<0.05)，GAE为没食子酸当量；DW为样品干质量。图4 米粉的总酚含量

3 结论

留胚米的淀粉含量显著高于糙米，其大米粉的淀粉损伤程度低，具有与精米相似的糊化特性。留胚米米粉内部气孔孔径小且分布均匀，外表面致密光滑，质构和蒸煮特性与精米米粉相近。相比于精米，留胚米的蛋白质、脂质和膳食纤维保留率更高，其米粉的GI值显著降低，矿物元素和总酚含量显著提高，具有更高的营养价值。因此，留胚米的应用能够保持传统米粉的食用品质，可替代精米用于加工具有高营养品质的鲜湿米粉。留胚米的脂肪含量较高，可能对储藏期较短的鲜湿米粉品质影响较小，但其对米粉风味和货架期的影响有待进一步研究。