婴幼儿米粉加工技术及品质评价的研究进展

张云亮 王子妍 徐晨冉 窦博鑫 张阳阳 律 丹 张 娜 刘 颖

(哈尔滨商业大学食品工程学院1，哈尔滨 150076) (黑龙江省北大荒米业集团有限公司2，哈尔滨 150090) (兰州兰生血液制品有限公司3，兰州 730030)

米粉作为婴幼儿第一大辅食，其对婴幼儿生长发育的重要性不言而喻，尤其对处于断奶期婴儿的营养摄入具有决定性的作用。断奶期特指六个月以上月龄的婴儿从食用流食转变为固状食品的一段时间，从断奶期开始到两岁之间的时期对婴幼儿的发育具有突出的重要性。在此阶段，婴幼儿的营养状况与此后生长发育的质量息息相关[1-3]，婴幼儿米粉主要原料大米中的蛋白质可消化率超过90%，大米蛋白是唯一可以免于过敏反应的谷物蛋白，具有低抗原性，不含任何的抗营养因子，不会引起婴儿的过敏反应，适于婴儿与对营养需求特殊人群的食品研制[4]，且大米氨基酸组成配比接近世界卫生组织认定的蛋白质氨基酸最佳配比模式，因而被广泛应用于婴幼儿营养米粉的制作原料。

随着婴幼儿米粉消费市场的不断扩大与消费要求的不断提升。速溶、低敏、滋味好的婴儿营养米粉，已成为近年来的研究热点课题，而高质量的婴幼儿米粉研究依赖于适宜的生物酶解技术、良好的加工技术、科学的感官评价体系与质量评价方法。本文将重点对米粉生物酶解技术、物理加工技术及感官评价方法进行综述，为米粉加工技术的改进提供参考。

1 婴幼儿米粉生物酶解技术的利用

1.1 淀粉酶的作用及应用

处于断奶期的婴幼儿，由于肠道内淀粉酶等酶系较少，对淀粉类食品难以消化，食用后容易导致消化不良、腹泻等问题[5,6]。相关研究表明：大米中直链淀粉的含量、淀粉颗粒的大小等的理化性质与米粉的可消化性有直接联系；加工过程也会影响米粉的膳食纤维、糊精等的性质，从而影响米粉在婴幼儿体内的吸收与消化能力[7]。

利用淀粉酶将淀粉水解成为低聚异麦芽糖、糊精等，使在婴幼儿体内难以消化的大分子淀粉转变为小分子物质，从而提高其在婴幼儿体内消化吸收差等问题，也可改善米粉溶解性差的问题[5]。由于米粉加工过程的高温会影响淀粉酶的活性，目前国内外已就高温α-淀粉酶在米粉当中的应用展开大量研究。Xu等[8,9]通过添加高温α-淀粉酶显著改善了膨化糯米的水溶性与吸水性。Myat等[10]利用高温α-淀粉酶在95 ℃和115 ℃下改性玉米淀粉，使其水溶性从2.59%和2.81%提高到8.45%和8.56%。赵志浩等[11]利用高温α-淀粉酶酶解-挤压膨化制作全谷物糙米粉，显著改善了米粉冲调性、感官评分和蛋白质体外消化性等性质。目前，应用高温淀粉酶解技术改善米粉质量，加工过程中短时间内酶变性所导致的生产技术性问题将成为主要的热点研究课题。

1.2 蛋白酶的作用及应用

大米蛋白中必需氨基酸与动物蛋白可相媲美，且大米蛋白的低过敏性，使其非常适于作为婴幼儿米粉开发的原料，但由于大米蛋白溶解性差，加工性能较低等原因而被忽略利用，造成资源的浪费[12,13]。

通过蛋白酶酶解可将大米蛋白水解成能够被人体完全吸收的小分子肽，极适于消化功能低的婴幼儿，且大米蛋白经酶解后产生的小分子生物活性肽具有提高机体免疫力、抗氧化、抗菌、抗癌、促进生长、促进矿物质吸收等多种生理学功能[14,15]，因此有利于米粉中大米蛋白被充分利用，且更有益于婴幼儿生长发育。杨永生等[16]等利用大米为原料，通过碱性蛋白酶处理后制得低蛋白低磷大米粉，经酶解处理后蛋白残留率为0.32%，残留率45.65 mg/100，除此研究之外，目前大米蛋白酶解为小分子的研究较少，婴幼儿米粉酶解工艺优化与酶解功效的研究更少见报道。

由于酶解蛋白质存在效率低，近年来研究者采用新型的物理加工技术，超声波预处理对蛋白质进行改性后再进行酶解，与传统的酶解相比，超声辅助酶解显着提高了初始反应速率，表观分解速率常数增加66.7%，表观常数降低6.9%，蛋白质转化率提高35.5%[17,18]，超声微波联合预处理、逆流超声和碱性蛋白酶水解技术均已被研究利用[19,20]，且利用物理加工技术避免化学试剂的应用，更符合婴幼儿食品安全的要求。

1.3 植酸酶的作用及应用

研究表明，植酸对人体内锌的利用率具有很大影响，人体内锌离子会与植酸结合形成络合物，影响婴幼儿对锌的吸收，进而严重影响婴幼儿的生长发育。植酸也是影响人体蛋白质与锌等营养物质吸收的因素之一[21,22]。因此利用植酸酶或与其他生物酶结合作用能有效的保留米粉中的营养物质，提高营养物质的利用率。

谷物中植酸盐含量高，若在碱性条件下，植酸盐能够与谷物中的蛋白质相互结合形成络合物，因此，植酸盐的存在对于婴幼儿米粉的质量会产生不利影响。植酸酶可专一性水解植酸中的磷酯键，将磷酸基团水解，最终形成无机磷酸。植酸酶在水解过程中能够破坏蛋白质中的植酸盐与蛋白质的络合物，从而提高蛋白质的溶解性等理化性质[23]。张瑞莉[24]利用植酸酶处理糙米粉与膨化糙米粉，以期达到蛋白质高消化率的效果。近年来，为进一步改善蛋白质的溶解性，提高缓冲性，国内外学者利用复合酶对蛋白质进行改性，如植酸酶，木瓜蛋白酶协同酶解以提高蛋白质功能特性、溶解度，解决植酸与植酸盐所造成的蛋白质吸收率低的技术瓶颈问题，但目前将植酸酶利用于婴幼儿米粉研制的研究还几乎没有相关报道。

1.4 纤维素酶的作用及应用

纤维素酶能够将谷物中的纤维素降解形成低分子的还原糖。由于纤维素是由葡萄糖聚合形成的高分子聚合物且结构稳定，故需要纤维素的每个组分、结构域共同协同才能充分降解纤维素[25]。婴幼儿米粉制作过程中，使用纤维素酶可将大米中细胞壁溶解，进一步水解纤维素与半纤维素，使大分子的纤维素降解形成肠道可吸收的小分子糖类物质，经纤维素酶酶解后，不仅有利于改善婴幼儿米粉冲调性，还能够提高米粉的营养吸收率[26]。

张亮等[27]利用纤维素酶与中温α-淀粉酶进行处理发芽糙米粉，结果表明，经处理后的发芽糙米粉水溶性指数最高达81.54%，通过纤维素酶与中温α-淀粉酶处理后再协同挤压膨化技术所得发芽糙米粉缓冲性明显提高。近年来纤维素酶也广泛应用于复合酶处理食品研究中，在婴幼儿米粉研究领域，也可尝试使用纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等复配作用于米粉，以期达到多种酶优点的结合。

2 婴幼儿米粉加工技术的应用发展

2.1 超微粉粹技术

近年来，超微粉碎技术作为一种新型的非热处理技术，在生物制品和食品研发领域得以广泛研究与应用。研究表明：超微粉碎后，原料具有较好溶解性、分散性和其他功能特性等性能变化[28]。经超微粉碎后的米粉，粒径细小，容易进行酶解与发酵，总膳食纤维含量与可溶性膳食纤维含量增高、口感明显改善，且冲调性增高，更有利于婴幼儿食用与吸收。Li等[29]研究表明超微粉碎豆渣粉理化及抗氧化性能有明显改善。王秋[30]通过研究超微杂粮复合营养粉理化性质发生明显改善。

超微粉碎技术能明显改善淀粉微观结构，导致其理化性质与功能特点发生改变，改善婴幼儿米粉冲调性、稳定性、吸收率、口感等问题。王立东等[31]通过研究发现超微粉碎对原料的影响达分子级别。近年来，气流式超微粉碎技术已广阔应用于食品加工行业，相比传统的机械粉碎方式，气流式超微粉碎能避免局部过热、粉碎粉体粒径不均匀等一系列问题[32]，且气流式超微粉碎技术为物理粉碎过程，能最大限度的保留大米等谷物原有的活性物质与营养成分，产率高且工艺简单，在婴幼儿米粉加工行业具有良好的发展前景[33,34]。

2.2 挤压膨化技术

挤压膨化技术是高温、高压的短时加工技术，可同时进行膨化、糊化、杀菌等过程[35,36]。挤压膨化过程可导致淀粉糊化、蛋白质变性以及蛋白酶抑制剂等抗营养因子的失活，从而提高挤压膨化后物料的消化率。Njok等[37]将挤压膨化技术应用于婴幼儿食品的开发。挤压膨化过程高温进行，可达到灭菌效果，但由于高温时间短，也可保证物料膨化过程中营养物质流失最小化。刘太林等[38]利用培养金虫草的大米培养基为主要原料进行挤压膨化，对米粉挤压工艺进行了优化，确定了最佳加工工艺为物料含水量19%、螺杆转速147 r/min、挤压温度160 ℃，在此条件下所得米粉糊化度最好。曹家宝等[39]利用大米、绿豆为主要原料，通过挤压膨化技术研究了婴幼儿膨化米粉的工艺，确定了米粉最佳工艺条件为物料湿度14%、螺杆转速545 r/min、挤压温度175 ℃，在此条件下制得的婴幼儿米粉消化率可达91.37%，相比市售米粉，消化率得以显著提高。

由于大部分抗营养因子热敏性高，因此在挤压膨化高温高压下容易失活，从而提高米粉在婴幼儿体内消化率。由于挤压膨化过程中高温高压的条件，容易使多数酶失活，且单纯的挤压膨化技术生产的米粉具有冲调性差，冲调黏度高等缺点[40]。近年来筛选耐高温淀粉酶等其他水解酶与挤压膨化技术相结合，应用于食品加工行业的研究较广。赵志浩等[40]等通过预酶解与挤压膨化相结合处理全谷物糙米粉，使粉体水溶性指数、吸水性指数等物化性质出现明显改善。Mya等[41]通过高温α-淀粉酶与挤压膨化结合膨化玉米淀粉，使其水溶性明显升高。

2.3 喷雾干燥技术

喷雾干燥是通过机械作用，将需干燥的物料分散成为雾状微粒与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末的加工技术。喷雾干燥作为一种干燥速率高、干燥条件易控的干燥技术，在食品加工中具有广泛应用。

喷雾干燥在米粉生产中的应用是将酶解米浆高压雾化，物料在热空气作用下，物料水分迅速蒸发后得到均匀粉粒物料干燥成粉，冷却、包装过程均在密闭环境中完成，可以控制产品的微生物指标，质量安全。胡居吾等[42]利用喷雾干燥法改善婴儿米粉的溶解性。吴阳等[43]通过对喷雾干燥工艺参数的优化，研究了进风温度、进料流量、进料浓度和β-CD添加量四个因素分别对米粉工艺集粉率和水分含量的影响，改善了米粉的分散性、冲调性。虽然喷雾干燥塔内温度较高，但其受热面积大、干燥速度快、物料受热均匀，可以克服滚筒干燥和挤压膨化物料与加热金属件直接接触，受热时间长，局部温度过高，受热不均的缺点，极大改善了米粉溶解力和复水力，且物料本身不承受高温，可以有效避免米浆中热敏物质的失活。喷雾干燥法得到的米粉粒度小而均匀物料不需再粉碎，其能耗、人工费用也低于滚筒干燥，是高端婴幼儿米粉产品的优选干燥方法。喷雾干燥虽然有粉体复水率高、干燥速率快等特点，但其占地面积大、设备较贵，目前主要应用在乳制品加工，在米粉加工中应用较少。

2.4 滚筒干燥

滚筒干燥法是将预处理后的米浆混合物涂抹或喷洒在加热滚筒表面，通过滚筒的不断旋转加热，最终熟化并得以干燥的技术。齐希光等[44]以水溶性指数和吸水性指数为研究指标，考量了滚筒温度和滚筒转速对米粉品质的影响。胡秀娟等[45]结合感官评价和复水率为综合指标，对滚筒干燥制备发芽糙米速食粉进行了研究，得到的糙米粉具有良好的沉淀性，分散性和速调性。王青云等[46]在单因素实验的基础上，以滚筒蒸汽压力、滚筒转速和料膜厚度为三个主要因素，以成膜率、色泽和水分含量为响应值，采用响应面法设计优化滚筒干燥加工米粉的工艺参数。

滚筒干燥加工技术具有具有成本较低、可连续作业、热效率高，干燥速率高米粉糊化度高等优点，得到的产品复水性好，淀粉熟化程度高不易老化。但由于滚筒干燥是通过物料与热滚筒直接接触进行干燥，会造成物料受热不均部分与滚筒直接接触的物料会焦化使得婴儿食用后上火，这也是滚筒干燥应用亟待解决的关键问题。

近年来，应用于婴幼儿米粉加工行业的高端技术不断扩展，机械加工技术与酶解技术的结合也不断兴起，将生物酶解技术与机械加工技术的优点结合，物理与生化处理结合以期解决米粉冲调性差、吸收率低、滋味差等关键技术性问题。

3 婴幼儿米粉品质评价的体系发展

3.1 智能电子感官评价体系

智能电子感官评价体系包含多种电子感官设备，能够将产品的滋味、风味、咀嚼性等感官品质进行数字化表征，相较于传统的感官分析方法，智能电子感官设备具有操作方便、检测时间短、重复性好、检测结果客观等优势，对传统感官评价起到科学化、数据化的辅助作用，越来越广泛地应用到食品的生产和开发过程中。其中电子舌与电子鼻作为代表性的智能感官分析技术在食品行业中已经广泛应用。

电子舌技术是通过利用多传感阵列感测液体样品的特征，将相应信号通过信号模式识别处理对样品进行定性与定量的分析[47-49]。电子鼻技术是通过模拟生物的嗅觉系统将气味活化分子转变产生电信号，将此电信号传入计算机系统，再利用多元数据分析软件进行分析的方法[50]。通过电子鼻、电子舌与其他技术结合进行测定可以更好的进行感官评价。王玺等[51]利用电子舌、电子鼻与质构仪对红曲工程米的感官指标进行了测定，确定了最优红曲米粉添加量的工程米。蒋立文等[52]利用HS-SPME/GC-MS结合电子鼻、电子舌对毛霉型豆豉发酵过程中风味品质进行了研究。彭金月等[53]利用电子舌与人工感官评价结合的方法对中国三大干腌火腿风味特性进行了分析。

在婴幼儿米粉研制过程中，由于婴幼儿无法正确表达对米粉产品的喜好偏向，故此无法让婴儿进行感官评价，利用电子舌、电子鼻结合其他技术的智能感官分析系统替代婴儿来分析其对米粉口感的偏好，但目前电子舌与电子鼻技术在婴幼儿米粉方面的应用，几乎没有相关报道，相关应用还需进一步研究。

3.2 模糊数学感官评价体系

模糊数学感官综合评价法是通过模糊数学评价和分析对无法明确评价的食物进行逻辑思维系统分析从而进行评判的方法，此法通过建立模糊数学感官评价体系进行分析，即选择好，较好，一般，较差，差的评判标准，设定各个评判等级所占比例分值作为评判矩阵，根据评价小组成员对所选评价因素权重进行打分确定权重集，将权重与评判矩阵进行模糊变换，最终得出评价结果。通过对食品各个影响因素进行评价，可大幅度的降低传统评价过程中人为的主观误差，可应用于食品研究过程中不同的评价数字处理。模糊数学评价法已广泛应用于健康食品研发、食品评价建立[54]、工作质量评价[55]等多项研究领域。

由于婴幼儿食品安全性与可靠性要求严格，故需要测定与评价的指标较多，参考模糊数学感官评价体系建立婴幼儿米粉感官评价方法，可通过建立评定集为婴幼儿米粉气味、色泽、滋味口感、组织状态，与评价等级集进行综合计算，可综合性的得到各个评价指标均良好的婴幼儿米粉，可从各方面综合考虑，确定缓冲性、滋味、色泽等各个状态均良好的产品。

4 展望

婴幼儿早期饮食行为对其成长后期的饮食模式有着显著影响，优质的米粉既有利于婴幼儿健康发育，又有利于良好饮食模式的形成。为解决目前婴幼儿米粉存在的营养物质吸收率低、冲调性与适口性差等问题，今后婴幼儿米粉研究可能有以下趋势：生物酶解米粉前，利用全物理技术先对蛋白进行改性，以提高酶解效率；或利用生物酶解技术开发多种酶复合作用的米粉；或筛选培育在专一水解方面更高效的酶类应用于婴幼儿米粉研制；将生物酶解技术与物理加工技术相结合，筛选适与物理加工过程结合生产米粉的特异性酶；米粉进行挤压膨化过程中注重作用机理的研究，淀粉与蛋白互作研究等；利用新型感官评价方法与智能体外模拟技术相结合，研制适合婴幼儿营养需求与口味偏向性的米粉；通过米粉与肉类、蔬菜类营养粉复配形成动植物蛋白、动植物矿物质等均衡营养互补的婴幼儿米粉。因此，全物理加工技术、生物酶解技术、计算机智能技术相结合的方法，必将成为日后婴幼儿米粉研究开发的新动向、新方法。