高抗性淀粉大米对方便米粉品质及GI的影响

杨 健 张星灿,2 华苗苗 罗秋雨 宋德明 周泽林，2 刘 建 任元元,2 罗霜霜 吴 淼 尤 霜 钟雪婷

(四川东方主食产业技术研究院1，成都 611130)(四川省食品发酵工业研究设计院2，成都 611130)(成都天健君农业科技有限公司3，成都 611230)

全球糖尿病人数高达4.63亿，中国约1.164亿，且潜在患病人数更多，由此带来的社会公共卫生问题严峻，为有效控制餐后血糖和体重，应尽可能摄入缓慢升高血糖的食物[1]。抗性淀粉(RS)被广泛应用于功能性淀粉基物料的加工，因其具有特殊分子结构限制了淀粉酶的亲和性，而难以被肠道酶类消化、吸收，调节糖类的吸收速度可起到稳定餐后血糖水平的作用[2]。

高RS大米的研究集中在大米对2型糖尿病(T2MD)人群餐后血糖的影响。如郑洁等[3]研究显示高RS大米有降低T2MD患者的血糖和糖化血红蛋白的趋势，在一定程度上可改善患者的血糖；施标等[4]研究表明食用“优糖米”的2型糖尿病人群的餐后血糖显著低于一般稻米，长期食用显著改善T2MD患者的HhAlc、TG、HDL-C、LDL-C和血清抵抗素浓度；张虹等[5]研究高RS适糖米能显著减少T2MD病人餐后2h内血糖的波动幅度，相较于普通大米对餐后2 h降糖作用的强弱与性别、年龄、体质指数、入院血糖无关；高静等[6]用高RS大米干预代谢综合征患者，改善血脂、血糖、血压等异常指标；王蕾蕾等[7]研究表明高RS大米对糖尿病患者血糖具有一定的调节作用；杨帆[8]等研究含高RS主食替代普通米饭可以改善患者进食后的平均血糖水平、降低血糖波动及减少低血糖发生次数。另外还有高RS大米混合搭配[9]或制备河粉[10]等研究。方便米粉是以大米为主要原料经粉碎、混料、熟化、成型、老化等工序加工制备，具有冲泡时间短、食用方便等特点[11]，利用高RS大米加工方便米粉的相关研究还鲜有报道。

本研究考察高RS大米添加量对方便米粉断条率、吐浆值、RS含量、感官评分、质构特性及GI值的影响，通过相关分析方法建立高RS大米与方便米粉品质的相关关系，进一步采用SEM和XRD方法探讨高RS大米对方便米粉微观结构的影响，从而为低GI方便米粉开发与应用实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高RS大米、普通大米、玉米淀粉。

1.2 实验仪器

米粉二级挤压生产线，JSM-5900LV扫描电子显微镜，DY 1291 X’Pert Pro MPD X-射线衍射仪，Universal T A质构仪。

1.3 方法

1.3.1 方便米粉制作工艺

方便米粉制作工艺参照本课题组前期研究[11]，将高RS大米粉与普通大米粉混合(RS大米添加量0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%)，加入玉米淀粉搅拌均匀，经和料(进料水分41%)，在高温物理场域进行二次挤压熟化，经孔径0.7mm模板挤压成型(喂料速度0.50 kg/min、一级机筒温度170 ℃、二级机筒温度50 ℃)，再经过冷却、切分、老化、烘干、冷却、包装等工序而生产方便米粉。

大米→粉碎→和料→一次挤出熟化→二次挤压成型→冷风冷却→定量切分→老化→烘干→冷却→包装→成品入库

1.3.2 混合粉基本成分测定

水分测定参照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的测定》；灰分测定参照GB/T 5009.4—2016《食品中灰分的测定》；粗蛋白测定参照GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》；粗脂肪测定参照GB/T 14772—2016《食品中粗脂肪的测定》；淀粉测定参照GB/T 5009.9—2016《食品中淀粉的测定》；直链淀粉测定参照GB/T 15683—2008《大米 直链淀粉含量的测定》；抗性淀粉测定参照NY/T 2638—2014《稻米及制品中抗性淀粉的测定》。

1.3.3 方便米粉蒸煮品质测定

断条率测定[11]：选择60根20 cm长的方便米粉样品，在500 mL沸水中浸泡6～8min后，将米粉样品捞起过冷水滤干，记录10 cm以上的米粉条数(x1)，按公式计算断条率：

吐浆值测定[11]：测定米粉含水量(W)，称取20 g左右的米粉样品(M0)，在500 mL沸水中浸泡6～8 min，将汤汁定容至500 mL，移取50 mL至已恒重的器皿(M1)中，再将其放置在(105±2) ℃条件下干燥至恒重(M2)，按公式计算吐浆值：

式中：M0为米粉样品质量；M1为恒重器皿质量；M2为恒重器皿和移取的汤汁固形物质量之和；W为米粉含水量。

1.3.4 方便米粉感官评价

参照杨健等[11]制定的鲜湿米粉感官评分表，结合方便米粉的特点进行修改制定感官评价标准。方便米粉经沸水泡6～8 min后，分放于碗中品尝，品尝小组由12位事先经过训练的人员组成。

表1 方便米粉感官评分细则

1.3.5 方便米粉质构测定[12]

取米粉样品放入盛有500 mL沸水(蒸馏水)的烧杯中，加盖静置8 min，立即将米粉捞出，在漏水丝网容器中沥干水分后进行TPA测定。测定参数：探头HDP/PFS，测前、测试、测后速度分为2、1、1 mm/s，感应力5 g，压缩率70%，时间1s。测定指标为：硬度、弹性、回复性、咀嚼性、胶着性、黏性等，确保测量在10 min内完成，每个样品重复6次实验。

1.3.6 扫描电子显微镜(SEM)分析

取方便米粉样品经冷冻干燥，通过导电双面胶将样品固定在金属样品台上，紧接着真空喷金150 s，在20kV工作电压下，基于观察米粉剖面的形貌特征来分析米粉之间的差异[13]。

1.3.7 X射线衍射(XRD)分析

方便米粉样品经冷冻干燥后粉碎过120目筛，在干燥器中平衡24 h后进行XRD分析，采用UItima IV X射线衍射仪进行测定，将样品平铺于载物台上，采用Cu-Kɑ辐射(λ=0.154 3 nm)，测试电压40 kV，电流40 mA，扫描衍射角5°～60°，扫描速率设置为2 ℃/min[14]。

1.3.8 方便米粉GI值测定方法

依据WS/T 652—2019《食物血糖生成指数测定方法》[15]的要求，征集受试者和设计实验方案。受试对象为14名健康成年人(年龄在18～40岁)，男女各半，非孕妇及乳母；其体质指数(BMI)在正常范围内(18.5～24.0 kg/m2)；均无糖尿病史(或糖耐量受损)，无其他代谢性疾病、消化系统疾病、内分泌系统疾病和精神疾病等；无对待测食物过敏史和不耐受史；近3个月内未服用影响糖耐量的营养素补充剂，以及未口服避孕药、乙酰水杨酸、类固醇、蛋白酶抑制剂和抗精神病药等药物；能够耐受至少10 h的空腹状态。所有研究对象年龄、性别、BMI差异均无统计学意义(P>0.05)，受试者在实验前均签署知情同意书。

测定方法：受试者手指经消毒挥干后用无菌采血针指尖采血，血糖仪定时测定血糖浓度。具体过程：①测定前3天受试者规律作息，正常饮食；②测定前一日晚餐避免高膳食纤维及高糖食物，22:00前开始禁食；③测定当日清晨避免剧烈运动，受试者静坐10 min后开始试食测定；④间隔5min采集2次空腹血样；⑤开始进食，严格控制进食时间，在5～10 min内进食完全部受试物及水，从第一口进食时间开始计时；⑥分别于餐后15、30、45、60、90、120 min采集血样，如必要可延长采血时间(如180 min)。保证采血时间点一致性和准确性。

式中：GIn为受试者个体的GI值；At为待测食物IAUC值；Aref为同一个体测得的至少2次参考食物IAUC平均值；GI为待测食物GI值；∑GIn为每个受试者个体的GI值之和；n为最终纳入待测食物GI值计算的受试者个体数。

根据食物GI分级判定：GI≤55，为低GI食物；5570，高GI食物。

1.4 统计分析

采用SPSS 19.0软件单因子方差分析(one way ANOVA)进行组间差异性比较，显著性水平为P<0.05和P<0.01；采用皮尔森相关系数双尾检验(Two-tailed)法。数据用(x±s)表示。

2 结果与分析

2.1 高RS大米对原料特征指标的影响

由表2可知，高RS大米对原料中脂肪、蛋白质、灰分等指标的影响不显著(P>0.05)，对总淀粉、RS、直链淀粉等特征指标的影响显著(P<0.05)。郑洁等[3]表明高RS大米的直链淀粉为26.7%，RS为7.12%，施标等[4]表明普通大米RS为0.41%，直链淀粉为17.52%，通常普通大米RS含量比较低，热米饭中RS一般低于1%，冷米饭中RS为1.0%～2.1%[16-17]。

表2 高RS大米对原料特征指标的影响/%

2.2 高RS大米对方便米粉品质的影响

由表3可知，随着高RS大米添加量的增加，方便米粉的断条率与吐浆值不断增大，高RS大米添加量低于70%变化不明显，添加量超过70%呈现跳跃式增加，这可能与直链淀粉含量高导致方便米粉易脆、易断条有关[18]。而米粉中总淀粉含量会逐渐减少，但RS的含量逐渐增加，这是由于高RS大米总淀粉略低于普通大米，但RS含量明显高于普通大米，RS有助于降低最终产品的GI值[19]。

表3 高RS大米对方便米粉品质的影响/%

由表4可知，方便米粉的断条率与原料中RS、直链淀粉呈极显著正相关性(P<0.01)，与总淀粉含量呈极显著负相关性(P<0.01)；方便米粉吐浆值与原料中RS、直链淀粉呈极显著正相关性(P<0.01)，与总淀粉含量呈极显著负相关性(P<0.01)；方便米粉总淀粉与原料中总淀粉含量呈极显著正相关性(P<0.01)，与直链淀粉与RS含量成负相关性(P<0.01)，米粉产品中RS与原料中总淀粉、RS、直链淀粉含量的相关性相反；米粉中断条率、吐浆值、总淀粉、RS与原料中脂肪、蛋白质、灰分没有显著的相关性，这可能与高RS大米原料中直链淀粉含量高有关[20]，也可能是物料中脂肪、蛋白质、灰分不是影响米粉断条率、吐浆值、RS的关键因素。

表4 原料特征与方便米粉品质的相关性

2.3 高RS大米对方便米粉质构的影响

由表5可知，随着高RS大米添加量的不断增加，方便米粉样品的质构特性指标硬度逐渐增加，黏性、弹性、回复性先增加后减少，对粉饼高度、咀嚼性几乎没有影响，对胶着性的影响无规律可循。这可能与高RS大米自身直链淀粉、RS含量高有关，直链淀粉含量多导致氢键生成多，进一步与淀粉分子链的氢键交联，聚合度提高，米粉容易老化回生，形成的凝胶强度大，引起米粉样品的硬度、咀嚼性增加，因而米粉的质构品质较好[21,22]。

表5 高RS大米对方便米粉质构特性的影响

由表6可知，方便米粉的质构特性指标硬度、弹性、回复性与原料的总淀粉含量呈极显著负相关性(P<0.01)，而与原料的直链淀粉、RS含量呈极显著正相关性(P<0.01)；方便米粉的黏性与原料的总淀粉呈极显著正相关性(P<0.01)，同时与原料的直链淀粉、RS含量呈极显著负相关性(P<0.01)；样品高度、咀嚼性、胶着性与原料各指标无相关关系(P>0.05)，样品各指标与原料中脂肪、蛋白质、灰分无相关关系(P>0.05)。这与大米中蛋白质能与淀粉发生相互作用，形成网状结构，在糊化过程中保护淀粉颗粒，进而增加米粉的耐热(>200 ℃)能力，保持了凝胶的硬度和黏性，降低断条率的研究结论相悖[23，24]，可能是因为工艺与设备的差异，加热温度较低与加热时间相对较短，导致直链淀粉含量较高的高RS大米难以完全糊化，造成米粉挤丝困难有关，因而影响米粉加工效果及最终产品品质[25]。

表6 原料特征与方便米粉质构的相关性

2.4 高RS大米对方便米粉感官评分与GI值的影响

食物中碳水化合物水解后可被直接利用或转化为脂肪储存，进入人体血糖迅速升高，人体通过分泌胰岛素抑制抑制糖异生作用而降低血糖水平。2 h后血糖慢慢下降，接近或低于空腹血糖水平为餐后血糖反应。以摄取50 g葡萄糖为碳水化合物的计算基数，餐后血糖的变化较25 g的碳水化合物基数更为精确，系统误差更小[26]。

随着高RS大米添加量的增加，方便米粉样品的GI值与感官评分均随之降低，这可能与高RS大米中直链淀粉和RS含量高有关，直链淀粉含量过高会影响米粉的品质，RS含量高能降低米粉的GI值[3-9]，当高RS大米添加量为70%时，方便米粉的感官评分超过80分，米粉的GI值接近40，预计配上调味料包后产品GI<55，仍然是低GI食品[15]。

图1 高RS大米对方便米粉感官评分与GI值的影响

由表8可知，方便米粉的GI值和感官评分与原料总淀粉含量呈极显著负相关(P<0.01)，与RS和直链淀粉含量呈极显著正相关(P<0.01)，但与脂肪、蛋白质、灰分的相关性不显著(P>0.05)；原料中的RS与直链淀粉含量不仅影响方便米粉的感官评分，而且影响方便米粉的GI值。研究表明，直链淀粉和RS含量较高的大米具有较低的GI值，可以推断出大米制品中直链淀粉与RS高时GI值也较低[27，28]。RS作为一种功能性质类似膳食纤维的淀粉质物质，不能被健康人体小肠所消化吸收，因此方便米粉中直链淀粉与RS含量越高，胃肠道消化吸收就越慢，葡萄糖释放的速度也越慢，米粉的GI值也就越低，这与本结论基本相符[29-31]。

表7 原料特征与方便米粉感官评分与GI值的相关性

2.5 高RS大米添加对方便米粉微观结构的影响

由图2可知，高RS大米制作的方便米粉剖面结构连续性较好，结构更为致密，孔洞明显较少，这可能是高RS大米的添加提高了原料中的直链淀粉与RS的含量，直链淀粉含量较高时生成氢键较多，淀粉分子链通过氢键交联，聚合度提高，米粉冷却时更易老化回生，形成的凝胶强度大，从而提高了方便米粉制作过程的凝胶效果[21,22]。

图2 方便米粉的SEM扫描图(×2 000)

2.6 方便米粉的XRD分析

XRD法通过测定淀粉体系内晶体含量来反映淀粉的回生效果，结晶的含量和大小决定衍射峰的高度与宽度，峰越高、越窄表明结晶含量越高，结晶效果越完整，回生效果也就越好[32]。由图3可知，添加高RS大米的方便米粉样品在14°附近有一个特征峰，普通大米制作的样品则没有，可能是RS含量高所导致，这与已有研究报道淀粉老化过程中A型到B型衍射峰的转变在17°附近有一特征峰结论略有差异[33]。另外还有一特征峰在20°附近，普通大米与高RS大米制备的方便米粉样品均已出现，通常被认为是直链淀粉与天然存在的脂质复合所形成的复合物，作为一种抗消化的产物对于人体血糖的调节有一定作用，与相关研究吻合[34,35]。

图3 方便米粉的XRD图

3 结论

研究高RS大米对方便米粉冲泡特性、质构特性、感官评分、微观结构及GI的影响。结果表明，高RS的添加提高了方便米粉断条率与吐浆值，降低感官评分值；方便米粉硬度、咀嚼性有所增加，黏性、弹性、回复性先增加后减少；提高了方便米粉中RS的含量，并使其GI值降低；通过SEM分析，高RS大米较普通大米制作的方便米粉剖面结构更具连续性，结构更为致密，孔洞明显减少；通过XRD分析，添加高RS大米的方便米粉在14°附近有一个特征峰。