微波稳定米糊层粉(MSF)对早籼米面粉及半干米面非挤压和挤压体系凝胶特性的影响

时间:2026年2月7日
来源:Journal of Cereal Science

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微波稳定的米糠层 flour(MSF)作为添加剂改善早籼稻面粉和半干米面条的功能特性与感官品质,降低脂氧化酶活性,抑制非酶促氧化,同时提升水分保持能力、凝胶硬度及营养强化效果,但添加量需≤5%以避免负面作用。

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宋雅坤|王青|莫伟玲|关春敏|范桥|朱建华|周文华|林秦璐|刘春
中国中南林业科技大学食品科学与工程学院国家水稻及副产品深加工工程技术研究中心,长沙410004

摘要

制备了微波稳定的米糊层粉(MSF,功率600 W,时间150 s,水分含量18%),并将其以0-5%的比例添加到早籼米面粉混合物和半干米粉(SDRN)中。实验结果表明,MSF降低了米糊层的L*和b*值,但提高了a*值;改善了产品的持水性、吸水性、溶解性和膨胀能力;提高了糊化温度,但降低了糊化粘度;降低了G′和G′′值,同时增强了凝胶的硬度、凝聚性和弹性(具有均匀的孔结构)。对于半干米粉,MSF虽然增加了断裂率和煮熟损失,但提高了感官评分(香气、外观和质地)。弹性先增加后降低;添加量超过5%时会导致裂纹。MSF重新分配了水分(较少结合较弱的水分,更多自由水),降低了RDS(9.8%)和SDS(7.5%),提高了RS(7.5%),降低了eGI和GL值。MSF提高了凝胶的质量和营养价值,但添加量需控制在5%以内以保持平衡。

引言

米糊层粉是水稻加工的重要副产品,富含蛋白质、矿物质、维生素和生物活性成分(如酚类化合物)。在有色水稻品种(如黑米或紫米)中,米糊层还是花青素的主要来源(Wu等人,2016年)。米糊层营养价值极高;据报道,仅占全谷物重量20%的米糊层所含的营养成分即可与整个谷物的营养价值相当。然而,在水稻精炼过程中,约30%的副产品因碾磨和抛光操作而被去除(Aleixandre和Benavent-Gil,2019年)。这些高营养成分通常被丢弃,导致资源浪费和环境压力。现代食品加工技术能够精确分离并保留米糊层,使其成为兼具营养和功能的理想原料。例如,经过基因改良的紫色香糯稻1306品种的蛋白质、脂肪、矿物质、维生素和膳食纤维含量显著增加。这些成分,尤其是花青素和膳食纤维,被认为有助于调节新陈代谢并降低心血管疾病风险(Li等人,2022年)。在食品工业中,米糊层粉(或其未精炼的形式——米糠,其中含有米糊层)因其独特的物理化学性质而被广泛用于提高产品质量。例如,添加15%米糠的饼干显示出较低的烘焙损失和更高的营养价值(Klunklin和Savage,2018年)。
然而,米糊层中丰富的脂质和活性酶系统容易引发水解和氧化变质(Zhang、Ma等人,2022年)。储存过程中,游离脂肪酸在脂氧酶的作用下产生丙二醛等物质,导致“陈米异味”现象并加速品质下降。研究表明,功率为4.2 kW、水分含量为22%的微波处理可将脂酶活性抑制85.7%,过氧化物酶活性抑制95.1%。Li(Li等人,2016年)的研究表明,功率为4 kW、处理时间为10分钟的微波处理不仅将脂酶活性维持在7.94%的低水平,还完全破坏了脂氧酶活性,这对防止脂质氧化至关重要。此外,该处理条件对材料中的功能性成分(如生育酚、奥利扎醇等)没有显著影响,表明微波处理有利于成分保留。研究表明,微波处理后的水稻副产品具有更强的抗氧化活性和更好的发泡性能及吸水能力,为开发长期稳定的功能性食品提供了技术支持(Bae等人,2001年)。通过优化微波功率、处理时间和水分含量的协同效应,该技术不仅可以延长保质期,还能促进水稻副产品的高值利用(Patil等人,2016年)。
米粉作为东亚和东南亚的主食,因其细腻的口感和多样性而受到青睐(Guan、Liu等人,2023年),主要分为新鲜湿米粉、干米粉和半干米粉(SDRN)(Song等人,2024年)。SDRN通常通过机械挤压制成薄圆形条状,其适当的水分含量有助于保持良好的食用品质和延长保质期(Guan、Long等人,2023年)。研究表明,米粉加工过程中的关键物理化学变化包括米淀粉的糊化,随后淀粉分子在分子间力的作用下重新排列形成凝胶网络结构(Li等人,2021年)。这种凝胶网络对产品的弹性和韧性至关重要。同时,添加辅助成分也会影响米粉品质。添加稳血糖米、普鲁兰酶和豌豆粉可以显著降低即食米粉的水解指数和预测血糖指数,有助于开发低GI的便捷米制品(Qian等人,2019年)。研究发现,将紫米粉与早籼米粉混合可提高紫米米粉的品质,花青素的保留率可达65.68%。添加绿豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉可增强黑米米粉的弹性和拉伸性能,降低体外淀粉消化率,减少烹饪过程中的总多酚损失,提高肠道消化过程中的多酚释放率,并保持较高的DPPH和ABTS自由基清除率(Jin等人,2022年)。在实际生产中,由于淀粉含量不仅与成品米粉的硬度显著相关,还直接影响口感质量,因此通常选择适合的早籼米作为主要原料(Zhang、Kong等人,2022年)。评估米粉品质时,关键指标包括烹饪特性(如断裂率和煮熟损失率)和感官特性(如颜色、风味、口感等)。此外,常采用多种技术方法(如淀粉糊化性质分析、热力学参数测定、流变性质表征、水分迁移状态检测和微观结构观察)来系统研究这些物理化学指标与米粉食用品质之间的内在关系(Yang等人,2024年)。
因此,本研究将微波稳定的米糊层粉引入早籼米面粉和半干米粉系统中,探讨了其对早籼米面粉糊化性质和半干米粉凝胶性质的影响。旨在通过利用水稻副产品来提高半干米粉的营养和感官品质,从而为生产营养丰富、口感良好的产品奠定科学基础。

材料

米糊层粉(来自中子1号紫米)由(中国益阳的中农 Rice Industry Co., Ltd)提供,通过智能定向碾磨获得。早籼米(Zhenguiai)购自(中国广州的广东省粮食储备有限公司)。实验所用试剂包括硫酸铜、硫酸钾、硼酸、石油醚、酒石酸钾铁氰化钾、磷酸二氢钠、Tween 20、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、溴化钾等。

微波功率、时间和材料水分含量的单因素实验

如图S1所示,增加微波功率(400-800W)显著降低了RALF中的脂肪酸值(FAV)、脂氧酶(LOX)活性和丙二醛(MDA)含量,通过加速酶失活和降低水分活性抑制了脂质氧化和非酶促氧化。然而,800W的功率会导致轻微烧焦,因此确定500–700W为最佳功率,以平衡效果并防止过热(Khasi和Azizkhani,2022年)。处理时间延长至60-180秒。

结论

本研究成功证明,微波辅助稳定处理(功率600 W,时间150 s,水分含量18%)是提高米糊层粉(MSF)储存稳定性的有效方法。将MSF加入早籼米面粉和半干米粉中显著改善了其功能性质。特别是,MSF提高了面粉的凝胶质地,并通过增加膳食纤维和灰分含量增强了米粉的营养价值。

伦理声明

本手稿中的感官评估实验遵循了既定的伦理指南。我们确认本研究符合所有规定,并已获得参与者的书面知情同意。

作者贡献声明

王青:撰写初稿、软件使用、方法设计、实验实施、数据管理。宋雅坤:撰写初稿、项目管理、实验实施、数据管理、概念构思。关春敏:审稿与编辑、监督、方法设计、数据分析。莫伟玲:监督、软件使用、方法设计、实验实施、数据管理。刘春:监督、资源协调、项目管理、实验实施、资金筹集。林秦璐:监督、软件使用

未引用参考文献

Guan等人,2023年;Zhang等人,2022年;Zhang等人,2024年。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了湖南省教育厅重点研究项目(项目编号:24A0207)、广东省北部地区食品与药用资源开发利用重点实验室开放基金(项目编号:FMR2023008Z)、湖南省科技创新计划(项目编号:2023ZJ1070)以及山东泰山产业领军人才计划(资助编号:tscx202408168)的支持。感谢湖南中农 Rice Industry有限公司的支持。

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