冷藏-冷冻联合处理提高糊化谷物的复水性.pdf

2023年第36 卷第8 期冷藏-冷冻联合处理提高糊化谷物的复水性周学永，热汗古丽买买提尼亚孜，于欣，岳健雄?（1.山西师范大学生命科学学院，山西太原0 30 0 0 0；2.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津30 0 38 4）摘要：为了减少谷物淀粉的回生，选用梗米、糯米、小米、藜麦米和糯高梁米5种原料，在7 5加水糊化后放入4冰箱冷藏12 h，再转入8 0 超低温冰箱速冻2 h或者放入18 冰箱冷冻6h。结果表明：冷藏冷冻联合处理可以显著提高糊化谷物的复水性。谷物淀粉的回生并非完全不可逆，适当及时处理反而可以提高其糊化性能和复水性。关键词：冷藏冷冻处理；老化回生；谷物；复水性Improving the rehydration capacity of gelatinized grainsby combining refrigeration-freezing treatmentZHOU Xue-yong,MAIMAITINIYAZI Re-han-gu-li,YU Xin,YUE Jian-xiong(1.School of Life Science,Shanxi Normal University,Taiyuan 030000,Shanxi,China;2.College of Food Science and Bioengineering,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China)Abstract:In order to reduce the retrogradation of grain starch,five raw materials such as japonica rice,glutinous rice,millet,quinoa rice and glutinous sorghum rice were selected.After gelatinization with wa-ter at 75,t h e y w e r e r e f r i g e r a t e d a t 4 f o r 12 h,a n d t h e n t r a n s f e r r e d t o -8 0 u l t r a-l o w t e mp e r a-ture freeze for 2 h or-18 C freeze for 6 h.The results showed that the combined refrigeration-freezingtreatment could significantly improve the rehydration capacity of gelatinized grains.The retrogradation ofgrain starch is not completely irreversible,and proper and timely treatment can improve its gelatinizationand rehydration capacity.Key words:refrigeration-freezing treatment;aging and retrogradation;grain;rehydration capacity中图分类号：TS210.1谷物淀粉的回生严重影响其复水性，是制约方便食品生产的一大技术难题。谷物方便米饭的制作首先要进行淀粉糊化。糊化前淀粉团粒呈半结晶状态，随着糊化温度的升高，大量水分子进入淀粉颗粒的结晶区域，导致淀粉分子间的氢键被破坏,使淀粉分子由有序的低能量状态转化为无序的高能量状态 1-2 。淀粉糊化完成后，需要采取脱水操作,并将温度逐渐降至室温，完成方便米饭的制作过程。在脱水和降温过程中，已糊化的淀粉不可避免会发生回生现象 3，由于糊化淀粉在4左右最容易发生回生 4,通常建议糊化淀粉应避免在此温度范围内储藏或长时间停留。目前较为普遍的观点认为，淀粉回生过程是不可逆的，不可能通过糊化再次恢复到回生前的状态 5-7 。实际上淀粉回收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 5基金项目：天津市科技计划项目（17 YFZCNC00220）；天津市大学生创新项目（2 0 19 10 0 6 110 0）；晋优博科研项目（0 2 0 10 0 12）作者简介：周学永（19 6 6 一），男，博士，教授，研究方向为天然产物化学。粮食与油脂文献标志码：A文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 0 2 3-0 3生是淀粉糊化的逆过程 8，而且由于回生淀粉的结晶程度比生淀粉低，如果采取适当的技术手段加以处理，回生淀粉可以在一定程度上重新实现糊化 。淀粉回生是糊化淀粉分子重新形成氢键的过程,即使形成了结晶化的不溶性分子微束，但只要能够把氢键打开，则再次糊化是有可能实现的。研究表明冻融处理可以降低淀粉结晶强度 9 ,并引起氢键破坏 10 。本文将已糊化谷物放入4冰箱，在最适宜发生老化的条件下使糊化淀粉快速形成结晶,然后转-8 0 或-18 冰箱冷冻,通过冰晶挤压的方式破坏新生成的回生淀粉晶体，以期为提高糊化谷物的复水性研究提供参考。1材料与方法1.1材料与试剂小站稻清源示范米（梗米），天津市正弘食品有2324限公司；糯米（产地山东）、糯高梁米（产地湖北），市售；小米（晋谷2 1号），山西省农业科学院玉米研究所;藜麦米（山西静乐品种），山西亿隆藜麦开发股份有限公司。1.2仪器与设备DZKW-4型数显恒温水浴锅，北京中兴伟业仪器有限公司；BCD-232ZE3C型美菱电冰箱，长虹美菱股份有限公司；MDF-DU900VL-PC型超低温冰箱，普和希健康医疗器械（上海)有限公司。1.3试验方法1.3.1谷物的糊化称取谷物（梗米、糯米、小米、藜麦米、糯高梁米）各50 g分别放入5个30 0 mL烧杯中，加蒸馏水200mL,在7 5水浴条件下加热1h,使淀粉充分糊化。糊化完成后将谷物放入漏勺内，在清水中反复上下移动数次，洗去米粒外部的黏液。为了获得足够多的样品，每种米平行进行5次试验。1.3.2冷藏-冷冻处理将糊化谷物放人4冰箱冷藏12 h，使糊化谷物在最适宜发生老化的条件下进行回生处理，然后将回生谷物放入-8 0 超低温冰箱速冻2 h,或者放入-18 冰箱冷冻6 h。同时做不经冷藏处理直接进行冷冻的对照试验。1.3.3谷物干燥将冷冻处理的谷物放人托盘摊平，在鼓风干燥箱内以6 0 干燥2 4h,得到干燥的谷物产品。1.3.4谷物复水性测定谷物的复水性用水煮软化时间表示。称取谷物50 g放人1.5L不锈钢锅中，加水50 0 mL在电磁炉上煮沸。每隔一段时间取少量米粒放在玻璃板上，立即按压米粒，如果轻微用力就能使米粒充分延展且无硬心，则确认米粒已经软化。从开始水煮计时,到确认米粒已经软化的时间为水煮软化时间。2结果与分析2.1冷藏与-8 0 冷冻处理对谷物复水性的影响由表1可知：糊化后谷物经过8 0 冷冻处理后,米粒水煮软化时间缩短，而经过冷藏-冷冻联合方法处理后，米粒水煮软化时间则进一步缩短，且与不冷藏不冷冻谷物存在极显著差异。谷物淀粉回生后再冷冻处理，可以充分发挥冰晶对淀粉结构的损伤作用。研究 1 表明,在4条件下淀粉回生具有最大的晶体成核速率，而且淀粉在回生过程中会释放水分 6 。由于淀粉在4冷藏条件下回生粮食与油脂速率最快，释放水分的速率也最快，冷冻后产生的冰晶数量也最多,故对淀粉结晶的破坏力增强。本研究所采取的冷藏时间是12 h,淀粉回生尚不够彻底,形成的淀粉结晶也不够稳定，此时采取冷冻处理可以发挥冰晶挤压淀粉结晶的物理破坏作用，故效果较好。如果将糊化淀粉不经过4冷藏而直接进行冷冻处理,虽然也可以破坏淀粉的结构，但由于快速冷冻避开了0 4淀粉回生的最佳温度区域,冰晶对淀粉结构的破坏失去了针对性。因此，要解决淀粉回生的问题，就要针对回生的淀粉晶体实施有效破解。表1冷藏和-8 0 冷冻处理对糊化谷物复水性的影响冷藏 冷冻米的种类处理处理梗米一一+糯米一一+小米！一+藜麦米一一+糯高梁米一一+注：表示不经过处理；+表示经过4冷藏或-8 0 冷冻处理；不同字母代表差异极显著（P0.01)。为了进一步比较单纯冷冻（-8 0）与冷藏-冷冻联合处理对谷物复水性影响的差异，本研究计算了谷物水煮软化时间的减小幅度。如果采取单纯冷冻处理的方式，上述5种米水煮软化时间均有一定程度减小,其中糯高梁米减小幅度最小，藜麦米减小幅度最大；如果采取冷藏-冷冻联合处理的方式,则上述5种米水煮软化时间进一步减小,表明糊化谷物经冷藏-冷冻联合处理后可以进一步提高其复水性。此外,冷藏-冷冻联合处理对不同谷物产生的效果不同，主要与谷物营养成分不同有关。首先，处理效果与谷物中直链和支链淀粉含量有关。由表12可知：谷物直链淀粉含量低，有助于提高产品的2023年第36 卷第8 期水煮软化软化时间时间/min减小幅度/%一10.86 0.88 4+8.98 0.40 B+8.12 0.51B一9.12 0.61 A+7.04 0.42 B+5.92 0.42 C一7.04 0.354+5.10 0.39 B+4.06 0.24c一8.02 0.384+5.08 0.51 B+4.14 0.34c一8.00 0.524+6.98 0.48 B+5.18 0.40c017.3125.2322.8135.09027.5642.33036.6648.38012.7535.25【4杨喆，韩雪，张丽娟，等.抑制大米制品回生技术的研2023年第36 卷第8 期复水性。其次,处理效果与谷物中蛋白质和脂肪含量有关，试验结果表明，蛋白质和脂肪含量越高，谷物的再糊化性能就越好。由于藜麦米和小米中蛋白质和脂肪含量高，故经过冷藏-冷冻联合处理后，水煮软化时间明显缩短。表2 试验谷物主要营养成分含量的比较分析 12-16 谷物蛋白质总淀粉直链淀粉支链淀粉脂肪梗米8.68未检测17.77糯米6.55小米15.1273.84藜麦米13 16糯高粱米9.512.2冷冻温度对谷物复水性的影响由图1可知：8 0 冷冻处理谷物的水煮软化时间小于-18 冷冻处理。分析原因可能是由于-80冷冻能产生更多的细小冰晶 10 ，对回生谷物淀粉氢键有更多的挤压位点，再加之新回生淀粉分子之间的氢键数量较少、晶体尚不牢固，容易受到机械外力的影响。与-8 0 冷冻相比，-18 冷冻产生的冰晶较大，对淀粉结构起损伤作用的位点数目相对较少,破坏力减弱。1098/76543210大米糯米图1不同冷冻温度对冷藏糊化谷物复水性的影响3结论糊化谷物经过冷藏-冷冻联合处理可以显著提高其复水性。单独冷冻处理虽然也能提高糊化谷物的复水性,但效果不及冷藏-冷冻联合处理。本研究表明，淀粉的回生并非完全不可逆，适当及时处理反而可以提高其糊化性能和复水性。粮食与油脂【1何璐，杨英，林亲录大米淀粉回生机理、检测及控制方法的研究现状 J食品工业科技，2 0 15，36（8)：365 369,373.2 CH A NG Q,ZH ENG B D,ZH A NG Y,e t a l.A c o mp r e-hensive review of the factors influencing the formation ofretrograded starch J.International Journal of Biological/%Macromolecules,2021,186:163-173.【3裴斐，倪晓蕾，孙昕炀，等低聚果糖对大米淀粉回生未检测未检测76.941.3214.00606.769.2150.7953.2469.17未检出-18处理口-8 0 处理小米黎麦米谷物25【参考文献特性的影响 J食品科学，2 0 2 2，43(2)：2 7-33.75.620.8359.845.765769.174.32糯高梁究进展 J.食品工业，2 0 17，38(12)：2 58-2 6 2.【5邵颖，刘洋食品化学 M北京：中国轻工业出版,2018:55.【6 张雨，张康逸，张国治淀粉老化过程机理及淀粉抗老化剂应用的研究进展 J食品工业科技，2 0 19，40(13):316-321.【7】张龙振，臧鹏，董海胜，等食品中淀粉回生防护研究进展 J中国食品添加剂，2 0 2 1，32(1)：10 7-112.【8 黄泽元，迟玉洁食品化学 M北京：中国轻工业出版社,2 0 17:6 4-6 5.9 LIU Y,GAO J M,WU H,et al.Molecular,crystal andphysicochemical properties of granular waxy corn starch af-ter repeated freeze-thaw cycles at different freezing tem-peratures J.International Journal of Biological Macro-molecules,2019,133:346-353.10李鑫，王雨生，陈海华海藻酸钠结合超低温冷冻处理对甘薯淀粉颗粒结构和性质的影响 J食品科学,2022,43(3):47-53.11田耀旗淀粉回生及其控制研究 D无锡：江南大学,2 0 11.【12】吴峰华，叶伟华，何志平，等.旱地糯米与普通糯米常规营养成分和挥发性物质分析 J：浙江农业科学，2019,60(1):117-119.【13】田晓红，谭斌，谭洪卓，等我国主产区高梁的理化性质分析 J：粮食与饲料工业，2 0 0 9（4)：10 13.14史更生，史关燕，史宏，等晋谷2 1号优良品质的分析与研究 J杂粮作物，2 0 0 1，2 1(4)：18-19.15】申瑞玲，张文杰，董吉林，等藜麦的营养成分、健康促进作用及其在食品工业中的应用 J中国粮油学报,2 0 16,31(9):150-155.16】和丽媛，王玲，吕俊梅藜麦营养组成及生物学功能研究进展 J粮食与油脂，2 0 2 2，35(4)：11-15.