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华南农业大学张名位研究员等:不同葡萄糖当量值预消化大米膨化粉的理化性质和结构特性
2023-10-25作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
特殊医学用途配方食品是为特定疾病人群提供营养支持而专门加工配制的配方食品。有研究表明,作为特医食品原料中主要碳水化合物营养素之一的麦芽糊精会导致肠道损伤、炎症和促进有害微生物的增殖和定植等变化。大米含有特殊的谷物风味,无致敏性,淀粉(碳水化合物)含量占比超80%,故可作为麦芽糊精的替代物应用到特医食品中。大米挤压膨化处理是将大米粉应用到特医食品的主要途径,但膨化大米粉的黏度远高于麦芽糊精,易引起粉剂产品冲调性问题和乳剂产品稳定性问题。使用生物酶水解结合挤压膨化处理谷物原料可改变原料物理和结构特性。
1 不同DE值预消化大米膨化粉WAI和WSI比较
如图1所示,经过预酶解处理后,预消化大米膨化粉的WAI随其DE值增大而显著降低(P<0.05),由7.11(DE 0组)降低至1.71(DE 15组),降幅达76%;相反,预消化大米膨化粉的WSI则随DE值增大显著提高(P<0.05),由29.48%(DE 0组)提高至73.49%(DE 15组),增幅达149.29%。其中,DE 15的大米粉在所有样品中WAI最小,WSI最大。
在预酶解-挤压膨化处理过程中,大米所含淀粉被α-淀粉酶降解成小分子糖和糊精类物质,可形成的淀粉凝胶减少,预消化大米膨化粉亲水性变弱,WAI下降;与此同时,随着酶解产生的小分子糖和糊精等可溶性糖增加,预消化大米膨化粉在水中的分散性增强,WSI升高。WAI的降低和WSI的提高有利于预消化大米膨化粉在水中溶解,冲调时不易结块,溶解速度快。
2 不同DE值预消化大米膨化粉流动性比较
3 不同DE值预消化大米膨化粉糊化度及糊化特性比较
4 不同DE值预消化大米膨化粉可溶性蛋白含量比较
如图3所示,结果表明,随着DE值增大,预消化大米膨化粉的可溶性蛋白含量逐渐降低,DE 10组可溶性蛋白含量较DE 0组降低了74.87%,而DE 15组样品虽然较DE 10组样品可溶性蛋白含量进一步降低,但两组并无显著差异(P>0.05)。大米中的淀粉和蛋白质相互包裹并结合,随着淀粉酶解程度的加深,与淀粉相结合的蛋白质被游离出来的含量不断增加;经过高温高压挤压膨化处理后,失去淀粉包裹保护作用的游离态蛋白质严重变性,这可能是导致可溶性蛋白含量随样品DE值增大而不断降低的原因。
5 不同DE值预消化大米膨化粉快消化淀粉含量比较
6 不同DE值预消化大米膨化粉微观结构比较
如图5所示,所有预消化大米膨化粉均呈现不规则形态,表面均有不同程度的裂纹和鳞状结构。相对而言,DE值为0的预消化大米膨化粉表面较为光滑,鳞状结构较少,随着DE值增大,预消化大米膨化粉表面的裂纹越来越多,鳞状结构越来越明显,粉体不规则程度增加;其中DE 10和DE 15的样品组表面还观察到了细小的孔洞(图5D、E),这应该是α-淀粉酶酶解淀粉引起的结构变化。疏松多孔的结构一方面有利于水分进入粉体内部,使其具有良好的水溶性;另一方面,有利于提高其松散状态,增强粉体流动性,这与1、2节中高DE值的预消化大米膨化粉WSI、Carr指数和Hausner比值等指标增大相符。
7 不同DE值预消化大米膨化粉X射线衍射分析
如图6所示,原大米粉在2θ 15°、17°、18°、23°处有较强的衍射峰,其中2θ 17°、18°为连续的双峰,呈现典型的A型结构。经过挤压膨化处理后,大米粉的衍射峰减少,出峰位置也发生了变化,在2θ 13°、20°处出现较强的衍射峰,淀粉由原来的A型变为V型结构。此外,经过预酶解处理的大米膨化粉与原大米膨化粉相比,其晶型均为V型结构。大米粉经过挤压膨化处理后,晶型由A型变为V型,这与直链淀粉-脂质复合物的形成有关,这种复合物会阻碍直链淀粉的重排,延缓体系中回生现象的发生。这与3节糊化特性研究中随着DE值增大预消化大米膨化粉回生值减小,淀粉不易老化的研究结果相符合。
此外,发现原大米粉的相对结晶度为20.67%,经过挤压膨化后,大米粉的相对结晶度显著下降(P<0.05),可能是由于大米粉在通过挤压机时受到高温高压以及剪切力的综合作用,淀粉的结晶结构被破坏,无定形区域面积增加,导致相对结晶度降低,这与5节中预消化大米膨化粉快消化淀粉含量随DE值增加而增大的研究结果相符;而不同DE值预消化大米膨化粉相对结晶度无显著差异(P>0.05)。
8 不同DE值预消化大米膨化粉蛋白质二级结构含量分析
结 论
制备了不同DE值预消化大米膨化粉,并评价了其理化性质及结构特性。结果表明,随着DE值增大,预消化大米膨化粉的WAI、糊化度、可溶性蛋白含量、最终黏度等指标整体呈降低趋势;而WSI、Carr指数、Hausner比值、粉体流动性等有所提高;此外,经过预酶解处理后,DE值大的样品组微结构表面变得粗糙多孔,但与原大米膨化粉比,不同DE值预消化大米膨化粉中淀粉的相对结晶度以及蛋白质二级结构并无明显变化。研究结果为大米粉替代麦芽糊精在特医食品中的应用提供了一定理论基础。