挤压重组米食用品质改良及消化性研究

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挤压重组米(Extruded rice,ER)是一种通过挤压技术制备的米粒形制品。由于挤压过程中高温、高压和高剪切力的作用,ER通常具有更短的熟化时间,但这可能也导致了ER具有蒸煮损失率高、米粒成形性差、口感软烂和消化性高等问题,严重影响了其食用品质。原料的理化性质及挤压过程中分子间的相互作用可能决定了ER的食用品质,因此本研究通过预发酵处理(Pre-fermentation treatment,PFT)和添加单硬脂酸甘油酯(Glycerin monostearate,GMS)分别探究了原料的理化性质和挤压过程中淀粉与脂质的相互作用对ER食用品质的影响及机制,并对其消化性进行了评估。主要研究结果如下:(1)PFT明显改变了原料米粉的理化性质。PFT后,米粉的蛋白质、脂质和灰分含量分别从8.36%、0.33%和0.49%降低至4.55%、0.12%和0.18%,总淀粉和直链淀粉含量分别从90.39%和17.32%提高至94.99%和19.82%。PFT后,原料中淀粉的结构也发生了改变,淀粉颗粒的无定形区域被部分水解,相对结晶度和短程有序度提高,淀粉的重均分子量(Mw)从4.94×10~8 g/mol降低至2.46×10~8 g/mol,支链淀粉的短链、长链和超长链比例分别从28.97%、9.29%和0.88%提高至30.54%、10.44%和1.23%,中链的比例从60.86%降低至58.52%,这可能与PFT过程中微生物的生长繁殖产生的酸和酶对米粉中淀粉、蛋白和脂质等的降解有关(微生物组成发生改变,乳酸浓度提高至20.17 mg/mL,发酵液的pH从6.33降低至4.42,可溶性蛋白和还原糖分别从0.18 mg/mL和0 mg/mL提高至1.77 mg/mL和0.3 mg/mL)。PFT明显改善了ER的食用品质,使ER的蒸煮损失率从11.04%降低至5.42%,米粒成形性提升,口感提升(硬度和黏度分别从1386 g和33 g·sec提高至1750 g和48 g·sec)。这可能是由于蛋白质、脂质和灰分等的减少以及直链淀粉、支链淀粉长链和超长链比例的提高促进了ER中淀粉分子间的相互作用,使其形成了更加均匀、致密和稳定的凝胶结构。(2)挤压过程中,原料的化学组成无显著变化,但淀粉的结构发生显著变化。经过挤压后,淀粉的结晶结构被破坏,相对结晶度从28.12%降低至7.28%,淀粉分子发生降解,Mw从14.45×10~7 g/mol降低至4.22×10~7 g/mol。淀粉结构的破坏可能削弱了淀粉分子间的相互作用,使ER的凝胶结构减弱(G′和G′′降低,Tanδ降低),硬度和黏度降低。淀粉结构的破坏同时也暴露出更多能与水分子结合的羟基,使挤压米粉的水溶性提高(100℃时,水溶性从11.17%提高至41.05%),ER的蒸煮损失率提高。添加0.5~1.5%GMS可以显著改善ER的食用品质,使ER的蒸煮损失率从10.13%降低至3.87%,米粒成型性提升,米饭的口感提升,硬度从948 g提高至1570 g,黏度从52 g·sec降低至24 g·sec。ER食用品质的提升可能与挤压过程中淀粉-GMS复合物的形成有关,随着GMS的添加,淀粉与GMS形成V型结晶结构,相对结晶度从7.28%提高至15.85%,复合指数从2.63%提高至69.09%。淀粉-GMS复合物的形成限制了ER中淀粉的吸水溶胀和溶解,100℃时,米粉的吸水性从853.53%降低至522.15%,水溶性从41.05%降低至10.22%,同时也使ER的凝胶结构增强(G′和G′′提高)。(3)PFT和添加GMS均能改善ER的消化性。预发酵处理15天使ER中淀粉的RDS、C∞和k分别从62.06%、91.98%和4.90×10-2降低至59.48%、85.65%和4.48×10-2,RS从7.67%提高至10.11%。PFT对ER消化性的降低可能是由于蛋白质、脂质和灰分含量的降低以及直链淀粉、支链淀粉长链和超长链比例的提高增强了淀粉分子间的相互作用,形成了更加均匀致密的凝胶结构。添加0.5~1.5%GMS显著降低ER中淀粉的消化性,RDS、C∞、k值从62.06%、91.98%和4.90%降低至53.61%、81.61%和3.95%,RS从7.67%提高至18.25%。GMS对挤压重组米中淀粉消化性的降低可能与淀粉-脂质复合物的形成限制了消化酶与淀粉间的结合有关。
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