富铬发芽糙米粉性质分析及其在馒头中的应用研究_李甜.pdf

第 14 卷 第 11 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.11 2023 年 6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun.,2023 基金项目:安徽高校自然科学研究重大项目(KJ2020ZD012)Fund:Supported by the Major Projects of Natural Science Research in Anhui Universities(KJ2020ZD012)*通信作者:丁志刚,副教授,主要研究方向为食品营养与安全。E-mail:*Corresponding author:DING Zhi-Gang,Associate Professor,Anhui Institute of Science and Technology College of Food Engineering,Chuzhou 233100,China.E-mail: 富铬发芽糙米粉性质分析及其在 馒头中的应用研究 李 甜,丁志刚*,陈雅南,陈 磊(安徽科技学院食品工程学院,滁州 233100)摘摘 要要:目的目的 探究富铬发芽对糙米粉性质的影响及其应用特性研究。方法方法 通过单因素实验明确发芽糙米中有机铬最佳富集工艺,对普通糙米粉、普通发芽糙米粉、富铬发芽糙米粉的热力学性质、结晶结构、短程有序结构及表面微观结构进行比较。将富铬发芽糙米粉应用于馒头制作,并对糙米馒头的质构分析、感官评分、水解氨基酸总含量进行研究。结果结果 糙米在浸泡时间 12 h、发芽温度 30、三氯化铬溶液质量浓度为 80 mg/L 时,有机铬含量达到最高 0.266 mg/kg,此时有机铬转化率为 50.7%。富铬发芽糙米粉与普通糙米粉相比,糊化焓值升高 14.49%,淀粉结晶结构未改变,无新的化学物生成,但表面完整性破坏。在小麦粉中添加 20%比例富铬发芽糙米粉使馒头的硬度升高 52.30%,胶黏性升高 30.64%,咀嚼性升高 32.21%,弹性降低 32.30%。水解氨基酸总含量升高 3.37%。此时糙米馒头的感官评分最高,为 87.7 分,最易被人们接受。结论结论 富铬发芽过程并未改变糙米粉的理化性质,20%糙米粉添加比例接受度最高,这可为富铬发芽糙米粉的应用提供参考依据。关键词关键词:富铬发芽糙米;理化性质;馒头;质构;感官评分 Properties analysis of chromium-rich germinated brown rice flour and its application in steamed buns LI Tian,DING Zhi-Gang*,CHEN Ya-Nan,CHEN Lei(College of Food Engineering,Anhui Institute of Science and Technology,Chuzhou 233100,China)ABSTRACT:Objective To investigate the changes in physicochemical properties of brown rice and its application characteristics after chromium-rich germination process.Methods The best enrichment process of organic chromium in germinated brown rice was clarified by single factor experiment,and the thermodynamic properties,crystalline structure,short-range ordered structure,and surface microstructure of common brown rice flour,common germinated brown rice flour and chromium-rich germinated brown rice flour were compared.The chrome-rich germinated brown rice flour was used in the production of buns,and the texture analysis,sensory score and total content of hydrolyzed amino acids of brown rice buns were studied.Results The brown rice reached a maximum of 0.266 mg/kg of organic chromium at a germination temperature of 30C for 12 h and a mass concentration of 80 mg/L of chromium trichloride solution,which resulted in a conversion rate of 50.7%.Chromium-rich germinated brown rice flour had 14.49%higher enthalpy of pasting compared to regular brown rice flour.The crystalline structure of the starch was unchanged and no DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.11.010122 食品安全质量检测学报 第 14 卷 new chemicals were formed,but the surface integrity was broken.The addition of 20%of chromium-rich germinated brown rice flour to wheat flour increased the hardness of steamed buns by 52.30%,increased the stickiness by 30.64%,increased the chewiness by 32.21%,and decreased the elasticity by 32.30%.The total content of hydrolyzed amino acids was 3.37%higher.At this point,brown rice buns had the highest sensory score of 87.7,making them the most acceptable to people.Conclusion The chromium-rich germination process does not change the physicochemical properties of brown rice,which provides a reference for the application of chrome-rich germinated brown rice flour.KEY WORDS:chromium-rich germinated brown rice;physical and chemical properties;buns;qualitative structure;sensory score 0 引 言 铬作为人体基本营养元素之一1,能提高机体内糖原合成酶的活性2,促进糖原合成并抑制糖异生34,从而调节糖类、脂类等正常代谢5。糙米是将带壳稻谷用砻谷机进行脱壳后不再进行其他加工的米,由米糠、胚芽和胚乳三部分构成6。糙米富含蛋白质、膳食纤维等营养物质,发芽过程中,其内源酶的活性增强,糙米中水解氨基酸的总含量增加7,其中包括人体必需氨基酸赖氨酸及功能性成分-氨基丁酸89。另外,糙米在发芽过程中酶的催化作用是将添加的无机铬转化为有机铬的重要方式,可提高铬的安全性及可利用性10。研究显示,发芽糙米能有效抑制体内糖基化最终产物(advanced glycationend-product,AGE)的生成,降低糖尿病并发症11。另外,富铬发芽糙米粉也具有潜在营养和药理学价值,有一定的生物活性和较强的抗氧化活性12,能够显著改善由糖尿病引起的高血糖症状13,是一种理想的糖尿病预防和辅助治疗食品。但糙米粉质地坚硬,口感粗糙,发芽过程会改变糙米的功能性及营养成分,使糙米粉的还原糖和灰分增加,直链淀粉减少14。王娜等15通过糙米粉和发芽糙米粉的理化性质对比,发现发芽后的糙米粉颗粒结构变得疏松。目前,鲜见富铬发芽过程对糙米粉理化性质影响及富铬发芽糙米粉与普通糙米粉的差异对比研究。基于此,本研究首先通过单因素实验明确发芽糙米中有机铬最佳富集工艺,对普通糙米粉、普通发芽糙米粉、富铬发芽糙米粉的热力学性质、结晶结构、短程有序结构、水解氨基酸总含量及表面微观结构进行比较,探究糙米经过富铬发芽过程后理化性质的变化。并在此基础上,通过在小麦面粉中添加一定比例的富铬发芽糙米粉来制作馒头,并对糙米馒头的质构分析、感官评分进行研究,考查富铬发芽糙米粉在食品中的应用特性,以期为富铬发芽糙米粉的应用开拓道路。1 材料与方法 1.1 材料和试剂 小麦粉(想念食品有限公司);富铬发芽糙米粉(安徽科技学院食品加工实验室);带壳糙米(辰鸣商贸有限公司);酵母粉(安琪酵母股份有限公司)。铬标准溶液(1000 g/mL)、次氯酸钠溶液、氢氧化钠、硫酸、六水氯化铬、二苯卡巴肼、无水乙醇(分析纯)(国药集团化学试剂有限公司)。1.2 仪器与设备 JGMJ8098 稻谷精米检测机(上海嘉定粮油仪器有限公司);DHG-9030A 鼓风干燥箱(上海三发科学仪器);DSC 3 差示扫描量热仪梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;CT3 质构仪(美国 Brookfield 公司);XD-3X-射线衍射仪(北京普析通用仪器有限公司);FTIR-850 红外傅里叶光谱仪(岛津企业管理有限公司);Biochrom 30+氨基酸全自动分析仪(德国 Biochrom 公司);JSM5600LV 扫描电子显微镜(日本 JEOL 公司)。1.3 实验方法 1.3.1 富铬发芽糙米的制备 制备流程:原料脱壳筛选清洗消毒浸泡发芽灭活干燥。脱壳:用 JGMJ8098 稻谷精米检测机对稻谷进行脱壳处理制成糙米。消毒:将已经挑选好的糙米浸泡在 1%次氯酸钠溶液中,30 min 后取出,用蒸馏水冲洗 23 次,备用。浸泡:用六水氯化铬与蒸馏水按比例配制各浓度三氯化铬溶液,将消毒好的糙米以料液比 1:1.25(g:mL)的比例浸泡于一定浓度的三氯化铬溶液中,置于一定温度下一段时间,取出后备用。发芽:准备若干个培养盘,将浸泡好的糙米置于培养皿中,用湿润的纱布覆盖糙米,将稻谷放于一定温度下培养,并在需要时喷洒蒸馏水保持湿润。(注意稻谷要适当的堆积在一起,有利于发芽)培养一段时间后稻谷的芽长达到 12 mm 时取出。灭活:将已经发芽的稻谷放入 80干燥箱中,30 min 后取出。干燥:将灭活后的发芽糙米放入 50鼓风干燥箱中烘干 12 h,使发芽糙米中的水分彻底蒸发,最后磨粉即可得取样测定。第 11 期 李 甜,等:富铬发芽糙米粉性质分析及其在馒头中的应用研究 123 1.3.2 单因素实验方法 在预实验基础上设计单因素实验,三氯化铬质量浓度为(60、80、100、120、140 mg/L)、浸泡时间(6、8、10、12、14 h)、浸泡温度(20、25、30、35、40)作为单因素实验的影响因素,以发芽糙米中总铬含量及有机铬含量为考察指标,进行发芽糙米中有机铬转化率的研究,优化出最佳工艺方法。1.3.3 发芽糙米中总铬含量测定 标准曲线绘制:吸取铬标准溶液 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10.0、12.0、15.0、20.0 mL,置于 100 mL容量瓶中,加蒸馏水稀释,再依次加入4 mL硫酸溶液(V硫酸:V水=1:6)和 2.0 mL 二苯卡巴肼溶液(5 g/L),稀释至刻度后摇匀,静止 30 min,在波长 540 nm 处测吸光度,以铬标准溶液浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制铬溶液标准曲线线性回归方程为:A=0.414x+0.00215(r2=0.9996),吸光度与铬标液浓度表现出良好的线性关系。试样处理:参考吴晓星16的测定方法,称取 1.3.1中制得的富铬发芽糙米粉 2.0 g,换算出总铬浓度。1.3.4 发芽糙米中有机铬含量测定 称取 1.3.1 中富铬发芽米粉 2.0 g,将米粉放入 50 mL离心管中加入蒸馏水浸提 12 h 后,离心机 3500 r/min 离心10 min,倒掉上清液。重复离心操作 3 次沉淀物倒出过滤放入坩埚中,在电炉上碳化完全,将坩埚放入马弗炉内600进行灰化,冷却至室温后取出,再加入硫酸溶液使灰分溶解,用 1.3.3 中方法测定有机铬含量。1.3.5 有机铬转化率的换算 根据标准曲线所得的吸光度与铬标准溶液体积的线性方程,求出样液中铬含量,富铬发芽糙米中铬的含量用X(mg/kg)表示,根据公式(1)进行计算:X=100Cm (1)式中:X样品中铬的含量(mg/kg);C溶液中铬的含量(g/mL);M样品质量(g)。有机铬转化率根据公式(2)进行计算:W=12XX100%(2)式中:W有机铬转化率(%);X1有机铬含量(mg/kg);X2总铬含量(mg/kg)。1.3.6 糙米粉性质分析(1)普通发芽糙米粉的制备 带壳糙米砻谷机脱壳消毒之后,蒸馏水浸泡,同 1.3.1。(2)糙米粉热力学性质的测定 参照王婷等17的测定方法并改动,称取糙米粉样品3 mg,并按照 m(糙米粉样品):m(超纯水)=1:3 的比例称取纯水,小心搅拌均匀后压盖密封,室温下平衡24 h,以空白的密封铝盒作为参照,5/min 的速率进行升温并记录糙米粉样品从 20升温至 100的差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC)热流曲线。记录样品的糊化初始温度(T0)、峰值温度(TP)、糊化终止温度(Tc)、糊化焓值(H)。(3)结晶结构的测定 参照曾凯骁等18的测定方法并改动,将 3 种糙米粉样品放在室温下平衡 24 h 之后,均匀平铺在样品板上,采用 X 射线衍射仪测定其结晶结构。测试参数为:工作电压 40 kV,管流 30 mA,扫描区域范围 450,扫描速率2/min,步长 0.02。(4)傅里叶红外光谱的测定 参照肖紫鸣等19的测定方法并改动,称量 2 mg 糙米粉样品后,在干燥器中取出 200 mg KBr 粉末,混合后于玛瑙研钵中进行研磨,取出少量混合粉末均匀铺开,用手动液压机压成薄片,将薄片放进红外光谱仪中扫描。记录样品在 4000500 cm1范围内的红外光谱图。(5)扫描电子显微镜观察 参考黄冬等20的测定方法并改动,用扫描电子显微镜观察 3 种糙米粉的微观结构。将样品干燥 48 h 后取出固定在导台上,进行 30 s 喷金处理后,送入样品室观察。1.3.7 糙米馒头制作及产品研究(1)糙米馒头的制作 将富铬发芽糙米粉进行过筛,在 100 g 小麦粉中添加适量的酵母粉、发芽糙米粉、白糖和水,进行和面,成型后放适宜温度下进行面团发酵,将醒发后的面团揉搓至表面光滑,切成大小均匀的剂子,二次醒发 10 min 后,放入锅内蒸煮 30 min,冷却后即得成品馒头。(2)糙米馒头的质构测定 参考冯杭婷等21的测定方法,将蒸好的馒头于室温下冷却,同一产品上,取 3 个 2 cm 厚度样品,采用 TA4/1000探头进行质构测定,测试速度为 1 mm/s,返回速度 1 mm/s,触发点负载 5 g,距离目标值 10 mm。对同一样品测定 3 次。(3)糙米馒头感官评价的测定 以富铬发芽糙米馒头的色泽、整体可接受性、外观、弹韧性、黏性、风味等指标为标准,参照 GB/T 211182007小麦粉馒头及 AGENGO 等22的方法并加以修改,进行感官评分,评分标准如表 1 所示(4)糙米馒头水解氨基酸的检测 参考关博元等23的测定方法并改动,准确称取固体样品 50200 mg,加入水解管中并加入 10 mL 6 mol/L 的盐酸溶液,将 30 s 氮气吹入管中并密封,放置在 110油浴锅水解 2224 h。水解后冷却至室温,用 0.45 m 膜过滤到50 mL 容量瓶中并定容。吸取定容后的 2 mL 样品,温度45,放置旋转蒸发仪上进行脱酸,脱置干燥直至瓶底部留有少许固体或痕渍为止,随后加入 2 mL 样品缓冲液溶解充分后,用 0.45 m 过滤器过滤后上机分析。1.4 数据处理 采用 SPSS 24.0 进行数据的处理与分析,每组数据取 3次平均值。采用 Office 2019、Origin 2018 软件进行图表的绘制,用 Duncan 检验比较差异,P0.05 为差异具有显著性。124 食品安全质量检测学报 第 14 卷 表 1 馒头感官评价标准 Table 1 Sensory evaluation criteria for buns 项目 分值 评分标准 色泽 10.0 白色或乳白色 8.110.0 分,淡黄色或黄色 5.18.0 分,深灰色 1.05.0 分 整体可接受性 15.0 表面光滑对称 10.115.0 分,皱纹、塌陷、气泡 5.110.0 分,坑洼 1.05.0 分 外观 15.0 对称、立姿 10.115.0 分,平面度不够 5.110 分,不对称有缺陷 1.05.0 分 弹韧性 20.0 咀嚼性好,能快速反弹回复 15.120.0 分,咀嚼软而掉渣弱反弹 10.115.0 分,咀嚼干硬、无反弹1.010.0 分 黏性 15.0 清爽不黏牙 10.115.0 分,微黏 5.110.0 分,黏牙 1.05.0 分 风味 25.0 有麦香无异味 20.125.0 分,味道平平 15.120.0 分,有异味 115.0 分 2 结果与分析 2.1 富铬发芽糙米制备单因素实验结果单因素实验结果 2.1.1 三氯化铬溶液质量浓度对富铬发芽糙米有机铬含量的影响 如图 1 所示,随着三氯化铬溶液质量浓度的增加,富铬发芽糙米的有机铬含量和有机化程度均先逐渐升高而后下降,三氯化铬质量浓度为 80 mg/L 时有机铬含量最高,为 0.266 mg/kg,此时有机铬转化率为 50.7%。其中,逐渐升高的原因可能是糙米发芽过程中外源无机铬以生物转化的方式与其他物质结合形成有机铬24。而随着三氯化铬溶液质量浓度的继续增加,有机铬含出现下降是因为当铬的浓度增加,在稻谷内部蓄积达到一定阈值时,会产生毒害作用25,例如,会使某些相关酶的生理活性降低,如植酸酶等,抑制糙米发芽,并使之吸收并转化为有机铬的能力下降,导致无机铬含量升高。综上,本研究选择三氯化铬溶液质量浓度为 80 mg/L 进行糙米发芽研究。图 1 三氯化铬溶液浓度对发芽糙米铬含量的影响 Fig.1 Effects of chromium trichloride solution concentration on the chromium content of germinated brown rice 2.1.2 培养温度对富铬发芽糙米有机铬含量的影响 如图 2 所示,糙米发芽培养温度在 2040时,随着培养温度的升高,总铬和有机铬的含量均呈现先升高后降低趋势。而有机化程度在 2030范围内随温度升高而升高,30时达到最高值 48.2%,然后便开始下降。这可能是因为温度一定程度地升高有利于糙米的发芽过程,促进有机铬的吸收,但温度过高会破坏稻谷内源性酶活性26,抑制发芽糙米的正常生理活动,从而导致有机铬含量和有机化程度的下降。因此选择温度 30进行糙米发芽研究。2.1.3 浸泡时间对发芽糙米有机铬含量的影响 由图 3 可知,糙米发芽培养时间不同时,随着浸泡时 图 2 发芽温度对发芽糙米铬含量的影响 Fig.2 Effects of germination temperature on the chromium content of germinated brown rice 图 3 浸泡时间对发芽糙米铬含量的影响 Fig.3 Effects of soaking time on the chromium content of germinated brown rice 第 11 期 李 甜,等:富铬发芽糙米粉性质分析及其在馒头中的应用研究 125 间的延长,富铬发芽糙米中有机铬含量及有机化程度均呈现先逐渐升高后下降趋势。12 h 时有机铬转化率最高,为50.1%。在 012 h 内,发芽糙米内有机铬含量升高是因为随着发芽时间的延长,稻谷不断吸水,内源酶被激活,有机铬含量增长速度较快,而当培养 12 h 左右,稻谷机体达到饱和,随着糙米发芽,内源酶含量逐渐减少,对有机铬的转化能力降低27。当发芽培养时间为 12 h 时,糙米有机化程度最高,因此选用 12 h 作为糙米发芽培养温度。2.2 富铬发芽处理对糙米粉性质的影响 2.2.1 富铬对糙米粉热力学性质的影响 由表 2 和图 4 可知,普通糙米粉 T0为 62.50,在69.16时,存在一个明显的吸收峰,普通发芽糙米粉 T0为63.33,在 70.83时,存在一个明显的吸收峰,富铬发芽糙米粉 T0为 64.16,在 71.66时,存在一个明显的吸收峰,这表明与普通糙米粉相比,富铬发芽过程提高了糙米粉糊化过程中的热转变温度,且起糊温度(T0)、峰值温度(Tp)和终止温度(Tc)均升高,热转变温度的升高是因为糙米发芽过程中分子间相互作用增强,形成具有较高热稳定性和较好结构的有序结构28(双螺旋和晶体结构)。糊化焓值(H)表示发芽糙米在糊化过程中,破坏淀粉颗粒内部结晶结构和无定形结构所需要的能量29。富铬发芽糙米粉与普通糙米粉相比,糊化焓值升高 14.49%,富铬发芽过程导致H 显著增高,这主要是因为糙米发芽过程有利于增强淀粉分子链的活性,使分子间更易发生相互作用生成具有更高热稳定性的有序结构,导致糙米粉淀粉更不易糊化,故而所需的热量更高。表 2 3 种糙米粉的热力学特性 Table 2 Thermodynamic properties of 3 types of brown rice flour 品种 T0/TP/Tc/H/(J/g)普通糙 米粉 62.500.03b 69.160.11a 77.500.10a7.660.08a普通发芽 糙米粉 63.330.05a 70.830.07a 78.330.05b8.240.05b富铬发芽 糙米粉 64.160.08c 71.660.06c 79.1670.02b8.770.04c注:同列不同字母表示组间差异显著(P0.0.5),下同。图 4 3 种糙米粉的 DSC 图 Fig.4 DSC plots of 3 ypes of brown rice flour 2.2.2 富铬对糙米粉结晶结构的影响 XRD 谱图通常用来检测淀粉的结晶结构,如图 5 所示,淀粉的结晶结构由淀粉双螺旋结构构成。3 种糙米粉样品分别在 15.04、18.06、20.00和 23.04处均有较强的特征衍射峰,其中在 15.04和 23.04处表现为单峰衍射峰,而在18.06和20.00处表现为相连的双峰衍射峰,这表明3种糙米粉均为典型的 A 型淀粉结晶类型,而普通糙米经过富铬过程后,淀粉的特征衍射峰并无明显变化,这表明经过富铬及浸泡发芽过程后,未改变糙米粉的结晶类型。图 5 3 种糙米粉的 XRD 谱图 Fig.5 XRD spectra of 3 types of brown rice flour 2.2.3 富铬对糙米粉红外光谱的影响 红外光谱主要反映淀粉分子的短程有序结构,由图 6可知,在4000500 cm1波段范围内,波峰和波谷有明显变化,表明红外光谱对糙米淀粉中的直链淀粉和支链淀粉有较高的区分度。而且 3 种糙米粉的红外光谱中存在多个吸收峰,总体变化趋势波形基本一致。800 cm1波段左右为淀粉结构模式振动,与普通糙米粉样品相比,富铬发芽处理后的糙米粉样品没有产生新的官能团和化学键,各特征基团的吸收峰位置略微偏移,35003000 cm1波段范围内出现的峰强且宽,是由于 O-H 伸缩振动引起,1753 cm1是脂肪-C=O的吸收峰,与普通糙米相比,发芽糙米在 1753 cm1处的峰强度呈现降低趋势,表明糙米发芽过程中存在脂肪的水解过程30,但是与原糙米粉相差不大,且没有新的吸收峰产生,表明糙米粉经富铬发芽处理后没有新的化合物产生。图 6 3 种糙米粉的红外光谱图 Fig.6 Infrared spectra of 3 types of brown rice flour 126 食品安全质量检测学报 第 14 卷 2.2.4 糙米粉表面微观结构图结果分析 图 7 中 A、B、C 依次为普通糙米粉、普通发芽糙米粉、富铬发芽糙米粉的 10 m 和 2 m 的表面微观结构图,由图 7 可知,普通糙米粉中淀粉颗粒是镶嵌在蛋白质上的一个完整连续的网状结构31,糙米经过发芽过程后,表面颗粒断裂增多,小块结构从大块剥离,网状结构被破坏,且形状不规则。糙米发芽是消耗能量的过程,而蛋白质和糖类作为主要能源物质,在发芽过程中蛋白质会分解产生氨基酸,淀粉水解生成可溶性糖提供能量。导致糙米中蛋白质、淀粉含量减少,所以在富铬发芽过程会导致糙米粉表面结构的完整性被破坏。2.3 添加富铬发芽糙米粉对糙米馒头品质的影响 基于以上分析可知,与普通糙米粉相比,富铬发芽糙米粉的淀粉结晶结构没有发生变化,且没有生成新的化合物,但有机铬含量显著增加。同时具有普通糙米粉的食用性,因此将富铬发芽糙米粉添加到普通面粉中制成富铬发芽糙米馒头,考查富铬发芽糙米粉在食品中的应用特性。2.3.1 富铬发芽糙米粉添加比例对糙米馒头质构测定的影响 由表 3 和图 8 可知,随着富铬发芽糙米粉的添加量逐渐增大,馒头的硬度逐渐增大,弹性呈现降低趋势,胶黏性增强。当小麦粉添加比例为 20%时,富铬发芽糙米馒头硬度 图 7 3 种糙米粉表面微观结构 Fig.7 Surface microstructure of 3 kinds of brown rice flour 表 3 不同添加量富铬发芽糙米粉对糙米馒头质构的影响 Table 3 Effects of different additions of chromium-rich germinated brown rice flour on the texture of brown rice steamed buns 糙米粉添加量/%硬度/g 弹性/mm 胶黏性 咀嚼性/mJ 0 73846e 7.430.11a 17.750.13c 99.332.10d 5 82437d 6.580.19b 18.920.06c 104.403.29d 10 97262c 5.960.37c 20.310.52b 118.1318.76c 15 108853b 5.650.26d 21.162.13b 122.4010.08c 20 112459b 5.410.18e 22.571.36a 131.3320.88b 25 120971a 5.030.06f 23.190.48a 167.9022.65a 第 11 期 李 甜,等:富铬发芽糙米粉性质分析及其在馒头中的应用研究 127 图 8 不同糙米粉比例添加量馒头成品 Fig.8 Finished steamed buns with different proportions of brown rice flour 升高52.30%,胶黏性升高 30.64%,咀嚼性升高32.21%,弹性降低 32.30%。水解氨基酸总含量升高 3.37%。因为糙米没有经过精加工,与精白面粉相比较,皮层中富含丰富的膳食纤维,会导致口感粗糙。富铬发芽糙米粉的电子扫描结构表明糙米粉结构完整性被破坏,颗粒减小,且发芽糙米粉中不含面筋蛋白,在小麦粉中添加富铬发芽糙米粉会降低小麦混合粉中的面筋蛋白含量降低32,导致弹性降低。富铬发芽糙米粉糊化焓值升高,淀粉不易糊化,从而对发酵过程中面筋网络结构的形成造成一定阻碍,导致混合面团的气室在发酵过程中变小,馒头内部结构收缩,整体性体积变小,表皮坑洼,外观完整度不高,馒头硬度增加,咀嚼性变差3334。2.3.2 富铬发芽糙米粉添加比例对糙米馒头感官评分的影响 由图 9 可知,随糙米粉添加量的增加,富铬发芽糙米馒头的感官评分呈现先逐渐升高后降低趋势,当糙米粉的添加比例达到 20%时,发芽糙米馒头的整体感官评分最高,为 87.7 分。因为糙米的色泽与小麦面粉相差不大,色泽上没有较大评分差异;而糙米未经过精加工处理,有比普通小麦粉更丰富的麦香味,风味则增加,整体可接受性增强。2.3.3 3 种糙米粉添加对糙米馒头中水解氨基酸成分的影响 将 3 种糙米粉添加量为 20%的糙米馒头干燥磨粉,进行水解氨基酸组成及含量分析如表 4 所示,与普通发芽糙米粉馒头相比,富铬发芽糙米粉馒头水解氨基酸总含量升高 0.36%,由此可知,富铬能提高糙米粉馒头的水解氨基酸总含量。与普通糙米粉馒头水解氨基酸成分相比,富铬发芽糙米粉馒头苏氨酸含量升高18.26%,苏氨酸作为必需氨基酸能够促进蛋白合成及脂肪代谢,组氨酸含量升高16.72%,组氨酸具有扩张血管、降血压的作用。赖氨酸含量提高 4.35%,其为谷物食品中的第一限制性氨基酸35,能促进人体发育,且作为人体内的必需氨基酸。甘氨酸和谷氨酸含量分别升高 4.42%和 5.00%,两者作为葡萄糖耐量因子(glucose tolerance factor,GTF)的组成氨基酸,能够促进体内 GTF 的合成,起到增强胰岛素功能、降低血糖的作用。氨基酸作为人体必须的营养物质,具有提高代谢、转化脂肪或糖等功能36。富铬发芽糙米馒头与普通糙米馒头相比,水解氨基酸总含量升高,也再次证明了富铬发芽过程能够提高糙米功能性。图 9 不同添加量富铬发芽糙米粉对糙米馒头感官评分雷达图 Fig.9 Radar plot of sensory score of brown rice steamed buns with different additions of chromium-rich germinated brown rice flour 表 4 3 种糙米馒头水解氨基酸含量(mg/g)Table 4 Hydrolyzed amino acid content of 3 kinds of brown rice steamed buns(mg/g)氨基酸 普通糙米馒头 普通发芽糙米馒头 富铬发芽糙米馒头 天冬氨酸 8.2590.31a 7.8631.28b 7.8540.67b 苏氨酸 3.6580.17c 3.7280.74b 4.3260.53a 丝氨酸 4.8440.53a 4.9431.16a 4.8481.06a 谷氨酸 13.0571.15c 13.2252.38b 13.7102.35a 甘氨酸 3.8840.28b 3.8470.57b 4.0560.74a 丙氨酸 4.4270.74a 4.4250.83a 4.2731.28b 胱氨酸 1.0990.13b 1.0480.15b 1.2280.14a 缬氨酸 4.6260.92c 4.9361.04b 5.0101.53a 蛋氨酸 3.8790.64c 4.3951.26a 4.0180.84b 异亮氨酸 6.9171.03b 7.1102.03a 6.8392.05c 亮氨酸 6.2411.28c 6.8221.84a 6.3291.96b 酪氨酸 5.0130.73b 5.4440.92a 5.5000.78a 苯丙氨酸 5.1820.65c 5.6810.47a 5.5651.27b 组氨酸 2.4870.28c 2.6390.25b 2.9030.35a 赖氨酸 3.9510.59c 4.2420.63a 4.1230.72b 精氨酸 6.3451.36a 6.0370.92c 6.1191.20b 合计 83.8720.67c 86.3870.95b 86.7021.09a 注:同行不同字母表示组间差异显著(P0.0.5)。128 食品安全质量检测学报 第 14 卷 3 结 论 中国营养协会制定的膳食营养参考摄入量中,成人每日铬摄入量不超过 50 g/d,而成人每日面粉摄入量在100300 g,本研究中富铬发芽糙米最佳单因素铬含量最大值为 0.524 mg/kg,糙米馒头中富铬发芽糙米粉的添加量为 20%时,每日铬摄入量为 10.441.9 g/d,符合膳食营养中铬参考摄入量。本研究发现,在浸泡时间 12 h、发芽温度 30、三氯化铬溶液质量浓度为 80 mg/L 时,富铬发芽糙米有机铬转化率达到最高,为 50.7%。糙米作为一种富含营养物质的功能性食品,经过富铬发芽过程后,糙米粉分子间作用力更强,糊化所需热量明显增加,不易糊化,会影响面团发酵,降低糙米馒头的外观完整度。糙米的结构并未发生明显改变,3 种糙米粉的淀粉结构均为 A 型结晶结构,富铬发芽过程并未改变糙米粉的理化性质,糙米粉表面完整性降低,对糙米馒头的弹性具有一定影响。在应用到馒头制作中发现,当糙米粉添加量为 20%时制作的馒头外观完整光滑、对称挺立、有丰富麦香味。不仅有好的感官品质,而且营养丰富,这提示富铬发芽糙米可作为一种功能性降糖食品,这增加糖尿病人的饮食多样性,也为富铬发芽糙米粉的应用开拓道路。参考文献 1 HE JS,LI JF,WU S,et al.Accumulation of blood chromium and cobalt in the participants with metal objects:Findings from the 2015 to 2018 national health and nutrition examination survey(NHANES)J.BMC Geriatr,2023,23(1):72.2 ZHAO MD,XU J,LI A,et al.Multiple exposure pathways and urinary chromium in residents exposed to chromium J.Environ Int,2020,141(C):105753.3 ZHAO FY,PAN D,WANG NN,et al.Effect of chromium supplementation on blood glucose and lipid levels in patients with type 2 diabetes mellitus:A systematic review and meta-analysis J.Biol Trace Elem Res,2021,200(2):110.4 LAPENNA D,CIOFANI C.Chromium and human low-density lipoprotein oxidation J.J Trace Elem Med Biol,2020,59(C):126411.5 于雷雷,周兴婷,翟齐啸,等.益生菌复配富铬酵母缓解 2 型糖尿病的效果评价J.中国食品学报,2021,21(3):5362.YU LL,ZHOU XT,ZHAI QX,et al.Antidiabetic effects of probiotics compounded with chromium-rich yeast aga