米饭抗老化探究
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本文作者：李新华沈雍徽作者单位：沈阳农业大学食品学院
我国大米传统的食用方法以蒸饭、煮粥为主，另外还制成米团、米线等产品。大米的化学成分主要是淀粉，约占大米质量的75%，水分含量约为14%，蛋白质约为7%，其余为粗脂肪、粗纤维及灰分[1]。大米的加工性质从很大程度上表现出来是大米淀粉的性质，而以大米为主要原料的熟化食品，在加工和储藏过程中涉及到的最大问题就是淀粉的回生老化问题，这也是米饭工业化生产和保藏的最大难题。近年来方便米饭、保鲜米饭在国内外发展迅速，特别是日本和美国，对方便大米饭的原料选择、加工工艺、风味改善和米饭抗老化等领域均有报道[2-4]，我国在米饭产品保鲜、抗老化方面的研究报道很少。本文对新型保鲜米饭的抗老化问题进行探讨，旨在改善保鲜米饭的食用品质和保质期，推动米饭产品工业化生产[5-7]。
1材料与方法
1.1材料
大米：东北粳米；α-淀粉酶、海藻酸钠、单甘脂：湖州礼来生物有限公司。
1.2仪器设备
XS-04B破碎机、220V1000W万能电炉：天津市泰斯特仪器有限公司；DHG-9426A恒温烘箱：上海精宏实验设备有限公司；BCD－205YAQX(GR－Q21YANX)电冰箱：泰州乐金电子冷机有限公司；HANGPINGFA1004分析天平；水浴锅：深州市富易达仪器有限公司。
1.3方法
1.3.1大米的预处理
将大米在水中完全浸泡2h。
1.3.2样品的制备
在大米中加入所需辅料，水，放入蒸锅中蒸煮30min。冷却后放置4℃的冰箱中，待测其糊化度。
1.3.3糊化度的测定
采用糖化酶法[8-9]。通过测得的糊化度反映米饭的抗老化程度，糊化度高，说明老化程度低，反之，说明老化程度高。
1.3.3.1不同水分风味米饭制备
在大米蒸煮前添加不同量的水浸泡2h，水和大米的质量比分别设为1:1、1:1.3、1:1.5、1:1.7、1:1.9，蒸煮30min，待米饭冷却，置于2~4℃贮藏8d，测定其糊化度。
1.3.3.2不同浓度α-淀粉酶处理米饭
在大米蒸煮前添加不同浓度α-淀粉酶对大米浸泡，浓度设为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，浸泡30min后，沸水浴蒸煮30min，待米饭冷却后置于2～4℃贮藏8d，测定其糊化度。
1.3.3.3不同剂量单甘酯处理米饭
在米饭蒸煮前分别添加0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的单甘酯，沸水浴蒸煮30min，将米饭冷却后置于2~4℃贮藏8d，测定其糊化度。
1.3.3.4不同剂量海藻酸钠处理米饭
分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的海藻酸钠，沸水浴蒸煮30min，将米饭冷却后置于2~4℃贮藏8d，测定其糊化度。
2结果与分析
2.1低温下米饭不同贮藏时间糊化度的测定
由图1可知，米饭在低温下贮藏11d期间，其糊化度变化呈下降趋势，即其糊化度从96.4%下降到76.1%，说明米饭的淀粉发生老化。贮藏前3d淀粉的老化速度较缓慢，贮藏4~8d淀粉老化迅速，糊化度下降较快，直到8~11d米饭糊化度曲线趋于平缓，淀粉老化程度不再继续加大。说明，在低温贮藏在0~11d内米饭中淀粉的老化过程呈慢、快、慢的变化趋势，4~8d为淀粉老化的剧烈期，8d后为淀粉老化的稳定期。因此，低温贮藏低于3d米饭的老化程度较小，而在第8天研究风味米饭的抗老化为最佳时期。因此选择低温贮藏8d作为风味米饭低温抗老化的实验条件。
2.2不同加水量下米饭低温抗老化的测定
由图2可见，低温贮藏8d后，加1.3倍水的米饭样品的糊化度接近或超过76%，淀粉老化程度较小，结合外观评价，认为加水1.3~1.5倍的样品能够保持米粒的完整，不结块，为可选的加水量范围。
2.3α-淀粉酶添加量对米饭抗老化的影响测定
图3表明，以0.2%~1.0%的α-淀粉酶溶液浸泡的样品，低温贮藏8d后，均能够有效提高米饭低温贮藏后的糊化度。当酶浓度大于0.4%时，米饭的抗老化能力更强，其糊化度由对照的76.7%提高到91%以上。其原因是α-淀粉酶能够水解淀粉分子，酶量大，水解反应速度快，降低淀粉聚合度，增加了短链可溶性糊精的产生量，有效地阻止淀粉分子的结晶，缓解米饭的老化趋势[10-11]。因此，综合分析认为，以0.4%的浓度为最佳。
2.4单甘酯添加量对米饭抗老化影响的测定
图4表明，蒸煮时添加0.4%~0.6%的单甘酯的抗老化效果较好，低温贮藏8d后，米饭糊化度还可保持在93%以上。原因是单甘酯属于表面活性剂类物质，能提高米饭米粒表面的亲水性，使水分均匀渗透到米粒内部，并可与淀粉的羟基及周围的水分子形成大氢键而抑制淀粉的老化[12-14]。又因单甘酯最高限量为0.6%，故选用0.2%，0.4%，0.6%进行正交试验。
2.5海藻酸钠添加量对米饭抗老化的影响测定
图5表明，蒸煮时添加海藻酸钠的抗老化能力有一定程度提高，添加量从0.1%增加到0.5%时，低温贮藏8d后，米饭糊化度从76.7%升高到82.1%。原因是海藻酸钠属于亲水胶体，添加后米饭表面成膜性好。一方面，减少了米饭在加工或贮藏过程中水分的散失；另一方面，它可与淀粉链上的羟基及周围的水分形成氢键，起到阻止淀粉回生的作用；第三，海藻酸钠具有很高的吸水、持水能力，从而大大提高了米饭的含水总量，对米饭失水老化起到延缓作用[15]。
2.6米饭抗老化的正交试验设计
在前面单因素试验的基础上，选择海藻酸钠添加量、单甘酯添加量和加水量、α-淀粉酶添加量进行L9(34)正交试验，以确定抗老化的最佳组合。方便米饭抗老化的正交试验方差分析结果见表2，从表2可以看出，本试验范围内4因素对米饭低温抗老化能力的提高均具有显著作用，A3B1C3D2因素组合制备的米饭保藏8d，糊化度可保持97.1%，即米/水比为1:1.7，海藻酸钠添加量为0.3%，单甘酯添加量为0.5%，α-淀粉酶添加量为0.6%。4因素对试验结果的影响顺序为：加水量>α-淀粉酶>单甘酯添加量>海藻酸钠。
3讨论
分析认为，提高米饭的含水量，有利于米粒在蒸煮中糊化成熟。一般来说，淀粉所含水分量对淀粉发生老化的速度有一定影响。含水量越高，水分子与淀粉分子接触越完全，淀粉越易糊化，水分子不仅可以通过氢键同淀粉分子中的羟基发生缔合，也可以同食物所含蛋白质中的羧基、氨基等发生缔合，当成熟后在冷却及贮存的过程中，由于淀粉分子与水分子之间的氢键很不稳定，容易断裂，从而使淀粉分子之间形成稳定的氢键结合，致使一部分水从米饭中脱离出来，导致米饭老化。而当水分含量高时，米饭中淀粉糊化比较完全，米饭发生老化的速度也因此受到延缓。浸泡时添加α-淀粉酶，淀粉酶能够水解淀粉分子，增加了短链可溶性糊精的产生量，有效干扰淀粉的结晶，缓解米饭的老化趋势[17]。蒸煮时添加单甘酯，能提高米饭米粒表面的亲水性，使水分均匀渗透到米粒内部，并可与淀粉的羟基及周围的水分子形成大氢键而抑制淀粉的老化，但与前2种相比其对米饭抗老化影响程度略小。海藻酸钠有很好的增稠性和稳定性，改善制品组织内部的持水性和均一作用，防止水分扩散，提高稳定性，延缓米饭的老化[16-18]。本试验在冷冻条件下保藏8d，检测米饭的抗老化程度，在很大程度上反映了米饭保鲜抗老化的趋势，虽然密封包装、高温杀菌、常温保藏条件下米饭抗老化保鲜试验还有待进一步研究，但本研究说明米饭保鲜是可行的，可为米饭的的工业化生产提供有益的参考。
4结论
米饭在2~4℃的低温下贮藏，前3d淀粉的老化速度较缓慢，贮藏4~8d淀粉老化迅速，直到8~11d米饭糊化度曲线趋于平缓，淀粉老化程度不再继续加大。加水量、α-淀粉酶、单甘酯、海藻酸钠4个因素影响保鲜米饭的老化程度，加水量为1:1.3，海藻酸钠浓度为0.3%，单甘酯含量为0.5%，α-淀粉酶浓度为0.6%的条件下，可以得到老化程度较低的保鲜米饭。
