表观直链淀粉含量对膳食纤维和蛋白质强化挤压重组米理化性质、蒸煮品质及淀粉消化性的影响

《International Journal of Biological Macromolecules》:Effect of apparent amylose content on the physicochemical properties, cooking quality and starch digestibility of dietary fiber- and protein-fortified extruded reconstituted rice

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月01日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 8.7

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  •表观直链淀粉含量(ACC)调节强化挤压米的结构与品质。•较高的ACC促进更致密的基质并增强结构有序性。•较高的ACC增加蒸煮时间和抗性淀粉含量(32.80%–43.08%)。•较高的ACC降低蒸煮损失和估计血糖生成指数(59.20–50.78)。•中等ACC平衡了蒸煮品质、质构

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    表观直链淀粉含量(ACC)调节强化挤压米的结构与品质。
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    较高的ACC促进更致密的基质并增强结构有序性。
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    较高的ACC增加蒸煮时间和抗性淀粉含量(32.80%–43.08%)。
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    较高的ACC降低蒸煮损失和估计血糖生成指数(59.20–50.78)。
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    中等ACC平衡了蒸煮品质、质构特性和营养功能。

引言

水稻是全球一半以上人口的主要膳食能量来源,在维护全球粮食安全和营养安全方面发挥着不可或缺的作用[1]。然而,在碾米过程中,位于米糠和胚芽中的大部分脂质、膳食纤维、维生素及其他生物活性成分被去除,使得精白米主要由淀粉组成[2]。由于精白米淀粉消化速度快,食用精白米通常会引起餐后血糖快速升高,因此不太适合糖尿病患者或糖代谢受损的人群[3]。因此,在调节淀粉消化的同时改善稻米的营养品质,且不改变消费者惯常的稻米消费方式,已成为功能性主食和健康谷物产品开发中的重要研究方向。
挤压米因其配方灵活性高、营养强化效率高、可连续加工,且米粒形态与天然大米相当,作为开发功能性主食的一种有前景的策略而备受关注[4]。已有研究表明,挤压技术能够将膳食纤维和植物蛋白等功能性成分有效掺入大米类似物中,从而通过改变淀粉糊化、淀粉-蛋白质相互作用和微观结构,显著影响其理化性质、质构特性、蒸煮品质和淀粉消化性[5],[6],[7]。例如,添加6–9%大豆膳食纤维提高了可溶性膳食纤维和抗性淀粉含量,同时降低了快速消化淀粉和预测血糖生成指数,且不影响挤压米的质构和感官品质[6]。类似地,添加20%大豆蛋白抑制了淀粉颗粒膨胀并延迟糊化,导致熟制大米类似物的硬度、黏度和储能模量增加,同时延长了胃排空滞后时间,这可能增强饱腹感[7]。此外,补充3–6%竹笋膳食纤维显著改善了挤压米中淀粉基质的黏弹性和触变性[8]。
然而,掺入高水平的膳食纤维和植物蛋白不可避免地破坏连续淀粉基质的形成,从而损害大米类似物的结构完整性。因此,经常观察到不良品质属性,包括成粒性差、硬度增加、蒸煮时更易碎裂以及食用品质下降[5],[6],[8],[9]。例如,添加10%竹笋膳食纤维导致淀粉网络松散,同时硬度和黏附性显著降低[10]。现有研究多将此现象归因于膳食纤维和蛋白质在挤压过程中对淀粉糊化、颗粒膨胀和分子重排的干扰。然而,对于淀粉组成在决定营养强化大米类似物结构稳定性方面的内在作用,关注相对较少。表观直链淀粉含量(AAC)是决定凝胶形成、老化行为和淀粉网络发育的关键因素,可能在控制挤压大米类似物的最终品质中发挥关键作用。事实上,已有报道表明较高的AAC有利于挤压过程中淀粉凝胶网络的形成,从而增强结构完整性,减少水分引起的碎裂和蒸煮损失[11]。因此,我们假设在高纤维和高蛋白强化条件下,大米类似物的结构稳定性、蒸煮性能和质构特性不仅取决于功能性成分的掺入水平,还取决于直链淀粉建立连续淀粉网络以提供结构支撑的能力。
在潜在的强化成分中,竹笋膳食纤维和芝麻粕在营养强化和农业副产品可持续利用方面具有独特优势。竹笋膳食纤维主要由不溶性膳食纤维组成,具有高持水性和膨胀能力,这些特性与有益的生理效应相关,包括改善肠道健康和降低慢性疾病风险[8],[12]。芝麻粕是芝麻油生产过程中产生的主要副产品,富含优质蛋白质,氨基酸组成均衡,使其成为食品强化和增值应用的有前景的成分[13]。与大豆蛋白和谷物来源膳食纤维等常规强化成分相比,竹笋膳食纤维和芝麻粕不仅为农业副产品的增值提供了有效策略,而且在改善挤压大米类似物的营养品质和功能特性方面显示出巨大潜力。然而,关于它们在米类似物系统中联合应用的研究仍然很少,特别是它们与不同表观直链淀粉含量(AAC)的淀粉基质之间的相互作用如何影响微观结构发育、蒸煮品质和淀粉消化性,尚缺乏研究。
基于上述考虑,本研究通过添加竹笋膳食纤维、可得然胶和芝麻粕粉作为营养强化成分,同时调节糯米粉、籼米粉和高直链淀粉玉米淀粉的比例,开发了一系列表观直链淀粉含量(AAC)在10%至50%之间的挤压重组米样品。以常规挤压籼米类似物(AAC≈25%)作为对照。通过系统比较不同样品的理化性质、微观结构、蒸煮特性和体外消化行为,本研究旨在阐明AAC变化在高膳食纤维和蛋白质强化挤压米品质中的调控作用。研究结果有望为淀粉基原料的合理选择提供理论依据,从而促进兼顾良好加工性能和高营养密度的挤压米产品的开发。

章节片段

材料

早籼稻(早籼621)购自安徽巢湖旺农业科技有限公司。谷物经低温旋风锤磨机研磨,过80目筛得到米粉。脱脂芝麻粉由脱壳芝麻(ND837)经冷压、40°C亚临界正丁烷萃取和随后的低温研磨(80目)制备。糯米粉购自黑龙江北纯农业发展有限公司。

化学组成

本研究开发了七种营养强化重组米配方(NRR10、NRR15、NRR20、NRR25、NRR30、NRR40和NRR50)。相应原料混合物的AAC分别为10.69±0.39%、15.70±0.19%、19.49±0.25%、25.44±0.46%、30.26±0.79%、40.62±0.84%和50.39±0.53%,而早籼稻对照的AAC为24.47±0.50%(图1a和表S2)。这些结果表明,本研究建立了一系列覆盖广泛AAC范围(10%–50%)的强化米基质。

结论

总体而言,在膳食纤维和蛋白质强化的挤压重组米系统中,配方中AAC水平的变化与产品的结构形成、质构性能、蒸煮品质和体外消化特性密切相关。在低AAC(≤20%)的配方中,系统以支链淀粉为主,导致结构松散、易膨胀的米粒,机械强度差、蒸煮损失高、消化速度快——即使在

CRediT作者贡献声明

李树浩:写作–原稿、软件、方法学、调查、数据管理。郭贝贝:调查、正式分析、数据管理。王靖月:软件、数据管理。周浩鹏:可视化、验证。蒋建春:资源、概念化。王奎:资源、资金获取。谢景聪:资源、项目管理。刘赫:资源。罗远清:写作–审阅与编辑、可视化、资金获取、概念化。刘华敏:

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

李树浩|郭贝贝|王靖月|周浩鹏|蒋建春|王奎|谢景聪|刘赫|罗远清|刘华敏

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