米糠是糙米加工到精米碾磨过程中铣削掉落的部分[1]，其富集60%～70%的营养元素，包括脂质、蛋白质、膳食纤维以及γ-谷维素、生育酚、植物甾醇等天然生物活性物质[2]。米糠中的某些活性成分具有降血糖、血脂，预防2 型糖尿病和心血管等疾病的功效[3]。米糠作为大米精加工过程中产生的副产物，是一种具有很大开发潜力的食品原料[4]。在我国，米糠的深加工及综合利用程度较低，加工量仅占10%～20%，常被作为饲料或者提炼米糠油等。米糠的附加值得不到很大的提升，造成了资源的浪费[5]。米糠中膳食纤维含量很高，被认为是很好的膳食纤维来源，可作为配料添加到食品中改善食品的营养特性。
米糠中脂肪含量在15%～20%，因内源性脂肪酶和脂肪氧化酶的存在，故导致米糠在碾米过程中发生水解和氧化酸败[6]。通过米糠的稳定化处理，能够抑制其品质劣变，如热稳定化技术（干热、湿热）能够有效钝化酶的活性，保留必需脂肪酸等有益成分，有效抑制微生物生长，提高米糠的货架期，为其深加工处理提供了基础保障[7]。Wang 等[8]将稳定化的米糠加入大米粉中挤压成米粉，提高了米粉的吸水率，降低了米粉的水溶性，抗性淀粉含量较高，通过将米粉与稳定的米糠混合并挤压蒸煮，可以制备出具有健康效应的米粉基挤压制品。Mendes 等[9]的研究发现用30%脱脂米糠替换小麦粉制作的蛋糕感官品质良好，蛋糕的能量降低，纤维含量、酚类化合物含量和抗氧化能力提高。Cao 等[10]的研究发现挤压联合微细化处理米糠可改善糙米发糕的品质。
米发糕是我国一种传统发酵米制品，具有独特的发酵风味，口感松软有弹性，易于人体的吸收[11-12]，适合作为早餐食用，深受消费者喜爱。常压蒸煮是一种常见的米糠稳定化方法，具有操作简单，成本低，稳定化效果好的特点，发掘其潜在的加工特性，有利于稳定化米糠的深加工利用及产业化发展。目前常压蒸煮米糠应用于产品的报道较少。将常压蒸煮稳定化的米糠加入米粉中制成发糕，能够改善米粉中的营养结构，也可改变米发糕的品质，是一种科学的膳食搭配。
本研究将不同质量分数（0%，3%，6%，9%，12%，15%，以籼米粉干基质量计）的常压蒸煮预处理米糠与籼米粉混合制成重组米粉，测定其粉质特性，探究不同米糠添加比例对重组米粉性质的影响。将重组米粉用于制作米发糕，测定其比容、质构、孔隙结构并进行感官评价。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
市售早籼米、早籼米米糠，江西省抚州市永兴米业有限公司；PMX-200 二甲基硅油，美国道康宁公司；白砂糖、发糕模具，市售；高活性干酵母、两菌型酸奶发酵剂，安琪酵母股份有限公司；油菜籽，市售。
1.2 设备与仪器
HEGONⅢ电磁炉，美的集团股份有限公司；HV-110 高压灭菌器，日本HIRAYAMA 公司；XH-2KW 智能微波脉冲设备试验仪，山东济南鑫弘微波设备有限公司；SYSLG30-IV 双螺杆挤压机，山东赛百诺机械有限公司；SHJ-6ABS 磁力搅拌水浴锅，常州金坛良友仪器有限公司；L580 卢湘仪离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司；FW80、FW100 高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；DGG-9140BD 电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；CTC-1 热风循环干燥灭菌烘箱，南京鑫长江制药设备有限公司；SHZ-B 水浴恒温振荡器，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司；MS3basic 漩涡混匀器，德国IKA公司；BSC-150 恒温恒湿箱，上海博迅医疗生物仪器股份 有限公 司；PL3002-IC、ML204、ME155DU电子分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DSC 214 Polyma 差示扫描量热仪，德国耐驰仪器制造有限公司；RVA 4500 快速粘度分析仪，波通瑞华科学仪器（北京）有限公司；AR-2000 动态流变仪，美国TA 仪器公司；TA.XT plus 质构仪，英国Stable Micro Systems 公司；cc.200.06 CCell 图像分析仪，英国Clibre Control International Ltd 公司。
1.3 方法
1.3.1 重组米粉的制备
1.3.1.1 常压蒸煮米糠的制备 原料米糠平铺在铺有纱布的蒸笼屉上，水沸腾后放入蒸笼10 min。取出后分散开并放置在45 ℃恒温烘箱中平衡水分到10%左右，冷却至室温，然后粉碎过100目标准筛，得到所需粉末。
1.3.1.2 籼米粉的制备 早籼米在水中浸泡12 h，料液比为1∶1，沥干表面水分后用高速粉碎机粉碎，过100 目筛网，取出后放置在45 ℃干燥灭菌烘箱中平衡水分到15%左右，冷却至室温得到所需籼米粉。
1.3.1.3 重组米粉的混合 将不同质量分数（3%，6%，9%，12%，15%，以籼米粉干基质量计）的处理米糠与籼米粉充分混合均匀并过100 目筛网，以添加0%米糠的籼米粉作为对照。
1.3.2 米发糕的制备 糙米发糕的制作参考曹亚文[13]的方法并稍作修改，基本配方为：称取150 g重组糙米粉（以干基计），2.25 g 酵母粉，0.75 g 乳酸菌粉以及22.5 g 白砂糖，额外添加水分将最终水分含量补至48%。
制作工艺如下：分别称取基本配料并混合均匀，混合均匀后置于恒温恒湿箱中发酵40 min，发酵温度为37 ℃，相对湿度为70%，然后按每份40 g 左右分装倒入发糕模具（7 cm×4.5 cm×3.5 cm）中，继续第2 次发酵，时间为20 min。2 次醒发完成后置于煮沸的蒸锅中蒸煮20 min，在室温下冷却放置30 min 后再测定米发糕各项指标。
1.3.3 重组米粉性质测定
1.3.3.1 溶解度（S）和膨胀势（B）的测定 参考许柠[14]的测定方法并加以修改，具体如下：准确称量0.4 g 重组粉样品于50 mL 离心管中，加入20 mL蒸馏水。将待测样品置于80 ℃的水浴锅中，在回旋振荡模式下（150 r/min）加热30 min，每隔5 min取出用涡旋混匀器振荡离心管。加热完后离心（4 000 r/min）20 min，将上清液倒入预称重的玻璃表面皿中，后置于105 ℃烘箱中烘干至恒重，上清液烘干后的质量即为水溶性成分的质量。离心后沉淀的质量即为溶胀米粉的质量。平行试验测定3 次。具体计算方法见式（1）和（2）。
式中：m1 为样品质量，g；m2 为水溶性成分的质量，g；m3 为溶胀米粉质量，g。
1.3.3.2 热力学特性测定 参考Wu 等[15]的方法并稍加修改。准确称取2 mg 样品至铝制DSC 坩埚中，用微管吸取4 mL 蒸馏水加入坩埚中。样品盘密封并在4 ℃冰箱下平衡24 h 后分析。在20～100 ℃的温度范围内，以10 ℃/min 的速度加热样品，使用空平底锅作为参考。平行试验测定3 次。
1.3.3.3 糊化特性测定 参考 《米粉糊化特性的测定-快速粘度仪法》（AACC61-02）中的方法进行测定。平行测定3 次。
1.3.3.4 温度扫描测定 参考文献[14，16]中的方法并稍作修改，具体如下：选择直径（φ）为40 mm的不锈钢平板，平板间距设置为1 mm，应变设置为1%（应变在线性黏弹性范围内），振荡频率设置为1 Hz。将重组粉样品分别配置成质量分数为10%的悬浮液，用2 mL 注射器大约取1.5 mL 悬浮液滴在控温下板的中心位置，待不锈钢平板下降平稳后，清除掉多余的样品，并用二甲基硅油对平板周围进行密封。测试程序主要参数：以2 ℃/min的速率从50 ℃升温到95 ℃，平衡10 s 后，再以相同的速率完成降温过程。
1.3.3.5 频率扫描测定 将1.3.3.3 节糊化后的样品放至室温冷却，参考文献[17]中的测定方法并稍作修改，具体如下：选择直径（φ）为40 mm 的不锈钢平板，平板间距设置为1 mm，应变设置为1%（应变在线性黏弹性范围内），振荡频率设置为0.1～10 Hz，测试温度为25 ℃。取大约1.5 mL 糊状样品置于控温下板的中心位置，待不锈钢平板下降平稳后，清除掉平板周围多余的样品，并用二甲基硅油进行密封。记录储存模量（G′）、损耗模量（G″）和损耗角正切（tan δ），平行测定3 次。
1.3.3.6 冻融稳定性测定 参考文献[18-19]中的方法并稍作修改进行以冻融稳定性的测定，简易装置如图1 所示，具体操作如下：称取一定量样品配置成10%的悬浮液（以干基计），在沸水浴中持续搅拌30 min 使其完全糊化。待样品冷却至室温后均匀混合，转移约5 g 样品至12 mL 注射器管内。冻融循环定义为：先将样品放入-18 ℃冰箱储藏22 h，再于30 ℃水浴中解冻2 h。制备的样品经过1，2，3，4 次冻融循环后，在4 000×g 条件下离心20 min，平行测定3 次。析水率计算方法见式（3）。
图1 冻融循环简易装置图
Fig. 1 The simple device for freeze-thaw cycles
式中：ma 为注射器质量，g；mb 为含样品注射器质量，g；mc 离心后含样品注射器的质量，g。
1.3.4 米发糕品质测定
1.3.4.1 比容的测定 采用油菜籽替换法测量米发糕的体积，具体参考《体积的测量-油菜籽替代法》（AACC10-05）中的方法进行测量。
1.3.4.2 质构特性的测定 采用质构分析仪测定发糕的质构性质。将冷却好的发糕切成2 cm×2 cm×2 cm 的小块，仪器选择全质构分析（TPA）模式，测定参数设置如下：探头为P36R，触及压力为5.0 g，测试前速度为1.0 mm/s，测试速度为2.0 mm/s，测试后速度为1.0 mm/s，压缩程度为40%，2次压缩的时间间隔为5 s，平行测定6 次。
1.3.4.3 纹理特性的测定 参考孙辉等[20]的方法，先将米发糕切片，厚度为1 cm 左右，取最中间的切片放入C-Cell 图像分析仪中扫描，通过软件分析得到发糕切片的亮度、气孔数、汽孔数量、粗细气孔比等孔隙结构参数。
1.3.4.4 感官评价 参考《食品安全国家标准 糕点、面包》（GB 7099-2015）里对糕点的要求，对曹亚文[13]的方法稍作修改。
邀请12 名接受过感官评定培训的专业人员对不同种类发糕进行感官评价，具体要求如表1所示。
表1 米发糕感官评定标准表
Table 1 The sensory evaluation standard scale of rice cakes
1.3.5 数据统计与分析 所有结果均表示为平均值±标准差。采用SPSS 22.0 软件进行数据分析，并通过单因素方差分析（ANOVA）和Duncan's 检验进行显著性分析。采用Origin 2018 软件作图。
2 结果与分析
2.1 重组粉溶解度、膨胀势
溶解度能够体现出重组粉中的淀粉和水相互作用的强弱情况[21]。由图2a 可知，米糠添加量为0%时溶解度为（3.38±0.05）%。随着米糠添加量的增加，重组粉的溶解度呈现上升趋势，米糠添加量为15%时重组粉的溶解度为（5.77±0.13）%，与未加入米糠的重组粉溶解度相比增加了70.7%，表明常压蒸煮处理米糠的加入能够增强重组粉与水的相互作用，且与米糠的添加量呈正相关关系。研究表明米糠经常压蒸煮处理后，会暴露大量水的结合位点，导致米糠对水的吸收量增多，结合力增强[22]。
图2 不同米糠添加量重组米粉的溶解度（a）和膨胀势（b）
Fig. 2 The solubility（a）and swelling potential（b）of recombinant rice flour with different rice bran additions
注：不同小写字母表示组间差异显著（P＜0.05）。
膨胀势则反映了重组粉的水合能力，其特性主要由支链淀粉决定，直链淀粉由于其特殊的结构特性对重组粉的膨胀具有抑制作用[23]，由图2b可知，米糠添加量为0%时膨胀势为（7.14±0.02）g/g，添加常压蒸煮米糠后的重组粉膨胀势显著降低，不同米糠添加比例的重组粉膨胀势在（6.28±0.07）g/g 到（6.55±0.02）g/g 之间，变化差异较小，这可能是由于重组粉溶胀过程中米糠中的膳食纤维与淀粉分子竞争水分子造成的。
综上所述，溶解度和膨胀势的变化差异表明稳定化米糠在一定程度上改善了重组米粉的水合作用。
2.2 热力学特性
差式扫描量热仪DSC 分析结果如表2 所示，所有样品均只有一个热吸收峰，且吸收峰的范围在60～90 ℃之间。与0%米糠添加量相比，添加米糠的重组粉的T0 和TP 显著升高，TC 无显著变化，而ΔH 虽然随着米糠添加量的增加先升高后降低，但无显著性差异。T0 和TP 的升高可能是由于米糠中的膳食纤维与淀粉分子竞争水分，限制了淀粉的吸水膨胀及延缓糊化过程[24]。较低米糠添加量（3%，6%，9%）引起ΔH 升高的原因可能是由于米糠中的油脂与淀粉形成了淀粉-脂质复合物导致的，随着米糠添加量的增加体系中淀粉的质量分数降低，这种稀释作用降低了重组粉的焓值[25]。
表2 重组米粉的热特性
Table 2 The thermal properties of recombinant rice flour
注：表中数据表示为平均值±标准差，每列中不同字母表示组间具有显著性差异（P＜0.05），下同。
2.3 糊化特性
RVA 糊化特征曲线反映样品在糊化过程中淀粉因加热和冷却而发生的黏度变化情况，由表3 可知，与0%米糠添加量相比，添加了常压蒸煮米糠的重组粉峰值黏度（PV）、低谷黏度（TV）、崩解值（BV）值均显著降低，表明米糠的添加抑制了糊化过程中重组粉淀粉颗粒自由膨胀的能力，同时限制了米粉糊的流动性，耐剪切性能提升[26-27]。回生值（SV）和糊化温度（PT）值显著升高（P＜0.05），这可能与重组粉糊体系中淀粉及膳食纤维等大分子之间的结合与分布有关，促进了米粉糊的回生，此外淀粉与米糠中的油脂形成的淀粉-脂质复合物能使糊化温度升高。随着米糠添加量的增加，重组粉淀粉含量相对降低导致重组粉糊的PV 值和BV 值逐渐降低[28]，而SV 值呈现出先升高后降低趋势，表明米糠的添加会促进米粉糊在冷却过程中黏度的增加，回生值增大。当米糠添加量为15%时，SV 值反而有所下降，可能是由于增大了米粉体系中淀粉结构的紊乱程度，淀粉在冷却过程需要更多的能量聚合与重排[29]。
表3 重组米粉的糊化性质
Table 3 The gelatinization properties of recombinant rice flour
2.4 流变特性
温度扫描包括升温阶段和降温阶段2 个部分，升温阶段的储能模量（G′）和损耗模量（G″）曲线的变化趋势主要反映了米粉糊化过程体系黏弹性的变化情况；而降温阶段的G′和G″曲线的变化趋势是反映了米粉凝胶形成过程体系黏弹性的变化情况。
由图3a 和3b 可知，在升温开始阶段，体系的G′曲线随温度的升高而缓慢增加，当加热到达某一个温度时G′曲线突然增加并迅速上升，随着温度的升高，G′继续增加达到峰值后又开始快速下降。在降温过程中，G′随着温度的降低又逐渐升高。样品的G″曲线变化趋势大致与G′曲线相似，略有不同的是在降温过程中G″曲线增长趋势更为平缓。此外，不同米糠添加比例的重组粉G′和G″峰值存在较大差异，且峰值出现时间也有所后移，其中12%米糠添加量的重组粉G′和G″峰值最大，而6%米糠添加量的重组粉G′和G″峰值最小。
图3 重组米粉的流变特性
Fig. 3 Rheological properties of recombinant rice flour
由图3c、3d 和3e 可知，所有样品的G′、G″和损耗角正切（tanδ，G″/G′）随着扫描频率的增大而增大。添加常压蒸煮米糠后，重组粉的G′显著增加，且随着米糠添加量的增加而增加，表明常压蒸煮米糠的添加能够增强体系的弹性，且与米糠添加量有关；G″的变化趋势与G′相似，表明常压蒸煮米糠也能在一定程度上增加重组粉体系的黏性；所有样品的tanδ 均小于0.35（0.1～10 Hz 内），添加了常压蒸煮米糠的重组粉体系的tanδ 更小，表明体系的流动性减弱，显示出更多的固态属性。
常压蒸煮处理的米糠能够降低米粉体系的黏弹性，体系形变所需能量降低，说明体系内部分子链结构产生了变化使得外界应力能够更好地在分子间传递，分子链规整度下降自由体积增加，减少了分子运动时彼此之间的摩擦[23]，这也可能是随着米糠添加量的增加重组粉糊的回生值会增大的原因。换言之，常压蒸煮处理的米糠与籼米粉的结合作用增强，使得整个体系形变能量降低，从而降低了体系的黏弹性。随着米糠添加量的增加，重组粉凝胶体系的弹性增强、黏性增强、流动性减弱，使得凝胶网络结构强度增大。
2.5 冻融稳定性
冻融循环会导致米粉凝胶发生脱水收缩，淀粉分子链之间的分子缔合作用在冻融中有所减弱。此外，直链淀粉分子发生逆向降解，导致水分析出[30-31]。由图4 可知，所有样品的析水率随着冻融次数的增加而增加，经4 次冻融循环后样品的析水率达到70%左右。在第1 次冻融循环后，6%米糠添加比例的重组粉凝胶与0%米糠添加的籼米粉凝胶的析水率无显著性差异，这可能是在该添加量下的重组粉内存在热力学不相容的体系，在糊化过程中形成相对独立的微相[32]，从而影响重组粉凝胶冻融后的析水率。其它米糠添加比例的重组粉在第1 次冻融后析水率显著降低，表明常压蒸煮米糠对重组粉的水合作用具有一定的增强效果。
图4 重组米粉凝胶的冻融稳定性
Fig. 4 The freeze-thaw stability of recombinant rice powder gel
注：同一次冻融样品的不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
2.6 常压蒸煮米糠添加量对米发糕感官比容的影响
比容可以反映米发糕的体积膨胀程度以及膨胀后的持气能力，直接影响产品的外观、组织和口感[33]。未添加常压蒸煮米糠的米发糕比容为（1.81±0.06）mL/g，添加常压蒸煮米糠后，米发糕的比容显著增加，且随着米糠添加比例的增大而增加，表明米糠的添加能够有效增加米糊发酵时的持气能力，这可能是由于米糠中的纤维与大米淀粉形成网络结构，刚性作用增强，起到一定支撑作用[13]。米糠添加比例为15%的米发糕的比容为（2.29±0.01）mL/g，而米糠添加比例从3%到15%，米发糕的比容仅增长了10.6%，增长较为缓慢，表明米糠添加到达一定量后对米发糕的比容影响将会减弱。
感官是对食品品质最直观的评价指标。表4显示了不同米糠添加比例的米发糕在色泽、形态、气味、滋味、口感及总分的差异性，可以看12%和15%米糠添加比例的米发糕无滋味和口感分数，是由于在该米糠添加比例下的米发糕口感粗糙，适口性极差，已不适合食用。3%和6%添加比例的米发糕感官总分数与白米发糕的感官评分无显著差异，说明在该添加比例下米发糕的感官整体较优。9%常压蒸煮米糠添加比例的米发糕虽然感官评分上与白米发糕存在显著性差异，但其感官还在消费者可接受范围之内，可作为高膳食纤维食品的选择。
表4 常压蒸煮米糠添加对米发糕品质的影响
Table 4 Effects of rice bran additions on the quality of rice cake
注：“—”表示没有相应分数；同列不同字母表示差异有统计学意义（P＜0.05）。
2.7 米发糕质构特性
质构特性是评价发糕品质的一个重要指标。有研究表明优良的米发糕应该具有较小的硬度和较大的弹性，且容易咀嚼[34]。由表5 可知，与未添加米糠的米发糕相比，添加了常压蒸煮米糠后的米发糕硬度、黏性、弹性、黏聚性、胶黏性、咀嚼度、恢复性均不同程度地降低，说明米糠的常压蒸煮处理有助于米发糕质构品质的改善。这可能与体系内部大分子间的结合作用，限制了米淀粉的聚集，从而减弱了淀粉分子间的相互作用力有关[35]，其中黏性是极显著地降低，这与流变特性的结果相符，添加米糠后重组粉凝胶的黏弹性降低。硬度、胶黏性、咀嚼度显著降低，这是品质优良的发糕该具备的性质，随着米糠添加比例的增大，胶黏性和咀嚼度逐渐降低，表明米发糕结构会随着米糠添加比例的增加变得更松软容易咀嚼。米糠添加比例低于9%时的米发糕具有与白米发糕相近的弹性，表明在该米糠添加量下，发糕依旧能够保持一定的凝胶网络结构强度。整体而言，常压蒸煮米糠的添加对于米发糕的质构品质具有较为显著的改善。
表5 不同发糕的质构特性
Table 5 The texture properties of different rice cakes
2.8 米发糕纹理特性
产品的内部结构与产品品质存在很大的相关性，因此发糕内部结构也可作为评判发糕品质好、坏的重要因素。所有制作的发糕表面均未发生龟裂现象，图5 为不同米糠添加比例的米发糕的侧面图，由图可看出未添加米糠的白米发糕孔隙大且不均匀，顶部还有轻微塌陷，表明白米粉糊在发酵过程中形成的凝胶网络强度较弱，发酵产生的气体聚集形成大的孔隙结构。添加米糠后的米发糕气孔显著增多且更小更均匀，说明米糠的添加增强了凝胶网络结构的强度，使发酵产生的气体无法大量聚集，进而形成均匀的小孔隙。研究表明添加米糠能增强无麸质面包的持气能力，这可能与米糠中的蛋白质和膳食纤维有关[36]。
图5 不同米发糕的切面照片
Fig. 5 The slices images of different rice cakes
表6 为常压蒸煮米糠添加比例的米发糕纹理特性指标参数，通过C-Cell 图像分析仪将发糕的侧面结构进行数字化表示，准确直观地体现不同发糕切面结构间的差异性。从表中数据可知，添加了米糠的米发糕颜色变暗，且颜色随着米糠添加量而加深。0%米糠添加的白米发糕气孔数量为（331.33±19.04），添加常压蒸煮米糠的米发糕的气孔数量显著增加，气孔数量达到（428.75±53.91）到（515.00±30.89）范围，壁厚显著降低，粗/细气孔比降低，孔面积比例增加。随着常压蒸煮米糠添加量的增加，米发糕的气孔数量先增加后减少，粗/细气孔比呈现上升趋势，尤其是12%和15%米糠添加比例的米发糕，出现较多的粗气孔，顶部弧度也有所降低。从米发糕的纹理特性变化可知常压蒸煮米糠添加一定比例对于米发糕的外观品质具有显著的改善作用。
表6 常压蒸煮米糠添加的米发糕纹理特性
Table 6 The texture characteristics of rice cake added to rice bran by atmospheric pressure cooking
3 结论
不同添加比例（0%，3%，6%，9%，12%，15%）的常压蒸煮预处理米糠显著改变了重组米粉的粉质特性，对米发糕的品质也有积极影响。以未添加米糠的米粉为对照，发现添加常压蒸煮米糠的重组粉在溶解度、膨胀势、热特性、糊化特性、流变特性及冻融稳定性上发生显著改变，尤其是水合作用的加强，重组粉凝胶体系的弹性和黏性增强，流动性减弱，显示更多的固态属性，冻融析水率降低，表明加入常压蒸煮米糠能有效调控大米淀粉基食品的凝胶特性。
添加常压蒸煮米糠的重组米粉制备的米发糕在外观形态、质构特性、孔隙结构等方面具有积极的影响，米糠添加量在9%以内，感官上能被消费者接受，表明重组米粉应用于制备发糕产品是可行的，同时常压蒸煮处理的米糠具有较大的食品工业应用潜力。
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