汤圆是中国的传统美食之一，作为庆祝元宵节的食品，已有2 000 多年的历史，在日常生活中也广受消费者喜爱。糯米粉为汤圆的主要原料，其品质特性直接影响汤圆的口感和营养价值[1]。目前，工业化生产的速冻汤圆主要采用糯米粉加水调粉，包馅、成型、速冻而成。糯米经清洗、浸泡、磨浆、压榨脱水、烘干工艺，制成糯米粉[2]。在制作过程中，糯米需要浸泡4～5 h 以上[3]，其间容易产生有害微生物，影响产品的最终质量[4]。在压榨脱水环节，糯米中的蛋白质、可溶性维生素等营养成分及风味物质损失，进而影响汤圆的品质[5-7]。为提升汤圆品质，肖乃勇[1]对糯米进行发芽处理，提高了糯米粉中营养物质种类和含量。李真等[8]确定加水量和变性淀粉的最佳配比，优化速冻汤圆工艺参数。张印等[9]优化了低蛋白糯米粉和普通糯米粉的比例，改善了汤圆的品质。
本研究对速冻汤圆的工业化制作方法进行革新，采用“湿法”制作汤圆的新型工艺，将糯米经清洗、浸泡、磨浆制成糯米粉浆，替代调粉用水，直接加入糯米粉中制作成汤圆粉团，再进行包馅、速冻。改进后的工艺大大减少了糯米粉的用量，从而减少了糯米粉制作过程中烘干、脱水造成的废水排放及营养流失，可更大限度地保留糯米的营养成分和风味物质，而且更加环保。
糯米原料粉质特性对汤圆品质至关重要，而不同品种糯米原料粉质特性对“湿法”速冻汤圆品质的影响未见相关报道。本研究选取8 个品种的糯米，测定其基本成分、糊化特性以及热特性，对比不同品种糯米原料所制湿法汤圆的品质差异，筛选出适合制作“湿法”汤圆的糯米品种，对速冻汤圆的品质提升和可持续发展具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 材料及试剂
8 个糯米品种：梗糯99-25、皖垦糯1116、太湖糯、越糯碎1 号、泰国碎糯、东北糯、梗糯2 号、缅甸糯，河南郑州思念食品有限公司。每个品种取100 g，研磨过100 目筛后，备用。糯米粉，河南郑州思念食品有限公司；预糊化淀粉，郑州昌秀贸易有限公司。
主要试剂：石油醚，天津市永大化学试剂有限公司；98%浓硫酸，烟台市双双化工有限公司。
1.2 仪器与设备
FOSS KJELTEC 2300 全自动凯氏定氮仪，丹麦福斯公司；TA.XA PLUS 质构仪，英国Stable Micro Systems 公司；CR-400 色彩色差仪，日本美能达公司；RVA4500 快速黏度测试仪，瑞典波通仪器公司；X-DSC7000 差示扫描量热仪，德国耐驰公司；MicroMR 核磁共振分析仪，苏州纽迈分析仪器股份有限公司；DHG-9143BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱，上海新苗医疗器械制造有限公司；肖邦CD.1 实验磨粉机，法国雷诺公司；HYP-314 华烨消化炉，上海纤检仪器有限公司；MDF-U5412 医用低温箱，三洋电机株式会社；美的破壁机，广东。
1.3 糯米组分测定
水分含量的测定采用恒重法[10]，糯米粉在105℃下烘干，直至达到恒重。蛋白质含量用凯氏定氮法测定总氮含量，再用换算系数5.95 计算蛋白质含量[11]。脂肪含量用索氏抽提法测定，灰分含量用干法灰化法测定[12]。粗淀粉含量的测定根据食品中淀粉的测定（GB/T 5009.9-2008）方法。直链淀粉含量用索莱宝直链淀粉含量检测试剂盒测定，支链淀粉含量用索莱宝支链淀粉含量检测试剂盒测定。
1.4 水合特性测定
糯米粉样品的吸水指数、水溶性指数和溶胀指数根据Heo等[13]的方法测定，并稍作修改。将0.1 g 糯米粉分散于20 mL 去离子水中，并分别在25 ℃和100 ℃下搅拌30 min。将分散体以5 000 r/min 离心30 min 后，将上清液在105 ℃的热空气烘箱中干燥直至恒重。吸水指数、水溶性指数和溶胀指数通过以下公式计算。
1.5 糊化特性
参照Cham等[14]的方法并稍作修改，采用RVA 快速分析仪测定糯米粉的糊化性能。称量糯米粉（3.0 g，水分基为14%）和去离子水（25.0 g），加入铝罐中，按照14%的校准水分计算水量。升温程序如下：以9 ℃/min 的速率从50 ℃升温至95℃，保温3 min，再以15 ℃/min 的速率冷却至50℃，保温2 min，测量时搅拌机转速160 r/min。
1.6 热特性
通过差示扫描量热仪测量热性能，参照Wang等[15]的方法并稍作修改。称取5 mg 糯米粉，加入去离子水，达到总质量为15.0 mg，置于坩埚中密封。样品在4 ℃下平衡24 h，测试前回温1 h。测量参数：升温速率10 ℃/min，温度范围20～100 ℃。
1.7 湿法速冻汤圆制作工艺
工艺流程：糯米经过清洗、浸泡、磨浆，在糯米浆中加入糯米粉，制作成汤圆粉团，包馅成型、速冻，制成速冻汤圆。
工艺要点：1）浸泡3 h，打浆4 min 后，糯米浆过60 目筛网。2）制作比例是200 g 糯米浆，加90 g 糯米粉，加预糊化淀粉3.5 g，揉成汤圆粉团。3）称取15 g 粉团，搓圆后装盘，放于-30 ℃低温箱中冷冻30 min，汤圆的中心温度迅速降至-18 ℃，用于后续研究。
1.8 汤汁透光率的测定
取速冻后的汤圆进行煮制，加入1 000 mL 蒸馏水煮沸。5 个汤圆作为一组，煮制后的汤汁在室温下静置20 min，转移至1 000 mL 容量瓶中，蒸馏水定容，在波长620 nm 处测定透光度[16]。
1.9 白度
使用CR-400 色彩色差仪测量各品种汤圆的CIE L（亮度）、a*（红色，绿色）和b*（蓝色，黄色）[17]，并计算白度[18]：
1.10 核磁共振
采用CPMG 序列对汤圆粉团的水分状态及迁移变化进行测定[19]。取2 g 汤圆粉团，在25 ℃下解冻1 h。参数设置如下：光谱仪频率（SF）=21 MHz，回波时间（TE）=0.13 ms，回波计数（NECH）=8 000，扫描次数（NS）=64。
1.11 质构特性
按照Wang等[20]的方法，并稍作修改。使用TA.XT Plus 纹理分析仪和P50 探头，在TPA 模式下确定汤圆的质构特性。参数：测前2.0 mm/s，测中1.0 mm/s，测后1.0 mm/s，5.0 g 触发力，压缩应变50%。
表1 汤圆的感官评价标准
Table 1 Evaluation standard of rice dumplings
1.12 感官评价
感官评价基于Breternitz等[21]和Wang等[22]方法，并稍作修改。感官评价由5 个要素组成，包括风味（20 分）、外观（20 分）、黏性（20 分）、弹性（20分）和柔软性（20 分）。
1.13 数据分析
所有试验重复3 次，使用SPSS 21.0 软件进行ANOVA 分析（P ＜0.05 具有显著性差异）、主成分分析，结果采用“平均值±标准差”表示。相关性分析使用TBtools 绘图。
2 结果与分析
2.1 糯米粉组分
从图1 可以看出，不同品种的糯米粉的基本成分差异较大，8 种糯米粉的水分含量有显著性差异，范围在10.79%～14.00%；8 种糯米粉的蛋白质含量均超过4.00%，皖垦糯1116 和太湖糯的蛋白质含量显著高于其它品种，且这2 个品种没有差异。8 种糯米粉的淀粉含量范围为75.17%～87.87%，含量最高的泰国碎糯与最低的缅甸糯相差了12.60%。梗糯2 号的灰分含量最高，东北糯的灰分含量最低，为0.19%。越糯碎1 号和泰国碎糯的脂肪含量最高，在0.8%以上。梗糯2 号的直链淀粉含量最低，为1.03%；缅甸糯的直链淀粉含量最高，为2.93%。8 种糯米粉的支链淀粉含量范围在72.25%～86.22%。
图1 不同品种糯米粉的基本组分
Fig.1 Basic components of glutinous rice flour with different samples
注：不同字母表示差异性显著，P＜0.05，图2、3、4 同。
2.2 糯米粉的水合特性
水合特性是糯米粉的重要质量属性，与淀粉颗粒的完整性和结晶度有关。溶胀指数反映了淀粉在糊化过程中的吸水性能，水溶性指数反映了淀粉糊化后，可溶于水的部分占全部干重的比值。如图2 所示，皖垦糯1116、太湖糯和越糯碎1 号的吸水指数最高。梗糯99-25 的水溶性指数最高，缅甸糯的水溶性指数最低。梗糯99-25、皖垦糯1116、太湖糯、越糯碎1 号的溶胀指数最高。
图2 不同品种糯米粉的水合特性
Fig.2 Hydration characteristics of glutinous rice flour with different samples
2.3 糯米粉的糊化特性
糯米粉的糊化特性对糯米粉的加工特性和最终产品的品质特性有重要影响，反映了淀粉颗粒在蒸煮或加工过程中的行为。从表2 可以看出，8种糯米粉的糊化指标具有较大差异，与糯米粉中的淀粉含量和直／支链淀粉比例等因素有关。8 种糯米粉的糊化温度范围为68.03～74.85 ℃，峰值黏度范围在1 303.00～2 502.00 cp 之间，崩解值在634～1 154.67 cp 之间，回生值在127.67～458.67 cp之间。其中，缅甸糯的糊化温度最高，表明其内部淀粉颗粒具有较高的抗膨胀和破裂能力[23]，梗糯99-25 和皖垦糯1116 的糊化温度较低，易糊化。泰国碎糯的峰值黏度最高，样品黏滞性较强。梗糯99-25 和梗糯2 号具有较低的峰值黏度，可以满足消费者对汤圆可口性的需求[24]。泰国碎糯的崩解值大，在加热过程中，抗剪切能力较差，热糊稳定性差，易发生破裂，导致淀粉颗粒分解，更易吸水糊化，该品种在制品加工时需注意控制水量。回生值反映了糊化淀粉冷却后重新聚合的能力，梗糯99-25 和皖垦糯1116 的回生值小，老化程度低。较低的崩解值反映了较好的热糊化稳定性及抗剪切能力[25]。缅甸糯的崩解值最小，则淀粉溶胀后不易发生破裂，热糊化稳定性好。然而制成的汤圆更易老化，老化后氢键聚集在一起，凝胶强度增加。越糯碎1 号、泰国碎糯、东北糯和缅甸糯的最终黏度和峰值黏度最高，表明它们比其它糯米粉具有更好的持水性和网络结构，有助于形成良好的汤圆结构[26]。
表2 不同品种糯米的糊化特性
Table 2 Pasting properties of glutinous rice flour with different samples
注：同列不同字母表示差异性显著，P＜0.05。
2.4 糯米粉的热特性
由表3 可知，8 种糯米粉的糊化焓变为2.19～3.09 J/g，起始糊化温度范围58.63～64.8 ℃，峰值糊化温度范围67.40～72.50 ℃，最终糊化温度范围75.13～79.13 ℃。糊化焓最大的是缅甸糯，最小的是梗糯2 号。在淀粉颗粒的结晶区内，淀粉分子在氢键作用下形成具有一定强度的微晶束，糊化焓是破坏微晶束所需的能量[27]，说明在淀粉糊化过程中，缅甸糯保持淀粉颗粒结构完整的能力较强。越糯碎1 号和缅甸糯的起始糊化温度较高，不易糊化。主要原因是淀粉结晶结构致密度高，导致糊化温度较高[28]，具有较高的热稳定性，与糊化特性的结果相符。
表3 不同品种糯米的热特性
Table 3 Thermal properties of glutinous rice flour with different samples
注：同列不同字母表示差异性显著，P＜0.05。
2.5 速冻汤圆的水分分布
利用CPMG 序列进一步验证和探讨了汤圆中水的流动性和分布情况，在汤圆中观察到3 种水，分别是强结合水、弱结合水和自由水。峰面积代表水分含量的多少，直接反映了粉团的持水性。强结合水与蛋白质等大分子紧密结合，弱结合水指结合于糖类、淀粉等大分子之间的水，自由水在冷冻过程中会形成冰晶，对汤圆粉团的品质造成影响[29-30]。冰晶的大小，对最终产品的质量至关重要[31]。从表4 可以看出，泰国碎糯汤圆的自由水含量较高，产生冰晶较大，粉团松散，容易出现开裂等现象。缅甸糯汤圆深层结合水含量最高，持水能力强。主要原因是当强结合水含量较高时，汤圆具有较低的水分流动性，冻结速度更快，产生的冰晶细小且均匀，不易出现开裂等现象[32]。太湖糯、越糯碎1 号和东北糯3 个品种制作的湿法汤圆，在冷冻过程中形成的冰晶更小，品质更加稳定。
表4 不同品种糯米制作成的汤圆的水分分布面积
Table 4 Water distribution area of rice dumplings made from different varieties of glutinous rice
注：同列不同字母表示差异性显著，P＜0.05。
2.6 湿法速冻汤圆的质构特性
从表5 可以看出，梗糯2 号品种的汤圆黏附性最大，主要由于粉团内部黏性较小，结构松散，容易附着在探头上，表现为黏附性数值较大，导致在加工时，容易黏附在器壁上造成一定的损耗，煮熟后，汤圆也难以与牙齿分开[33]。
表5 不同品种糯米制作成的汤圆的质构特性
Table 5 Texture characteristics of rice dumplings made from different varieties of glutinous rice
注：同列不同字母表示差异性显著，P＜0.05。
缅甸糯汤圆的硬度和咀嚼性最大，黏附性较小。粉团内部黏性较大，结构紧密，不容易附着在探头上。梗糯99-25 汤圆的硬度最小，咀嚼性最小。越糯碎1 号汤圆较为柔软且黏附性小，不仅加工性能好，而且有利于消费者吞咽和感官质量。
品质较好的汤圆需要有合适的口感，而不是过黏或不黏，过硬或过软的口感。因此，由越糯碎1 号、皖垦糯1116、东北糯、泰国碎糯制成的具有中等质地特性的汤圆具有更理想的口感，利于消费者食用。
2.7 速冻汤圆的白度及感官评价
从风味、外观、黏性、弹性和柔软性评价8 个品种汤圆，如图3a 所示。梗糯2 号的分值明显低于其它7 种，与水分分布和质地特征的结果一致。越糯碎1 号、缅甸糯、泰国碎糯、皖垦糯1116 制成的汤圆最受欢迎，在口中具有柔软且不黏的特点。说明在一定的范围内，脂肪含量越高，汤圆更具光泽，品质也更好。
图3 不同品种糯米制作成的汤圆的感官评价（a）和色泽拟合图（b）
Fig.3 Sensory evaluation（a）and color fit map（b）of rice dumplings made from different varieties of glutinous rice
经过色泽拟合，8 种汤圆的颜色如图3b 所示。与梗糯99-25 的颜色对比显示，越糯碎1 号制作的汤圆颜色更亮。表明对比其它品种，该品种在视觉上更能吸引消费者的注意，与图3a 中越糯碎1 号的感官评价结果相对应。
2.8 速冻汤圆汤汁的透光率
汤汁的透光率是指汤圆在蒸煮过程中，糯米粉在水中溶解程度的大小，可反映汤圆的蒸煮品质。透光率越大，汤汁越清澈，汤圆品质越好。因汤圆在冷冻过程中，出现脱粉、形状塌陷现象，汤圆蒸煮后汤汁会变浑浊，透光率降低。如图4 所示，越糯碎1 号的透光率最高，表明该品种制作的汤圆在蒸煮过程中不易破损。梗糯99-25 和太湖糯的透光率最低，这一现象可能与汤圆在冷冻过程中失水导致脱粉，以及蒸煮过程中的结构较不稳定有关。
图4 不同品种糯米制作成的汤圆的汤汁透光率
Fig.4 Transmittance of different varieties of rice dumplings made from different varieties of glutinous rice
2.9 主成分分析和相关性分析
不同品种的糯米制得的湿法速冻汤圆品质差异较大，找出对品质影响较大的因子非常重要[33]。主成分分析将原始变量转变为主成分，消除了原始变量之间可能存在的共线性，用较少的指标反映较多的信息，使得评价结果具有客观性和可确定性。
对8 种糯米加工成的湿法汤圆的各项品质指标进行主成分分析，如表6 所示，第1～7 主成分的初始特征值均大于1，分别为13.67，6.475，3.578，2.939，2.095，1.244，1.109，累计方差贡献率为91.499%。
表6 主成分总方差贡献率
Table 6 Total variance explained of principal component analysis
如表7 所示，经过主成分分析，第一主成分的贡献率为40.207%，主要由最终黏度、最低黏度、回生值、糊化温度、回复性、硬度、咀嚼性、胶黏性、峰值黏度、强结合水含量、弱结合水含量、水分构成，反映了糯米粉的糊化特性和汤圆的质构特性及水分分布。第二主成分的贡献率为19.045%，主要由a*、白度、L 构成，与汤圆的亮度有关。第三主成分的贡献率为10.523，主要由自由水构成。第四主成分的贡献率为8.643%，主要由淀粉构成。第五主成分的贡献率为6.162%，主要由灰分构成。第六主成分的贡献率为3.658%，主要由水溶性指数构成。第七主成分的贡献率为3.262%，主要由弹性构成。综合以上分析，糯米粉的糊化特性和汤圆的质构特性及水分分布，是评价糯米粉和汤圆品质的主要指标。
表7 主成分载荷矩阵
Table 7 Component matrix of principal component analysis
从图5 可知，糯米的部分基本成分和汤圆的品质指标相关性不显著（P＞0.05）。然而，糯米的脂肪含量与糊化特性和热特性呈显著性正相关，与峰值糊化温度呈极显著正相关。因此，在实际生产中可以选择脂肪含量相对较高的糯米品种，得到的速冻汤圆品质较好。直链淀粉含量与汤圆的硬度、咀嚼性、胶黏性和回复性呈显著正相关，与强结合水含量呈正相关。这是因为直链淀粉具有近似纤维的性能，可以维持粉团的组织结构，对汤圆最终品质的影响较大。
图5 不同品种的糯米及汤圆指标的相关性分析
Fig.5 Correlation analysis of the indexes of different varieties of glutinous rice and rice dumplings
注：水分含量（Moisture）；蛋白质含量（Protein）；淀粉含量（Starch）；灰分含量（Ash）；脂肪含量（Fat）；吸水指数（WAI）；水溶性指数（WSI）；溶胀指数（SPI）；糊化温度（PT）；峰值黏度（PV）；最终黏度（FV）；最低黏度（TV）；回生值（SB）；崩解值（BD）；糊化焓（△H）；起始糊化温度（To）；峰值糊化温度（Tp）；最终糊化温度（Tc）；强结合水含量（TBW）；弱结合水含量（WBW）；自由水含量（FW）；硬度（Hardness）；咀嚼性（Chewiness）；胶黏性（Gumminess）；凝聚性（Cohesiveness）；弹性（Springiness）；黏附性（Adhesiveness）；回复性（Resilience）；感官评价（SE）；亮 度（L）；从红色至绿色的范围（a*）；从蓝色至黄色的范围（b*）；白度（Whiteness）；透光率（Transmittance）。
糊化温度和硬度呈显著正相关；糊化温度、峰值黏度、最终黏度和回复性呈显著正相关，其中最终黏度和回复性呈极显著正相关，相关系数小于0.01。回生值、最低黏度、最终黏度和咀嚼性、胶黏性、硬度呈显著正相关。这表明糯米粉的糊化特性对汤圆的品质特性有显著影响，糊化温度越高，汤圆的硬度越大。而硬度太大时，咀嚼所做的功较多，影响汤圆品质。
溶胀指数和回复性、咀嚼性、b*、硬度、凝聚性、胶黏性呈显著负相关。糯米粉的溶胀指数对汤圆的质构特性影响较大，溶胀指数越大，汤圆的各项质构指标值越低。水溶性指数和澄清率呈显著负相关，水溶性指数越大，溶出的物质越多，汤汁的澄清率越低，汤液越浑浊，品质越差。
最终黏度、糊化温度、回生值和强结合水的含量呈显著正相关，水分含量和强结合水的含量呈显著负相关。
3 结论
对8 种糯米的基础成分、水合特性和糊化特性以及热特性进行研究，并且采用单因素分析、主成分分析、相关性分析对品质指标进行统计分析。单因素实验结果表明，不同品种的糯米粉各项指标差异较大，说明样品代表性较好。主成分分析表明，糯米粉的糊化特性和汤圆的质构特性及水分分布对糯米及汤圆的品质影响较大。相关性分析表明，糊化温度和硬度呈正相关，最终黏度和回复性呈极显著正相关。回生值、最低黏度、最终黏度和咀嚼性、胶黏性、硬度呈正相关。综合多因素与汤圆品质相关性分析结果，应选择脂肪含量高于0.8%，溶胀指数在10.53～12.65g/g 之间，水溶性指数在16.33%～19.77%之间，糊化温度在71.00～72.97 ℃之间，峰值黏度在1 892.00～2 124.33 cp 之间，崩解值在834.00～880.67 cp 之间，回生值在240.33～248.67 cp 之间的糯米粉品种。本文8 个品种中，由越糯碎1 号制作的湿法汤圆，在冷冻过程中形成的冰晶更小，品质更加稳定。本研究结果通过测定糯米的结构和理化特性，可为预估制作的湿法速冻汤圆的品质提供参考。
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