水稻类似物及其影响聚合物的动态变化纹理质量

抽象的

大分子会从大米类似物（RA）的内部滤入外部环境，在水中长时间煮沸时会形成逃逸物质（ES）。一些逃逸物质粘附在米饭类似物（CRA）表面形成粘附层（AL），这对米饭的烹调质量有重要影响。在本研究中，添加亲水胶体和乳化剂并形成RA。分析了ES、AL和CRA样品的物理化学、结构和织构特性，以研究亲水胶体对RA烹饪质量的影响。结果表明，SA抑制了分子的浸出，降低了铝的分子量，降低了ES和铝的淀粉含量，降低了RA的剪切粘度，增强了氢键相互作用。Ca^２＋增加CRA和Al的干物质含量，增强ES和CRA的氢键相互作用，并降低了ES的MW。造影性质结果表明，加入SA后，增强了RA的凝胶状性能。加利福尼亚州^２＋在该溶液中增加RA的密合性，同时降低它们的弹性。这项研究解释胶体如何影响RA的纹理特性在分子水平上。

1.介绍

胶体通常用作食品中的增稠剂、稳定剂、胶凝剂和乳化剂，以改善食品的物理化学和结构特性[1，2］.水胶体(如海藻酸钠和黄原胶)可以在水溶液中与淀粉、多糖和其他物质相互作用。通过分子的共价键和分子链的纠缠，形成网状结构，从而增加溶液的粘度或形成凝胶[3.]. 在阳离子存在下，黄原胶（XG）形成分子间键，从而减少与同一溶液中其他类型多糖的相互作用[4]. SA与Ca反应^２＋形成分子间交联，凝胶强度随着离子强度的增加而增加。SA与Ca接触后可形成胶体^２＋并且是广泛使用的食品添加剂。当SA交联用Ca^２＋水分子的流动将被限制，从而导致具有高保水能力的凝胶。其他食品胶，SA和Ca的胶体不同^２＋不是热可逆的，通常表现出良好的稳定性。Maitre等人指出，膨胀率和吸水指数(WAI)随着胶体的加入而增加，而密度、吸水指数(WSI)和硬度在挤压过程中降低[5，6]. Balakrishnan等人发现，纳米纤维素能够粘附在淀粉上并形成稳定的网络，并且由于它能够与自身形成分子内相互作用，并且能够与淀粉分子形成强的分子间氢键相互作用，因此它能够更好地与淀粉相互作用以提高其性能[7- - - - - -9］.

双螺杆挤压技术常用于丰富大米产品的多样性，提高营养价值，降低生产成本[10- - - - - -12］.食品挤压是食品工业的一项新兴技术[13］.淀粉膨化物中可能发生裂纹和碎裂的动态扩展，可以用有限元方法进行研究[14］.通过使用糙米作为主要原料的许多方法可以根据主要的方法获得，添加各种添加剂和使用双螺杆挤出机的其他营养物[15］.此外，乳化剂已被用于改善RA [中，纹理质量和口味16- - - - - -18］.乳化剂能与直链淀粉结合形成螺旋复合体，在淀粉分子的老化过程中延迟结晶[19］.这种复合物的形成不仅降低了挤压过程中的粘度，起到润滑作用，而且由于它可以防止淀粉的老化和凝固，有利于产物的形成和分散。有文献记载，乳化剂的加入导致糊化程度增加，水溶性碳水化合物、α -淀粉酶敏感性、WAI和挤出胶黏剂降低[20.- - - - - -22］.

配方一般是综合考虑大米成分、烹调特性和感官品质的[23］.挤压过程中主要表现为逃逸物质(ES)、黏附层(AL)和熟米类似物(CRA)三种主要成分，其理化性质和结构特征对蒸煮质量有重要影响。许多文献报道了各种晶粒基产品的挤压参数和挤压条件，但很少有人关注添加剂对RA分子逃逸规律和结构变化的影响。

本研究在原料中加入胶体和乳化剂，采用薄螺杆挤出法制备RA;然后对RA进行煮沸试验;随后，对ES、AL和CRA的物理化学和结构性能进行分析，研究分子逃逸和结构变化对RA性能的影响。

2.结果与讨论

2.1。在挤出物的质构特性不同添加剂的影响。

SA, XG, SE等大米类似物浸泡后的结构特性如图所示1(一)．SA降低了样品的粘度，这主要体现在粘附结果和最大粘附力上。水杨酸是一种亲水性胶体，在食品工业中用作增稠和胶凝剂。已有研究报道SA与淀粉发生反应，抑制其膨胀，保护颗粒的完整性，使豌豆淀粉表观糊化粘度降低[24，25］.在Ca^２＋结果表明，阳离子诱导的凝胶化可以通过改变分子内的粘附力来改变材料的织构特性。

(一)

(b)

赫克特和Srebnik提到，藻酸盐趋于聚集并形成阳离子的存在alohysical凝胶。具体地，钙^２＋促进链聚集和凝胶化[26］.XG降低了水解后的样品高度，主要是因为已知XG通过在CRA内形成更紧密的网络结构来恢复预糊化淀粉的力学性能。SE可以降低样品的弹性，这与乳化、离子分散、耐老化性能有关[27］.熟食样品(SARA, NARA)的质地特性如图所示1 (b)．CaCl₂提高试样的黏附性和最大黏附性，同时降低试样的弹性。SA增加弹性，咀嚼和挤压工作。与浸泡样品相比，沸水煮熟样品的黏聚力、弹性、咀嚼性、高度和硬度均有提高。

2.2. 理化性质分析

ES、AL、CRA干物质含量如图所示2．SA增加了CRA的干物质含量，降低了ES和AL的干物质含量。SA能抑制淀粉颗粒的解离[28]，导致更多的ES滞留在颗粒中。氯化钙₂增加了CRA和AL的干物质含量，降低了ES的干物质含量。它显示了CaCl₂有利于干物质的积累。总之，添加CaCl₂在SA存在下改变了ES的聚合行为。

图中淀粉含量的结果2结果表明，经蒸馏水处理后，NARA ES和AL的淀粉含量均高于CRA。SA的加入降低了ES和AL. CaCl的淀粉含量₂处理降低了NARA AL的淀粉含量，对ES的淀粉含量无显著影响，降低了CRA的淀粉含量。

直链淀粉含量的结果如图所示2．SA的增厚作用有利于直链淀粉的聚集，导致直链淀粉在CRA上的选择性吸附。CaCl₂处理后AL的直链淀粉含量高于ES。CaCl的加入₂SA的存在使直链淀粉含量变化更大。

粒径分布结果如图所示2粒径由大到小依次为ES>AL>CRA。ES比AL. CaCl的粒径分布更窄、浓度更大、粒径分布更小₂和SA对粒径分布影响不大。CaCl₂导致ES和CRA样品的粒径增大，AL、SA的粒径增大导致CRA的粒径增大。SA和CaCl的存在₂促进CRA表面的Al形成。

流变性能如图所示3.．根据剪切速率 - 粘度曲线，SA导致粘度降低，和CaCl₂导致奈良的粘度增加。指出盐对淀粉糊化有显著影响[29］.CaCl₂导致AL样品的粘度降低。当剪切速率为50-150 s时，粘度显著降低^－1对于所有样品。虽然SA导致粘度增加，但在存在CaCl时₂，溶液的粘度最高。

SA降低了ES的存储模量，而盐导致了NARA ES的最大存储模量。CaCl₂由于SA和CaCl的存在，CRA的存储模量显著增加₂．SA降低了ES的损耗模量，而CaCl降低了ES的损耗模量₂导致奈良ES的最大损耗模量。氯化钙₂导致Al的损耗模量减少。CaCl的组合₂SA使CRA的损耗模量显著增加。

2.3。结构性分析

红外光谱如图所示4. 峰值在3000-4000之间厘米^－1显示不同的氢键。结果表明，加入SA增强了氢键相互作用。山顶附近2930厘米^－1表征葡萄糖单元中C-H键的拉伸振动[30.，31]. SA减弱了ES中C-H键的拉伸振动。山顶在1625年附近厘米^－1，表征O-H的弯曲振动，是淀粉及其衍生物的典型吸收峰[30.，31]. SA增加了1625处的峰值强度厘米^－1，表明分子中的氢键相互作用增强。AL的红外光谱与ES的红外光谱存在差异。CaCl₂弱化了AL中C-H键的伸缩振动₂而SA增强了分子中的氢键相互作用。由于氯化钙的处理，CRA的红外光谱有所不同₂．CaCl₂在3000-4000 cm附近峰值强度增加^－1和增强的CRA [的氢键相互作用32，33］.

２.４.分子量分布分析

AL样品的GPC谱如图所示5（a）。添加SA后，保留时间和峰数减少。SA使铝的分子量小于3220。结果表明，SA的加入导致更多的小分子吸附在CRA的外表面或铝上，且分子量分布较窄。氯化钙₂不影响样品的分子量，但增加了峰数。ES的GPC光谱如图所示5（b）。SA不会影响保留时间和峰值。在CACL的作用下₂，大分子的比例（）分子量小于3220的分子的分子量增加。CRA的GPC谱如图所示5（C）。SA不影响峰的保留时间，但在CRA中改变了分子量分布。MW范围内大分子的比例在DW+SARA样品中，分子量范围相近的分子比DW+NARA样品中分子量范围相近的分子高。分子量范围内分子比例增加并且在后添加SA。CaCl₂在SA存在下不影响CRA的分子量分布。

2．5．相关分析

表中显示出物理化学性质和纹理性质之间的相关分析结果1．ES含量主要影响最大粘结力和挤压功等织构性能。ES的粒径分布主要影响附着力、最大附着力和样品高度。随着ES干物质含量的增加，最大黏附力下降。ES的挤压功随淀粉和直链淀粉含量的增加而减小。随着ES平均粒径的增大，最大黏附力增大。在ES模式下，黏聚力随ES的增加而降低。粒径的增加对应着ES累积粒径分布的10% (D10)，导致样品高度的增加。随着ES浓度D25、D50、D75、D90的增加，ES的最大黏附力增大。ES的D90增加，粘附性增加。


	粘合度	最大粘附力	凝聚力	弹性	咀嚼性	样品高度	挤出工作	硬度

艾尔
干物质含量	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS
淀粉含量	NS	-0.965	NS	NS	NS	NS	NS	NS
直链淀粉含量	NS	0.960	NS	NS	NS	NS	NS	NS
的意思是	NS	NS	NS	0.969	0.983	NS	NS	NS
Mode	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS
D10	NS	NS	0.975	NS	NS	-0.977	NS	NS
D25	NS	-0.984	NS	NS	NS	NS	NS	NS
D50	-0.997	-0.967	NS	NS	NS	NS	NS	NS
D75	NS	NS	NS	NS	0.972	NS	NS	NS
D90	NS	NS	NS	0.979	0.951.	NS	NS	0.995.
CRA
干物质含量	NS	0.993	NS	NS	NS	NS	NS	NS
淀粉含量	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS
直链淀粉含量	NS	NS	NS	-0.959	NS	NS	NS	-0.974
的意思是	NS	NS	NS	NS	NS	NS	0.997	NS
Mode	NS	NS	NS	NS	NS	0.988	NS	NS
D10	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS
D25	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS
D50	NS	NS	NS	NS	NS	NS	0.962	NS
D75	NS	NS	NS	NS	NS	NS	0.964	NS
D90	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS	NS

ES:从大米类似物中逸出的物质;AL:在煮熟的大米类似物上的粘合层;CRA:熟米类似物;Mean:平均粒径;模式:粒度最大颗粒数;D ( ）：对应于累积粒度分布中粒径．显著相关;极显著相关。NS:没有相关性;粗体为显著正相关，斜体为显著负相关。

各组分AL含量对最大结合力的影响较大。AL的粒径分布主要影响附着力、最大附着力、黏聚力、弹性、咀嚼性、试样高度和硬度。随着AL中淀粉含量的降低和直链淀粉含量的增加，AL的最大黏附力增大。AL平均粒径的增大导致其弹性和咀嚼性的增加。随着AL D10的增加，黏聚力增加，试样高度降低。随着AL浓度D25的增加，最大黏附力降低。随着AL浓度D50的增加，黏附性和最大黏附力降低。AL D75的增加导致咀嚼性的增加。AL D90的增加导致其弹性、咀嚼性和硬度的增加。

组件CRA的内容主要影响最大的粘合力，弹性和硬度。CRA的粒度分布主要受样品和挤出工作的高度。在CRA的干物质含量的增加导致增加的最大附着力。在CRA的直链淀粉含量的增加导致了弹性和硬度的降低。挤出工作的平均粒径，D50，和CRA的D70的增加而增加。在模式的增加导致CRA的样品高度的增加。挤出工作与CRA的平均粒径的增大而增大。

3.材料和方法

3．1.材料

米粉由河南黄果粮业股份有限公司提供(股票代码831357)。所用试剂均为AR级。

3.2. 挤压

600 g rice flour, 0.5% ( ）添加剂与150 g蒸馏水充分混合后，采用双螺杆挤出设备进行处理。实验研究用的RA是由挤出物在25℃脱水48小时，然后在190℃干燥90秒得到的。实验中使用的双螺杆挤出机由料斗、固体输送区、熔体、熔体泵送四部分组成。这四个区域在加工过程中的温度分别为50、70、110和85°C。RA含有SA、XG和蔗糖酯(SE)，缩写为SARA、XGRA和SERA。含非添加剂的RA简称NARA。

３．３．干物质含量(DMC)

测定A组和B组的干物质含量。A组为蒸馏水，B组为1mol /L CaCl₂．Samples of about 10 g (SARA, NARA) were treated in 100 mL boiling distilled water for 4 minutes, and then, solid (S1) and liquid (L1) were separated by a 1 mm pore size filter. L1 was centrifuged (6000 r/min, 15 min) after cooling to 25°C and freeze-dried for 48 h. After crushing, the ES of RA was obtained. S1 was immersed in distilled water at 25°C and stirred rapidly with a glass rod, and then, liquid (L2) and solid (S2) were separated with a 1 mm pore size filter. The separation operation was repeated three times. Precipitation of L2, gathered by centrifugation (6000 r/min, 15 min), was freeze-dried for 48 h and pulverized for the study of the AL. CRA were prepared by freeze-drying S2 for 48 h and crushing. The ES, AL, and CRA in group B were prepared by replacing the solution in group A with calcium chloride and repeating the operation.

3.4。淀粉和直链淀粉含量

采用淀粉含量检测试剂盒(北京索莱生物科技有限公司)测定样品中淀粉含量。用80%乙醇分离样品中的可溶性糖和淀粉。通过酸的水解，将淀粉分解为葡萄糖，用蒽酮比色法测定葡萄糖的含量。最后计算了淀粉的含量。每个值是三个重复的平均值。

样品的直链淀粉含量由淀粉糖含量试剂盒（南京江城生物工程研究所）测定。用80%乙醇分离样品中的可溶性糖和淀粉。根据由直链淀粉和碘在620nm紫外光下形成的复合物的强吸收峰，通过紫外分光光度计测定淀粉糖的含量。每个值是三个重复的平均值。

3．5．粒径及分布[2］

使用激光粒度分析仪(LS230, Beckman, USA)分析样品的粒度分布。每个值是三个重复的平均值。

3.6. 流变特性[34］

5% ( ）用流变仪测量样品在25°C下的悬浮液。在动态流变试验中，角频率为0~65 rad/s，应变为2%。粘度随剪切速率(1.0~ 300s)的增加而变化^－1)记录用于静态流变试验分析。

3.7。结构表征(傅里叶变换红外光谱)[35］

使用傅立叶变换红外光谱仪(SPECTRUM 100, PerkinElmer，美国)采集马铃薯面粉及其糊的傅立叶变换红外光谱。将1-2 mg样品与200 mg KBr混合，压片后测量。光谱采集分辨率为4厘米⁻¹每个样本平均扫描4次。

3.8。凝胶渗透色谱（GPC）

样品的分子量分布采用GPC测定，采用以前公布的方法[36]. 通过混合25%来制备样品 ES、AL和CRA的mg，含5 mL超纯水。进行5分钟的超声治疗以协助分析人员溶解。溶液在99°C水浴中处理1小时 h（每15分钟振荡一次），然后冷却至室温。溶解后，溶液在25°C（6000℃）下离心 r/min，15 min）；用尼龙微孔膜（0.22）过滤上清液 μm)。GPC测量使用安捷伦1260 Infinity LC系统(尺寸排除色谱/凝胶渗透色谱)，配备折射率检测。分析对象在水溶液和极性有机GPC/SEC色谱柱(美国，圣克拉拉，安捷伦技术)上分离，使用去离子水作为流动相，流速为1 mL/min，温度为35℃。

3.9。结构特性

对于浸泡实验，大约5个样品将g（SARA、XGRA、SERA和NARA）放入烧杯中。加10后 mL煮沸去离子水，立即用保鲜膜密封烧杯口。10分钟后，用直径为1的筛子过滤出固体嗯。固体在25°C的蒸馏水中冷却5分钟，并通过纹理分析仪进行测定。

沸点实验:将约10 g (SARA, NARA)样品置于300ml沸点蒸馏水中4分钟;然后测定固体，用1mm孔筛滤出，用蒸馏水25°C冷却5分钟。将大约10 g (SARA, NARA)的样品置于300 mL沸腾的1 mol/L氯化钙中₂4分钟;然后测定固体，用1mm孔筛滤出，用蒸馏水25°C冷却5分钟。

采用Li等人的方法，通过织构分析仪进行一些修改，测量织构特性，并重复分析五次[37］.在台上试验了三种水稻类似物。测试速度为1mm /s。试验方式为压缩，压缩比为70%。

3.10。统计数据

采用SPSS 19.0软件进行方差分析(ANOVA)，采用Duncan多范围检验( ）。通过Origin 9.0完成绘图和图片修改。

4.结论

在加入SA和CaCl的RA样品上研究了ES、AL和CRA的物理化学和结构性能₂．SA降低了样品的粘度，这主要体现在黏附结果和最大黏附力上，而添加了CaCl₂产生了相反的效果。在沸水中烹煮RA有利于改善RA的凝胶质量，提高RA的粘结力、弹性、咀嚼性、高度和硬度。sa和cacl.₂增加了CRA的干物质含量并降低了ES。CaCl₂降低溶液中的干物质含量。CaCl的加入₂在SA存在下改变了ES的聚合行为。SA有益于直链淀粉的聚集，导致CRA上的直链淀粉的选择性吸附。sa和cacl.₂对剪切粘度和损耗模量相反。FTIR结果表明，SA增强了ES和CRA的氢键相互作用。SA不影响ES和CRA样品中的MW分布，但在Al样品中存在大分子存在显着降低。CaCl₂ES和CRA中大分子比例降低。

相关分析表明，物理化学和结构特性密切相关的RA的质感。该组件的ES的内容主要是影响最大的附着力和挤压的工作。各组分AL含量对最大结合力的影响较大。AL的粒度分布主要受粘附和凝胶性能。组件CRA的内容主要影响的弹性和硬度。CRA的粒度分布主要受样品和挤出工作的高度。

基于上述结果，SA如何在CACL存在下影响XX的纹理性质的示意图₂如图所示6．海藻酸钠在水稻类似物的网络结构中起着积极的作用。当样品与氯化钙溶液煮熟时，物质中发生离子交换。

数据可用性

用于支持本研究结果的研究文章数据包括在文章中。

附加点

突出了．(i)水胶体凝胶网络影响大米类似物的蒸煮特性。(ii)直链淀粉含量高的分子更容易吸附在水稻类似物表面。(iii) SA增强氢键相互作用。(iv)水杨酸的交联使得大米类似物的分子量分布均匀。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。

作者的贡献

张轲和薛文桐构思并计划了实验。刘成龙和田阳提供了技术支持和概念性建议。张轲进行实验，分析数据，撰写论文，薛文通对论文进行验证。所有的作者讨论了结果和影响，并在手稿的所有阶段评论。

致谢

该研究由中国国家重点研发计划资助，授予2016年汇款0401305。

补充材料

藻酸钠（SA）抑制分子的浸出，减少粘合剂层（Al）的MW，逃逸物质的淀粉含量降低，亚米类似物（Ra）的剪切粘度降低，以及增强的氢键相互作用。Ca^２＋提高了熟米类似物(CRA)和AL的干物质含量，增强了ES和CRA的氢键相互作用，降低了ES的分子量。SA的加入增强了RA的凝胶性能。Ca^２＋增强了RA的黏附性，降低了RA的弹性。（补充材料）

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