擠壓處理對淀粉-米谷蛋白復(fù)合體系回生特性及流變特性的影響

王麗爽，王可心，岳喜慶，于小帥，肖志剛,2,，王 鵬2,3,

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；2.沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧 沈陽 110034；3.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

大米是我國重要的糧食作物，每年產(chǎn)量約為2億 t[1]。其主要成分大米淀粉約占精米干質(zhì)量的85%～90%[2]。大米淀粉由葡萄糖分子分別以α-1,4糖苷鍵及α-1,6糖苷鍵連接形成的直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，淀粉分子間通過氫鍵連接構(gòu)成大米淀粉的緊密結(jié)構(gòu)[3]。大米淀粉因其顆粒尺寸小、無特殊氣味、容易消化等特性而被廣泛應(yīng)用于食品、材料及醫(yī)藥等領(lǐng)域[4]。但在加工和貯藏過程中，大米淀粉內(nèi)部分子重新趨于有序化排序，直鏈淀粉間形成重結(jié)晶，引起老化回生，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)變硬、干縮等現(xiàn)象，從而影響食品的品質(zhì)特性[5]，限制了大米淀粉在食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。因此，采用合理的加工方式來抑制和延緩大米淀粉食品的回生，可以提高大米淀粉在加工貯藏過程中的品質(zhì)，對提升大米淀粉的應(yīng)用價值具有重要意義。

目前，酶制劑、乳化劑及化學(xué)試劑已經(jīng)被證明可延緩和抑制淀粉的回生現(xiàn)象[6]，但因存在破壞產(chǎn)品味道及營養(yǎng)價值、安全性低、引入化學(xué)及生物試劑等缺點而無法廣泛應(yīng)用。因此，安全天然的改善淀粉回生方法是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。擠壓膨化技術(shù)是一種常見的物理改性淀粉類食品的方法，具有連續(xù)、高效、能耗低、污染小、無化學(xué)殘留等優(yōu)點[7]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，擠壓處理后的米糠回生值明顯降低，這與擠壓過程中高壓高剪切環(huán)境相關(guān)[8]；戚明明等[9]研究發(fā)現(xiàn)，擠壓破壞了豌豆淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在普魯蘭酶的協(xié)同作用下降低了短直鏈淀粉間的相互作用，從而降低淀粉的回生特性，這些研究表明擠壓對延緩淀粉回生具有重要作用。除擠壓處理外，有研究發(fā)現(xiàn)在淀粉體系中引入蛋白分子（如玉米醇溶蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、綠豆蛋白等）可有效降低淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)強度，并可通過阻礙淀粉分子重新排列的方式延長淀粉體系的老化時間，其性能優(yōu)于單一體系[10-12]。且Luo Yunmei等[13]發(fā)現(xiàn)水稻蛋白對大米淀粉和黃原膠混合物短期、長期老化都具有抑制作用。其中米谷蛋白是水稻蛋白中的優(yōu)勢蛋白，約占總蛋白含量的80%[14]。米谷蛋白核心富含大量的疏水性氨基酸，側(cè)鏈上有許多親水性基團（酰胺、羥基、羧基和硫醇），可以通過與淀粉間相互作用而提高混合體系產(chǎn)品的部分性能[15-16]。然而擠壓條件下通過米谷蛋白的引入延緩大米淀粉復(fù)合物回生效果的研究及影響機制還鮮有報道。因此，本研究通過擠壓處理大米淀粉-米谷蛋白混合體系以改善復(fù)合體系抗回生特性，并利用多尺度表征技術(shù)對擠壓處理后大米淀粉與米谷蛋白間的相互作用機理、結(jié)構(gòu)變化及混合物的糊化特性、熱力學(xué)特性及流變特性等進行分析，探討擠壓處理對延緩復(fù)合體系回生特性的作用機制，旨在為淀粉-蛋白復(fù)合體系的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米淀粉（純度為98.2%，脂肪質(zhì)量分數(shù)0.21%、蛋白質(zhì)量分數(shù)0.46%、灰分質(zhì)量分數(shù)0.33%）、米谷蛋白（純度為83.1%，脂肪質(zhì)量分數(shù)4.7%、水分質(zhì)量分數(shù)6.5%、灰分質(zhì)量分數(shù)4.9%）江西金農(nóng)生物科技有限公司；溴化鉀（光譜純）天津市光復(fù)精細化工研究所；乙酸（分析純）、品紅酸（分析純）、明膠、甘油國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JD2000-2L電子分析天平 沈陽龍騰電子有限公司；DS56-III雙螺桿擠壓機 濟南賽信機械有限公司；FW100粉碎機 天津泰斯特儀器有限公司；Super3快速黏度分析儀（rapid viscosity analyzer，RVA）美國Newport科技公司；Q20差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）、DHR-3流變儀 美國TA公司；D8 X射線衍射儀（X-ray diffraction，XRD）德國Bruker公司；Nexus470傅里葉變換紅外光譜儀美國Nicolet 公司；JNM-MU 25 型低場核磁共振分析儀 日本電子Datum株式會社；S4800掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司；AIR激光掃描共聚焦顯微鏡日本Nikon公司。

1.3 方法

1.3.1 擠壓復(fù)合物的制備

1.3.2 擠壓復(fù)合物制備的單因素試驗

通過前期預(yù)實驗，固定擠壓機加熱一區(qū)、二區(qū)、四區(qū)及五區(qū)的溫度分別為40、50、20、20 ℃，控制加熱三區(qū)擠壓溫度作為影響因素。以回生值為考察指標，選擇螺桿轉(zhuǎn)速240、260、280、（300）、320 r/min；擠壓溫度70、（80）（螺桿轉(zhuǎn)速為變量時）、（90）（物料水分質(zhì)量分數(shù)、大米淀粉/米谷蛋白物料比為變量時）、100、110 ℃；物料水分質(zhì)量分數(shù)32%、（34%）、36%、38%、40%；大米淀粉/米谷蛋白物料比（m/m）95∶5、（93∶7）、91∶9、89∶11、87∶13作為單因素考察范圍（括號內(nèi)的數(shù)值為以其他因素為變量時，該指標的確定值）。每個水平重復(fù)3 次，取平均值進行統(tǒng)計分析。

1.3.3 糊化特性的測定

參考王玉琦等[17]的方法對樣品的糊化特性進行測定。準確稱取3.0 g樣品加入樣品筒中。根據(jù)水分校正公式稱取一定量的蒸餾水，并利用攪拌器上下快速攪動使樣品完全分散在蒸餾水中，利用RVA測定糊化特性，程序設(shè)定為：升溫50 ℃后保持1 min，再升溫到95 ℃保持2 min，最后冷卻到50 ℃保持2 min。每個樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.4 熱力學(xué)特性的測定

精確稱取5.0 mg樣品放入DSC專用坩堝中，按照1∶7的質(zhì)量比加入蒸餾水并密封后于4 ℃冰箱中平衡24 h，并與空白坩堝（對照）一起置于儀器樣品架上進行掃描[18]。充入流量為40 mL/min的氮氣，設(shè)定掃描溫度范圍為20～120 ℃，掃描速率為10 ℃/min。

1.3.5 XRD分析

參考Xie Ying等[19]的方法適當(dāng)修改，將干燥樣品放入帶有凹槽的玻璃板上壓平后對其進行測定。掃描條件為：在40 kV和40 mA的Cu-Kα輻照下、2θ為5°～40°范圍內(nèi)進行掃描，獲得樣品的XRD圖譜，并利用MDI Jade 6軟件進行結(jié)晶度分析。

1.3.6 傅里葉變換紅外光譜的測定

參考Xiao Zhigang等[20]的方法，分別取適量樣品于瑪瑙研缽中，按照1∶100的質(zhì)量比加入溴化鉀，在紅外燈照射下研磨15 min，將其混合均勻后進行壓片。將壓片置于傅里葉變換紅外光譜儀中進行測定，扣除空氣參比背景，設(shè)定光譜掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為2 cm-1，掃描64 次。并利用OMNIC軟件對結(jié)果進行傅里葉自去卷積處理，分析大米淀粉的短程有序性變化。

1.3.7 低場核磁共振分析

參考裴斐等[21]的方法對樣品的自旋-自旋弛豫時間圖譜進行測定。采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列，參數(shù)設(shè)置如下：磁場強度為0.5 T，磁場溫度為25 ℃，P1（90°脈沖時間）為6.52 μs，P2（180°脈沖時間）為12 μs，TD（采樣點）為240 018，SW（頻譜寬度）為100 kHz，回波數(shù)為4 000，NS（重復(fù)掃描次數(shù)）為4，TW（重復(fù)采樣時間）為4 000 ms。

1.3.8 表觀形態(tài)觀察

1.3.8.1 掃描電子顯微鏡觀察

參考Xiao Zhigang等[22]的方法，將干燥樣品進行固定噴金后，利用掃描電子顯微鏡在3 kV條件下對樣品放大1 000 倍后的微觀結(jié)構(gòu)變化進行觀察，并觀察顆粒表面形態(tài)。

1.3.8.2 激光掃描共聚焦顯微鏡觀察

用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察米谷蛋白在復(fù)合物樣品中的分布情況。利用丙酮配制的0.01 g/mL異硫氰酸熒光素和0.2 g/mL羅丹明B熒光染色劑混合溶液對復(fù)合物避光染色10 min，并在去離子水沖洗后蓋上蓋玻片以便進行觀察拍照。掃描條件：激發(fā)波長為561 nm，綠色激光束激發(fā)，放大100 倍采集圖像。

1.3.9 流變特性的測定

參考張亭亭[23]的方法稍加修改，選擇直徑為40 mm的平板，間距設(shè)置為0.2 mm。測試前，將樣品與水以1∶20的質(zhì)量比進行糊化處理，隨后冷卻至室溫并測試。

1.3.9.1 靜態(tài)流變特性的測定

設(shè)定溫度為25 ℃，剪切速率在0～300 s-1范圍內(nèi)遞增，再在300～0 s-1范圍內(nèi)遞減。并采用冪定律模型對靜態(tài)剪切數(shù)據(jù)點進行回歸擬合，剪切應(yīng)力的計算如下式所示。

式中：τ為剪切應(yīng)力/Pa；K為稠度系數(shù)/（Pa·sn）；γ為剪切速率/s-1；n為流體指數(shù)。

1.3.9.2 動態(tài)流變特性的測定

在溫度為25 ℃、應(yīng)變力為0.5%的條件下對樣品的動態(tài)流變特性進行測試，測試時夾具周圍涂一層薄薄的硅油以防止樣品中水分蒸發(fā)。選擇在角頻率1～100 rad/s的測試范圍內(nèi)測定樣品的儲能模量（G’）、損耗模量（G’’）及損耗角正切值tanδ，從而測定樣品的黏彈性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有樣品均重復(fù)平行測定，所得結(jié)果表示為平均值±標準差，使用PeakFit v4.12、OMNIC 9.2、Origin 2018軟件進行數(shù)據(jù)處理及繪圖，采用SPSS 17.0軟件對所得數(shù)據(jù)進行方差分析，以P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓條件及物料比對擠壓復(fù)合物回生特性的影響

回生值是反映產(chǎn)品老化程度的重要指標，與淀粉的重新排列有著重要關(guān)聯(lián)，回生值越低淀粉越不易老化[24]。由圖1A可以看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，擠壓復(fù)合物的回生值先降低再升高，這可能是因為隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，阻力與扭矩增大，淀粉顆粒有序結(jié)構(gòu)破壞程度加大，回生值降低；而螺桿轉(zhuǎn)速過高會使得物料在擠壓機內(nèi)的停留時間過短，從而導(dǎo)致其加工化程度減弱，無法有效抑制回生。

圖1 螺桿轉(zhuǎn)速（A）、擠壓溫度（B）、物料水分質(zhì)量分數(shù)（C）及物料比（D）對擠壓復(fù)合物回生特性的影響Fig.1 Effects of screw speed (A),extrusion temperature (B),raw material moisture content (C) and material ratio (D) on the retrogradation characteristics of extruded composite

如圖1B所示，溫度的升高可以促進水分子的運動及淀粉氫鍵的斷裂，影響淀粉分子的取向重排，從而導(dǎo)致混合體系回生值下降[25]；但是過高的溫度會導(dǎo)致復(fù)合體系的水分蒸發(fā)，不利于回生值的降低。

如圖1C所示，物料水分質(zhì)量分數(shù)的增加使物料黏度增大，延長了物料在擠壓腔內(nèi)的停留時間，導(dǎo)致淀粉顆粒破壞程度加大、氫鍵斷裂，從而有效降低了復(fù)合物的回生值；而物料水分質(zhì)量分數(shù)過高會增加其潤滑性，縮短其在擠壓腔內(nèi)的停留時間，導(dǎo)致抗回生效果變差，這與張艷榮等[26]的研究結(jié)果相似。

參照粳米中淀粉與蛋白質(zhì)含量比例，研究大米淀粉/米谷蛋白物料比在95∶5～87∶13范圍內(nèi)對復(fù)合物回生值的影響。如圖1D所示，隨著米谷蛋白添加量的增加，回生值表現(xiàn)為上升的趨勢，但是相較于未擠壓的混合物明顯降低，這是由于在擠壓機內(nèi)淀粉分子會與引入的米谷蛋白分子通過共價/非共價相互作用發(fā)生聚合，從而阻礙直鏈淀粉分子通過氫鍵發(fā)生重排，導(dǎo)致回生值下降[27]；而過多的米谷蛋白會圍繞在淀粉周圍形成保護膜，阻礙淀粉分子被擠壓破壞，從而導(dǎo)致其抗回生特性減弱。但由于擠壓過程中，物料比為91∶9時復(fù)合物擠出更為穩(wěn)定，且回生值并沒有明顯提高，因此，最終實驗選擇在螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min、擠壓溫度為90 ℃、物料水分質(zhì)量分數(shù)為34%、大米淀粉/米谷蛋白物料比為91∶9的條件下制備擠壓復(fù)合物。

2.2 擠壓處理對復(fù)合物糊化特性及熱力學(xué)特性的影響

如圖2A所示，未擠壓的混合物及大米淀粉表現(xiàn)出典型的RVA曲線，而擠壓處理后91∶9復(fù)合物（以下簡稱復(fù)合物）的RVA曲線發(fā)生明顯變化。峰值黏度是淀粉顆粒膨脹和破裂平衡時的黏度，由表1可知，與大米淀粉相比，添加米谷蛋白后，混合物的峰值黏度由（3 452.67±12.10）cP顯著降至（3 005.00±25.00）cP（P＜0.05），而經(jīng)擠壓處理后，復(fù)合物的峰值黏度顯著降低至（429.00±5.00）cP（P＜0.05）。這可能是由于混合物中米谷蛋白與大米淀粉在糊化過程中通過共價作用而相互吸引，抑制了淀粉顆粒的膨脹，從而使峰值黏度下降；而擠壓過程中產(chǎn)生的高剪切力導(dǎo)致淀粉顆粒破損，溶脹度減弱，使擠壓復(fù)合物的糊化過程減短，從而使其峰值黏度下降[12]。崩解值代表淀粉的熱穩(wěn)定性和抗剪切力能力，崩解值越小，淀粉的熱穩(wěn)定性和抗剪切能力越好[28]，與大米淀粉相比，擠壓處理后復(fù)合物的崩解值顯著降低至（213.00±3.00）cP（P＜0.05），說明擠壓后復(fù)合物體系狀態(tài)更加穩(wěn)定?；厣悼梢灾苯臃从车矸劾匣厣潭龋噍^于大米淀粉（（1 356.33±2.31）cP），混合物回生值顯著降低至（164.33±3.51）cP（P＜0.05），而擠壓處理后復(fù)合物的回生值顯著降低至（27.05±0.14）cP（P＜0.05）。這是由于混合體系（未擠壓）糊化過程中米谷蛋白擾亂了淀粉分子的重新運動，而擠壓處理促進淀粉分子與米谷蛋白的緊密結(jié)合，更大程度上阻礙了直鏈淀粉分子之間的相互作用，從而抑制回生[29]。此外，對樣品的熱特性進行分析，從圖2B及表1中可以發(fā)現(xiàn)，大米淀粉與混合物分別在（70.25±1.37）℃與（70.76±2.34）℃處出現(xiàn)吸熱峰，而擠壓處理后復(fù)合物的吸熱峰明顯消失，這是因為擠壓處理使淀粉分子發(fā)生變性，淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，雙螺旋發(fā)生解聚，導(dǎo)致其熱焓值降低，從而改變了擠壓復(fù)合物的熱特性，導(dǎo)致其回生特性減弱。本研究結(jié)果說明擠壓處理及米谷蛋白的參與有利于淀粉抗回生特性的增強，對拓展大米淀粉-米谷蛋白復(fù)合體系的應(yīng)用具有重要意義。

表1 糊化特性及熱力學(xué)特性參數(shù)Table 1 Parameters of pasting and thermodynamic properties

圖2 擠壓處理對復(fù)合物糊化特性（A）及熱力學(xué)特性（B）的影響Fig.2 Effect of extrusion treatment on pasting properties (A) and thermodynamic properties (B) of the composite

2.3 擠壓處理對復(fù)合物結(jié)晶度的影響

如圖3所示，大米淀粉與混合物在15°、17°、18°及23°附近出現(xiàn)4 個明顯的衍射峰，具有典型的A晶型峰。擠壓處理后，復(fù)合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，原有特征峰消失，與混合物（（20.18±0.13）%）相比，相對結(jié)晶度顯著降低至（2.17±0.43）%（P＜0.05）（表2），并且在20°附近出現(xiàn)了新的衍射峰，這表明復(fù)合物發(fā)生了回生現(xiàn)象[21]。淀粉的回生程度與結(jié)晶度成正相關(guān)，相對結(jié)晶度的降低表明復(fù)合物的回生特性明顯下降，這與糊化特性的測定結(jié)果相印證。這是由于擠壓條件下，高剪切高熱量促進了水分子的遷移及米谷蛋白分子的運動，破壞了淀粉顆粒間原有的氫鍵，導(dǎo)致雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋，進而減少淀粉混合體系的有序結(jié)構(gòu)，使其結(jié)晶度隨之降低，從而有效抑制了復(fù)合物的短期回生[30]。

表2 擠壓處理對復(fù)合物相對結(jié)晶度、1 047 cm-1/1 022 cm-1比值和弛豫峰面積占比的影響Table 2 Effect of extrusion treatment on the relative crystallinity,ratio between peak intensities at 1 047 and 1 022 cm-1 and relaxation peak area percentages of the composite

圖3 擠壓處理對復(fù)合物XRD圖譜的影響Fig.3 Effect of extrusion treatment on the XRD pattern of the composite

2.4 擠壓處理對復(fù)合物分子結(jié)構(gòu)及水分分布的影響

由圖4 可知，樣品的傅里葉變換紅外光譜圖在3 600～3 100 cm-1范圍內(nèi)有一個強吸收峰，這與羥基伸縮振動有關(guān)[31]。與混合物相比，擠壓后復(fù)合物的羥基伸縮振動峰向低波數(shù)移動，從3 289.19 cm-1移動至3 280.16 cm-1，這表明米谷蛋白與大米淀粉之間發(fā)生氫鍵作用，阻礙大米淀粉中直鏈淀粉間氫鍵的形成，從而抑制其回生老化[32]。此外，與混合物相比，復(fù)合物在1 536 cm-1處產(chǎn)生新的特征峰，歸因于C＝O及C＝N振動，這是由于擠壓過程中淀粉降解產(chǎn)生的小分子糖與米谷蛋白發(fā)生了美拉德反應(yīng)[33]，以上結(jié)果表明米谷蛋白的引入改變了淀粉原有的化學(xué)鍵組成，從而影響了淀粉的空間結(jié)構(gòu)。

圖4 擠壓處理對復(fù)合物傅里葉變換紅外光譜（A）和去卷積傅里葉變換紅外光譜（B）的影響Fig.4 Effect of extrusion treatment on raw (A) and deconvoluted (B)Fourier transform infrared spectra of the composite

此外，1 022 cm-1與1 047 cm-1處的峰值強度比值（1 022 cm-1/1 047 cm-1比值）可反映淀粉中無定形和有序區(qū)域（結(jié)晶區(qū)）的數(shù)量，從而反映淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)。未經(jīng)過擠壓處理的混合物與大米淀粉1 047 cm-1/1 022 cm-1比值并沒有顯著差異（P＞0.05）；與混合物相比，擠壓處理后復(fù)合物1 047 cm-1/1 022 cm-1比值顯著降低至0.43±0.08（P＜0.05）（表2）。由此可見，擠壓處理能顯著減少大米淀粉/米谷蛋白復(fù)合體系中淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)，延緩淀粉回生。

本研究通過樣品體系的水分分布情況分析其回生特性變化。由圖5可知，因水分子遷移率不同，所有樣品的弛豫圖譜中從左至右均有3 種峰，即T21、T22、T23，分別代表強結(jié)合水、弱結(jié)合水及自由水。通過對弛豫圖譜的積分計算出3 個峰的面積占比，分別表示為A21、A22、A23（表2）。相較于大米淀粉及混合物，復(fù)合物的強結(jié)合水及弱結(jié)合水峰面積占比均降低，且自由水峰面積占比顯著增加（P＜0.05）。這表明擠壓處理后水分子與淀粉間的氫鍵作用被破壞，從而使結(jié)合水被擠出[21]，并使自由水峰面積占比增加至（94.17±0.08）%。另一方面，擠壓處理后，復(fù)合物自由水的弛豫時間短于未擠壓處理的混合物，T23峰出現(xiàn)時間明顯提前，這是由于米谷蛋白與淀粉之間的相互作用形成了新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制了自由水在復(fù)合物中的遷移，從而提高了淀粉復(fù)合物對自由水的保水能力，對其長期與短期老化均有抑制作用[13]。

圖5 擠壓處理對復(fù)合物水分分布的影響Fig.5 Effect of extrusion treatment on moisture distribution of the composite

2.5 擠壓處理對復(fù)合物微觀形態(tài)的影響

利用掃描電子顯微鏡及激光掃描共聚焦顯微鏡對樣品的表觀形貌及分布狀態(tài)進行表征。如圖6A所示。大米淀粉呈現(xiàn)出邊緣形態(tài)的小顆粒形狀，與米谷蛋白均勻混合后，二者呈現(xiàn)堆疊狀態(tài)（圖6B）。而擠壓處理后，復(fù)合物顆粒發(fā)生明顯變化，顆粒直徑明顯增大，表面更加致密（圖6C）。通過激光掃描共聚焦顯微鏡進一步研究米谷蛋白淀粉網(wǎng)絡(luò)的分布情況（圖6D），發(fā)現(xiàn)米谷蛋白被淀粉體系捕捉并束縛其中，使得復(fù)合物結(jié)構(gòu)更加均勻緊密，這與掃描電子顯微鏡觀察的結(jié)果相印證，證明米谷蛋白可以分散淀粉顆粒并阻礙淀粉分子間發(fā)生相互作用，有利于抑制淀粉的回生[21]。

圖6 樣品掃描電子顯微鏡和激光掃描共聚焦顯微鏡圖Fig.6 Scanning electron microscopy and LSCM images of different samples

2.6 擠壓處理對復(fù)合物流變特性的影響

并通過冪定律模型對流變參數(shù)進行回歸擬合（R2＞0.99），所得參數(shù)見表3。如圖7A所示，隨著剪切速率的增大，擠壓前后混合物體系的剪切應(yīng)力均隨之增大；擠壓后復(fù)合物剪切應(yīng)力明顯下降，表明擠壓后復(fù)合物的黏性降低，這與糊化特性的測定結(jié)果一致。當(dāng)剪切速率降低時，體系結(jié)構(gòu)不能短時間恢復(fù)至原本狀態(tài)，導(dǎo)致曲線上行與下行不能重合而出現(xiàn)滯后環(huán)，滯后環(huán)的面積越大則表明體系黏性保持能力越差，從而表明體系內(nèi)分子顆粒破壞較為嚴重。從圖7A中可以看出，樣品下行線的剪切應(yīng)力均低于上行線，呈現(xiàn)順時針環(huán)狀，且復(fù)合物的滯后環(huán)面積大于混合物，表明擠壓后淀粉顆粒破損程度更嚴重，從而使復(fù)合物回生得到延緩，這與XRD、RVA的分析結(jié)果相印證。

表3 復(fù)合物擠壓前后冪定律模型參數(shù)Table 3 Power-law model parameters of extruded and non-extruded composite

圖7 擠壓處理對復(fù)合物靜態(tài)流變曲線（A）、G’（B）、G”（C）及tan δ（D）的影響Fig.7 Effect of extrusion treatment on the static rheological curve (A),G’ (B)、G”(C) and tan δ (D) of the composite

由表3可知，擬合結(jié)果的決定系數(shù)R2在0.995 1～0.999 9范圍內(nèi)，表明本研究中冪定律對靜態(tài)流變特征曲線的擬合度較高。K值代表體系的增稠能力，擠壓復(fù)合體系的K值顯著降低（P＜0.05），與其黏度明顯下降的結(jié)論相印證。流體指數(shù)n反映了體系與牛頓流體的接近程度，n＝1時為牛頓流體，較低的n值表明流體具有較高的假塑性[12]?；旌衔锷闲芯€及下行線的n值分別為0.4 6±0.0 2和0.49±0.04，遠小于1；而復(fù)合物的上行線及下行線n值分別為0.77±0.01和0.99±0.02，接近于1，表明混合體系擠壓處理后趨向于牛頓流體特征。

如圖7B～D所示，擠壓處理改變了混合體系的G’與G”，tanδ為G”與G’的比值，tanδ越大，混合物體系的流動性越強，tanδ越小，體系的固體特性越強[12]。由圖7B、C可知，復(fù)合物的G’與G”值均低于混合物。低G’值表明擠壓處理后復(fù)合物的彈性減弱，這是由于擠壓破壞了淀粉分子的結(jié)構(gòu)，使其發(fā)生破損及降解，產(chǎn)生溶解性小分子多糖，難以發(fā)生吸水膨脹反應(yīng)；另一方面，部分大米淀粉與米谷蛋白分子相互結(jié)合與纏繞，阻止直鏈淀粉間相互結(jié)合，從而導(dǎo)致淀粉彈性減弱。低G”值表明擠壓復(fù)合物的黏性下降，這與RVA分析結(jié)果相印證。此外，隨著角頻率的增加，混合物的tanδ增加，而復(fù)合物的tanδ逐漸減小，這表明擠壓處理后的復(fù)合物固體特性隨頻率的增加而增強。且混合體系擠壓后的tanδ一直高于擠壓前，這表明擠壓后體系的流動性較強，具有良好的親水性，可影響淀粉體系與水分子的水和作用，并在米谷蛋白的參與下干擾淀粉分子內(nèi)部氫鍵的形成，從而延緩復(fù)合物的短期回生，這與Sheng Long等[29]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本研究以回生值為指標，分析擠壓參數(shù)及大米淀粉/米谷蛋白物料比對混合體系的影響。結(jié)果表明：當(dāng)擠壓螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min、擠壓溫度為90 ℃、物料水分質(zhì)量分數(shù)為34%、大米淀粉/米谷蛋白物料比為91∶9時，對復(fù)合物回生具有較好的抑制效果。此外，通過XRD、低場核磁共振和流變特性等多種表征手段分析發(fā)現(xiàn)，擠壓處理可以破壞淀粉分子結(jié)構(gòu)，使其顆粒破損，并在米谷蛋白及水分子的作用下阻礙淀粉分子有序重排，減少直鏈淀粉間的氫鍵作用，從而導(dǎo)致復(fù)合物的峰值黏度、終值黏度、崩解值及回生值顯著降低（P＜0.05），相對結(jié)晶度下降，1 047 cm-1/1 022 cm-1比值降低，形成更加均勻緊密的微觀結(jié)構(gòu)，并使體系內(nèi)結(jié)合水峰面積占比降低，對自由水的持水能力增強，從而使復(fù)合物表現(xiàn)出較好的抗回生性。同時，擠壓處理后復(fù)合物的剪切應(yīng)力、G’及G’’降低，黏彈性下降，說明擠壓處理對復(fù)合物的短期回生具有較好的延緩作用。綜上，擠壓處理可以有效增強大米淀粉/米谷蛋白互混體系的抗回生特性，本研究結(jié)果為淀粉蛋白混合體系在食品中的開發(fā)應(yīng)用提供了新的方向及理論依據(jù)。