肖仕芸，林梓，陈思奇，杜勃峰，丁筑红

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025）

薏仁米（coix seed），又名薏苡仁，薏米，为传统的滋补食品[1]，是具有很高食用药用价值的药食同源植物品种之一[2]，它含有碳水化合物65%，蛋白质14%，脂肪5%[3]。富含人体所需微量元素及多种活性功能成分如薏苡酸、薏仁素、薏苡仁酯、薏仁多糖以及特有的三萜类化合物、甾醇类化合物和生物碱等营养成分[4]。作为谷物饮料的薏仁乳，是以水为分散介质，碳水化合物、蛋白质和油脂为主要分散相的宏观分散体系，具有热力学不稳定性，加热或长时间放置后易出现漂浮、分层、沉淀等问题[5]，严重影响产品货架期。目前提高谷物饮品稳定性主要通过添加增稠胶体和乳化剂以及通过酶解、均质、杀菌等工艺技术手段[6]。研究表明，超微粉碎可改善颗粒的分散性和溶解性[7]，同时有报道，原料经超微粉碎可改善产品的口感，并最大限度地保留生物活性成分，提高原料中功能成分的溶出率[8]。此外，超微粉碎后原料细胞破壁，胞内有效成分释放速度及释放量比常规粉碎会大幅度提高，人体吸收更为容易[9]，可见原料粒度影响产品品质。目前，薏仁乳产品沉降分层、口感风味较平淡现象仍然存在，而尝试通过调整优化原料粉碎粒度途径提高薏米乳产品品质的研究少有关注。据此，本文针对薏仁乳存在的稳定性和风味不佳等问题，研究不同粉碎粒度对薏仁乳稳定性和风味品质的影响，以期为现有产品生产提供技术参考指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

薏仁米：贵州鑫龙食品开发有限公司，贵州小粒薏仁米品种[水分（10.78±0.02）%、淀粉（49.59±0.12）%、蛋白质（13.98±0.03）%、脂肪（3.48±0.12）%、还原糖（1.16±0.01）%]，新鲜干燥无霉变杂质。

硫酸铜、硫酸钾、硼酸、浓硫酸、氢氧化钠、甲基红、溴甲酚绿、葡萄糖、乙醇、苯酚、3，5-二硝基水杨酸、盐酸、草酸、无水乙醇、乙酸乙酯、乙醚、冰乙酸、高氯酸、石油醚（沸程30 ℃～60 ℃）：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；齐墩果酸标准品、芦丁标准品、甘油三油酸酯标准品：北京索莱宝科技有限公司。

1.2 试验仪器与设备

GX-45B 远红外干燥箱、FW100 高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；XHF-DY 高速分散器：宁波新芝生物科技股份有限公司；YR-8 超微粉碎机：济南银润包装机械有限公司；T6 新世纪紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；MC404146 手持式阿贝折光仪：成都泰华光学有限公司；NDJ-1 粘度仪：上海天平仪器厂；SER148 脂肪测定仪：嘉盛（香港）科技有限公司；RE-5298 旋转蒸发仪：上海荣生生化仪器厂；KDN-04C 消化炉：浙江托普仪器有限公司；HP6890/5975C GC/MS 联用仪：美国安捷伦公司；手动固相微萃取装置：美国Supelco 公司，萃取纤维头为2 cm～50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable－Flex。

1.3 试验方法

1.3.1 薏米粉制备

薏仁米洗净沥干，（50±2）℃干燥箱烘至含水量5%左右，粉碎机粗粉碎后过60 目筛，再经超微粉碎机4 ℃条件下粉碎，粉碎后的样品经孔径大小为0.1、0.074、0.063、0.054、0.04 mm 的标准筛进行筛分处理，制得的5 种处理样，分别定义为F1 组、F2 组、F3 组、F4 组、F5 组，用真空包装机分别进行包装，冷冻备用。

1.3.2 薏仁乳制备

不同粒径薏仁米粉50 g，分别加入600 mL 70 ℃水浴调浆搅拌，保温30 min，将50 g 白砂糖和0.27%复配乳化增稠剂，溶解于400 mL 沸水中，用高速分散器2 800 r/min 搅拌2 min 后加入上述液充分混匀，加热至85 ℃热灌装至蓝盖透明饮料瓶中（未脱气），121 ℃湿热高压灭菌18 min，冷却至室温得到饮料成品[10]，4 ℃冰箱冷藏贮存（达商业无菌）。

1.4 分析方法

1.4.1 指标测定

可溶性固形物的含量采用室温下MC404146 手持式阿贝折光仪测定；蛋白质含量测定按照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法；脂肪含量测定按照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》索氏提取法；三萜含量测定参照岳佳[11]中的香草醛-硫酸比色法；总黄酮含量测定参照文献[12]中的亚硝酸钠-硝酸铝比色法；薏苡仁酯含量测定参照吴映梅[13]的方法进行测定；多糖含量测定参照吴映梅[13]使用的硫酸-苯酚法进行测定。

1.4.2 黏度测定

采用NDJ-1 粘度仪测定。

1.4.3 离心沉淀率测定

离心沉淀率/%=沉淀物质量/取用样品质量×100[14]。

1.4.4 悬浮稳定性测定

参照吴映梅[13]的方法进行测定。

1.4.5 薏仁乳饮料风味物质萃取

取约100 mL 饮料样品于150 mL 采样瓶中，65 ℃加热搅拌，并且插入手动进样器（装有2 cm～50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex 纤维头），顶空萃取30 min后移出，然后将萃取头拔出并迅速插入气相色谱仪进样口中，热解吸3 min 后进样[15]。

1.4.6 气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析条件

参照赵泽伟等[15]的色谱条件和质谱条件参数进行设定。

GC 条件：ZB-5MSI 5%苯基-95%二甲基聚硅氧烷弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱温45 ℃（保留2 min），以4 ℃/min 升温至220 ℃，保持2 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯He（99.999%）；柱前压7.62 psi，载气流量1.0 mL/min；不分流进样；溶剂延迟时间：1.5 min。

MS 条件：离子源为EI 源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；发射电流34.6 μA；倍增器电压1 524 V；接口温度280 ℃；质量范围20 u～450 u。

定性定量分析：对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist2005 和Wiley275 标准质谱图，确定挥发性化学成分种类，采用峰面积归一化法测定了各化学成分的相对质量分数。

1.4.7 相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）

定义一个新的参数ROAV，使得对样品总体风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，对其他组分（A）则有：

式中：C%A、TA分别指该组分A 的相对百分含量和感觉阈值；C%stan、Tstan则为对样品总体风味贡献最大组分的相对百分含量和感觉阈值[16]。

1.5 数据统计分析

所有试验重复3 次，结果以平均值±标准差表示。采用Microsoft Excel.2010 对数据进行整理，采用SPSS20.0 对数据进行统计分析，显著水平P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 原料粉碎粒度对薏仁乳营养、功能成分的影响

不同粒径薏仁乳营养、功能成分含量结果见表1。

表1 不同粒径薏仁乳营养、功能成分含量Table 1 The nutritional and functional component contents of the Coix seed beverage in different particle sizes

由表1可知，粉碎粒度对薏仁乳营养和功能成分含量影响显著（P＜0.05）。除多糖含量外，F1 组营养功能成分含量最低（P＜0.05）。不同粉碎粒度薏仁乳中薏苡仁酯含量为4.81 mg/mL～6.32 mg/mL，F2 组与F3 组含量较高，分别为6.32 mg/mL 和6.23 mg/mL，各粒度之间均存在显著差异（P＜0.05）。黄酮含量呈现先增加后减小的趋势（P＜0.05），以F3 组含量最高为8.72 mg/mL，F3 组同F4 组无显著差异（P＞0.05），超微粉碎过程使薏仁米平均粒径减小，粉体的均匀性增加，在水中溶出过程中其中的总黄酮与水接触表面积增大、接触更充分，可提高总黄酮溶出率[17]。同样，随着平均粒径减小薏仁乳三萜含量逐渐增加，除F3 组与F4 组，其他处理组间差异显著（P＜0.05），孔径筛分超过0.063 mm时饮料中三萜含量增幅不大。

随原料平均粒径减小，薏仁乳蛋白质含量有小幅增加，各处理组间存在差异（P＜0.05），结果与吴映梅[13]的报道相似。粉碎粒度对薏仁乳饮料脂肪含量的影响在F2 组～F4 组间差异不显著（P＞0.05），粉碎粒度对薏仁乳中脂肪含量影响不大。可溶性固形物含量呈现先增加后减小的趋势（P＜0.05），以F3 组含量最高，F2组～F4 组间差异不显著（P＞0.05）。薏仁乳多糖含量变化与可溶性固形物含量变化趋势相似（P＜0.05）。

综上所述，原料平均粒径减小，原料受到的机械力增强，细胞壁破碎导致内容物溶出度有所提高，颗粒的比表面积显著增加，从而增加颗粒分散性、溶解性、生物功能性[18]，因此有利于薏仁乳营养功能成分增加，其中黄酮、多糖、可溶性固形物含量以F3 组0.063 mm 孔径筛分含量最高，但随原料平均粒径减小，薏仁乳中各营养功能成分增幅变缓，蛋白质、三萜含量小幅增加，其余营养功能成分呈下降趋势，其中脂肪含量是从F4 组时开始下降，结合数据结果及粉碎能耗，以0.063 mm 孔径筛分为原料制得的薏仁乳较优。

2.2 原料粉碎粒度对薏仁乳组织稳定性的影响

粉碎粒度对薏仁乳黏度、离心沉淀率、悬浮稳定性的影响见图1～图3。

图1 粉碎粒度对薏仁乳黏度的影响Fig.1 Effect of particle sizes on viscosity of the coix seed beverage

图2 粉碎粒度对薏仁乳离心沉淀率的影响Fig.2 Effect of particle sizes on centrifugal precipitation rate of the coix seed beverage

图3 粉碎粒度对薏仁乳悬浮稳定性的影响Fig.3 Effect of particle sizes on suspension stability of the coix seed beverage

由图1～图3可知，随薏仁米粉粒度减小薏仁乳黏度呈上升趋势，根据Stocks 定律，粒子自然沉降速度与液体黏度成反比，黏度的适度增加有利于提高饮料稳定性。试验组中各处理组间差异显著（P＜0.05），以F3 组薏仁米粉制得的薏仁乳黏度最高。薏仁乳离心沉淀率随原料粒径减小而呈下降趋势，各处理组间差异显著（P＜0.05），以F1～F3 组离心沉淀率下降较为明显，当筛分小于0.063 mm 时，随米粉粒径变小，饮料离心沉淀率虽有下降但降幅变缓，符合Stocks 定律。由图3可知，薏仁乳的悬浮稳定性随粉碎粒度减小有所提高，F3 组较F1 和F2 组悬浮稳定性有很大提高（P＜0.05），F3、F4 和F5 制备的饮料随米粉粒径减小增幅较缓（P＞0.05）。结果表明，薏仁米粉粉碎粒度对饮料悬浮稳定性有很大影响，结合能耗考虑，以0.063 mm 孔径筛分薏仁米粉制备饮料稳定性最佳。

2.3 薏仁乳风味化合物结果分析

薏仁乳中挥发性风味物质种类及相对含量见表2。

表2 薏仁乳中挥发性风味物质种类及相对含量Table 2 Types and relative percentages of volatile compounds identified in coix seed beverage

通过GC-MS 对4 ℃冰箱冷藏贮存一段时间综合品质较优的F3 组与存在显著差异的F1 对照组挥发性化合物比较，由表2可知，两组薏仁乳挥发性化合物在种类和相对含量上都有显著差异。

两组薏仁乳中共检测出83 种挥发性风味物质，主要包括烃类40 种、醛类19 种、酯类12 种、醇类5 种、芳香族化合物2 种、呋喃类2 种、酮和酸类3 种。其中，F1组薏仁乳风味物质共有38 种，主要是烃类、醛类和酯类化合物，相对含量分别为23.55%、20.42%、46.55%，占色谱流出组分的94.32%；最优F3 组薏仁乳风味物质共有45 种，主要是烃类、醛类和酯类化合物，相对含量分别为22.54%、27.75%、37.45%，占色谱流出组分的93.12%。对照组和最优组的主要挥发性化合物与文献研究[15]发现结果类似，薏仁饮料在贮藏期间的主要挥发性化合物为烯烃、烷烃、醇类、醛类、酮类、酸类等化合物；最优组比对照组的风味物质含量种类增加7 种，说明薏米粉碎粒径减小，更利于风味物质的释放品质提升。

薏仁乳中主要挥发性风味化合物分析结果见表3。

表3 薏仁乳中主要挥发性风味化合物分析结果Table 3 Relative of volatile compounds of coix seed beverage

进一步通过分析检出的挥发性呈味物质ROAV值，以确定薏仁乳中的主体贡献风味成分[22]，其中癸醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛在F1 组和F3 组薏仁乳中的相对含量较高，分别是1.52%和7.36%，且其阈值较小，分别为0.10 μg/kg 和0.07 μg/kg，综合其呈香特性分析及其对薏仁乳总体风味贡献，分别定义癸醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛ROAVstan=100，其他挥发性风味化合物的ROAV 值计算结果由表3可知，F3 组最优薏仁乳中，关键风味化合物（ROAV≥1）为（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-癸烯醛、癸醛、壬醛、辛醛等6 种；同时，2-十一烯醛、己醛、1-辛烯-3-醇、（E）-2-辛烯醛对总体风味发挥着重要的修饰作用（0.1≤ROAV＜1），对照F1 组薏仁乳中，ROAV≥1 的关键风味化合物依次为癸醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、辛醛、己醛；与对照组相比，最优组的己醛相对含量减少了79.57%，ROAV 值为0.32（0.1≤ROAV＜1）。

醛类化合物是脂质降解产物，其阈值较低，大多为美拉德反应Strecker 反应产物及脂质由脂肪氧合酶催化或由亚油酸途径代谢产生[23]，能与多数物质产生风味协同效应，对整体风味有重要作用[24]。对照薏仁乳中醛类物质按风味贡献度（ROAV 值）有：癸醛（100.00）、壬醛（45.94）、（E，E）-2，4-癸二烯醛（27.99）、辛醛（15.72）、己醛（10.89）、戊醛（0.08），对照组薏仁乳风味整体呈现出辛醛、壬醛、癸醛等具有的脂肪香、坚果味和水果香。（E，E）-2，4-癸二烯醛，是亚油酸降解的主要产物之一，具强烈的清香气味，浓度高时具有柑橘样甜香，浓度低时香气类似葡萄柚和柑橘，在最优薏仁乳中相对含量为7.36%（ROAV 值100.00）。最优薏仁乳中新增加的（E）-2-壬烯醛（11.55）具有脂肪香、青香、蜡香及瓜果香气，（E）-2-癸烯醛（10.05）具有柑橘味、清香味、脂香，2-十一烯醛（0.42）有强烈的脂香味，（E）-2-辛烯醛（0.21）具有爆米花气味和（E）-2-庚烯醛（0.03）水果味、油脂气、柑橘香，在对照组基础上赋予了最优薏仁乳饮料以不同的香气。

酯类化合物在薏仁乳饮料中所占比重最大，对照组和最优薏仁乳的相对含量分别为46.55 %和37.45 %，一般具有花果香气且风味阈值较低。对照和最优薏仁乳中棕榈酸甲酯含量在总体挥发性化合物中含量最高，可能是棕榈酸发生甲酯化，但其阈值较高（4×106μg/kg），因此对总体风味贡献不大。两组肉豆蔻酸甲酯相对含量较高，分别为3.39%和2.60%，呈蜂蜜、鸢尾样香气，与硬脂酸甲酯、1-棕榈酸单甘油酯因无法查到该化合物的感觉阈值而未作分析。

辛醇具有水果香气，两种饮料的ROAV 均＜0.1，对饮料的风味贡献不大。最优薏仁乳特有的1-辛烯-3-醇（ROAV 值为0.22）具有蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草香气，是一种亚油酸的氢过氧化物的降解产物[25]，对总体风味发挥着重要的修饰作用。香叶基丙酮具有花香气味，对照和最优薏仁乳的ROAV 值分别为0.03 和0.01，对总体风味贡献小。

研究表明，挥发性风味物质主要是通过水合蛋白相互作用与疏水相互作用产生，任何影响蛋白质表面疏水性或疏水相互作用的因素都会影响风味物质的结合[26]。超微粉碎的高剪切作用使蛋白分子间的相互作用逐渐减弱，其疏水结合及离子结合可能因体积的缩小被切断，蛋白质分子伸展，非极性基团暴露，分子间疏水作用增强[27]，与对照组相比，最优组的挥发性风味化合物增加了（E）-2-壬烯醛、（E）-2-癸烯醛、2-十一烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E）-2-庚烯醛、1-辛烯-3-醇和棕榈酸；且根据ROAV 值可知，两组薏仁乳的主体贡献风味成分不同，对照组和最优薏仁乳分别为癸醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛，说明粉碎粒度不同，蛋白质分子间相互作用与疏水相互作用产生的影响不同，饮料的挥发性呈味物质也存在差异。

3 结论

研究结果表明，薏仁米粉粉碎粒度对饮料悬浮稳定性有很大影响，F3 组薏仁粉制得的薏仁乳总黄酮、多糖、可溶性固形物含量最高，F2 组与F3 组的薏苡仁酯含量较高，当筛分粒度低于0.063 mm 时饮料中三萜含量增幅不大；F3 组薏仁米粉制得的薏仁乳黏度最高、组织悬浮稳定性有很大提高（P＜0.05）。以0.063 mm孔径筛分薏仁米粉制备饮料效果较优。

通过挥发性风味化合物检测发现，薏仁乳饮料所含挥发性香气成分以烷烃类、醛类、酯类为主，含有醇类、芳香族化合物、呋喃类、酮类和酸类等，F1 组薏仁乳风味物质共有38 种，F3 组薏仁乳风味物质共有45种。F1 组薏仁乳中关键风味化合物有癸醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、辛醛、己醛；F3 组薏仁乳关键风味化合物有（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-癸烯醛、癸醛、壬醛、辛醛；同时，2-十一烯醛、己醛、1-辛烯-3-醇、（E）-2-辛烯醛对总体风味发挥着重要的修饰作用。

薏米原料粉碎粒度对饮料产品组织稳定性、理化营养指标以及风味均有影响，适度粉碎程度薏仁乳口感更为细腻稳定，提升饮料营养、风味品质，以0.063 mm 孔径筛分薏仁粉制得的薏仁乳品质最佳。常规技术产品沉降分层、口感粗糙、风味较平淡，经超微粉碎后的薏仁乳，呈现温和的脂肪味香气，基本成分释放更加充分，口感更加细腻，提升了薏仁乳饮料的综合品质。