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虫草籼米复合米的研制



全 文 :2015,No.7   5 
收稿日期:2014-12-29;修回日期:2015-07-02
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划(2012BAD37B03);公益行业(农业)科研专项经费项目(201303080)
作者简介:刘 方(1979-),女,硕士研究生,研究方向为食品资源开发和利用。
doi:10.7633/j.issn.1003-6202.2015.07.002
虫草籼米复合米的研制
刘 方1,聂婷婷1,沈汪洋1,2,姚 娣1,晏梦婷1,贾喜午1,陈 轩1,周 坚1,2,高 虹3,程 薇3
(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院,湖北 武汉 430023;2.农产品加工湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430023;3.湖
北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所,湖北 武汉 430064)
摘 要:以籼米为主要原料,辅以虫草培养基,通过双螺杆挤压技术制备富含虫草素的籼米复合米。选取虫草培
养基添加量、水分、套筒温度、螺杆转速四个技术参数为主要因素,研究制备糊化度较低的富含虫草素的籼米复合
米(简称虫草复合米)的最佳工艺参数。结果表明,虫草培养基添加量35%、水分40%、套筒温度100℃、螺杆转速
250r/min时,虫草复合米的品质指标较好,其蛋白质、脂肪以及虫草素含量明显高于原籼米。
关键词:虫草素;籼米;复合米配方;挤压;工艺参数
中图分类号:TS213.3;S567.3+5  文献标志码:A  文章编号:1003-6202(2015)07-0005-05
Preparation of restructuring indica rice with cordycepin
Liu Fang1,Nie Tingting1,Shen Wangyang1,2,Yao Di 1,Yan Mengting1,Jia Xiwu1,Chen Xuan1,Zhou Jian1,2,Gao Hong3,
Cheng Wei 3
(1.Colege of Food and Science Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China;2.Hubei Colaborative In-
novation Center for Processing of Agricultural Products,Wuhan 430023,China;3.Institute of Agri-products Processing and
Nuclear-Agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064,China)
ABSTRACT:With indica rice as the main raw material,supplemented with cordyceps culture,complex indica rice rich in
cordycepin was prepared by a twin-screw.Selecting the cordyceps culture medium content,moisture content,barrel tempera-
ture and screw speed as the main factor,the complex cordycepin indica rice(caled cordycepin indica meters)with low degree
of pasting were obtained.The optimal parameters were as:cordyceps culture media content 35%,moisture content 40%,bar-
rel temperature 100℃and screw speed 250r/min.Under the conditions,the quality of restructuring indica rice with cordycepin
was good,and the test data of protein,fat and cordycepin content were significantly higher than that of the indica rice.
KEYWORDS:cordycepin;indica;formula of restructuring rice;extrusion;process parameters
  复合米(重组米)是一种在淀粉类原料中添加各
种营养强化物质,用人工方法造粒、糊化、干燥制成
与天然大米相似的米粒,在碎米利用、营养强化、功
能调配、工业生产等方面具有独特的优势。早在20
世纪80年代,一些发达国家就己经生产人造米。其
优点是:粒形、粒度酷似大米,色泽相似;因主要成分
是大米,故主要基础营养成分和食味与普通大米相
近;可根据需要进行营养强化,可针对不同人群制成
各种强化米;原料选择上广泛,能将碎米等资源充分
利用;挤压膨化工艺中经过了高温熟化,易贮藏、易
蒸煮[1]。
蛹虫草(北虫草)中的虫草素有抗菌、抗病毒、抗
肿瘤、增强免疫力、调节代谢和预防心血管疾病等作
用。虫草复合米就是通过将虫草培养基和籼米粉
碎、配料、挤压、制粒、烘干等一系列工序制备而成的
新型产品。由于天然冬虫夏草资源短缺,加上消费
者对相关虫草资源的旺盛需求,促进了以碎米为培
养基的人工栽培北虫草生产规模的大幅增长。据不
完全统计,2013年北虫草日均产量为11.85t[2]。
而以碎大米为原料的北虫草子实体被采收后,残留
了大量的废弃培养基。本实验室前期研究表明(见
表1),北虫草培养基中虫草素的含量与子实体相近
甚至更高。虫草培养基中蛋白质含量较高,高达
16.5g/(100g),氨基酸含量为11.7%,故虫草培养
基有较高的利用价值。
表1 北虫草子实体和残余培养基中
虫草素含量等的比较 mg/kg
名称 虫草素含量 腺苷 镉 汞
北虫草子实体 736  2 184  0.41 (<0.003)未检出
虫草培养基 2 928  308  0.30 (<0.003)未检出
6    刘 方等:虫草籼米复合米的研制/2015年第7期
1 材料与方法
1.1 实验材料和试剂
籼米,购于武商量贩超市,产地为湖南常德;虫
草培养基,由国家食用菌加工技术研发分中心提供;
虫草素标准品(C10H13N5O3)。
试剂:α-淀粉酶,酶活力2 000U/g;五水硫酸
铜、硫酸钾、碘、碘化钾、氢氧化钠、葡萄糖、乙酸铅、
五水合硫代硫酸钠、甲基红、无水乙醚、体积分数
95%乙醇、硫酸、盐酸、硼酸、石油醚、乙醚、无水乙
醇、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂等,均为分析
纯;乙腈为色谱纯。
1.2 实验仪器
FW100高速万能粉碎机,RVA super4快速黏度
分析仪,Q-10型差示扫描量热仪,DS32Ⅱ双螺杆挤压
膨化机,TG16-WS台式高速离心机,SB-5200DTN超
声波清洗机,Agilent 1260高效液相色谱仪。
1.3 虫草复合米的加工工艺简介
虫草培养基和籼米分别粉碎后,按照一定比例
加入搅拌器,添加适量水分,在搅拌机内充分混合调
质,喂入双螺杆挤压机。在挤压机内,物料受到高强
度的剪切、挤压和高温成熔融状态,淀粉限制性糊
化,在高压下从机头模孔处挤出,被旋切刀切成米粒
形状。米粒经通风后第一次冷却,分散、输送进入凉
米器,进行第二次冷却,冷却一段时间后,送入微波
烘干机进行烘干,达到安全水分后,进行第三次冷
却、分级和包装。
1.4 虫草复合米制备单因素实验
1.4.1 虫草培养基添加量
虫草培养基添加量影响虫草素的含量,通过预
实验得知:双螺杆挤压后虫草素的含量损失极少,可
以忽略不计。但虫草培养基的添加量对复合米的糊
化程度具有重要影响,故以复合米的糊化度[3]作为
考核指标,对虫草培养基的添加量进行选择。选取
水分 为 40%,套 筒 温 度 为 80℃,螺 杆 转 速 为
250r/min,考察不同的虫草培养基添加量对复合米
糊化度的影响。
1.4.2 水分
以复合米的糊化度作为考核指标,对水分进行
选择。选取虫草培养基添加量为30%,套筒温度为
80℃,螺杆转速为250r/min,考察不同的水分对复
合米糊化度的影响。
1.4.3 套筒温度
双螺杆挤压机主要分三区,第Ⅰ区为喂料区,第
Ⅱ区为挤压区,第Ⅲ区为熟化区,本实验第I区为
80℃,第Ⅲ区为70℃,主要考察第Ⅱ区的温度对虫
草复合米的成型影响。以复合米的糊化度作为考核
指标,对套筒温度进行选择。选取虫草培养基添加
量为30%,水分为45%,螺杆转速为250r/min,考
察不同的套筒温度对复合米糊化度的影响。
1.4.4 螺杆转速
以复合米的糊化度作为考核指标,对螺杆转速
进行选择。选取虫草培养基添加量为30%,水分为
45%,套筒温度为100℃,考察不同的螺杆转速对复
合米糊化度的影响。
1.5 正交实验
以单因素实验为基础,选取虫草培养基添加量、
水分、螺杆转速、套筒温度为4因素,以糊化度为指
标,进行正交实验。
1.6 虫草复合米的安全性评价
参照《保健食品检验与评价技术规范》2003版
(毒理学检验方法)进行。
1.7 虫草复合米的营养成分测定及分析
1.7.1 虫草素的测定
虫草素的测定依照 NYT 2116—2012《虫草制
品中虫草素和腺苷的测定(高效液相色谱法)》[4]。
1.7.2 基础营养成分
蛋白质的测定:参照GB 5009.5—2010《食品中
蛋白质的测定》。
脂肪的测定:参照 GB/T 5512—2008《粮油检
验 粮食中粗脂肪含量测定》。
淀粉的测定:参照 GB/T 5009.9—2008《粮油
检验 粮食、油料中淀粉含量测定》。
水分的测定:参照 GB 5497—1985《粮食、油料
检验水分测定法》。
1.8 RVA测定
用快速黏度分析仪测定淀粉黏滞特性,用
TWC 配 套 软 件 进 行 分 析。 按 AACC 规 程
(199561—2002)要求,即水分不同,对应称取籼米粉
或复合米粉不同,加蒸馏水的量不同。
测定中,加热过程从 25℃ 开始至 95℃,以
12℃/min的速率进行加热,在95℃保温3min;冷
却过程从95℃开始至25℃,以12℃/min的速率进
行冷却,在25℃保温5min[5]。搅拌器初始10s内
转速为960r/min,之后维持在160r/min。淀粉的
黏滞性用以 RVU 为单位的黏滞性谱(RVA)来表
示,1RVU=12mPa·s。
1.9 DSC测定
用杜邦坩埚称取5mg左右的籼米粉或复合米
粉,按1∶2(质量比)的比例加入重蒸水,制备成样
品,密封后置于4℃冰箱中隔夜平衡,用差示扫描量
热仪 (DSC)进行测定。扫描温度范围为 10~
100℃,扫描速率为10℃/min。测定时以空坩埚作
刘 方等:虫草籼米复合米的研制/2015年第7期   7 
为对照,载气为氮气,氮气的流速为20ml/min[5]。
1.10 糊化度的测定
糊化度按照酶水解法进行[5]。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验
2.1.1 虫草培养基添加量
分别选取20%、25%、30%、35%、40%的虫草
培养基添加量进行单因素实验。从图1可以看出,
当添加量为20%~25%时,糊化度呈上升趋势;
25%~30%时,糊化度下降;30%~45%时,糊化度
随虫草培养基添加量增加而升高,其中虫草培养基
为30%时,糊化度最低。糊化度越低,产品品质越
好。因此,选择30%的虫草培养基添加量。
图1 虫草培养基添加量与糊化度的关系
2.1.2 水分
分别选取水分35%、40%、45%、50%、55%进
行单因素实验。从图2可以看出,当水分在35%~
40%时,糊化度随水分增加而升高;在45%~50%
时,糊化度随水分增加而升高,其中水分为45%时,
糊化度最低。
图2 水分与糊化度的关系
2.1.3 套筒温度
为保证复合米具有良好的蒸煮性能和感官品质,
本工艺对原料进行限制性糊化,分别选取套筒温度为
70、80、90、100、110℃进行单因素实验。从图3可以
看出,当套筒温度为70~80℃时,糊化度随温度升高
而升高;当温度在80~100℃时,糊化度随温度升高而
降低;当温度在100~110℃时,糊化度随温度升高而
升高。其中温度为100℃时,糊化度最低。
图3 套筒温度与糊化度的关系
2.1.4 螺杆转速
分别 选 取 螺 杆 转 速 为 200、250、300、350、
400r/min进行单因素实验。从图4可以看出,当螺
杆转速为350r/min时,糊化度最低。
图4 螺杆转速与糊化度的关系
2.2 正交实验
选取虫草培养基添加量(A)、水分(B)、套筒温度
(C)和螺杆转速(D)四个主要参数为因素,采用L16(45)
正交实验设计(见表2),正交实验结果见表3。
表2 正交因素水平表
水平
     因素







r·min-1
1  20  35  80  250
2  25  40  90  300
3  30  45  100  350
4  35  50  110  400
表3 正交实验结果
序号 A  B  C  D 糊化度*/%
1  1  1  1  1  72.80
2  1  2  2  2  71.87
3  1  3  3  3  77.52
4  1  4  4  4  82.15
5  2  1  2  3  80.57
6  2  2  1  4  82.85
7  2  3  4  1  78.55
8  2  4  3  2  72.05
9  3  1  3  4  75.35
10  3  2  4  3  69.95
11  3  3  1  2  74.74
12  3  4  2  1  81.64
13  4  1  4  2  70.13
14  4  2  3  1  68.67
15  4  3  2  4  73.66
16  4  4  1  3  80.77
K1 3.043 4  2.988 5 3.111 6 3.016 6
K2 3.140 2  2.933 4 3.077 4 2.887 9
K3 3.016 8  3.044 7 2.935 9 3.088 1
K4 2.932 3  3.166 1 3.007 8 3.140 1
k1 0.760 9  0.747 1 0.777 9 0.754 2
k2 0.785 1  0.733 4 0.769 4 0.722 0
k3 0.754 2  0.762 1 0.734 0 0.772 0
k4 0.733 1  0.791 5 0.752 0 0.785 0
R  0.052 0  0.058 2 0.043 9 0.063 1
因素主次 D>B>A>C
最优方案 A4B2C3D2
  注:*表示数据取三次测定的平均值。
  按照最优方案条件(见表3):A4B2C3D2 进行验
8    刘 方等:虫草籼米复合米的研制/2015年第7期
证实验,得到样品,测得糊化度为68.33%。从而得
出虫草复合米的最优方案是:虫草培养基添加量为
35%,水分为40%,套筒温度为100℃,螺杆转速为
250r/min。
2.3 虫草复合米的安全性评价及营养分析
2.3.1 虫草复合米的安全性评价
小鼠急性经口毒性实验结果见表4。在两周观
察期内动物未见明显中毒症状,亦无动物死亡,
MTD值大于15.0g/kg,按急性毒性分级标准评
价,该受试样品属无毒级。高珉之[6]根据卫生部《保
健食品检验与评价技术规范》(2003版)用人工培养
的蛹虫草(北虫草)对小鼠进行了急性毒性、小鼠骨
髓细胞微核试验、小鼠精子畸形试验、Ames试验和
大鼠30d喂养试验。对雌、雄小鼠和雌、雄大鼠进行
急性 毒 性 试 验,结 果 表 明,该 样 品 LD50 大 于
10.0g/kg,属实际无毒物质;Ames试验、小鼠骨髓
细胞微核试验和小鼠精子畸变试验等三项遗传毒性
试验检测均为阴性;30d喂养试验3个剂量组大鼠
各项指标与对照组比较均无显著性差异。证实蛹虫
草属实际无毒级。根据蛹虫草的毒理学实验和虫草
复合米的急性毒理实验,可知受试的虫草复合米具
有较高的安全性,日常食用有助于人体对虫草素的
吸收和利用。本次试验结果表明,此次受试样品属
无毒级。
表4 虫草复合米对小鼠急性毒性实验结果


剂量
g·kg-1
动物数
动物体重变化/g
初重 终重
死亡
动物数
中毒
反应
雌 15.0  10  19.6±1.2 32.5±1.9  0
雄 15.0  10  19.8±1.1 36.9±1.6  0
无明显中毒
反应,亦无
动物死亡
2.3.2 虫草复合米的营养成分测定及分析
2.3.2.1 虫草素的测定
由表5和图5计算可知,虫草复合米样品溶液
中虫草素的浓度为2.83μg/ml,从而得知虫草复合
米中虫草素的含量为0.566g/kg。
表5 虫草素含量的测定
样品
虫草素含量
μg·ml-1
保留
时间
峰宽 峰面积 峰高
标准品1  1  7.527  0.173 4  72.382 88  6.329 65
标准品2  2  7.523  0.169 7  132.151 82 11.794 46
标准品3  5  7.501  0.1713  325.900 00 28.900 00
标准品4  10  7.465  0.172 8  653.086 67 57.353 09
标准品5  20  7.504  0.172 5 1 323.590 09 115.670 88
标准品6  50  7.459  0.176 0 3 353.000 49 289.660 52
虫草培养基 7.439  0.166 7  974.600 28 89.008 39
虫草复合米 7.427  0.169 4  174.249 51 15.712 95
图5 虫草素测定标准曲线图
2.3.2.2 基础营养成分
虫草培养基原料、籼米粉原料及虫草复合米样
品中的淀粉、蛋白质、脂肪含量为实验室送检武汉食
品化妆品检验所的检测报告数据,虫草素含量和水
分为实验室自测,见表6。
表6 基础营养成分表
样品
淀粉
g·(100g)-1
蛋白质
g·(100g)-1
脂肪
g·(100g)-1
水分

虫草素
g·kg-1
虫草培养
基原料
76.1  15.4  3.7  9.6±0.03 2.928
籼米粉原料 77.0  7.41  1.6  13.6±0.08  0
虫草复合米 76.8  10.10  3.0  10.6±0.06 0.566
2.4 RVA测定结果
快速黏度分析仪(RVA)特征值主要用峰值黏
度、崩解值、最终黏度和回生值等表示,见表7,数据
为三次测定的平均值。结果表明:虫草复合米的冷
峰值、峰值黏度、保持黏度、崩解值、最终黏度和回生
值低于籼米,其峰值时间则高于籼米。表明虫草复
合米具有良好的热糊稳定性和冷糊稳定性。
表7 RVA测定值
样品 冷峰值/mPa·s 峰值黏度/mPa·s 保持黏度/mPa·s 崩解值/mPa·s 最终黏度/mPa·s 回生值/mPa·s 峰值时间/min 冷峰面积
虫草培养基 29.00  52.00  51.00  1.00  81.00  30.00  9.73  100.76
籼米粉原料 11.00  3 240.00  1 523.00  1 717.00  3 633.00  2 110.00  8.07  51.52
虫草复合米 12.00  618.00  500.00  118.00  1 708.00  1 208.00  8.67  20.03
2.5 DSC测定结果
  DSC测定结果见表8,结果表明:虫草复合米的
起始温度、峰值温度高于籼米,热焓值低于籼米,因
为玻璃态向高弹态的转变实际上是淀粉链段从有序
到无序的过程,而复合米经过挤压已经实现了一定
程度的无序化,所以在转变过程中所需的热量要少。
表8 DSC测定
样品 起始温度/℃ 峰值温度/℃ 终止温度/℃ 热焓值/J·g-1
籼米粉原料 58.77  66.31  93.12  2.826
虫草复合米 76.43  79.83  90.63  2.400
(下转第15页)
胡纪鹏等:2013年我国黄淮麦区强筋小麦品种的品质特性/2015年第7期   15 
(2)河北省小麦样品产量较低。千粒重较低,体
积质量稍高,降落数值较低,硬度指数、粗蛋白质含
量、湿面筋含量、面筋指数较高,面团稳定时间较长,
面团最大拉伸阻力较大。综合品质达到优质强筋
小麦国家标准样品1份,占本省所采集样品总数的
4.8%。筛 选 2013 年 优 质 强 筋 小 麦 品 种 为
郑麦366、西农979、新麦26、烟农19、山农17、山农
21、师栾02-1、洲元9369、泰山4173、藁优9415和
济麦20。
(3)河南省小麦产量较高。千粒重、体积质量、
硬度指数较高,粗蛋白质含量较高,湿面筋含量适中
偏上,面团吸水率较高,形成时间、稳定时间稍长,其
他流变学特性适中。综合品质达到优质强筋小麦国
家标准样品 39 份,占本省所采集样品总数的
23.4%。筛选2013年优质强筋小麦品种为郑麦
7698、新麦26、济麦20、郑麦366、郑麦9023、师栾
02-1、周麦24、周麦26、7516、济南17、西农979、新
麦0208、新麦 19、新乡 060221、中洛 08-1、洲元
9369。郑麦7698、西农979、郑麦366、郑麦9023、周
麦24、新麦19、新麦26流变学指标在河南省不同地
区表现差异较大,可根据其生态环境选择推广品种。
(4)江苏省小麦产量较高。千粒重、体积质量较
低,粗蛋白质含量、湿面筋含量较高,沉淀指数较高,
面团形成时间、稳定时间较长,最大拉伸阻力较高。
综合品质达到优质强筋小麦国家标准样品9份,占
本省所采集样品总数的56.3%。筛选2013年优质
强筋小麦品种为徐麦30、邯麦14、新麦26、淮麦20、
保丰1082、徐麦31、徐麦32、存麦5号、徐麦33、烟
农19、周麦26。
(5)山东省小麦产量较高。千粒重较低,体积质
量、硬度指数较高,粗蛋白质含量、湿面筋含量、面筋
指数、降落数值较高,面团吸水率较高,面团形成时
间、稳定时间较长,最大拉伸阻力较大。综合品质达
到优质强筋小麦国家标准样品44份,占本省所采集
样品总数的63.8%。筛选2013年优质强筋小麦品
种为藁优9415、济麦20、济南17、泰山4173、新麦
26、师栾02-1、石优20、西农979、郑麦366、郑麦
7698、周麦24、洲元9369、山农21、新麦19、84380、
泰山6195、泰山6426。
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(责任编辑:俞兰苓)
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3 结论
(1)虫草复合米生产的最优参数是虫草素添加
量为35%,水分为40%,套筒温度为100℃,螺杆转
速为250r/min。
(2)虫草复合米中虫草素的含量为0.566g/kg;
虫草复合米的冷峰值、峰值黏度、保持黏度、崩解值、
最终黏度和回生值低于籼米,其峰值时间则高于籼
米;RVA测定结果表明,虫草复合米具有良好的热
糊稳定性和冷糊稳定性;DSC测定结果表明,虫草
复合米的起始温度、峰值温度高于籼米,热焓值低于
籼米,因为玻璃态向高弹态的转变实际上是淀粉链
段从有序到无序的过程,而复合米经过挤压已经实
现了一定程度的无序化,所以在转变过程中所需的
热量要少。
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(责任编辑:赵琳琳)