来自东北农业大学食品学院的王玉琦、张如春、张宏伟*、于殿宇*等人以粳米碎米为原料，将其粉碎一定粒度，添加一定量的乳酸锌，通过研究挤压工艺中含水量、机筒温度及螺杆转速对其质构特性的影响，制备富锌强化大米。通过X-射线衍射分析法、扫描电镜法对锌强化大米的淀粉颗粒晶体结构和外表特征进行表征，并对淀粉的糊化特性及α-淀粉酶敏感度进行分析，以期制得质构特性与粳米相近，并按一定比例添加到粳米中，满足人体日常对锌的需求。
1、响应面试验结果
回归方程的建立与分析
结果可知，4 个模型的P值均小于0.0001，表明该回归模型极显着，失拟项不显着（P＞0.05），且4 个模型硬度、弹性、黏着性、咀嚼性的决定系数分别为0.9953、0.9830、0.9900及0.9808，表明选取的模型与实际情况拟合程度好，具有较好的代表性，可以用来对试验结果进行分析和预测。
交互作用分析
随着螺杆转速、机筒温度以及含水量的增加，咀嚼性及硬度均呈现先增大后减小的趋势。分析其原因，可能是由于当含水量小于20%时，强化米糊化度较低，膨胀度较低，强化米颗粒较小。当含水量为20%时，强化米淀粉颗粒吸水较多，挤压作用打乱了淀粉颗粒内部有序的淀粉链排列，使其晶体结构被破坏，造成强化米糊化度增高，导致强化米颗粒变大。淀粉的糊化度越高，越易被酶水解，有利于消化吸收。当含水量高于20%时，强化米的润滑度提高，机腔内挤压和剪切作用力相应减小，晶体结构破坏程度少，使强化米淀粉糊化度降低。
富锌强化大米工艺优化及应用结果
应用响应面试验方法对回归方程模型进行分析，考虑到实际操作的便利性，经过修正后的最佳工艺条件为含水量20%、螺杆转速80 r/min、机筒温度100 ℃，制备的富锌强化大米硬度为1339.05 g，黏着性为0.75 mJ，弹性为0.79 mm，咀嚼性为967.42 mJ，与粳米的质构特性接近，制得的强化大米中锌含量为450.0 mg/kg。将强化米与粳米按照1∶10的比例进行复配，蒸煮成米饭，其外观、口感良好，米饭中锌含量为48.0 mg/kg。
2、挤压对大米成分的影响
淀粉、蛋白质、脂肪及可溶性还原糖含量全部降低。经过挤压后，大米中直链淀粉的质量分数从18.64%升高到22.21%，支链淀粉从69.68%降低到52.84%。由此可知淀粉总量的减少主要是由于部分支链淀粉发生变化，一部分支链淀粉转化成直链淀粉，另一部分支链淀粉被降解成麦芽糊精等小分子物质。
3、挤压对大米晶体结构的影响
粳米淀粉分别在15°、17°、18°、23°附近有较强的衍射峰，表明粳米淀粉是典型的A型晶体结构，强化米淀粉在12°、16°、20°、23°、25°出现了锌的特征峰，证明强化米中乳酸锌的存在，而粳米淀粉颗粒典型的A型晶体结构的特征峰消失，呈现无定形结构衍射曲线，晶体的有序化程度逐渐降低，无定形化程度逐渐增强，说明挤压作用打乱了淀粉颗粒内部有序的淀粉链排列，结晶区被严重破坏，挤压处理对大米淀粉具有非晶化的作用。
4、挤压对大米形态的影响
粳米中淀粉颗粒具有比较规则的外表，颗粒较大且外形完整，分布较松散，而强化米中淀粉颗粒的外表呈不规则的小型类似鳞片形状，完整淀粉颗粒较少，并且较粳米淀粉颗粒分布紧密。淀粉颗粒不完整可能是由于在高温剪切的挤压作用下，打乱了淀粉颗粒内部有序的淀粉链排列，使其晶体结构被破坏，造成强化米糊化度增加。
5、挤压对大米糊化特性的影响
强化米中淀粉的各项糊化参数值均显着低于粳米，糊化温度从77.9 ℃降到56.2 ℃，淀粉糊化特性改变的主要原因可能是无定形区域和结晶区中分子链与链之间的束缚力发生变化，结晶度的减少将导致与糊化过程相联系的糊化焓的降低，从而使糊化温度降低。
6、挤压大米对酶敏感性的影响
在酶解24 h之前随酶解时间的延长，强化米和粳米淀粉还原糖质量分数均逐渐增加，在酶解24 h时达到最大量。在24 h以后，还原糖质量分数呈现减少趋势。分析其原因可能是由于随着酶解时间的延长，生成的一部分葡萄糖发生复合反应的缘故。二者还原糖增加量基本达到23%以上，24 h和48 h后强化米生成的还原糖比粳米分别多20%和22.1%，说明强化米在高温剪切挤压作用下，其晶体结构被破坏，造成强化米糊化度增加。
结 论
以粳米加工过程中产生的碎米为主要原料，将碎米粉碎成粉末，向碎米粉中添加2.0%乳酸锌，利用挤压法制备富锌强化大米，采用响应面法考察含水量、螺杆转速及机筒温度对富锌强化大米质构特性的影响，在最优工艺参数条件下，制得强化米的质构特性和粳米相接近，锌含量为450.0 mg/kg。通过X-射线衍射分析法、扫描电镜表征发现，挤压后强化米中部分支链淀粉发生降解和转化，结晶度明显减少，淀粉颗粒几乎不完整，呈现出不规则的小型类似鳞片形状。通过对强化米的糊化特性及α-淀粉酶敏感性研究表明，大米的糊化温度和黏度降低，对α-淀粉酶的敏感性有显着提高，还原糖含量增加，促进强化大米淀粉颗粒的酶解作用。将其按1∶10的比例添加到粳米中，米饭口感、外观良好，锌含量为48.0 mg/kg，在使碎米得到充分利用的同时，满足人体对锌的需求。
