赤豆为一年生豆科作物，种皮深红色，素有“红珍珠”之称。在中国、日本、韩国、美国、加拿大等国家广泛种植。赤豆营养丰富，含有淀粉（57.4%～60.2%）、蛋白质（17.5%～23.3%）、铁、钙、磷等营养物质[1-2]。赤豆种皮中富含皂甙、多酚、花青素、原花青素、植物甾醇等生物活性物质，具有抗氧化作用；赤豆淀粉的胰岛素反应活性低，具有降低胆固醇等功效。因此，经常食用红小豆具有预防和控制Ⅱ型糖尿病、动脉粥样硬化等慢性疾病的作用[3-4]。
近年来，随着人们生活方式和消费习惯的转变，固体代餐冲调粉产业持续发展。赤豆富含淀粉、蛋白质、膳食纤维等营养物质，是生产固体代餐冲调粉的良好原料，生赤豆经过熟化等工艺可制备成固体代餐冲调粉的配料。热处理是生赤豆熟化的重要方法之一，通过热处理可改变淀粉的层级结构、支链淀粉与直链淀粉的比率，还可导致蛋白质交联形成网络结构包裹淀粉粒[5]，因而热处理淀粉的物理化学特性、功能特性和消化特性发生变化。Gong等[6]对红小豆进行湿热处理后，发现其淀粉的糊化特性、热力学特性和结晶度等均发生变化，淀粉消化率上升。豆类水分含量低时，热处理还有助于美拉德反应的发生，美拉德反应的产物具有烘焙、焦糖风味。Bi等[7]对红小豆进行高温蒸煮、烘焙等热处理后发现其香气成分更加丰富。
微波、热风、蒸煮、炒制、挤压是工业上常用的食品原料熟化的热处理方式。然而，不同热处理方式对赤豆粉的吸水性、水溶性、糊化、凝胶等理化特性，以及赤豆粉冲调风味的影响尚不清晰。本试验以赤豆为原料，探讨不同熟化方式（炒制、挤压、热风、微波）对赤豆粉理化特性及冲调风味的影响，以期为赤豆固体冲调粉配料的品质提升提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
东北赤豆：黑龙江瀚宝农业发展有限公司。
1.2 仪器与设备
双螺杆试验机（DS32-II）：山东赛信膨化机械有限公司；热风循环烘箱（LT-DBX120F）：立德泰勀（上海）科学仪器有限公司；色差仪（Ultro Scan Pro）：美国Hunter Associates Laboratory公司；高速离心机（3-18K）：德国SIGMA公司；快速黏度分析仪（Tech Master RVA）：澳大利亚Newport Scientific Pty Ltd公司；差示扫描量热仪（Q20）：美国TA 公司；质构仪（TA.XT plus）：英国Stable Micro Systems公司；全自动快速电子气味分析仪（Heracles Ⅱ）、电子舌味觉指纹分析仪（Astree Ⅱ）：法国Alpha MOS公司。
1.3 试验方法
1.3.1 样品的制备
赤豆生粉：赤豆→烘至恒重（30℃）→粉碎过筛（180 μm）→4℃储存备用。
挤压熟化粉：赤豆→烘至恒重（30℃）→粉碎过筛（600 μm）→平衡水分（18%）→挤压（Ⅰ区80℃、Ⅱ区100℃、Ⅲ区180℃、螺杆转速3 Hz、喂料速度6 Hz）→烘干（30℃）→粉碎过筛（180 μm）→4℃储存备用。
炒制熟化粉：赤豆→烘干至恒重（30℃）→炒制（180℃、10 min）→冷却→粉碎过筛（180 μm）→4℃储存备用。
热风熟化粉：赤豆→烘至恒重（30℃）→烘干（120℃、1 h）→冷却→粉碎过筛（180 μm）→4℃储存备用。
微波熟化粉：赤豆→烘至恒重（30℃）→微波处理（700 W、5 min）→冷却→粉碎过筛（180 μm）→ 4℃储存备用。
1.3.2 赤豆粉色度的测定
校正色差计后，将样品放入器皿中，采用反射方式进行测定，根据公式（1）计算色差值（ΔE）。
式中：L、a和b分别为熟化处理组的亮度值、红绿值和黄蓝值；L0、a0和b0分别为对照组（赤豆生粉）的亮度值、红绿值和黄蓝值。
1.3.3 赤豆粉水合特性的测定
参考马蕾等[8]的方法。称取2.5 g赤豆粉与30 mL蒸馏水混匀后，于30℃恒温水浴30 min（每10 min取出并涡旋 1次），离心（20℃、6 000 r/min、10 min），取上清液于105℃烘至恒重，将沉淀物称重。根据公式（2）、（3）、（4）分别计算样品的吸水性指数（water absorption index，WAI）、水溶性指数（water solubility index，WSI）和膨胀势（swelling power，SP）。
1.3.4 赤豆粉糊化特性的测定
参考GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速粘度仪法》的方法进行测定[9]。将3.5 g赤豆粉和25 mL去离子水于样品罐中混匀，测定条件：起始10 s内以960 r/min的速率搅拌，之后一直保持160 r/min进行搅拌，50℃下平衡1 min，以12℃/min的速率升至95℃并保持2.5 min，再以12℃/min的速率降温至50℃并保持2 min。
1.3.5 赤豆粉热力学特性的测定
应用差式扫描量热仪测定赤豆粉的热力学特性。称取3 mg样品于铝坩埚中，加入7 μL去离子水后密封，25℃下平衡24 h后进行测定，温度测定范围30℃～120℃。
1.3.6 赤豆粉凝胶质构特性的测定
将1.3.4中经糊化处理的样品冷却后密封于样品罐中，于4℃下静置存放，使糊状物完全形成凝胶状态，测试前先将样品在室温（25℃左右）下放置30 min。测试条件：全质构分析，P/0.5探头，压缩模式，测前、测试及测后速度分别为1.0、0.5 mm/s和1.0 mm/s，压缩比30%，触发力5 g。
1.3.7 冲调特性的测定
参考郭敏瑞等[10]的方法，称取2.0 g样品，均匀快速分散于100 mL、85℃的去离子水中，同时以250 r/min的速度搅拌，记录样品从开始加入至完全分散所需时间（s），即为样品的分散时间。称取2.0 g样品，加入到100 mL、85℃的去离子水中，记录样品从加入到全部润湿所需时间（s），即为样品的润湿时间。参照冉新炎[11]的方法，称取20.0 g样品置于烧杯中，加入140 mL、85℃去离子水，静置10 min后用孔径600 μm筛网过滤，将筛网及网上残留物于105℃下烘至恒重，根据公式（5）计算冲调结块率。
1.3.8 赤豆粉冲调液滋味的测定
使用电子舌味觉指纹分析仪进行冲调液滋味的测试。样品与水（85℃）按料液比1∶7（g/mL）混匀，冷却至室温（25℃左右）后，离心取上清液作为待测液。测定参数：搅拌速率2 r/s，采集时间120 s，数据采集周期1 s。
1.3.9 赤豆粉冲调液气味的测定
应用电子气味分析仪进行冲调液气味的测定。上清液的制备方法同1.3.8，经离心的上清液立即加入到顶空瓶中（每瓶 5 mL），测定参数：进样量 5 000 μL，进样速度125 μL/s，进样温度60℃，孵化温度50℃，孵化时间15 min。
1.4 数据统计与分析
利用Origin2015对试验结果进行作图分析，数值以平均值±标准差表示，使用SPSS 16.0进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 熟化处理对赤豆粉色度的影响
熟化处理对赤豆粉色度的影响见表1。
表1 熟化处理对赤豆粉色度的影响
Table 1 Effects of heat treatments on the color of adzuki bean powder
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）；-表示以赤豆生粉为参比样品，无数值。
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由表1可知，以赤豆生粉为对照，不同熟化粉的亮度值均减小，红绿值、黄蓝值均增加，这是由于热处理过程中发生了美拉德反应，导致熟化赤豆粉的色度值发生变化，外观色泽偏暗。相对于生粉，熟化处理显著影响赤豆粉的亮度值、红绿值、黄蓝值（P＜0.05），4种熟化粉中挤压熟化粉的亮度值最低，总色差值、红绿值、黄蓝值最大，即挤压熟化粉的亮度最低，与生粉的色差最明显，红黄色调较明显，这可能是因为挤压过程中在高温、高剪切力的作用下，粉体中的赤豆色素逐渐被释放出来，以及美拉德反应的产生物（微黄色）的形成[12]，导致挤压粉体红黄色加深，亮度降低。
2.2 熟化处理对赤豆粉水合特性的影响
吸水性指数WAI、水溶性指数WSI和膨胀势SP可表征赤豆粉的水和特性，其分别反映了赤豆粉的吸水能力、溶解能力及持水力[13]。熟化处理方式对赤豆粉水合特性的影响如表2所示。
表2 熟化处理对赤豆粉水合特性的影响
Table 2 Effects of heat treatments on hydration characteristics of adzuki bean powder g/g
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）。
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由表2可知，与赤豆生粉相比，熟化处理赤豆粉的WAI、WSI、SP 均显著增加（P＜0.05），表明熟化处理可显著增加赤豆粉的吸水力、溶解性及持水性。炒制、微波和挤压3种熟化粉WAI的差异不明显，而热风熟化粉的WAI相对较低，可能是热风处理时间较长导致赤豆粉蛋白质、淀粉的亲水作用力减小，吸水能力较差[14]。挤压处理赤豆粉的WSI和SP显著高于炒制熟化粉、热风熟化粉和微波熟化粉，因为挤压处理导致破损淀粉含量较高，使其吸水率、水溶性和膨润力等指标较高[15]。
2.3 熟化处理对赤豆粉糊化特性的影响
淀粉的糊化温度、黏度等参数可反映淀粉的糊化特性。峰值黏度表示淀粉结合水的能力，其值越高表明结合水的能力越强；谷值黏度表示淀粉在高温下耐剪切的能力，其值越低表明其耐剪切能力越差；崩解值为峰值黏度和谷值黏度的差值，表示淀粉糊热糊的稳定性，其值越大表明其热糊的稳定性越差[16]；回生为淀粉糊冷却后分子重新排列的过程，回生值越高表明淀粉越易老化，形成凝胶的强度越高；糊化温度表示糊化过程中黏度开始上升时的最低温度。熟化处理对赤豆粉的糊化特性的影响见表3。
表3 熟化处理对赤豆粉糊化特性的影响
Table 3 Effects of heat treatments on gelatinization characteristics of adzuki bean powder
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）。
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由表3可知，赤豆生粉经挤压、炒制、热风、微波熟化处理后，其峰值黏度、谷值黏度、崩解值、回生值较赤豆生粉均显著降低（P＜0.05），表明熟化赤豆粉的结合水能力、耐剪切能力较生粉变差，但热糊稳定性增强，且淀粉不易老化，形成凝胶的强度较低。糊化温度的升高，表明赤豆粉在前期熟化处理时已发生了较高程度的糊化，而剩余的非淀粉颗粒较难糊化。与炒制、热风、微波等熟化方式相比，挤压熟化粉的峰值黏度、谷值黏度、崩解值均最低，表明挤压熟化粉的吸水膨胀程度、耐剪切能力较弱，抗热性、抗老化性较强，但凝胶强度较弱。
2.4 熟化处理对赤豆粉热力学特性的影响
熟化处理对赤豆粉热力学特性的影响结果见表4。
表4 熟化处理对赤豆粉热力学特性的影响
Table 4 Effects of heat treatments on thermodynamic characteristics of adzuki bean powder
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）。
?
由表4可知，与赤豆生粉相比较，熟化赤豆粉的To、Tp及 Tc值略高，而焓变值显著降低（P＜0.05），这是由于熟化处理导致了淀粉颗粒的有序结构被破坏[17]。4种熟化粉中，微波熟化粉的To、Tp、Tc和ΔH值最高，可能是此熟化粉中未充分糊化的淀粉含量较高，淀粉糊化所需能量较多而引起的[18]，而挤压熟化粉的ΔH最低，表明在挤压过程中高温、高剪切力的作用下，淀粉结构受损程度最大，淀粉糊化程度较高。
2.5 熟化处理对赤豆粉凝胶质构特性的影响
糊化后的淀粉在冷却及贮藏过程中的回生行为影响着凝胶食品品质[19]。热处理方式对赤豆粉凝胶质构特性的影响见表5。
表5 熟化处理对赤豆粉凝胶质构特性的影响
Table 5 Effects of different heat treatments on the texture characteristics of adzuki bean powder gel
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）。
?
由表5可知，赤豆生粉经熟化处理后，其凝胶的硬度、内聚性、胶着性、回复性均显著降低（P＜0.05），弹性也呈下降趋势，其原因是热作用破坏了赤豆淀粉颗粒分子间的作用力，使淀粉结构松散，凝胶内部的作用力变弱、稳定性差，导致其硬度、内聚性、胶着性和回复性降低，这些特性表现为赤豆粉凝胶的口感爽滑、不黏牙，更易被消费者所接受。微波熟化粉的凝胶质构特征参数值降低最为显著，这是由于微波处理直接对赤豆内部进行加热，使赤豆淀粉、蛋白质等大分子物质的有序结构发生了较大程度的改变，凝胶网络结构不再紧密[20]，凝胶化能力变差。
2.6 熟化处理对赤豆粉冲调特性的影响
熟化处理对赤豆粉冲调特性的影响见表6。
表6 熟化处理对赤豆粉冲调特性的影响
Table 6 Effects of heat treatments on brewing characteristics of adzuki bean powder
注：同列不同小写字母表示各样品间差异显著（P＜0.05）。
?
由表6可知，相对于赤豆生粉，4种熟化处理对赤豆粉的分散时间、湿润时间和结块率的影响显著（P＜0.05）。微波熟化粉的分散时间、湿润时间最短，结块率最低，表明微波熟化粉吸水性好，溶解速度快，易分散均匀，这可能与微波熟化粉的结构松散相关。而挤压熟化粉的分散时间（67.46 s）、湿润时间（85.25 s）和结块率（47.50%）最高，可能是由于在挤压时糖类物质玻璃化温度降低，产生结晶，粉末颗粒间形成固体晶体桥所导致的，而使润湿性和分散性降低[21]。
2.7 熟化处理对赤豆粉冲调液滋味的影响
2.7.1 味觉分析
电子舌味觉指纹分析仪可用于识别液体样品的整体味觉特征[22]，赤豆粉冲调液的味觉分析如图1所示。
图1 熟化处理对赤豆粉冲调液滋味的影响
Fig.1 Effects of heat treatments on the taste of brewing liquid of adzuki bean powder
由图1可知，与赤豆生粉相比，4种熟化粉冲调液中，AHS对酸味的响应值降低而CTS（咸味）、ANS（甜味）、SCS（苦味）的响应值均升高。其中，热风、炒制、微波熟化粉冲调液的CTS、ANS、SCS的响应值均相对较高而AHS则较低，挤压熟化粉冲调液的CTS、ANS、SCS响应值相对较低而AHS较高，且总体滋味最接近赤豆生粉，这可能是因为挤压过程时间短，粉体滋味成分的改变程度较小，而炒制、热风和微波热处理时间长导致滋味成分发生较大变化。
2.7.2 赤豆粉冲调液滋味的主成分分析
赤豆粉冲调液的主成分分析（principal component analysis，PCA）见图 2。
图2 赤豆粉冲调液滋味的主成分分析
Fig.2 Principal component analysis of the taste of brewing liquid of adzuki bean powder
由图2可知，主成分1的贡献率为94.937%，主成分2的贡献率为3.889%，总贡献率为98.826%（大于85%），表明主成分分析能够代表冲调液的整体信息；识别指数为86（大于80），表明电子舌味觉指纹分析仪能够较好区分冲调液的滋味。挤压熟化粉冲调液与赤豆生粉冲调液的主成分分析分布距离较近，说明其二者冲调液的滋味接近，这也与图1味觉分析的结果相一致。而微波熟化粉冲调液与赤豆生粉距离最远，说明赤豆生粉经微波熟化后其滋味发生了明显的变化。
2.7.3 判别因子分析
判别因子分析（discriminant factor analysis，DFA）是通过缩小组内差异、扩大组间差异来分析不同样品的方法[23]。图3为赤豆粉冲调液的DFA图。
图3 赤豆粉冲调液滋味的判别因子分析
Fig.3 Discriminant factor analysis of the taste of brewing liquid of adzuki bean powder
由图3可知，挤压熟化粉冲调液与赤豆生粉冲调液的DFA分布距离较近，同在判别因子1坐标轴的左侧，表明两者滋味接近，这与主成分分析的结果相似；而另外3种熟化粉冲调液的DFA同在判别因子1坐标轴的右侧，表明其冲调液的滋味与生粉之间存在差异。
2.8 熟化处理赤豆粉冲调液气味的分析
2.8.1 气味的主成分分析
图4为赤豆粉冲调液气味的PCA图。
图4 赤豆粉冲调液气味的主成分分析
Fig.4 Principal component analysis of the smell of brewing liquid of adzuki bean powder
由图4可知，主成分1的贡献率为72.834%，主成分2的贡献率为23.934%，总贡献率为96.768%（大于85%），表明电子气味分析仪可以采集到冲调液的整体气味信息。炒制熟化粉与微波熟化粉冲调液之间的PCA存在部分重叠，说明二者的特征气味成分种类相似。
2.8.2 气味的判别因子分析
图5为赤豆粉冲调液的DFA图。
图5 赤豆粉冲调液气味的判别因子分析
Fig.5 Discriminant factor analysis of the smell of brewing liquid of adzuki bean powder
由图5可知，挤压熟化粉冲调液与赤豆生粉冲调液的DFA共同分布在判别因子1坐标轴的右侧，而其他3种熟化粉冲调液的DFA均分布在判别因子1坐标轴左侧，说明挤压熟化粉与赤豆生粉气味相似，而热风、炒制与微波熟化粉冲调液的气味较接近，但均与赤豆生粉气味有所差异，这与电子舌的分析结果相一致。
3 结论
熟化处理（挤压、炒制、热风、微波）显著影响赤豆粉的色度、水合特性（WAI、WSI和SP）以及糊化、凝胶和冲调特性。赤豆生粉经挤压、炒制、热风、微波熟化后，其亮度降低，色泽偏向红黄色，其中挤压熟化粉的总色差值最大；各熟化粉的 WAI、WSI、SP 及 To、Tp 和Tc值均显著高于赤豆生粉，而峰值黏度、崩解值、回生值、焓变值均显著低于赤豆生粉（P＜0.05）；熟化赤豆粉更易被消化且不易回生，其凝胶的质构特征值（硬度、内聚性、胶着性、回复性）较赤豆生粉显著降低。熟化粉经冲调后，微波熟化粉的分散时间、湿润时间最短，结块率最低，且冲调液的酸味显著低于赤豆生粉，而甜味、苦味较高，但炒制粉、热风熟化粉、微波熟化粉冲调液的气味相近，其与赤豆生粉的滋味、气味差异性较大，而挤压熟化粉与赤豆生粉滋味、气味相接近。
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