大米凝膠特性測定中凝膠制備工藝參數(shù)研究

周顯青 郎凱紅 張玉榮 于素平 郝 偉

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450052)(國家糧食局科學(xué)研究院北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心2，北京 100037)

大米凝膠特性測定中凝膠制備工藝參數(shù)研究

周顯青1郎凱紅1張玉榮1于素平2郝 偉2

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450052)(國家糧食局科學(xué)研究院北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心2，北京 100037)

以秈米和粳米為原料，通過單因素及正交試驗探索并優(yōu)化確定制備大米凝膠的工藝條件。結(jié)果表明：米漿濃度、加熱溫度、蒸制時間、靜置溫度與時間等因素對形成的凝膠的硬度、彈性、黏性、內(nèi)聚性、咀嚼性等均有一定影響。凝膠制備條件為：粳米米漿濃度為25%，秈米米漿濃度為20%，80 ℃水浴糊化成懸浮液，而后轉(zhuǎn)入蒸鍋中蒸制15 min，取出冷卻至室溫后，于4 ℃恒溫箱中分別靜置24、36 h。靜置時間對粳米凝膠的感官綜合評價有較為顯著影響，而米漿濃度和蒸制時間影響不顯著；米漿濃度對秈米凝膠的感官綜合評價影響較為顯著，而靜置時間與蒸制時間影響不顯著。

大米 凝膠 制備 質(zhì)構(gòu)

稻米品質(zhì)主要有外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)、食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等，其中稻米的蒸煮、食味等品質(zhì)與其凝膠特性密切相關(guān)[1-2]。大米凝膠是大米粉在高水分(50%以上)和一定的溫度作用下形成的具有一定黏彈性和強度的膠體[3]，凝膠特性與制備工藝中米漿濃度、加熱時間、靜置溫度、靜置時間等因素密切相關(guān)。目前對于大米凝膠的制備方法并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，較為常見的凝膠制備工藝為先經(jīng)過快速黏度儀糊化，冷卻至一定時間后測定其凝膠特性[4-6]，但這種制備方法對試驗條件要求較高，需配備國外發(fā)明專用黏度儀，同時，不同研究者對靜置冷卻的靜置時間、冷卻溫度的設(shè)定也各不相同。Liang等[7]在研究秈稻稻米品質(zhì)與凝膠質(zhì)構(gòu)特性的相關(guān)性時，凝膠制備工藝為大米粉與水的加入比為1.5∶1，蒸制5 min，靜置10 min。熊善柏等[8]在研究糊化時間、加水量及糊化度對大米的凝膠特性的影響時采用的也是蒸制工藝，制備后冷卻至室溫即測定其凝膠特性。趙娜等[9]研究加熱時間對大米淀粉特性的影響時，凝膠的制備工藝為淀粉乳濃度10 g/100 mL，在95 ℃加熱25 min 后冷卻至室溫，平衡3 h。Biliaderis等[10]在研究濃度、溫度及淀粉水解產(chǎn)物對老化凝膠的結(jié)構(gòu)特性的影響時采用的凝膠制備工藝為90 ℃水浴15 min，室溫下平衡15 min。還有一些學(xué)者借鑒米粉(條)的制備工藝來制備大米凝膠[11]。大米凝膠特性會隨著制備工藝的不同而呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，各研究者在研究大米凝膠特性時分別采用了不同的制備工藝[12-14]，工藝參數(shù)差異很大，造成了數(shù)據(jù)之間缺乏可比性。

本研究通過試驗探索米漿濃度、加熱溫度、加熱時間、靜置溫度、靜置時間等因素對凝膠特性的影響，并對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，旨在尋找較佳的制備工藝條件，制取一種力學(xué)特性穩(wěn)定、膠體狀態(tài)良好的大米凝膠，為大米凝膠特性的評價奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳米：2010年產(chǎn)于河南原陽，虎林明珠米業(yè)有限公司；秈米：2010年產(chǎn)于河南信陽，河南黃國糧業(yè)有限公司生產(chǎn)。各項質(zhì)量指標(biāo)符合國家大米標(biāo)準(zhǔn)(GB 1354—2009)。

FW80微型高速萬能試樣粉碎機：北京永光明醫(yī)療儀器廠；JYC—19BE5九陽電磁爐：九陽股份有限公司；PQX型多段可編程人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司。

1.2 凝膠制備

米粉制備：參照文獻[2]進行。

凝膠制備：取大米粉，加一定量蒸餾水配制成一定濃度(干基)的淀粉乳，將淀粉乳于80 ℃水浴中攪拌加熱糊化成懸浮液，然后用玻璃棒攪拌轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿中，至不同溫度水浴或蒸鍋中蒸制，取出后用保鮮膜覆蓋，置于恒溫氣候箱中存放一定時間即制得大米凝膠。凝膠樣品規(guī)格：高15 mm，直徑25 mm的圓柱體。

凝膠感官評定：以硬度、彈性、黏性、內(nèi)聚性、咀嚼性和綜合評價等6項內(nèi)容為評價指標(biāo)，等級由-2～+2共分5等，評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

感官評定小組由受過培訓(xùn)的10 人組成，評定室內(nèi)溫度為25 ℃。將凝膠樣品隨機編號并隨機排列呈送給感官評定員。

表1 大米凝膠感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算各指標(biāo)測定結(jié)果的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 凝膠制備條件

2.1.1 米漿濃度

將大米粉加水調(diào)配成米漿，在80 ℃水浴中加熱攪拌糊化成懸浮液，蒸制15 min， 4 ℃靜置1 d。通過改變加水量，探索米漿濃度對凝膠的感官評價的影響，結(jié)果見圖1。由圖1可知，粳米凝膠在米漿濃度為25%時，品質(zhì)較好，而秈米凝膠在米漿濃度20%時，品質(zhì)較好。米漿濃度較低時，凝膠硬度較小，黏性較大，感官得分較低；米漿濃度較高時，凝膠過硬，凝膠彈性、黏聚性降低，略有粗糙感，感官得分較低。

圖1 米漿濃度對大米凝膠特性的影響

2.1.2 加熱溫度

將粳米粉與秈米粉分別調(diào)配成濃度為25%、20%的米漿，80 ℃水浴中加熱攪拌糊化成懸浮液，而后分別置于水浴溫度為90、95 ℃及蒸鍋中繼續(xù)加熱糊化15 min，再于4 ℃下靜置1 d。加熱溫度對凝膠的感官評價的影響結(jié)果見圖2。

圖2 加熱溫度對大米凝膠特性的影響

一定濃度的米漿受熱糊化后，形成的凝膠品質(zhì)與加熱溫度有關(guān)。當(dāng)加熱溫度過低時，米粉不能充分糊化，形成的凝膠韌性和彈性較差，當(dāng)加熱溫度過高時，淀粉鏈段充分伸展，支鏈淀粉和直鏈淀粉級分充分分離，容易產(chǎn)生結(jié)晶，形成的凝膠較硬。李云波等[14]研究發(fā)現(xiàn)：加熱溫度為100 ℃時，凝膠硬度最大，加熱溫度為90 ℃時，凝膠硬度最小，形成的凝膠的回彈性大于其他加熱溫度，加熱溫度對凝膠的黏聚性沒有顯著影響。從圖2可以看出，在加熱時間為15 min，粳米米漿濃度為20%，秈米米漿濃度為25%的條件下，各溫度下形成的凝膠狀態(tài)并無顯著差異。蒸制條件下形成的凝膠的硬度稍高于90、95 ℃下制得的凝膠硬度，但硬度的增大并未對凝膠的總體品質(zhì)產(chǎn)生影響，這可能與所配淀粉乳的濃度較低有關(guān)，適當(dāng)控制米漿濃度可以調(diào)整加熱溫度對凝膠硬度的影響。由于90、95 ℃溫度不宜控制，易造成操作上的不便與試驗誤差，因此，本研究建議采用蒸煮的方式制作大米凝膠，以提高試驗的重現(xiàn)性。

2.1.3 蒸制時間

將粳米粉與秈米粉分別調(diào)配成濃度為25%、20%的米漿，于80 ℃水浴中攪拌加熱成懸浮液，轉(zhuǎn)入蒸鍋中蒸制，再于4 ℃下靜置1 d。改變蒸制時間，來探索其對形成的凝膠的感官評價的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 蒸制時間對大米凝膠特性的影響

從圖3可看出：蒸制時間在15 min左右時，形成的凝膠品質(zhì)較好，蒸制時間過短，淀粉粒子未能完全充分糊化，形成的凝膠硬度、彈性均較低，切塊時凝膠軟塌不堅實，黏性較大；蒸制時間過長形成的凝膠硬度較大，這可能與凝膠的過度糊化及蒸制時的水分散失較大有關(guān)，凝膠彈性降低，咀嚼時感覺較為粗糙。

2.1.4 靜置溫度與時間

將制得的凝膠分別于4(冷藏)、25 ℃(室溫)的恒溫箱中靜置一定時間。通過改變靜置溫度與靜置時間，來探索其對形成的凝膠的感官評價的影響，結(jié)果見圖4。

靜置可使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，靜置溫度與時間對凝膠回彈性、黏聚性有較大影響。從圖4a～圖4d可看出：溫度與時間對粳米與秈米的影響稍有不同，但總體兩者呈現(xiàn)一致的趨勢；在室溫25 ℃與4 ℃冷藏2種條件下，秈米與粳米形成的凝膠均在靜置24 h品質(zhì)達到最佳。靜置過程中，連續(xù)相中的直鏈淀粉參與了膠體的形成與成長和產(chǎn)生重結(jié)晶。靜置時間較短時，膠體并未充分伸展，凝膠硬度與黏彈性均較低。隨存放時間延長，膠體結(jié)點尺寸、網(wǎng)絡(luò)區(qū)域會逐漸長大、結(jié)點間距縮小，晶體含量逐步增加，凝膠的老化程度增大，導(dǎo)致凝膠的硬度增大，黏彈性降低，影響凝膠的品質(zhì)[15]。4 ℃下相同靜置時間下得到凝膠的硬度、黏性優(yōu)于25 ℃條件下形成的凝膠品質(zhì)，這可能與較低溫度下，凝膠老化較為迅速有關(guān)。4 ℃下凝膠的彈性略差于25 ℃條件形成的凝膠，但綜合兩者之間的各指標(biāo)得分，總分并無明顯差異。

綜上分析，并考慮室溫條件下，易于導(dǎo)致霉菌等微生物繁殖，不易控制凝膠品質(zhì)，同時由于室溫下凝膠老化速度較緩慢，制得的凝膠較軟黏，不利于后續(xù)的感官評價與儀器測定取樣，因此，本研究選用冷藏存放方式制作大米凝膠。

2.2 凝膠制備條件的優(yōu)化

以粳米與秈米為原料，選取對凝膠品質(zhì)影響較大的因素，設(shè)計正交試驗水平表2，按L9(34)正交表設(shè)計試驗，結(jié)果見表3和表4。

表2 正交因素水平表

注：帶括號數(shù)據(jù)為秈米米漿濃度。

圖4 靜置溫度與靜置時間對大米凝膠特性的影響

表3 正交試驗數(shù)據(jù)分析

表4 因素方差分析

注：*代表在P<0.05水平差異顯著。

由表3和表4可知：對于粳米凝膠，極差分析R可得出，3個因素R值大小順序為C>A>B，即影響因素依次為靜置時間>米漿濃度>蒸制時間，較好的工藝條件為：即米漿濃度為25%，蒸制時間15 min，靜置時間為36 h。由方差分析可知：靜置時間的影響較為顯著，而米漿濃度和蒸制時間影響不顯著。對于秈米凝膠，3個因素R值大小順序為A>B>C，即影響因素依次為米漿濃度>蒸制時間>靜置時間，工藝條件為：即米漿濃度為20%，蒸制時間15 min，靜置時間為24 h。方差分析可知：僅米漿濃度影響較為顯著，靜置時間與蒸制時間影響不顯著。

粳米與秈米得到較佳狀態(tài)的凝膠在米漿濃度、靜置時間上有所不同，這可能與原料的直鏈淀粉的含量、分支結(jié)構(gòu)及支鏈淀粉的含量等有關(guān)。直鏈淀粉在水中蒸制糊化后，是不穩(wěn)定的，會迅速老化而逐步形成凝膠體，直鏈淀粉是淀粉凝膠短期老化的主要原因，其與凝膠速度、凝膠強度之間都有較顯著的相關(guān)性。大米粉凝膠的強度主要由直鏈形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)來維持，直鏈淀粉含量越高，大米凝膠老化速率越快，膠凝速度越快，米粉凝膠的強度越大。秈米的直鏈淀粉一般高于粳米的直鏈淀粉含量，因此，達到凝膠最佳狀態(tài)所需的老化時間短于粳米凝膠，且需較大的加水量以緩和凝膠強度過大。

經(jīng)驗證，優(yōu)化工藝條件下試制的粳米與秈米凝膠感官評分分別達到了1.45、1.61 分，秈米凝膠特性優(yōu)于粳米凝膠。

3 結(jié)論

米漿濃度、加熱溫度、蒸制時間、靜置溫度與時間等因素對形成的凝膠的各指標(biāo)如硬度、彈性、黏性、內(nèi)聚性、咀嚼性均有一定影響。大米凝膠制備條件為：粳米米漿濃度為25%，秈米米漿濃度為20%，80 ℃水浴糊化成懸浮液，而后轉(zhuǎn)入蒸鍋中蒸制15 min，取出冷卻至室溫后，于4 ℃恒溫箱中分別靜置24、36 h。靜置時間對粳米凝膠的感官綜合評價有較為顯著影響，米漿濃度和蒸制時間影響不顯著；米漿濃度對秈米凝膠的感官綜合評價影響較為顯著，靜置時間與蒸制時間影響對其無顯著影響。

本試驗選用了1種粳米和秈米作為研究對象，雖具有代表性但仍存在一定的特殊性，還需就不同類型大米品種進行廣泛而深入的研究，以進一步提高大米凝膠制備工藝條件的適應(yīng)性。

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The Technical Parameters of Gel Preparation in Test of the Gel Properties of Rice

Zhou Xianqing1Lang Kaihong1Zhang Yurong1Yu Suping2Hao Wei2
(College of Food Science and Engineering, Henan University of Technology1, Zhengzhou 450052)(Dongfang Food Technology Center of Beijing，Academy of State Grain Administration2，Beijing 100037)

Japonica and Iindica rice have been selected for the experiments to be discussed and determined the processing conditions for preparing rice gel. The results showed that the concentration of rice slurry, heating temperature, heating time, static time and temperature all had influences on the rice gel at the aspects of hardness, springiness, adhesiveness, cohesiveness and chewiness. The gel preparation conditions: concentration of japonica rice slurry 25%, concentration of Indica rice slurry 20%, suspension 80 ℃ of water both, steamed 15 min, static 24 and 36 h at 4 ℃ to room temperature after cooling. The static time had a significant effect on japonica rice gel's comprehensive sensory assessment; there were no significant effect of concentration of rice slurry and heating time. Concentration of rice slurry had an obvious effect on Indica rice gel, while indifference on static time and heating time.

rice, gel, preparation,texture

TS207.3

A

1003-0174(2014)06-0001-06

“十一五”國家科技支撐計劃(2009BADA0B02-1)

2013-06-08

周顯青，男，1964年出生，教授，谷物產(chǎn)后加工利用