不同熱處理對秈米及其半干粉品質的影響

任夢影

周素梅2

佟立濤2

易翠平1

(1. 長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2. 中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193)

不同熱處理對秈米及其半干粉品質的影響

任夢影1

周素梅2

佟立濤2

易翠平1

(1. 長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2. 中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193)

為考察不同熱處理對秈米籽粒及其半干粉品質的影響，采用不同條件熱處理秈米籽粒，分析米粒表觀裂縫增加程度與其內部水分的關系，并進行半干法制粉(含水率為30%)，測定不同熱處理對大米粉微生物、破損淀粉及白度的影響。結果表明，熱處理后的米粒，表觀裂縫開始明顯增加時米粒內部水分均小于8%；3種熱處理(60 ℃ 90 min，120 ℃ 15 min及180 ℃ 1 min)后的大米調制粉微生物被有效抑制，且超高溫短時(120 ℃ 15 min，180 ℃ 1 min)抑菌效果優(yōu)于低溫長時(60 ℃ 90 min)，破損淀粉、白度及糊化特性與干磨粉差異顯著(P<0.05)，更接近濕磨粉。通過測定米粒內部水分可判斷米粒表觀裂縫增加的程度，且熱處理大米籽粒進行半干法制粉其粉質特性與濕磨粉相當。

熱處理；半干法制粉；裂縫；水分；微生物；破損淀粉；白度

秈米是中國南方地區(qū)主要糧食作物[1]，以秈米為主要原料加工成米粉制品在湖南、四川及云南等地區(qū)有著非常廣闊的市場[2]。由于秈米粉的粉質特性會直接影響其粉制品品質特性，因此研究秈米粉加工適用性具有重要價值。以秈米為原料的傳統(tǒng)制粉工藝主要有濕磨磨漿工藝和干法磨粉工藝。濕法磨漿工藝在磨漿前秈米需24 h浸泡，使其充分軟化，不僅會浪費大量的水資源及營養(yǎng)物質，而且長時間浸泡大米會導致雜菌大量生長進而影響產品質量安全、穩(wěn)定性及風味特性[3-4]。雖然傳統(tǒng)干法磨粉在磨粉過程中節(jié)約大量水資源并保證了產品的質量安全，但是由于磨粉儀器產生的機械能和熱能導致大米粉中破損淀粉增多，并不適用于米粉制品的生產[5]。

為了降低濕法磨漿和干法磨粉對大米粉品質特性的負面影響，Tong 等[6]選用半干法制粉工藝進行磨粉，結果表明其大米粉白度和破損淀粉與濕法磨漿的大米粉無顯著差異，但大米經長時間浸泡同樣造成微生物雜菌大量生長進而影響大米粉及其粉制品質量安全。于是Tong 等[7]又采用熱風(40～60 ℃，10～30 min)處理秈米和糯米籽粒，通過增加米粒表觀裂縫縮短了半干法制粉工藝中的潤米時間，而且半干法制備的大米粉品質特性與濕磨粉無顯著差異。但是熱處理輔助半干法制粉工藝對其粉質中的微生物變化并不清楚，裂縫開始明顯增加的水分及超高溫對大米粉品質特性的具體影響尚未見報道。

因此，本試驗擬采用不同工藝預處理大米籽粒，通過裂縫的觀察、水分的測定，確定裂縫開始明顯增加時水分值及篩選出裂縫開始明顯增加的秈米進行半干法制粉，并測定大米粉微生物的變化、破損淀粉及白度，旨在通過水分測定判斷米粒表觀裂縫增加程度，縮短半干法制粉工藝潤米時間，為相關企業(yè)及科學研究提供便利，同時也能夠為改善大米粉品質質量安全提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料秈米：含水率 13.41%，湖南金健米業(yè)股份有限公司提供。

1.2 儀器與設備

電熱鼓風干燥箱：GZX-9030MBE型，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；

體視顯微鏡：SMZ800N型，日本尼康株式會社；

膠體磨：JMS-30A 型，廊通機械有限公司；

旋風磨(葉輪 10 000 r/min、濾網 0.5/1.0 mm)：CT410 型，福斯賽諾分析儀器(蘇州)有限公司；

紫外可見分光光度計：TU-1900型，北京普析通用儀器有限責任公司；

冷凍干燥機：LGJ-25C型，北京四環(huán)科學儀器廠有限公司；

色彩色差儀：D25LT 型，德國HunterLab公司；

快速黏度測定儀：Super-3型，Newport scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 原料的熱處理 準確稱取大米100 g，鋪成0.5 cm厚的薄層于托盤中，置于電熱鼓風干燥箱中進行熱處理。熱處理溫度分別為60，120，180 ℃，在每個溫度下處理1～150 min。

1.3.2 裂縫觀察 參照Wu等[8]的方法用立式顯微鏡觀察。如果米粒表面出現(xiàn)≤3個裂縫被視作輕度裂縫，反之被視作重度裂縫[9]。

1.3.3 水分測定 按GB/T 5009.3—2016執(zhí)行。

1.3.4 大米粉的制備

(1) 濕磨：稱取100 g原料于200 mL蒸餾水中，室溫浸泡24 h，在膠體磨中磨漿。米粉漿冷凍干燥后，過篩(80目)，4 ℃保存?zhèn)溆肹10]。

(2) 干磨：稱取100 g大米，通過旋風磨粉碎，過篩(80目)，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

(3) 半干法磨粉：稱取裂縫開始明顯增多的秈米100 g，以目標水分30%，參照Tong 等[7]的方法潤米20 min，進行半干法制粉，同時以未處理原料作為空白對照。半干法制備的大米粉分為兩組，一組用于微生物等指標測定，另一組于烘箱中40 ℃烘至水分為5%左右，裝于密封袋中4 ℃保存，用于測定白度及破損淀粉。

1.3.5 大米粉指標的測定

(1) 微生物的測定：菌落總數(shù)測定按GB/T 4789.2—2016執(zhí)行；大腸菌群測定按SN/T 0169—2010執(zhí)行；霉菌及酵母菌測定按GB/T 4789.15—2016執(zhí)行。

(2) 破損淀粉的測定：采用Megazyme試劑盒測定[6]。

(3) 白度的測定：參照亨特(Hunter)完全白度公式來計算大米粉白度[11]。

H=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2，

(1)

式中：

L*——亨特(Hunter)明度指數(shù)；

a*——亨特色品指數(shù)紅綠值；

b*——亨特色品指數(shù)黃藍值；

H——亨特完全白度，值越大表示白色程度越高。

(4) 糊化特性的測定：采用黏度儀測定大米粉糊化特性。稱取樣品3.0 g(水分含量12%)，加入蒸餾水25 mL，制備測試樣品。在攪拌過程中，罐內溫度變化：50 ℃保持1 min；以12 ℃/min速率上升到95 ℃(3.75 min)；95 ℃保持 2.5 min，以12 ℃/min降到50 ℃(3.75 min)；50 ℃保持1.4 min。攪拌器在起始10 s 內轉動速度為960 r/min，之后保持在160 r/min，黏度單位為BU。

2 結果與分析

2.1 對米粒表觀裂縫變化的影響

裂縫是衡量米粒吸水速率快慢的重要指標，米粒的表觀裂縫越多，吸水越快[12]，潤米時間越短。未處理及不同熱處理條件下的米粒表觀裂縫結果(圖1)表明，未處理的米粒表面光滑，晶瑩剔透且無裂紋，秈米籽粒裂縫隨著處理時間的增加而增加，這與Wu等[8]報道的熱處理時間越長，米粒表觀裂縫越明顯是一致的。其中60 ℃ 90 min，120 ℃ 15 min 及180 ℃ 1 min熱處理秈米籽粒后的表面裂縫為重度裂縫[9]，說明高溫處理能有效增加秈米籽粒表觀裂縫。這可能是高溫促進秈米籽粒內部水分遷移，而秈米籽粒表觀裂縫的形成與米粒內部水分吸收和擴散密切相關[13]。從而可推斷，通過熱處理能夠促使秈米籽粒表觀裂縫的形成。

圖1 不同熱處理對秈米籽粒表觀裂縫的影響

Figure 1 Effects of different heattreatment conditions on surface fissures of Indica rice grain

2.2 對原料水分的影響

熱處理過程中，米粒內部水分吸收和擴散可導致米粒表觀裂縫的形成[13]。由圖2可知，米粒內部水分隨著熱處理時間及溫度的增加而降低，這與米粒表觀裂縫增加呈負相關(根據圖1)。其中，在180 ℃條件下，米粒內部水分隨著處理時間的延長而顯著降低，說明熱處理溫度越高，米粒內部水分擴散越快，這與圖1熱處理溫度越高，米粒表觀裂縫越多的結果是一致的。根據圖 1的研究結果，米粒表觀裂縫開始明顯增加的熱處理溫度和時間分別為60 ℃ 90 min，120 ℃ 15 min及180 ℃ 1 min，而其對應的水分分別是8.05%，7.37%，6.51%，可以看出當米粒內部水分被干燥到8%以下時，米粒表觀裂縫開始明顯增加。說明可以通過測定米粒內部水分判斷米粒表觀裂縫增加的程度。

圖2 不同熱處理對大米籽粒水分的影響

Figure 2 Effects of different heattreatment conditions on moisture present of rice grain

2.3 對大米粉微生物變化的影響

谷物中菌落總數(shù)的多少反映了原料被污染的程度，如果在原料中被大量檢測出，則原料的安全及質量指標會顯著降低[14]。大腸桿菌是一種很容易導致食品污染的細菌，特別是致病性大腸桿菌可通過污染飲食造成疾病的暴發(fā)[15]；霉菌是谷物中最重要的病原微生物，可以直接或間接利用原料中的營養(yǎng)物質進行代謝，導致原料品質及工藝指標發(fā)生變化，甚至有些霉菌會產生毒素(如：黃曲霉毒素、毒枝菌素)危害人類的健康[16]，且有些毒素具有較強的耐熱性，在食品加工過程中很難被抑制[17]。

由圖3可知，相比于未處理的半干粉，熱處理后的半干粉菌落總數(shù)、大腸桿菌及霉菌均顯著降低，且接近干磨粉，說明原料在半干法磨粉前進行熱處理對其大米粉中微生物影響顯著，可能是熱處理可降低原料中的水分(根據圖2結果水分均小于8%)，同時超高溫(120，180 ℃)會破壞微生物的細胞及其蛋白[18-19]，進而抑制微生物的生長繁殖。

經熱處理的大米粉中，超高溫短時處理(120 ℃ 15 min，180 ℃ 1 min)抑菌效果優(yōu)于低溫長時處理(60 ℃ 90 min)，其中120 ℃ 15 min，180 ℃ 1 min處理后的半干粉中大腸桿菌[圖 3(b)]甚至檢測不出，180 ℃ 1 min處理后的半干粉中霉菌[圖 3(c)]也未檢測到。

相比于干磨粉，未處理原料進行半干法磨粉后菌落總數(shù)、大腸桿菌及霉菌顯著增加，說明原料中水分及潤米時間對其微生物影響顯著。因此原料在半干法磨粉前進行熱處理，可有效抑制原料中的雜菌，進一步保證半干粉及其米粉制品質量安全。

2.4 對大米粉破損淀粉的影響

破損淀粉是評價大米粉品質的重要指標之一，破損淀粉值越低，鮮濕米粉品質特性越易被消費者所接受。由圖4可知，與干磨粉相比，熱處理后的調制粉中破損淀粉值顯著降低，與濕磨粉無顯著差異(P>0.05)。同樣，Tong等[7]研究發(fā)現(xiàn)通過增加米粒表觀裂縫可顯著降低大米粉破損淀粉值，這是因為熱處理可增加米粒表觀裂縫(見圖1)，使得秈米籽粒在浸泡過程中變得更加酥軟，削弱了磨粉儀器對秈米籽粒機械損傷，因此降低大米粉中破損淀粉值[6]。說明合適的熱處理可改善調質大米粉粉質特性，同時減小磨粉儀器對大米粉中淀粉的破壞。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Figure 3 Effects of different heattreatment conditions on survival concentrations of total bacteria, moulds and coliforms in rice flours

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Figure 4 Effects of differen theat treatment conditions on damaged starch in rice flours

2.5 對大米粉白度的影響

大米粉的白度是評價鮮濕米粉品質特性的重要指標之一，將直接影響鮮濕米粉外觀品質。由圖5可知，干法磨粉白度最低，這是因為干法磨粉過程中因磨粉儀器產生較多的熱量促使大米粉中酚類等物質氧化導致[20]。3種熱處理秈米籽粒后的調質粉白度明顯高于干磨粉(P<0.05)，接近濕磨粉，可能是調制后的大米比較酥軟，削弱了磨粉機對大米粉產生的熱能和機械損傷，其中60 ℃ 90 min熱處理秈米籽粒其調制粉白度與濕磨粉白度無顯著差異(P>0.05)，而120 ℃ 15 min，180 ℃ 1 min半干粉白度略有降低，這是由于秈米籽粒經高溫長時處理可導致美拉德非酶促褐變的發(fā)生[21-22]。說明合適的熱處理秈米籽粒不僅可改善大米粉粉質特性，而且可以減小磨粉儀器對大米粉白度的破壞。

2.6 對大米粉糊化特性的影響

由表1可知，5種大米粉的糊化溫度并沒有顯著性差異，濕磨粉的峰值黏度、最低黏度及最終黏度要高于干磨粉，這一結果與蔡永艷等[23]報道的一致。這可能是干磨粉含有較多的破損淀粉，因此大米粉中淀粉顆粒較大，而相對表面積較小，阻礙了水分子的移動擴散，其黏度較低[24]。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Figure 5 Effects of differentheat treatmentconditions on Hunter whiteness in rice flours

經不同熱處理的調質粉最低黏度、最終黏度顯著高于干磨粉，其中60 ℃ 90 min，120 ℃ 15 min 2種調制粉更接近濕磨粉。不同熱處理調質粉的回生值接近濕磨，且略低于干磨粉?；厣捣从沉嗽诶鋮s降溫過程中糊化樣品黏度增加程度，其值越低則大米粉冷糊穩(wěn)定性越好[25]。

表1 不同熱處理對大米粉糊化特性的影響

? 不同小寫字母表示同列的顯著性差異(P<0.05)。

3 結論

半干法磨粉是一種新型大米制粉方式，熱處理輔助半干法磨粉在現(xiàn)代米粉加工企業(yè)中的應用尚未見報道。這種制粉方式不僅可以有效縮短濕磨制粉的浸泡時間、減少雜菌污染，品質又能接近濕磨米粉，為濕法制粉工藝節(jié)能減排、保障食用和安全品質提供一條新的思路。但是本研究僅針對一個大米品種，是否具有普遍意義尚需要進一步擴大品種試驗，而且在產品中的具體應用效果亦需要進一步論證。

[1] 李光磊, 張國叢, 劉本國, 等. 蒸汽爆破處理對秈米淀粉分子結構的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2014(7): 136-141.

[2] 李里特, 成明華. 米粉的生產與研究現(xiàn)狀[J]. 食品與機械, 2000(3): 10-12.

[3] 佟立濤, 周素梅, 林利忠, 等. 常德鮮濕米粉發(fā)酵過程中的菌群變化[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2013(11): 2 616-2 620.

[4] 易翠平, 任夢影, 周素梅, 等. 純種發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響[J]. 食品科學, 2017(4): 20-25.

[5] KUMAR C S, MALLESHI N G, BHATTACHARYA S. A Comparison of selected quality attributes of flours: effects of dry and wet grinding methods[J]. International Journal of Food Properties, 2008, 11(4): 845-857.

[6] TONG Li-tao, GAO Xiao-xu, LIN Li-zhong, et al. Effects of semidry flour milling on the quality attributes of rice flour and rice noodles in China[J]. Journal of Cereal Science, 2015, 62: 45-49.

[7] TONG Li-tao, ZHU Rui-zhen, ZHOU Xian-rong, et al. Soaking time of rice in semidry flour milling was shortened by increasing the grains cracks[J]. Journal of Cereal Science, 2017, 74: 121-126.

[8] WU Jian-yong, CHEN Jun, LIU Wei, et al. Selective peroxidase inactivation of lightly milled rice by superheated steam[J]. Journal of Cereal Science, 2014, 60(3): 623-630.

[9] COURTOIS F, FAESSEL M, BONAZZI C. Assessing breakage and cracks of parboiled rice kernels by image analysis techniques[J]. Food Control, 2010, 21(4): 567-572.

[10] 李里特, 魯戰(zhàn)會, 閔偉紅, 等. 自然發(fā)酵對大米理化性質的影響及其米粉凝膠機理研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2001, 27(12): 1-6.

[11] 朱克瑞, 林金劍, 錢海峰, 等. 混合粉中原料粉含量與混合粉的亨特白度關系分析[J]. 食品工業(yè)科技, 2008, 29(3): 66-69.

[12] HEO S, LEE S M, SHIM J H, et al. Effect of dry- and wet-milled rice flours on the quality attributes of gluten-free dough and noodles [J]. Journal of Food Engineering, 2013, 116(1): 213-217.

[13] CNOSSEN A G, SIEBENMORGEN T J. The glass transition temperature concept in rice drying and tempering: Effect on drying rate[J]. Transactions of the Asae, 2002, 43(6): 1 661-1 667.

[14] HU Yue-ming, NIE Wei, HU Xin-zhong, et al. Microbial decontamination of wheat grain with superheated steam [J]. Food Control, 2016, 62: 264-269.

[15] 石慧, 陳卓逐, 闞建全. 大腸桿菌在食品加工貯藏中脅迫響應機制的研究進展[J]. 食品科學, 2016(9): 250-257.

[16] 張燕燕, 蔡靜平, 蔣澎. 儲糧微生物危害檢測技術研究進展[J]. 食品與機械, 2013, 29(6): 267-270.

[17] LACA A, MOUSIA Z, DIAZ M, et al. Distribution of microbial contamination within cereal grains[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 72(4): 332-338.

[18] PIPER P W. Molecular events associated with acquisition of heat tolerance by the yeast Saccharomyces cerevisiae[J]. FEMS Microbiology Reviews, 1993, 11(4): 339-355.

[19] WEITZEL G, PILATUS U, RENSING L. The cytoplasmic pH, ATP content and total protein synthesis rate during heat-shock protein inducing treatments in yeast[J]. Experimental Cell Research, 1987, 170(1): 64-79.

[20] LU Z H, LI L T, MIN W H, et al. The effects of natural fermentation on the physical properties of rice flour and the rheological characteristics of rice noodles[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2005, 40(9): 985-992.

[21] GRAS P W, BANKS H J, BASON M L, et al. A quantitative study of the influences of temperature, water activity and storage atmosphere on the yellowing of milled rice[J]. Journal of Cereal Science, 1990, 12(2): 193-201.

[22] SOPONRONNARIT S, SRISUBATI N, YOOVIDHYA T. Effect of temperature and relative humidity on yellowing rate of paddy[J]. Journal of Stored Products Research, 1998, 34(4): 323-330.

[23] 蔡永艷. 米粉干法生產工藝及品質改良的研究[D]. 鄭州: 河南工業(yè)大學, 2011: 61.

[24] 蔡永艷, 陳潔, 王春, 等. 米粉干法生產工藝的研究[J]. 河南工業(yè)大學學報: 自然科學版, 2011, 32(1): 39-42.

[25] 孟亞萍. 擠壓米粉絲加工及品質改良技術研究[D]. 無錫: 江南大學, 2015: 31.

Effects of different heat treatment onqualities of Indicarice grains and semidry-milled rice flours

RENMeng-ying1

ZHOUSu-mei2

TONGLi-tao2

YICui-ping1

(1.SchoolofChemistryandBiologicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha,Hunan410114,China; 2.InstituteofFoodScienceandTechnologyCAAS,Beijing100193,China)

To investigate the influences of different heat treatment on attributes of Indica rice grains and semidry-milled rice flours, rice grain was treated with differen the attreatment.The relationship between the apparent cracks of rice grain and its moisture content were analyzed. And then made the semidry-milled rice flour after heat treatment of rice grains, the changes of microbial decomination, damaged starch content and whiteness in rice flours were determined.The results showed that the water content when the surface fissures of rice grains became increased was less than 8%. The semidry-milled rice flours after three heat treatment methods(60 ℃ 90 min, 120 ℃ 15 min and 180 ℃ 1 min)were screened, and its microbial content were effectively inhibited. However, high-temperatures and short-time (120 ℃ 15 min, 180 ℃ 1 min) of heat processing showed a significant faster effect than the low-temperatures and long-time(60 ℃ 90 min) did, damaged starch content and whiteness of rice flours were close to wet-milling. Therefore the degree of increase of grains surface fissures could be judged by moisture content measurement, and its semidry-milled rice flours can provide similar properties with wet-milled rice flours.

heat treatment; semidry-milling; fissures; moisture content; microbial decomination; damaged starch content; whiteness

公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項經費資助(編號：201303070)

任夢影，女，長沙理工大學在讀碩士研究生。

易翠平(1973—)，女，長沙理工大學教授，博士。 E-mail：yicp963@163.com

2017—04—13

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.07.037