保鮮米飯工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

孟慶虹,張守文,張志宏,嚴(yán) 松,王麗群,張英蕾,關(guān)海濤,盧淑雯

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150076;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品加工研究所,黑龍江哈爾濱 150086;3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究所,黑龍江哈爾濱 150086)

中國(guó)在世界上100多個(gè)稻米生產(chǎn)國(guó)中產(chǎn)量位居第一,近10年來(lái)年均產(chǎn)量1.8～2.0 億t,占世界稻谷總產(chǎn)量的37%左右。但我國(guó)稻米加工業(yè)的發(fā)展相對(duì)于這種資源優(yōu)勢(shì)明顯滯后,稻米加工產(chǎn)品種類(lèi)比較單一,受市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)影響明顯[1]。同時(shí),人們對(duì)傳統(tǒng)主食大米有了更高要求,主食品工業(yè)化、社會(huì)化制成品的需求迅速上升,對(duì)稻米的需求己經(jīng)由對(duì)量的追求轉(zhuǎn)向?qū)|(zhì)的追求[2]?！吨袊?guó)食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展綱要(2014-2020年)》明確提出,強(qiáng)化對(duì)主食類(lèi)加工產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)科學(xué)指導(dǎo),推進(jìn)主食工業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展;加快傳統(tǒng)食品生產(chǎn)的工業(yè)化改造,推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品綜合開(kāi)發(fā)與利用。

保鮮米飯產(chǎn)業(yè)的興起,對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)食品的工業(yè)化具有重要意義。保鮮米飯是指由工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的,未經(jīng)過(guò)干燥,產(chǎn)品含水量較高,只需簡(jiǎn)單加熱即可食用的方便食品,作為一種新興的又源于傳統(tǒng)的方便美食,發(fā)展前景不可估量[3]。日本及歐美國(guó)家近幾年在保鮮米飯技術(shù)上取得重大突破,已開(kāi)發(fā)出數(shù)十種方便米飯,其生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備已比較完善[4-5],我國(guó)現(xiàn)有的加工技術(shù)多借鑒于日本,還有待研發(fā)適合我國(guó)稻米品質(zhì)與飲食習(xí)慣的加工技術(shù)。

本文主要針對(duì)不同保鮮米飯的工業(yè)化加工關(guān)鍵技術(shù)、原料篩選、品質(zhì)及結(jié)構(gòu)變化這三個(gè)方面的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)和待解決的問(wèn)題進(jìn)行綜述,以期為我國(guó)保鮮米飯的工業(yè)化研究提供參考。

1 保鮮米飯工業(yè)化加工關(guān)鍵技術(shù)

在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)上,保鮮米飯?jiān)诜奖闶称分械谋戎赜鷣?lái)愈高,既避免了方便面需要高溫油炸的缺點(diǎn),又滿足了現(xiàn)代人快節(jié)奏生活下健康飲食消費(fèi)的需求。保鮮米飯?jiān)谌毡镜匿N(xiāo)量?jī)H次于方便面,年銷(xiāo)量3萬(wàn)多噸[6],具有良好的發(fā)展前景。目前常用的保鮮米飯工業(yè)化加工關(guān)鍵技術(shù)主要包括無(wú)菌加工技術(shù)、高溫殺菌技術(shù)、超高壓技術(shù)及微波蒸汽技術(shù)。

1.1 無(wú)菌加工技術(shù)

無(wú)菌加工技術(shù)是將原料白米淘洗、浸泡,然后采用大鍋連續(xù)煮飯?jiān)O(shè)備蒸煮,在無(wú)菌室內(nèi)將米飯從飯鍋倒出拌勻,稱(chēng)重，往容器里裝填，密封[7],由于所有的作業(yè)都在常壓常溫下進(jìn)行,所以必須使用pH調(diào)整劑和脫氧劑等[8],因此使產(chǎn)品呈現(xiàn)酸感的現(xiàn)象不可避免。陳慧等對(duì)降低無(wú)菌米飯酸感進(jìn)行了研究,建立了無(wú)菌米飯酸感評(píng)價(jià)方法,并發(fā)現(xiàn)大米食味、香味和新鮮度與米飯酸感評(píng)分呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),采用ε-聚賴(lài)氨酸替代葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯作為抑菌劑,能夠使無(wú)菌米飯酸感降低[9]。無(wú)菌加工技術(shù)的工藝流程要求從連續(xù)煮飯到單個(gè)容器充填包裝過(guò)程,必須在10000等級(jí)的無(wú)菌間中進(jìn)行,在這一工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣[10],要注意無(wú)菌間的除濕,從而導(dǎo)致無(wú)菌加工技術(shù)生產(chǎn)成本較高。

1.2 高溫殺菌技術(shù)

高溫殺菌技術(shù)是將蒸煮好的米飯密封在氣密性較高的軟容器內(nèi),用12l ℃的條件加壓加熱殺菌[11]。飯粒表面淀粉糊化后發(fā)粘,長(zhǎng)時(shí)間殺菌后米飯非常容易粘連,導(dǎo)致產(chǎn)品的食用品質(zhì)下降,錢(qián)平等采取含氣調(diào)理殺菌技術(shù),將軟罐頭充入一定量的氮?dú)夂竺芊?再通過(guò)多階段升溫、兩階段冷卻的殺菌方式進(jìn)行殺菌,米飯罐頭的中心溫度快速下降到40 ℃以下,可盡快脫離高溫狀態(tài),從而提高保鮮米飯殺菌后的分散性及產(chǎn)品品質(zhì)[12]。目前,對(duì)高溫殺菌技術(shù)的研究主要集中在蒸煮及殺菌工藝的改進(jìn)研究[13]。

1.3 超高壓技術(shù)

超高壓技術(shù)是指將食品放入水、油等液體介質(zhì)中,在100～1000 MPa壓力下進(jìn)行處理[14]。2000年日本越后制藥成功地將超高壓技術(shù)應(yīng)用于的保鮮米飯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。侯磊等針對(duì)浸泡和高壓處理對(duì)大米品質(zhì)的影響做了初步研究,用檸檬酸溶液浸泡大米有利于提高其糊化度,再加上400 MPa壓強(qiáng)下糊化度的邊緣效應(yīng),能夠明顯降低大米的老化度,提高產(chǎn)品品質(zhì)[15]。對(duì)煮飯前的精白米施以超高壓,得到長(zhǎng)徑比短、粒型保持較好的米飯[14],其能容易與多種多樣的配料輔料混合,適用于批量性生產(chǎn)。超高壓技術(shù)制作保鮮米飯使得能耗增加,對(duì)設(shè)備要求過(guò)高,且超高壓裝置初期投入成本比較高,不利于產(chǎn)業(yè)化推廣。

1.4 微波蒸汽技術(shù)

日本首先將微波蒸汽技術(shù)應(yīng)用于保鮮米飯制作[16],該技術(shù)是先將原料米加入部分水,用微波蒸汽設(shè)備預(yù)處理,蒸汽使米粒的表面形成一層糊化層,米粒內(nèi)部則沒(méi)有熟化,然后對(duì)預(yù)處理的米再次加水至適量,用惰性氣體置換密封包裝,最終進(jìn)行殺菌處理,將米飯完全熟化制成保鮮米飯。目前,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有關(guān)于微波蒸汽保鮮米飯的研究。微波腔室的內(nèi)壓與煮飯水的沸點(diǎn)具有緊密的關(guān)系,微波蒸汽技術(shù)的核心在于提高水的沸點(diǎn),使食物具有更好的口感。但是氣壓越高、沸點(diǎn)也越高,若沸點(diǎn)過(guò)高,米飯食味會(huì)變差,若沸點(diǎn)低,則米粒的表層無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)充分進(jìn)行糊化[17]。目前關(guān)于該技術(shù)的研究主要圍繞工藝流程及參數(shù)優(yōu)化,對(duì)于微波蒸汽過(guò)程中米的品質(zhì)及結(jié)構(gòu)變化及腔室內(nèi)復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過(guò)程還未深入研究。

2 保鮮米飯?jiān)虾Y選

確定適宜的生產(chǎn)原料有利于獲得食味品質(zhì)良好的保鮮米飯產(chǎn)品,是進(jìn)行保鮮米飯生產(chǎn)首先要考慮的因素。因此,保鮮米飯?jiān)谶M(jìn)行原料篩選時(shí),必須要建立原料稻米品質(zhì)評(píng)價(jià)方法,并進(jìn)行加工適宜性研究。

2.1 原料稻米品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

原料米的碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)及理化品質(zhì)均與保鮮米飯的食味品質(zhì)有密切關(guān)系[18]。稻米品質(zhì)是個(gè)綜合性狀,主要包括碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、理化品質(zhì)和食味品質(zhì)四個(gè)方面[19]。評(píng)價(jià)碾磨品質(zhì)的指標(biāo)主要有:出糙率、碾白率、整精米率及精米率,整精米率是碾米品質(zhì)中最重要的指標(biāo)[20],整精米率越高的稻米,表明碾磨后的成品碎米率越低,該稻米品種的商品價(jià)值越高。外觀品質(zhì)一般指精米的形狀、大小、堊白性狀等表觀物理特性[21-22],稻米的形狀一般以長(zhǎng)度、寬度及其比值等表示,分為長(zhǎng)粒型、中粒型和圓粒型,對(duì)米粒長(zhǎng)度及形狀的嗜好,因各地消費(fèi)者的生活習(xí)慣和食用喜好而異;而稻米的堊白是指未成熟的米粒,易在碾磨過(guò)程中產(chǎn)生碎米。理化品質(zhì)指標(biāo)包括:膠稠度、直鏈淀粉含量、米率延伸性、蛋白質(zhì)含量、大米吸水率、糊化特性及質(zhì)構(gòu)特性等,這些指標(biāo)均與稻米食味品質(zhì)有關(guān)[19]。食味品質(zhì)的感官評(píng)價(jià)項(xiàng)目,包括米飯的外觀、氣味、味道、口感、冷飯質(zhì)地及綜合評(píng)分,通常用綜合評(píng)分表示最終結(jié)果[23]。稻米品質(zhì)受品種、產(chǎn)地、氣候、收獲、干燥、加工、炊飯方法等因素影響,稻米品質(zhì)的有效評(píng)價(jià)在粳稻的選育、生產(chǎn)、加工等過(guò)程都有重要的指導(dǎo)作用。

2.2 米飯?jiān)吓c其品質(zhì)特性關(guān)系的研究

米飯的口感與原料米的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)等化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性較高[24]。Suwansri和Meullenet研究發(fā)現(xiàn)方便米飯的消費(fèi)者接受度可以用表觀直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、膠稠度、米粒延伸性等理化性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)[25];Champagne等人也嘗試用大米理化性質(zhì)預(yù)測(cè)米飯的質(zhì)地口感[26]。陳天鵬等對(duì)凍干方便米飯的原料適應(yīng)性進(jìn)行了研究[27],對(duì)感官品質(zhì)與大米的直鏈淀粉含量、蛋白含量以及物性指標(biāo)的進(jìn)行相關(guān)性分析,得出了低直鏈淀粉含量的品種更適合加工成凍干方便米飯;熊善柏[28]以21種不同品種稻米為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,研究適宜方便米飯生產(chǎn)的原料,結(jié)果表明方便米飯的食味品質(zhì)因稻米品種的不同會(huì)產(chǎn)生較大差異,稻米種類(lèi)對(duì)米飯的膨脹率、碘藍(lán)值、酶解率等理化指標(biāo)影響較大,粳稻生產(chǎn)的方便米飯產(chǎn)品品質(zhì)要優(yōu)于秈稻和糯稻。王佳等以38個(gè)稻米品種為原料進(jìn)行方便米飯制備,證實(shí)用大米理化指標(biāo)的線性方程描述方便米飯的食味品質(zhì)具有較高的擬合度。陳正行等精選37個(gè)品種稻米制作方便米飯[29],對(duì)大米的理化性質(zhì)與方便米飯的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)和感官品質(zhì)之間進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析,證明直鏈淀粉及蛋白質(zhì)含量低,吸水率和體積膨脹率小的稻米品種制作的方便米飯食味品質(zhì)較好。王莉等通過(guò)因子分析、聚類(lèi)分析對(duì)米飯的原料適應(yīng)性進(jìn)行研究[30],篩選出最低粘度、峰值粘度、回生值、糊化溫度、直鏈淀粉含量、蛋白含量、膨脹體積等12個(gè)原料品質(zhì)指標(biāo)。

從以上的研究報(bào)道可以看出,保鮮米飯的原料篩選對(duì)提升保鮮米飯品質(zhì)有重要影響,因此,如何建立快速簡(jiǎn)便、可靠性和重復(fù)性好、又能夠容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的保鮮米飯加工適宜性評(píng)價(jià)體系就顯得尤為必要。

3 米飯加工過(guò)程品質(zhì)及結(jié)構(gòu)變化

蒸煮、超高壓、微波等不同的加熱方式會(huì)對(duì)米飯的理化品質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響[31-32]。

3.1 米飯加工過(guò)程理化品質(zhì)的變化

不同蒸煮方法對(duì)米飯糊化程度有影響,進(jìn)而影響米飯的硬度、彈性、粘性等最終食味品質(zhì)。徐潤(rùn)琪[33]指出米飯的細(xì)胞壁反映飯粒的彈性,糊化淀粉表征飯粒的粘性,加水量會(huì)對(duì)蒸煮過(guò)程中米粒細(xì)胞壁的破壞程度以及淀粉糊化程度產(chǎn)生影響[34]。較低溫度下蒸煮的米飯的硬度較大,較高溫度下蒸煮米飯的黏性較大[1,35]。詹耀[36]研究了超高壓處理對(duì)糙米膠稠度、質(zhì)構(gòu)特性、粘度曲線、糊化特性等物理特性的影響,發(fā)現(xiàn)500和600 MPa的超高壓處理,降低了達(dá)到吞咽所需的咀嚼度,會(huì)使糙米飯更容易咀嚼,同時(shí)提高了糙米的膠稠度,使糙米飯變軟,并得到更好的粘性,進(jìn)而改善糙米的口感。高壓處理保鮮米飯與普通蒸煮米飯相比較,前者在全程保存期的糊化度都高,微波加熱后比剛剛煮飯后的糊化度高;且隨保存期的延長(zhǎng),高壓處理米飯經(jīng)過(guò)微波加熱復(fù)原時(shí)的糊化度增高,保存期達(dá)到15 d以后糊化度接近了100%[37]。許金東[38]采用微波和常壓方式蒸煮米飯,比較了不同方式蒸煮米飯的理化品質(zhì),結(jié)果表明:與常壓蒸煮米飯相比,微波蒸煮的新鮮米飯結(jié)合水含量較大,米飯質(zhì)地柔軟、黏彈性及感官品質(zhì)較好,但老化速度較常壓蒸煮快。

3.2 米飯加工過(guò)程微觀結(jié)構(gòu)的變化

米飯微觀結(jié)構(gòu)研究的手段包括掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope,SEM),X射線衍射、核磁共振技術(shù)(Nuclear magnetic resonance technology,NMR)等,這些技術(shù)可直觀或間接地測(cè)定出蒸煮過(guò)程中米粒中淀粉、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)等的變化情況,解析米粒吸水路徑、籽粒內(nèi)部水分分布等[39],還能有效地研究不同加工技術(shù)的炊飯機(jī)理,為保鮮米飯食味品質(zhì)的提高奠定基礎(chǔ)。大米蒸煮后水溶性蛋白和游離氨基酸含量有不同程度的提高[40]。段小明采用低場(chǎng)核磁共振分析得出,400 MPa超高壓處理使米飯中結(jié)合水的流動(dòng)性增加,促進(jìn)米飯中其他狀態(tài)水向自由水轉(zhuǎn)化[41]。鄭志[42]研究了100、106和110 ℃蒸煮條件下制得的保鮮米飯,發(fā)現(xiàn)隨著蒸煮溫度的升高,100 ℃蒸煮條件下制得樣品的表面結(jié)構(gòu)多孔且粗糙,而106、110 ℃溫度下制得的樣品表面則趨于平滑。微波加工米飯的過(guò)程中,微波蒸煮比常壓蒸煮對(duì)米飯中淀粉、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)等的分子結(jié)構(gòu)影響要大,因?yàn)槲⒉ㄗ饔脮?huì)使組成米飯的高分子化合物中正、負(fù)電子云呈兩極化分布,并隨微波電場(chǎng)方向變化作高頻轉(zhuǎn)換[43]。許金東[37]研究了微波蒸煮對(duì)米飯品質(zhì)的影響,結(jié)果表明微波蒸煮米飯的直鏈淀粉溢出量較大,淀粉顆粒的膨脹度較大,淀粉顆粒間的間隙較小,米飯結(jié)構(gòu)較致密。目前關(guān)于不同方式米飯加工過(guò)程的研究報(bào)道較少,還需進(jìn)一步利用新的科技手段探討米粒內(nèi)部的大分子物質(zhì)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,解析保鮮米飯的炊飯機(jī)理。

4 問(wèn)題與展望

我國(guó)現(xiàn)有保鮮米飯目前采用兩種主要加工技術(shù),一是無(wú)菌加工技術(shù),將蒸煮好的米飯?jiān)跓o(wú)菌狀態(tài)下包裝,生產(chǎn)過(guò)程中為了抑制有害微生物生長(zhǎng),需加入pH調(diào)整劑,使米飯的pH調(diào)整到5左右,加熱后品嘗有明顯酸味[44],且米飯有硬心,所以部分產(chǎn)品制作成蓋澆飯的形式,以菜肴的濃重味道和湯汁掩蓋米飯的酸味并增加米飯水分,但改善效果一般;二是高溫殺菌技術(shù),其采用普通蒸煮與高溫殺菌相結(jié)合,大米經(jīng)過(guò)總時(shí)長(zhǎng)為60 min的兩次完全熟化,無(wú)法保持新鮮米飯的食味與質(zhì)構(gòu),米飯粘結(jié)成團(tuán),食用時(shí)口感發(fā)渣、沒(méi)有彈性及潤(rùn)滑感,消費(fèi)者重復(fù)購(gòu)買(mǎi)的意愿不強(qiáng)。因此,如何使保鮮米飯實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)米飯的食味,一直是研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。

可以借鑒國(guó)際的先進(jìn)技術(shù),結(jié)合自有技術(shù),從保鮮米飯工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)入手,嘗試多種炊飯方式相結(jié)合,并深入探討炊飯機(jī)理,有效解決米飯粘結(jié)的問(wèn)題;另外,我國(guó)稻米產(chǎn)量大,品種繁多,更新?lián)Q代速度快,要提高產(chǎn)品的食味,必須進(jìn)行稻米加工適宜性研究。相信隨著科學(xué)的發(fā)展,必將通過(guò)技術(shù)集成創(chuàng)新推進(jìn)保鮮米飯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)稻谷加工應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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