糯米粉特性與速凍湯圓 品質(zhì)相關(guān)性分析

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(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,速凍面米及調(diào)制食品河南工程實驗室,河南鄭州 450002; 2.農(nóng)業(yè)部大宗糧食加工重點實驗室,河南鄭州 450002; 3.河南省冷鏈食品工程技術(shù)研究中心,河南鄭州 450002; 4.鄭州思念食品有限公司,河南鄭州 450044; 5.新加坡國立大學(xué),新加坡 119077; 6.河南鼎元食品科技有限公司,河南鄭州 450000)

湯圓是深受我國人民喜愛的傳統(tǒng)糯米制品,隨著冷鏈、速凍技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高,速凍湯圓每年以30%～40%的速度增長,已成為速凍面米制品中第二大銷售量的速凍食品。糯米粉含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、微量元素和多種有機酸等,營養(yǎng)豐富,是速凍湯圓工業(yè)化生產(chǎn)的主要原料。糯米粉的基本成分、糊化特性等指標對速凍湯圓的品質(zhì)有著重要影響[1-2]。

目前,國內(nèi)對速凍湯圓的研究方向主要集中于糯米粉原料的選擇、冷凍過程中湯圓的品質(zhì)變化、速凍湯圓品質(zhì)的提升工藝、速凍湯圓的包裝運輸與貯藏等[3]。王小英等[4]研究了增稠劑、乳化劑、保水劑等面皮改良劑對速凍湯圓低溫抗裂性的影響,并確定出最佳配比。張國治等[5]研究了不同糯米粉粒度、粉質(zhì)粘度、粉團配方、冷凍條件等對速凍湯圓品質(zhì)的影響,以提高速凍湯圓感官品質(zhì),解決速凍湯圓的開裂問題。國外對速凍湯圓的研究主要集中在冷鏈物流及HACCP管理體系與衛(wèi)生安全控制等方面[6]。目前,糯米粉特性與速凍湯圓品質(zhì)相關(guān)性缺乏報道及系統(tǒng)研究。此外,速凍湯圓生產(chǎn)用糯米粉沒有具體的粉質(zhì)標準,糯米粉生產(chǎn)企業(yè)憑經(jīng)驗進行糯米粉選擇和配粉,缺乏科學(xué)合理的依據(jù)[7]。

本課題選用在實際生產(chǎn)中具有代表性的11種糯米粉全粉,測定其相關(guān)特性指標,并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析和主成分提取,以得出糯米粉特性與速凍湯圓品質(zhì)的相關(guān)性規(guī)律,從而為速凍湯圓工業(yè)化生產(chǎn)中糯米粉原料選擇和配粉提供一定的理論參考,進而為提高產(chǎn)品品質(zhì)和穩(wěn)定性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯米粉 選取在實際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的11個糯米粉品種,編號1～11號,依次為:1號為安徽懷遠2017年皖粳糯米粉,2號為安徽懷遠2016年皖粳糯米粉,3號為越南冬春季大白糯糯米粉,4號為泰國碎秈糯米粉,5號為越南糯米粉,6號為泰國1號糯米粉,7號為安徽粳糯米粉,8號為信陽潢川秈糯米粉,9號為懷遠粳糯米粉,10號為越南小顆粒糯米粉,11號為泰國2號糯米粉,其中1～8號均由河南黃國糧業(yè)股份有限公司提供,9～11號均由鄭州思念食品有限公司提供;硫酸銅 分析純，上海振欣試劑廠;硫酸、硫酸鉀 天津化學(xué)試劑公司;硼酸 分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司;鹽酸、乙醇、硫酸鈉、氫氧化鈉 天津市永大化學(xué)試劑有限公司;碳酸氫鈉 國藥集團化學(xué)試劑有限公司;碘化鉀、無水乙醚 天津市雙綠環(huán)化工有限公司;所有試劑 均為分析純。

TA-XT PLUS 11483質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司;CHROMA METER CR-5色彩色差儀 日本KONICA MINOLTA,INC.有限公司;UV-2000型紫外可見分光光度計 龍尼柯(上海)儀器有限公司;ZF-06A脂肪測定儀 上海瑞正儀器設(shè)備有限公司;K1301半自動定氮儀 上海晟聲自動化分析儀器有限公司;華燁HYP-314消化爐 上海纖檢儀器有限公司;快速智能一體化馬弗爐WXL-5 鶴壁市天弘儀器有限公司;樹立牌2500 W電爐 上海樹立儀器儀表有限公司;RVA快速黏度測定儀 澳大利亞Newport Scientific有限公司;-40 ℃超低溫冰箱 日本三洋SANYO公司;GM320紅外溫度計 深圳市聚茂源科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 糯米粉基本成分的測定 粗淀粉含量測定：酸水解[8]；水分含量測定：高溫定時法[9]；粗蛋白含量測定：凱氏定氮法[10]，蛋白系數(shù)為5.95；粗脂肪含量測定：采用索氏抽提法[11]；灰分含量測定：采用干法灰化法[12]。

1.2.2 糯米粉糊化性質(zhì)的測定 按照國際谷物科學(xué)與技術(shù)協(xié)會的方法(ICC Standard No.162)進行測定[13]。稱取3.0 g糯米粉,加入25 mL蒸餾水于RVA容器中混勻。采用RVA Super 3 Standards標準的程序升溫-降溫循環(huán):先在50 ℃保持1 min,然后經(jīng)3.5 min升溫到95 ℃,于95 ℃保持3 min后,再經(jīng)3.5 min降低到50 ℃,然后在50 ℃保持2 min。每個樣品測定3次平行,并利用配套的軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

1.2.3 速凍湯圓的制作工藝 參考傅曉如[9]的研究方法,稱取一定量的糯米粉加入到攪拌機的容器中,首先低速(1檔)攪拌揉面1 min,在此過程中加入適量冷水,再低速攪拌1 min,然后高速(4檔)攪拌2 min。稱取10 g糯米粉團,搓圓,裝湯圓托盤(為了減少餡料對湯圓口感的影響,因此不包制餡料),迅速放入-40 ℃的超低溫冰箱中冷凍1 h,采用紅外溫度計測定中心溫度達到-18 ℃,速凍后的湯圓放置-40 ℃的冰箱中進行儲藏。

1.2.4 湯圓的煮制處理 參考張印等[15]的方法并稍作修改。取速凍后的湯圓無需解凍,直接進行煮制,5個湯圓作為一組實驗,加入1000 mL 的蒸餾水,加熱至沸騰后放入湯圓煮制5 min,開蓋繼續(xù)煮制2 min。

1.2.5 湯圓澄清率的測定 將煮制后的湯在室溫下靜置20 min至室溫,轉(zhuǎn)移至1000 mL 容量瓶中,用去離子水定容。以蒸餾水為參照,用紫外-可見分光光度計在620 nm處測定吸光值[16]。

1.2.7 湯圓TPA的測定 取煮制后的湯圓用質(zhì)構(gòu)儀進行測定,選用P/50柱形探頭進行測試。測試條件為測前速度為2 mm/s,測試速度為1 mm/s,測后速度為2 mm/s,壓縮比為60%,兩次壓縮之間停留時間2 s,探頭壓縮部位為湯圓的中心部位[18]。

1.2.8 速凍湯圓感官評價的測定 由6位經(jīng)過培訓(xùn)、不同性別、不同年齡層次、有經(jīng)驗的品評人員對煮制后的湯圓進行感官評價。感官評分表由河南黃國糧業(yè)股份有限公司提供[19],見表1。

表1 湯圓感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria of glutinous soup balls

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗采用3次平行，結(jié)果以平均值±標準差表示,采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 糯米粉基本成分指標分析

由表2可知,糯米粉基本成分指標差異較大,這可能與糯米粉品種之間的遺傳因素有關(guān),也可能與稻米的種植方式、成長環(huán)境、收獲時間、加工方式等因素有關(guān)[20]。11種糯米粉淀粉質(zhì)量分數(shù)變化范圍為63.02%～79.03%,水分質(zhì)量分數(shù)變化范圍為11.49%～14.16%,蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變化范圍為6.04%～11.01%,脂肪質(zhì)量分數(shù)變化范圍為0.69%～4.20%,灰分質(zhì)量分數(shù)變化范圍為0.19%～1.36%?？梢酝茢喑霾煌瑯悠泛w范圍較廣,差異性較大,具有很好的代表性。

表2 糯米粉基本成分質(zhì)量分數(shù)Table 2 Mass fraction of basic ingredients of glutinous rice flour

2.2 糯米粉糊化特性指標分析

由表3可知,不同品種糯米粉的糊化特性指標差異較大,這可能與糯米粉的基本成分含量不同有關(guān),也可能與糯米粉粒徑大小、糯米粉直鏈淀粉、支鏈淀粉含量不同等因素有關(guān)[21]。11種糯米粉峰值黏度變化范圍為1615.00～3559.00 cp,最終黏度變化范圍為923.67～2102.30 cp,變化范圍較為廣泛,最大值和最小值之間差異性顯著(p<0.05),說明糯米粉品種對黏度值影響較大;崩解值變化范圍為694.67～1874.70 cp,變化范圍較為廣泛,最大值和最小值之間差異性顯著(p<0.05),說明峰值黏度與最低黏度的差值受品種影響較大;回生值變化范圍為225.00～361.33 cp,變化范圍較窄,最大值和最小值之間差異顯著(p<0.05),說明食品的質(zhì)構(gòu)與消化性劣化因品種的不同而存在較大差異;峰值時間變化范圍為3.51～5.18 min,變化范圍較窄,但最大值和最小值之間差異性顯著(p<0.05),說明樣品開始加熱至到達峰值黏度所需的時間受品種影響較大;糊化溫度變化范圍為67.82～78.85 ℃,最大值和最小值之間差異顯著(p<0.05),說明糯米粉糊化時需要的能量各品種間差異較大。

表3 糯米粉糊化特性指標Table 3 Pasting property indexes of glutinous rice flour

2.3 速凍湯圓品質(zhì)特性分析

由表4可知,11種糯米粉制得的湯圓硬度變化范圍為801.05～1929.83 g,不同品種的速凍湯圓硬度最大值和最小值之間差異顯著(p<0.05),說明不同品種糯米粉制得的湯圓保持原有形狀的能力差異較大;膠黏性變化范圍為-1142.46～-158.58 mPa·s,變化范圍大,說明在咀嚼過程中剝離它們所需要的力因品種的不同而差異較大;咀嚼性變化范圍為584.06～1308.70 g,表明從咀嚼到可吞咽時所需做的功因品種的不同而有較大差異;膠著性變化范圍為584.86～1308.70 g·s,表明不同品種間糯米粉制得的速凍湯圓對最先感觸到的抵抗力差異較大;彈性變化范圍為0.71～0.89,內(nèi)聚性變化范圍為0.68～0.83,回復(fù)性變化范圍為0.27～0.42,范圍較窄,最大值和最小值之間差異顯著(p<0.05),不同品種間差異性較大;白度變化范圍為86.07～86.88,變化范圍窄,但最大值和最小值之間差異性顯著(p<0.05)。感官評價變化范圍為77.53～95.17分,澄清率變化范圍為7.30%～66.70%,最大值和最小值之間差異性顯著(p<0.05),波動范圍較大,說明不同品種糯米粉能明顯影響感官評分和澄清率。不同品種間TPA特征值、白度、感官評價、澄清率差異較大,這可能與糯米粉品種、基本成分含量不同等因素有關(guān)[20]。不同品種糯米粉做成速凍湯圓的品質(zhì)指標差異較大,因此研究其相關(guān)性規(guī)律,篩選出適合速凍湯圓用的糯米粉品種也十分有必要。

表4 速凍湯圓TPA、白度、感官評價、澄清率特性指標Table 4 TPA,whiteness,sensory characteristics and clarification rate of quick-frozen glutinous soup ball

2.4 糯米粉基本成分和速凍湯圓品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表5可知,糯米粉5種基本成分和湯圓TPA特征指標相關(guān)性不顯著(p>0.05),但淀粉含量和感官評分呈顯著正相關(guān)(p<0.05),和澄清率呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),這與趙登登等[22]的研究結(jié)果較為一致。糯米粉淀粉含量高于68.5%時,湯圓的感官評分較高,澄清率較大,沉淀物較少,湯圓品質(zhì)較好?？赡茉蚴堑矸壑械摩?淀粉含量較高,糯性較強,提高了速凍湯圓的品質(zhì),因而感官較好[23],α-淀粉與水分子以氫鍵結(jié)合能力較強,因此不易渾湯[24]。脂肪含量和白度呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),這與李蘇紅等[25]的研究結(jié)果較為一致。脂肪含量高于0.94%時,湯圓外觀色澤、白度較好,湯圓品質(zhì)越高。原因可能是,雖然糯米粉中脂肪含量較低,但多為優(yōu)質(zhì)的不飽和脂肪酸和淀粉脂肪復(fù)合物,在一定程度上改善了湯圓的滋味、光澤與適口性[26]。此外,據(jù)國外有關(guān)文獻報道,不飽和脂肪酸還與糯米粉的香味有關(guān)[27]。因此,在實際生產(chǎn)中可以偏重于選擇淀粉含量、脂肪含量相對較高的糯米粉品種,得到的速凍湯圓品質(zhì)較為理想。

表5 糯米粉基本成分與速凍湯圓TPA、白度、感官評價、澄清率的相關(guān)性分析 Table 5 Correlation analysis on basic composition and TPA,whiteness,sensory characteristics,clarification rate of quick-frozen glutinous soup ball

2.5 糯米粉糊化特性和速凍湯圓品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表6可知,峰值時間和硬度、膠彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),這與周顯青等[28]的研究結(jié)果較為一致,即峰值時間越長,速凍湯圓的硬度、膠彈性、咀嚼性越大。當膠彈性和咀嚼性在一定的范圍內(nèi),且二者達到合適的比例時,湯圓有嚼勁,口感較好[29-30],但硬度較大時,湯圓不易咀嚼,湯圓品質(zhì)有所下降,因此應(yīng)選擇峰值時間在3.5～4.5 min之間的糯米粉品種。峰值黏度和最終黏度與速凍湯圓的澄清率呈顯著正相關(guān)性(p<0.05),即二者越大,速凍湯圓的澄清率高,透光率越大,湯液不易渾濁,品質(zhì)越好。當峰值黏度為1615 cp、最終黏度為923.67 cp時,湯圓澄清率最低,湯圓品質(zhì)較差,因此應(yīng)選擇峰值黏度大于1615 cp、最終黏度大于923.67 cp的品種?；厣蹬c速凍湯圓白度呈極顯著正相關(guān)性(p<0.01),即回生值越大,速凍湯圓的白度和色澤越好,但當回生值較大時,煮制后的湯圓冷卻時形成的凝膠較強,易于老化,不利于長時間放置[31],因此應(yīng)選擇回生值在360 cp以下的糯米粉品種。糊化溫度和硬度、膠彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),這與倫利芳[32]的研究結(jié)果較為一致,即糊化溫度較高,速凍湯圓的硬度、膠彈性、咀嚼性較大。但硬度較大時咀嚼所做的功較多,影響湯圓品質(zhì),因此應(yīng)選糊化溫度在67.8～73.6 ℃之間的糯米粉品種,得到的速凍湯圓品質(zhì)較優(yōu)。

表6 糯米粉糊化特性與速凍湯圓TPA和白度、感官評價、澄清率的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis on pasting properties and TPA,whiteness, sensory evaluation,clarification rate of quick frozen glutinous soup ball

2.6 糯米粉品質(zhì)指標的主成分分析

由表7可知,前4個主成分特征值均大于1,累計方差貢獻率達82%以上,可代表糯米粉全粉的82.256%的原始數(shù)據(jù)信息量,能很好地解釋原始變量中的變異;因此可選用前4個主成分代替上述22個品質(zhì)特性對糯米粉及速凍湯圓品質(zhì)進行評價與判斷。

表7 主成分特征值及解釋的總方差Table 7 Eigenvalue and total variance of principal components analysis

由表8可知,對第1主成分貢獻率最大的是崩解值,負荷量為0.129,因此崩解值可作為第1主分量中的代表性評價指標;對第2主分量貢獻率最大的是糊化溫度,負荷量為0.169,因此糊化溫度可作為第2主分量中的代表性評價指標;對第3主成分貢獻率最大的是灰分,負荷量為0.192,因此灰分可作為第3主分量中的代表性評價指標;對第4主成分貢獻率最大的是內(nèi)聚性,負荷量為0.301,因此內(nèi)聚性可作為第4主分量中的代表性評價指標;綜合以上分析崩解值、糊化溫度、灰分、內(nèi)聚性是評價糯米粉和速凍湯圓品質(zhì)的主要指標。

表8 22個品質(zhì)特性貢獻率Table 8 Contribution of 22 quality traits

3 結(jié)論

本實驗采用單因素分析、相關(guān)性分析、主成分分析對11種糯米粉的品質(zhì)指標進行了統(tǒng)計分析。單因素分析結(jié)果表明,糯米粉的基本成分、糊化特性等指標具有較大的差異性,說明樣品代表性較好。相關(guān)性分析結(jié)果表明:淀粉含量和感官評分呈顯著正相關(guān),和澄清率呈極顯著正相關(guān);脂肪含量、回生值和白度呈極顯著正相關(guān)(p<0.01);峰值時間和硬度、膠彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),峰值黏度、最終黏度和速凍湯圓澄清率呈顯著正相關(guān)性(p<0.05);糊化溫度和硬度、膠彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)。綜合多因素與速凍湯圓品質(zhì)相關(guān)性分析結(jié)論,因此應(yīng)選擇淀粉含量高于68.5%、脂肪含量高于0.94%,峰值時間在3.5～4.5 min之間,峰值黏度大于1615 cp,最終黏度大于923.67 cp,回生值在360 cp以下,糊化溫度在67.8～73.6 ℃之間的糯米粉品種,所得的速凍湯圓品質(zhì)較優(yōu)。

通過主成分分析,根據(jù)方差貢獻率一共提取出了4個主成分,可以解釋82.256%的原始數(shù)據(jù)信息。因子1、2即崩解值、糊化溫度主要反應(yīng)糯米粉的糊化特性,因子3即灰分主要反應(yīng)糯米粉的基本成分特性,因子4即內(nèi)聚性主要反應(yīng)速凍湯圓的質(zhì)構(gòu)特性。這些性狀在糯米粉的評價方面起著重要作用,在生產(chǎn)過程中應(yīng)注重對這些性狀的選擇。該結(jié)論可為速凍湯圓實際生產(chǎn)中糯米粉原料的選擇、提高速凍湯圓的品質(zhì)和穩(wěn)定性、完善糯米粉品質(zhì)評價體系等提供一定的理論參考。