不同處理方式對(duì)蒸谷米復(fù)水性的影響

劉學(xué)武 嚴(yán)偉龍 何易雯

摘要：以稻谷為原料，對(duì)蒸谷米的復(fù)水性進(jìn)行了研究。通過單因素試驗(yàn)，探討超高壓浸泡工序、蒸煮工序、干燥工序中相關(guān)參數(shù)的影響規(guī)律，并以蒸煮時(shí)檸檬酸添加量、蒸煮次數(shù)、微波干燥時(shí)間為變量，成品復(fù)水率為指標(biāo)，通過響應(yīng)面分析建立回歸方程，得出蒸煮次數(shù)對(duì)復(fù)水性影響最大，檸檬酸添加量次之，干燥時(shí)間影響最小。利用模型確定了較佳參數(shù)為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時(shí)間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次。

關(guān)鍵詞：稻谷;蒸谷米;復(fù)水性;超高壓;響應(yīng)面分析

中圖分類號(hào)：TS217 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.01.012

Abstract：This paper explored the rehydration of steamed rice. First，the influence of relevant parameters in soaking process，cooking process and drying process was discussed through single factor，taking ultra-high pressure soaking，citric acid addition during cooking，cooking times，microwave drying time as variables，and rehydration rate of finished product as index. On the basis of single factor test， the regression equation was established by response surface analysis. The results showed that cooking times had the greatest influence on rehydration，citric acid content was the second，and drying time was the least. The optimum parameters were determined by using the model as follows：the addition of citric acid was 1.1%，the microwave drying time was 6.4 min，and the evaporation was carried out. The number of cooking times is 3 times.

Key words：rice;steamed rice;rehydration;ultra-high pressure;response surface analysis

稻谷是全球主要的糧食產(chǎn)物之一[1]，是世界上50%以上人口的主食。以水稻為原料，經(jīng)過篩選、清洗、浸泡、蒸煮、干燥等加工處理可以制得蒸谷米[2]。在國際貿(mào)易中，大約有25%的稻谷被加工成蒸谷米[3]。美國、泰國及印度等國是蒸谷米的主要生產(chǎn)國，巴基斯坦、巴西及德國等國是蒸谷米的主要消費(fèi)國[4]。蒸谷米在國際市場如此受歡迎的原因是蒸谷米的營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和貯藏品質(zhì)較普通大米都有所提高[5]。蒸谷米的蒸飯成熟時(shí)間較短[6]，因此復(fù)水性是蒸谷米的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，影響蒸谷米的口感、滋味等感官評(píng)價(jià)。不同的處理方式對(duì)蒸谷米的復(fù)水性有不同程度的影響，試驗(yàn)在蒸谷米加工過程中采取不同的處理方式，測定對(duì)應(yīng)條件下的復(fù)水率，進(jìn)行單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析。

1 ? 試驗(yàn)材料與方法

1.1 ? 材料與試劑

帶殼稻谷，市售;化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 ? 儀器與設(shè)備

GB1302 型電子精密天平，梅特勒-托利多儀器有限公司產(chǎn)品;G80F23N1P-M8（S0）微波爐，廣州格蘭仕微波爐電器制造有限公司產(chǎn)品;JLGJ4.5型檢驗(yàn)礱谷機(jī)，臺(tái)州市糧儀廠產(chǎn)品;JNMJ3型檢驗(yàn)?zāi)朊讬C(jī)，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司產(chǎn)品;GSY-2-4 型孔電熱恒溫水浴鍋，北京國華醫(yī)療器械廠產(chǎn)品;HPP600MPa型超高壓處理設(shè)備，包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司產(chǎn)品。

1.3 ? 工藝流程

清洗→浸泡→微波蒸煮→干燥→脫殼→殺菌密封。

1.4 ? 單因素試驗(yàn)

以成品復(fù)水率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查浸泡時(shí)超高壓壓力（100，200，300，400，500 MPa）、蒸煮時(shí)檸檬酸添加量（0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%）、蒸煮次數(shù)（1，2，3，4，5次）、微波干燥時(shí)間（2， 4，6，8，10 min）對(duì)成品復(fù)水性的影響。

1.5 ? 響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以成品復(fù)水率為響應(yīng)值，以檸檬酸添加量、蒸煮次數(shù)和微波干燥時(shí)間為考查因素，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)，優(yōu)化加工工藝參數(shù)。

1.6 ? 大米復(fù)水率的檢測方法

稱取樣品W0置于燒杯中，加入5倍的沸水，立即加蓋，復(fù)水10 min后，吸干樣品表面水分，稱量為W1，進(jìn)行復(fù)水率檢測。

復(fù)水率= ■×100%[7].

1.7 ? 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件、Design Expert 8.0.6 Trial軟件進(jìn)行分析處理。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 單因素試驗(yàn)

2.1.1 ? 超高壓壓力對(duì)復(fù)水性的影響

超高壓壓力-復(fù)水性曲線見圖1。

由圖1可知，超高壓壓力在200 MPa以內(nèi)，隨著超高壓壓力的增大，蒸谷米復(fù)水率不斷降低，主要是由于浸泡時(shí)超高壓壓力存在有2個(gè)作用，分別是促進(jìn)水分進(jìn)入稻谷內(nèi)部和壓迫縫隙孔徑減少，在200 MPa以內(nèi)，孔隙阻力較小，水分在滲透壓和外界壓力的作用下進(jìn)入稻谷內(nèi)部，導(dǎo)致浸泡后稻谷本身水分含量較高[8]，則蒸谷米復(fù)水時(shí)能吸收水分減少，導(dǎo)致復(fù)水率降低。超高壓壓力為200～400 MPa時(shí)，孔隙阻力過大，浸泡后稻谷水分含量降低，成品蒸谷米復(fù)水時(shí)由于水熱作用孔隙變大，復(fù)水率提高，在400 MPa復(fù)水率達(dá)到最大值。超高壓壓力繼續(xù)加大到500 MPa，稻谷承受壓力過大，形態(tài)變差，導(dǎo)致稻谷內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，復(fù)水性也隨之降低。由于在實(shí)際生產(chǎn)中，超高壓設(shè)備投資較高，且超高壓的作用不穩(wěn)定，起伏較大，考慮到經(jīng)濟(jì)問題和工作效率，故暫不列入響應(yīng)面優(yōu)化考查參數(shù)。

2.1.2 ? 檸檬酸添加量對(duì)復(fù)水性的影響

檸檬酸添加量-復(fù)水率曲線見圖2。

由圖2可知，蒸谷米的復(fù)水性隨著檸檬酸添加量的增加而增加，在添加量為1.0%達(dá)到最大值，復(fù)水率為1.303%。檸檬酸添加量為1.2%時(shí)復(fù)水率有所下降，可能是由于蒸谷米的黏度增大[9]后造成結(jié)塊現(xiàn)象，復(fù)水效果變差。吳亞楠等人[10]研究發(fā)現(xiàn)，糙米粉蒸煮時(shí)加入檸檬酸，糙米粉的結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著的變化，但食味品質(zhì)有所提高?？赡艿脑蚴墙佑|檸檬酸后，成品硬度有所降低，復(fù)水性增強(qiáng)，改善了食用性。

2.1.3 ? 蒸煮次數(shù)對(duì)復(fù)水性的影響

蒸煮次數(shù)-復(fù)水率曲線見圖3。

由圖3可知，隨著蒸煮次數(shù)的增加復(fù)水率先增加后減少，在蒸煮次數(shù)為3次時(shí)復(fù)水性最好。帶殼稻谷進(jìn)行蒸煮時(shí)有稻殼的保護(hù)，熟化速度較慢、程度較弱，一次蒸煮成品回生現(xiàn)象明顯，直鏈淀粉和支鏈淀粉分子重新連接形成結(jié)晶是食品中淀粉回生老化的主要因素[11]，淀粉的吸水能力在老化后變?nèi)?，其?fù)水性也隨之降低。因此采用多次微波蒸煮干燥固定蒸谷米內(nèi)分子結(jié)構(gòu)組織和老化回生。但蒸煮次數(shù)超過3次后，蒸谷米的外觀形態(tài)變差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也遭到破壞，復(fù)水性隨之降低。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)重復(fù)蒸煮3次蒸煮可達(dá)到最佳效果。

2.1.4 ? 微波干燥時(shí)間對(duì)復(fù)水性影響

微波干燥時(shí)間-復(fù)水率曲線見圖4。

由圖4可知，微波干燥時(shí)間在6 min以內(nèi)，隨著微波干燥時(shí)間的增加，蒸谷米的復(fù)水性提高，在微波干燥時(shí)間為6 min時(shí)，復(fù)水率達(dá)到最大值1.307，在6 min內(nèi)隨著微波干燥時(shí)間的增加，蒸谷米內(nèi)部的水分部分揮發(fā)，蒸谷米的結(jié)構(gòu)緊密程度水平降低，淀粉分子內(nèi)的空隙不斷變大，提高了其復(fù)水率。當(dāng)微波干燥時(shí)間超過6 min，蒸谷米的復(fù)水性開始下降，這可能由于在微波干燥時(shí)間超過6 min會(huì)對(duì)稻米的內(nèi)部質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生損傷，從而使其發(fā)生不可逆的破壞，淀粉發(fā)生變性或者老化，使其吸收水分的能力下降。

2.2 ? 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 ? 響應(yīng)面因素與水平

響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)見表1，響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表2。

設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，中心點(diǎn)重復(fù) ?4次，響應(yīng)值為成品復(fù)水率。

2.2.2 ? 回歸方程的建立與方差分析

采用Design Expert 8.0.6 Trial軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到多元回歸方程：

R=1.512 50+0.015A-1.250 00×10-3B-0.023 750C+

0.017 5AB+2.500 00×10-3AC-1.734 72×

10-18BC-0.016 25A2-0.023 75B2-0.068 75C2。

由多元回歸方程可得，影響成品復(fù)水性的因素順序?yàn)镃>A>B。

響應(yīng)面模型方差分析見表3。

由表3可知，模型p=0.009 6<0.050 0，說明模型顯著。失擬項(xiàng)F=1.80，p>0.05，表示未知的因素對(duì)試驗(yàn)影響不顯著。模型的決定系數(shù)R2=0.924 0，R2adj=0.810 0，表示模型有較高的可靠性，可以解釋81.00%的響應(yīng)值變化。因此，該模型適合用于蒸谷米復(fù)水性的分析預(yù)測。

2.2.3 ? 響應(yīng)面分析

檸檬酸添加量和微波干燥時(shí)間對(duì)成品復(fù)水性影響的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖5，檸檬酸添加量和蒸煮次數(shù)對(duì)成品復(fù)水性影響的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖6，微波干燥時(shí)間和蒸煮次數(shù)對(duì)成品復(fù)水性影響的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖7。

從響應(yīng)面3D圖譜和等高線圖可知，每2個(gè)因素的交互作用對(duì)成品的復(fù)水性均有影響，其中檸檬酸添加量和微波干燥時(shí)間的交互作用對(duì)復(fù)水率影響較大，檸檬酸添加量和蒸煮次數(shù)的交互作用影響次之，蒸煮次數(shù)和微波干燥時(shí)間的交互作用影響最小。

2.2.4 ? 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過Design Expert 8.0.6 Trial軟件分析可得最 佳工藝為檸檬酸添加量1.112%，微波干燥時(shí)間 ? 6.36 min，蒸煮次數(shù)3次，在此條件下的預(yù)測復(fù)水率為1.517%。根據(jù)實(shí)際操作情況，將生產(chǎn)的工藝條件調(diào)整為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時(shí)間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次，在此條件下，進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，所得成品蒸谷米平均復(fù)水率為1.512%。預(yù)測值和試驗(yàn)值基本相等，表明該優(yōu)化工藝是可靠的。

3 ? 結(jié)論

通過對(duì)蒸谷米加工過程中的3個(gè)水熱階段的試驗(yàn)，以成品復(fù)水率為指標(biāo)，明顯可得4個(gè)單因素對(duì)蒸谷米的復(fù)水性均有影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用響應(yīng)面法得到回歸方程，進(jìn)行方差分析，可知蒸煮次數(shù)對(duì)成品復(fù)水性影響最大，其次是檸檬酸添加量，微波干燥時(shí)間影響最小。通過模型優(yōu)化可得較佳工藝參數(shù)為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時(shí)間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次，此時(shí)成品復(fù)水率可達(dá)1.512%。

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