超高壓處理對薏仁蒸煮及食用品質(zhì)的影響

王俊國，汪鴻, ，耿浩源，陳俊，于殿宇，宋玉卿*

1. 吉林工商學(xué)院（長春 130507）；2. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（哈爾濱 150030）

薏仁（Coix seed）在我國又名薏米、薏苡仁、水玉米，在全國各地均有種植。薏仁是一種營養(yǎng)全面的谷物，薏仁不僅富含蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維及碳水化合物，而且還含有豐富的Ca、P、Fe等營養(yǎng)元素[1]。薏仁中的蛋白質(zhì)含有18種氨基酸，并且含量比其他谷物高；其脂肪含量是大米的30倍；其所含淀粉也容易被人體消化吸收[2]。薏仁不僅具有很高的食用價值，而且還有較高藥用價值，是傳統(tǒng)中藥[3]。近幾年，對薏仁的營養(yǎng)價值開展諸多研究，結(jié)果表明，薏仁具有抗癌、降血脂、減肥美容、提高免疫力等功能。

薏仁雖然營養(yǎng)功能和藥用價值很高，但薏仁淀粉顆粒結(jié)構(gòu)致密、較為堅硬，不容易糊化。在進(jìn)行蒸煮加工時，耗費時間長，能源消耗量大，并且較長的蒸煮時間破壞薏仁中部分營養(yǎng)成分。劉曉娟等[4]將薏仁與糯米的淀粉進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)薏仁中淀粉含量比糯米低得多；薏仁淀粉顆粒的粒徑比糯米淀粉得??；薏仁淀粉的初始糊化溫度和熱焓值均高于糯米淀粉；薏仁淀粉結(jié)晶度也比糯米淀粉得高；薏仁難糊化的原因可能與薏仁中淀粉結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且淀粉的熱焓值、初始糊化溫度、結(jié)晶度比較高。

王輝[5]研究超聲波處理對薏仁蒸煮品質(zhì)的影響，由試驗結(jié)果可以看出，超聲波處理過的薏仁表面不再光滑，有很多裂紋，導(dǎo)致薏仁的硬度和蒸煮時間有明顯降低，而且薏仁的咀嚼度和彈性也有較大提高。劉曉娟等[6]將薏仁用高溫短時氣流膨化法進(jìn)行處理，研究表明，處理后的薏仁比未處理的薏仁明顯減少蒸煮時間；糊化度也有顯著增加；多糖的損失顯著降低；而且淀粉的消化性大幅度增加。尚未發(fā)現(xiàn)有研究采用超高壓技術(shù)處理薏仁，改變其蒸煮特性和食用品質(zhì)。

超高壓技術(shù)是指將食品物料密封在彈性容器或耐壓裝置中（通常為水或其他介質(zhì)作為傳遞壓力的介質(zhì)），在高靜壓下（通常為100～1 000 MPa）處理，達(dá)到改變食品的物理和化學(xué)特性的效果。超高壓處理與傳統(tǒng)的加工方法相比，淀粉改性、蛋白質(zhì)改性方面具有很大的優(yōu)勢。經(jīng)過超高壓處理能促進(jìn)淀粉糊化。在1982年，Muhr等[7]研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯、小麥、豌豆淀粉經(jīng)過超高壓處理，糊化溫度會降低；馬成林等[8]研究表明，700 MPa時，保壓5 min即可使淀粉完全糊化；超高壓協(xié)同浸泡處理，可以提高米飯消化特性，降低抗性淀粉的含量[9]；超高壓能改善蛋白質(zhì)的凝膠性，蛋白質(zhì)在經(jīng)過超高壓處理后，無論顏色、風(fēng)味、透明度、硬度、彈性都取得良好特性[10]。

由于薏仁淀粉很難糊化，食用時必須經(jīng)過長時間的蒸煮，使口感不佳，限制其在食品加工方面的利用?；诖?，試驗研究超高壓處理對薏仁的最適蒸煮時間的影響，以及超高壓處理后薏仁的蒸煮特性和食用品質(zhì)的變化，以適應(yīng)口感的需求和擴大其應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏仁（初始含水率8.9%±0.6%，上海健瀾園農(nóng)業(yè)科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-907電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海合誠儀器有限公司）；TA-XT2質(zhì)構(gòu)儀（英國SMS公司）；722-P電子天平（常州電子天平有限公司）；HPP.L3超高壓處理設(shè)備（上海大隆生物工程技術(shù)有限公司）；TCP2-B全自動色差計（北京億奧儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 薏仁處理方法

稱取薏仁1 000 g，平均分為5份，在室溫去離子水中浸泡3 min后，撈出瀝干，裝入聚乙烯（PE）蒸煮袋中，真空熱封。取4份樣品，分別在100，200，300和400 MPa高壓處理30 min，溫度為30 ℃。取1份樣品在常壓（0.1 MPa）條件下30 ℃保溫30 min，作為參照樣品。將處理后的樣品分別稱質(zhì)量，然后放入瓷碗中，按照水米比4∶1加入去離子水，將瓷碗置于蒸鍋內(nèi)加熱。薏米蒸煮過程結(jié)束，用勺子將熟化后的薏仁米飯攪動疏松，冷卻一段時間后，于4 ℃保藏備用。

1.3.2 分析測定方法

1.3.2.1 外觀品質(zhì)的測定

按照參考文獻(xiàn)[11]的方法，測量處理后薏仁的樣品含水率，計算如式（1）。

式中：m1為處理前薏仁質(zhì)量，g；m2為處理后薏仁質(zhì)量，g。

用全自動色差計測定處理后薏仁的白度，機器預(yù)熱5～10 min，校準(zhǔn)設(shè)備，將裝有樣品的樣品盒插入檢測室中檢測，并記錄結(jié)果。

采用比色法測定[11]薏仁的透光率。

試驗操作各進(jìn)行3次，以平均值作為試驗結(jié)果。

1.3.2.2 蒸煮特性的測定

采用玻璃板-白芯法[12]測定薏仁的最適蒸煮時間，在薏仁蒸煮過程中，每隔1 min取出適量薏仁米粒，放置在紗網(wǎng)上，迅速用流動的自來水冷卻米粒，除去表面水分，選取5粒樣品于清潔的試驗臺上，用玻璃板將其逐個壓扁，如果薏仁的中間沒有白芯即為煮熟，5粒樣品全部煮熟時，即得出薏仁的最適蒸煮時間。

薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后質(zhì)量的比值，取蒸煮后的薏仁樣品，測量并記錄其質(zhì)量，持水率的計算如式（2）。

式中：m3為蒸煮前薏仁質(zhì)量，g；m4為蒸煮后薏仁質(zhì)量，g。

將蒸煮至最適蒸煮時間的薏仁樣品冷卻至室溫，用置換法測定薏仁樣品蒸煮前后的體積，體積膨脹率的計算如式（3）。

式中：V1為蒸煮前薏仁體積，mL；V2為蒸煮后薏仁體積，mL。

試驗操作各進(jìn)行3次，以平均值作為試驗結(jié)果。

1.3.2.3 質(zhì)構(gòu)特性的測定

將測試類型調(diào)為TPA質(zhì)構(gòu)分析，選用直徑P36 mm探頭，質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置為：數(shù)據(jù)獲取速度10 p/s；測前速度2 mm/s；力20 g；測后速度1.00 mm/s；測試速度1.00 mm/s；停留時間2.00 s；壓縮程度70%。從樣品中隨機選取3粒大小基本一致的完整薏仁，以中心對稱的形式擺放在載物臺中心，保持表面平整，平行測定10次，剔除差異很大的曲線，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件和Origin 8.6軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓處理對薏仁的含水率和外觀品質(zhì)的影響

超高壓對樣品處理后，薏仁外觀和水分含量見表1。經(jīng)過100，200，300和400 MPa的超高壓處理，薏仁含水率由處理前的10.11%分別升高到17.70%，25.22%，30.95%和31.66%，說明超高壓處理對薏仁的含水率影響較大，并且處理的壓力增高，薏仁吸水量加大。薏仁的白度是指薏仁樣品的顏色與固定參比色塊的相似程度，它是評價薏仁外觀的重要標(biāo)準(zhǔn)，是影響消費者對薏仁接受程度的重要因素之一。薏仁的白度指數(shù)由未處理的17.8%上升到19.5%，20.2%，21.5%和21.2%，表明超高壓處理能提高薏仁的白度。薏仁的透光率能反映薏仁皮層的形態(tài)和完整性。超高壓處理對薏仁的透光率略有降低，可見超高壓處理對薏仁的皮層沒有較大破壞作用。綜合考慮，處理壓力在300 MPa時對薏仁的含水率和外觀品質(zhì)較好。

表1 超高壓處理下薏仁的含水率和外觀品質(zhì)

2.2 超高壓對蒸煮特性的影響

從表2中可以看出，處理壓力較高時薏仁的蒸煮時間大大縮短。100，200，300和400 MPa超高壓將薏仁的最適蒸煮時間相比于未處理的薏仁分別減少0.8，4.4，17.6和21.7 min，這可能與超高壓處理增加薏仁淀粉的糊化程度有關(guān)，超高壓處理時，可使外部的水分滲入薏仁顆粒內(nèi)部，淀粉顆粒吸水后產(chǎn)生膨脹，高壓下部分淀粉發(fā)生糊化現(xiàn)象[13]。薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后質(zhì)量的比值，反映薏仁在蒸煮過程中吸水能力的大小。經(jīng)過超高壓處理，薏仁的持水率相比于未處理薏仁有增加，壓力在300 MPa時增加最多，但是在400 MPa壓力處理下，薏仁的持水率又降低，可能是壓力太高，以至于流失了一些淀粉，同時蛋白質(zhì)發(fā)生變性所致。超高壓使薏仁在體積膨脹程度方面增加的并不明顯，僅比未處理的薏仁增加0.54%，可能是超高壓并沒有使薏仁的皮層破壞，而限制薏仁在蒸煮時體積的膨脹。從經(jīng)濟(jì)角度和數(shù)據(jù)結(jié)果分析可見，處理壓力在300 MPa時對薏仁的蒸煮特性有利。

2.3 超高壓處理對薏仁質(zhì)構(gòu)特性的影響

表3是經(jīng)過超高壓處理，熟制薏仁的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度、黏附性試驗數(shù)據(jù)，300和400 MPa的各項數(shù)據(jù)很接近，考慮到經(jīng)濟(jì)性，再結(jié)合300 MPa對薏仁的外觀品質(zhì)和蒸煮特性較好，所以在后續(xù)試驗中沒有考慮4 000 MPa的影響。

表2 超高壓處理對薏仁蒸煮特性的影響

表3 不同超高壓處理的薏仁質(zhì)構(gòu)特性變化

從圖1可見，超高壓處理能夠降低薏仁的硬度，而且處理壓力越大，薏仁的硬度降低得越多。由圖2可以看出，薏仁的彈性在超高壓處理后也有提高，但隨著處理壓力升高，薏仁的彈性一直保持在0.60左右，并沒有顯著提高。由圖3可知，經(jīng)過超高壓處理的薏仁在黏聚性方面與未處理的薏仁相比呈現(xiàn)上升態(tài)勢。由圖4可知，薏仁的咀嚼度相比未處理的薏仁增加較多，隨著處理壓力升高，薏仁的咀嚼度也逐漸增加，說明超高壓處理能夠增加薏仁的咀嚼度。由圖5可見，經(jīng)過超高壓處理后，薏仁黏附性的絕對值比未處理薏仁的黏附性略有上升，且處理壓力增大時黏附性的絕對值也加大。薏仁的主要成分淀粉顆粒結(jié)構(gòu)致密、較為堅硬，淀粉顆粒難以膨脹，經(jīng)過浸泡、超高壓處理、蒸煮后，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、糊化度提高、蛋白質(zhì)變性等，從而使其硬度、彈性、黏聚度、咀嚼度等更適合大眾口味。從經(jīng)濟(jì)和食用品質(zhì)方面綜合考慮，300 MPa處理壓力對薏仁的質(zhì)構(gòu)特性有利。

圖1 壓力對薏仁硬度的影響

圖2 壓力對薏仁彈性的影響

圖3 壓力對薏仁黏聚性的影響

圖4 壓力對薏仁咀嚼度的影響

圖5 壓力對薏仁黏附性的影響

3 結(jié)論

經(jīng)過對薏仁浸泡、超高壓處理、蒸煮，研究薏仁的外觀品質(zhì)、蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)特性。超高壓100，200，300和400 MPa處理的薏仁與未處理的薏仁相比，含水率提高；薏仁的白度增加；薏仁的透光度略有降低。在300 MPa處理壓力時薏仁的外觀品質(zhì)較好。處理壓力較高時薏仁蒸煮時間大為縮短；熟制薏仁的持水率相比于未處理薏仁，在300 MPa時增加最多；超高壓使熟制薏仁在體積膨脹程度方面增加并不明顯。處理壓力300 MPa時對薏仁的蒸煮品質(zhì)有利。與未處理的薏仁相比，超高壓處理能夠降低熟制薏仁的硬度；熟制薏仁的彈性提高；熟制薏仁的黏聚性增加；熟制薏仁的咀嚼度也明顯增強。300 MPa處理壓力對薏仁的食用品質(zhì)較為有利。