薏米預熟化工藝研究

（河南省食品安全生物標識快檢技術(shù)重點實驗室，許昌學院食品與藥學院，河南 許昌 461000）

薏米是藥食同源的谷物，具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物，粗纖維、核黃素、硫胺素、尼克酸、三萜化合物和黃酮等成分，具有降血糖、降血脂、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗炎鎮(zhèn)痛等功能，廣泛應用于食品中[1-7]。薏米顆粒結(jié)構(gòu)致密，質(zhì)地較硬，不易煮熟[8]，作為雜糧粥的主要原料與小米等易煮雜糧混合熬制時，不能共煮同熟，食用不方便，限制了其在粥類食品中的應用。

隨著生活節(jié)奏的加快，速食方便食品越來越受到消費者的青睞，薏米作為速食方便食品原料使用時，預熟化是薏米加工的關鍵環(huán)節(jié)。目前，薏米的預熟化多采用恒溫浸泡-微波膨化[9]、高溫高壓蒸煮[2]和常壓蒸煮[10]的方法，鮮有系統(tǒng)地研究不同預熟化工藝對薏米蒸煮特性的影響的報導。

本研究在不破壞薏米外觀結(jié)構(gòu)的基礎上，分別采用常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化對薏米進行預熟化加工，通過研究不同預熟化工藝對薏米的復水性、糊化度、營養(yǎng)成分、蒸煮后質(zhì)構(gòu)特性和色澤的影響，為薏米預熟化加工提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏米：市售；糖化酶（100 000 U/mg）：北京奧博星生物技術(shù)公司；石油醚、碘（分析純）：天津市恒興化學試劑制造有限公司；硫代硫酸鈉（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司；碘化鉀（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；鹽酸（分析純）：開封東大化工有限公司試劑廠；硫酸（分析純）：洛陽昊華化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

FA2014B電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；EM7KCGW3-NR微波爐：廣東美的集團股份有限公司；GGC-SY脂肪測定儀：北京國環(huán)高科自動化技術(shù)研究院；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀：美國FTC公司；DHG-907382-Ⅲ鼓風干燥箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；MJ-54A高壓蒸汽滅菌鍋：施都凱儀器設備（上海）有限公司；KDN-1凱氏定氮儀：上海儀電科學儀器股份有限公司；NR200色差儀：深圳市三恩時科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 測定方法

1.3.1.1 糊化度的測定

采用糖化酶法測定糊化度[11]。

1.3.1.2 水分、脂肪和蛋白質(zhì)含量的測定

水分含量參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法；脂肪含量參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中索氏抽提法；蛋白質(zhì)含量參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法。

1.3.1.3 復水性的測定

準確稱取樣品1.5 g，沸水下鍋，煮5 min，瀝干水分后按下列公式測其復水性[12]。

式中：m1為稱取的薏米質(zhì)量，g；m2為沸水中煮后瀝干薏米質(zhì)量，g。

1.3.1.4 質(zhì)構(gòu)分析

預熟化后薏米和原料薏米分別置于沸水中煮15 min，燜5 min，瀝干表面水分后用質(zhì)構(gòu)儀測定其硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性[13]。測定條件為：圓形型探頭（Φ100 mm），測試速度為60 mm/min，觸發(fā)壓力為0.5 N，形變量為50%。

1.3.1.5 色度分析

將預熟化干燥處理后的薏米放入色度儀中，測量樣品的a*、b*和L*值，與未處理的薏米相比，研究色度變化情況。

1.3.2 薏米預熟化工藝研究

1.3.2.1 薏米常壓蒸煮預熟化工藝研究

薏米按照料液比1：3（g/mL）在40℃條件下浸泡，取蒸煮時間（15、20、25、30、35 min）、蒸煮物料厚度（0.7、1.4、2.1、2.8、3.5 cm）和浸泡時間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）三因素進行常壓蒸煮預熟化，預熟化后的薏米70℃干燥2 h，通過測定其糊化度、水分含量、復水性，研究常壓蒸煮對薏米預熟化品質(zhì)的影響[14]。

1.3.2.2 高溫高壓蒸煮預熟化工藝研究

薏米按照料液比1：3（g/mL）在40℃條件下浸泡，取浸泡時間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）、蒸煮時間（1、2、3、4、5 min）、蒸煮溫度（105、110、115、120、125 ℃）三因素進行高溫高壓蒸煮，蒸煮后的薏米在70℃的烘箱中干燥2h，通過測定其糊化度、水分含量、復水性，研究高溫高壓蒸煮對薏米預熟化品質(zhì)的影響[15]。

1.3.2.3 微波預熟化工藝研究

稱取一定量薏米，按照料液比1∶3（g/mL）在40℃下恒溫浸泡，分別選擇微波時間（2、3、4、5、6 min）、微波功率（119、231、385、539、700 W）、微波物料厚度（0.7、1.4、2.1、2.8、3.5 cm）、浸泡時間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）四因素進行微波預熟化，微波熟化后的薏米在70℃的烘箱中干燥2 h，測定其糊化度、水分含量、復水性，研究微波熟化對薏米品質(zhì)的影響[16]。

1.3.3 薏米預熟化前后品質(zhì)對比分析

3種預熟化方式制備的薏米與原料薏米分別進行營養(yǎng)成分、蒸煮質(zhì)構(gòu)特性和色度測定，對比分析預熟化前后薏米營養(yǎng)和品質(zhì)的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米預熟化工藝研究

2.1.1 常壓蒸煮預熟化工藝研究

2.1.1.1 浸泡時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響

圖1為不同浸泡時間對預熟化薏米糊化度、復水性和水分含量的影響。薏米的蒸煮時間15 min，物料厚度0.7 cm，恒溫浸泡溫度為40℃。

由圖1可知，薏米的糊化度隨著浸泡時間的延長呈增加趨勢，在浸泡時間2.5 h時預熟化薏米的糊化度達到最高為67.62%，濕熱作用使淀粉顆粒膨脹，結(jié)構(gòu)松馳，淀粉易被酶水解，使薏米糊化度升高[17]，浸泡時間對預熟化薏米的水分含量和復水性影響不大。

2.1.1.2 蒸煮物料厚度對預熟化薏米品質(zhì)的影響

圖2為蒸煮物料厚度對預熟化薏米糊化度、復水性和水分含量的影響。薏米在40℃下浸泡2.5 h，蒸煮時間為15 min。

圖2 常壓蒸煮物料厚度對預熟化薏米品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of cooking material thickness at atmospheric pressure on quality of pre-ripening coix seed

由圖2可知，隨著物料蒸煮厚度的增加，預熟化薏米的糊化度均呈先降低后升高的趨勢，蒸煮厚度越大，蒸汽越難穿透薏米，薏米淀粉顆粒吸水破裂的程度越低，導致糊化度越低；當厚度高于2.8 cm時，物料堆積密集，阻礙水蒸氣的散發(fā)，使物料熟化程度加大，從而使糊化度升高。物料厚度0.7 cm時，預熟化薏米的糊化度和復水性達到最高，分別為77.01%和39.90%，淀粉糊化程度越高，在干燥過程中越易形成疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，復水性也越好；物料厚度0.7 cm時，預熟化薏米的水分含量最低為11.7%。

2.1.1.3 蒸煮時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響

圖3為蒸煮時間對預熟化薏米糊化度、復水性和水分含量的影響。薏米40℃下恒溫浸泡2.5 h，物料蒸煮厚度0.7 cm。

圖3 常壓蒸煮時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of cooking time at atmospheric pressure on quality of pre-ripening coix seed

由圖3可知，隨著蒸煮時間的延長，薏米的復水性和水分含量都呈緩慢增長的趨勢；蒸煮時間15 min時，薏米的糊化度最高為86.57%，隨著時間的延長糊化度逐漸降低并趨于穩(wěn)定，可能由于體系中水分揮發(fā)的速度高于薏米水分吸收的速度，不利于薏米中淀粉吸水膨脹，導致薏米淀粉糊化度降低。

2.1.2 高溫高壓蒸煮預熟化工藝研究

2.1.2.1 蒸煮溫度對預熟化薏米品質(zhì)的影響

薏米40℃浸泡1 h，高溫高壓蒸煮3 min，蒸煮溫度對預熟化薏米糊化度、復水性和水分含量的影響如圖4所示。

隨著蒸煮溫度的升高，預熟化薏米的糊化度呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，溫度的升高，有利于淀粉顆粒糊化，使糊化度升高，當溫度過高時，引起淀粉降解，使糊化度降低；復水性呈現(xiàn)緩慢增加并趨于穩(wěn)定的趨勢，水分含量先緩慢降低并趨于平穩(wěn)，隨著溫度的升高，淀粉吸水膨脹，淀粉發(fā)生糊化，薏米致密的結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)構(gòu)疏松，導致復水性升高，當溫度過高時，薏米干糊甚至焦化，引起復水性降低。蒸煮溫度為115℃和120℃時，薏米的糊化度分別為71.68%和72.51%，糊化度接近，達到最大值。

圖4 高溫高壓蒸煮溫度對預熟化薏米品質(zhì)的影響

2.1.2.2 蒸煮時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響

圖5為蒸煮時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響，浸泡參數(shù)為40℃浸泡1 h，115℃下高溫高壓蒸煮。

圖5 高溫高壓蒸煮時間對預熟化薏米品質(zhì)影響Fig.5 Effect of cooking time on quality of pre-ripening coix seed by high temperature and high pressure cooking

由圖5可知，高溫高壓蒸煮3 min時，預熟化薏米的糊化度達到最高為85.02%，而復水性達到最低為23.38%，水分含量為14.20%，隨著高溫高壓蒸煮時間的延長，薏米淀粉吸水膨脹，結(jié)構(gòu)破壞，易糊化，引起糊化度升高；隨著蒸煮時間的延長，糊化度降低，可能是在高溫下薏米體系中水分的蒸發(fā)速度大于吸收速度，水分減少，導致淀粉糊化程度降低；蒸煮時間4 min時，薏米的復水性達到最高為47.75%。結(jié)合糊化度、水分含量和復水性分析，選擇薏米高溫高壓蒸煮時間為3 min。

2.1.2.3 蒸煮浸泡時間對預熟化薏米品質(zhì)的影響

浸泡時間對預熟化薏米糊化度、復水性和水分含量的影響如圖6所示。

圖6 高溫高壓蒸煮浸泡時間對預熟化薏米品質(zhì)影響Fig.6 Effect of soaking time on quality of pre-ripening coix seedby high temperature and high pressure cooking

預熟化薏米的糊化度、復水性和水分含量曲線都趨于平穩(wěn)，浸泡時間對薏米糊化度、復水性和水分含量的影響較小。浸泡時間1 h時，薏米的糊化度最高為90.09%，復水性和水分含量分別為34.25%和12.56%。

2.1.3 微波預熟化工藝研究

2.1.3.1 浸泡時間對薏米品質(zhì)的影響

圖7為微波預熟化浸泡時間對薏米品質(zhì)的影響。

圖7 微波預熟化浸泡時間對薏米品質(zhì)的影響Fig.7 Effect of microwave pre-ripening soaking time on quality of coix seed

隨著浸泡時間的延長，薏米的糊化度和復水性均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢。隨著浸泡時間的延長，薏米顆粒吸收更多的水分，易發(fā)生糊化，使糊化度升高，當吸收過多的水分時，使薏米淀粉在微波預熟化條件下發(fā)生降解，導致糊化度降低。40℃浸泡1.5 h時，預熟化薏米的糊化度、復水性和水分含量均達到最高，分別為36.8%、45.19%和7.73%。

2.1.3.2 微波功率對薏米品質(zhì)的影響

微波熟化功率對薏米品質(zhì)的影響見圖8。

圖8 微波預熟化功率對薏米品質(zhì)的影響Fig.8 Effect of microwave pre-ripening power on quality of coix seed

隨著微波功率的增大，薏米淀粉吸水膨脹易發(fā)生糊化，引起糊化度的升高，當微波功率增加到一定程度，薏米淀粉顆粒完全糊化，使糊化度趨于穩(wěn)定；復水性整體呈現(xiàn)先下降后上升，而水分含量先上升后降低；微波功率為700 W時，糊化度達到最高為58.76%，薏米出現(xiàn)微膨化；微波功率為539 W時，薏米的糊化度為58.38%，薏米未膨化，此時薏米的復水性和水分含量分別為44.53%和8.69%。

2.1.3.3 微波物料厚度對薏米品質(zhì)的影響

圖9為微波物料厚度對薏米品質(zhì)的影響。

圖9 微波預熟化微波物料厚度對薏米品質(zhì)的影響Fig.9 Effect of microwave pre-ripening material thickness on quality of coix seed

隨著微波物料厚度的增大，薏米糊化度呈現(xiàn)緩慢升高后趨于穩(wěn)定，微波物料厚度2.8 cm時，薏米糊化度達到最高為83.70%，此時復水性和水分含量分別為45.28%和5.35%；微波物料厚度對薏米的復水性和水分含量影響較小。

2.1.3.4 時間對薏米品質(zhì)的影響

圖10為微波預熟化時間對薏米品質(zhì)的影響。

圖10 微波預熟化時間對薏米品質(zhì)的影響Fig.10 Effect of microwave pre-ripening time on quality of coix seed

隨著微波預熟化時間的延長，薏米的糊化度先增加后減小，隨著微波時間的延長，薏米淀粉吸水膨脹，易發(fā)生糊化，引起糊化度升高，微波時間進一步延長，使薏米顆粒中的水分逐漸降低，不利于淀粉吸水膨脹和加熱糊化，導致糊化度降低。微波時間為5 min時，糊化度達到最高為87.64%，此時復水性和水分含量分別為39.46%和9.02%；復水性整體呈現(xiàn)增加趨勢；水分含量受微波時間的影響較小。

2.2 薏米預熟化處理前后品質(zhì)對比分析

2.2.1 薏米營養(yǎng)成分分析

表1為不同預熟化方法薏米中營養(yǎng)成分對比分析。

表1 不同預熟化方法薏米中營養(yǎng)成分對比分析Table 1 Comparative analysis of nutritional components of coix seed by different pre-ripening methods

與原料薏米相比，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波預熟化3種預熟化工藝均使薏米中脂肪含量增加，可能因為在蒸煮過程中體系溫度高，導致淀粉-脂肪復合物解體，從而使脂肪釋放含量增加[18]。常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮使薏米中蛋白質(zhì)含量明顯升高，可能由于高溫破壞了薏米中蛋白質(zhì)的聚集結(jié)構(gòu)，使得蛋白質(zhì)充分釋放[19]；而微波預熟化工藝對薏米的中蛋白質(zhì)無明顯影響。

2.2.2 蒸煮質(zhì)構(gòu)分析

預熟化后薏米和原料薏米的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性測定結(jié)果如表2所示。

與原料薏米的蒸煮特性相比，預熟化后薏米的彈性、膠黏性和咀嚼性均明顯升高，常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮的薏米硬度均明顯升高，而微波預熟化的薏米的硬度降低；沸水煮15 min，燜5 min后，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化工藝制備的預熟化薏米均能與小米實現(xiàn)共煮同熟。

表2 預熟化前后薏米蒸煮質(zhì)構(gòu)分析Table 2 Texture analysis of coix seed before and after preripening

2.2.3 色澤的分析

預熟化后薏米和原料薏米的色度對比分析如表3所示。

表3 預熟化前后薏米色度對比分析Table 3 Chromaticity analysis of coix seed before and after pre-ripening

與原料薏米相比，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化的薏米的L*值和a*值均降低，3種預熟化處理工藝使薏米亮度降低，顏色偏綠；常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮薏米b*值均降低，熟化后的薏米顏色偏綠，而微波熟化后薏米b*值升高，說明經(jīng)過微波熟化的薏米顏色會變黃。3種預熟化工藝均不同程度改變薏米的色澤[20]。

3 結(jié)論

在最大程度不破壞薏米外觀結(jié)構(gòu)的基礎上，采用常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波的預熟化工藝，使薏米的糊化度在35%以上時，均能實現(xiàn)薏米與小米在沸水中煮15 min，燜5 min后共煮同熟。與未處理的薏米相比，薏米常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化后脂肪含量增加；常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮使薏米中蛋白質(zhì)含量增加，而微波預熟化對薏米的中蛋白質(zhì)含量無明顯影響。沸水中煮15 min，燜5 min后，預熟化后薏米的彈性、膠黏性和咀嚼性均明顯升高，能與小米共煮同熟。薏米常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化工藝均不同程度改變薏米的色澤。