擠壓重組米蒸煮條件的優(yōu)化及其品質(zhì)特性分析

段玉敏, 佟麗鳳, 肖志剛, 王 鵬

(沈陽(yáng)師范大學(xué) 糧食學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034)

0 引 言

米飯的蒸煮是指通過(guò)添加適量水使米粒含水量達(dá)到一定的比例,然后通過(guò)加熱熟制方式使之成為飯的過(guò)程。米飯蒸煮的實(shí)質(zhì)是米粒內(nèi)部淀粉糊化的過(guò)程,淀粉的糊化程度及糊化均勻性是影響米飯蒸煮品質(zhì)的重要因素,而米飯的蒸煮特性又決定了大米的食用品質(zhì)[1]。米水比例是影響淀粉糊化均勻性的一個(gè)重要因素,浸泡過(guò)程能夠促進(jìn)米粒對(duì)外加的水分進(jìn)行吸收并達(dá)到適度膨脹,水分經(jīng)浸泡會(huì)從米粒表面滲入內(nèi)核而被吸收,這對(duì)于米粒中的淀粉在蒸煮過(guò)程中充分糊化具有促進(jìn)作用,從而影響米飯的食用品質(zhì)[2]。

米飯的蒸煮理化性質(zhì)包括直鏈淀粉含量、吸水率、體積膨脹率、米湯固體溶出物和碘藍(lán)值等[3]。米飯的蒸煮理化性質(zhì)與感官評(píng)價(jià)共同決定了米飯的食用品質(zhì)[4]。張玉榮等[5]認(rèn)為,宜采用感官評(píng)價(jià)與理化性質(zhì)相結(jié)合的方式對(duì)大米蒸煮后的食味品質(zhì)特性進(jìn)行評(píng)定,且以感官評(píng)價(jià)為主,以理化性質(zhì)測(cè)定為輔。夏凡等[6]通過(guò)研究大米理化性質(zhì)與其食用品質(zhì)相關(guān)性發(fā)現(xiàn),大米中的直鏈淀粉含量是影響米飯品質(zhì)最關(guān)鍵的因素。

擠壓重組米是指以淀粉類食品為原料,如碎米,通過(guò)添加各種營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化物質(zhì),如維生素、礦物質(zhì)微量元素等,或直接將五谷雜糧粉作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化成分并按一定比例進(jìn)行添加,然后經(jīng)預(yù)混、擠壓造粒、糊化、干燥,最終制成外形與天然大米相似的顆粒產(chǎn)品,也稱之為人造米、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米等[7-8]。Shao等[9]制備了利用蘑菇進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的擠壓重組米,并優(yōu)化了擠壓重組米的加工條件,分析了擠壓重組米的消化性和抗氧化能力等。Wang等[10]主要研究了擠壓和添加紫薯粉對(duì)擠壓重組大米的結(jié)構(gòu)和體外消化率的影響。目前,關(guān)于擠壓重組米的報(bào)道多是關(guān)注其生產(chǎn)工藝及營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化效果方面的研究,鮮有關(guān)于其蒸煮方式及蒸煮品質(zhì)方面的報(bào)道。

為了能夠?qū)δ朊准庸み^(guò)程的副產(chǎn)物碎米和米糠進(jìn)行高值化利用,本試驗(yàn)前期探索將碎米和米糠作為原料,以糙米中米糠與白米的組分比例及營(yíng)養(yǎng)成分含量作為參照進(jìn)行配方設(shè)計(jì),采用擠壓方式制備出由米糠作為膳食補(bǔ)充劑的擠壓重組米,使其具有相近于糙米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。為了進(jìn)一步探究所制備的擠壓重組米的食用品質(zhì),本文以實(shí)驗(yàn)室自制的米糠營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化擠壓重組米(以下簡(jiǎn)稱擠壓重組米)為原料,對(duì)其開(kāi)展蒸煮食用品質(zhì)研究,具體包括對(duì)蒸煮條件的確定與優(yōu)化、蒸煮理化性質(zhì)的測(cè)定和食用感官評(píng)定,以確定擠壓重組米的食用品質(zhì)特性,并將市售的粳米和糙米進(jìn)行蒸煮用作對(duì)照,以期為擠壓重組米的蒸煮方式研究提供借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

擠壓重組米:實(shí)驗(yàn)室自制(碎米∶米糠=88∶12,擠壓機(jī)工作參數(shù):物料水分含量為30%,螺桿轉(zhuǎn)速為200 rpm,機(jī)筒溫度為90 ℃);粳米、粳糙米:購(gòu)自哈爾濱展鵬米業(yè)有限公司。

BSA224S-CW電子分析天平:德國(guó)Sartious公司;FS406C電飯煲:廣東美的生活電器制造有限公司;TA-XT32質(zhì)構(gòu)儀:英國(guó)Stabe Micro System公司;Avanti J-E多用途高效離心機(jī):美國(guó)Beckman Coulter公司;UV-9000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):上海元析儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 擠壓重組米蒸煮工藝流程

擠壓重組米100 g→在適量水中浸泡一定時(shí)間→電飯煲蒸煮至保溫狀態(tài)。

1.2.2 擠壓重組米電飯煲蒸煮單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以浸泡時(shí)間、米水比例、保溫時(shí)間為影響因素,以質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)(硬度和彈性)和感官評(píng)定得分為考察指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn),具體試驗(yàn)條件如下:

1) 米水比例單因素試驗(yàn)。米水比例依次選取為1∶0.6,1∶0.8,1∶1,1∶1.2,1∶1.4,浸泡時(shí)間為25 min,保溫時(shí)間為20 min。

2) 浸泡時(shí)間單因素試驗(yàn)。浸泡時(shí)間依次選取為10,20,30,40,50 min,米水比例為1∶1,保溫時(shí)間為20 min。

3) 保溫時(shí)間單因素試驗(yàn)。保溫時(shí)間依次選取為0,10,20,30,40 min,米水比例為1∶1,浸泡時(shí)間為25 min。

1.2.3 擠壓重組米電飯煲蒸煮正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在電飯煲蒸煮單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用正交表L9(34),選取浸泡時(shí)間、米水比例、保溫時(shí)間為影響因素,以感官評(píng)定得分為考察指標(biāo),進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 電飯鍋蒸煮正交試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Encode table of orthogonal experimental factors and levels in rice cooker

1.2.4 感官評(píng)定方法

選擇10名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的食品專業(yè)研究生進(jìn)行米飯感官評(píng)價(jià),采用百分制,對(duì)產(chǎn)品的氣味、外觀、結(jié)構(gòu)、適口性、滋味、冷飯質(zhì)地等方面進(jìn)行評(píng)定,得到的分?jǐn)?shù)取平均值作為產(chǎn)品得分。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)標(biāo)(GB/T 15682—2008)執(zhí)行。

1.2.5 擠壓重組米米飯質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定[11]

利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定蒸煮后擠壓重組米米飯的硬度和彈性,質(zhì)構(gòu)儀的測(cè)試參數(shù)設(shè)置如下:測(cè)前速度為10 mm·s-1,測(cè)試速度為0.5 mm·s-1,測(cè)后速度為5 mm·s-1,壓縮比例為75%。

測(cè)定時(shí),每次在蒸煮的擠壓重組米米飯中間層的不同部位隨機(jī)取3粒米,對(duì)稱平放在質(zhì)構(gòu)儀的載物臺(tái)上,每個(gè)樣品測(cè)定6次,去掉最大和最小的2個(gè)測(cè)定結(jié)果,取剩余4次結(jié)果計(jì)算平均值。

1.2.6 擠壓重組米米飯的蒸煮理化性質(zhì)測(cè)定

擠壓重組米米飯的蒸煮理化性質(zhì)測(cè)定主要參考周顯青[12]的方法,并作適當(dāng)修改。

1.2.6.1 直鏈淀粉含量測(cè)定

直鏈淀粉含量的測(cè)定參照GB/T 15683—2008。

1.2.6.2 吸水率的測(cè)定[12]

取W0g樣品,用排水法測(cè)出體積V0,將待蒸煮樣品放入已知質(zhì)量的銅絲籠中,然后將銅絲籠放到250 mL燒杯中,加入50 ℃蒸餾水至120 mL,在沸水鍋中煮制20 min,此后將銅絲籠取出并置于燒杯上至不再有米湯滴下,再將其放置在潔凈的干紗布上冷卻0.5 h,稱量蒸煮后的樣品重量為W1g,用排水法測(cè)出米飯?bào)w積V1,則吸水率為

1.2.6.3 體積膨脹率的測(cè)定[12]

按1.2.6.2的方法,蒸煮后樣品的體積膨脹率為

1.2.6.4 米湯固體溶出物的測(cè)定[12]

將1.2.6.2中的米湯稀釋至100 mL,準(zhǔn)確吸取米湯10 mL,放入已恒重的培養(yǎng)皿中,稱重量為W2,在105 ℃下烘干,稱重量為W3,則米湯固體溶出物為

1.2.6.5 碘藍(lán)值的測(cè)定[12]

將1.2.6.2中米湯倒入50 mL的比色管中,加水至25 mL,于40 ℃水浴振蕩60 min,再加入蒸餾水定容至50 mL,離心分離(3 000 r·min-1,15 min),取上清液5 mL,加入0.5 mL的KI-I2溶液、0.5 mL的0.1 mol·L-1的HCl溶液,加水并定容至50 mL,靜置15 min后于620 nm比色,將0.5 mL的0.1 mol·L-1的HCl溶液和0.5 mL的KI-I2溶液加蒸餾水定容至50 mL作空白,測(cè)定的吸光值表示碘藍(lán)值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)至少重復(fù)3次,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。采用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析;采用Origin 19.0軟件作圖;采用DESIGN 7.0進(jìn)行正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 米水比例對(duì)擠壓重組米蒸煮后食味品質(zhì)的影響

從表2和圖1中可以看出,隨著米水比例的增加,擠壓重組米米飯的感官評(píng)定得分不斷升高,米飯逐漸富有彈性,硬度也逐漸降低。當(dāng)米水比例為1∶1時(shí),蒸煮后的擠壓重組米米飯獲得較高的感官評(píng)定得分,米飯的軟硬程度和彈性也較為適中,米飯具有較佳的適口性。當(dāng)水分過(guò)低時(shí),蒸煮后的米飯偏硬且?jiàn)A生,出現(xiàn)糊鍋現(xiàn)象,這可能是由于米粒在浸泡期間吸水量不足,影響了米粒內(nèi)部淀粉在蒸煮過(guò)程中糊化的效果[13]。當(dāng)水分過(guò)高時(shí),由于米粒吸水量過(guò)飽和導(dǎo)致蒸煮后的米飯偏軟、缺乏彈性且黏度過(guò)大,伴有飯粒結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象,呈現(xiàn)出近似于粥的黏稠狀,因而適口性較不理想。綜合以上分析,為獲得適口性較為理想的擠壓重組米米飯,可將米水比例確定在1∶1附近。

圖1 米水比例對(duì)擠壓重組米米飯硬度和彈性的影響Fig.1 The effect of ratio of water content and rice on the hardness and springiness of cooked extruded reconstituted rice

表2 米水比例對(duì)擠壓重組米米飯感官評(píng)定得分的影響

2.2 浸泡時(shí)間對(duì)擠壓重組米蒸煮后食味品質(zhì)的影響

從表3和圖2可以看出,米飯的彈性隨浸泡時(shí)間先升高后降低,而硬度則呈逐漸下降的趨勢(shì),口感逐漸達(dá)到最佳后又變差。當(dāng)浸泡時(shí)間小于30 min時(shí),擠壓重組米米飯口感較差、硬度較大,米飯適口性不理想,這是由于擠壓重組米在浸泡過(guò)程中與水分接觸的時(shí)間較短,米粒吸水不均勻而導(dǎo)致其在蒸煮過(guò)程中表面先于內(nèi)部發(fā)生糊化,致使飯粒內(nèi)部較干硬而外部過(guò)于黏稠;當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到30 min時(shí),擠壓重組米具有與水分充分接觸的時(shí)間,米粒能夠均勻地吸收水分,從而在蒸煮過(guò)程中淀粉能夠由內(nèi)向外均勻地糊化,蒸煮后的米飯適口性較好,飯粒柔軟富有彈性,具有一定的光澤度;當(dāng)浸泡時(shí)間超過(guò)40 min時(shí),擠壓重組米米飯的彈性、硬度和適口性相繼開(kāi)始下降。因此,綜合考慮以上因素及實(shí)際蒸煮米飯的可操作便捷性,選取浸泡時(shí)間為30 min。

圖2 浸泡時(shí)間對(duì)擠壓重組米米飯硬度和彈性的影響Fig.2 The effect of soaking time on the hardness and springiness of cooked extruded reconstituted rice

表3 浸泡時(shí)間對(duì)擠壓重組米米飯感官評(píng)定得分的影響Table 3 The effect of soaking time on the sensory score of cooked extruded reconstituted rice

2.3 保溫時(shí)間對(duì)擠壓重組米蒸煮后食味品質(zhì)的影響

電飯煲結(jié)束蒸煮米飯并直接變成保溫模式后,蒸煮過(guò)程實(shí)際尚未完全結(jié)束,保溫過(guò)程是借助電飯煲內(nèi)蒸汽的余溫進(jìn)一步促進(jìn)淀粉完全糊化[14]。從表4和圖3中可以看出,當(dāng)保溫時(shí)間低于20 min時(shí),米飯適口性較差、缺乏彈性、硬度較大且出現(xiàn)硬心飯粒,電飯煲內(nèi)有剩余水分存在,這可能是由于保溫時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致飯粒中的淀粉未能完全糊化,造成飯粒對(duì)水分吸收不充分且不均勻;當(dāng)保溫時(shí)間為20 min時(shí),米飯具有較佳的適口性、軟硬適中且表面光亮,米飯香氣濃郁;當(dāng)保溫時(shí)間超過(guò)30 min時(shí),米飯的硬度反而升高且彈性降低,米飯的適口性下降,并伴有糊鍋現(xiàn)象出現(xiàn)。綜合以上分析,為獲得適口性較為理想的擠壓重組米米飯,應(yīng)將保溫時(shí)間確定在20 min左右。

表4 保溫時(shí)間對(duì)擠壓重組米米飯感官評(píng)定得分的影響Table 4 The effect of heat preserving time on the sensory score of cooked extruded reconstituted rice

2.4 蒸煮正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

如表5和表6所示,由R,F值的大小可知,影響擠壓重組米蒸煮感官得分的各因素大小次序?yàn)锳>C>B,即米水比例>保溫時(shí)間>浸泡時(shí)間。其中米水比例對(duì)擠壓重組米蒸煮感官品質(zhì)影響極顯著,保溫時(shí)間對(duì)擠壓重組米蒸煮感官品質(zhì)影響顯著。由k值大小可以確定最佳蒸煮因素水平組合為A2B2C3,即各因素水平為米水比例1∶1,浸泡時(shí)間30 min,保溫時(shí)間25 min,在此條件下蒸煮出的米飯軟硬適中且富有彈性,適口性較佳,米粒爽滑光澤性好,香氣濃郁,感官評(píng)定得分為66.2。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of orthogonal experiment

表6 正交試驗(yàn)方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment

2.5 擠壓重組米米飯理化性質(zhì)結(jié)果與分析

表7是擠壓重組米蒸煮后的理化性質(zhì)指標(biāo),通過(guò)與蒸煮后的粳米米飯和市售可食用的糙米米飯對(duì)比發(fā)現(xiàn),擠壓重組米米飯的吸水率、體積膨脹率介于粳米飯和糙米飯之間,相互差異性不顯著(P>0.05),米湯固體溶出物和碘藍(lán)值差異性顯著(P<0.05),由于選用與粳米和糙米同一品種的碎米作為擠壓重組米的生產(chǎn)原料,因而蒸煮后的直鏈淀粉含量變化不顯著(P>0.05)。

米飯蒸煮后的吸水率表示了米粒在蒸煮過(guò)程中對(duì)水分吸收的作用,體現(xiàn)在吸水后質(zhì)量的增加,而體積膨脹率則表示米粒經(jīng)蒸煮后容積的變化,一般都表現(xiàn)為容積的增大[15]。從表7中可以看出,粳米蒸煮后的吸水率和體積膨脹率均高于擠壓重組米,這可能是擠壓重組米在加工過(guò)程中淀粉顆粒結(jié)構(gòu)受到高溫、高壓、高剪切力的作用發(fā)生了一定程度的變化,并且由于擠壓重組米已經(jīng)部分糊化,因而其淀粉顆粒的吸水能力有所降低,體積膨脹能力也有所降低[16]。而糙米由于外表覆有一層米糠層,起到阻隔的作用[17],且米糠層中的纖維結(jié)構(gòu)未能像擠壓重組米中的纖維成分與淀粉經(jīng)擠壓作用后充分結(jié)合,從而導(dǎo)致糙米在蒸煮過(guò)程中不易吸水且膨脹受限,因而其吸水率和體積膨脹率均低于粳米飯和擠壓重組米米飯。

表7 擠壓重組米米飯、粳米飯和糙米飯的理化指標(biāo)Table 7 Physicochemical indicators of cooking-extruded reconstituted rice, cooking rice and cooking brown rice

米湯固形物含量的多少是體現(xiàn)產(chǎn)品蒸煮品質(zhì)的主要指標(biāo),已有研究指出,米飯的蒸煮食用品質(zhì)與米湯固形物含量呈正相關(guān),米湯固形物含量越高,米飯的口感就越好[13,18]。從表7中可以看出,擠壓重組米米飯的米湯固形物含量高于糙米飯而低于粳米飯,表明擠壓重組米的蒸煮食味品質(zhì)介于粳米與糙米之間,要好于糙米。碘藍(lán)值的大小取決于溶出的直鏈淀粉含量,碘藍(lán)值越大,說(shuō)明米湯中可溶性直鏈淀粉含量越高,米湯也越黏稠,蒸煮出的米飯適口性越好,軟硬適中富有彈性[12]。擠壓重組米米飯的碘藍(lán)值低于粳米飯而高于糙米飯,這可能是由于糙米表面的米糠層起到了阻隔的作用,且糙米米粒結(jié)構(gòu)較致密,導(dǎo)致直鏈淀粉在蒸煮過(guò)程中不易溶出,而擠壓重組米在擠壓加工過(guò)程中,脂質(zhì)會(huì)與直鏈淀粉形成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物[16],這影響了蒸煮過(guò)程中直鏈淀粉的滲出,碘藍(lán)值的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了擠壓重組米米飯的適口性略低于粳米飯而優(yōu)于糙米飯。

3 結(jié) 論

蒸煮試驗(yàn)優(yōu)化出擠壓重組米米飯的最佳蒸煮工藝為米水比例1∶1,浸泡時(shí)間30 min,保溫時(shí)間25 min,在此條件下蒸煮出的擠壓重組米米飯軟硬適中且富有彈性,具有較佳的適口性,米粒爽滑光澤性好,香氣濃郁。蒸煮后的理化性質(zhì)結(jié)果表明,擠壓重組米蒸煮后其吸水率、體積膨脹率、米湯固體溶出物(mg·g-1)和碘藍(lán)值均介于粳米飯和糙米飯之間,擠壓重組米的蒸煮食味品質(zhì)要好于糙米而略低于粳米。