燜制時間對米飯食用品質(zhì)的影響

孫洋，沙文軒，劉薇，黃南娟，張貝寧，周曉燕

（1.揚(yáng)州大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.江蘇省淮揚(yáng)菜產(chǎn)業(yè)化工程中心，江蘇 揚(yáng)州 225127；3.中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室，江蘇 揚(yáng)州 225127；4.無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214151）

稻米作為一種主食，為世界上50% 以上的人口提供了至少20% 的每日卡路里攝入量[1]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活質(zhì)量改善，人們對于米飯的食用品質(zhì)要求也在不斷提高[2]。米飯的食用品質(zhì)主要包括質(zhì)構(gòu)特性（硬度、彈性、黏性等）、外觀品質(zhì)（亮度、白度）以及氣味特性（揮發(fā)性物質(zhì)）等[3]。米飯的食用品質(zhì)主要受到大米組分和蒸煮方式的影響，而使用電飯煲蒸煮米飯現(xiàn)已成為人們?nèi)粘Ｅ腼兠罪堊顬楸憬莸姆绞街弧?/p>

米飯在電飯煲的煮制過程中會經(jīng)過吸水、升溫、沸騰和燜飯4 個階段，而燜飯是米飯蒸煮過程中的最后一道工序，對米飯的食用品質(zhì)具有至關(guān)重要的影響[4-5]。Zeng 等[6]通過對米飯4 個不同蒸煮階段風(fēng)味揮發(fā)物變化的測定，認(rèn)為當(dāng)燜飯時間為30 min 時，此時的米飯風(fēng)味揮發(fā)性物質(zhì)蒸發(fā)迅速，米飯的食味品質(zhì)最佳。邵帥臻等[7]通過氣相色譜-質(zhì)譜分析對焦香米飯中含有的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測定，從而明確米飯在燜制階段的升溫參數(shù)，得出在175 ℃下燜制20 min 可以明顯提高風(fēng)味物質(zhì)的生成。張清霞[8]通過單因素試驗研究燜制后米飯品質(zhì)及水分遷移的影響，得出隨著保溫時間的延長，米飯的黃變更為顯著且均一性變差的結(jié)論。張玉榮等[9]選用經(jīng)過不同米水比浸泡后的粳米和秈米，研究不同燜制時間對米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)米飯燜制20 min 時的食味品質(zhì)最佳，但其并未對米飯消化特性進(jìn)行研究。

目前，國內(nèi)外對燜制時間的研究主要用于電飯煲的功能優(yōu)化，并沒有系統(tǒng)地研究米飯在燜制后對于人體消化性能的影響。本文旨在研究燜制時間對米飯的質(zhì)構(gòu)特性、營養(yǎng)組分、微觀結(jié)構(gòu)以及淀粉、蛋白消化特性的影響，以期為改善米飯食味品質(zhì)和提升營養(yǎng)價值提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粳米（南粳9108）：市售；α-淀粉酶（40 000 U/mL）：上海伊卡生物技術(shù)有限公司；葡萄糖淀粉酶（100 000 U/mL）：上海阿拉丁生物科技有限公司；胃蛋白酶（1 200 U/g）、胰蛋白酶（50 000 U/g）、茚三酮、無水乙醇、3，5-二硝基水楊酸、鹽酸、氫氧化鈉、乙酸鉛、硫酸鈉、硫酸銅、石油醚、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖、亞甲藍(lán)、甲基紅：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。所有試劑均為分析純；試驗用水為純凈水。

1.2 儀器與設(shè)備

電飯煲（MB-FB08M30）：美的集團(tuán)股份有限公司；精密天平（ZG-TP101）：哈爾濱眾匯衡器有限公司；恒溫水浴鍋（HH-1）：國華電器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（TMS—PRO）：美國FTC 公司；手持色差儀（3nH）：深圳市三恩時科技醫(yī)學(xué)科技有限公司；氣浴恒溫振蕩器（SHZ-82）：上海平軒科學(xué)儀器有限公司；臺式高速冷凍離心機(jī)（H2050R）：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；可見分光光度計（722N）：上海菁華科技儀器有限公司；卡路里分析儀（CA-HM）：北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；發(fā)射掃描電子顯微鏡（S-4800Ⅱ）、離子濺射鍍膜儀（SDS500）：日本日立公司。

1.3 米飯樣品工藝流程

淘洗（用純凈水淘洗3 次，每次10 s）→浸泡（置于50 ℃的純凈水中浸泡30 min）→煮制（25 min）→燜制（燜制時間分別為0、10、20、30、40 min）→取樣待測（25 ℃冷卻30 min）。

1.4 方法

1.4.1 質(zhì)構(gòu)測定

參照鄧靈珠[10]的方法并稍作修改，測定米飯質(zhì)構(gòu)特性，將冷卻1 h 后的米飯置于燒杯中，采用四點法從中取出3 粒完整飽滿的米飯粒呈環(huán)形封閉狀擺放于載物臺中心進(jìn)行測定，采用圓柱形測試探頭（P32）進(jìn)行壓力測試。測定參數(shù)為測試前后速率均為1 mm/s，測試中速率0.5 mm/s，距離8 mm，第一次壓縮程度為40%，第二次壓縮程度為70%，測試力0.1 N，觸發(fā)值20 g，壓縮2 次，間隔3 s。以硬度、黏附性、彈性、咀嚼性評價米飯質(zhì)構(gòu)。

1.4.2 色差測定

使用手持色差儀對采取不同燜制時間且處于電飯煲同一位置的飯團(tuán)進(jìn)行色差測定。每個樣品平行測定5 次，測量結(jié)果取平均值。色空間選取L*值、a*值、b*值，其中L*值表示物質(zhì)的明暗程度，L*值越大則表示物質(zhì)的亮度越高，若越小則表示物質(zhì)的亮度越低；a*值表示物質(zhì)的紅綠程度，當(dāng)a*值為負(fù)時，表示該物質(zhì)的色度偏綠，當(dāng)a*值為正時，表示該物質(zhì)的色度偏紅；b*值表示物質(zhì)的黃藍(lán)程度，當(dāng)b*值為負(fù)時，表示該物質(zhì)的色度偏藍(lán)，當(dāng)b*為正值時，表示該物質(zhì)的色度偏黃。白度（W）計算公式如下。

1.4.3 主要營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)的測定

使用卡路里分析儀進(jìn)行主要營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)測定，將樣品預(yù)熱30 min 后置于測量皿中，測定并記錄各營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)的數(shù)值。

1.4.4 淀粉含量測定

參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測定》中的酸水解法進(jìn)行淀粉含量測定。

1.4.5 淀粉消化特性

參考Englyst 等[11]的方法，并稍作修改，準(zhǔn)確稱取1 g 米飯樣品于離心管中，加入10 mL 醋酸鈉緩沖溶液（0.2 mol/L）在10 000 r/min 的轉(zhuǎn)速下均質(zhì)10 s，置于37 ℃的氣浴恒溫振蕩器10 min，使之提前預(yù)熱以達(dá)到人體體溫[12]。加入1 mL α-淀粉酶溶液（290 U/mL）和4 mL 葡萄糖淀粉酶溶液（15 U/mL），置于37 ℃環(huán)境中繼續(xù)恒溫振蕩使樣品消化均勻。分別在0、10、20、30、60、90、120、180 min 時取0.5 mL 的消化液，加入4.5 mL無水乙醇，4 000 r/min 常溫離心15 min，取上清液。采用二硝基水楊酸法測定樣品中葡萄糖含量。米飯樣品中的快消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）含量（W1，%）、慢消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）含量（W2，%）、抗性淀粉（resistant starch，RS）含量（W3，%）、水解指數(shù)（hydrolysis index，HI），以及估計血糖生成指數(shù)（expected glycemic index，eGI）的計算公式如下。

式中：G20、G120分別為樣品在20、120 min 時的葡萄糖質(zhì)量，mg；m1為總淀粉質(zhì)量，mg；m2為樣品中葡萄糖質(zhì)量，mg；S1為水解曲線下的面積；S2為白面包水解曲線下的面積；H為水解指數(shù)，%；Y為估計血糖生成指數(shù)。

1.4.6 蛋白消化特性

參考Chmiel 等[13]的方法并稍作修改，準(zhǔn)確稱取5.00 g 米飯，加入0.1 mol/L 鹽酸定容至50 mL，10 000 r/min均質(zhì)10 s，置于37 ℃的氣浴恒溫振蕩器10 min，以達(dá)到人體體溫。 加入1.25 g 胃蛋白酶（1 200 U/g），迅速置于37 ℃恒溫振蕩箱中反應(yīng)2 h，將pH 值調(diào)至7，加入1 mL 胰蛋白酶溶液（50 000 U/g），置于恒溫振蕩箱中繼續(xù)反應(yīng)2 h，每隔30 min 取樣液5 mL，迅速將其在100 ℃恒溫水浴鍋中滅酶5 min 后，4 000 r/min離心15 min，取上清液。以茚三酮法測定游離氨基酸含量。

1.4.7 微觀結(jié)構(gòu)測定

采用發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察。樣品經(jīng)過48 h 冷凍干燥后，對其進(jìn)行切片，黏附在樣品臺上，用離子濺射鍍膜儀對樣品進(jìn)行離子濺射鍍金，利用發(fā)射掃描電子顯微鏡將樣品分別放大500、2 000 倍拍照，對其進(jìn)行掃描觀察，電壓設(shè)置為10 kV。

1.4.8 感官評定

評分標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T 15682—2008《糧油檢驗稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法》的方法，并稍作修改，感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 米飯的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of rice

1.5 數(shù)據(jù)分析

每組數(shù)據(jù)均重復(fù)3 次，使用Microsoft Excel 2013統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)，采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行方差分析，Origin 2017 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 燜制時間對米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響

燜制時間對米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響見表2。

表2 燜制時間對米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of stewing time on texture characteristics of rice

由表2 可知，隨著燜制時間的延長，米飯的質(zhì)構(gòu)特性隨之變化。米飯的硬度和咀嚼性呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，黏附性和彈性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這與黃天柱等[14]的結(jié)論相符。當(dāng)燜制時間低于10 min 時，此時的米飯硬度較高、彈性較差，這是由于在過短的燜制時間內(nèi)，米飯的水分分布不均，殘余的水分使得米粒中央部分的淀粉糊化不均，此時的米飯口感較硬，食味品質(zhì)較差；當(dāng)燜制時間在10~20 min 時，米粒逐步吸收多余的水分，從而進(jìn)一步發(fā)生糊化，彈性增加[15]；當(dāng)燜制時間為20 min 時，此時的米飯軟硬適中、彈性較好、口感最佳；當(dāng)燜制時間大于20 min 時，此時的米飯硬度過高且微微發(fā)黃，這可能是由于電飯煲內(nèi)的壓力不斷上升，米粒之間的水分出現(xiàn)遷移及再分布，促使米飯發(fā)生美拉德反應(yīng)，顏色加深，黏附性降低，食味品質(zhì)也隨之降低。

2.2 燜制時間對米飯色澤的影響

色澤作為食品最直觀的外在表現(xiàn)，是感官評價的重要指標(biāo)。色澤參數(shù)L*值、a*值、b*值、W在燜制過程中的變化如表3 所示。

表3 燜制時間對米飯色澤的影響Table 3 Effect of stewing time on color of rice

由表3 可知，隨著燜制時間的延長，L*值和W呈先升高后降低的趨勢，這是由于米飯在燜制的過程中不斷吸水，糊化程度增強(qiáng)，使其對光的反射程度逐漸增加，但隨著燜制時間的延長，由于米粒之間的水分逐漸減少，淀粉水解，更多的還原性糖游離出來，使米飯的光澤度降低[16]；b*值呈現(xiàn)上升趨勢，這是由于在燜制過程中，隨著電飯煲內(nèi)的壓力與溫度的上升，促使米飯發(fā)生了美拉德反應(yīng)[17]。因此燜制時間在20 min 左右時，米飯的色澤觀感最佳。

2.3 燜制時間對米飯主要營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)的影響

燜制時間對米飯主要營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)的影響見表4。

表4 燜制時間對米飯主要營養(yǎng)成分與熱量指標(biāo)的影響Table 4 Effect of stewing time on main nutrients and caloric index of rice

由表4 可知，米飯的水分含量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，這是由于米粒在燜制前期吸水膨脹糊化，而燜制后期由于高溫和美拉德反應(yīng)促使米粒水分向外轉(zhuǎn)移或減少；碳水化合物和卡路里含量呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，這是由于米飯總體含水量上升，碳水化合物和卡路里由于水分占比增大而均呈現(xiàn)減小的趨勢；淀粉含量出現(xiàn)較為明顯的下降趨勢，這是由于米飯不斷吸水而使得淀粉表面產(chǎn)生更多且密集的氣孔，此時淀粉的糊化性能更好，膨脹率更高，生成還原性糖而使得總體淀粉含量降低[18]；當(dāng)燜制時間為40 min 時，此時的蛋白質(zhì)含量相比于20 min 時出現(xiàn)明顯下降的趨勢，這可能是因為當(dāng)電飯煲內(nèi)的溫度達(dá)到一定條件后，大米蛋白水解產(chǎn)生了多肽和氨基酸，同時水分占比的增多使其含量相對減少[19]；脂肪含量并沒有出現(xiàn)明顯的變化趨勢。

2.4 燜制時間對米飯淀粉體外消化特性的影響

燜制時間對米飯淀粉水解指數(shù)的影響見圖1，對米飯淀粉體外消化特性的影響見表5。

圖1 燜制時間對米飯淀粉水解率的影響Fig.1 Effect of stewing time on hydrolysis rate of starch in rice

表5 燜制時間對米飯淀粉體外消化特性的影響Table 5 Effect of stewing time on in vitro digestion characteristics of starch in rice

由圖1 可知，隨著燜制時間延長，米飯的淀粉水解指數(shù)隨之升高。這可能是因為米飯在燜制的過程中受熱以及不斷地從周圍吸收水分，淀粉分子的無定形區(qū)迅速分解，在米飯成熟前使得淀粉提前糊化，從而提高了淀粉水解指數(shù)[20]。

由表5 可知，隨著燜制時間的延長，RS 含量逐漸減少，但RDS 含量逐漸升高，這可能是因為隨著糊化度的增加，米飯的淀粉結(jié)構(gòu)被破壞完全，增大了與消化酶的接觸面積，從而使得一些難以消化的RS 轉(zhuǎn)化成RDS[21]。隨著淀粉水解指數(shù)的上升，eGI 也隨之上升，這對人體健康產(chǎn)生不利影響，而較高的RS、SDS 含量和較低的RDS 含量能夠更好地控制eGI。燜制時間低于20 min 時，RDS 含量上升緩慢，但當(dāng)燜制時長高于20 min 時，RDS 含量迅速上升，這是因為當(dāng)達(dá)到一定溫度時，米粒出現(xiàn)大量的裂縫和空隙，因此水解酶能夠輕易地進(jìn)入淀粉分子內(nèi)部，使得淀粉加速分解，但過量的RDS 對餐后血糖穩(wěn)定造成不利影響，因此燜制時長控制在20 min 時，較為適宜[22]。

2.5 燜制時間對米飯蛋白體外消化特性的影響

燜制時間對米飯蛋白體外消化特性的影響見圖2。

圖2 燜制時間對米飯蛋白體外消化特性的影響Fig.2 Effect of stewing time on in vitro digestion characteristics of protein in rice

由圖2 可知，隨著燜制時間的延長，米飯在體外消化過程中的游離氨基酸含量呈上升趨勢。在胃消化階段，不同燜制時間的米飯生成游離氨基酸的速度較低，這表明此時的燜制時間對米飯蛋白質(zhì)消化特性影響較小，而當(dāng)加入胰蛋白酶時，此時米飯的游離氨基酸生成速率均有所增加，這是由于胰蛋白酶能夠作用于胃蛋白酶不能利用的肽鍵，結(jié)合淀粉消化分析，此時由于淀粉水解程度加深，淀粉分子結(jié)構(gòu)充分伸展，更有利于蛋白酶的酶解作用，從而使得游離氨基酸含量出現(xiàn)階梯式的上升[23]。燜制時間高于10 min 的米飯在加入胰蛋白酶后的消化階段所生成的游離氨基酸含量增長速度較快，這表明燜制時間高于10 min 的米飯蛋白質(zhì)消化性能較好[24]。這是由于米飯較長時間處于濕熱狀態(tài)，此時蛋白質(zhì)雙硫鍵不太穩(wěn)定，容易變性，進(jìn)而導(dǎo)致淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物的解體，此狀態(tài)下，會暴露出較多的蛋白酶結(jié)合位點。較短燜制時間米飯的蛋白質(zhì)的消化率較低，可能的原因是吸水和升溫的過程較短，使得蛋白質(zhì)的解離程度較低。

2.6 燜制時間對米飯微觀結(jié)構(gòu)的影響

燜制時間對米飯微觀結(jié)構(gòu)的影響圖3。

圖3 燜制時間對米飯微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of stewing time on microstructure of rice

由圖3 可知，在米飯樣品燜制過程中，由于電飯煲內(nèi)的溫度逐漸升高，使得水分子在米飯中的流動性與擴(kuò)散性增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致米飯表面出現(xiàn)孔洞與空隙。未經(jīng)燜制的樣品表面孔洞較小且緊密，燜制過后的樣品孔洞空隙有所增大，并且隨著燜制時間的延長，樣品表面的孔洞相互聯(lián)結(jié)，出現(xiàn)明顯變大加深的趨勢。在燜制時間為20 min 時，此時樣品表面的孔洞明顯增大；而在燜制時間為40 min 時，此時的米飯表面破碎感明顯，空隙變小，孔洞也變得較為密集，樣品的表面開始結(jié)塊。分析可知在樣品燜制的過程中，隨著米飯水分含量的增加，米飯樣品中的淀粉顆粒吸水糊化，出現(xiàn)凝膠化物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致淀粉破裂，孔洞增加。燜制時間過長時，米飯的水分逐漸蒸發(fā)，蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性，進(jìn)而限制米飯的進(jìn)一步糊化，米飯的孔洞面積因此減小。

2.7 燜制時間對米飯感官品質(zhì)的影響

燜制時間對米飯感官品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 燜制時間對米飯感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of stewing time on sensory quality of rice

由圖4 可知，隨著燜制時間的延長，米飯的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)米飯未經(jīng)燜制時，口感較硬，香味清淡并不明顯；燜制10 min 時，口感上稍顯軟爛、黏牙，適口性欠佳，但感官品質(zhì)上升；隨著燜制時間逐步延長到20 min 時，此時的米飯充分吸水糊化，顏色潔白，香味濃郁，軟硬適中，感官品質(zhì)最佳；燜制時間到達(dá)40 min 時，米飯顏色微黃且口感較硬，感官評分較低。由此可知，燜制20 min 的米飯感官品質(zhì)最佳。

3 結(jié)論

研究表明，不同燜制時間對米飯的質(zhì)構(gòu)特性、營養(yǎng)組成、微觀結(jié)構(gòu)以及消化性能有明顯影響。在燜制時間為20 min 時，此時米飯的質(zhì)構(gòu)、感官品質(zhì)最佳，米飯的水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物含量有所提高，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)燜制20 min 也可以明顯提高米飯淀粉和蛋白質(zhì)消化特性。因此，燜制時長為20 min 的米飯食味品質(zhì)最佳。后續(xù)可對在燜制過程中米飯的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步研究驗證。