大米超高压处理对脱水方便米饭品质的影响

段小明 张 蓓 冯叙桥 李萌萌 蔡茜彤 范林林

（渤海大学食品科学研究院辽宁省食品安全重点实验室，锦州 121013）

超高压（Ultra-high pressure processing，UHP）是一种新型的食品加工技术，当超高压作用于食品原料时，可在常温或较低的温度下，使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子的性质发生改变，达到改性和改变物料某些理化反应速度的效果［1-2］。随着超高压技术的不断发展，其对大米的加工效果也日益受到人们的关注。刘莉等［3］在大米浸泡时进行超高压处理，以促进浸泡液中溶质β-环糊精渗入米粒内部，更有效地抑制米饭老化。朱转等［4］研究表明，大米浸泡和超高压预处理能够提高米饭淀粉中快速消化淀粉（RDS）和慢速消化淀粉（SDS）的含量，降低抗性淀粉（RS）的含量，从而提高了米饭的消化特性。高嘉琦［5］研究了超高压处理对大米感官品质的影响，认为大米超高压处理后制得米饭的色泽均匀，有光泽，无裂缝，口感良好，有嚼劲和弹性，感官品质明显优于对照样品。上述研究说明超高压或超高压辅助处理可在一定程度上改变米饭的品质特性。

方便米饭是一种较为新兴的方便食品，其种类繁多，目前市场上主要有α-化米饭、软罐头米饭、速冻米饭等［6］，热风干燥方便米饭是α-化米饭的一种，现有的热风干燥方便米饭还存在复水时间长，回生现象严重、香气损失大、感官品质欠佳等问题［7］，如何有效利用食品加工技术或食品添加剂在一定程度上解决上述问题、改善方便米饭的食用品质一直是人们研究的热点，目前关于超高压加工对方便米饭品质影响方面的研究相对较少。本试验对大米进行不同超高压处理后制得热风干燥方便米饭，对方便米饭的复水性和色泽，复水后方便米饭的质构和理化指标（碘蓝值、透光率）进行了测定，以考察超高压处理对热风干燥方便米饭品质的影响，探讨超高压处理是否适合作为热风干燥方便米饭原料米的预处理方式，为超高压技术应用于谷物加工提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

盘锦、五常大米：市售。

C21-RH2101多功能电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；TA.XT-plus质构仪：英国Stable Micro Systems公司；HPP.L2-600／0.6超高压设备：天津市华泰森淼超高压设备有限公司；722N可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；DZ-500／2S型真空包装机：诸城市舜康包装机械有限公司；DHG-9240A电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；CR-400色差计：日本 Konica Minolta公司；TDL-5-A台式低速离心机：上海安亭科学仪器厂；FW-200高速万能粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 方便米饭制备工艺流程

大米→淘洗→浸泡→超高压处理→蒸煮（米水比：1∶1；常压；15 min）→米饭→冷却→浸渍离散（米饭与水的比：1∶1；40℃；30 s）→沥干水分→热风干燥（80℃，90 min）→方便米饭

1.2.2 大米前处理

称取50 g大米并淘洗。将淘洗后的大米进行浸泡，浸泡条件为∶米水比：1∶2、浸泡温度40℃、浸泡时间40 min。浸泡结束后，沥干大米水分，将其装入经高温灭菌的蒸煮袋（15 cm×10 cm）中并抽真空密封。

1.2.3 大米超高压处理方法

将包装好的大米放入超高压设备的施压容器并保证其浸没于传压介质（水）中，对其分别施加200、400、600 MPa的压力，保压时间10 min，处理温度15℃。浸泡后未经超高压处理（0 MPa）的大米作为对照试验组。

1.2.4 方便米饭的质构测定［8-9］

取5 g形态完整的热风干燥方便米饭于50 mL的烧杯中，加入10 mL约90℃的热水，将烧杯置于90℃的水浴中保温10 min。使用质构仪在 TPA（Texture Profile Analysis）模式下测定复水后方便米饭的质构指标（硬度、弹性、咀嚼性、凝聚性、回复性、黏着性），具体测定方法为：将6粒完整饱满的米粒放在测试台中央，将米粒平放，上表面不能有突起，下表面不能有悬空。平行5次，结果取平均值。

测定参数：测前速度1.00 mm／s；测试速度0.5 mm／s；测后速度 1.00 mm／s；压缩比 90.0%；2次压缩间隔时间5.00 s；探头型号SMSP50。

1.2.5 方便米饭复水率测定［10］

称取方便米饭样品A g于烧杯中，加入5倍的沸水后立即加盖。密闭5 min后，立即沥干水分并用滤纸吸干表面水分，称重为B g，则：复水率＝B／A。

1.2.6 方便米饭复水时间测定［11］

将一定量的方便米饭置于装有100℃开水的烧杯中，并加盖，待米粒完全复水（米粒中心完全软化）后，记下所用时间。

1.2.7 方便米饭碘蓝值测定［12］

取方便米饭5.00 g于烧杯中，加入20 mL沸水，浸泡8 min，随后进行离心（3 000 r／min，15 min）。取离心得到的上清液5 mL，加入到含有0.5 mL 0.01 mol／L碘液、0.5 mL 0.1 mol／L HCl溶液和蒸馏水约40 mL的比色管中，定容至50 mL，静置15 min后于620 nm波长下比色。以0.5 mL 0.01 mol／L碘液＋0.5 mL 0.1 mol／L HCl溶液定容至50 mL的溶液作为参比溶液。以吸光值表示碘蓝值。

1.2.8 方便米饭透光率测定［12］

方便米饭前处理同1.2.7，取离心得到的上清液于620 nm波长下比色，以蒸馏水为参比，透光值T表示透光率。

1.2.9 方便米饭色差测定［13-14］

热风干燥样品粉碎，过0.25 mm（60目）筛，采用色差仪测定。L*值表示黑白亮度，值越大则越白亮；a*值表示红绿度，其中正值表示偏红，负值表示偏绿；b*值表示红蓝度，其中正值表示偏黄，负值表示偏蓝。方便米饭白度（W）的计算公式为：W＝100-［（100-L*）2＋a*2＋b*2］1／2，每次测量重复 5次，结果取平均值。

1.2.10 数据处理

采用SPSS19.0软件对数据进行单因素方差分析，检验组间显著性差异，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 大米超高压处理对方便米饭质构的影响

食品的食用品质主要是指其质地特征，质地作为表征食品流变性的重要指标之一，对食品的加工处理有着重要的影响，同时也决定着消费者对产品的认可度［15］。图1反映了大米超高压处理对方便米饭咀嚼性、黏着性、凝聚性、硬度、弹性、回复性的影响，结合Duncan多重比较可知，五常大米超高压处理后制得方便米饭6个质构指标的数值均显著低于对照（P＜0.05），不同高压处理的五常大米制得方便米饭的黏着性、咀嚼性、凝聚性、回复性差异均不显著（P＞0.05）。盘锦大米超高压处理后制得方便米饭除黏着性之外的5个质构指标的数值均显著低于对照（P＜0.05）；不同高压处理的盘锦大米制得方便米饭的黏着性、弹性、咀嚼性、凝聚性、回复性均无显著差异（P＞0.05）。2种大米高压处理后，其方便米饭的硬度、咀嚼性均随处理压力的增大而增大，黏着性随处理压力的增大而降低；随着盘锦大米处理压力的增大，方便米饭的弹性逐渐降低，凝聚性、回复性逐渐增大；而五常高压处理组制得方便米饭弹性、凝聚性、回复性变化的规律性不明显。

图1 大米超高压处理对方便米饭质构的影响

Tian等［16］的研究表明普通大米和糯米加压浸泡（300或400 MPa，25 min）后，制得米饭的硬度显著降低，弹性升高，凝聚性显著增大，这可能是因为压力浸泡阻止了大米中直链淀粉和支链淀粉的溶出，抑制了米粒表面涂层的形成；加压浸泡过程中，米粒内部形成了更为紧密的网络结构，使得直链淀粉和支链淀粉发生了重新分布。Boluda-Aguilar等［17］研究了浸泡后超高压处理大米微波熟制后的质构特性。结果表明：300、400 MPa下处理2或4 min的大米及300、400 MPa下处理2或4 min后又在570 MPa下处理20 min的大米微波1.5 min制得米饭与大米微波10 min制得的米饭相比，硬度、咀嚼性、黏着性、回复性均较为接近，凝聚性较高。Prasert等［18］研究了蒸煮压力（80.0～195.8 MPa）对复水后方便米饭质构特性的影响后认为，压力使大米的糊化度升高，复水米饭质地较软，硬度和咀嚼性随蒸煮压力的升高而降低。侯磊等［19］将大米室温下浸泡90 min后进行超高压处理，发现随着处理压力的增大，米饭的黏着性逐渐升高。上述研究表明，大米压力施加阶段（浸泡中、浸泡后、蒸煮中）不同，制得米饭的质构变化情况有所不同；与本研究结果对比可知，超高压处理对新鲜米饭和脱水方便米饭质构的影响结果存在较大差别，这可能是因为：一方面，大米超高压处理的具体方式及参数、大米品种等均存在差别；另一方面，脱水米饭经历的干燥过程对其复水后质地有较大影响。

方便米饭的质地指标可间接预测其食用品质，硬度、黏着性、弹性、凝聚性、咀嚼性及回复性是表征方便米饭质构的参数，其中能直接反映米饭品质的参数是硬度和黏着性［20］。硬度越小、黏着性越大，方便米饭的食用品质越好［21］。大米经超高压处理后，方便米饭的硬度显著降低，同时黏着性、弹性、咀嚼性也均降低，导致方便米饭的食用品质下降。

2.2 大米超高压处理对方便米饭复水率、复水时间的影响

复水率和复水时间是衡量方便米饭复水性的重要指标。米饭淀粉老化程度［22］、米饭的组织结构［23］对方便米饭的复水性均有影响。由图2及Duncan多重比较可知，与对照相比，2种大米经超高压处理后，其方便米饭的复水率均显著降低（P＜0.05）；五常高压处理组制得方便米饭的复水率无显著差异（P＞0.05）；盘锦高压处理组中，200 MPa处理组制得方便米饭的复水率最低。相关研究表明，对一定条件下浸泡后得到的高水分大米施加高压（80.0～195.8 MPa）进行蒸煮却可使其制得方便米饭的复水率升高，这是因为大米高压蒸煮制得方便米饭的密度较低，而方便米饭的密度与其复水率呈负相关［18］。由图3及Duncan多重比较可知，与对照相比，2种大米经超高压处理后，方便米饭的复水时间缩短，其中600 MPa五常、盘锦处理组制得方便米饭的复水时间显著低于对照（P＜0.05），分别为9.8和9.5 min。

图2 大米超高压处理对方便米饭复水率的影响

图3 大米超高压处理对方便米饭复水时间的影响

方便米饭的复水率与口感呈极显著正相关，复水率较高的方便米饭感官品质较好［10］；复水时间决定了方便米饭食用的方便性。对试验结果综合分析可知，大米超高压处理对方便米饭的复水性有不良影响，其显著降低方便米饭的复水率；虽然2种大米600 MPa处理制得方便米饭的复水时间在统计学意义上显著低于对照，但对脱水方便米饭复水时间的改良效果不如淀粉酶［24］、蛋白酶［25］、蔗糖脂肪酸酯和β-环糊精［26］等食品添加剂；且在实际食用中，对方便米饭食用方便性的提升意义不大。

2.3 大米超高压处理对方便米饭碘蓝值、透光率的影响

方便米饭碘蓝值表征其溶解在水中的直链淀粉含量；透光率是透射光通量与入射光通量之比，米饭提取液越透明，透光率越高，米饭提取液越浑浊，透光率越低［27］。由图4～图5及 Duncan多重比较可知，超高压处理五常、盘锦大米制得方便米饭的碘蓝值显著高于对照（P＜0.05）；不同压力处理五常大米制得方便米饭的碘蓝值差异显著（P＜0.05），其中600 MPa处理组最高，不同压力处理盘锦大米制得方便米饭的碘蓝值差异显著（P＜0.05），其中400 MPa处理组最高，可能是因为大米中的淀粉经超高压处理后会使部分支链淀粉受压变为分子量小的直链淀粉［28］，直链淀粉含量增加，与碘的结合能力增强，故大米超高压处理后，方便米饭的碘蓝值升高。超高压处理五常、盘锦大米制得方便米饭的透光率显著低于对照（P＜0.05）；随着2种大米处理压力的增大，其方便米饭的透光率逐渐增大。

图4 大米超高压处理对方便米饭碘蓝值的影响

图5 大米超高压处理对方便米饭透光率的影响

方便米饭的理化指标与其食味值、感官品质密切相关。米饭碘蓝值和透光率与其食味值相关极显著（P＜0.01），随着米饭碘蓝值的增加及透光率的减小，食味等级有增加的趋势［29］；碘蓝值与米饭的香味呈正相关［30］，与口感呈负相关［10］；透光率与米饭口感、滋味呈显著负相关（P＜0.05）［31］。结合上述理论和试验结果可知，大米经超高压处理后，方便米饭的食味值有一定改善，香味有所提升，对口感的影响难以预测。

2.4 大米超高压处理对方便米饭色泽的影响

色泽是方便米饭重要品质指标之一，方便米饭的白度越大，越易被人们接受。L*值反映方便米饭的亮度，a*、b*值从单色角度分别反映方便米饭偏红或绿、蓝或黄的趋势，W则综合了上述3个色泽指标的变化，反映方便米饭的白度。由图6及Duncan多重比较可知，五常高压处理组制得方便米饭的L*值、a*值、b*值、W值与对照相比均无显著差异（P＞0.05）；各高压处理组制得方便米饭的a*值、b*值、W值差异也均不显著（P＞0.05）。盘锦大米200 MPa处理组制得方便米饭的L*值显著低于对照（P＜0.05），400与600 MPa处理组制得方便米饭的L*值与对照无显著差异（P＞0.05）；各高压处理组制得方便米饭的a*值为负值、b*值为正值且均显著高于对照（P＜0.05），即方便米饭偏绿、偏黄的趋势增大；3组高压处理组中，200 MPa处理组制得方便米饭的b*值最大，W值最低，600 MPa处理组制得方便米饭的b*值最小，W值最高。Tian等［16］的研究表明，大米压力浸泡处理使米饭的亮度值L*显著增大，饱和度值降低，这可能是因为超高压钝化了大米中的过氧化氢酶和多酚氧化酶，抑制了酶促褐变的发生。Prasert等［18］研究了高压蒸煮（80.0～195.8 MPa）对方便米饭色泽的影响，认为浸泡后的高水分大米制得方便米饭的W值随蒸煮压力的升高而降低；浸泡后的较低水分大米制得方便米饭的W值随蒸煮压力的升高而升高。由此可见，超高压处理对米饭色泽的影响与其处理方式及大米理化特性密切相关。

图6 大米超高压处理对方便米饭色泽的影响

3 结论

大米超高压处理后制得热风干燥方便米饭，对其质构、复水率、复水时间、碘蓝值、透光率、色泽进行了测定，与对照相比，可得到以下结论。

3.1 方便米饭的硬度、黏着性、咀嚼性、弹性、回复性、凝聚性均下降，从整体上看，方便米饭的质构品质降低，从方便米饭质构指标与其食用品质的相关性可推测其食用品质也有所下降。

3.2 方便米饭的复水率显著降低，会对米饭口感产生不利影响；复水时间略有缩短，但并不能有效提升方便米饭食用的方便性。

3.3 方便米饭的碘蓝值升高，透光率下降，通过方便米饭理化指标与感官品质及食味值的相关性可间接推测出其食味值和香味有一定改善。

3.4 五常大米超高压处理对方便米饭的色泽指标L*、a*、b*、W均无显著影响，盘锦大米超高压处理对方便米饭的色泽有一定影响，600MPa处理可在一定程度上提升方便米饭的白度。

从大米超高压处理对热风干燥方便米饭质构、复水性、理化指标、色泽的影响来看，其对方便米饭品质的影响弊大于利，故大米超高压处理不宜作为热风干燥方便米饭原料的预处理方式。由于目前有关大米超高压处理对新鲜米饭或方便米饭品质影响方面的报道相对较少，可对比分析的研究结果有限，且不同学者的研究方法、超高压处理方式、试验原料等存在差别，难以寻求恰当的切入点来尝试采用仪器分析手段分析本研究结果与他人不一致的原因，故此方面内容未详细展开，争取在后续研究中完善。

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