配米技术提升自热米饭淀粉抗回生效果

李永富 黄思雨 史 锋 刘志颖 黄金荣 翟雅楠 陈正行

(江南大学食品学院；江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室1，无锡 214122) (江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心2，无锡 214122) (江南大学食品科学与技术国家重点实验室3，无锡 214122) (秦皇岛市福寿食品有限公司4，秦皇岛 066000)

自热米饭是一种通过自加热装置快速加热即可食用的方便食品[1]，广泛应用于军事行动、野外作业、户外活动。作为军用的自热米饭对保质期和连食性提出了更高的要求，保质期要满足24个月、连食性要达1周以上，而自热米饭储藏过程中的淀粉回生问题严重影响米饭的品质[2]，导致其结块、食味值下降，甚至失去食用价值，制约了自热米饭产业的发展。

我国稻米品种繁多，通过配米技术将不同品种大米按一定比例进行配合，可实现优势互补、资源的高效利用，获得不同功能、不同风味的大米，从而满足不同消费者的需求[3]。目前，配米技术主要用于改善大米及大米制品的食用品质。樊德灵等[4]通过不同品种大米的合理复配有效改良了发糕品质；陈莎莎等[5]将低质粳米和优质粳米复配，得到的米饭柔软，食味值高，有利于提高低质米资源的利用率。但配米技术对米饭回生的影响研究鲜见报道。大米品种是影响米饭回生效果的重要因素之一[6]，但不易回生的优质米产量有限，无法在实际生产中广泛使用，而针对高直链淀粉大米容易回生的特性，通过配米技术配合低直链淀粉大米可提高大米的抗回生效果。

本研究在分析9种大米的理化性质、RVA谱特征值和食味品质的基础上，通过合适的指标筛选出1种不易回生的大米分别与3种较易回生的大米进行配米，以不同的添加比例研究配米技术对自热米饭回生情况的影响，以期为大米品种筛选和改善米饭品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

9个品种的粳米：苏秀(S)、连粳(L)、淮稻5号(H)；南粳9108(N)；武育粳(W)；龙粳33(LJ33)、稻花香(D)；龙粳18(LJ18)；秋田小町(Q)。

1.2 仪器与设备

SMS-32ADT电蒸锅；GI54T高压灭菌锅；RVA 4500快速黏度分析仪；STA1B米饭食味计；TA.XTPlus物性分析仪；D2 PHASER X-射线衍射仪；DSC 8500差示扫描量热仪。

1.3 方法

1.3.1 大米的品质研究

1.3.1.1 大米的理化特性测定

含水量按GB 5009.3—2016测定；蛋白质质量分数按GB 5009.5—2016测定；脂肪质量分数按GB 5009.6—2016测定；淀粉质量分数按GB 5009.9—2016测定；直链淀粉质量分数按GBT 15683—2008测定。

1.3.1.2 大米的RVA谱测定

大米粉碎过100目筛，以含水量14.0%时，大米粉称取3.00 g，去离子水25.00 mL为标准，根据样品含水量计算样品量，放入RVA专用铝盒中。运行程序为：50 ℃下保持1 min，约在220 s内升温至95 ℃，并维持150 s，再以同样的速率冷却至50 ℃，并维持120 s。搅拌器的转速在前10 s内为960 r/min，之后维持在160 r/min。测定3次，结果取平均值。

1.3.1.3 米饭食味值测定

每个样品称取30 g大米，放入不锈钢罐中，按比例(米∶水=1∶1.4)加入自来水，常温浸泡30 min后，用电蒸锅蒸煮30 min，保温10 min，取出后室温下冷却2 h。称取(8.0±0.1) g米饭，装入专用的不锈钢圆环中，用压饭器下压制成饭饼，测定米饭食味值。

1.3.2 自热米饭的制备

1.3.2.1 大米品种的筛选及配米

实验选取了常见的9种大米，根据大米的品质测定及相关性分析，筛选了几种适合制作自热米饭的大米品种。以1种不易回生的优质米为辅，按不同比例(1∶9、3∶7、5∶5)与回生值较高的大米进行复配，以提高自热米饭的抗回生效果，并优化配米比例。

1.3.2.2 自热米饭的生产工艺流程

用自来水淘洗大米3次，常温浸泡1 h，沥干水分，电蒸锅(1 200 W)蒸煮40 min；蒸煮后，按比例(米饭∶水=10∶6，m/m)补水，搅拌均匀，装袋抽真空密封，121 ℃灭菌20 min。将制备好的自热米饭放入4 ℃冰箱中进行储藏实验，分别于0、1、14 d时取出，以供后续实验使用。

1.3.3 自热米饭的质构分析

自热米饭制备好后，于4 ℃冰箱中储藏0、1、14 d。在不同储藏天数时取出自热米饭，采用米饭食味计配备的压饭器制成饭饼，测试条件：TPA模式，探头P/0.5，压缩程度为50%，测前速度为1 mm/s，测试速度为1 mm/s，测后速度为5 mm/s，两次压缩间隔时间5 s。每个样品测定10次，去掉最大值和最小值，取平均值作为结果。

1.3.4 自热米饭的相对结晶度测定

自热米饭制备好后，于4 ℃冰箱中储藏0、1、14 d。在不同储藏时间后取出自热米饭，用无水乙醇(1∶3，m/V)浸泡12 h后，在恒温鼓风干燥箱中37 ℃干燥12 h，样品干燥后粉碎过100目筛。测定前在水分充足的干燥器中平衡过夜。扫描范围5°～40°(2θ)，扫描速率约3°/min。

1.3.5 自热米饭的回生焓测定

储藏米饭样品制备同1.3.4。称取2 mg样品于液体坩埚中，按比例(1∶2，m/V)加水，密封后放入4 ℃冰箱中平衡过夜。测试条件：以10 ℃/min的速度从30 ℃加热到100 ℃，氮气流速10 mL/min。根据曲线峰面积计算回生焓值(ΔH)。

1.4 数据分析

实验均重复进行3次，实验数据采用SPSS 16.0统计软件进行相关性分析和显著性分析，采用Origin 9.0绘图。

2 结果与讨论

2.1 大米的理化特性、RVA谱与食味品质分析

2.1.1 大米的理化特性

从表1可知，9种大米原料的含水量范围在12%～14%内，直链淀粉质量分数范围为13%～18%，其中，N和W的直链淀粉质量分数最低，而H、D和Q含有相对较高的直链淀粉。5种南方地区的大米的蛋白质量分数普遍高于4种北方地区的大米，脂肪质量分数为0.33%～0.80%。

表1 大米的理化性质/%(m/m)

注：同列标有不同字母表示差异显著(P<0.05)，余同。

2.1.2 大米的RVA谱

理化指标虽然是评价米饭食味的重要标准，但无法区分理化指标相近的大米品种，而理化指标相近的大米品种在RVA谱上却表现不同，因而，RVA谱测定已成为评价稻米蒸煮食味品质的一项重要指标[7, 8]。本研究对9种大米进行RVA谱测定，结果表明，低直链淀粉的N对应较低的回生值，而高直链淀粉的D、Q对应较高的回生值。LJ18和D的直链淀粉质量分数相近，分别是17.57%和17.51%，但LJ18的回生值显著高于稻花香(P<0.05)。

表2 大米的RVA谱

2.1.3 大米的食味品质

通过测定9种大米的食味品质发现，LJ18的食味值最高，而S和L的食味值最低。N的食味值较高，仅次于LJ18，但米饭质地偏软。其中，有“软芯米”之称的W硬度最低，仅有28.13 N。

表3 大米的食味品质

2.2 大米的理化特性、RVA谱与食味品质的相关性分析

2.2.1 大米的理化特性与食味品质的相关性分析

由表4可见，蛋白质质量分数和米饭的食味值呈极显著负相关性(P<0.01)，即蛋白质质量分数越高，米饭食味值越低。丁毅等[9]通过观察稻米籽粒的横截面发现大量的蛋白体以蜂窝状充斥在淀粉颗粒周围，会降低水分渗透速度。大米中蛋白质量分数高，阻碍淀粉吸水溶胀，米饭口感较硬。

大米的直链淀粉质量分数和米饭硬度呈极显著正相关性(P<0.01)，和米饭食味值没有表现出明显的相关性，这与周治宝等[10]的研究结果一致。然而，李贞[11]、赵春芳等[12]的研究中表明直链淀粉质量分数与食味品质间存在显著的相关性。研究者们之所以会得出不同的结论，一方面是因为国内大米品种繁多，研究选用的大米品种不同，另一方面可能是理化指标对米饭食味的影响只在一定质量分数范围内发生[13]。如表1所示，大米的直链淀粉质量分数在13%～18%范围内，其中，D和Q的直链淀粉质量分数相近(17.51%和17.48%)，两者的蛋白质量分数也相近(7.34%和7.26%)，但食味值的表现不同(74和78)。除了直链淀粉这一影响因素之外，支链淀粉分子链长结构差异也会影响米饭食味品质，支链淀粉长链少的大米往往具有较优的食味[14, 15]。大米的脂肪质量分数与米饭食味品质之间未表现出明显的相关性。

2.2.2 大米的理化特性与RVA谱特征值的相关性分析

由表4可见，大米的蛋白质量分数与峰值黏度、谷值黏度、终值黏度和回生值呈极显著负相关性(P<0.01)。在糊化过程中，高蛋白质量分数会影响淀粉颗粒的吸水溶胀，降低糊化黏度[16]。在回生过程中，蛋白的存在限制了水分的迁移，抑制淀粉的重结晶[17]。直链淀粉质量分数与终值黏度和回生值呈极显著正相关性，与其他黏度值之间未表现出相关性。因为在米粉的加热、恒温和冷却过程中，主要是支链淀粉引起黏度变化[18]。大米的脂肪质量分数与RVA特征值之间未表现出明显的相关性。由此可见，蛋白和直链淀粉质量分数与RVA谱特征值关系密切。

2.2.3 大米RVA谱特征值与食味品质的相关性分析

米饭食味值与RVA谱中峰值黏度和崩解值呈极显著正相关性(P<0.01)，与谷值黏度呈显著正相关性(P<0.05)；米饭硬度与崩解值呈极显著负相关性，与峰值黏度呈显著负相关性；米饭黏度仅与糊化温度呈极显著负相关性。从两者的相关性分析来看，峰值黏度和崩解值越高，米饭的食味值越高，硬度越小。

2.3 自热米饭大米原料的筛选

针对自热米饭的要求，要筛选出食味好、不易回生、蒸煮性能好的大米原料。通过大米的理化特性、RVA特征值和食味品质之间的相关性分析，食味值、

表4 大米的理化特性、RVA谱与食味品质的相关性分析

注：**表示在0.01水平(双侧)上显著相关，*表示在0.05水平(双侧)上显著相关。

回生值和糊化温度可以作为主要的筛选指标。食味值高，则大米食味品质好；回生值低表示米饭不易回生；糊化温度低，意味着米饭糊化时需要较少的能量和蒸煮时间，这对自热米饭的复热效果有较大影响。

S、L和LJ33的糊化温度较高，分别为88.35、76.28、88.83 ℃，而其他品种都在70 ℃左右，不适宜做自热米饭的原料；在这些品种中，LJ18具有最高的回生值，在长期储藏过程中极易发生回生现象；自热米饭要求米粒完整、轮廓分明、软而结实、不黏不连，而W的质地非常软，装袋灭菌后极易黏连成团，也不适宜做自热米饭的原料。经初步筛选后，N、H、D和Q可以作为配米米饭的原料。N的食味值高，回生值低，但米饭的质地偏软。因此，选择N为辅，分别搭配H、D和Q，研究配米米饭在储藏过程中的抗回生效果。

米饭蒸煮冷却后，往往在十几个小时甚至几小时内就发生回生现象，主要是由直链淀粉重结晶所引起的短期回生，因此，以4 ℃储藏1 d的结果来表征自热米饭的短期回生；而长期回生主要是由支链淀粉在储藏过程中缓慢聚集而形成的，常用4 ℃储藏14 d的结果来表征自热米饭的长期回生[19]。

2.4 配米技术对自热米饭淀粉抗回生效果的影响

2.4.1 配米技术对自热米饭硬度的影响

米饭回生带来的最直接现象是口感变硬，食味变淡，因此，测定米饭硬度可以很好地反映米饭的回生趋势，同时还能反映米饭的感官品质。如图1所示，H和N配米后，新鲜米饭的硬度明显减小(P<0.05)，且N的添加量越多，硬度越小。这与Choi等[20]的配米实验结果相似。储藏1 d后，H的硬度略高，其他米饭样品的硬度没有明显差异。储藏14 d后，配米米饭的硬度显著低于H，且随着N的添加量增加而降低，添加量30%和50%的配米米饭的硬度值更低于N，分别降低了7.6%和13.4%。D和N配米后有相似效果，新鲜米饭的硬度明显减小，且N的添加量越多，硬度越小。储藏1 d后，除了DN3的硬度较低之外，其他比例的配米米饭的硬度与D没有明显差异。储藏14 d后，与D相比，配米米饭具有明显较小的硬度，其中，DN3的硬度与N相近。Q的质地比H和D软，然而与N配米后，米饭硬度却有所增加。储藏1 d后，配米米饭的硬度变化并不明显。储藏14 d后，配米米饭的硬度明显降低，其中，QN3的硬度最低，接近于不易回生的N。

注：同一储藏时间标有不同字母表示差异显著(P<0.05)。HN1为H∶N=1∶9，HN2为H∶N=3∶7，HN3为H∶N=5∶5；DN1为D∶N=1∶9，DN2为D∶N=3∶7，DN3为D∶N=5∶5；QN1为Q∶N=1∶9，QN2为Q∶N=3∶7，QN3为Q∶N=5∶5。图1 不同配米米饭在储藏过程中的硬度变化

与单一的米饭相比，3组配米米饭都表现出硬度降低的趋势，特别是储藏14 d后有明显的效果(P<0.05)，说明通过配米技术可以在长期储藏过程中抑制米饭硬度的上升趋势。而不同添加量的不同配米组合的表现不同，储藏14 d后，3种配米组合均在添加量50%时有最低的硬度，如图1d所示，储藏1、14 d时，HN3的硬度最小。

2.4.2 配米技术对自热米饭相对结晶度的影响

在储藏过程中，米饭发生回生现象，即淀粉分子相互聚集不断形成结晶体。表5为不同配米米饭在储藏0、1、14 d后的相对结晶度。新鲜米饭没有出现淀粉回生的结晶峰，但存在淀粉与脂质形成的V型结晶。H和N配米后，储藏1 d，淀粉回生形成结晶峰，除了HN3的相对结晶度较低之外，其他米饭样品的相对结晶度没有明显差异。储藏14 d后，直链淀粉质量分数较低的N的相对结晶度显著低于直链淀粉质量分数较高的H(P<0.05)，而与H相比，配米米饭的相对结晶度显著降低，HN2和HN3具有与N相近的相对结晶度。D和N配米后，储藏1 d，除了N的相对结晶度较低之外，其他米饭样品之间没有明显差异。储藏14 d后，配米显著降低了D的相对结晶度，其中，效果较好的DN3的相对结晶度为8.73%，略高于N(6.41%)。Q和N配米后，储藏0、1 d时，配米米饭的相对结晶度较低于Q，QN3的相对结晶度略低于N。储藏14 d后，效果更加显著，且相对结晶度随着N添加量的增加而降低，QN2和QN3的相对结晶度接近于N。

表5 不同配米米饭在储藏过程中的结晶度变化/%

在储藏期间，不同品种的大米具有不同的相对结晶度，而将回生性能不同的大米配米后表现出出色的抗回生效果，其相对结晶度显著降低(P<0.05)。储藏1、14 d后，硬度最小的HN3也表现出最低的相对结晶度。

2.4.3 配米技术对自热米饭回生焓的影响

淀粉在相变过程中发生熔融所需要的能量表现为回生焓，通过回生焓的大小可以表征其回生程度。表6为不同配米米饭在储藏期间内的回生焓。新鲜米饭未测出回生焓，储藏1 d后，除了HN2的回生焓略高于H，其他配米米饭的回生焓没有差异；储藏14 d后，随着N的添加量的增加，米饭的回生焓逐渐减小，添加量30%和50%的米饭回生焓甚至低于N。D和N配米后，不同米饭在储藏1 d时表现出不同水平的回生焓，而储藏14 d后3种配米米饭表现出一致较低的回生焓，显著低于D和N。Q和N配米后，储藏1 d时，Q具有比N更低的回生焓，添加N后回生焓反而有增加趋势，QN3的回生焓显著高于Q；但储藏14 d后，Q的回生焓显著上升高于N，配米米饭表现出梯度下降趋势，即在Q中添加N有利于降低长期储藏过程中的回生焓。

表6 不同配米米饭在储藏过程中的回生焓变化/J/g

注： “—”表示未测出回生焓。

3种配米组合在添加量30%和50%时具有较低的回生焓，HN和DN的组合表现出更佳的抗回生效果。

3 结论

9种大米原料品质有所差异，但仅仅通过理化特性无法区分，经过相关性分析，大米的RVA谱与食味品质密切相关，因此，结合RVA谱筛选出食味值高、回生值低、糊化温度低的大米，适合作为自热米饭的原料。将米质较软但不易回生的南粳9108为辅料分别与米质较硬且较易回生的淮稻5号、秋田小町、稻花香按一定比例进行配米，从质构特性、结晶度和回生焓来看，与单一品种的米饭相比，配米米饭表现出更低的回生程度，且随着南粳9108的添加量增加，米饭抗回生效果越好。本研究表明，通过配米技术将不同品种的大米搭配在一起能够有效降低自热米饭的回生程度，提高自热米饭的品质。