超高压处理对薏仁蒸煮及食用品质的影响

王俊国，汪鸿, ，耿浩源，陈俊，于殿宇，宋玉卿*

1. 吉林工商学院（长春 130507）；2. 东北农业大学食品学院（哈尔滨 150030）

薏仁（Coix seed）在我国又名薏米、薏苡仁、水玉米，在全国各地均有种植。薏仁是一种营养全面的谷物，薏仁不仅富含蛋白质、脂肪、粗纤维及碳水化合物，而且还含有丰富的Ca、P、Fe等营养元素[1]。薏仁中的蛋白质含有18种氨基酸，并且含量比其他谷物高；其脂肪含量是大米的30倍；其所含淀粉也容易被人体消化吸收[2]。薏仁不仅具有很高的食用价值，而且还有较高药用价值，是传统中药[3]。近几年，对薏仁的营养价值开展诸多研究，结果表明，薏仁具有抗癌、降血脂、减肥美容、提高免疫力等功能。

薏仁虽然营养功能和药用价值很高，但薏仁淀粉颗粒结构致密、较为坚硬，不容易糊化。在进行蒸煮加工时，耗费时间长，能源消耗量大，并且较长的蒸煮时间破坏薏仁中部分营养成分。刘晓娟等[4]将薏仁与糯米的淀粉进行对比，发现薏仁中淀粉含量比糯米低得多；薏仁淀粉颗粒的粒径比糯米淀粉得小；薏仁淀粉的初始糊化温度和热焓值均高于糯米淀粉；薏仁淀粉结晶度也比糯米淀粉得高；薏仁难糊化的原因可能与薏仁中淀粉结构有关，而且淀粉的热焓值、初始糊化温度、结晶度比较高。

王辉[5]研究超声波处理对薏仁蒸煮品质的影响，由试验结果可以看出，超声波处理过的薏仁表面不再光滑，有很多裂纹，导致薏仁的硬度和蒸煮时间有明显降低，而且薏仁的咀嚼度和弹性也有较大提高。刘晓娟等[6]将薏仁用高温短时气流膨化法进行处理，研究表明，处理后的薏仁比未处理的薏仁明显减少蒸煮时间；糊化度也有显著增加；多糖的损失显著降低；而且淀粉的消化性大幅度增加。尚未发现有研究采用超高压技术处理薏仁，改变其蒸煮特性和食用品质。

超高压技术是指将食品物料密封在弹性容器或耐压装置中（通常为水或其他介质作为传递压力的介质），在高静压下（通常为100～1 000 MPa）处理，达到改变食品的物理和化学特性的效果。超高压处理与传统的加工方法相比，淀粉改性、蛋白质改性方面具有很大的优势。经过超高压处理能促进淀粉糊化。在1982年，Muhr等[7]研究发现，马铃薯、小麦、豌豆淀粉经过超高压处理，糊化温度会降低；马成林等[8]研究表明，700 MPa时，保压5 min即可使淀粉完全糊化；超高压协同浸泡处理，可以提高米饭消化特性，降低抗性淀粉的含量[9]；超高压能改善蛋白质的凝胶性，蛋白质在经过超高压处理后，无论颜色、风味、透明度、硬度、弹性都取得良好特性[10]。

由于薏仁淀粉很难糊化，食用时必须经过长时间的蒸煮，使口感不佳，限制其在食品加工方面的利用。基于此，试验研究超高压处理对薏仁的最适蒸煮时间的影响，以及超高压处理后薏仁的蒸煮特性和食用品质的变化，以适应口感的需求和扩大其应用范围。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

薏仁（初始含水率8.9%±0.6%，上海健澜园农业科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

DHG-907电热鼓风干燥箱（上海合诚仪器有限公司）；TA-XT2质构仪（英国SMS公司）；722-P电子天平（常州电子天平有限公司）；HPP.L3超高压处理设备（上海大隆生物工程技术有限公司）；TCP2-B全自动色差计（北京亿奥仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 薏仁处理方法

称取薏仁1 000 g，平均分为5份，在室温去离子水中浸泡3 min后，捞出沥干，装入聚乙烯（PE）蒸煮袋中，真空热封。取4份样品，分别在100，200，300和400 MPa高压处理30 min，温度为30 ℃。取1份样品在常压（0.1 MPa）条件下30 ℃保温30 min，作为参照样品。将处理后的样品分别称质量，然后放入瓷碗中，按照水米比4∶1加入去离子水，将瓷碗置于蒸锅内加热。薏米蒸煮过程结束，用勺子将熟化后的薏仁米饭搅动疏松，冷却一段时间后，于4 ℃保藏备用。

1.3.2 分析测定方法

1.3.2.1 外观品质的测定

按照参考文献[11]的方法，测量处理后薏仁的样品含水率，计算如式（1）。

式中：m1为处理前薏仁质量，g；m2为处理后薏仁质量，g。

用全自动色差计测定处理后薏仁的白度，机器预热5～10 min，校准设备，将装有样品的样品盒插入检测室中检测，并记录结果。

采用比色法测定[11]薏仁的透光率。

试验操作各进行3次，以平均值作为试验结果。

1.3.2.2 蒸煮特性的测定

采用玻璃板-白芯法[12]测定薏仁的最适蒸煮时间，在薏仁蒸煮过程中，每隔1 min取出适量薏仁米粒，放置在纱网上，迅速用流动的自来水冷却米粒，除去表面水分，选取5粒样品于清洁的试验台上，用玻璃板将其逐个压扁，如果薏仁的中间没有白芯即为煮熟，5粒样品全部煮熟时，即得出薏仁的最适蒸煮时间。

薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后质量的比值，取蒸煮后的薏仁样品，测量并记录其质量，持水率的计算如式（2）。

式中：m3为蒸煮前薏仁质量，g；m4为蒸煮后薏仁质量，g。

将蒸煮至最适蒸煮时间的薏仁样品冷却至室温，用置换法测定薏仁样品蒸煮前后的体积，体积膨胀率的计算如式（3）。

式中：V1为蒸煮前薏仁体积，mL；V2为蒸煮后薏仁体积，mL。

试验操作各进行3次，以平均值作为试验结果。

1.3.2.3 质构特性的测定

将测试类型调为TPA质构分析，选用直径P36 mm探头，质构仪参数设置为：数据获取速度10 p/s；测前速度2 mm/s；力20 g；测后速度1.00 mm/s；测试速度1.00 mm/s；停留时间2.00 s；压缩程度70%。从样品中随机选取3粒大小基本一致的完整薏仁，以中心对称的形式摆放在载物台中心，保持表面平整，平行测定10次，剔除差异很大的曲线，取平均值。

1.4 数据处理

所得数据采用SPSS 19.0统计软件和Origin 8.6软件进行统计分析处理。

2 结果与分析

2.1 超高压处理对薏仁的含水率和外观品质的影响

超高压对样品处理后，薏仁外观和水分含量见表1。经过100，200，300和400 MPa的超高压处理，薏仁含水率由处理前的10.11%分别升高到17.70%，25.22%，30.95%和31.66%，说明超高压处理对薏仁的含水率影响较大，并且处理的压力增高，薏仁吸水量加大。薏仁的白度是指薏仁样品的颜色与固定参比色块的相似程度，它是评价薏仁外观的重要标准，是影响消费者对薏仁接受程度的重要因素之一。薏仁的白度指数由未处理的17.8%上升到19.5%，20.2%，21.5%和21.2%，表明超高压处理能提高薏仁的白度。薏仁的透光率能反映薏仁皮层的形态和完整性。超高压处理对薏仁的透光率略有降低，可见超高压处理对薏仁的皮层没有较大破坏作用。综合考虑，处理压力在300 MPa时对薏仁的含水率和外观品质较好。

表1 超高压处理下薏仁的含水率和外观品质

2.2 超高压对蒸煮特性的影响

从表2中可以看出，处理压力较高时薏仁的蒸煮时间大大缩短。100，200，300和400 MPa超高压将薏仁的最适蒸煮时间相比于未处理的薏仁分别减少0.8，4.4，17.6和21.7 min，这可能与超高压处理增加薏仁淀粉的糊化程度有关，超高压处理时，可使外部的水分渗入薏仁颗粒内部，淀粉颗粒吸水后产生膨胀，高压下部分淀粉发生糊化现象[13]。薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后质量的比值，反映薏仁在蒸煮过程中吸水能力的大小。经过超高压处理，薏仁的持水率相比于未处理薏仁有增加，压力在300 MPa时增加最多，但是在400 MPa压力处理下，薏仁的持水率又降低，可能是压力太高，以至于流失了一些淀粉，同时蛋白质发生变性所致。超高压使薏仁在体积膨胀程度方面增加的并不明显，仅比未处理的薏仁增加0.54%，可能是超高压并没有使薏仁的皮层破坏，而限制薏仁在蒸煮时体积的膨胀。从经济角度和数据结果分析可见，处理压力在300 MPa时对薏仁的蒸煮特性有利。

2.3 超高压处理对薏仁质构特性的影响

表3是经过超高压处理，熟制薏仁的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼度、黏附性试验数据，300和400 MPa的各项数据很接近，考虑到经济性，再结合300 MPa对薏仁的外观品质和蒸煮特性较好，所以在后续试验中没有考虑4 000 MPa的影响。

表2 超高压处理对薏仁蒸煮特性的影响

表3 不同超高压处理的薏仁质构特性变化

从图1可见，超高压处理能够降低薏仁的硬度，而且处理压力越大，薏仁的硬度降低得越多。由图2可以看出，薏仁的弹性在超高压处理后也有提高，但随着处理压力升高，薏仁的弹性一直保持在0.60左右，并没有显著提高。由图3可知，经过超高压处理的薏仁在黏聚性方面与未处理的薏仁相比呈现上升态势。由图4可知，薏仁的咀嚼度相比未处理的薏仁增加较多，随着处理压力升高，薏仁的咀嚼度也逐渐增加，说明超高压处理能够增加薏仁的咀嚼度。由图5可见，经过超高压处理后，薏仁黏附性的绝对值比未处理薏仁的黏附性略有上升，且处理压力增大时黏附性的绝对值也加大。薏仁的主要成分淀粉颗粒结构致密、较为坚硬，淀粉颗粒难以膨胀，经过浸泡、超高压处理、蒸煮后，淀粉颗粒结构发生改变、糊化度提高、蛋白质变性等，从而使其硬度、弹性、黏聚度、咀嚼度等更适合大众口味。从经济和食用品质方面综合考虑，300 MPa处理压力对薏仁的质构特性有利。

图1 压力对薏仁硬度的影响

图2 压力对薏仁弹性的影响

图3 压力对薏仁黏聚性的影响

图4 压力对薏仁咀嚼度的影响

图5 压力对薏仁黏附性的影响

3 结论

经过对薏仁浸泡、超高压处理、蒸煮，研究薏仁的外观品质、蒸煮特性和质构特性。超高压100，200，300和400 MPa处理的薏仁与未处理的薏仁相比，含水率提高；薏仁的白度增加；薏仁的透光度略有降低。在300 MPa处理压力时薏仁的外观品质较好。处理压力较高时薏仁蒸煮时间大为缩短；熟制薏仁的持水率相比于未处理薏仁，在300 MPa时增加最多；超高压使熟制薏仁在体积膨胀程度方面增加并不明显。处理压力300 MPa时对薏仁的蒸煮品质有利。与未处理的薏仁相比，超高压处理能够降低熟制薏仁的硬度；熟制薏仁的弹性提高；熟制薏仁的黏聚性增加；熟制薏仁的咀嚼度也明显增强。300 MPa处理压力对薏仁的食用品质较为有利。