挤压重组米蒸煮条件的优化及其品质特性分析

段玉敏, 佟丽凤, 肖志刚, 王 鹏

(沈阳师范大学 粮食学院, 沈阳 110034)

0 引 言

米饭的蒸煮是指通过添加适量水使米粒含水量达到一定的比例,然后通过加热熟制方式使之成为饭的过程。米饭蒸煮的实质是米粒内部淀粉糊化的过程,淀粉的糊化程度及糊化均匀性是影响米饭蒸煮品质的重要因素,而米饭的蒸煮特性又决定了大米的食用品质[1]。米水比例是影响淀粉糊化均匀性的一个重要因素,浸泡过程能够促进米粒对外加的水分进行吸收并达到适度膨胀,水分经浸泡会从米粒表面渗入内核而被吸收,这对于米粒中的淀粉在蒸煮过程中充分糊化具有促进作用,从而影响米饭的食用品质[2]。

米饭的蒸煮理化性质包括直链淀粉含量、吸水率、体积膨胀率、米汤固体溶出物和碘蓝值等[3]。米饭的蒸煮理化性质与感官评价共同决定了米饭的食用品质[4]。张玉荣等[5]认为,宜采用感官评价与理化性质相结合的方式对大米蒸煮后的食味品质特性进行评定,且以感官评价为主,以理化性质测定为辅。夏凡等[6]通过研究大米理化性质与其食用品质相关性发现,大米中的直链淀粉含量是影响米饭品质最关键的因素。

挤压重组米是指以淀粉类食品为原料,如碎米,通过添加各种营养强化物质,如维生素、矿物质微量元素等,或直接将五谷杂粮粉作为营养强化成分并按一定比例进行添加,然后经预混、挤压造粒、糊化、干燥,最终制成外形与天然大米相似的颗粒产品,也称之为人造米、营养强化米等[7-8]。Shao等[9]制备了利用蘑菇进行营养强化的挤压重组米,并优化了挤压重组米的加工条件,分析了挤压重组米的消化性和抗氧化能力等。Wang等[10]主要研究了挤压和添加紫薯粉对挤压重组大米的结构和体外消化率的影响。目前,关于挤压重组米的报道多是关注其生产工艺及营养强化效果方面的研究,鲜有关于其蒸煮方式及蒸煮品质方面的报道。

为了能够对碾米加工过程的副产物碎米和米糠进行高值化利用,本试验前期探索将碎米和米糠作为原料,以糙米中米糠与白米的组分比例及营养成分含量作为参照进行配方设计,采用挤压方式制备出由米糠作为膳食补充剂的挤压重组米,使其具有相近于糙米的营养价值。为了进一步探究所制备的挤压重组米的食用品质,本文以实验室自制的米糠营养强化挤压重组米(以下简称挤压重组米)为原料,对其开展蒸煮食用品质研究,具体包括对蒸煮条件的确定与优化、蒸煮理化性质的测定和食用感官评定,以确定挤压重组米的食用品质特性,并将市售的粳米和糙米进行蒸煮用作对照,以期为挤压重组米的蒸煮方式研究提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

挤压重组米:实验室自制(碎米∶米糠=88∶12,挤压机工作参数:物料水分含量为30%,螺杆转速为200 rpm,机筒温度为90 ℃);粳米、粳糙米:购自哈尔滨展鹏米业有限公司。

BSA224S-CW电子分析天平:德国Sartious公司;FS406C电饭煲:广东美的生活电器制造有限公司;TA-XT32质构仪:英国Stabe Micro System公司;Avanti J-E多用途高效离心机:美国Beckman Coulter公司;UV-9000紫外可见分光光度计:上海元析仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 挤压重组米蒸煮工艺流程

挤压重组米100 g→在适量水中浸泡一定时间→电饭煲蒸煮至保温状态。

1.2.2 挤压重组米电饭煲蒸煮单因素试验设计

以浸泡时间、米水比例、保温时间为影响因素,以质构特性参数(硬度和弹性)和感官评定得分为考察指标进行单因素试验,具体试验条件如下:

1) 米水比例单因素试验。米水比例依次选取为1∶0.6,1∶0.8,1∶1,1∶1.2,1∶1.4,浸泡时间为25 min,保温时间为20 min。

2) 浸泡时间单因素试验。浸泡时间依次选取为10,20,30,40,50 min,米水比例为1∶1,保温时间为20 min。

3) 保温时间单因素试验。保温时间依次选取为0,10,20,30,40 min,米水比例为1∶1,浸泡时间为25 min。

1.2.3 挤压重组米电饭煲蒸煮正交试验设计

在电饭煲蒸煮单因素试验基础上,采用正交表L9(34),选取浸泡时间、米水比例、保温时间为影响因素,以感官评定得分为考察指标,进行正交优化试验,试验设计见表1。

表1 电饭锅蒸煮正交试验因素水平编码表Table 1 Encode table of orthogonal experimental factors and levels in rice cooker

1.2.4 感官评定方法

选择10名经过培训的食品专业研究生进行米饭感官评价,采用百分制,对产品的气味、外观、结构、适口性、滋味、冷饭质地等方面进行评定,得到的分数取平均值作为产品得分。具体评分标准按国标(GB/T 15682—2008)执行。

1.2.5 挤压重组米米饭质构特性的测定[11]

利用质构仪测定蒸煮后挤压重组米米饭的硬度和弹性,质构仪的测试参数设置如下:测前速度为10 mm·s-1,测试速度为0.5 mm·s-1,测后速度为5 mm·s-1,压缩比例为75%。

测定时,每次在蒸煮的挤压重组米米饭中间层的不同部位随机取3粒米,对称平放在质构仪的载物台上,每个样品测定6次,去掉最大和最小的2个测定结果,取剩余4次结果计算平均值。

1.2.6 挤压重组米米饭的蒸煮理化性质测定

挤压重组米米饭的蒸煮理化性质测定主要参考周显青[12]的方法,并作适当修改。

1.2.6.1 直链淀粉含量测定

直链淀粉含量的测定参照GB/T 15683—2008。

1.2.6.2 吸水率的测定[12]

取W0g样品,用排水法测出体积V0,将待蒸煮样品放入已知质量的铜丝笼中,然后将铜丝笼放到250 mL烧杯中,加入50 ℃蒸馏水至120 mL,在沸水锅中煮制20 min,此后将铜丝笼取出并置于烧杯上至不再有米汤滴下,再将其放置在洁净的干纱布上冷却0.5 h,称量蒸煮后的样品重量为W1g,用排水法测出米饭体积V1,则吸水率为

1.2.6.3 体积膨胀率的测定[12]

按1.2.6.2的方法,蒸煮后样品的体积膨胀率为

1.2.6.4 米汤固体溶出物的测定[12]

将1.2.6.2中的米汤稀释至100 mL,准确吸取米汤10 mL,放入已恒重的培养皿中,称重量为W2,在105 ℃下烘干,称重量为W3,则米汤固体溶出物为

1.2.6.5 碘蓝值的测定[12]

将1.2.6.2中米汤倒入50 mL的比色管中,加水至25 mL,于40 ℃水浴振荡60 min,再加入蒸馏水定容至50 mL,离心分离(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,静置15 min后于620 nm比色,将0.5 mL的0.1 mol·L-1的HCl溶液和0.5 mL的KI-I2溶液加蒸馏水定容至50 mL作空白,测定的吸光值表示碘蓝值。

1.3 数据处理

每组试验至少重复3次,结果表示为平均值±标准差(SD)。采用SPSS 22.0进行数据统计分析;采用Origin 19.0软件作图;采用DESIGN 7.0进行正交试验的设计与分析。

2 结果与讨论

2.1 米水比例对挤压重组米蒸煮后食味品质的影响

从表2和图1中可以看出,随着米水比例的增加,挤压重组米米饭的感官评定得分不断升高,米饭逐渐富有弹性,硬度也逐渐降低。当米水比例为1∶1时,蒸煮后的挤压重组米米饭获得较高的感官评定得分,米饭的软硬程度和弹性也较为适中,米饭具有较佳的适口性。当水分过低时,蒸煮后的米饭偏硬且夹生,出现糊锅现象,这可能是由于米粒在浸泡期间吸水量不足,影响了米粒内部淀粉在蒸煮过程中糊化的效果[13]。当水分过高时,由于米粒吸水量过饱和导致蒸煮后的米饭偏软、缺乏弹性且黏度过大,伴有饭粒结团的现象,呈现出近似于粥的黏稠状,因而适口性较不理想。综合以上分析,为获得适口性较为理想的挤压重组米米饭,可将米水比例确定在1∶1附近。

图1 米水比例对挤压重组米米饭硬度和弹性的影响Fig.1 The effect of ratio of water content and rice on the hardness and springiness of cooked extruded reconstituted rice

表2 米水比例对挤压重组米米饭感官评定得分的影响

2.2 浸泡时间对挤压重组米蒸煮后食味品质的影响

从表3和图2可以看出,米饭的弹性随浸泡时间先升高后降低,而硬度则呈逐渐下降的趋势,口感逐渐达到最佳后又变差。当浸泡时间小于30 min时,挤压重组米米饭口感较差、硬度较大,米饭适口性不理想,这是由于挤压重组米在浸泡过程中与水分接触的时间较短,米粒吸水不均匀而导致其在蒸煮过程中表面先于内部发生糊化,致使饭粒内部较干硬而外部过于黏稠;当浸泡时间达到30 min时,挤压重组米具有与水分充分接触的时间,米粒能够均匀地吸收水分,从而在蒸煮过程中淀粉能够由内向外均匀地糊化,蒸煮后的米饭适口性较好,饭粒柔软富有弹性,具有一定的光泽度;当浸泡时间超过40 min时,挤压重组米米饭的弹性、硬度和适口性相继开始下降。因此,综合考虑以上因素及实际蒸煮米饭的可操作便捷性,选取浸泡时间为30 min。

图2 浸泡时间对挤压重组米米饭硬度和弹性的影响Fig.2 The effect of soaking time on the hardness and springiness of cooked extruded reconstituted rice

表3 浸泡时间对挤压重组米米饭感官评定得分的影响Table 3 The effect of soaking time on the sensory score of cooked extruded reconstituted rice

2.3 保温时间对挤压重组米蒸煮后食味品质的影响

电饭煲结束蒸煮米饭并直接变成保温模式后,蒸煮过程实际尚未完全结束,保温过程是借助电饭煲内蒸汽的余温进一步促进淀粉完全糊化[14]。从表4和图3中可以看出,当保温时间低于20 min时,米饭适口性较差、缺乏弹性、硬度较大且出现硬心饭粒,电饭煲内有剩余水分存在,这可能是由于保温时间过短导致饭粒中的淀粉未能完全糊化,造成饭粒对水分吸收不充分且不均匀;当保温时间为20 min时,米饭具有较佳的适口性、软硬适中且表面光亮,米饭香气浓郁;当保温时间超过30 min时,米饭的硬度反而升高且弹性降低,米饭的适口性下降,并伴有糊锅现象出现。综合以上分析,为获得适口性较为理想的挤压重组米米饭,应将保温时间确定在20 min左右。

表4 保温时间对挤压重组米米饭感官评定得分的影响Table 4 The effect of heat preserving time on the sensory score of cooked extruded reconstituted rice

2.4 蒸煮正交试验结果与分析

如表5和表6所示,由R,F值的大小可知,影响挤压重组米蒸煮感官得分的各因素大小次序为A>C>B,即米水比例>保温时间>浸泡时间。其中米水比例对挤压重组米蒸煮感官品质影响极显著,保温时间对挤压重组米蒸煮感官品质影响显著。由k值大小可以确定最佳蒸煮因素水平组合为A2B2C3,即各因素水平为米水比例1∶1,浸泡时间30 min,保温时间25 min,在此条件下蒸煮出的米饭软硬适中且富有弹性,适口性较佳,米粒爽滑光泽性好,香气浓郁,感官评定得分为66.2。

表5 正交试验结果Table 5 Results of orthogonal experiment

表6 正交试验方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment

2.5 挤压重组米米饭理化性质结果与分析

表7是挤压重组米蒸煮后的理化性质指标,通过与蒸煮后的粳米米饭和市售可食用的糙米米饭对比发现,挤压重组米米饭的吸水率、体积膨胀率介于粳米饭和糙米饭之间,相互差异性不显著(P>0.05),米汤固体溶出物和碘蓝值差异性显著(P<0.05),由于选用与粳米和糙米同一品种的碎米作为挤压重组米的生产原料,因而蒸煮后的直链淀粉含量变化不显著(P>0.05)。

米饭蒸煮后的吸水率表示了米粒在蒸煮过程中对水分吸收的作用,体现在吸水后质量的增加,而体积膨胀率则表示米粒经蒸煮后容积的变化,一般都表现为容积的增大[15]。从表7中可以看出,粳米蒸煮后的吸水率和体积膨胀率均高于挤压重组米,这可能是挤压重组米在加工过程中淀粉颗粒结构受到高温、高压、高剪切力的作用发生了一定程度的变化,并且由于挤压重组米已经部分糊化,因而其淀粉颗粒的吸水能力有所降低,体积膨胀能力也有所降低[16]。而糙米由于外表覆有一层米糠层,起到阻隔的作用[17],且米糠层中的纤维结构未能像挤压重组米中的纤维成分与淀粉经挤压作用后充分结合,从而导致糙米在蒸煮过程中不易吸水且膨胀受限,因而其吸水率和体积膨胀率均低于粳米饭和挤压重组米米饭。

表7 挤压重组米米饭、粳米饭和糙米饭的理化指标Table 7 Physicochemical indicators of cooking-extruded reconstituted rice, cooking rice and cooking brown rice

米汤固形物含量的多少是体现产品蒸煮品质的主要指标,已有研究指出,米饭的蒸煮食用品质与米汤固形物含量呈正相关,米汤固形物含量越高,米饭的口感就越好[13,18]。从表7中可以看出,挤压重组米米饭的米汤固形物含量高于糙米饭而低于粳米饭,表明挤压重组米的蒸煮食味品质介于粳米与糙米之间,要好于糙米。碘蓝值的大小取决于溶出的直链淀粉含量,碘蓝值越大,说明米汤中可溶性直链淀粉含量越高,米汤也越黏稠,蒸煮出的米饭适口性越好,软硬适中富有弹性[12]。挤压重组米米饭的碘蓝值低于粳米饭而高于糙米饭,这可能是由于糙米表面的米糠层起到了阻隔的作用,且糙米米粒结构较致密,导致直链淀粉在蒸煮过程中不易溶出,而挤压重组米在挤压加工过程中,脂质会与直链淀粉形成直链淀粉-脂质复合物[16],这影响了蒸煮过程中直链淀粉的渗出,碘蓝值的结果进一步证实了挤压重组米米饭的适口性略低于粳米饭而优于糙米饭。

3 结 论

蒸煮试验优化出挤压重组米米饭的最佳蒸煮工艺为米水比例1∶1,浸泡时间30 min,保温时间25 min,在此条件下蒸煮出的挤压重组米米饭软硬适中且富有弹性,具有较佳的适口性,米粒爽滑光泽性好,香气浓郁。蒸煮后的理化性质结果表明,挤压重组米蒸煮后其吸水率、体积膨胀率、米汤固体溶出物(mg·g-1)和碘蓝值均介于粳米饭和糙米饭之间,挤压重组米的蒸煮食味品质要好于糙米而略低于粳米。