肖華志，王世忠，王占忠，韓 燁，周志江

(天津大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院，天津 300072)

隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，方便食品的研究與開發(fā)逐漸受到食品科學(xué)家的重視，其中主食類方便食品是研究的熱點．目前市場上的方便主食產(chǎn)品大致分為兩類，以方便面為代表的小麥類方便食品早已滲透到人們生活的各個角落，而以方便米飯為代表的稻米類方便食品正在興起．方便大米粥(instant rice congee，IRC)是方便米飯的延伸產(chǎn)品，是對稻米類方便食品的重要補充；同時，大米粥也是深受亞洲以及世界各國人們喜愛的主食之一．目前，市場上已有部分相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，但是由于經(jīng)加熱糊化的大米淀粉冷卻后極易老化回生[1-2]，產(chǎn)品的復(fù)水性較差；盡管有關(guān)研究將冷凍干燥、微波干燥等技術(shù)應(yīng)用于方便粥的生產(chǎn)[3]，但卻使大米的咀嚼性下降，喪失了原有口感[4]．為此，本試驗在前人研究成果的基礎(chǔ)上，對方便大米粥的生產(chǎn)工藝進行了研究和改進，大幅度提高產(chǎn)品的復(fù)水性；并且對方便粥加工過程中大米的糊化和回生機理進行了探討，旨在對工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 材料

盤錦大米，金龍魚公司生產(chǎn)．

1.2 主要試劑

β-淀粉酶：10萬單位，Solarbio公司．無水乙醇、蔗糖脂肪酸酯：分析純，天津市江天化工技術(shù)有限公司．DNS試液、液氮等．

1.3 主要儀器

恒溫鼓風(fēng)干燥箱，冷凍干燥機，紫外-可見光分光光度計，三目光學(xué)顯微鏡，204F1差示掃描量熱儀(DSC)，游標卡尺，玻璃勻漿器等．

1.4 方法

1.4.1 水分測定

恒重法(GB/T 21305—2007)．

1.4.2 大米粒形測定

游標卡尺測 10粒米的長與寬，取平均值，長寬之比即粒形指標．

1.4.3 試樣制備

取一定量試樣冷凍干燥12,h后，研成粉末．

1.4.4 糊化度測定

準確稱取試樣0.5,g，加30,mL蒸餾水用玻璃勻漿器勻漿，加 2,mL 1%的 β-淀粉酶溶液，50,℃酶解3,h后加 1,mL 1,mol/L的 HCl終止酶反應(yīng)，過濾，濾液用 DNS定糖法測定OD值，試樣的OD值與完全糊化的OD值的比值即為糊化度[5]．

1.4.5 復(fù)水時間測定

取方便大米粥成品，按米與水質(zhì)量比為 1∶5的比例加入開水，加蓋靜置，開始計時．從3,min后開始每隔 1,min隨機取出 5～10粒米置于平板上，壓碎米粒，直到不出現(xiàn)白色硬芯，計時終止，即為復(fù)水時間．

1.4.6 光學(xué)顯微鏡觀察

取少量試樣置于載玻片上放大40倍觀察，照相．

1.4.7 差示掃描量熱儀(DSC)測定

準確稱取 5,mg試樣于鋁制坩堝中，按樣品和水質(zhì)量比為 1∶2的比例加入去離子水，密封后隔夜靜置平衡．DSC 掃描溫度從 20,℃上升到 100,℃，然后從 100,℃下降到 20,℃，掃描速率為 10,℃/min，保護氣為氮氣，流速為20,mL/min[6]．

1.5 生產(chǎn)工藝

1.5.1 工藝流程

大米原料選擇→干熱處理→沸水煮→文火加熱→熱水浸泡→汽蒸→離散→干燥→方便大米粥．

1.5.2 操作要點

干熱處理：將大米置于敞口鍋中，用文火焙炒15,min，至米粒表面出現(xiàn)龜裂紋．

蒸煮：將焙炒米置于 4倍炒米量的沸水中煮1～2,min；降溫，用文火加熱 15,min；停止加熱，加入 4倍炒米量的熱水浸泡 15,min；瀝水，用蒸鍋蒸15,min；將大米取出，用冷水浸泡離散，瀝水，噴灑離散劑．

干燥：將上述大米置于金屬篩網(wǎng)中，攤平，于80,℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥2,h．

2 結(jié)果與分析

2.1 方便大米粥生產(chǎn)工藝的研究

2.1.1 干熱處理方法對方便大米粥品質(zhì)的影響

干熱處理可使大米迅速脫水，表面出現(xiàn)大量龜裂紋和微細的孔道，有利于蒸煮時大米迅速吸水糊化，并保持米粒結(jié)構(gòu)的完整性不被破壞．由此制得的方便粥成品可形成多孔性結(jié)構(gòu)，促進復(fù)水．

本研究對焙炒法和烘干法等不同的干熱處理方式進行了試驗．由圖 1可知，采用焙炒法可使大米的水分含量在20,min之內(nèi)迅速下降至0.04%，而烘干法則需要 90,min才能使水分下降至 2%左右，可見，從干燥效果來看，采用焙炒法更為有效．

由圖 2可知，在沸水煮制的 2,min內(nèi)，經(jīng)干熱處理的米的吸水速率遠大于未經(jīng)干熱處理的米，而且經(jīng)干熱處理的米最大含水量可達 50%左右，同樣高于未經(jīng)干熱處理的米(含水量 35%)，而焙炒法和烘干法的變化趨勢比較接近．從圖 2還可以看出，煮制時間為90,s時，大米含水量基本達到最大值．散，導(dǎo)致成品復(fù)水性差，出品率低．

圖1 不同干熱方法處理下大米水分含量變化曲線Fig.1 Curves of moisture content of rice dried by different methods

本試驗采用冷水浸泡和噴灑離散液相結(jié)合的方式，離散液采用蒸餾水、無水乙醇和蔗糖脂肪酸酯配制而成，研究了離散液的組成及用量對大米結(jié)塊量的影響，如圖4和圖5所示．

圖2 不同干熱處理的大米在沸水煮制階段的水分吸收曲線Fig.2 Curves of water absorption of rice dried by different methods during the boiling

由圖 3可知，采用焙炒法所得產(chǎn)品的復(fù)水性最好，復(fù)水時間為 5,min左右；烘干法較差，復(fù)水時間為12,min；而原米則要18,min以上．

圖3 不同干熱處理所得方便大米粥的復(fù)水時間比較Fig.3 Comparison of rehydration time of IRC made by rice dried by different methods

綜上，選用焙炒法，處理15,min，所生產(chǎn)的方便大米粥的品質(zhì)較好．

2.1.2 不同蒸煮方式對方便大米粥品質(zhì)的影響

蒸煮是使大米糊化的必要步驟，蒸煮方式的選擇直接影響到方便大米粥產(chǎn)品的復(fù)水性及其感官品質(zhì)．本試驗采用兩種常用的蒸煮加工方法，即水煮法和汽蒸法，比較大米粥制品的復(fù)水性及感官品質(zhì)．如表 1所示，單獨采用水煮法和汽蒸法，制品的復(fù)水性均不理想，因此，本試驗采用蒸煮結(jié)合法，即對干熱處理后的大米先進行水煮，再進行汽蒸，制品復(fù)水時間明顯縮短，且大米的膨脹率高，糊化時間較短．

表1 不同蒸煮方式對方便大米粥品質(zhì)的影響Tab.1 Effect of different cooking methods on quality of IRC

2.1.3 離散液對方便大米粥品質(zhì)的影響

大米經(jīng)過蒸煮以后，因米粒表面糊化，米粒間常相互粘結(jié)甚至成塊，影響米粒的均勻干燥和顆粒分

圖4 離散液添加量對米飯結(jié)塊量的影響Fig.4 Effect of volume of dispersion liquid on rice caking

圖5 離散液中乙醇含量對米飯結(jié)塊量的影響Fig.5 Effect of ethanol content in dispersion liquid on rice caking

由圖 4可知，離散液添加量大于米飯質(zhì)量的 3%時，米飯結(jié)塊量大幅度減少，米粒干燥均勻，制品復(fù)水性較好．由圖 5可知，離散液中乙醇含量不應(yīng)小于10%，否則離散效果會迅速下降，說明離散液中的乙醇含量對離散效果的影響較關(guān)鍵．此外，試驗中所用的蔗糖脂肪酸酯的添加量為0.5%，蒸餾水為85%．

2.1.4 方便大米粥的干燥曲線

干燥是方便大米粥生產(chǎn)過程中的必經(jīng)工序，干燥方法的選取和干燥條件的控制對最終成品的復(fù)水性有極大影響．據(jù)文獻[7]報道，大米的糊化溫度為50～79,℃，因此，為盡量保持大米的糊化狀態(tài)，抑制大米回生，試驗中選取80,℃熱風(fēng)干燥．干燥曲線如圖6所示．

從圖 6中可知，當干燥時間達到 100,min時，大米含水量達到 10%以下，當干燥時間為 160 min時，大米含水量降為 0.016%. 相關(guān)研究已表明，米飯含水量在 8.6%以下或 65%以上時不易回生，而在30%～60%時，回生速度最快[8]．本研究采用 120,min干燥，最終制品的含水量為 2%，既可以有效地抑制大米回生，又在工藝上節(jié)省了時間和能源．此外，復(fù)水性試驗證明，含水量為2%的制品，復(fù)水時間≤5,min．

圖6 方便大米粥的干燥曲線Fig.6 Drying curve of IRC

2.1.5 方便大米粥加工過程中粒形變化

粒形是大米粥加工過程中的一個重要指標．大米粒長和粒寬的大小反映了大米膨脹率的大小，膨脹率越大，大米的糊化度就越高，從而使所得制品的復(fù)水性越好．

試驗研究了方便大米粥加工過程中大米粒形參數(shù)的變化，如圖 7所示，大米的粒長和粒寬變化趨勢一致，二者在焙炒之后，由于米?？s水而變小，隨后隨著蒸煮加工不斷增大，當汽蒸工序結(jié)束后達到最大值，約為原米的2倍，干燥后又有一定程度的下降，但經(jīng)過復(fù)水又可恢復(fù)到蒸煮后的水平．而在整個過程中大米的粒形指標基本維持不變，從而較好地保持了大米整體結(jié)構(gòu)的完整．

圖7 方便大米粥生產(chǎn)過程中粒形的變化曲線Fig.7 Curve of particle shape in the production of IRC

2.1.6 方便粥加工過程中大米糊化度的變化

糊化度是衡量大米熟化程度的重要指標，方便大米粥生產(chǎn)的關(guān)鍵即盡可能保持大米的糊化狀態(tài)，延緩大米的老化回生，從而有利于制品復(fù)水．

方便大米粥加工過程中大米的糊化度變化曲線見圖 8，隨著加工過程的進行，大米的糊化度逐漸上升，在浸泡工序結(jié)束后，糊化度達到最大值，經(jīng)過汽蒸后，大米中水分被蒸出，導(dǎo)致糊化度稍有下降．經(jīng)干燥后所得的成品由于水分大量喪失，且溫度下降，大米開始出現(xiàn)老化現(xiàn)象，但糊化度仍保持在 95%左右．可見，本研究所得方便大米粥成品的糊化度保持較好，復(fù)水性良好．

圖8 方便大米粥生產(chǎn)過程中糊化度變化曲線Fig.8 Curve of gelatinization degree in the production of IRC

2.2 方便大米粥生產(chǎn)過程中的糊化和回生分析

2.2.1 方便大米粥加工過程中大米顆粒的顯微觀察

淀粉是大米的主要成分，約占 75%～80%[9]．在方便大米粥的加工過程中，伴隨著大米淀粉的糊化和回生，大米顆粒呈現(xiàn)出不同的微觀結(jié)構(gòu)．本試驗借助顯微鏡研究了方便大米粥加工過程中大米顆粒的顯微結(jié)構(gòu)變化．從圖9可知不同操作階段大米微觀結(jié)構(gòu)的變化．原料米顆結(jié)構(gòu)致密，表面光滑，無孔洞；經(jīng)過焙炒的大米顆粒，組織變得疏松，出現(xiàn)大量微細的孔洞，呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；經(jīng)沸水煮制之后，水分迅速進入米粒組織中，填充孔洞，使米粒膨脹，淀粉開始糊化；經(jīng)文火煮制之后，米粒進一步吸水膨脹，大米顆粒出現(xiàn)脹裂，水分滲入大米組織內(nèi)部，大米淀粉充分糊化；經(jīng)熱水浸泡之后，水分滲入整個大米組織，大米顆粒充分膨脹，大米淀粉完全糊化，呈現(xiàn)絮狀結(jié)構(gòu)；再經(jīng)常壓汽蒸之后，由于水分部分蒸出，大米顆粒稍有縮水變小顏色加深，仍保持絮狀結(jié)構(gòu)；隨著干燥的進行，水分開始迅速下降，大米顆粒開始變得透明，并充滿了無數(shù)孔洞，呈現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．

2.2.2 方便大米粥制品的DSC熱分析

大米淀粉的糊化過程中，有序的晶體向無序的非晶體轉(zhuǎn)化，伴隨著能量的變化，在DSC圖譜上表現(xiàn)為吸熱峰[10]，此時，淀粉糊化的融化熱焓為 ΔH，糊化過程中晶體熔化的起始、頂點和終點溫度相應(yīng)地表示為t0、tP、tC．

分析圖10和表2可知，原米的DSC圖譜上出現(xiàn)兩個吸熱峰，其中第一個吸熱峰很小，且溫度較低，疑為大米中非淀粉物質(zhì)所致，而非糊化峰；第二個峰即大米的糊化峰，其糊化溫度為58.7～66.8 ℃，糊化吸熱為 1.987 J/g．而經(jīng)加工成為方便大米粥的大米的DSC圖譜上并未出現(xiàn)明顯的吸熱峰，其糊化吸熱近似為 0，說明方便大米粥制品的糊化度保持良好，并未出現(xiàn)明顯的回生現(xiàn)象．

圖9 方便大米粥加工過程中大米顆粒的顯微結(jié)構(gòu)Fig.9 Microscopy of rice in the production of IRC

圖10 原料米和方便大米粥制品的DSC曲線Fig.10 DSC curves of raw rice and IRC

表2 原料米和方便大米粥的DSC參數(shù)Tab.2 DSC parameters of raw rice and IRC

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié) 果

大米按照“焙炒 15,min-沸水煮 2,min-文火煮15,min-熱水浸泡 15,min-汽蒸 15,min-噴灑離散液-熱風(fēng)干燥 120,min”的工藝進行加工，可制得糊化度達95%、復(fù)水時間≤5,min的方便大米粥成品．

微觀分析表明，在方便大米粥加工過程中，大米先經(jīng)過焙炒，迅速脫去水分，形成疏松的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；經(jīng)蒸煮結(jié)合法加工后，米粒迅速吸水膨脹，淀粉充分糊化；最后經(jīng)干燥制得的成品呈現(xiàn)多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．DSC熱分析表明，制品的糊化熱焓大幅降低，極易復(fù)水．

3.2 討 論

經(jīng)上述研究，初步掌握了方便大米粥加工過程中的各項工藝參數(shù)及大米糊化和回生的機理，得到了復(fù)水性優(yōu)良的方便大米粥產(chǎn)品. 其中，采用焙炒法將大米進行干熱處理是加工的關(guān)鍵工序，干熱處理可使大米水分迅速下降，出現(xiàn)大量龜裂紋和微細的孔道，這有利于在后期蒸煮加工中，大米迅速吸水糊化，并且保持米粒結(jié)構(gòu)的完整性不被破壞．此外，經(jīng)干熱預(yù)處理的大米制得的方便大米粥成品可形成多孔性結(jié)構(gòu)，復(fù)水性良好，干熱處理也是方便大米粥加工區(qū)別于方便米飯加工的一個重要標志[11]. 此外，由于方便大米粥加工過程中大米的糊化程度很高，米粒之間相互粘連，不易分散，影響干燥效果，因此必須噴灑含有乙醇和非離子型表面活性劑的離散液進行離散，其中乙醇是關(guān)鍵因素，它可以跟水分子之間形成氫鍵進而將米粒表面的水分脫去，降低表面黏度，試驗表明，離散液的噴灑量控制在米飯量的 3%以上，乙醇含量大于10%可使干燥均勻，成品復(fù)水性良好，這與文獻[12]報道相符．另外，干燥是保證大米糊化程度的關(guān)鍵步驟，本試驗采用最普通的熱風(fēng)干燥，干燥時間控制在120,min可使成品水分降為2%左右，雖然可以一定程度上抑制回生，但是對大米的干燥并不均勻，復(fù)水性也不夠穩(wěn)定，而且對米粒的外觀造成一些破壞 ，因此，開發(fā)新型的干燥方法，是方便大米粥研究的一個重點．

盡管在試驗中得到了復(fù)水性良好的方便大米粥成品，但是加工過程不可避免地對米粥的風(fēng)味、結(jié)構(gòu)及黏彈性等造成了損失，因此，需要進一步研究通過添加一些食品添加劑對方便大米粥的品質(zhì)進行改良．此外，據(jù)文獻[15]報道，大米的回生與直鏈淀粉的含量及支鏈淀粉外側(cè)短鏈的聚合度有關(guān)，因此，從分子水平對大米淀粉進行修飾，將是改善方便大米粥加工品質(zhì)的根本方法．

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