欒琳琳,盧紅梅,陳 莉,楊鳳儀

(貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院,貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點實驗室,貴州貴陽 550025)

薏仁米(CoixchinensisTod)又名薏苡仁、草珠子、六谷子、菩提珠,原產(chǎn)于東南亞,廣泛種植于中國、日本、韓國和印度的禾本科植物[1-2]。薏仁米是一種古老的藥食兩用的食品原料,具有一般糧谷類食品不可替代的營養(yǎng)價值和保健作用?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,薏仁米具有抗腫瘤[3-4]、抗炎[5-6]、免疫調(diào)節(jié)[7]、降低血糖血脂[8]等作用。

薏仁米的蒸煮特性和食用價值在其經(jīng)濟價值和消費者接受度方面發(fā)揮著重要作用,薏仁米質(zhì)構(gòu)特性的變化對食用品質(zhì)有直接影響。多年來,國內(nèi)外常用最經(jīng)典的方法—感官評價來對食品的質(zhì)構(gòu)進(jìn)行分析評價。但由于感官評價受外界和自身影響因素較大,導(dǎo)致誤差較大,存在一定的缺陷。質(zhì)構(gòu)儀作為一種能客觀反映食品品質(zhì)的主要儀器,測定的指標(biāo)(硬度、彈性、咀嚼性等)能較好的反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣,目前多用質(zhì)構(gòu)儀對米飯進(jìn)行咀嚼模擬實驗,通過對硬度、彈性等指標(biāo)的測定,分析蒸煮特性的差異。宋偉等[9]發(fā)現(xiàn)不同儲藏條件下米飯的硬度隨著儲藏時間的延長均有不同程度的增大。Bhat等[10]探討了印度12種不同大米的理化性質(zhì)、蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)特性之間的關(guān)系,結(jié)果表明,糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉和支鏈淀粉等理化特性與蒸煮和質(zhì)地特性(吸水率、蒸煮過程中的籽粒伸長率、伸長率、硬度等)呈顯著相關(guān),可用來評價大米的品質(zhì)特性。黃亞偉等[11]研究了不同品種五常大米在儲藏過程中的蒸煮品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性,結(jié)果表明:糯米和粳米的蒸煮品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性中的硬度、回復(fù)性、黏著性、彈性存在顯著相關(guān),可用質(zhì)構(gòu)特性替代蒸煮指標(biāo)評價大米的適口性。戰(zhàn)旭梅[12]通過對稻谷蒸煮指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)特性的測定,并對其相關(guān)性分析得出:彈性與碘藍(lán)值、膨脹率,黏度與吸水率均顯著正相關(guān),黏附性與米湯干物質(zhì)也顯著相關(guān),因此得出可用質(zhì)構(gòu)特性來反映蒸煮指標(biāo)。

目前,還沒有關(guān)于薏仁米質(zhì)構(gòu)與蒸煮特性的文獻(xiàn)報道。因此本研究利用質(zhì)構(gòu)儀對薏仁米的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行檢測,研究薏仁米在儲藏過程中蒸煮指標(biāo)的變化,并通過研究貯藏期薏仁米質(zhì)構(gòu)的相關(guān)特性,分析其與蒸煮指標(biāo)間的相關(guān)性,探討質(zhì)構(gòu)儀在評價薏仁米蒸煮品質(zhì)上的適用性,以期為薏仁米的科學(xué)儲藏和品質(zhì)變化提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

薏仁米 貴州興仁縣產(chǎn)純種小薏仁米,前期實驗測得薏仁米的淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)含量分別為49.250%、17.750%和7.180%,不飽和脂肪酸的比例為80.718%[13],購于貴州興誠華英食品有限公司;碘、碘化鉀 分析純,天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;鹽酸 分析純,重慶川東化工有限公司。

ZD-2A型自動電位滴定儀 上海大普儀器有限公司;LD-3電動離心機 上海上登實驗設(shè)備有限公司;20T9型微電腦電磁爐 蘇泊爾香港電器有限公司;ZD-85A氣浴恒溫震蕩器 常州朗越儀器制造有限公司;101-1電熱干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司;HH-b型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司;FA2004N精密電子天平、722S可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;CT3質(zhì)構(gòu)分析儀 美國博勒飛(Brookfield)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 薏仁米儲藏 模擬自然儲藏條件,將分裝好的薏仁米置于25 ℃,相對濕度40%的培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行為期一年的儲藏實驗,儲藏時間由2015年12月至2016年12月。包裝材料為自封袋,材質(zhì)為聚乙烯(PE),厚度0.08 mm,大小13 cm×17 cm。每隔30 d測定一次相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2 加熱吸水率的測定 參考熊善柏等[14],稱取10 g薏仁米,淘洗后濾干裝入鋁盒中,加入薏仁米2倍質(zhì)量的水,浸泡30 min后瀝去多余的水分,再加入薏仁米1.4倍質(zhì)量的水,將鋁盒加蓋后放入已煮沸的電飯鍋蒸屜上,加熱30 min,保溫15 min,取出薏仁米米飯,稱重。按下式計算薏仁米的加熱吸水率。

式中:a-加熱吸水率,%;W0-薏仁米質(zhì)量,g;W1-薏仁米米飯質(zhì)量,g。

1.2.3 浸漬吸水率的測定 稱取相當(dāng)于干基3 g左右的整粒薏仁米置于50 mL燒杯中,加入20 mL蒸餾水后,迅速置于25 ℃的水浴鍋中保溫,浸泡60 min后瀝干米粒表面的水分,在25 ℃條件下靜置20 min后稱重[10]。按下式計算薏仁米的浸漬吸水率。

式中:A-吸水率,%;W0-薏仁米質(zhì)量,g;W1-薏仁米浸泡、瀝水、靜置后的質(zhì)量,g。

1.2.4 薏仁米米飯浸出液碘藍(lán)值的測定 參考葉敏等[15],根據(jù)1.2.2取薏仁米米飯3 g于50 mL比色管中,加水至25 mL,水浴加熱至40 ℃后,置于40 ℃搖床振蕩60 min(振蕩頻率160 r/min),加蒸餾水定容至50 mL。搖勻,3000 r/min離心15 min,取上清液5 mL,加入0.5 mL 2 g/L KI-I2碘溶液和0.5 mL 0.1 mol/L鹽酸,加蒸餾水定容至50 mL,靜置15 min后于620 nm比色,讀取吸光值。以0.5 mol/L鹽酸和0.5 mL碘試劑,加蒸餾水定容至50 mL作空白。以吸光值表示碘藍(lán)值。

1.2.5 薏仁米米飯浸出液透光率和pH的測定 將測量碘藍(lán)值的薏仁米米飯浸出液在室溫下3000 r/min離心15 min,在620 nm處測定上清液的透光度,同時采用自動電位滴定儀測定薏仁米米飯浸出液的pH。

1.2.6 薏仁米米飯質(zhì)構(gòu)特性的測定 稱取10 g左右的薏仁米,淘洗后濾干放入鋁盒中,加入30 mL的蒸餾水,40 ℃浸泡30 min,瀝干水分后再加13 mL的蒸餾水,將鋁盒加蓋放入已煮沸的蒸鍋里,加熱30 min,保溫15 min。停止加熱后,將樣品冷卻至室溫進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定[16]。

進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定時,從每組樣品中隨機選取3粒完整的薏仁米米飯置于載物臺上,使3粒米飯?zhí)幱谌切蔚?個頂點處,并保持米飯中心與載物臺中心距離位置相同,薏仁米溝壑向下。質(zhì)構(gòu)儀的程序設(shè)定為TPA測試,采用圓柱形平底探頭TA11/1000,夾具TA-RT-KIT進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定。參數(shù)設(shè)置為:預(yù)測試速度:2 mm/s,測試速度:0.5 mm/s;返回速度:0.5 mm/s;壓縮比例:50%;觸發(fā)點負(fù)載:5 g;循環(huán)次數(shù):2次。對每組薏仁米進(jìn)行5次測定,去掉最大值和最小值,其余求平均值做為測定結(jié)果,測定不同儲藏期內(nèi)薏仁米米飯的硬度、粘附性、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個指標(biāo)重復(fù)測定3次,試驗數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件系統(tǒng)

2 結(jié)果與分析

2.1 儲藏時間對薏仁米蒸煮指標(biāo)的影響

2.1.1 儲藏時間對薏仁米加熱吸水率的影響 一般而言,用新米做成的米飯有光澤,且呈半透明狀,而陳米做成的米飯色澤發(fā)暗,呈混濁狀。陳米煮飯時吸水率過快,米粒膨脹不均勻,組織結(jié)構(gòu)被破壞,形成很多空隙,米飯的食味不佳[17]。同時,Kasai等[18]提出,大米吸水率可以估計大米的最佳煮飯條件。因此,參照大米等糧食的加熱吸水率方法,將置于25 ℃條件下儲藏一年的薏仁米進(jìn)行加熱吸水率的測定,結(jié)果如圖1所示。

圖1 薏仁米儲藏過程中加熱吸水率的變化Fig.1 Change in the heating water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由圖1可以看出,在360 d的儲藏期內(nèi),隨著儲藏時間的延長,薏仁米的加熱吸水率呈上升趨勢。薏仁米的加熱吸水率隨儲藏時間的變化趨勢與Swamy等[19]、Gujral等[20]研究的幾種稻米在儲藏過程中加熱吸水率的變化趨勢一致,同時研究表明,隨著加熱吸水率的上升,稻米的品質(zhì)逐漸下降。儲藏過程中薏仁米加熱吸水率逐漸升高的原因可能是由于隨著儲藏時間的延長,導(dǎo)致薏仁米淀粉凝膠化加強、淀粉顆粒外周組織硬化,使得在蒸煮過程中薏仁米淀粉顆粒能夠較強的維持多角形結(jié)構(gòu)[21],從而使加熱吸水率上升。加熱吸水率的上升也意味著隨著儲藏時間的延長,薏仁米發(fā)生了陳化并使食用品質(zhì)下降。

2.1.2 儲藏時間對薏仁米浸漬吸水率的影響 按照1.2.3的方法對薏仁米的浸漬吸水率進(jìn)行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米浸漬吸水率隨儲藏時間的變化情況如圖2所示。

圖2 薏仁米儲藏過程中浸漬吸水率的變化Fig.2 Change in the water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由圖2可以看出,隨著儲藏時間的延長,在0～270 d內(nèi),薏仁米的浸漬吸水率呈上升趨勢,由0 d時的34.6%上升至270 d時的最大值43.76%,之后呈下降的趨勢。在薏仁米的儲藏過程中,可能是由于隨著儲藏時間的延長和薏仁米陳化的加深,使得薏仁米中水分含量逐漸減少,從而促使薏仁米內(nèi)部各組織吸水能力增強,導(dǎo)致薏仁米在儲藏過程中浸漬吸水率逐漸上升。270 d后,薏仁米的浸漬吸水率下降,分析其原因可能是由于薏仁米蛋白交聯(lián)形成溶解性較差的聚集體,這些蛋白質(zhì)聚集體包裹在淀粉顆粒表面,抑制薏仁米吸水,導(dǎo)致薏仁米的浸漬吸水率在儲藏后期呈現(xiàn)下降趨勢[22]。

2.1.3 儲藏時間對薏仁米米飯浸出液碘藍(lán)值和透光率的影響 薏仁米米湯中的碘藍(lán)值可以反映溶解在米湯中直鏈淀粉的濃度,碘藍(lán)值越大,則米湯中直鏈淀粉濃度也越大。按照1.2.4和1.2.5的方法對蒸煮后薏仁米的碘藍(lán)值和透光率進(jìn)行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米碘藍(lán)值和透光率隨儲藏時間的變化情況如圖3所示。

圖3 薏仁米儲藏過程中碘藍(lán)值和透光率的變化Fig.3 Changes in the iodine blue value and light transmittance ratio of cooked coix seed during storage

由圖3可以看出,隨著儲藏時間的延長,薏仁米米飯浸出液的碘藍(lán)值整體呈下降的趨勢,透光率呈上升的趨勢。這與Swamy等[19]、Gujral等[20]的研究結(jié)果一致。分析其原因可能是由于薏仁米在儲藏過程中,隨著脂肪水解生成的游離脂肪酸與直鏈淀粉結(jié)合形成的復(fù)合物、直鏈淀粉分子之間的相互聚合及蛋白質(zhì)-淀粉作用力的加強[23],導(dǎo)致薏仁米米湯中的可溶性直鏈淀粉溶解度下降,從而使碘藍(lán)值下降和透光率上升。但是通過對比分析可以看出,薏仁米米飯浸出液的碘藍(lán)值較其他糧谷類所測得的碘藍(lán)值要低,最高的初始值僅為0.097,而大米碘藍(lán)值的初始值為0.70左右[24]。由于薏仁米淀粉主要以支鏈淀粉為主,直鏈淀粉含量較少,據(jù)研究報道[25],薏仁米中直鏈淀粉的含量僅為6.22%,然而,大米的直鏈淀粉含量在20%～25%之間[26]。低直鏈淀粉含量可能是薏仁米米飯浸出液碘藍(lán)值偏低的主要原因。此外,隨著儲藏時間的延長,薏仁米的細(xì)胞壁逐漸變硬,在蒸煮過程中抑制了可溶出物質(zhì)的溶出,使固形物的含量逐漸減少,透光率升高。薏仁米米飯浸出液碘藍(lán)值下降和透光率上升表明了隨著儲藏時間的延長,薏仁米食用品質(zhì)的降低[14],耐儲性變差。

2.1.4 儲藏時間對薏仁米米飯浸出液pH的影響 按照1.2.5的方法對蒸煮后薏仁米的pH進(jìn)行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米米飯浸出液pH隨儲藏時間的變化情況如圖4。

圖4 薏仁米儲藏過程中pH的變化Fig.4 Change in the pH of cooked coix seed during storage

由圖4可以看出,在360 d的儲藏時間里,薏仁米米飯浸出液的pH隨儲藏時間的延長不斷降低。這主要是由于薏仁米中的部分脂質(zhì)在脂肪酶和表面微生物的共同作用下水解形成游離脂肪酸[27],導(dǎo)致薏仁米米飯浸出液pH的下降。由此可進(jìn)一步說明,薏仁米的品質(zhì)隨著儲藏時間的延長,逐漸下降。

2.2 儲藏時間對薏仁米米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響

薏仁米TPA的測定過程是對人體口腔咀嚼食物的運動過程進(jìn)行模擬。質(zhì)構(gòu)儀測定的指標(biāo)主要是一些與力學(xué)特性相關(guān)的食品質(zhì)地特性,它能以指標(biāo)量化的形式對食品品質(zhì)進(jìn)行評價,具有較高的靈敏性與客觀性[28]。所測薏仁米的質(zhì)構(gòu)特性包括:硬度、壓縮功、內(nèi)聚性、彈性、膠著性、咀嚼性和彈力。儲藏時間對薏仁米質(zhì)構(gòu)特性的影響見表1。

表1 儲藏時間對薏仁米米飯質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 1 Effects of storage time on the textural characteristics of coix seed

由表1可知,薏仁米米飯的硬度隨儲藏時間的延長有一定的波動,這可能是由于樣品個體差異引起的,但總體呈先上升后下降的趨勢。在270 d時硬度達(dá)到最大值。這可能是由于隨著儲藏時間的延長及薏仁米陳化程度的加深,脂肪氧化分解不斷生成甘油和脂肪酸,游離脂肪酸能包藏在直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)中,使薏仁米在蒸煮糊化時所需的水分難以通過,導(dǎo)致淀粉粒的強度增加,從而引起米飯硬度增加[29]。但是隨著儲藏時間的繼續(xù)延長,薏仁米的硬度在270 d后開始下降,猜測原因可能是因為儲藏后期,劣變程度的加劇,水分含量變大,使得米飯膨脹、松散,薏仁米不能再保持籽粒的完整性,從而造成硬度的下降。壓縮功、膠著性、咀嚼性和硬度的變化有著相似的變化規(guī)律,均大致呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,壓縮功、膠著性和咀嚼性增大是薏仁米食味性增加的標(biāo)志[11],這些指標(biāo)的增加,說明儲藏一段時間后,薏仁米的食味性好于原始產(chǎn)品;270 d后下降,說明隨著儲藏時間的延長,陳化程度加劇,薏仁米食用品質(zhì)的下降。彈性是反映樣品經(jīng)壓縮后能夠恢復(fù)的程度的指標(biāo)。在為期一年的儲藏過程中,薏仁米的彈性、彈力和內(nèi)聚性在儲藏過程中無明顯變化規(guī)律且變化較小,說明在實驗的儲藏時間內(nèi),儲藏時間對薏仁米的彈性、彈力和內(nèi)聚性的影響不大,這與其他研究者[24,30]的研究結(jié)果有所差異,這可能與原料的不同(例如大米)有關(guān)。薏仁米的食味品質(zhì)是各項指標(biāo)綜合的結(jié)果,應(yīng)綜合考慮各項指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)中，硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性可反映薏仁米品質(zhì)的變化,而彈性、彈力和內(nèi)聚性則無法反映薏仁米品質(zhì)的變化。在為期一年的儲藏中,隨著儲藏時間的延長,薏仁米的蒸煮品質(zhì)逐漸下降,適口性降低,影響口感。

2.3 薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)的相關(guān)性分析

選取質(zhì)構(gòu)特性第一循環(huán)硬度、第二循環(huán)硬度、壓縮功、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性及彈力和蒸煮指標(biāo)加熱吸水率、浸漬吸水率、碘藍(lán)值、透光率及pH作為獨立因素,用SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析,得到薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)的相關(guān)性,結(jié)果見表2。

表2 薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)的相關(guān)性Table 2 Correlational coefficients of the relationships between the textural properties and cooking indexes of coix seed

從表2可知,加熱吸水率與第一循環(huán)硬度極顯著相關(guān)(p<0.01),與第二循環(huán)硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性顯著相關(guān)(p<0.05);浸漬吸水率、透光率與第一循環(huán)硬度、第二循環(huán)硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性呈極顯著相關(guān)(p<0.01);碘藍(lán)值、pH則與第一循環(huán)硬度、第二循環(huán)硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。薏仁米的內(nèi)聚性、彈性和彈力與薏仁米的蒸煮指標(biāo)無顯著的相關(guān)性。由此可以得出,在儲藏過程中,薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)間具有良好的對應(yīng)性,且均能靈敏地反映隨著儲藏時間的延長,薏仁米蒸煮品質(zhì)的下降。因此,可用質(zhì)構(gòu)特性和蒸煮指標(biāo)對薏仁米的食用品質(zhì)進(jìn)行評價。

3 結(jié)論

通常來說,薏仁米周圍包裹麩皮和殼,保護(hù)薏仁米免受周圍環(huán)境的影響,而去皮則失去這種保護(hù),其品質(zhì)也易受到影響。貴州興仁產(chǎn)薏仁米的淀粉含量低于其他谷物,而蛋白質(zhì)和脂類含量遠(yuǎn)高于其他谷物,此外,不飽和脂肪酸也高于其他谷物。由于薏仁米的脂質(zhì)和不飽和脂肪酸含量較高,由于脂肪氧化導(dǎo)致其品質(zhì)下降,這也與薏仁米硬度和透光率的增加以及碘藍(lán)值和pH的降低有關(guān);此外,由于薏仁米的低淀粉含量和高蛋白質(zhì)含量,淀粉和蛋白質(zhì)之間的相互作用導(dǎo)致加熱吸水率、浸漬吸水率和透光率的增加,碘藍(lán)值的降低,薏仁米在貯藏過程中蒸煮品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性的變化表明,隨著貯藏時間的延長,薏仁米的蒸煮品質(zhì)及食用品質(zhì)均有所降低。對薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析可以得出在儲藏過程中,薏仁米質(zhì)構(gòu)特性與蒸煮指標(biāo)間具有良好的對應(yīng)性,均能靈敏地反映隨著儲藏時間的延長,薏仁米蒸煮品質(zhì)的下降。部分質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)(硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性)和蒸煮指標(biāo)可對薏仁米的儲藏品質(zhì)進(jìn)行評價。本研究將為薏仁米的最佳儲藏方式和最小品質(zhì)變化提供理論參考。