不同干燥方式对重组营养强化米品质调控效应

马 文，李喜宏，刘 霞，贾晓昱，罗金山，陈 兰，王 伟，张轶斌

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

不同干燥方式对重组营养强化米品质调控效应

马 文，李喜宏*，刘 霞，贾晓昱，罗金山，陈 兰，王 伟，张轶斌

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

在明确重组营养强化米自然风干、热风干燥、微波干燥、电热真空干燥及冷冻干燥5种干燥工艺最佳参数基础上，分析不同干燥工艺对重组营养强化米品质调控效应。结果表明，电热真空干燥最佳工艺条件真空度0.025MPa、干燥温度为35℃、干燥时间2.5h条件下的重组米米粒横截面致密性、适口性、冷饭质地及感官评价总分最优，且综合蒸煮品质及质构特性最佳，其中，加热吸水率280.45%、膨胀率268.57%，米汤可溶性固形物重量56.657mg/g，米粒弹性0.873mm、粘聚性0.549gs、回复性值0.192gs；而微波功率210W，干燥时间50min的微波干燥米粒蒸煮后外观结构最佳，硬度3650.873g最小；温度-90℃，干燥时间24h的冷冻干燥工艺下米粒胶着度2788.654g、咀嚼度1819.708g最大。综合分析干燥工艺对强化米品质调控效应表明，电热真空干燥适于重组营养强化米品质的保持。

重组营养强化米，干燥方式，质构特性，蒸煮品质

大米作为大宗粮食，蛋白质、维生素、矿物质微量元素等含量丰富度较杂粮等差，氨基酸比例不合理，且大部分营养储存在胚芽和米糠中，碾米精度越高，蛋白质、无机盐及维生素等营养元素损失越大[1]，大米自身在营养结构上存在的天然营养缺陷及在碾米过程的营养元素流失对人民身体健康造成不利影响，因此，营养强化大米有重要的意义。

目前国内外营养强化大米的方法主要分为浸吸法、涂膜法和挤压强化法，但浸吸法与涂膜法工艺和产品不适合我国国情[2-3]，本研究采用挤压强化法生产重组营养强化米，以碎米为基料，配以糯米、大豆、玉米、小麦等辅料经过挤压熟化再造粒等加工工艺形成的人造大米，旨在改善人们日常主食的营养结构单一性，提高谷物资源利用率及粮食加工企业的经济效益。重组营养强化米的生产工艺流程为：原料预处理→配料→挤压造粒→干燥→冷却→抛光→筛选分级→包装。

干燥过程是生产重组营养强化米的关键工艺控制点，对重组营养强化米的外观及食用品质有重要的影响。干燥过度易使重组营养强化米表面形成硬壳，复水率低，感官品质差[4-5]；干燥不足则干燥时间长，效率低[6-7]；同时干燥工艺不当会引起米粒表面龟裂，甚至爆腰的现象，或米粒中心与表面水分分布不均匀导致储藏时易导致霉变，米粒蒸煮后有硬心等问题，使重组营养强化米产品品质变差，影响企业经济效益。国内外对方便米饭干燥方法的报道较多[8-11]，关于重组营养强化米的成分组成、生产工艺优化及贮藏稳定性等方面[12-24]也有较多研究，而对其干燥方式及方法研究较少。本文在对不同干燥方式最佳干燥条件的前期研究结果基础上，采用自然风干、热风干燥、微波干燥、电热真空干燥、冷冻干燥五种干燥方式对重组营养强化米进行干燥，研究五种干燥方式对重组营养强化米品质的影响，为重组营养强化米的干燥方式提供一定的理论指导及依据，提高企业经济效益。

表1 感官评价评分规则及分值表Table.1 The score rules and value of sensory evaluation

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大米粉、大豆粉、小麦粉、糯米粉、玉米粉等 均为市售；黄原胶 淄博中轩生化有限公司；魔芋精粉 湖北强森魔芋科技有限公司。

SLG32-II型双螺杆挤压实验机 济南赛百诺科技开发有限公司；HP-200型色差仪 上海汉谱光电科技有公司；TA-XT plus型质构仪 英国Stable Micro Systems；HITACHI S-3000N型扫描电子显微镜（SEM） 日本日立公司；DGG型电热鼓风干燥箱、DZG型电热真空干燥箱 天津市天宇实验仪器有限公司；ALPHA.1-4D型冷冻干燥机 Thermo公司；G70D20CSP-D2（SO）型微波炉 佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备

1.2.1.1 实验工艺流程如下 原料预处理→配料混料→挤压造粒→干燥→重组营养强化米。

自然大米水分含量在14.0%以下时可在常规条件下长期储藏[25]。相较自然大米，重组营养强化米营养丰富，有利于微生物新陈代谢，因此储藏水分要求更为严格。本研究将同一批次的重组营养强化米试样于分别于不同干燥方式下干燥，经测定，干燥前重组营养强化米水分含量为26.9%，干燥后的重组营养强化米水分含量为11%。五种干燥条件由前期预实验结果确定，物料载装厚度2kg/m2，每个干燥处理进行三个平行实验。

1.2.1.2 自然风干 将重组营养强化米平铺于平板上，室温风干48h。

1.2.1.3 热风干燥 将重组营养强化米置于热风干燥箱内，干燥温度为35℃，干燥时间为3h。

1.2.1.4 微波干燥 将重组营养强化米置于微波炉内，微波功率210W，干燥时间为50min。

1.2.1.5 电热真空干燥 将重组营养强化米置于电热真空干燥箱内，真空度0.025MPa，干燥温度为35℃，干燥时间2.5h。

1.2.1.6 冷冻干燥 将重组营养强化米置于冷冻干燥箱内，温度为-90℃，干燥时间为24h。

1.2.2 热吸水率、膨胀率及米汤可溶性固形物重量的测定 参照阮少兰等[26]的方法。

1.2.3 色差的测定 参照文献[27]的方法。

1.2.4 质构仪 测试前速度：2.00mm/s，测试中速度：1.00mm/s，测试后速度：1.00mm/s，触发力值5.0g，压缩程度70%，两次压缩间隔时间：5.00s。

续表

1.2.5 扫描电子显微镜 随机选取几粒米，在液氮中将米粒掰断，将样品断面喷金镀膜，用扫描电镜观察重组营养强化米微结构并拍照。

1.2.6 感官评价 从食品学院选10名学生组成感官评价小组，感官评价方法参照GB/T 15682-2008稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法，并在此基础上根据重组米的特性有所改进。重组米感官评价内容、描述及分值见表1。

1.2.7 数据分析 利用SPSS 13.0及Origin 8.5软件对实验数据进行分析处理。

图1 不同干燥方式对重组营养强化米微观结构的影响（5000×）Fig.1 Effect of different drying treatment methods on microstructure of quick cooking rice（5000×）

2 结果与讨论

2.1 不同干燥方式对重组营养强化米微观结构的影响

电热真空干燥条件是在较低温度及负压下进行干燥，使米粒内部的水分子通过压力差等扩散到米粒表面，逸散到环境的低压空间，后被真空泵抽走，从而使米粒表面和内部温度及湿度均一，干燥均匀。自然风干与热风干燥条件下，温度从米粒表面向内部传递，水分从米粒内部向表面迁移，当水分迁移速度小于温度传递速度时，水分来不及转移到表面，随着表面水分的蒸发逸散，表面形成硬壳，使得内外水分分布不均匀，而随着干燥的继续进行，米粒中心干燥和收缩时，又会出现内裂空隙，从而形成表皮裂痕及米粒内部气孔、凹坑。冷冻干燥是米粒中的水分在低温环境下转化为冰晶后直接升华，使米粒得到干燥的过程。冷冻过程中米粒内部生成均匀的冰晶，冰晶升华后，米粒组织内部形成较多气孔。

图1为不同干燥方式的重组营养强化米试样横切面的扫描电镜图，可清晰观察到大米的内部局部微观结构。电热真空干燥条件下的重组营养强化米质构紧密均一性最佳，而其他干燥方式下的重组营养强化米均有不同大小程度的凹坑、气孔及撕裂状态。因此，从重组营养强化米的微观结构上看，电热真空干燥效果最佳。

2.2 不同干燥方式对重组营养强化米蒸煮品质的影响

自然粳米加热吸水率及膨胀率值小，米汤可溶性固体固形物重量值大[25]，这与自然大米的复杂内部结构有关，而重组营养强化米属于人造米，加热吸水率、膨胀率及米汤固体溶出物重量反映其质构的紧密性，加热吸水率、膨胀率越大，米汤固体溶出物重量越小，则说明重组营养强化米质构致密性越好。

电热真空干燥条件下，重组营养强化米内部结构更紧密均一（图1），分子网状骨架支撑结构坚韧不易断，内部大分子物质及进入内部的水分被牢牢地锁住保留在重组营养强化米内部分子结构之间，从而加热吸水率和膨胀率值大，而米汤可溶性固形物重量值小。相反，其他干燥方式条件下的米粒组织内有较多气孔和凹坑，内部结构致密性较差，因而加热吸水率和膨胀率相对较小，而米汤可溶性固形物重量值相对较大。

由蒸煮品质测定结果（图2）也可以看出，不同干燥方式对重组营养强化米蒸煮品质有显著影响，将干燥方式按加热吸水率大小排序：自然风干＞电热真空干燥＞微波干燥＞热风干燥＞冷冻干燥，将干燥方式按膨胀率大小排序：电热真空干燥＞自然风干燥＞热风干燥＞微波干燥＞冷冻干燥，将干燥方式按米汤可溶性固形物重量大小排序：冷冻干燥＞微波风干＞自然风干＞热风干燥＞电热真空干燥。综合蒸煮品质各指标测定结果，可以得出，按下重组营养强化米蒸煮品质排序为真空条件条件下干燥的重组营养强化米蒸煮品质最佳，加热吸水率、膨胀率及米汤可溶性物重量分别280.45%、268.57%及56.657mg/g。

图2 不同干燥方式对重组营养强化米蒸煮品质的影响Fig.2 Effect of different drying treatment methods on cooking quality

2.3 不同干燥方式对重组营养强化米感官品质的影响

2.3.1 对色差的影响 样品的L*值大，重组营养强化米越亮；a*值大，重组营养强化米偏红，b*值大，重组营养强化米偏黄，△E值越小，重组营养强化米色泽越好。部分淀粉在挤压造粒过程中发生降解产生葡萄糖，而重组营养强化米原料中的脱脂大豆粉中含有丰富的赖氨酸，在氧气的参与下，热干燥过程促进了葡萄糖与赖氨酸发生美拉德反应，使米粒颜色变深，总体色差值高。自然风干与热风干燥过程中，由于温度梯度和水分梯度的不一致性导致米粒产生硬壳，当米粒内部干燥至储藏要求时，表面由于长时间加热而颜色偏黄，b*值偏大，分别为15.613与14.133。由于微波传热效率高，导致米粒温度急剧上升，发生褐变，L*值为小，a*与b*值大，分别为38.447、4.697与14.060，进而米粒发黄发暗。冷冻干燥过程中米粒未受加热处理，且与氧气接触少，因此L*值大，高达66.363，米粒颜色发白，△E值大。而在电热真空条件下，水的沸点降低，从而干燥温度较低，此外，干燥环境中的氧气含量低，使美拉德反应及一些氧化反应减弱，有利于保护热敏性成分不受破坏，从而△E小，L*值大，a*与b*值小，分别为40.353、1.867、10.863与41.834，重组营养强化米色泽好。

由不同干燥方式对重组营养强化米色差影响的测定结果（表2）可以看出，不同干燥方式按重组营养强化米△E值的大小排序：微波干燥＜电热真空干燥＜热风干燥＜自然风干＜冷冻干燥。电热真空干燥与微波干燥的△E值差异不显著，而电热真空干燥下的米粒L*值较大，颜色较亮，光泽度较好。综合考虑，电热真空干燥条件下的重组营养强化米色泽最佳。

表2 不同干燥方式对重组营养强化米色差的影响Table.2 Effect of different drying treatment methods on color shading of quick cooking rice

表3 不同干燥方式对重组营养强化米质构特性的影响Table.3 Effect of different drying treatment methods on texture property of quick cooking rice

2.3.2 对质构特性的影响 米粒质构致密性差，米粒在蒸煮过程中会结构松散，出现爆花等现象，硬度、弹性、咀嚼度随之变差，口感不佳。由重组营养强化米的质构测定结果（表3）可以看出，不同干燥方式下的重组营养强化米的胶着度及咀嚼度均差异性显著；自然风干与电热真空干燥条件分别与其他干燥方式硬度差异显著；自然风干、热风干燥及微波干燥分别于其他干燥方式弹性差异显著；自然风干、热风干燥及冷冻干燥分别与其他干燥方式粘聚性差异显著，自然风干、热风干燥及冷冻干燥分别与其他干燥方式回复性差异显著。微波干燥条件下米粒硬度值（3650.873g）值最小，电热真空干燥条件下米饭弹性值（0.873mm）、粘聚性值（0.549gs）最大，回复性值（0.192gs）较大，冷冻干燥条件下米粒胶着度值（2788.654g）、咀嚼度值（1819.708g）最大。冷冻干燥条件下，虽然也出现部分爆花现象，但有较高的硬度、胶着度及咀嚼度值，这可能是与冷冻干燥过程是水分在低温升华，虽然致密性差，但对营养强化米组织结构破坏小有关。由此可以看出，不同干燥方式对重组营养强化米的质构参数有显著影响。

表4 不同干燥方式对重组营养强化米感官评分的影响Table.4 Effect of different drying treatment methods on the score of sensory evaluation

2.3.3 感官评价 由感官评价得分结果（表4）可以看出，干燥方式对重组营养强化米的气味、滋味影响不大，自然风干、热风干燥及微波干燥下的米粒弹性欠佳；微波干燥条件下米粒完整，外观结构最佳；冷冻干燥条件下的米粒部分爆花，且米粒偏硬，咀嚼度过大，口感不佳；电热真空干燥条件下适口性、冷饭地质及感官评价总分优于其他处理，米饭具有较好完整性、透明度、光泽及颜色，具有五谷特有的清香滋味，米饭结构紧密，松软，硬度、粘度、弹性适宜。

综合质构测定结果及感官评分结果可以得出，电热真空干燥条件下重组营养强化米质构及感官品质最佳。

3 结论

营养强化米是在温度、压力、水分及机械剪切等综合作用下，使各原料组分之间及组分之内均发生复杂的生物化学变化，挤压造粒，挤压成粒的重组米水分约26%～30%，干燥降水至10%～14%是复合米品质形成与储藏的关键。电热真空干燥对重组营养强化米组织紧密均一、致密性达最佳，加热吸水率值、膨胀率值大、米汤可溶性固形物重量值小，分别280.45%、268.57%及56.657mg/g。不同干燥方式对重组营养强化米的质构有显著调控效应，微波干燥米粒硬度值最小为3650.873g，电热真空干燥条件下米粒弹性（0.873mm）、粘聚性（0.549gs）最大，回复性值（0.192gs）较大，冷冻干燥米粒胶着度（2788.654g）、咀嚼度（1819.708g）最大。由感官评价结果表明微波干燥有利于米粒外观结构形成，电热真空干燥调控强化米适口性、冷饭质地及感官方面优于其他干燥方式。

本文通过不同干燥方式对重组营养强化米内部微观结构、感官品质及质构特性的调控效应综合分析，明确电热真空干燥最有利于重组营养强化米蒸煮品质及质构特性形成，是适于重组营养强化米的工业化生产的最佳干燥工艺。

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Effects of different drying treatment methods on the quality of quick cooking rice

MA Wen，LI Xi-hong*，LIU Xia，JIA Xiao-yu，LUO Jin-shan，CHEN Lan，WANG Wei，ZHANG Yi-bin
（College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）

Based on the previous work about the best technical parameters of five drying treatment methods which included air drying，hot air drying，electric vacuum drying，microwave drying and freeze drying，this paper mainly studied the regulation effect of different drying treatment methods on the texture property and cooking quality of quick cooking rice.It demonstrated that the highest compactness，external structure，palatability and cold rice quality were achieved in electric vacuum drying when the vacuum degree，drying temperature and time were 0.025MPa，35℃and 2.5h，combined with other properties，including the rice texture quality and cooking quality，such as heating water absorption（280.45%），expansion rate（268.57%），rice water soluble solid content（56.657mg/g），springiness（0.873mm），cohesiveness（0.549gs）and resilience（0.192gs），also showed that electric vacuum drying method could enhance the quality of quick cooking rice obviously.On the other side，quick cooking rice had the best external structure and the minimum value of hardness（3650.873g）dried by microwave when the microwave power was 210W and drying time was 50min.While the quick cooking rice had higher gumminess（2788.654g）and chewiness（1819.708g）in freeze drying when the drying time was-90℃and drying time was 24h.According to the comprehensive index test data，it could be concluded that quick cooking rice reached the optimal texture property and cooking quality under electric vacuum drying.

quick cooking rice；drying treatment method；rice texture quality；cooking quality

TS210.1

B

1002-0306（2014）04-0208-06

2013－05－27 *通讯联系人

马文（1989-），女，硕士研究生，研究方向：食品加工与保鲜。

国家自然科学基金资助项目（31000826）；天津市应用基础及前沿技术研究计划（12JCZDJC23400）；天津科技大学科学研究基金项目（20120108）。