全谷物重组速煮糙米的理化性质和蒸煮品质研究

,,艳香,, ，*，，，

(1.国家粮食局科学研究院,北京 100037;2.东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030)

全谷物是完整、碾碎、破碎或压片的颖果,其基本组成包括淀粉质胚乳、胚芽与麸皮,各组成部分的相对比例与完整颖果一致(定义源自美国谷物化学家协会(AACC)。欧美发达国家大量的营养健康科学研究与流行病学研究表明,增加全谷物的消费与心脑血管疾病、糖尿病、癌症等慢性疾病的危险的降低有关[1-4]。在我国,稻谷是三大主粮之一,产量约占全国粮食总产量的一半。随着谷物加工水平的提高,我国的稻米加工“过精”、“过白”的现象也日趋严重。这不仅造成粮食的大量浪费,还造成了稻米的营养含量和功能特性的降低。糙米是稻谷脱除颖壳后剩下的带有种皮的部分,在我国糙米标准定义为脱壳的米(Husked Rice)[5],是全谷物的重要组成部分,其膳食纤维、B族维生素等营养素的含量均很高。然而由于糙米存在难煮、货架期短、不易吸收等瓶颈问题,严重制约了糙米的应用。

主食品工业化是糙米加工未来的趋势之一。国家粮食局于2012年8月颁布了‘关于进一步推进主食产业化增强口粮供应保障能力的指导意见’,并明确提出“到2015年,主食工业化的比例明显提高,其中米制主食品工业化的比例提高到20%左右”。因此,加强面向主食产业化需求发展模式,开发适合产业化的方便糙米主食品,成为我国当前主食产业化发展的重要课题。本研究采用挤压加工方法加工早籼稻糙米,研发挤压重组糙米(RBR)产品,并评价重组糙米的各项指标,以期为糙米作为主食品的利用开拓新的途径。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

早籼稻糙米购于湖南岳阳,封口袋包装,4℃保存。盐酸、硝酸等均为优级纯,其余试剂均为分析纯。

电子分析天平 梅特勒托利多公司;电热恒温鼓风干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;SX-4-10型高温马福炉 天津市泰斯特仪器有限公司;样品磨 天津泰斯特公司;FMHE36-32双螺杆挤压实验机 长沙富马科食品工程技术有限公司;Super-3型快速黏度测定仪(RVA) 澳大利亚Newport科学分析仪器有限公司;TA.XT2i Plus质构仪 英国Stable Micro System公司;1100型液相色谱 美国安捷伦公司。

1.2实验方法

1.2.1 重组糙米加工工艺 原料糙米经干燥粉碎后,调节水分,经双螺杆挤压重组再造粒(挤压条件为:一区50℃,二区50℃,三区60℃,四区120℃,五区60℃,六区70℃,干燥,冷却,包装,储存待测。

1.2.2 重组糙米蒸煮质量评价

1.2.2.1 糊化特性分析 依据国标方法(GB/T 14490-2008)[6],利用快速黏度仪(RVA)测定了糙米淀粉的糊化参数:峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、起始糊化温度。

1.2.2.2 浸泡吸水率[7]将10g样品浸泡在水温为30,40和50℃水中,分别在30,40,50,60min时取出样品,称量计算浸泡吸水率。X=(M2-M1)/M1×100%,其中X为浸泡吸水率(%),M1为浸泡前样品质量(g),M2为浸泡后样品质量(g)。

1.2.2.3 感官评价 取10g糙米置于干燥的具盖玻璃钵中,观察产品色泽,质地结构,闻样品气味。分别放置在蒸锅中蒸煮20、40min,取出后使用物性仪测定米饭硬度(测定程序如下:探头:P/0.5型;感应力:5g;测试形变:80%;测试前速度:2.0mm/s;测试速度:1.7mm/s;测试后速度:2.0mm/s)。观察产品分散性、粘稠度,并进行产品品尝。评价过程在烹煮结束后10min内完成。

1.2.3 重组糙米基本化学组分测定 水分、淀粉、粗蛋白、粗脂肪,膳食纤维、灰分、直链淀粉含量按AACC(2000,10th ed.)44-19,76-13,46-11A,30-25,08-02,61-03测定[8],蛋白因子5.95。直链淀粉含量测定采用国标方法(GB/T15683-2008)[9]。维生素B1,B2的采用液相色谱法方法测定。

1.2.4 氨基酸分析 由国家粮食局粮油质量检测中心根据国标方法GB/T 5009.124-2003代为检测[10]。

1.2.5 重组糙米货架期测定 脂肪酸值、脂肪酶活性、菌落总数均采用国标方法(GB/T 15684-1995、GB/T 5523-2008、GB 4789.2-2010)[11-13]。

1.3相关性分析

采用SPSS10.1对相关数据进行标准偏差的计算。

2 结果与分析

2.1重组糙米性质分析

2.1.1 重组糙米基本化学组成 在挤压加工高温高压作用的过程中,大分子颗粒破碎并融合,淀粉、蛋白、纤维等一些大分子化合物化学键发生了断裂,淀粉链段部分裂解,重新取向、结晶,而蛋白的三级、四级结构也被打开、重组[14]。表1为原料糙米和重组糙米的化学组成分析结果,由表1可见,挤压重组糙米各化学组成成分与原料糙米相近,其中淀粉、直链淀粉、蛋白、灰分和总膳食纤维含量略有升高,分别由55.08%、33.90%、7.360%、1.244%和3.235%升高到57.02%、33.98%、9.104%、1.424%、3.442%,脂肪含量有所下降,由0.716%降低至0.696%。原因主要是在挤压过程中糙米中部分甘油三酯水解成为单甘油酯和游离脂肪酸[15],这两种产物与直链淀粉、蛋白质形成了复合物,从而降低挤出物中游离脂肪酸的含量[16]。而部分淀粉在高温糊化的作用下支链淀粉的侧链发生脱落,使得淀粉和支链淀粉含量有所提高,而脱落下来的支链糊精等膳食纤维成分,也提高了总膳食纤维的含量。

表1 原料糙米和重组糙米的化学组成(%)Table 1 Chemical compositions of raw brown rice and reformed brown rice(%)

2.1.2 重组糙米氨基酸分析 表2为挤压重组速煮糙米氨基酸含量分析,由表2可以看出,相比中国食物成分表(2004)中籼米精米的数据,重组糙米的必需氨基酸含量较高。其中8种必需氨基酸赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸中除作为谷物限制性氨基酸的蛋氨酸含量略低外,其他氨基酸组成合理。与籼米精米相比必需氨基酸中亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸含量有显著提高，分别由0.45%、0.35%和0.25%提高到0.59%、0.38%和0.30%。作为谷物限制性氨基酸的蛋氨酸含量也有少量增加,由0.13%增加到0.15%。与精白米不同,糙米中含有皮层和胚芽中含有大量优质蛋白,这些蛋白可以补充白米中部分必需氨基酸的不足,使糙米的氨基酸组成相对比较合理均衡。

2.1.3 重组糙米B族维生素含量 表3为重组速煮糙米B族维生素含量,由表3可知,B族维生素主要存在于糙米的表皮和糊粉层中,经过脱糙、抛光后精白米维生素B1、B2含量下降较大,分别由2.935mg/kg和0.895mg/kg下降至0.835mg/kg和0.780mg/kg,降低了约72%和13%。重组糙米的B1、B2含量与天然糙米接近,在重组的过程中,糙米的维生素B1和B2无显著变化。这主要是由于挤压重组再造粒作为一种短时加工手段,在加工中,物料从进入挤压腔体开始加温到从出口剪切成型,整个过程仅仅在短短的几秒中,维生素损失较少。

表2 重组速煮糙米氨基酸含量分析Table2 Amino acid content of white indica rice and reformed brown rice

表3 重组速煮糙米B族维生素含量Table 3 Vitamin B content of reformed brown rice

2.2重组糙米蒸煮品质分析

2.2.1 重组糙米浸泡吸水率分析 图1为不同温度下物料浸泡吸水率分析,从图1中可以看出,原糙米在各个温度下经过浸泡后吸水率变化不大。精白米在30℃和40℃下浸泡后吸水率也无显著改变,而在50℃下,精白米的吸水率有了显著的提高，浸泡10min即达到48%,60min时达到了约70%。重组糙米在各温度下变化规律一致,但随着浸泡温度的提高,整体浸泡吸水率略有上升。这是因为原糙米外表被含有蜡质的种皮包裹,难以复水,而精白米质地致密,水分也难以进入,只有温度到达了50℃后迅速复水。挤压重组糙米是一种新型米制品,其蛋白、纤维等大分子物质已经在高温高压下发生了变性,淀粉发生预糊化,破损淀粉含量增加,因此浸泡吸水率较高并随着浸泡时间的增加吸水率呈上升趋势。安红周等[18]研究也发现人造米的吸水指数高于原料大米。

图1 不同温度下物料浸泡吸水率 Fig.1 Water absorption of different rice in different soaking temperature

2.2.2 重组糙米RVA分析 淀粉的糊化是颗粒状淀粉在水中因受热吸水膨胀,分子间和分子内氢键断裂,淀粉分子扩散的过程。在此过程中有序的晶体向无序的非晶体转化;回生是淀粉分子从无序到有序的过程,是由淀粉分子的有序化重排结晶引起的[19]。图2为重组糙米RVA分析,由图2可知,重组糙米的峰值粘度、粘度磨损值和胶凝值远远低于原糙米和精白米,这说明糙米进行重组后,糊化温度低于原糙米和精白米的糊化温度。衰减值也变小了,说明重组后不易回生。糙米经过挤压重组再造粒后,其糊化度大大提高,在较短的时间就可以达到糊化[20],而挤压过程中系统的高温和高压力下的挤压、摩擦、捏合等物理手段也破坏了淀粉的长链结构和化学键,糙米的回生现象减弱[21],因此将速煮米饭放置一段时间也不会像普通米饭一样出现米饭变硬,难以消化的现象。

图2 重组糙米RVA图 Fig.2 RVA chart of reformed brown rice

2.2.3 重组糙米硬度和感官分析 图3为重组糙米蒸煮后质构分析,图3中可以看出,无论是蒸20min还是40min,重组糙米的硬度都小于精白米和原糙米,在蒸20min时,挤压重组糙米的硬度最小,与浸泡吸水率测试中20℃下,重组糙米浸泡吸水率较高结果一致,说明所有重组糙米在浸泡和蒸煮后都能迅速吸水降低硬度,也体现了重组糙米的速煮性。重组糙米在浸泡后,吸收了大量的水分,使得质地软化适口,并在蒸煮40min时仍能保持良好的米形。表4为重组糙米产品感官分析,图4为重组糙米产品形态,由表4、图4可知,重组糙米外观晶莹有光泽,表面光滑无颗粒,色泽浅黄,透明度高。蒸煮后重组糙米米形较好,不发粘、不变形,口感筋道适口,在8min时已经完全熟化,其口感和软硬度适中,与RVA结果相符,糙米重组后,达到峰值粘度的糊化时间提前,改善了原糙米吸水率低,蒸煮时间长的缺点。

图3 重组糙米蒸煮后质构分析 Fig.3 Texture profile analysis of steamed reformed brown rice

表4 重组糙米感官分析Table 4 Sensory analysis of reformed brown rice

图4 重组糙米产品形态 Fig.4 Appearance of reformed brown rice

2.2.4 重组糙米货架期实验 货架期是食品的品质降低到不能被人接受的程度所需要的时间。脂肪酸值、脂肪酶活动度和菌落总数是糙米变质的主要判定指标。重组糙米在室温下存储180d后,脂肪酸值和脂肪酶活力仍保持较低的范围,其中脂肪酸值为6.02mg/100g,脂肪酶活动度为3.93mg/g,菌落总数为6.5×102cfu/g,远低于麦片等即食食品产品的要求[22],表明重组糙米的货架期远远大于6个月。朱文华等[23]和周素梅等[24]也发现挤压能够起到稳定化灭酶的作用。由于挤压重组再造粒是一个高温、高压、高剪切力的过程,在这个过程中生物酶和微生物营养体都难以存活,部分微生物的休眠体也被破坏。因此脂肪氧化酶和微生物含量都比较低。因此,只要控制好糙米加工冷却和包装的工序,即可获得较长的产品货架期,这也解决了普通糙米油脂含量较高、稳定性差、难以储存,货架期短等问题,为糙米食品商品化奠定了基础。

3 结论

3.1挤压重组糙米各化学组成成分与原料糙米相近,其中淀粉、直链淀粉、蛋白、灰分和总膳食纤维含量略有升高,脂肪含量有所下降;重组糙米的氨基酸组成相对比较合理均衡,其中精米中含量较少的亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸含量在糙米中含量均较高;重组糙米中维生素B1、B2含量与天然糙米相近,在重组的过程中,糙米的维生素B1和B2无显著变化。而经过脱糙、抛光后精白米维生素B1、B2含量下降较大,分别降低了72%和13%。

3.2通过对重组糙米浸泡吸水率、蒸煮后质构性质以及简单的蒸煮和品尝实验分析得到以下结论:30、40℃浸泡时重组糙米的吸水率高于原糙米和精白米,且随着浸泡时间的增加,而不断地变大。50℃浸泡后,重组糙米的浸泡吸水率在精白米和原糙米之间。

3.3重组糙米外观晶莹有光泽,表面光滑无颗粒,色泽浅黄,透明度高。蒸煮时间小于8min,蒸煮后重组糙米米形较好,不发粘、不变形,口感筋道适口,软硬度适中。

3.4重组糙米货架期长,室温下存储6个月后,脂肪酸值、脂肪酶活性及总菌群含量都远低相关标准要求。

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