糯米粉特性与速冻汤圆 品质相关性分析

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(1.河南农业大学食品科学技术学院,速冻面米及调制食品河南工程实验室,河南郑州 450002; 2.农业部大宗粮食加工重点实验室,河南郑州 450002; 3.河南省冷链食品工程技术研究中心,河南郑州 450002; 4.郑州思念食品有限公司,河南郑州 450044; 5.新加坡国立大学,新加坡 119077; 6.河南鼎元食品科技有限公司,河南郑州 450000)

汤圆是深受我国人民喜爱的传统糯米制品,随着冷链、速冻技术的发展和人们生活水平的提高,速冻汤圆每年以30%～40%的速度增长,已成为速冻面米制品中第二大销售量的速冻食品。糯米粉含有淀粉、蛋白质、脂肪、微量元素和多种有机酸等,营养丰富,是速冻汤圆工业化生产的主要原料。糯米粉的基本成分、糊化特性等指标对速冻汤圆的品质有着重要影响[1-2]。

目前,国内对速冻汤圆的研究方向主要集中于糯米粉原料的选择、冷冻过程中汤圆的品质变化、速冻汤圆品质的提升工艺、速冻汤圆的包装运输与贮藏等[3]。王小英等[4]研究了增稠剂、乳化剂、保水剂等面皮改良剂对速冻汤圆低温抗裂性的影响,并确定出最佳配比。张国治等[5]研究了不同糯米粉粒度、粉质粘度、粉团配方、冷冻条件等对速冻汤圆品质的影响,以提高速冻汤圆感官品质,解决速冻汤圆的开裂问题。国外对速冻汤圆的研究主要集中在冷链物流及HACCP管理体系与卫生安全控制等方面[6]。目前,糯米粉特性与速冻汤圆品质相关性缺乏报道及系统研究。此外,速冻汤圆生产用糯米粉没有具体的粉质标准,糯米粉生产企业凭经验进行糯米粉选择和配粉,缺乏科学合理的依据[7]。

本课题选用在实际生产中具有代表性的11种糯米粉全粉,测定其相关特性指标,并对数据进行统计分析、相关性分析和主成分提取,以得出糯米粉特性与速冻汤圆品质的相关性规律,从而为速冻汤圆工业化生产中糯米粉原料选择和配粉提供一定的理论参考,进而为提高产品品质和稳定性提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

糯米粉 选取在实际生产中应用广泛的11个糯米粉品种,编号1～11号,依次为:1号为安徽怀远2017年皖粳糯米粉,2号为安徽怀远2016年皖粳糯米粉,3号为越南冬春季大白糯糯米粉,4号为泰国碎籼糯米粉,5号为越南糯米粉,6号为泰国1号糯米粉,7号为安徽粳糯米粉,8号为信阳潢川籼糯米粉,9号为怀远粳糯米粉,10号为越南小颗粒糯米粉,11号为泰国2号糯米粉,其中1～8号均由河南黄国粮业股份有限公司提供,9～11号均由郑州思念食品有限公司提供;硫酸铜 分析纯，上海振欣试剂厂;硫酸、硫酸钾 天津化学试剂公司;硼酸 分析纯，国药集团化学试剂有限公司;盐酸、乙醇、硫酸钠、氢氧化钠 天津市永大化学试剂有限公司;碳酸氢钠 国药集团化学试剂有限公司;碘化钾、无水乙醚 天津市双绿环化工有限公司;所有试剂 均为分析纯。

TA-XT PLUS 11483质构仪 英国Stable Micro Systems公司;CHROMA METER CR-5色彩色差仪 日本KONICA MINOLTA,INC.有限公司;UV-2000型紫外可见分光光度计 龙尼柯(上海)仪器有限公司;ZF-06A脂肪测定仪 上海瑞正仪器设备有限公司;K1301半自动定氮仪 上海晟声自动化分析仪器有限公司;华烨HYP-314消化炉 上海纤检仪器有限公司;快速智能一体化马弗炉WXL-5 鹤壁市天弘仪器有限公司;树立牌2500 W电炉 上海树立仪器仪表有限公司;RVA快速黏度测定仪 澳大利亚Newport Scientific有限公司;-40 ℃超低温冰箱 日本三洋SANYO公司;GM320红外温度计 深圳市聚茂源科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 糯米粉基本成分的测定 粗淀粉含量测定：酸水解[8]；水分含量测定：高温定时法[9]；粗蛋白含量测定：凯氏定氮法[10]，蛋白系数为5.95；粗脂肪含量测定：采用索氏抽提法[11]；灰分含量测定：采用干法灰化法[12]。

1.2.2 糯米粉糊化性质的测定 按照国际谷物科学与技术协会的方法(ICC Standard No.162)进行测定[13]。称取3.0 g糯米粉,加入25 mL蒸馏水于RVA容器中混匀。采用RVA Super 3 Standards标准的程序升温-降温循环:先在50 ℃保持1 min,然后经3.5 min升温到95 ℃,于95 ℃保持3 min后,再经3.5 min降低到50 ℃,然后在50 ℃保持2 min。每个样品测定3次平行,并利用配套的软件对数据进行分析。

1.2.3 速冻汤圆的制作工艺 参考傅晓如[9]的研究方法,称取一定量的糯米粉加入到搅拌机的容器中,首先低速(1档)搅拌揉面1 min,在此过程中加入适量冷水,再低速搅拌1 min,然后高速(4档)搅拌2 min。称取10 g糯米粉团,搓圆,装汤圆托盘(为了减少馅料对汤圆口感的影响,因此不包制馅料),迅速放入-40 ℃的超低温冰箱中冷冻1 h,采用红外温度计测定中心温度达到-18 ℃,速冻后的汤圆放置-40 ℃的冰箱中进行储藏。

1.2.4 汤圆的煮制处理 参考张印等[15]的方法并稍作修改。取速冻后的汤圆无需解冻,直接进行煮制,5个汤圆作为一组实验,加入1000 mL 的蒸馏水,加热至沸腾后放入汤圆煮制5 min,开盖继续煮制2 min。

1.2.5 汤圆澄清率的测定 将煮制后的汤在室温下静置20 min至室温,转移至1000 mL 容量瓶中,用去离子水定容。以蒸馏水为参照,用紫外-可见分光光度计在620 nm处测定吸光值[16]。

1.2.7 汤圆TPA的测定 取煮制后的汤圆用质构仪进行测定,选用P/50柱形探头进行测试。测试条件为测前速度为2 mm/s,测试速度为1 mm/s,测后速度为2 mm/s,压缩比为60%,两次压缩之间停留时间2 s,探头压缩部位为汤圆的中心部位[18]。

1.2.8 速冻汤圆感官评价的测定 由6位经过培训、不同性别、不同年龄层次、有经验的品评人员对煮制后的汤圆进行感官评价。感官评分表由河南黄国粮业股份有限公司提供[19],见表1。

表1 汤圆感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of glutinous soup balls

1.3 数据统计与分析

实验采用3次平行，结果以平均值±标准差表示,采用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 糯米粉基本成分指标分析

由表2可知,糯米粉基本成分指标差异较大,这可能与糯米粉品种之间的遗传因素有关,也可能与稻米的种植方式、成长环境、收获时间、加工方式等因素有关[20]。11种糯米粉淀粉质量分数变化范围为63.02%～79.03%,水分质量分数变化范围为11.49%～14.16%,蛋白质质量分数变化范围为6.04%～11.01%,脂肪质量分数变化范围为0.69%～4.20%,灰分质量分数变化范围为0.19%～1.36%。可以推断出不同样品涵盖范围较广,差异性较大,具有很好的代表性。

表2 糯米粉基本成分质量分数Table 2 Mass fraction of basic ingredients of glutinous rice flour

2.2 糯米粉糊化特性指标分析

由表3可知,不同品种糯米粉的糊化特性指标差异较大,这可能与糯米粉的基本成分含量不同有关,也可能与糯米粉粒径大小、糯米粉直链淀粉、支链淀粉含量不同等因素有关[21]。11种糯米粉峰值黏度变化范围为1615.00～3559.00 cp,最终黏度变化范围为923.67～2102.30 cp,变化范围较为广泛,最大值和最小值之间差异性显著(p<0.05),说明糯米粉品种对黏度值影响较大;崩解值变化范围为694.67～1874.70 cp,变化范围较为广泛,最大值和最小值之间差异性显著(p<0.05),说明峰值黏度与最低黏度的差值受品种影响较大;回生值变化范围为225.00～361.33 cp,变化范围较窄,最大值和最小值之间差异显著(p<0.05),说明食品的质构与消化性劣化因品种的不同而存在较大差异;峰值时间变化范围为3.51～5.18 min,变化范围较窄,但最大值和最小值之间差异性显著(p<0.05),说明样品开始加热至到达峰值黏度所需的时间受品种影响较大;糊化温度变化范围为67.82～78.85 ℃,最大值和最小值之间差异显著(p<0.05),说明糯米粉糊化时需要的能量各品种间差异较大。

表3 糯米粉糊化特性指标Table 3 Pasting property indexes of glutinous rice flour

2.3 速冻汤圆品质特性分析

由表4可知,11种糯米粉制得的汤圆硬度变化范围为801.05～1929.83 g,不同品种的速冻汤圆硬度最大值和最小值之间差异显著(p<0.05),说明不同品种糯米粉制得的汤圆保持原有形状的能力差异较大;胶黏性变化范围为-1142.46～-158.58 mPa·s,变化范围大,说明在咀嚼过程中剥离它们所需要的力因品种的不同而差异较大;咀嚼性变化范围为584.06～1308.70 g,表明从咀嚼到可吞咽时所需做的功因品种的不同而有较大差异;胶着性变化范围为584.86～1308.70 g·s,表明不同品种间糯米粉制得的速冻汤圆对最先感触到的抵抗力差异较大;弹性变化范围为0.71～0.89,内聚性变化范围为0.68～0.83,回复性变化范围为0.27～0.42,范围较窄,最大值和最小值之间差异显著(p<0.05),不同品种间差异性较大;白度变化范围为86.07～86.88,变化范围窄,但最大值和最小值之间差异性显著(p<0.05)。感官评价变化范围为77.53～95.17分,澄清率变化范围为7.30%～66.70%,最大值和最小值之间差异性显著(p<0.05),波动范围较大,说明不同品种糯米粉能明显影响感官评分和澄清率。不同品种间TPA特征值、白度、感官评价、澄清率差异较大,这可能与糯米粉品种、基本成分含量不同等因素有关[20]。不同品种糯米粉做成速冻汤圆的品质指标差异较大,因此研究其相关性规律,筛选出适合速冻汤圆用的糯米粉品种也十分有必要。

表4 速冻汤圆TPA、白度、感官评价、澄清率特性指标Table 4 TPA,whiteness,sensory characteristics and clarification rate of quick-frozen glutinous soup ball

2.4 糯米粉基本成分和速冻汤圆品质的相关性分析

由表5可知,糯米粉5种基本成分和汤圆TPA特征指标相关性不显著(p>0.05),但淀粉含量和感官评分呈显著正相关(p<0.05),和澄清率呈极显著正相关(p<0.01),这与赵登登等[22]的研究结果较为一致。糯米粉淀粉含量高于68.5%时,汤圆的感官评分较高,澄清率较大,沉淀物较少,汤圆品质较好。可能原因是淀粉中的α-淀粉含量较高,糯性较强,提高了速冻汤圆的品质,因而感官较好[23],α-淀粉与水分子以氢键结合能力较强,因此不易浑汤[24]。脂肪含量和白度呈极显著正相关(p<0.01),这与李苏红等[25]的研究结果较为一致。脂肪含量高于0.94%时,汤圆外观色泽、白度较好,汤圆品质越高。原因可能是,虽然糯米粉中脂肪含量较低,但多为优质的不饱和脂肪酸和淀粉脂肪复合物,在一定程度上改善了汤圆的滋味、光泽与适口性[26]。此外,据国外有关文献报道,不饱和脂肪酸还与糯米粉的香味有关[27]。因此,在实际生产中可以偏重于选择淀粉含量、脂肪含量相对较高的糯米粉品种,得到的速冻汤圆品质较为理想。

表5 糯米粉基本成分与速冻汤圆TPA、白度、感官评价、澄清率的相关性分析 Table 5 Correlation analysis on basic composition and TPA,whiteness,sensory characteristics,clarification rate of quick-frozen glutinous soup ball

2.5 糯米粉糊化特性和速冻汤圆品质的相关性分析

由表6可知,峰值时间和硬度、胶弹性、咀嚼性呈极显著正相关(p<0.01),这与周显青等[28]的研究结果较为一致,即峰值时间越长,速冻汤圆的硬度、胶弹性、咀嚼性越大。当胶弹性和咀嚼性在一定的范围内,且二者达到合适的比例时,汤圆有嚼劲,口感较好[29-30],但硬度较大时,汤圆不易咀嚼,汤圆品质有所下降,因此应选择峰值时间在3.5～4.5 min之间的糯米粉品种。峰值黏度和最终黏度与速冻汤圆的澄清率呈显著正相关性(p<0.05),即二者越大,速冻汤圆的澄清率高,透光率越大,汤液不易浑浊,品质越好。当峰值黏度为1615 cp、最终黏度为923.67 cp时,汤圆澄清率最低,汤圆品质较差,因此应选择峰值黏度大于1615 cp、最终黏度大于923.67 cp的品种。回生值与速冻汤圆白度呈极显著正相关性(p<0.01),即回生值越大,速冻汤圆的白度和色泽越好,但当回生值较大时,煮制后的汤圆冷却时形成的凝胶较强,易于老化,不利于长时间放置[31],因此应选择回生值在360 cp以下的糯米粉品种。糊化温度和硬度、胶弹性、咀嚼性呈极显著正相关(p<0.01),这与伦利芳[32]的研究结果较为一致,即糊化温度较高,速冻汤圆的硬度、胶弹性、咀嚼性较大。但硬度较大时咀嚼所做的功较多,影响汤圆品质,因此应选糊化温度在67.8～73.6 ℃之间的糯米粉品种,得到的速冻汤圆品质较优。

表6 糯米粉糊化特性与速冻汤圆TPA和白度、感官评价、澄清率的相关性分析Table 6 Correlation analysis on pasting properties and TPA,whiteness, sensory evaluation,clarification rate of quick frozen glutinous soup ball

2.6 糯米粉品质指标的主成分分析

由表7可知,前4个主成分特征值均大于1,累计方差贡献率达82%以上,可代表糯米粉全粉的82.256%的原始数据信息量,能很好地解释原始变量中的变异;因此可选用前4个主成分代替上述22个品质特性对糯米粉及速冻汤圆品质进行评价与判断。

表7 主成分特征值及解释的总方差Table 7 Eigenvalue and total variance of principal components analysis

由表8可知,对第1主成分贡献率最大的是崩解值,负荷量为0.129,因此崩解值可作为第1主分量中的代表性评价指标;对第2主分量贡献率最大的是糊化温度,负荷量为0.169,因此糊化温度可作为第2主分量中的代表性评价指标;对第3主成分贡献率最大的是灰分,负荷量为0.192,因此灰分可作为第3主分量中的代表性评价指标;对第4主成分贡献率最大的是内聚性,负荷量为0.301,因此内聚性可作为第4主分量中的代表性评价指标;综合以上分析崩解值、糊化温度、灰分、内聚性是评价糯米粉和速冻汤圆品质的主要指标。

表8 22个品质特性贡献率Table 8 Contribution of 22 quality traits

3 结论

本实验采用单因素分析、相关性分析、主成分分析对11种糯米粉的品质指标进行了统计分析。单因素分析结果表明,糯米粉的基本成分、糊化特性等指标具有较大的差异性,说明样品代表性较好。相关性分析结果表明:淀粉含量和感官评分呈显著正相关,和澄清率呈极显著正相关;脂肪含量、回生值和白度呈极显著正相关(p<0.01);峰值时间和硬度、胶弹性、咀嚼性呈极显著正相关(p<0.01),峰值黏度、最终黏度和速冻汤圆澄清率呈显著正相关性(p<0.05);糊化温度和硬度、胶弹性、咀嚼性呈极显著正相关(p<0.01)。综合多因素与速冻汤圆品质相关性分析结论,因此应选择淀粉含量高于68.5%、脂肪含量高于0.94%,峰值时间在3.5～4.5 min之间,峰值黏度大于1615 cp,最终黏度大于923.67 cp,回生值在360 cp以下,糊化温度在67.8～73.6 ℃之间的糯米粉品种,所得的速冻汤圆品质较优。

通过主成分分析,根据方差贡献率一共提取出了4个主成分,可以解释82.256%的原始数据信息。因子1、2即崩解值、糊化温度主要反应糯米粉的糊化特性,因子3即灰分主要反应糯米粉的基本成分特性,因子4即内聚性主要反应速冻汤圆的质构特性。这些性状在糯米粉的评价方面起着重要作用,在生产过程中应注重对这些性状的选择。该结论可为速冻汤圆实际生产中糯米粉原料的选择、提高速冻汤圆的品质和稳定性、完善糯米粉品质评价体系等提供一定的理论参考。