薏仁米储藏过程中蒸煮品质及质构特性的研究

栾琳琳,卢红梅,陈 莉,杨凤仪

(贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州贵阳 550025)

薏仁米(CoixchinensisTod)又名薏苡仁、草珠子、六谷子、菩提珠,原产于东南亚,广泛种植于中国、日本、韩国和印度的禾本科植物[1-2]。薏仁米是一种古老的药食两用的食品原料,具有一般粮谷类食品不可替代的营养价值和保健作用。现代医学研究表明,薏仁米具有抗肿瘤[3-4]、抗炎[5-6]、免疫调节[7]、降低血糖血脂[8]等作用。

薏仁米的蒸煮特性和食用价值在其经济价值和消费者接受度方面发挥着重要作用,薏仁米质构特性的变化对食用品质有直接影响。多年来,国内外常用最经典的方法—感官评价来对食品的质构进行分析评价。但由于感官评价受外界和自身影响因素较大,导致误差较大,存在一定的缺陷。质构仪作为一种能客观反映食品品质的主要仪器,测定的指标(硬度、弹性、咀嚼性等)能较好的反映食品质量的优劣,目前多用质构仪对米饭进行咀嚼模拟实验,通过对硬度、弹性等指标的测定,分析蒸煮特性的差异。宋伟等[9]发现不同储藏条件下米饭的硬度随着储藏时间的延长均有不同程度的增大。Bhat等[10]探讨了印度12种不同大米的理化性质、蒸煮特性和质构特性之间的关系,结果表明,糊化温度、胶稠度、直链淀粉和支链淀粉等理化特性与蒸煮和质地特性(吸水率、蒸煮过程中的籽粒伸长率、伸长率、硬度等)呈显著相关,可用来评价大米的品质特性。黄亚伟等[11]研究了不同品种五常大米在储藏过程中的蒸煮品质及质构特性,结果表明:糯米和粳米的蒸煮品质与质构特性中的硬度、回复性、黏着性、弹性存在显著相关,可用质构特性替代蒸煮指标评价大米的适口性。战旭梅[12]通过对稻谷蒸煮指标、质构特性的测定,并对其相关性分析得出:弹性与碘蓝值、膨胀率,黏度与吸水率均显著正相关,黏附性与米汤干物质也显著相关,因此得出可用质构特性来反映蒸煮指标。

目前,还没有关于薏仁米质构与蒸煮特性的文献报道。因此本研究利用质构仪对薏仁米的质构特性进行检测,研究薏仁米在储藏过程中蒸煮指标的变化,并通过研究贮藏期薏仁米质构的相关特性,分析其与蒸煮指标间的相关性,探讨质构仪在评价薏仁米蒸煮品质上的适用性,以期为薏仁米的科学储藏和品质变化提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

薏仁米 贵州兴仁县产纯种小薏仁米,前期实验测得薏仁米的淀粉、蛋白质和脂质含量分别为49.250%、17.750%和7.180%,不饱和脂肪酸的比例为80.718%[13],购于贵州兴诚华英食品有限公司;碘、碘化钾 分析纯,天津致远化学试剂有限公司;盐酸 分析纯,重庆川东化工有限公司。

ZD-2A型自动电位滴定仪 上海大普仪器有限公司;LD-3电动离心机 上海上登实验设备有限公司;20T9型微电脑电磁炉 苏泊尔香港电器有限公司;ZD-85A气浴恒温震荡器 常州朗越仪器制造有限公司;101-1电热干燥箱 北京科伟永兴仪器有限公司;HH-b型数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司;FA2004N精密电子天平、722S可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;CT3质构分析仪 美国博勒飞(Brookfield)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 薏仁米储藏 模拟自然储藏条件,将分装好的薏仁米置于25 ℃,相对湿度40%的培养箱内进行为期一年的储藏实验,储藏时间由2015年12月至2016年12月。包装材料为自封袋,材质为聚乙烯(PE),厚度0.08 mm,大小13 cm×17 cm。每隔30 d测定一次相关指标。

1.2.2 加热吸水率的测定 参考熊善柏等[14],称取10 g薏仁米,淘洗后滤干装入铝盒中,加入薏仁米2倍质量的水,浸泡30 min后沥去多余的水分,再加入薏仁米1.4倍质量的水,将铝盒加盖后放入已煮沸的电饭锅蒸屉上,加热30 min,保温15 min,取出薏仁米米饭,称重。按下式计算薏仁米的加热吸水率。

式中:a-加热吸水率,%;W0-薏仁米质量,g;W1-薏仁米米饭质量,g。

1.2.3 浸渍吸水率的测定 称取相当于干基3 g左右的整粒薏仁米置于50 mL烧杯中,加入20 mL蒸馏水后,迅速置于25 ℃的水浴锅中保温,浸泡60 min后沥干米粒表面的水分,在25 ℃条件下静置20 min后称重[10]。按下式计算薏仁米的浸渍吸水率。

式中:A-吸水率,%;W0-薏仁米质量,g;W1-薏仁米浸泡、沥水、静置后的质量,g。

1.2.4 薏仁米米饭浸出液碘蓝值的测定 参考叶敏等[15],根据1.2.2取薏仁米米饭3 g于50 mL比色管中,加水至25 mL,水浴加热至40 ℃后,置于40 ℃摇床振荡60 min(振荡频率160 r/min),加蒸馏水定容至50 mL。摇匀,3000 r/min离心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盐酸,加蒸馏水定容至50 mL,静置15 min后于620 nm比色,读取吸光值。以0.5 mol/L盐酸和0.5 mL碘试剂,加蒸馏水定容至50 mL作空白。以吸光值表示碘蓝值。

1.2.5 薏仁米米饭浸出液透光率和pH的测定 将测量碘蓝值的薏仁米米饭浸出液在室温下3000 r/min离心15 min,在620 nm处测定上清液的透光度,同时采用自动电位滴定仪测定薏仁米米饭浸出液的pH。

1.2.6 薏仁米米饭质构特性的测定 称取10 g左右的薏仁米,淘洗后滤干放入铝盒中,加入30 mL的蒸馏水,40 ℃浸泡30 min,沥干水分后再加13 mL的蒸馏水,将铝盒加盖放入已煮沸的蒸锅里,加热30 min,保温15 min。停止加热后,将样品冷却至室温进行质构测定[16]。

进行质构测定时,从每组样品中随机选取3粒完整的薏仁米米饭置于载物台上,使3粒米饭处于三角形的3个顶点处,并保持米饭中心与载物台中心距离位置相同,薏仁米沟壑向下。质构仪的程序设定为TPA测试,采用圆柱形平底探头TA11/1000,夹具TA-RT-KIT进行质构测定。参数设置为:预测试速度:2 mm/s,测试速度:0.5 mm/s;返回速度:0.5 mm/s;压缩比例:50%;触发点负载:5 g;循环次数:2次。对每组薏仁米进行5次测定,去掉最大值和最小值,其余求平均值做为测定结果,测定不同储藏期内薏仁米米饭的硬度、粘附性、弹性、内聚性和咀嚼性。

1.3 数据处理

每个指标重复测定3次,试验数据分析采用SPSS软件系统

2 结果与分析

2.1 储藏时间对薏仁米蒸煮指标的影响

2.1.1 储藏时间对薏仁米加热吸水率的影响 一般而言,用新米做成的米饭有光泽,且呈半透明状,而陈米做成的米饭色泽发暗,呈混浊状。陈米煮饭时吸水率过快,米粒膨胀不均匀,组织结构被破坏,形成很多空隙,米饭的食味不佳[17]。同时,Kasai等[18]提出,大米吸水率可以估计大米的最佳煮饭条件。因此,参照大米等粮食的加热吸水率方法,将置于25 ℃条件下储藏一年的薏仁米进行加热吸水率的测定,结果如图1所示。

图1 薏仁米储藏过程中加热吸水率的变化Fig.1 Change in the heating water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由图1可以看出,在360 d的储藏期内,随着储藏时间的延长,薏仁米的加热吸水率呈上升趋势。薏仁米的加热吸水率随储藏时间的变化趋势与Swamy等[19]、Gujral等[20]研究的几种稻米在储藏过程中加热吸水率的变化趋势一致,同时研究表明,随着加热吸水率的上升,稻米的品质逐渐下降。储藏过程中薏仁米加热吸水率逐渐升高的原因可能是由于随着储藏时间的延长,导致薏仁米淀粉凝胶化加强、淀粉颗粒外周组织硬化,使得在蒸煮过程中薏仁米淀粉颗粒能够较强的维持多角形结构[21],从而使加热吸水率上升。加热吸水率的上升也意味着随着储藏时间的延长,薏仁米发生了陈化并使食用品质下降。

2.1.2 储藏时间对薏仁米浸渍吸水率的影响 按照1.2.3的方法对薏仁米的浸渍吸水率进行测定,每隔30 d测定一次,共观测360 d。薏仁米浸渍吸水率随储藏时间的变化情况如图2所示。

图2 薏仁米储藏过程中浸渍吸水率的变化Fig.2 Change in the water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由图2可以看出,随着储藏时间的延长,在0～270 d内,薏仁米的浸渍吸水率呈上升趋势,由0 d时的34.6%上升至270 d时的最大值43.76%,之后呈下降的趋势。在薏仁米的储藏过程中,可能是由于随着储藏时间的延长和薏仁米陈化的加深,使得薏仁米中水分含量逐渐减少,从而促使薏仁米内部各组织吸水能力增强,导致薏仁米在储藏过程中浸渍吸水率逐渐上升。270 d后,薏仁米的浸渍吸水率下降,分析其原因可能是由于薏仁米蛋白交联形成溶解性较差的聚集体,这些蛋白质聚集体包裹在淀粉颗粒表面,抑制薏仁米吸水,导致薏仁米的浸渍吸水率在储藏后期呈现下降趋势[22]。

2.1.3 储藏时间对薏仁米米饭浸出液碘蓝值和透光率的影响 薏仁米米汤中的碘蓝值可以反映溶解在米汤中直链淀粉的浓度,碘蓝值越大,则米汤中直链淀粉浓度也越大。按照1.2.4和1.2.5的方法对蒸煮后薏仁米的碘蓝值和透光率进行测定,每隔30 d测定一次,共观测360 d。薏仁米碘蓝值和透光率随储藏时间的变化情况如图3所示。

图3 薏仁米储藏过程中碘蓝值和透光率的变化Fig.3 Changes in the iodine blue value and light transmittance ratio of cooked coix seed during storage

由图3可以看出,随着储藏时间的延长,薏仁米米饭浸出液的碘蓝值整体呈下降的趋势,透光率呈上升的趋势。这与Swamy等[19]、Gujral等[20]的研究结果一致。分析其原因可能是由于薏仁米在储藏过程中,随着脂肪水解生成的游离脂肪酸与直链淀粉结合形成的复合物、直链淀粉分子之间的相互聚合及蛋白质-淀粉作用力的加强[23],导致薏仁米米汤中的可溶性直链淀粉溶解度下降,从而使碘蓝值下降和透光率上升。但是通过对比分析可以看出,薏仁米米饭浸出液的碘蓝值较其他粮谷类所测得的碘蓝值要低,最高的初始值仅为0.097,而大米碘蓝值的初始值为0.70左右[24]。由于薏仁米淀粉主要以支链淀粉为主,直链淀粉含量较少,据研究报道[25],薏仁米中直链淀粉的含量仅为6.22%,然而,大米的直链淀粉含量在20%～25%之间[26]。低直链淀粉含量可能是薏仁米米饭浸出液碘蓝值偏低的主要原因。此外,随着储藏时间的延长,薏仁米的细胞壁逐渐变硬,在蒸煮过程中抑制了可溶出物质的溶出,使固形物的含量逐渐减少,透光率升高。薏仁米米饭浸出液碘蓝值下降和透光率上升表明了随着储藏时间的延长,薏仁米食用品质的降低[14],耐储性变差。

2.1.4 储藏时间对薏仁米米饭浸出液pH的影响 按照1.2.5的方法对蒸煮后薏仁米的pH进行测定,每隔30 d测定一次,共观测360 d。薏仁米米饭浸出液pH随储藏时间的变化情况如图4。

图4 薏仁米储藏过程中pH的变化Fig.4 Change in the pH of cooked coix seed during storage

由图4可以看出,在360 d的储藏时间里,薏仁米米饭浸出液的pH随储藏时间的延长不断降低。这主要是由于薏仁米中的部分脂质在脂肪酶和表面微生物的共同作用下水解形成游离脂肪酸[27],导致薏仁米米饭浸出液pH的下降。由此可进一步说明,薏仁米的品质随着储藏时间的延长,逐渐下降。

2.2 储藏时间对薏仁米米饭质构特性的影响

薏仁米TPA的测定过程是对人体口腔咀嚼食物的运动过程进行模拟。质构仪测定的指标主要是一些与力学特性相关的食品质地特性,它能以指标量化的形式对食品品质进行评价,具有较高的灵敏性与客观性[28]。所测薏仁米的质构特性包括:硬度、压缩功、内聚性、弹性、胶着性、咀嚼性和弹力。储藏时间对薏仁米质构特性的影响见表1。

表1 储藏时间对薏仁米米饭质构特性的影响Table 1 Effects of storage time on the textural characteristics of coix seed

由表1可知,薏仁米米饭的硬度随储藏时间的延长有一定的波动,这可能是由于样品个体差异引起的,但总体呈先上升后下降的趋势。在270 d时硬度达到最大值。这可能是由于随着储藏时间的延长及薏仁米陈化程度的加深,脂肪氧化分解不断生成甘油和脂肪酸,游离脂肪酸能包藏在直链淀粉的螺旋结构中,使薏仁米在蒸煮糊化时所需的水分难以通过,导致淀粉粒的强度增加,从而引起米饭硬度增加[29]。但是随着储藏时间的继续延长,薏仁米的硬度在270 d后开始下降,猜测原因可能是因为储藏后期,劣变程度的加剧,水分含量变大,使得米饭膨胀、松散,薏仁米不能再保持籽粒的完整性,从而造成硬度的下降。压缩功、胶着性、咀嚼性和硬度的变化有着相似的变化规律,均大致呈现先上升后下降的趋势,压缩功、胶着性和咀嚼性增大是薏仁米食味性增加的标志[11],这些指标的增加,说明储藏一段时间后,薏仁米的食味性好于原始产品;270 d后下降,说明随着储藏时间的延长,陈化程度加剧,薏仁米食用品质的下降。弹性是反映样品经压缩后能够恢复的程度的指标。在为期一年的储藏过程中,薏仁米的弹性、弹力和内聚性在储藏过程中无明显变化规律且变化较小,说明在实验的储藏时间内,储藏时间对薏仁米的弹性、弹力和内聚性的影响不大,这与其他研究者[24,30]的研究结果有所差异,这可能与原料的不同(例如大米)有关。薏仁米的食味品质是各项指标综合的结果,应综合考虑各项指标。质构特性指标中，硬度、压缩功、胶着性和咀嚼性可反映薏仁米品质的变化,而弹性、弹力和内聚性则无法反映薏仁米品质的变化。在为期一年的储藏中,随着储藏时间的延长,薏仁米的蒸煮品质逐渐下降,适口性降低,影响口感。

2.3 薏仁米质构特性与蒸煮指标的相关性分析

选取质构特性第一循环硬度、第二循环硬度、压缩功、内聚性、胶着性、咀嚼性及弹力和蒸煮指标加热吸水率、浸渍吸水率、碘蓝值、透光率及pH作为独立因素,用SPSS进行相关性分析,得到薏仁米质构特性与蒸煮指标的相关性,结果见表2。

表2 薏仁米质构特性与蒸煮指标的相关性Table 2 Correlational coefficients of the relationships between the textural properties and cooking indexes of coix seed

从表2可知,加热吸水率与第一循环硬度极显著相关(p<0.01),与第二循环硬度、压缩功、胶着性和咀嚼性显著相关(p<0.05);浸渍吸水率、透光率与第一循环硬度、第二循环硬度、压缩功、胶着性和咀嚼性呈极显著相关(p<0.01);碘蓝值、pH则与第一循环硬度、第二循环硬度、压缩功、胶着性和咀嚼性呈极显著负相关(p<0.01)。薏仁米的内聚性、弹性和弹力与薏仁米的蒸煮指标无显著的相关性。由此可以得出,在储藏过程中,薏仁米质构特性与蒸煮指标间具有良好的对应性,且均能灵敏地反映随着储藏时间的延长,薏仁米蒸煮品质的下降。因此,可用质构特性和蒸煮指标对薏仁米的食用品质进行评价。

3 结论

通常来说,薏仁米周围包裹麸皮和壳,保护薏仁米免受周围环境的影响,而去皮则失去这种保护,其品质也易受到影响。贵州兴仁产薏仁米的淀粉含量低于其他谷物,而蛋白质和脂类含量远高于其他谷物,此外,不饱和脂肪酸也高于其他谷物。由于薏仁米的脂质和不饱和脂肪酸含量较高,由于脂肪氧化导致其品质下降,这也与薏仁米硬度和透光率的增加以及碘蓝值和pH的降低有关;此外,由于薏仁米的低淀粉含量和高蛋白质含量,淀粉和蛋白质之间的相互作用导致加热吸水率、浸渍吸水率和透光率的增加,碘蓝值的降低,薏仁米在贮藏过程中蒸煮品质及质构特性的变化表明,随着贮藏时间的延长,薏仁米的蒸煮品质及食用品质均有所降低。对薏仁米质构特性与蒸煮指标的相关性进行分析可以得出在储藏过程中,薏仁米质构特性与蒸煮指标间具有良好的对应性,均能灵敏地反映随着储藏时间的延长,薏仁米蒸煮品质的下降。部分质构特性指标(硬度、压缩功、胶着性和咀嚼性)和蒸煮指标可对薏仁米的储藏品质进行评价。本研究将为薏仁米的最佳储藏方式和最小品质变化提供理论参考。