模拟传统柴火烹饪方式对米饭食味及蛋白质营养特性的影响

曹珍珍 贾才华 牛 猛 张宾佳 赵思明 熊善柏 房 振

(华中农业大学食品科学技术学院1，武汉 430070)(广东美的生活电器制造有限公司2，广州 510000)

米饭是亚洲人的主食之一，优质米饭的加工技术一直是亚洲人的重要研究内容。传统的米饭烹制是以大铁锅为器具，以稻草、树枝等柴火为热源，将淘洗好的米和水同时放入锅内，大火煮沸，米汤沸腾时将大火转到小火，水干后焖煮一段时间，这种方式烹制成的米饭称为柴火米饭。柴火米饭不仅口感柔软粘稠、气味清香，还含有酥脆焦香的锅巴和丰富的营养物质。随着社会的发展，电饭煲、高压锅等家电因其快速、便捷等优点逐渐取代了传统柴火成为家庭烹制米饭的主要器具，不同品牌和型号的电饭煲在烹制米饭过程中温度响应曲线不同，烹制出的米饭在食味品质、营养价值等方面也存在差异。近年来，随着人们消费水平的提高，越来越多的人追寻记忆中柴火饭的味道，因此许多电器企业模拟柴火饭的加热方式推出具有柴火饭烹制功能的电饭煲。目前关于米饭烹制的研究集中于米饭蒸煮过程[1-4]、大米品种[5-6]、大米成分[7-8]以及米饭品质分析等[9]。龚婷等[10]研究蒸煮工艺对米饭蛋白质及氨基酸的影响，结果表明高温(110～120 ℃)或长时间低温浸泡(50～60 ℃，20～30 min)过程利于水溶性蛋白和游离氨基酸的溶出。张瑞霞等[11]研究发现长时间低温(50～60 ℃，20～30 min)处理并以较高温度(110～120 ℃)蒸煮的米饭香气、滋味和口感等感官品质比未经长时间低温处理的米饭好，卢薇等[12]研究发现米饭蒸煮过程中长时间低温吸水过程(40～70 ℃)使米饭硬度降低，黏性增加。关于电饭煲不同蒸煮模式，电饭煲与传统柴火蒸煮米饭的差异和特点尚不清楚。因此，本实验采用电饭煲的快速饭、柴火饭模式，以及传统柴火烹制米饭，研究电饭煲与传统柴火，以及电饭煲不同烹制模式之间米饭食味品质的差异。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

泰国精选茉莉香米：京都米行有限公司，为同一批次生产。

3,5-二硝基水杨酸、氢氧化钠等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT2型质构仪；SF-TDL-5A离心机；Avanti J-26XP系列高效离心机日立L-8800型氨基酸自动分析仪；美的MB-WFS4032XM型全智能电饭煲(快速饭模式)；美的MB-WFS3099XM型IH全智能电饭煲(柴火饭模式)。

1.3 方法

1.3.1 米饭的蒸煮工艺

取450 g大米淘洗3次，按不同模式加水蒸煮。以电饭煲的柴火饭模式烹制的米饭为柴火米饭，以电饭煲的快速饭模式烹制的米饭为快速米饭，柴火米饭和快速米饭采用电饭煲推荐的米水比蒸煮，即柴火米饭采用米水比1 ∶1.2，快速米饭采用米水比1 ∶1.3。以传统柴火烹制的米饭为传统柴火米饭，采用米水比1 ∶1.2，米和水入锅后，先用大火加热20 min，待锅内水蒸干后，转到小火加热5 min，最后用炉内的余温焖饭10 min。米饭烹制结束后轻轻搅拌均匀再取样，进行各项指标的测定。

本实验米饭烹制过程温度响应如图1所示，以柴火米饭为例，I为预热浸泡段，Ⅱ为升温段，Ⅲ为高温段，IV为焖饭段。柴火米饭的浸泡时间(12 min)和高温沸腾时间(12 min)最长，升温速率较快，浸泡温度最低，蒸煮时间41 min。快速米饭的浸泡段和升温段用时13 min，高温段与焖饭段用时17 min，浸泡温度较低，升温速率较快。传统柴火米饭的浸泡段和升温段用时16 min，高温段与焖饭段18 min，浸泡温度最高，升温速率最低。

图1 米饭烹制过程温度曲线

1.3.2 感官指标的测定

感官评价由经过培训的6人进行，主要是对米饭的香气、滋味、口感、形态、色泽等指标进行分析，评分标准见表1[13]。

表1 米饭感官评分标准

1.3.3 米饭风味物质的提取与检测

米饭烹制结束后，将萃取头探针伸入电饭煲排气孔上方，保温萃取30 min，250 ℃下顶空解吸5 min。传统柴火米饭烹制结束后将米饭迅速转移至电饭煲，然后顶空萃取。色谱条件：色谱毛细管柱为DB-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。程序升温：起始温度60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min速度升温到160 ℃，保持5 min，以10 ℃/min速度升温到240 ℃，保持5 min。进样口温度230 ℃。载气为氦气，流量0.8 mL/min，1 min不分流进样。质谱条件：电离方式为EI，电子能量70 eV，离子阱温度150 ℃，传输线温度280 ℃。挥发性成分含量以某物质峰面积占总峰面积百分数表示[14]。

1.3.4 米饭质构的测定

在室温下用TA.XT.Plus质构仪测定米饭的应力松弛特性。每次从锅中随意挑出完整的米粒3颗，并排放置于质构仪的样品台上进行质构测试[15]。测定时探头为P6(直径6 mm，面积2.826×10-5m2)。测试模式：Measure Force in Compression。探头运行程序：Hold Until Time。测试参数的设置：测前、测中、测后速率分别是1、1、10 mm/s，变形量20%，保持时间60 s，触发力10 g。数据采集速率为200 pps。每次试验进行10次平行，取平均值。

表2 米饭的感官品质/分

注：每列小写字母不同表示差别显著(P<0.05)，余同。

1.3.5 还原糖的测定

取研磨后的米饭10 g，加10 mL蒸馏水溶解，搅拌均匀，50 ℃恒温水浴20 min，4 000 r/min离心15 min，用10 mL蒸馏水洗涤残渣，4 000 r/min离心15 min，将两次离心的上清液定容至25 mL，混匀作为还原糖待测液。采用3,5-二硝基水杨酸法测还原糖含量。

1.3.6 氨基酸组成和水分测定

氨基酸组成的测定参照GB 5009.124—2016。水分的测定参照GB 5009.3—2010。

1.4 数据处理

实验中各指标均进行3次重复，每次重复进行至少3次平行，采用SAS 9.2和Microsoft Excel 2010对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 米饭的感官品质

米饭的感官评分结果见表2。米饭的香气、滋味受烹制方式的影响较大。柴火米饭和传统柴火米饭天然香气浓郁，保留时间较长，优于快速米饭。柴火米饭和快速米饭滋味较浓，有轻微甜味，回味悠长，优于传统柴火米饭。传统柴火烹制的米饭锅中间部位稍软，锅壁和表层的米饭稍硬，锅底有一层焦香的锅巴，米饭的均匀性比柴火米饭和快速米饭差。可能是由于传统大铁锅的底部靠近热源部位与米饭表层远离热源部位温差较大，导致锅底的米过早充分糊化，表层的米吸水少糊化慢。总体上，三种方式烹制的米饭综合感官品质没有显著性差异，均香气较浓郁，黏弹性好，形状规则较完整。

2.2 米饭的挥发性物质

米饭挥发性化合物主要是烃、醛、酮、醇、酸、酯等，对米饭风味具有贡献作用的醛、酮、醇等物质及其相对百分含量如表3所示。由表3可知，柴火米饭、传统柴火米饭、快速米饭中分别检测出31、10、36种风味物质，这些风味物质分别占各自样品中总挥发性成分的39.14%、58.20%、65.58%。米饭风味成分的主要贡献者醛类物质[16,17]以传统柴火米饭最高，为43.49%，柴火米饭和快速米饭较少，仅为8.19%～10.40%。可能是因为传统柴火烹制米饭时形成了锅巴，发生了较强烈的美拉德反应，产生较多的己醛、壬醛，以及具有杏仁香和焦糖香的苯甲醛等[18,19]。传统柴火米饭的醇类(7.16%)、酮类物质(2.22%)含量最高。柴火米饭的酚类物质(16.78%)高于传统柴火米饭和快速米饭。柴火米饭、快速米饭的酯类物质含量较高(11.50%～25.27%)，酯类及酚类物质主要是对米饭香气起烘托作用，使米饭风味更加浓厚[20]。

表3 烹制方式对米饭挥发性物质相对含量的影响/%

续表3

2.3 米饭的质构特征分析

采用米饭应力松弛曲线的松弛段数据，用三元件流变松弛模型(1)，对应力松弛曲线的松弛段进行拟合，得松弛参数见表4。

σ(t)=E1ε0+E2ε0e-tn/ετ

(1)

式中:σ(t)为物料承受的应力/Pa；t为松弛实验时间/s；E1为普弹模量/Pa；E2为高弹模量/Pa；ε0为变形量，本实验为20%；τ为松弛时间/s；η为阻尼体黏滞系数/Pa·s，η=τE2；n为应力松弛非线性指数，n=1时，物料体系为由高分子链组成的规整均匀的网络结构及均匀分散于孔洞中的填充物所组成，0≤n<1时，分子链间形成新的物理或化学交联作用，n越小，交联程度越高。

不同烹制方式下，模型(1)的剩余平方和远小于回归平方和(P<0.000 1)，说明松弛参数用该模型来拟合时精度很高。由表4可知，E1、E2、η受烹制方式的影响较大。E1反映米饭的硬度，快速米饭比柴火米饭和传统柴火米饭硬，可能是因为快速米饭浸泡温度较低、浸泡和蒸煮时间较短，不能使米粒吸收充足的水分[21]。米饭的黏滞系数η以柴火米饭最大，表明柴火米饭黏性较大。柴火米饭和快速米饭E2大于传统柴火米饭，而τ比传统柴火米饭小，说明柴火米饭和快速米饭弹性较好。可能是因为传统柴火米饭烹制过程中米饭受热不均匀，米层表面温度较低，导致米粒吸水不足，靠近锅底米粒长时间处于高温状态，发生较强烈的美拉德反应，米饭整体的黏弹性次于柴火米饭和快速米饭。

表4 米饭的应力松弛参数

2.4 米饭的营养特征

米饭的氨基酸组成、还原糖含量见表5。由表5可知，烹制方式对米饭的精氨酸、组氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等氨基酸含量具有显著影响，但总体上传统柴火米饭的必需氨基酸含量和必需氨基酸指数较高。氨基酸含量的差异可能是因为三种米饭烹制的加热过程不同，导致蛋白质降解程度不同[10]。柴火米饭和传统柴火米饭的还原糖含量显著高于快速米饭，可能是较长时间的烹制使淀粉降解较多。还原糖分子量小、溶解性好，对米饭的消化性和甜味具有一定贡献[22,23]。

表5 米饭的氨基酸组成、还原糖含量

注：EAA必需氨基酸，NEAA非必需氨基酸；每列小写字母不同表示差别显著(P<0.05)。

2.5 米饭品质性状的主成分分析

对米饭醛、酮、醇、酸、酯、酚类挥发性风味物质的相对百分含量、感官评分、应力松弛参数、氨基酸组成、还原糖含量做主成分分析，结果见表6。由表6可知，主成分PC1、PC2 、PC3、PC4的特征值大于1，累计贡献率为88.22%，包含了样本大部分信息，因此，前4个主成分可以作为数据分析的有效成分。

表6 4个主成分的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率

第一主成分与丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酸类挥发性物质、E1、还原糖含量密切相关，表示的是米饭的非必需氨基酸组成、硬度、还原糖含量，着重反映米饭的蛋白质营养特性。第二主成分与米饭的滋味、醛类、酮类、酯类、醇类、丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸密切相关，表示的是米饭的主要挥发性风味物质和氨基酸组成，着重反映的是米饭的蛋白质营养和气味特征。第三主成分与米饭的形态、色泽、综合评价、E2、η、τ密切相关，着重反映米饭的外观特征和黏弹性。第四主成分与米饭的香气、口感、n、甘氨酸密切相关，着重反映米饭的感官特性。

2.6 综合评价

根据表6中各主成分的特征向量，得到不同烹制方式米饭的前4个主成分的线性关系式分别为：

F1=0.002x1+0.055x2+0.134x3+……+0.192x34+0.215x35+0.248x36

F2=-0.226x1-0.168x2-0.194x3+……+0.190x34+0.167x35+0.003x36

F3=0.138x1+0.107x2+0.088x3+……+0.026x34+0.031x35+0.129x36

F4=0.308x1+0.047x2+0.254x3+……+0.070x34+0.036x35-0.031x36

每个主成分所对应的特征值的方差贡献率建立综合评价模型F=(0.385F1+0.341F2+0.099F3+0.057F4)/0.882，计算各个样本得分，标准化后得分和综合得分如表7所示。综合评价排序依次为传统柴火米饭、柴火米饭、快速米饭，说明传统柴火烹制的米饭食味及氨基酸营养特性比电饭煲烹制的米饭高，电饭煲的柴火饭模式比快速饭模式烹制的米饭食味及氨基酸营养特性好。

表7 不同烹制方式米饭的成分得分和综合得分

3 结论

烹制方式对米饭食味品质和蛋白质营养特性具有较大影响，电饭煲烹制的米饭滋味较好，米饭黏弹性好，挥发性风味物质种类较多，传统柴火烹制的米饭醛、醇类挥发性物质总量、必需氨基酸指数较高。电饭煲柴火饭模式烹制的米饭比快速饭模式香气和滋味好，醛、酮、醇、酚类挥发性物质总量高，且米饭更柔软黏弹、必需氨基酸指数更高。对米饭的感官品质、质构特性和氨基酸组成等进行主成分分析，提取了4个主成分，建立综合评价模型计算米饭的综合得分，得分从高到底分别是传统柴火米饭、柴火米饭、快速米饭。