市售挤压方便米饭品质评价

刘惠惠, 吴卫国, 廖卢艳

(湖南农业大学 食品科技学院， 湖南 长沙 410128)

方便米饭是大规模工业化生产的，食用前简单烹制或可直接食用，口感、风味、外形均与普通米饭一致的主食制品，既符合大众的主食习惯，又能满足方便食品便捷、营养的需求，市场前景非常广阔[1-2]。但传统方便米饭大部分由于老化问题致使其食用品质较差，而螺杆挤压法制备的方便米饭则很好地解决了这一难题[3-4]。国内外学者的研究大部分侧重于挤压工艺条件的优化[5-7]，或利用原料的多样化[8-9]、前处理技术[10-11]以及辅用改良剂[12-13]等途径来改善方便米饭的品质，但对挤压方便米饭品质评价标准的建立还鲜有报道，致使市场流通的挤压方便米饭品质参差不齐，评价褒贬不一。

马晓灵[14]以回生值为评价指标，通过单因素正交法利用双螺杆挤压技术重新造粒得到一款最优配比为葛粉4%、藕粉10%、红薯淀粉8%的挤压方便米饭。该研究使用的衡量指标过于单一，难以全面综合评判挤压方便米饭的品质。王佳[15]分析了71种稻谷的理化特性与其制备的脱水方便米饭的质构特性之间的相关性，得到了籼稻米和粳稻米加工性能较好的指标阈值，加工出来的脱水方便米饭口感及外观也最好。陈天鹏等[16]发现制备的10个品种冻干方便米饭食用品质与其大米原料直链淀粉含量呈极显著负相关。因此，方便米饭的品质与其理化指标密切相关，然而多数研究均采用特定实验设备自行制得方便米饭，设备操作以及评定手段的准确性有待考量。与此同时这些研究大多以传统工艺生产的方便米饭为对象，对原料大米的品质和外观条件筛选的要求较高，而对挤压方便米饭品质的研究比较少。

本研究通过测定19种挤压方便米饭的基本理化特征以及食用品质，分析挤压方便米饭品质指标之间的相关性。同时利用主成分分析法筛选出挤压方便米饭品质评价的关键指标，通过系统聚类分析对挤压方便米饭产品进行分类，最后与其他类型的方便米饭以及新鲜米饭进行对比，验证挤压方便米饭品质评价的可行性，以期为挤压方便米饭品质评价标准的建立提供相应的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2020年8～10月生产的19种挤压法制备的脱水冲泡型方便米饭，分别是免蒸原香白米饭、蜀道难懒人自热方便速食米饭，日照尚健食品有限公司；熊猫小懒冲泡米，四川蜀欢食品有限公司；膳米科技冲泡米、妙趣友自热米饭、味居厨速食拌饭，膳米科技(成都)有限公司；千石谷免蒸原香白米饭，日照市莒县金穗工贸有限公司；方便快熟米，福建宏绿食品有限公司；齐记仁字号速食米饭，武汉市江声科技有限公司；筷时尚冲泡米饭，四川美食家食品有限公司；家佳禾方便米，福建元禾食品发展有限公司；海底捞速食冲泡拌饭，布勒食品制造(无锡)有限公司；紫山调味米饭，福建紫山食品科技有限公司；它山的冲泡米饭，自贡市果然食品有限公司；香之渝逍遥锅冲泡米饭，惠州市百益香食品有限公司；嗨比客冲泡米饭，商丘市嗨比客食品有限公司；榆园冲泡型方便米饭，沈阳榆园食品工业有限公司；锅佬馆煲仔饭自热锅，成都程锦食品有限公司；禾先生饱物方便米饭，临沂市民信食品有限公司。对照组为禾先生饱物α化大米饭，大连大合食品有限公司；海福盛自热冻干米饭，新三和(烟台)食品有限责任公司；晚籼米，湖南省农产品加工研究所；松粳米，黑龙江省唯农种业有限公司。

马铃薯直链淀粉标准品，美国Sigma公司；糯玉米支链淀粉标准品，梯希爱化成工业发展有限公司；盐酸、浓硫酸、石油醚、无水乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸铅、硫酸钠、五水硫酸铜、硼酸、甲基红、酚酞，国药集团化学试剂有限公司；碘、碘化钾，广东光华科技股份有限公司。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

ZN- 400A型粉碎机，长沙市岳麓区中南制药机械厂；AE2204型电子分析天平，湘仪天平仪器设备有限公司；SFY- 6C型水分快速测定仪，深圳冠亚水分仪科技有限公司；K9840型全自动凯氏定氮仪，海能未来技术集团股份有限公司；TA- XT2i- Plus型质构仪，英国Stable Micro Systems公司；RVA- TecMaster型快速黏度仪，瑞典波通仪器有限公司；UPD17L0027型紫外可见分光光度计，翱艺仪器(上海)有限公司；GFL- 230型电热鼓风干燥箱，天津市莱玻特瑞仪器有限公司；DK- 98- II型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；C21- RT2160型多功率电磁炉、MB- FB16M161型电饭煲，广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1挤压方便米饭理化特性的测定

水分含量测定使用水分快速测定仪(粉末状)，蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法，脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》中索氏抽提法，总淀粉含量测定参照GB 5009.9—2016《食品中淀粉的测定》中酸水解法，直链淀粉含量测定参照GB/T 15683—2008《大米 直链淀粉含量的测定》。

1.3.2挤压方便米饭复水特性的测定

参考郑志等[17]的方法并改进。复水时间：分别定量称取挤压方便米饭置于烧杯中，加入5倍于样品质量的沸水，在沸水浴中保温5 min，然后随机取一粒米，放在玻璃板上，盖上同样规格的玻璃板，双手压紧。观察玻璃板上的米粒有无白芯，如有白芯出现，则应每隔0.5 min测定一次，直至无白芯为止，记录时间，即为挤压方便米饭的复水时间。复水率：准确称取挤压方便米饭成品m1(g)，置于烧杯中，加入5倍质量的沸水，沸水浴保温至复水时间后，沥干水，用吸水纸将米粒表面的水吸干，称重为m2(g)，复水率(%)用m2/m1的值表示。

1.3.3挤压方便米饭质构品质的测定

参考陈轩等[9]的方法并改进，采用TPA物性仪测定不同品牌挤压方便米饭的样品。按仪器说明进行加热，再将容器中样品分离出上中下3层，每次从3层中随机取8粒米，均匀对称放置在载物台上进行测试，实验平行重复10次。测定条件是探头选择P 36/R；测试前速度1.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测试返回速度1.0 mm/s，压缩比50%，触发力0.05 N。最终测定结果为去除10次平行实验中最大值和最小值之后的平均值。

1.3.4挤压方便米饭感官品质评价

以19种挤压方便米饭和4种对照样品为研究对象，方便米饭均根据各自包装上写明的方法进行冲泡熟化，新鲜米饭则按照电饭煲操作说明进行蒸煮。参考GB/T 15682—2008《粮油检验：稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》附录B的评分规则并适当修改，对米饭的气味、外观结构(色泽、形态)、适口性(黏性、嚼劲、软硬度)、滋味及冷饭质地进行评价，制定了挤压方便米饭感官品质评价评分细则(表1)。由15个食品专业相关的人员组成评价小组，逐一根据感官评价评分细则对复水后的米饭以及自然放凉后的米饭进行感官评分，每个样品重复3次，剔除品评误差较大的分数，计算平均值。

表1 挤压方便米饭感官评价评分细则

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件建立数据库，并采用SPSS 25.0软件对各指标进行不同方法的分析。

2 结果与分析

2.1 挤压方便米饭的基本特征分析

挤压方便米饭产品的基本特征见表2。由表2可知，挤压过后的米饭中脂肪和直链淀粉含量变异系数均较大，特别是脂肪含量变异系数最大，为39.13%，说明不同品牌的挤压方便米饭中脂肪含量差异较大。原因除原料本身的差异以外，可能还与挤压过程中物料的变化以及原料中添加的食品添加剂有关[18-19]。总淀粉含量的变异系数最小，仅4.84%，数据较为集中，是因为挤压方便米饭中的主要原料是大米粉，经挤压过后大米的淀粉晶型可能发生改变，但总的分子质量还是保持不变[20]。而含水量的变异系数也较小，原因是挤压过程中的高温处理以及挤压过后的干燥技术保证了方便米饭产品的低含水量，从而延长货架期。

2.2 挤压方便米饭的食用品质分析

表3为挤压方便米饭的复水特性、质构品质和感官品质。由表3可知，挤压方便米饭复水特性指标中复水率的变异系数较小，为12.90%，说明目前市面上的挤压方便米饭加工技术已基本成熟稳定，复水率基本控制在2%～4%。在挤压方便米饭质构特性指标中的黏聚性、回复性的变异系数较小，仅为7.87%、5.23%，数据离散度较小，其中黏聚性又称内聚性，主要是反映物质内部结合程度。质构特性中的弹性、咀嚼性、硬度和胶黏性的变异系数均较大，为32.02%、25.59%、20.50%和19.09%，说明不同品牌的挤压方便米饭主要的质构品质指标差异较大，同时也证明真正能区分挤压方便米饭的品质指标不能盲目单一的选择。不同样品之间的感官评分差异小可能是因为所选样本均为挤压型方便米饭，无法从主观上准确分辨同种类样品之间的细微差距，因此需要通过进一步的科学手段去区分。

表3 挤压方便米饭的复水特性、质构品质和感官品质

2.3 挤压方便米饭各品质指标的相关性分析

表4为挤压方便米饭复水特性、感官品质与质构品质之间的相关性。由表4可知，挤压方便米饭复水特性指标中的复水率与米饭感官品质和质构品质指标之间不存在相关性。而复水时间与米饭的滋味呈显著负相关(P<0.05)，与米饭的硬度和胶黏性呈极显著正相关(P<0.01)，说明复水时间是决定米饭硬度和胶黏性的关键，其原因可能是经高温挤压后的方便米饭本身内部结构发生变化且含水量低，经过复水后会迅速吸饱水分使方便米饭黏度增加，但随着复水时间的增加，部分米饭开始出现回生，致使米饭硬度增加。挤压方便米饭感官品质指标中气味、色泽和形态与质构品质不存在相关性。质构品质的硬度和胶黏性与适口性、滋味和冷饭质地均呈显著负相关(P<0.05)，与感官总评分也呈显著负相关(P<0.05)。说明质构品质指标中的硬度和胶黏性可作为评价挤压方便米饭感官品质的代表性指标，这与Li等[21]研究发现硬度和黏度是大米众多口感品质中最具识别性的两个指标的结论一致，原因主要跟直链淀粉和支链淀粉含量有关[22-23]。

表4 挤压方便米饭复水特性、感官品质与质构品质之间的相关性

2.4 挤压方便米饭品质评价

2.4.1主成分分析

表5为主成分的特征值、贡献率及指标权重，图1为碎石图。对19种品牌的挤压方便米饭品质指标进行主成分分析，结合表5和图1，根据碎石图中较陡峭的折点数且特征值大于1的条件，可提取出3个主成分，其中累计方差贡献率达到81.24%，超过了80.00%，说明前3个主成分能够综合挤压方便米饭品质指标的绝大部分信息，因此可以使用这3个主成分代替上述9个品质指标对挤压方便米饭品质进行评价。主成分的载荷矩阵及其品质指标的特征向量见表6。载荷绝对值的大小主要代表了各指标对主成分贡献的大小，由表5和表6可以看出，挤压方便米饭主成分1的方差贡献率为38.97%，复水时间、复水率、感官评分、黏聚性和咀嚼性在主成分1起主要作用，贡献率由大到小依次为感官评分、黏聚性、复水时间、咀嚼性、复水率，其中感官评分、黏聚性和复水时间的载荷绝对值均超过了80.0%，是主成分1中最重要的指标；挤压方便米饭主成分2的方差贡献率为30.18%，硬度、弹性和胶黏性在主成分2中起主要作用，贡献率有大到小依次为胶黏性、弹性、硬度，其中胶黏性的载荷绝对值达到了92.0%；挤压方便米饭主成分3的方差贡献率为12.09%，回复性在主成分3中起主要作用，其载荷绝对值也超过了80.0%。因此，主成分1中的感官评分、黏聚性和复水时间，以及主成分2中的胶黏性和主成分3中的回复性可作为评价挤压方便米饭的重要指标，而这也与相关性结论重合。根据表6中主成分对应的特征向量，再通过式(1)～式(3)确定各个样品对应的3个主成分的得分(F1、F2、F3)。

表5 主成分的特征值、贡献率及指标权重

图1 碎石图

表6 主成分的载荷矩阵及品质指标的特征向量

F1=-0.431X1+0.295X2-0.469X3+0.332X4+0.234X5-0.453X6+0.059X7+0.352X8+0.096X9；

(1)

F2=0.064X1-0.311X2+0.238X3+0.380X4+0.411X5+0.264X6+0.558X7+0.326X8-0.203X9；

(2)

F3=0.269X1+0.358X2+0.173X3+0.103X4-0.085X5+0.173X6+0.188X7+0.191X8+0.806X9。

(3)

再根据表5中各主成分贡献率的大小，利用综合品质指标的权重公式[式(4)]和3个主成分的得分，通过式(5)得不同品牌挤压方便米饭的综合得分F[24]：

(4)

F=W1F1+W2F2+W3F3。

(5)

式(4)中，Wj为第j个指标在所有指标中的重要程度即权重；rj为各基因型第j个指标的贡献率。

根据综合得分对19种品牌的挤压方便米饭进行综合排序(表7)，得出不同品牌的挤压方便米饭综合品质优劣顺序为9号、13号、18号、2号、17号、12号、10号、3号、15号、8号、19号、6号、11号、4号、14号、7号、16号、1号、5号。

表7 挤压方便米饭的主成分得分、综合得分及综合得分排名

2.4.2聚类分析

以挤压方便米饭综合得分为变量，根据不同品牌挤压方便米饭样品的欧式平方距离，使用最远邻元素法对挤压方便米饭的综合得分进行聚类分析，建立系统聚类谱系图。图2为挤压方便米饭综合得分聚类分析。从图2可以看出在欧氏平方距离8处，可以将不同品牌的挤压方便米饭分为3大类。第一类综合得分大于0，包括9号、13号、2号、18号、12号、17号、3号和10号，这些品牌的挤压方便米饭综合品质最优，因此可能受消费者欢迎的程度较高；第二类综合得分在-2～0，包括4号、14号、6号、11号、8号、15号、19号、7号、16号和1号，这些品牌的挤压方便米饭综合品质较优，由于目前挤压方便米饭存在例如挤压米粒从挤压口出来后易黏连，复水后米饭软烂、易回生等一些问题，这些都表明了未来的挤压方便米饭综合品质还有待提升；第三类综合得分小于-2，即5号，此品牌的挤压方便米饭综合品质较差，但产品销量仍较好的原因可能与其一同销售的包装配菜有关[25]。

图2 挤压方便米饭综合得分聚类分析

2.4.3不同类型方便米饭、原料米饭与挤压方便米饭的对比分析

表8为原料米饭及方便米饭的品质关联性指标对比。由表8可知，复水时间越长，挤压方便米饭的感官评分及综合得分越高，这与龙杰等[11]在利用热风干燥制备方便米饭时发现复水时间与方便米饭的品质呈现正相关性的结论一致，说明只有保证适当的复水时间才能使得挤压方便米饭的口感接近于籼米或粳米新鲜米饭。虽然传统α化方便米饭与冻干方便米饭复水时间较长，但是由于加工过程中米饭内部结构发生变化，致使这两类方便米饭口感变差，感官评分不及挤压方便米饭，食用人群接受程度低。综合得分及感官评分越高，挤压方便米饭的硬度和胶黏性也较大，而黏聚性和回复性则无明显变化，因此质构特性中的黏聚性和回复性无法作为评判挤压方便米饭品质的关键指标。最优的挤压方便米饭硬度和胶黏性更接近于粳米新鲜米饭，小于籼米新鲜米饭；其胶黏性均大于传统α化方便米饭和冻干方便米饭，硬度大于传统α化方便米饭，但略小于冻干方便米饭，这与安红周等[26]的研究结论一致，主要是跟米饭内部结构和回生程度的综合作用有关，也与不同比例的直链淀粉和支链淀粉组成以及淀粉的回生程度密切相关[27-28]。

表8 原料米饭及方便米饭的品质关联性指标特性

3 结 论

不同品牌的挤压方便米饭主要的质构品质指标差异较大，复水特性、感官品质与质构品质之间的相关性分析发现：挤压方便米饭的硬度和胶黏性与复水特性的复水时间呈极显著正相关(P<0.01)，质构品质的硬度和胶黏性与感官品质的适口性、滋味和冷饭质地及感官评分呈显著负相关(P<0.05)。采用主成分分析法对19种市售挤压方便米饭9个品质指标进行分析，提取了3个主成分，累计贡献率达到81.24%，结合相关性分析结果最终筛选出3个代表性较强的指标，并通过聚类分析将19种市售挤压方便米饭分成3类，其中18种品牌的挤压方便米饭综合品质较好，综合得分最高的一类挤压方便米饭品质更接近粳米新鲜米饭，品质优于传统α化方便米饭和冻干方便米饭。本研究的关键指标评价和感官评价结果存在一定程度的一致性，旨在更好地为消费者选购产品和产品加工改进提供参考，也可为选择衡量挤压型方便米饭的品质指标提供方向。挤压型方便米饭的品质与新鲜米饭品质相比还有一定差距，未来在挤压加工等方面还有较大的提升空间，本研究选用的仪器指标也还不够全面，后续可以选择更多更全面准确的指标对挤压方便米饭品质进行综合评定。