低聚果糖在方便米粥中的应用及工艺优化

林家禾，朱梓逸，王展*

武汉轻工大学食品科学与工程学院（武汉 430023）

米粥是我国的一种传统食品，占早餐消费总量的15%以上[1]，深受民众喜爱。随着现代生活节奏加快，越来越多的厂家开始研发方便米粥。现市面上的粥类食品主要为两种：一种是非脱水型米粥（或称即食米粥），如占据主流市场的八宝粥罐头；另一种是脱水型米粥，食用时需要利用开水冲泡进行复水食用。脱水型方便米粥虽然在风味、生产线成熟程度、销售份额占比等方面不及前者，但其具有重量轻、携带及储运方便、保质期长等优点，具有强大的市场潜力[2]。目前脱水型方便米粥存在风味缺失、复水时间长、米粒色泽较暗等缺点，解决这些问题有助于消费者获得更好的消费体验、帮助方便米粥厂家激发市场活力。因此此课题着力研究如何改善脱水型方便米粥在复水后风味缺失的问题。

低聚果糖（fructo-oligosaccharide，FOS）是一种功能性低聚糖，具有低热量、抗龋齿和改善肠道功能等特性，主要用于以淀粉为主要成分的食品品质的改良。裴斐等[3]发现将低聚果糖添加于蒸煮大米，能够有效阻碍直链淀粉分子之间的氢键的形成、减少体系内自由水的占比，进而通过减少淀粉凝胶的有序结构抑制大米的短期回生，从而提升大米风味。陈又铭等[4]发现低聚果糖具有增强免疫力、促进矿物质吸收、改善脂质代谢、降低血糖等功效，是一种十分有效且安全的食品添加剂。朱世民[5]发现室温（25 ℃）下米粒浸泡10 min后整体溶胀、颗粒较大、细胞边界模糊、可观察蛋白体变少。另外，低聚果糖作为一种安全合规的甜味剂，有使产品口味更清爽、方便消化的作用。

因此课题将添加低聚果糖作为改善方便米粥风味的研究方向，从方便米粥制备的工艺条件、低聚果糖溶液浓度等角度研究改善方便米粥风味的方法，为方便米粥食品的开发、工艺改良提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2.5 kg东北大米（益海嘉里粮油工业有限公司）；500 g低聚果糖（食品级，山东百龙创园生物科技股份有限公司）；250 g速食方便米粥（广东麦丹郎食品有限公司）。

1.2 仪器与设备

AL1043电子分析天平（瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司）；DZKW-D-2电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器有限公司）；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；TA.XT ExpressC质构仪（英国Stable Micro Systems公司）；RVA SUPER 4快速黏度分析仪（瑞典波通公司）；MB23水分含量测定仪（美国OHAUS公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 方便米粥样品的制备

参照小米粥的制作方法并作适当修改[6]。准确称取20 g大米，淘洗2遍后，加入40 mL低聚果糖溶液，置于40 ℃水浴锅中恒温浸泡一定时间。随后置于蒸锅中进行蒸煮，待蒸锅上汽后继续蒸煮15 min，制得熟化米。沥干水分后，置于鼓风干燥箱中80 ℃恒温干燥，即得方便米粥成品。食用前冲入100 ℃热水，复水5 min即可。

工艺流程：大米→淘洗→浸泡→高温蒸煮→干燥→成品。食用前冲入100 ℃热水复水5 min即可。

1.3.2 方便米粥制备工艺参数优化

1) 低聚果糖溶液浓度。配制不同浓度（0，0.002 5%，0.005%，0.007 5%，0.01%和0.012 5%）的低聚果糖溶液加入大米中，于40 ℃水浴锅中浸泡25 min，考察低聚果糖溶液浓度对大米吸水率的影响。

2) 浸泡时间。将上一步试验确定的最优浓度低聚果糖溶液加入大米中，在40 ℃水浴锅中分别浸泡5，15，25，35，45和55 min，考察浸泡时间对大米吸水率的影响。

3) 干燥时间。在最优低聚果糖溶液浓度和浸泡时间下，对大米进行浸泡处理，在大米蒸煮熟化后干燥不同时间（1，1.5，2和2.5 h），复水后进行感官评价，考察干燥时间对方便米粥感官品质的影响。

1.3.3 大米浸泡吸水率的测定

称取大米m1（g）于烧杯中浸泡25 min，浸泡完成后取出米粒，用滤纸吸净表面水分后称得质量为m2（g）。浸泡吸水率按式（1）计算。

1.3.4 方便米粥样品感官评定

对干燥米粒样品进行复水制得方便米粥样品，随后根据感官评价表进行评分。试验感官评价方法参考小米粥感官评价表，稍作修改[6]，采用多指标对方便米粥样品进行感官评价，具体评分标准如表1所示。

表1 感官评价方法

1.3.5 大米淀粉RVA特性的测定

采用RVA快速黏度分析仪对样品的糊化特性进行测定，探讨低聚果糖溶液对米粒中大米淀粉糊化特性的影响。称取20 g大米于烧杯中，加入40 mL 0.007 5%的低聚果糖溶液，于40 ℃水浴锅中恒温水浴25 min、电热恒温鼓风干燥箱中40 ℃恒温烘干处理40 min。使用研磨机将处理后的大米研磨并过筛，制得大米淀粉（样品2）。用蒸馏水代替低聚果糖溶液，按同样的方式处理所得大米淀粉为对照样（样品1）。每组取3 g大米粉与25 mL蒸馏水在RVA铝容器中混合、搅拌，进行糊化特性的测定。程序设定：在50 ℃下保持1 min，升温到95 ℃下保持2 min后，冷却到50 ℃再保持2 min。试验过程中，塑料叶片始终保持在160 r/min。

1.3.6 米粒质构特性的测定

称取20 g大米于烧杯中，在0.007 5%低聚果糖溶液中浸泡25 min、熟化后烘干2 h，采用1.3.1小节所述工艺流程制备方便米粥米粒样品（C组）。复水后使用质构分析仪分析方便米粥样品米粒的硬度、弹性、胶黏性。质构仪参数：采用TPA模式、探头P/50、测试前速度1.5 mm/s、测试中速度1.0 mm/s、2次压缩间隔时间5 s、压缩程度75%、每份样品平行测定3次[7]。以新鲜熟化米粒（A组）和未经低聚果糖溶液处理的干燥后复水米粒（B组）为对照样。

1.3.7 与市售米粥感官评价的对比

购买市面上销量好、市场占有率高的方便米粥产品。参照1.3.5小节RVA特性测定及1.3.6小节米粒质构分析的对照试验结果，采用1.3.2小节优化后的工艺参数制备得方便米粥样品。采用1.3.4小节中米粥感官评价方法分别对复水后的市售米粥、方便米粥样品进行感官评分。

1.4 数据处理

质构分析数据处理及制图采用Exponent 6.1.26.0，感官评价、吸水率测定、RVA测定数据分析及制图均采用Origin 2023。试验均重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 低聚果糖溶液浓度及浸泡时间对大米浸泡吸水率的影响

大米浸泡时的吸水过程有利于内部大米淀粉吸收水分，进而影响熟化过程中大米淀粉的均一糊化[8]，使方便米粥在复水后米粒整体均一完整、表面光滑，改善其感官特性。同时，当水分含量增加时，虽然淀粉分子链迁移速率提高，但由于浓度的降低，淀粉分子交联缠绕和聚合有序的机会减少，其短期回生受到抑制，米粒口感因而提升[9]。因此，随着浸泡吸水率的升高，蒸煮后米饭的食用品质也相应改善，可以通过大米浸泡吸水率的变化来衡量低聚果糖添加量、低聚果糖溶液浸泡时间对方便米粥品质的影响，从而确定最佳工艺条件。

图1显示使用不同浓度低聚果糖溶液浸泡处理25 min时，大米浸泡吸水率的变化情况。与空白对照组相比，不同浓度低聚果糖溶液浸泡处理均显著提升大米浸泡吸水率。其中，低聚果糖溶液浓度为0.007 5%时，浸泡吸水率达到24.23%，提升4.02%，作用效果最明显。因此0.007 5%为最佳低聚果糖溶液浸泡浓度。

图1 低聚果糖溶液浓度对大米吸水率的影响

图2表明，不同时长的低聚果糖溶液浸泡处理均显著提升了大米的浸泡吸水率。随着浸泡时间延长，大米浸泡吸水率快速增加，在浸泡处理时间达35 min后，增加趋势趋于平缓。这是因为低聚果糖具有多羟基结构，可以与水相互作用形成氢键，具有较强与水结合的能力[10]。因此，低聚果糖浸泡处理可以在短时间内有效提升大米浸泡吸水率，改善大米样品熟化后的感官特性。米粒在浸泡处理过程中，低聚果糖的作用特性使其快速吸收大量水分，进而导致米粒膨胀、表面间隙扩大。当大米淀粉吸收足够水分直至饱和时，浸泡吸水率变化趋势逐渐减缓。考虑到实际工艺生产效率，采用浸泡处理25 min为最佳工艺参数。

图2 浸泡时间对大米吸水率的影响

2.2 干燥时间对方便米粥样品感官品质的影响

根据图3和图4可知，复水后米粥感官评分随着米粒烘干时间延长呈现先增大后减小的趋势，在浸泡前1.5 h感官评分变化较小，在干燥时间为2 h时复水后方便米粥感官评分达到峰值，随后有下降趋势。随着热风干燥时间增长，米粒内部与表面同时升温，导致米粒中的游离水分逸出，使米粒达到烘干的目的。当干燥时间在2 h内时，米粒的内部结构未被破坏，保证了复水后的最佳感官品质。随着干燥时间继续增加，米粒样品表面出现龟裂、内部结构被破坏，且长时间热风干燥易导致米粒样品出现色差[2]，复水后感官品质显著下降。考虑到实际生产效能等因素，烘干时间不宜过长，因此选择烘干时间2 h为最佳工艺参数。

图3 烘干时间对方便米粥感官品质的影响

图4 方便米粥的感官评分随烘干时间变化趋势

图5 大米淀粉RVA特性对比图

2.3 低聚果糖对大米淀粉RVA特性的影响

使用RVA快速黏度测定仪分别检测蒸馏水浸泡大米（样品1）和低聚果糖溶液浸泡大米（样品2）的淀粉糊化特性。与蒸馏水浸泡相比，经过低聚果糖处理后的大米磨粉后，其大米淀粉峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度、回生值都有显著下降。其中大米淀粉峰值黏度和回生值是影响米粒硬度的主要指标，峰值黏度和回生值越高，表明米粒越硬、口感越差。这种现象可能是因为，在保温期吸水溶胀后的淀粉颗粒会吸水溶胀，从而使大米在高温和机械剪切力的作用下破碎，使大米黏度下降[11]。结果表明，低聚果糖的添加使米粒吸水性增加，从而使剪切力增大，使大米黏度下降更明显。大米的短期回生是由于直链淀粉的缠绕引起的，而低聚果糖在米粒淀粉周围形成的水合层影响了直链淀粉的重排，从而降低了米粒的回生值。

2.4 低聚果糖对方便米粥样品中米粒质构特性的影响

为进一步分析方便米粥的食用品质，分别对新鲜熟化米粒（A组）、无低聚果糖浸泡处理方便米粥的复水米粒（B组）和低聚果糖浸泡处理方便米粥的复水米粒（C组）进行相关质构分析。因为质构参数中耐咀嚼性=硬度×弹性×胶黏性，因此选取米粒的弹性、硬度、胶黏性三个参数进行分析（表2）。

表2 低聚果糖对米粒影响质构分析表

根据图6所示，与新鲜米粥相比，低聚果糖的浸泡处理明显有助于降低方便米粥样品的硬度，使之接近新鲜米粥米粒的硬度。这可能是因为低聚果糖降低了米粒中直链淀粉含量，从而降低米饭的硬度[12]。烘干处理并复水的样品米粒弹性相比新鲜米粥米粒略有上升，而低聚果糖的添加改善了米粒弹性，使之更接近新鲜熟化米粒的口感。添加低聚果糖对米粒胶黏性的影响具有相同的趋势，使得烘干后的米粒接近新鲜米粥米粒的品质。

图6 米粒质构特性图

图7 米粥感官评分对比图

2.5 方便米粥样品与市售冲泡米粥感官评分对比

为了验证试验的加工工艺对方便米粥感官品质的提升效果，以最佳工艺参数制备方便米粥，与市面上销量好、市场占有率高的方便米粥产品进行感官评分的对比。结果显示，相较于市售米粥，方便米粥样品感官评价的各项指标均有一定程度的提升。

3 结论

试验探究了低聚果糖溶液浸泡处理对方便米粥品质的影响，通过对方便米粥加工工艺中低聚果糖溶液浓度、米粒浸泡时间、米粒烘干时间等三项关键工艺参数进行优化，提升了方便米粥的食用品质。结果表明：在大米蒸煮熟化前，使用0.007 5%的低聚果糖溶液在40 ℃恒温下浸泡25 min，有助于提升大米的吸水率和保水性、降低米饭的硬度，是提升大米淀粉的黏度、黏稠性的最佳条件。大米熟化后，80 ℃下烘干2 h，方便米粥复水后口感最佳。