基于預(yù)熟化技術(shù)對(duì)黑豆與大米同煮同熟工藝優(yōu)化的研究

杜明珠 張一凡 付亮 李樟萍 李月 趙迪

摘要：采用50 ℃浸泡和高壓蒸煮技術(shù)對(duì)黑豆進(jìn)行預(yù)熟化處理，使其與大米可以同煮同熟。通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法對(duì)同熟工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝條件為：浸泡時(shí)間1.5 h，蒸煮壓力121 ℃，蒸煮時(shí)間4.8 min。此條件下，黑豆的糊化度為56.14%，感官評(píng)分為95.12分，外觀形態(tài)完整，經(jīng)干燥后水分含量為8.32%，可以實(shí)現(xiàn)與大米同煮同熟。

關(guān)鍵詞：黑豆;大米;高壓蒸煮;同熟;工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS214? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2018）05-0054-05

黑豆具有較高的營養(yǎng)價(jià)值與保健功效。但是，由于黑豆在形態(tài)結(jié)構(gòu)和成分上比較特殊，其不能與大米共同進(jìn)行蒸煮，需要對(duì)黑豆預(yù)先進(jìn)行浸泡和蒸煮處理。本課題分別使用恒溫浸泡和高壓蒸煮兩種方式對(duì)黑豆進(jìn)行預(yù)處理，研究既不影響黑豆外形、又可實(shí)現(xiàn)與大米同煮同熟的工藝條件。這種處理工藝有兩方面的優(yōu)勢(shì)，一是可以有效縮短黑豆的蒸煮時(shí)間，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍;二是處理后的黑豆糊化度較高，其被吸收效率也較高，且方便保藏。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆，大米，3.5-二硝基水楊酸，苯酚，亞硫酸鈉，NaOH，酒石酸鉀鈉。

1.2 儀器與設(shè)備

高壓蒸汽滅菌鍋：松下電器（中國）有限公司; HWS-12型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司;多功能粉碎機(jī)：鉑歐五金制品有限公司;榨汁機(jī)：九陽股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)

1） 浸泡時(shí)間的影響。稱取5份質(zhì)量為100 g的黑豆，分別在50 ℃下浸泡0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，在高壓滅菌鍋121 ℃下蒸煮5 min，對(duì)處理后的黑豆進(jìn)行糊化度測(cè)定和感官評(píng)價(jià)。

2） 蒸煮壓力的影響。稱取5份質(zhì)量為100 g的黑豆，在50 ℃下浸泡1.5 h，分別在高壓滅菌鍋115，118，121，124，127 ℃下蒸煮5 min，對(duì)處理后的黑豆進(jìn)行糊化度測(cè)定和感官評(píng)價(jià)。

3） 蒸煮時(shí)間的影響。稱取5份質(zhì)量為100 g的黑豆，在50 ℃下浸泡1.5 h，在高壓滅菌鍋121 ℃下，分別蒸煮3，4，5，6，7 min，對(duì)處理后的黑豆進(jìn)行糊化度測(cè)定和感官評(píng)價(jià)。

1.3.2 感官評(píng)價(jià) 由50人組成評(píng)審組，采用多項(xiàng)特征評(píng)析法，對(duì)高壓蒸煮處理后的黑豆進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以浸泡時(shí)間（A）、蒸煮壓力（B）和蒸煮時(shí)間（C）為自變量，測(cè)定與大米共煮過程中黑豆的糊化度（R1）和感官評(píng)分（R2）的響應(yīng)值。考慮到數(shù)值的復(fù)雜性，同時(shí)為了保證試驗(yàn)的科學(xué)性，使用Design Expert軟件，以達(dá)到優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果的目的，并采用3種因素的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)手段。3種因素的水平編碼表見表2。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 糊化度的測(cè)定

1） 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。稱取1.0 g葡萄糖置于熱風(fēng)干燥箱中。分別取0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/mL）加入試管中，加熱5 min，冷卻至常溫，測(cè)定吸光度值，得到葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖1所示）。

2） DNS試劑的配制。稱取2.5 g 3，5-二硝基水楊酸，再稱取0.5 g苯酚和50.0 g酒石酸鉀鈉加入燒杯，用玻璃棒將溶液攪拌均勻，攪拌要慢速進(jìn)行，避免溶液濺出容器外造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。將混合后的溶液倒入瓶中，定容至500 mL，放置于冰箱中。

3） 樣品的測(cè)定。稱取3.00 g樣品放入燒杯中，加入50 mL蒸餾水，置于50 ℃恒溫水浴鍋中保溫20 min，加熱5 min，冷卻后加入4 mL蒸餾水，用玻璃棒攪拌均勻，測(cè)定吸光度值，計(jì)算得到樣品中還原糖的含量，再根據(jù)下列公式計(jì)算糊化度：

α=（A-B）/C×100%

式中：A為糊化后樣品的還原糖含量，%;B為糊化前樣品的還原糖含量，%;C為完全糊化后樣品的還原糖含量，%。

1.4.2 黑豆水分含量的測(cè)定 參考GB 5009.3—2010《食品中水分含量的測(cè)定》中的方法。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析方法

利用Design Expert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、精細(xì)的分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 浸泡時(shí)間的影響 浸泡時(shí)間對(duì)黑豆糊化度和感官評(píng)分的影響情況如圖2所示。

由圖2可以看出：糊化度隨著浸泡時(shí)間增加而先增大后減小，感官評(píng)分則隨著浸泡時(shí)間增加而降低。當(dāng)浸泡時(shí)間為0.5～1.5 h時(shí)，黑豆的糊化度呈上升趨勢(shì);當(dāng)浸泡時(shí)間為1.5～2.5 h時(shí)，黑豆的糊化度呈下降趨勢(shì)，說明浸泡時(shí)間對(duì)黑豆的糊化度具有影響。當(dāng)浸泡時(shí)間為0.5～1.5 h時(shí)，感官評(píng)分變化不大。考慮到產(chǎn)品的感官和口感，選擇適宜的浸泡時(shí)間為 0.5～1.5 h。

2.1.2 蒸煮壓力的影響 蒸煮壓力對(duì)黑豆糊化度和感官評(píng)分的影響情況如圖3所示。

由圖3可以看出：糊化度隨著蒸煮壓力增大而先增大后減小，感官評(píng)分則隨著蒸煮壓力增大而持續(xù)降低。當(dāng)蒸煮壓力在115～124 ℃范圍內(nèi)時(shí)，糊化度不斷增大;當(dāng)蒸煮壓力為124 ℃時(shí)，糊化度顯著高于其他水平;當(dāng)蒸煮壓力在124～127 ℃范圍內(nèi)時(shí)，糊化度呈不斷下降的趨勢(shì)。總體來講，無論對(duì)黑豆樣品的蒸煮壓力是否高于124 ℃，最終的處理效果都很顯著地影響糊化度。當(dāng)蒸煮壓力超過121 ℃時(shí)，感官評(píng)分顯著下降;當(dāng)蒸煮壓力為127 ℃時(shí)，由于壓力過大，黑豆表皮破損，爆粒嚴(yán)重，完全不滿足形成產(chǎn)品的需要。考慮到黑豆干燥后的產(chǎn)品感官以及與大米共煮同熟后的口感，選擇適宜的蒸煮壓力為118～124 ℃。

2.1.3 蒸煮時(shí)間的影響 蒸煮時(shí)間對(duì)黑豆糊化度和感官評(píng)分的影響情況如圖4所示。

由圖4可以看出：糊化度隨著蒸煮時(shí)間增加而先增大后減小，感官評(píng)分則隨著蒸煮時(shí)間增加先升高后降低。當(dāng)蒸煮時(shí)間為3～5 min時(shí)，糊化度隨著蒸煮時(shí)間增加而增大;當(dāng)蒸煮時(shí)間為5 min時(shí)，糊化度值最高;當(dāng)蒸煮時(shí)間超過5 min時(shí)，糊化度逐漸減小，說明蒸煮時(shí)間對(duì)黑豆的糊化度影響顯著。當(dāng)蒸煮時(shí)間為3～5 min時(shí)，感官評(píng)分相近，說明在此時(shí)間范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)黑豆表皮產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞;當(dāng)蒸煮時(shí)間超過5 min時(shí)，過長時(shí)間的蒸煮使得黑豆表皮開始出現(xiàn)破損;當(dāng)蒸煮時(shí)間超過6 min時(shí)，黑豆會(huì)出現(xiàn)脫皮現(xiàn)象，完全不能滿足產(chǎn)品的需求。綜合考慮，選擇適宜的蒸煮時(shí)間為4～6 min。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與方差分析

2.2.1 響應(yīng)面模型和試驗(yàn)結(jié)果的建立 利用Design Expert 軟件對(duì)表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到蒸煮后的糊化度（R1）和蒸煮后的感官評(píng)分（R2）對(duì)浸泡時(shí)間（A）、蒸煮壓力（B）、蒸煮時(shí)間（C）的多元回歸方程：

R1=55.90+1.45A-1.00B-1.52C+3.02AB-0.35AC-2.08BC-11.10A2-4.10B2-3.19C2

R2=94.99-1.23A-0.24B-1.44C+0.02AB-1.02AC-1.85BC-9.20A2-3.18B2-6.21C2

2.2.2 回歸模型方差分析

1） 糊化度響應(yīng)面方程方差分析結(jié)果見表4。

由表4可知：整體模型P<0.000 1，失擬項(xiàng)P=0.494 9，R2=0.986 9，Radj2=0.970 1，R2接近1.000 0，因變量與所有自變量的多元回歸關(guān)系顯著，因此可以將此模型用于分析蒸煮條件與糊化度之間的關(guān)系。

由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知：交互項(xiàng)AB極顯著;模型交互項(xiàng)BC顯著;模型一次項(xiàng)B、交互項(xiàng)AC不顯著。黑豆蒸煮熟化最優(yōu)工藝為：浸泡1.53 h，蒸煮壓力120.88 ℃，蒸煮時(shí)間4.77 h。在此條件下，預(yù)測(cè)黑豆糊化度值為56.14%。各因素交互作用如圖6所示。

2） 高壓蒸煮感官評(píng)分回歸模型方差分析見表5。

由表5可知：該回歸模型P<0.000 1（極顯著），失擬項(xiàng)P=0.211 3（不顯著），說明模型擬合較好。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.993 4，Radj2=0.984 8，說明模型的相關(guān)性很好，與實(shí)際情況擬合較好，可以使用這一方程來比較精確地分析黑豆蒸煮條件和感官評(píng)價(jià)之間的關(guān)系。

由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知：模型一次項(xiàng)A，C極顯著，B不顯著;模型交互項(xiàng)BC極顯著，AC顯著，AB不顯著;模型二次A2，B2，C2均極顯著。黑豆蒸煮熟化最優(yōu)工藝為：浸泡時(shí)間1.47 h，蒸煮壓力121.06 ℃，蒸煮時(shí)間4.89 h。在此條件下，預(yù)測(cè)黑豆感官評(píng)價(jià)分值為95.12分。各因素交互作用如圖7所示。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn) 通過響應(yīng)面優(yōu)化得出最佳蒸煮工藝為：浸泡時(shí)間1.49 h，蒸煮壓力120.97 ℃，蒸煮時(shí)間4.83 min，預(yù)測(cè)糊化度值為56.14%。在實(shí)際操作過程中，將響應(yīng)面優(yōu)化得出的工藝參數(shù)調(diào)整為：浸泡時(shí)間1.5 h，蒸煮壓力121 ℃，蒸煮時(shí)間4.8 min。經(jīng)過3組平行試驗(yàn)驗(yàn)證得出糊化度的平均值為55.87%，與預(yù)測(cè)值56.14%基本相符，相對(duì)誤差為0.03%;且干燥后黑豆外形完整，含水量為8.32%，與大米共同蒸煮后口感較軟，并具有黑豆特有的香氣，將豆粒從中間劈開無堅(jiān)實(shí)質(zhì)地，達(dá)到與大米共煮同熟的效果。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)確定中心水平，然后采用響應(yīng)面手段進(jìn)行優(yōu)化處理，得出黑豆與大米共同蒸煮的最優(yōu)工藝，即黑豆浸泡時(shí)間1.5 h、蒸煮壓力121 ℃、蒸煮時(shí)間4.8 min;經(jīng)干燥處理后，黑豆水分含量為8.32%，外表無破損，能夠長期保存，并實(shí)現(xiàn)與大米共煮同熟。

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Optimization of Black Beans and Rice Co-cooking Process

based on Pre-curing Technology

DU Mingzhu1， ZHANG Yifan1*， FU Liang2*， LI Zhangping1， LI Yue1， ZHAO Di1

（1. College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China; 2. Innovative Center， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： Black beans and rice co-cooking process were disposed with a pre-treatment as 50 ℃ soaking and high pressure. The process was optimized with single factor experiment and response surface method， and the optimum process conditions obtained are： soak time is 1.5 h， cooking pressure is 121 ℃ and cooking time is 4.8 min. Under this condition the gelatinization degree of black beans was 56.14% and sensory score was 95.12， which exhibited a complete appearance and the water content of the finial product was 8.32% after drying， and could realized a similar co-cooking character with the rice.

Key words： black beans; rice; high pressure cooking; co-cooking; process optimization