薏仁米儲藏過程中蒸煮品質及質構特性的研究

欒琳琳,盧紅梅,陳 莉,楊鳳儀

(貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室,貴州貴陽 550025)

薏仁米(CoixchinensisTod)又名薏苡仁、草珠子、六谷子、菩提珠,原產于東南亞,廣泛種植于中國、日本、韓國和印度的禾本科植物[1-2]。薏仁米是一種古老的藥食兩用的食品原料,具有一般糧谷類食品不可替代的營養價值和保健作用?，F代醫學研究表明,薏仁米具有抗腫瘤[3-4]、抗炎[5-6]、免疫調節[7]、降低血糖血脂[8]等作用。

薏仁米的蒸煮特性和食用價值在其經濟價值和消費者接受度方面發揮著重要作用,薏仁米質構特性的變化對食用品質有直接影響。多年來,國內外常用最經典的方法—感官評價來對食品的質構進行分析評價。但由于感官評價受外界和自身影響因素較大,導致誤差較大,存在一定的缺陷。質構儀作為一種能客觀反映食品品質的主要儀器,測定的指標(硬度、彈性、咀嚼性等)能較好的反映食品質量的優劣,目前多用質構儀對米飯進行咀嚼模擬實驗,通過對硬度、彈性等指標的測定,分析蒸煮特性的差異。宋偉等[9]發現不同儲藏條件下米飯的硬度隨著儲藏時間的延長均有不同程度的增大。Bhat等[10]探討了印度12種不同大米的理化性質、蒸煮特性和質構特性之間的關系,結果表明,糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉和支鏈淀粉等理化特性與蒸煮和質地特性(吸水率、蒸煮過程中的籽粒伸長率、伸長率、硬度等)呈顯著相關,可用來評價大米的品質特性。黃亞偉等[11]研究了不同品種五常大米在儲藏過程中的蒸煮品質及質構特性,結果表明:糯米和粳米的蒸煮品質與質構特性中的硬度、回復性、黏著性、彈性存在顯著相關,可用質構特性替代蒸煮指標評價大米的適口性。戰旭梅[12]通過對稻谷蒸煮指標、質構特性的測定,并對其相關性分析得出:彈性與碘藍值、膨脹率,黏度與吸水率均顯著正相關,黏附性與米湯干物質也顯著相關,因此得出可用質構特性來反映蒸煮指標。

目前,還沒有關于薏仁米質構與蒸煮特性的文獻報道。因此本研究利用質構儀對薏仁米的質構特性進行檢測,研究薏仁米在儲藏過程中蒸煮指標的變化,并通過研究貯藏期薏仁米質構的相關特性,分析其與蒸煮指標間的相關性,探討質構儀在評價薏仁米蒸煮品質上的適用性,以期為薏仁米的科學儲藏和品質變化提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

薏仁米 貴州興仁縣產純種小薏仁米,前期實驗測得薏仁米的淀粉、蛋白質和脂質含量分別為49.250%、17.750%和7.180%,不飽和脂肪酸的比例為80.718%[13],購于貴州興誠華英食品有限公司;碘、碘化鉀 分析純,天津致遠化學試劑有限公司;鹽酸 分析純,重慶川東化工有限公司。

ZD-2A型自動電位滴定儀 上海大普儀器有限公司;LD-3電動離心機 上海上登實驗設備有限公司;20T9型微電腦電磁爐 蘇泊爾香港電器有限公司;ZD-85A氣浴恒溫震蕩器 常州朗越儀器制造有限公司;101-1電熱干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司;HH-b型數顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司;FA2004N精密電子天平、722S可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;CT3質構分析儀 美國博勒飛(Brookfield)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 薏仁米儲藏 模擬自然儲藏條件,將分裝好的薏仁米置于25 ℃,相對濕度40%的培養箱內進行為期一年的儲藏實驗,儲藏時間由2015年12月至2016年12月。包裝材料為自封袋,材質為聚乙烯(PE),厚度0.08 mm,大小13 cm×17 cm。每隔30 d測定一次相關指標。

1.2.2 加熱吸水率的測定 參考熊善柏等[14],稱取10 g薏仁米,淘洗后濾干裝入鋁盒中,加入薏仁米2倍質量的水,浸泡30 min后瀝去多余的水分,再加入薏仁米1.4倍質量的水,將鋁盒加蓋后放入已煮沸的電飯鍋蒸屜上,加熱30 min,保溫15 min,取出薏仁米米飯,稱重。按下式計算薏仁米的加熱吸水率。

式中:a-加熱吸水率,%;W0-薏仁米質量,g;W1-薏仁米米飯質量,g。

1.2.3 浸漬吸水率的測定 稱取相當于干基3 g左右的整粒薏仁米置于50 mL燒杯中,加入20 mL蒸餾水后,迅速置于25 ℃的水浴鍋中保溫,浸泡60 min后瀝干米粒表面的水分,在25 ℃條件下靜置20 min后稱重[10]。按下式計算薏仁米的浸漬吸水率。

式中:A-吸水率,%;W0-薏仁米質量,g;W1-薏仁米浸泡、瀝水、靜置后的質量,g。

1.2.4 薏仁米米飯浸出液碘藍值的測定 參考葉敏等[15],根據1.2.2取薏仁米米飯3 g于50 mL比色管中,加水至25 mL,水浴加熱至40 ℃后,置于40 ℃搖床振蕩60 min(振蕩頻率160 r/min),加蒸餾水定容至50 mL。搖勻,3000 r/min離心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鹽酸,加蒸餾水定容至50 mL,靜置15 min后于620 nm比色,讀取吸光值。以0.5 mol/L鹽酸和0.5 mL碘試劑,加蒸餾水定容至50 mL作空白。以吸光值表示碘藍值。

1.2.5 薏仁米米飯浸出液透光率和pH的測定 將測量碘藍值的薏仁米米飯浸出液在室溫下3000 r/min離心15 min,在620 nm處測定上清液的透光度,同時采用自動電位滴定儀測定薏仁米米飯浸出液的pH。

1.2.6 薏仁米米飯質構特性的測定 稱取10 g左右的薏仁米,淘洗后濾干放入鋁盒中,加入30 mL的蒸餾水,40 ℃浸泡30 min,瀝干水分后再加13 mL的蒸餾水,將鋁盒加蓋放入已煮沸的蒸鍋里,加熱30 min,保溫15 min。停止加熱后,將樣品冷卻至室溫進行質構測定[16]。

進行質構測定時,從每組樣品中隨機選取3粒完整的薏仁米米飯置于載物臺上,使3粒米飯處于三角形的3個頂點處,并保持米飯中心與載物臺中心距離位置相同,薏仁米溝壑向下。質構儀的程序設定為TPA測試,采用圓柱形平底探頭TA11/1000,夾具TA-RT-KIT進行質構測定。參數設置為:預測試速度:2 mm/s,測試速度:0.5 mm/s;返回速度:0.5 mm/s;壓縮比例:50%;觸發點負載:5 g;循環次數:2次。對每組薏仁米進行5次測定,去掉最大值和最小值,其余求平均值做為測定結果,測定不同儲藏期內薏仁米米飯的硬度、粘附性、彈性、內聚性和咀嚼性。

1.3 數據處理

每個指標重復測定3次,試驗數據分析采用SPSS軟件系統

2 結果與分析

2.1 儲藏時間對薏仁米蒸煮指標的影響

2.1.1 儲藏時間對薏仁米加熱吸水率的影響 一般而言,用新米做成的米飯有光澤,且呈半透明狀,而陳米做成的米飯色澤發暗,呈混濁狀。陳米煮飯時吸水率過快,米粒膨脹不均勻,組織結構被破壞,形成很多空隙,米飯的食味不佳[17]。同時,Kasai等[18]提出,大米吸水率可以估計大米的最佳煮飯條件。因此,參照大米等糧食的加熱吸水率方法,將置于25 ℃條件下儲藏一年的薏仁米進行加熱吸水率的測定,結果如圖1所示。

圖1 薏仁米儲藏過程中加熱吸水率的變化Fig.1 Change in the heating water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由圖1可以看出,在360 d的儲藏期內,隨著儲藏時間的延長,薏仁米的加熱吸水率呈上升趨勢。薏仁米的加熱吸水率隨儲藏時間的變化趨勢與Swamy等[19]、Gujral等[20]研究的幾種稻米在儲藏過程中加熱吸水率的變化趨勢一致,同時研究表明,隨著加熱吸水率的上升,稻米的品質逐漸下降。儲藏過程中薏仁米加熱吸水率逐漸升高的原因可能是由于隨著儲藏時間的延長,導致薏仁米淀粉凝膠化加強、淀粉顆粒外周組織硬化,使得在蒸煮過程中薏仁米淀粉顆粒能夠較強的維持多角形結構[21],從而使加熱吸水率上升。加熱吸水率的上升也意味著隨著儲藏時間的延長,薏仁米發生了陳化并使食用品質下降。

2.1.2 儲藏時間對薏仁米浸漬吸水率的影響 按照1.2.3的方法對薏仁米的浸漬吸水率進行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米浸漬吸水率隨儲藏時間的變化情況如圖2所示。

圖2 薏仁米儲藏過程中浸漬吸水率的變化Fig.2 Change in the water absorption capacity of cooked coix seed during storage

由圖2可以看出,隨著儲藏時間的延長,在0～270 d內,薏仁米的浸漬吸水率呈上升趨勢,由0 d時的34.6%上升至270 d時的最大值43.76%,之后呈下降的趨勢。在薏仁米的儲藏過程中,可能是由于隨著儲藏時間的延長和薏仁米陳化的加深,使得薏仁米中水分含量逐漸減少,從而促使薏仁米內部各組織吸水能力增強,導致薏仁米在儲藏過程中浸漬吸水率逐漸上升。270 d后,薏仁米的浸漬吸水率下降,分析其原因可能是由于薏仁米蛋白交聯形成溶解性較差的聚集體,這些蛋白質聚集體包裹在淀粉顆粒表面,抑制薏仁米吸水,導致薏仁米的浸漬吸水率在儲藏后期呈現下降趨勢[22]。

2.1.3 儲藏時間對薏仁米米飯浸出液碘藍值和透光率的影響 薏仁米米湯中的碘藍值可以反映溶解在米湯中直鏈淀粉的濃度,碘藍值越大,則米湯中直鏈淀粉濃度也越大。按照1.2.4和1.2.5的方法對蒸煮后薏仁米的碘藍值和透光率進行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米碘藍值和透光率隨儲藏時間的變化情況如圖3所示。

圖3 薏仁米儲藏過程中碘藍值和透光率的變化Fig.3 Changes in the iodine blue value and light transmittance ratio of cooked coix seed during storage

由圖3可以看出,隨著儲藏時間的延長,薏仁米米飯浸出液的碘藍值整體呈下降的趨勢,透光率呈上升的趨勢。這與Swamy等[19]、Gujral等[20]的研究結果一致。分析其原因可能是由于薏仁米在儲藏過程中,隨著脂肪水解生成的游離脂肪酸與直鏈淀粉結合形成的復合物、直鏈淀粉分子之間的相互聚合及蛋白質-淀粉作用力的加強[23],導致薏仁米米湯中的可溶性直鏈淀粉溶解度下降,從而使碘藍值下降和透光率上升。但是通過對比分析可以看出,薏仁米米飯浸出液的碘藍值較其他糧谷類所測得的碘藍值要低,最高的初始值僅為0.097,而大米碘藍值的初始值為0.70左右[24]。由于薏仁米淀粉主要以支鏈淀粉為主,直鏈淀粉含量較少,據研究報道[25],薏仁米中直鏈淀粉的含量僅為6.22%,然而,大米的直鏈淀粉含量在20%～25%之間[26]。低直鏈淀粉含量可能是薏仁米米飯浸出液碘藍值偏低的主要原因。此外,隨著儲藏時間的延長,薏仁米的細胞壁逐漸變硬,在蒸煮過程中抑制了可溶出物質的溶出,使固形物的含量逐漸減少,透光率升高。薏仁米米飯浸出液碘藍值下降和透光率上升表明了隨著儲藏時間的延長,薏仁米食用品質的降低[14],耐儲性變差。

2.1.4 儲藏時間對薏仁米米飯浸出液pH的影響 按照1.2.5的方法對蒸煮后薏仁米的pH進行測定,每隔30 d測定一次,共觀測360 d。薏仁米米飯浸出液pH隨儲藏時間的變化情況如圖4。

圖4 薏仁米儲藏過程中pH的變化Fig.4 Change in the pH of cooked coix seed during storage

由圖4可以看出,在360 d的儲藏時間里,薏仁米米飯浸出液的pH隨儲藏時間的延長不斷降低。這主要是由于薏仁米中的部分脂質在脂肪酶和表面微生物的共同作用下水解形成游離脂肪酸[27],導致薏仁米米飯浸出液pH的下降。由此可進一步說明,薏仁米的品質隨著儲藏時間的延長,逐漸下降。

2.2 儲藏時間對薏仁米米飯質構特性的影響

薏仁米TPA的測定過程是對人體口腔咀嚼食物的運動過程進行模擬。質構儀測定的指標主要是一些與力學特性相關的食品質地特性,它能以指標量化的形式對食品品質進行評價,具有較高的靈敏性與客觀性[28]。所測薏仁米的質構特性包括:硬度、壓縮功、內聚性、彈性、膠著性、咀嚼性和彈力。儲藏時間對薏仁米質構特性的影響見表1。

表1 儲藏時間對薏仁米米飯質構特性的影響Table 1 Effects of storage time on the textural characteristics of coix seed

由表1可知,薏仁米米飯的硬度隨儲藏時間的延長有一定的波動,這可能是由于樣品個體差異引起的,但總體呈先上升后下降的趨勢。在270 d時硬度達到最大值。這可能是由于隨著儲藏時間的延長及薏仁米陳化程度的加深,脂肪氧化分解不斷生成甘油和脂肪酸,游離脂肪酸能包藏在直鏈淀粉的螺旋結構中,使薏仁米在蒸煮糊化時所需的水分難以通過,導致淀粉粒的強度增加,從而引起米飯硬度增加[29]。但是隨著儲藏時間的繼續延長,薏仁米的硬度在270 d后開始下降,猜測原因可能是因為儲藏后期,劣變程度的加劇,水分含量變大,使得米飯膨脹、松散,薏仁米不能再保持籽粒的完整性,從而造成硬度的下降。壓縮功、膠著性、咀嚼性和硬度的變化有著相似的變化規律,均大致呈現先上升后下降的趨勢,壓縮功、膠著性和咀嚼性增大是薏仁米食味性增加的標志[11],這些指標的增加,說明儲藏一段時間后,薏仁米的食味性好于原始產品;270 d后下降,說明隨著儲藏時間的延長,陳化程度加劇,薏仁米食用品質的下降。彈性是反映樣品經壓縮后能夠恢復的程度的指標。在為期一年的儲藏過程中,薏仁米的彈性、彈力和內聚性在儲藏過程中無明顯變化規律且變化較小,說明在實驗的儲藏時間內,儲藏時間對薏仁米的彈性、彈力和內聚性的影響不大,這與其他研究者[24,30]的研究結果有所差異,這可能與原料的不同(例如大米)有關。薏仁米的食味品質是各項指標綜合的結果,應綜合考慮各項指標。質構特性指標中，硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性可反映薏仁米品質的變化,而彈性、彈力和內聚性則無法反映薏仁米品質的變化。在為期一年的儲藏中,隨著儲藏時間的延長,薏仁米的蒸煮品質逐漸下降,適口性降低,影響口感。

2.3 薏仁米質構特性與蒸煮指標的相關性分析

選取質構特性第一循環硬度、第二循環硬度、壓縮功、內聚性、膠著性、咀嚼性及彈力和蒸煮指標加熱吸水率、浸漬吸水率、碘藍值、透光率及pH作為獨立因素,用SPSS進行相關性分析,得到薏仁米質構特性與蒸煮指標的相關性,結果見表2。

表2 薏仁米質構特性與蒸煮指標的相關性Table 2 Correlational coefficients of the relationships between the textural properties and cooking indexes of coix seed

從表2可知,加熱吸水率與第一循環硬度極顯著相關(p<0.01),與第二循環硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性顯著相關(p<0.05);浸漬吸水率、透光率與第一循環硬度、第二循環硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性呈極顯著相關(p<0.01);碘藍值、pH則與第一循環硬度、第二循環硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性呈極顯著負相關(p<0.01)。薏仁米的內聚性、彈性和彈力與薏仁米的蒸煮指標無顯著的相關性。由此可以得出,在儲藏過程中,薏仁米質構特性與蒸煮指標間具有良好的對應性,且均能靈敏地反映隨著儲藏時間的延長,薏仁米蒸煮品質的下降。因此,可用質構特性和蒸煮指標對薏仁米的食用品質進行評價。

3 結論

通常來說,薏仁米周圍包裹麩皮和殼,保護薏仁米免受周圍環境的影響,而去皮則失去這種保護,其品質也易受到影響。貴州興仁產薏仁米的淀粉含量低于其他谷物,而蛋白質和脂類含量遠高于其他谷物,此外,不飽和脂肪酸也高于其他谷物。由于薏仁米的脂質和不飽和脂肪酸含量較高,由于脂肪氧化導致其品質下降,這也與薏仁米硬度和透光率的增加以及碘藍值和pH的降低有關;此外,由于薏仁米的低淀粉含量和高蛋白質含量,淀粉和蛋白質之間的相互作用導致加熱吸水率、浸漬吸水率和透光率的增加,碘藍值的降低,薏仁米在貯藏過程中蒸煮品質及質構特性的變化表明,隨著貯藏時間的延長,薏仁米的蒸煮品質及食用品質均有所降低。對薏仁米質構特性與蒸煮指標的相關性進行分析可以得出在儲藏過程中,薏仁米質構特性與蒸煮指標間具有良好的對應性,均能靈敏地反映隨著儲藏時間的延長,薏仁米蒸煮品質的下降。部分質構特性指標(硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性)和蒸煮指標可對薏仁米的儲藏品質進行評價。本研究將為薏仁米的最佳儲藏方式和最小品質變化提供理論參考。