模擬傳統柴火烹飪方式對米飯食味及蛋白質營養特性的影響

曹珍珍 賈才華 牛 猛 張賓佳 趙思明 熊善柏 房 振

(華中農業大學食品科學技術學院1，武漢 430070)(廣東美的生活電器制造有限公司2，廣州 510000)

米飯是亞洲人的主食之一，優質米飯的加工技術一直是亞洲人的重要研究內容。傳統的米飯烹制是以大鐵鍋為器具，以稻草、樹枝等柴火為熱源，將淘洗好的米和水同時放入鍋內，大火煮沸，米湯沸騰時將大火轉到小火，水干后燜煮一段時間，這種方式烹制成的米飯稱為柴火米飯。柴火米飯不僅口感柔軟粘稠、氣味清香，還含有酥脆焦香的鍋巴和豐富的營養物質。隨著社會的發展，電飯煲、高壓鍋等家電因其快速、便捷等優點逐漸取代了傳統柴火成為家庭烹制米飯的主要器具，不同品牌和型號的電飯煲在烹制米飯過程中溫度響應曲線不同，烹制出的米飯在食味品質、營養價值等方面也存在差異。近年來，隨著人們消費水平的提高，越來越多的人追尋記憶中柴火飯的味道，因此許多電器企業模擬柴火飯的加熱方式推出具有柴火飯烹制功能的電飯煲。目前關于米飯烹制的研究集中于米飯蒸煮過程[1-4]、大米品種[5-6]、大米成分[7-8]以及米飯品質分析等[9]。龔婷等[10]研究蒸煮工藝對米飯蛋白質及氨基酸的影響，結果表明高溫(110～120 ℃)或長時間低溫浸泡(50～60 ℃，20～30 min)過程利于水溶性蛋白和游離氨基酸的溶出。張瑞霞等[11]研究發現長時間低溫(50～60 ℃，20～30 min)處理并以較高溫度(110～120 ℃)蒸煮的米飯香氣、滋味和口感等感官品質比未經長時間低溫處理的米飯好，盧薇等[12]研究發現米飯蒸煮過程中長時間低溫吸水過程(40～70 ℃)使米飯硬度降低，黏性增加。關于電飯煲不同蒸煮模式，電飯煲與傳統柴火蒸煮米飯的差異和特點尚不清楚。因此，本實驗采用電飯煲的快速飯、柴火飯模式，以及傳統柴火烹制米飯，研究電飯煲與傳統柴火，以及電飯煲不同烹制模式之間米飯食味品質的差異。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

泰國精選茉莉香米：京都米行有限公司，為同一批次生產。

3,5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA-XT2型質構儀；SF-TDL-5A離心機；Avanti J-26XP系列高效離心機日立L-8800型氨基酸自動分析儀；美的MB-WFS4032XM型全智能電飯煲(快速飯模式)；美的MB-WFS3099XM型IH全智能電飯煲(柴火飯模式)。

1.3 方法

1.3.1 米飯的蒸煮工藝

取450 g大米淘洗3次，按不同模式加水蒸煮。以電飯煲的柴火飯模式烹制的米飯為柴火米飯，以電飯煲的快速飯模式烹制的米飯為快速米飯，柴火米飯和快速米飯采用電飯煲推薦的米水比蒸煮，即柴火米飯采用米水比1 ∶1.2，快速米飯采用米水比1 ∶1.3。以傳統柴火烹制的米飯為傳統柴火米飯，采用米水比1 ∶1.2，米和水入鍋后，先用大火加熱20 min，待鍋內水蒸干后，轉到小火加熱5 min，最后用爐內的余溫燜飯10 min。米飯烹制結束后輕輕攪拌均勻再取樣，進行各項指標的測定。

本實驗米飯烹制過程溫度響應如圖1所示，以柴火米飯為例，I為預熱浸泡段，Ⅱ為升溫段，Ⅲ為高溫段，IV為燜飯段。柴火米飯的浸泡時間(12 min)和高溫沸騰時間(12 min)最長，升溫速率較快，浸泡溫度最低，蒸煮時間41 min。快速米飯的浸泡段和升溫段用時13 min，高溫段與燜飯段用時17 min，浸泡溫度較低，升溫速率較快。傳統柴火米飯的浸泡段和升溫段用時16 min，高溫段與燜飯段18 min，浸泡溫度最高，升溫速率最低。

圖1 米飯烹制過程溫度曲線

1.3.2 感官指標的測定

感官評價由經過培訓的6人進行，主要是對米飯的香氣、滋味、口感、形態、色澤等指標進行分析，評分標準見表1[13]。

表1 米飯感官評分標準

1.3.3 米飯風味物質的提取與檢測

米飯烹制結束后，將萃取頭探針伸入電飯煲排氣孔上方，保溫萃取30 min，250 ℃下頂空解吸5 min。傳統柴火米飯烹制結束后將米飯迅速轉移至電飯煲，然后頂空萃取。色譜條件：色譜毛細管柱為DB-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。程序升溫：起始溫度60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min速度升溫到160 ℃，保持5 min，以10 ℃/min速度升溫到240 ℃，保持5 min。進樣口溫度230 ℃。載氣為氦氣，流量0.8 mL/min，1 min不分流進樣。質譜條件：電離方式為EI，電子能量70 eV，離子阱溫度150 ℃，傳輸線溫度280 ℃。揮發性成分含量以某物質峰面積占總峰面積百分數表示[14]。

1.3.4 米飯質構的測定

在室溫下用TA.XT.Plus質構儀測定米飯的應力松弛特性。每次從鍋中隨意挑出完整的米粒3顆，并排放置于質構儀的樣品臺上進行質構測試[15]。測定時探頭為P6(直徑6 mm，面積2.826×10-5m2)。測試模式：Measure Force in Compression。探頭運行程序：Hold Until Time。測試參數的設置：測前、測中、測后速率分別是1、1、10 mm/s，變形量20%，保持時間60 s，觸發力10 g。數據采集速率為200 pps。每次試驗進行10次平行，取平均值。

表2 米飯的感官品質/分

注：每列小寫字母不同表示差別顯著(P<0.05)，余同。

1.3.5 還原糖的測定

取研磨后的米飯10 g，加10 mL蒸餾水溶解，攪拌均勻，50 ℃恒溫水浴20 min，4 000 r/min離心15 min，用10 mL蒸餾水洗滌殘渣，4 000 r/min離心15 min，將兩次離心的上清液定容至25 mL，混勻作為還原糖待測液。采用3,5-二硝基水楊酸法測還原糖含量。

1.3.6 氨基酸組成和水分測定

氨基酸組成的測定參照GB 5009.124—2016。水分的測定參照GB 5009.3—2010。

1.4 數據處理

實驗中各指標均進行3次重復，每次重復進行至少3次平行，采用SAS 9.2和Microsoft Excel 2010對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 米飯的感官品質

米飯的感官評分結果見表2。米飯的香氣、滋味受烹制方式的影響較大。柴火米飯和傳統柴火米飯天然香氣濃郁，保留時間較長，優于快速米飯。柴火米飯和快速米飯滋味較濃，有輕微甜味，回味悠長，優于傳統柴火米飯。傳統柴火烹制的米飯鍋中間部位稍軟，鍋壁和表層的米飯稍硬，鍋底有一層焦香的鍋巴，米飯的均勻性比柴火米飯和快速米飯差。可能是由于傳統大鐵鍋的底部靠近熱源部位與米飯表層遠離熱源部位溫差較大，導致鍋底的米過早充分糊化，表層的米吸水少糊化慢。總體上，三種方式烹制的米飯綜合感官品質沒有顯著性差異，均香氣較濃郁，黏彈性好，形狀規則較完整。

2.2 米飯的揮發性物質

米飯揮發性化合物主要是烴、醛、酮、醇、酸、酯等，對米飯風味具有貢獻作用的醛、酮、醇等物質及其相對百分含量如表3所示。由表3可知，柴火米飯、傳統柴火米飯、快速米飯中分別檢測出31、10、36種風味物質，這些風味物質分別占各自樣品中總揮發性成分的39.14%、58.20%、65.58%。米飯風味成分的主要貢獻者醛類物質[16,17]以傳統柴火米飯最高，為43.49%，柴火米飯和快速米飯較少，僅為8.19%～10.40%。可能是因為傳統柴火烹制米飯時形成了鍋巴，發生了較強烈的美拉德反應，產生較多的己醛、壬醛，以及具有杏仁香和焦糖香的苯甲醛等[18,19]。傳統柴火米飯的醇類(7.16%)、酮類物質(2.22%)含量最高。柴火米飯的酚類物質(16.78%)高于傳統柴火米飯和快速米飯。柴火米飯、快速米飯的酯類物質含量較高(11.50%～25.27%)，酯類及酚類物質主要是對米飯香氣起烘托作用，使米飯風味更加濃厚[20]。

表3 烹制方式對米飯揮發性物質相對含量的影響/%

續表3

2.3 米飯的質構特征分析

采用米飯應力松弛曲線的松弛段數據，用三元件流變松弛模型(1)，對應力松弛曲線的松弛段進行擬合，得松弛參數見表4。

σ(t)=E1ε0+E2ε0e-tn/ετ

(1)

式中:σ(t)為物料承受的應力/Pa；t為松弛實驗時間/s；E1為普彈模量/Pa；E2為高彈模量/Pa；ε0為變形量，本實驗為20%；τ為松弛時間/s；η為阻尼體黏滯系數/Pa·s，η=τE2；n為應力松弛非線性指數，n=1時，物料體系為由高分子鏈組成的規整均勻的網絡結構及均勻分散于孔洞中的填充物所組成，0≤n<1時，分子鏈間形成新的物理或化學交聯作用，n越小，交聯程度越高。

不同烹制方式下，模型(1)的剩余平方和遠小于回歸平方和(P<0.000 1)，說明松弛參數用該模型來擬合時精度很高。由表4可知，E1、E2、η受烹制方式的影響較大。E1反映米飯的硬度，快速米飯比柴火米飯和傳統柴火米飯硬，可能是因為快速米飯浸泡溫度較低、浸泡和蒸煮時間較短，不能使米粒吸收充足的水分[21]。米飯的黏滯系數η以柴火米飯最大，表明柴火米飯黏性較大。柴火米飯和快速米飯E2大于傳統柴火米飯，而τ比傳統柴火米飯小，說明柴火米飯和快速米飯彈性較好。可能是因為傳統柴火米飯烹制過程中米飯受熱不均勻，米層表面溫度較低，導致米粒吸水不足，靠近鍋底米粒長時間處于高溫狀態，發生較強烈的美拉德反應，米飯整體的黏彈性次于柴火米飯和快速米飯。

表4 米飯的應力松弛參數

2.4 米飯的營養特征

米飯的氨基酸組成、還原糖含量見表5。由表5可知，烹制方式對米飯的精氨酸、組氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等氨基酸含量具有顯著影響，但總體上傳統柴火米飯的必需氨基酸含量和必需氨基酸指數較高。氨基酸含量的差異可能是因為三種米飯烹制的加熱過程不同，導致蛋白質降解程度不同[10]。柴火米飯和傳統柴火米飯的還原糖含量顯著高于快速米飯，可能是較長時間的烹制使淀粉降解較多。還原糖分子量小、溶解性好，對米飯的消化性和甜味具有一定貢獻[22,23]。

表5 米飯的氨基酸組成、還原糖含量

注：EAA必需氨基酸，NEAA非必需氨基酸；每列小寫字母不同表示差別顯著(P<0.05)。

2.5 米飯品質性狀的主成分分析

對米飯醛、酮、醇、酸、酯、酚類揮發性風味物質的相對百分含量、感官評分、應力松弛參數、氨基酸組成、還原糖含量做主成分分析，結果見表6。由表6可知，主成分PC1、PC2 、PC3、PC4的特征值大于1，累計貢獻率為88.22%，包含了樣本大部分信息，因此，前4個主成分可以作為數據分析的有效成分。

表6 4個主成分的特征向量、特征值、貢獻率和累計貢獻率

第一主成分與絲氨酸、精氨酸、脯氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、組氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、酸類揮發性物質、E1、還原糖含量密切相關，表示的是米飯的非必需氨基酸組成、硬度、還原糖含量，著重反映米飯的蛋白質營養特性。第二主成分與米飯的滋味、醛類、酮類、酯類、醇類、丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸密切相關，表示的是米飯的主要揮發性風味物質和氨基酸組成，著重反映的是米飯的蛋白質營養和氣味特征。第三主成分與米飯的形態、色澤、綜合評價、E2、η、τ密切相關，著重反映米飯的外觀特征和黏彈性。第四主成分與米飯的香氣、口感、n、甘氨酸密切相關，著重反映米飯的感官特性。

2.6 綜合評價

根據表6中各主成分的特征向量，得到不同烹制方式米飯的前4個主成分的線性關系式分別為：

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

每個主成分所對應的特征值的方差貢獻率建立綜合評價模型F=(0.385F1+0.341F2+0.099F3+0.057F4)/0.882，計算各個樣本得分，標準化后得分和綜合得分如表7所示。綜合評價排序依次為傳統柴火米飯、柴火米飯、快速米飯，說明傳統柴火烹制的米飯食味及氨基酸營養特性比電飯煲烹制的米飯高，電飯煲的柴火飯模式比快速飯模式烹制的米飯食味及氨基酸營養特性好。

表7 不同烹制方式米飯的成分得分和綜合得分

3 結論

烹制方式對米飯食味品質和蛋白質營養特性具有較大影響，電飯煲烹制的米飯滋味較好，米飯黏彈性好，揮發性風味物質種類較多，傳統柴火烹制的米飯醛、醇類揮發性物質總量、必需氨基酸指數較高。電飯煲柴火飯模式烹制的米飯比快速飯模式香氣和滋味好，醛、酮、醇、酚類揮發性物質總量高，且米飯更柔軟黏彈、必需氨基酸指數更高。對米飯的感官品質、質構特性和氨基酸組成等進行主成分分析，提取了4個主成分，建立綜合評價模型計算米飯的綜合得分，得分從高到底分別是傳統柴火米飯、柴火米飯、快速米飯。