薏米預(yù)熟化工藝研究

（河南省食品安全生物標(biāo)識(shí)快檢技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，許昌學(xué)院食品與藥學(xué)院，河南 許昌 461000）

薏米是藥食同源的谷物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物，粗纖維、核黃素、硫胺素、尼克酸、三萜化合物和黃酮等成分，具有降血糖、降血脂、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗炎鎮(zhèn)痛等功能，廣泛應(yīng)用于食品中[1-7]。薏米顆粒結(jié)構(gòu)致密，質(zhì)地較硬，不易煮熟[8]，作為雜糧粥的主要原料與小米等易煮雜糧混合熬制時(shí)，不能共煮同熟，食用不方便，限制了其在粥類(lèi)食品中的應(yīng)用。

隨著生活節(jié)奏的加快，速食方便食品越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞，薏米作為速食方便食品原料使用時(shí)，預(yù)熟化是薏米加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，薏米的預(yù)熟化多采用恒溫浸泡-微波膨化[9]、高溫高壓蒸煮[2]和常壓蒸煮[10]的方法，鮮有系統(tǒng)地研究不同預(yù)熟化工藝對(duì)薏米蒸煮特性的影響的報(bào)導(dǎo)。

本研究在不破壞薏米外觀(guān)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分別采用常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化對(duì)薏米進(jìn)行預(yù)熟化加工，通過(guò)研究不同預(yù)熟化工藝對(duì)薏米的復(fù)水性、糊化度、營(yíng)養(yǎng)成分、蒸煮后質(zhì)構(gòu)特性和色澤的影響，為薏米預(yù)熟化加工提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏米：市售；糖化酶（100 000 U/mg）：北京奧博星生物技術(shù)公司；石油醚、碘（分析純）：天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；硫代硫酸鈉（分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；碘化鉀（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉（分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸（分析純）：開(kāi)封東大化工有限公司試劑廠(chǎng)；硫酸（分析純）：洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2014B電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；EM7KCGW3-NR微波爐：廣東美的集團(tuán)股份有限公司；GGC-SY脂肪測(cè)定儀：北京國(guó)環(huán)高科自動(dòng)化技術(shù)研究院；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)FTC公司；DHG-907382-Ⅲ鼓風(fēng)干燥箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；MJ-54A高壓蒸汽滅菌鍋：施都凱儀器設(shè)備（上海）有限公司；KDN-1凱氏定氮儀：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；NR200色差儀：深圳市三恩時(shí)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)定方法

1.3.1.1 糊化度的測(cè)定

采用糖化酶法測(cè)定糊化度[11]。

1.3.1.2 水分、脂肪和蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

水分含量參考GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法；脂肪含量參考GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》中索氏抽提法；蛋白質(zhì)含量參考GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱氏定氮法。

1.3.1.3 復(fù)水性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取樣品1.5 g，沸水下鍋，煮5 min，瀝干水分后按下列公式測(cè)其復(fù)水性[12]。

式中：m1為稱(chēng)取的薏米質(zhì)量，g；m2為沸水中煮后瀝干薏米質(zhì)量，g。

1.3.1.4 質(zhì)構(gòu)分析

預(yù)熟化后薏米和原料薏米分別置于沸水中煮15 min，燜5 min，瀝干表面水分后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性[13]。測(cè)定條件為：圓形型探頭（Φ100 mm），測(cè)試速度為60 mm/min，觸發(fā)壓力為0.5 N，形變量為50%。

1.3.1.5 色度分析

將預(yù)熟化干燥處理后的薏米放入色度儀中，測(cè)量樣品的a*、b*和L*值，與未處理的薏米相比，研究色度變化情況。

1.3.2 薏米預(yù)熟化工藝研究

1.3.2.1 薏米常壓蒸煮預(yù)熟化工藝研究

薏米按照料液比1：3（g/mL）在40℃條件下浸泡，取蒸煮時(shí)間（15、20、25、30、35 min）、蒸煮物料厚度（0.7、1.4、2.1、2.8、3.5 cm）和浸泡時(shí)間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）三因素進(jìn)行常壓蒸煮預(yù)熟化，預(yù)熟化后的薏米70℃干燥2 h，通過(guò)測(cè)定其糊化度、水分含量、復(fù)水性，研究常壓蒸煮對(duì)薏米預(yù)熟化品質(zhì)的影響[14]。

1.3.2.2 高溫高壓蒸煮預(yù)熟化工藝研究

薏米按照料液比1：3（g/mL）在40℃條件下浸泡，取浸泡時(shí)間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）、蒸煮時(shí)間（1、2、3、4、5 min）、蒸煮溫度（105、110、115、120、125 ℃）三因素進(jìn)行高溫高壓蒸煮，蒸煮后的薏米在70℃的烘箱中干燥2h，通過(guò)測(cè)定其糊化度、水分含量、復(fù)水性，研究高溫高壓蒸煮對(duì)薏米預(yù)熟化品質(zhì)的影響[15]。

1.3.2.3 微波預(yù)熟化工藝研究

稱(chēng)取一定量薏米，按照料液比1∶3（g/mL）在40℃下恒溫浸泡，分別選擇微波時(shí)間（2、3、4、5、6 min）、微波功率（119、231、385、539、700 W）、微波物料厚度（0.7、1.4、2.1、2.8、3.5 cm）、浸泡時(shí)間（0.5、1、1.5、2、2.5 h）四因素進(jìn)行微波預(yù)熟化，微波熟化后的薏米在70℃的烘箱中干燥2 h，測(cè)定其糊化度、水分含量、復(fù)水性，研究微波熟化對(duì)薏米品質(zhì)的影響[16]。

1.3.3 薏米預(yù)熟化前后品質(zhì)對(duì)比分析

3種預(yù)熟化方式制備的薏米與原料薏米分別進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分、蒸煮質(zhì)構(gòu)特性和色度測(cè)定，對(duì)比分析預(yù)熟化前后薏米營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米預(yù)熟化工藝研究

2.1.1 常壓蒸煮預(yù)熟化工藝研究

2.1.1.1 浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

圖1為不同浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響。薏米的蒸煮時(shí)間15 min，物料厚度0.7 cm，恒溫浸泡溫度為40℃。

由圖1可知，薏米的糊化度隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，在浸泡時(shí)間2.5 h時(shí)預(yù)熟化薏米的糊化度達(dá)到最高為67.62%，濕熱作用使淀粉顆粒膨脹，結(jié)構(gòu)松馳，淀粉易被酶水解，使薏米糊化度升高[17]，浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米的水分含量和復(fù)水性影響不大。

2.1.1.2 蒸煮物料厚度對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

圖2為蒸煮物料厚度對(duì)預(yù)熟化薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響。薏米在40℃下浸泡2.5 h，蒸煮時(shí)間為15 min。

圖2 常壓蒸煮物料厚度對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of cooking material thickness at atmospheric pressure on quality of pre-ripening coix seed

由圖2可知，隨著物料蒸煮厚度的增加，預(yù)熟化薏米的糊化度均呈先降低后升高的趨勢(shì)，蒸煮厚度越大，蒸汽越難穿透薏米，薏米淀粉顆粒吸水破裂的程度越低，導(dǎo)致糊化度越低；當(dāng)厚度高于2.8 cm時(shí)，物料堆積密集，阻礙水蒸氣的散發(fā)，使物料熟化程度加大，從而使糊化度升高。物料厚度0.7 cm時(shí)，預(yù)熟化薏米的糊化度和復(fù)水性達(dá)到最高，分別為77.01%和39.90%，淀粉糊化程度越高，在干燥過(guò)程中越易形成疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，復(fù)水性也越好；物料厚度0.7 cm時(shí)，預(yù)熟化薏米的水分含量最低為11.7%。

2.1.1.3 蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

圖3為蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響。薏米40℃下恒溫浸泡2.5 h，物料蒸煮厚度0.7 cm。

圖3 常壓蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of cooking time at atmospheric pressure on quality of pre-ripening coix seed

由圖3可知，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米的復(fù)水性和水分含量都呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)；蒸煮時(shí)間15 min時(shí)，薏米的糊化度最高為86.57%，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)糊化度逐漸降低并趨于穩(wěn)定，可能由于體系中水分揮發(fā)的速度高于薏米水分吸收的速度，不利于薏米中淀粉吸水膨脹，導(dǎo)致薏米淀粉糊化度降低。

2.1.2 高溫高壓蒸煮預(yù)熟化工藝研究

2.1.2.1 蒸煮溫度對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

薏米40℃浸泡1 h，高溫高壓蒸煮3 min，蒸煮溫度對(duì)預(yù)熟化薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響如圖4所示。

隨著蒸煮溫度的升高，預(yù)熟化薏米的糊化度呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，溫度的升高，有利于淀粉顆粒糊化，使糊化度升高，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，引起淀粉降解，使糊化度降低；復(fù)水性呈現(xiàn)緩慢增加并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，水分含量先緩慢降低并趨于平穩(wěn)，隨著溫度的升高，淀粉吸水膨脹，淀粉發(fā)生糊化，薏米致密的結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致復(fù)水性升高，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，薏米干糊甚至焦化，引起復(fù)水性降低。蒸煮溫度為115℃和120℃時(shí)，薏米的糊化度分別為71.68%和72.51%，糊化度接近，達(dá)到最大值。

圖4 高溫高壓蒸煮溫度對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

2.1.2.2 蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

圖5為蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響，浸泡參數(shù)為40℃浸泡1 h，115℃下高溫高壓蒸煮。

圖5 高溫高壓蒸煮時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)影響Fig.5 Effect of cooking time on quality of pre-ripening coix seed by high temperature and high pressure cooking

由圖5可知，高溫高壓蒸煮3 min時(shí)，預(yù)熟化薏米的糊化度達(dá)到最高為85.02%，而復(fù)水性達(dá)到最低為23.38%，水分含量為14.20%，隨著高溫高壓蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米淀粉吸水膨脹，結(jié)構(gòu)破壞，易糊化，引起糊化度升高；隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，糊化度降低，可能是在高溫下薏米體系中水分的蒸發(fā)速度大于吸收速度，水分減少，導(dǎo)致淀粉糊化程度降低；蒸煮時(shí)間4 min時(shí)，薏米的復(fù)水性達(dá)到最高為47.75%。結(jié)合糊化度、水分含量和復(fù)水性分析，選擇薏米高溫高壓蒸煮時(shí)間為3 min。

2.1.2.3 蒸煮浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)的影響

浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響如圖6所示。

圖6 高溫高壓蒸煮浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)熟化薏米品質(zhì)影響Fig.6 Effect of soaking time on quality of pre-ripening coix seedby high temperature and high pressure cooking

預(yù)熟化薏米的糊化度、復(fù)水性和水分含量曲線(xiàn)都趨于平穩(wěn)，浸泡時(shí)間對(duì)薏米糊化度、復(fù)水性和水分含量的影響較小。浸泡時(shí)間1 h時(shí)，薏米的糊化度最高為90.09%，復(fù)水性和水分含量分別為34.25%和12.56%。

2.1.3 微波預(yù)熟化工藝研究

2.1.3.1 浸泡時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響

圖7為微波預(yù)熟化浸泡時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響。

圖7 微波預(yù)熟化浸泡時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響Fig.7 Effect of microwave pre-ripening soaking time on quality of coix seed

隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米的糊化度和復(fù)水性均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米顆粒吸收更多的水分，易發(fā)生糊化，使糊化度升高，當(dāng)吸收過(guò)多的水分時(shí)，使薏米淀粉在微波預(yù)熟化條件下發(fā)生降解，導(dǎo)致糊化度降低。40℃浸泡1.5 h時(shí)，預(yù)熟化薏米的糊化度、復(fù)水性和水分含量均達(dá)到最高，分別為36.8%、45.19%和7.73%。

2.1.3.2 微波功率對(duì)薏米品質(zhì)的影響

微波熟化功率對(duì)薏米品質(zhì)的影響見(jiàn)圖8。

圖8 微波預(yù)熟化功率對(duì)薏米品質(zhì)的影響Fig.8 Effect of microwave pre-ripening power on quality of coix seed

隨著微波功率的增大，薏米淀粉吸水膨脹易發(fā)生糊化，引起糊化度的升高，當(dāng)微波功率增加到一定程度，薏米淀粉顆粒完全糊化，使糊化度趨于穩(wěn)定；復(fù)水性整體呈現(xiàn)先下降后上升，而水分含量先上升后降低；微波功率為700 W時(shí)，糊化度達(dá)到最高為58.76%，薏米出現(xiàn)微膨化；微波功率為539 W時(shí)，薏米的糊化度為58.38%，薏米未膨化，此時(shí)薏米的復(fù)水性和水分含量分別為44.53%和8.69%。

2.1.3.3 微波物料厚度對(duì)薏米品質(zhì)的影響

圖9為微波物料厚度對(duì)薏米品質(zhì)的影響。

圖9 微波預(yù)熟化微波物料厚度對(duì)薏米品質(zhì)的影響Fig.9 Effect of microwave pre-ripening material thickness on quality of coix seed

隨著微波物料厚度的增大，薏米糊化度呈現(xiàn)緩慢升高后趨于穩(wěn)定，微波物料厚度2.8 cm時(shí)，薏米糊化度達(dá)到最高為83.70%，此時(shí)復(fù)水性和水分含量分別為45.28%和5.35%；微波物料厚度對(duì)薏米的復(fù)水性和水分含量影響較小。

2.1.3.4 時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響

圖10為微波預(yù)熟化時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響。

圖10 微波預(yù)熟化時(shí)間對(duì)薏米品質(zhì)的影響Fig.10 Effect of microwave pre-ripening time on quality of coix seed

隨著微波預(yù)熟化時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米的糊化度先增加后減小，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，薏米淀粉吸水膨脹，易發(fā)生糊化，引起糊化度升高，微波時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，使薏米顆粒中的水分逐漸降低，不利于淀粉吸水膨脹和加熱糊化，導(dǎo)致糊化度降低。微波時(shí)間為5 min時(shí)，糊化度達(dá)到最高為87.64%，此時(shí)復(fù)水性和水分含量分別為39.46%和9.02%；復(fù)水性整體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；水分含量受微波時(shí)間的影響較小。

2.2 薏米預(yù)熟化處理前后品質(zhì)對(duì)比分析

2.2.1 薏米營(yíng)養(yǎng)成分分析

表1為不同預(yù)熟化方法薏米中營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比分析。

表1 不同預(yù)熟化方法薏米中營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比分析Table 1 Comparative analysis of nutritional components of coix seed by different pre-ripening methods

與原料薏米相比，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波預(yù)熟化3種預(yù)熟化工藝均使薏米中脂肪含量增加，可能因?yàn)樵谡糁筮^(guò)程中體系溫度高，導(dǎo)致淀粉-脂肪復(fù)合物解體，從而使脂肪釋放含量增加[18]。常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮使薏米中蛋白質(zhì)含量明顯升高，可能由于高溫破壞了薏米中蛋白質(zhì)的聚集結(jié)構(gòu)，使得蛋白質(zhì)充分釋放[19]；而微波預(yù)熟化工藝對(duì)薏米的中蛋白質(zhì)無(wú)明顯影響。

2.2.2 蒸煮質(zhì)構(gòu)分析

預(yù)熟化后薏米和原料薏米的硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性測(cè)定結(jié)果如表2所示。

與原料薏米的蒸煮特性相比，預(yù)熟化后薏米的彈性、膠黏性和咀嚼性均明顯升高，常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮的薏米硬度均明顯升高，而微波預(yù)熟化的薏米的硬度降低；沸水煮15 min，燜5 min后，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化工藝制備的預(yù)熟化薏米均能與小米實(shí)現(xiàn)共煮同熟。

表2 預(yù)熟化前后薏米蒸煮質(zhì)構(gòu)分析Table 2 Texture analysis of coix seed before and after preripening

2.2.3 色澤的分析

預(yù)熟化后薏米和原料薏米的色度對(duì)比分析如表3所示。

表3 預(yù)熟化前后薏米色度對(duì)比分析Table 3 Chromaticity analysis of coix seed before and after pre-ripening

與原料薏米相比，常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化的薏米的L*值和a*值均降低，3種預(yù)熟化處理工藝使薏米亮度降低，顏色偏綠；常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮薏米b*值均降低，熟化后的薏米顏色偏綠，而微波熟化后薏米b*值升高，說(shuō)明經(jīng)過(guò)微波熟化的薏米顏色會(huì)變黃。3種預(yù)熟化工藝均不同程度改變薏米的色澤[20]。

3 結(jié)論

在最大程度不破壞薏米外觀(guān)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波的預(yù)熟化工藝，使薏米的糊化度在35%以上時(shí)，均能實(shí)現(xiàn)薏米與小米在沸水中煮15 min，燜5 min后共煮同熟。與未處理的薏米相比，薏米常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化后脂肪含量增加；常壓蒸煮和高溫高壓蒸煮使薏米中蛋白質(zhì)含量增加，而微波預(yù)熟化對(duì)薏米的中蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯影響。沸水中煮15 min，燜5 min后，預(yù)熟化后薏米的彈性、膠黏性和咀嚼性均明顯升高，能與小米共煮同熟。薏米常壓蒸煮、高溫高壓蒸煮和微波熟化工藝均不同程度改變薏米的色澤。