浸泡溫度對米飯回生特性及食用品質的影響

劉 薇 周曉燕 沙文軒 趙 趙 王秋玉

(1. 揚州大學旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225100；2. 江蘇省淮揚菜產業化工程中心，江蘇 揚州 225100；3. 中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室，江蘇 揚州 225100)

大米，又稱稻米，其主要成分淀粉占大米干重的90%以上[1]。大米熟化后，易引起回生，導致米飯硬度、咀嚼性等發生改變，降低其食用品質。回生是直鏈淀粉與支鏈淀粉二者進行重組的一個過程，糊化后，淀粉分子鏈中氫鍵結合形成的雙螺旋結構進行有序排列，淀粉分子由無序狀態轉變成有序狀態，形成規則的晶體，導致淀粉食品出現硬度較高和干收縮等問題，影響其口感及其復水性[2-3]。目前淀粉的回生特性通常通過基因修飾、化學修飾、酶處理及物性修飾等來實現，安全性較低，且易破壞食物本身的營養價值[3-5]。

研究擬通過檢測不同浸泡溫度下米飯短期回生后的熱力學特性、水分分布特性、質構特性、色澤等指標，從不同角度分析其回生特性，為通過烹飪手段控制米飯回生提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

粳米：南粳9108，產自江蘇泰州。

1.2 儀器與設備

精密電子分析天平：ZG-TP101型，哈爾濱眾匯衡器有限公司；

電飯煲：MB-FB08M301型，廣東美的生活電器制造有限公司；

電磁爐：C21S-C2170型，九陽股份有限公司；

磁共振分析儀：AccuFat-1050型，江蘇麥格邁醫學科技有限公司；

質構儀：MS-PRO型，美國FTC公司；

高品質電腦色差儀：3NH型，深圳市三恩時科技醫學科技有限公司；

智能水分活度測定儀：HD-3A型，無錫市華科儀器儀表有限公司；

差示掃描量熱儀：200F3型，德國 NETZSCH公司；

紅外線測溫儀：GM321型，無錫非常祥科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

(1) 原料初加工：將粳米淘洗3遍，每次沖洗5 s，留置備用。

(2) 浸泡：將淘洗過后的粳米等量分裝為5份，分別于20，35，50，65，80 ℃下浸泡15 min。

(3) 蒸制：浸泡后按m米∶m水為1∶1，電磁爐300 W，蒸制30 min。

(4) 回生：4 ℃貯藏5 h。

1.3.2 生米浸泡率測定 將大米稱重，浸泡后用濾紙吸取表面水分，取樣稱重，放電飯煲蒸煮后，冷卻30 min取樣稱重，記錄數據并分別按式(1)～式(3)計算米飯得飯率、浸泡吸水率和含水率。

(1)

(2)

(3)

式中：

C1——得飯率，%；

C2——浸泡吸水率，%；

C3——米飯含水率，%；

12.9——粳米的含水量，g/100 g；

W1——浸泡前大米重量，g;

W2——浸泡后吸取表面水分重量，g；

W3——蒸煮冷卻后重量，g。

1.3.3 差式熱量掃描儀(DSC)分析 參照Gaikwads等[6]的方法并修改。稱取(10±1) mg樣品置于DSC坩堝中，用樣品壓樣器壓上蓋，以確保坩堝密封。于銦DSC裝置的樣品支持器上，以10 ℃/min從30 ℃升溫至100 ℃ 進行掃描。通過universal analysis 2000軟件分析樣品的起始溫度(To)、峰值溫度(Tp)、終止溫度(Tc)和熱焓值(ΔH)。

1.3.4 低場核磁共振技術(LF-NMR)分析 稱取30 g樣品，將帶有保鮮膜包裝的樣品置于透明的紅色核磁共振管內，用保鮮膜嚴密封閉，放入核磁共振儀中，測定每個樣品的弛豫時間。采用CPMG脈沖序列確定樣品的自旋弛豫時間T2。測定參數：接收增益60 dB，回波間隔400 μs，采樣點數1 024，掃描次數16次，間隔時間2 000 ms，每個樣本重復測定3次，取平均值進行反演作圖分析。

1.3.5 質構分析 將樣品取出，用鑷子夾入模具中制成長寬為3 cm，高為0.6 cm的飯粒團，使用圓柱形探頭P35進行質構分析[7-8]。分析參數：距離8 mm，測試速度1 mm/s，壓縮度70%，最大測試力0.1 N，觸發值25 g，壓縮時間間隔5 s。

1.3.6 色差分析 取30 g樣品，用色差儀測量6個不同點。米飯的色澤由紅綠度(a*)、黃藍度(b*)、亮度(L*)表示。每個樣品重復5次。

1.3.7 數據分析 通過Excel 2010整理試驗數據，Origin 2017 64Bit軟件繪制圖表，SPSS 23.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 浸泡溫度對大米蒸煮特性的影響

由圖1可知，當浸泡溫度為20～35 ℃時，吸水率呈緩慢上升趨勢，即在未達到糊化溫度前，大米是不斷吸水的，吸水率未發生大幅度變化，可以達到正常米飯的狀態。當浸泡溫度為35～65 ℃時，由于水溫的提升，延長了淀粉吸水膨潤的時間，同時激活了一部分淀粉的活性并溶出，隨浸泡水倒出而丟棄，造成大米中一部分淀粉流失，盡管米飯狀態正常，但未在短時間內促進淀粉的糊化，降低了原有淀粉整體的活性，減少了大米的吸水率，得飯率也呈現出一定程度的下降。當浸泡溫度為65～80 ℃時，米飯得飯率與吸水率均呈大幅增長趨勢，由于大米糊化程度進一步加強，淀粉顆粒解體，膨脹破裂，接近于粥的狀態，導致含水量增大，得飯率上升，但熟飯特性并不具有較好狀態。

圖1 浸泡溫度對米飯蒸煮特性的影響

2.2 浸泡溫度對米飯熱力學特性的影響

淀粉糊化程度與淀粉回生有著緊密關系。由表1可知，隨著浸泡溫度的提升，熱焓值呈逐漸升高的趨勢，當浸泡溫度為65 ℃時，To值最高，當浸泡溫度為80 ℃時，ΔH值最高為1.44 J/g，一般來說ΔH值越高，回生度越高。此時，大米經過初步浸泡階段，水分浸透產生的大米裂縫內淀粉就已經開始吸水糊化[9]，大米中小分子水溶性營養物質析出，從而影響熱焓值ΔH的提高，與畢仕林[10]的研究結果相符。此外，蛋白質與脂肪也會影響淀粉的糊化結果[11]，從而影響熱焓值的變化。總之，大米在浸泡時，水分滲透產生的縫隙會隨浸泡溫度的不同而有所變化，隨著浸泡溫度的升高，滲透逐漸加深，大米中淀粉與水分結合產生的糊化作用也隨之加深，從而導致不同浸泡溫度對熱焓值之間的差異。淀粉糊化是影響大米食用品質的重要影響因素[12]，糊化溫度越高，ΔH值越大，糊化所需的能量越高，蒸煮也就越困難[13]。因此浸泡溫度最好低于淀粉糊化溫度。

表1 浸泡溫度對米飯熱力學特性的影響?

2.3 浸泡溫度對米飯水分分布的影響

表2描述了米飯的T21弛豫時間、T22弛豫時間、T23弛豫時間、T21峰面積、T22峰面積及T23峰面積。圖2為不同浸泡時間下的米飯回生后的T2橫向弛豫時間瀑布圖。

隨著浸泡溫度的不斷提升，浸泡大米中水分含量也逐漸提高，淀粉由無序狀態逐漸轉變為有序狀態，糊化發生，水分子被結合，導致水分子流動性降低。由表2可知，T21在浸泡溫度改變的情況下，其弛豫時間逐漸升高，但變化幅度不大，當浸泡溫度超過50 ℃時呈下降趨勢，可能是由于只有部分結合水與自由水進行了轉換。T22低流動性的半結合水整體呈遞增趨勢，50 ℃后呈顯著升高趨勢。T23自由水流動性發生顯著性改變，出現較大波動，80 ℃時高達352.28 ms。隨著浸泡溫度的增加，水分子進入淀粉顆粒結晶部分，糊化后，淀粉進入不可逆吸水階段，其淀粉網絡結構不緊密，逐漸疏松，淀粉顆粒體積膨脹，無法包裹住原有的水分子，其流動性也進一步增大。綜上，浸泡階段，浸泡溫度低于淀粉糊化溫度，更有利于米粒內水分的保持。

表2 浸泡溫度對米飯水分分布的影響?

圖2 不同浸泡時間下米飯T2橫向弛豫時間變化

2.4 浸泡溫度對米飯質構特性的影響

米飯的質構特性是影響飲食消費者喜好的重要特性，硬度和黏度對食用品質的影響尤為重要[14]。米飯的內聚性是表示米飯在受擠壓時抵抗變形的能力[15]。由表3 和圖1可知，不同浸泡溫度對米飯的硬度、內聚力、膠黏性有著較大的影響，隨著浸泡溫度的上升，硬度呈先上升后減小的趨勢，黏附性整體呈先減小后升高的趨勢，這是由于淀粉在80 ℃浸泡時，已基本糊化，外觀已接近粥的狀態，蒸煮后繼續受熱，淀粉顆粒進入解體階段，體積持續膨脹，當其膨脹到一定程度后，顆粒破裂，所溶脹的淀粉分子溢出并纏繞，形成網狀的親水膠體，此時米飯已失去了其外在特性，硬度達到了一捏即碎的狀態，接近于粥的狀態，咀嚼性下降；當其溫度始終在高溫狀態下維持時，淀粉顆粒的破損也會導致膠黏性下降，從而影響米飯的食感。綜上，浸泡溫度較高，大米會發生熱量和水分的交換轉移，影響淀粉分子的排列順序、膠體狀態，從而改變其質構特性[16]，影響食感。

表3 浸泡溫度對米飯質構特性的影響?

2.5 浸泡溫度對米飯色澤的影響

由表4可知，浸泡溫度對米飯回生后的色澤有顯著性的影響，當浸泡溫度為30，65 ℃時，b*>0，呈藍色度，當浸泡溫度為20，50，80 ℃時，b*<0，呈黃色度，且50 ℃時，黃色度最高、亮度最高。米粒中的營養成分如蛋白質、脂肪以及烹飪過程中可能發生的褐變反應等，都會對食物的顏色產生一定的影響[17]。Pieniazek等[18]研究表明高溫會降低亮度值。Han等[19]研究表明水分子的擴散速度會影響物質的轉移，并影響顏色。大米在浸泡過程中，水分遷移速度發生改變，亮度隨浸泡溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，是由于淀粉在吸水糊化過程中，隨浸泡溫度變化吸水性能發生改變，超過糊化溫度時，受高溫影響，其L*值降低，與Pieniazek等[18-19]的結論相符。

表4 浸泡溫度對米飯色澤的影響?

3 結論

以制作米飯工藝流程中米飯前處理(浸泡階段)控制米飯回生為切入點，研究了浸泡溫度對米飯熱力學特性、質構特性及色差的影響。結果表明：浸泡溫度過低，水分滲透速率不高，淀粉分子含水量不高，水分子流動性低；浸泡溫度過高，淀粉在浸泡階段就已糊化，當蒸煮持續受熱后，淀粉顆粒解體，易形成糊狀，向粥狀狀態逐漸接近，失去米飯的硬度、黏度、咀嚼度特性，進而影響食感。因此，當浸泡溫度為50 ℃，即低于淀粉糊化溫度時浸泡，米飯得飯率相比較低溫度時呈微小下降趨勢，但短期回生后，有利于米粒內水分的保持，亮度最高，回生程度低。后續可針對大米淀粉分子結構特性進行研究，進一步了解大米浸泡溫度對大米回升特性的影響。