低聚果糖在方便米粥中的應用及工藝優(yōu)化

林家禾，朱梓逸，王展*

武漢輕工大學食品科學與工程學院（武漢 430023）

米粥是我國的一種傳統(tǒng)食品，占早餐消費總量的15%以上[1]，深受民眾喜愛。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，越來越多的廠家開始研發(fā)方便米粥。現(xiàn)市面上的粥類食品主要為兩種：一種是非脫水型米粥（或稱即食米粥），如占據(jù)主流市場的八寶粥罐頭；另一種是脫水型米粥，食用時需要利用開水沖泡進行復水食用。脫水型方便米粥雖然在風味、生產線成熟程度、銷售份額占比等方面不及前者，但其具有重量輕、攜帶及儲運方便、保質期長等優(yōu)點，具有強大的市場潛力[2]。目前脫水型方便米粥存在風味缺失、復水時間長、米粒色澤較暗等缺點，解決這些問題有助于消費者獲得更好的消費體驗、幫助方便米粥廠家激發(fā)市場活力。因此此課題著力研究如何改善脫水型方便米粥在復水后風味缺失的問題。

低聚果糖（fructo-oligosaccharide，F(xiàn)OS）是一種功能性低聚糖，具有低熱量、抗齲齒和改善腸道功能等特性，主要用于以淀粉為主要成分的食品品質的改良。裴斐等[3]發(fā)現(xiàn)將低聚果糖添加于蒸煮大米，能夠有效阻礙直鏈淀粉分子之間的氫鍵的形成、減少體系內自由水的占比，進而通過減少淀粉凝膠的有序結構抑制大米的短期回生，從而提升大米風味。陳又銘等[4]發(fā)現(xiàn)低聚果糖具有增強免疫力、促進礦物質吸收、改善脂質代謝、降低血糖等功效，是一種十分有效且安全的食品添加劑。朱世民[5]發(fā)現(xiàn)室溫（25 ℃）下米粒浸泡10 min后整體溶脹、顆粒較大、細胞邊界模糊、可觀察蛋白體變少。另外，低聚果糖作為一種安全合規(guī)的甜味劑，有使產品口味更清爽、方便消化的作用。

因此課題將添加低聚果糖作為改善方便米粥風味的研究方向，從方便米粥制備的工藝條件、低聚果糖溶液濃度等角度研究改善方便米粥風味的方法，為方便米粥食品的開發(fā)、工藝改良提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2.5 kg東北大米（益海嘉里糧油工業(yè)有限公司）；500 g低聚果糖（食品級，山東百龍創(chuàng)園生物科技股份有限公司）；250 g速食方便米粥（廣東麥丹郎食品有限公司）。

1.2 儀器與設備

AL1043電子分析天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）；DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）；DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）；TA.XT ExpressC質構儀（英國Stable Micro Systems公司）；RVA SUPER 4快速黏度分析儀（瑞典波通公司）；MB23水分含量測定儀（美國OHAUS公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 方便米粥樣品的制備

參照小米粥的制作方法并作適當修改[6]。準確稱取20 g大米，淘洗2遍后，加入40 mL低聚果糖溶液，置于40 ℃水浴鍋中恒溫浸泡一定時間。隨后置于蒸鍋中進行蒸煮，待蒸鍋上汽后繼續(xù)蒸煮15 min，制得熟化米。瀝干水分后，置于鼓風干燥箱中80 ℃恒溫干燥，即得方便米粥成品。食用前沖入100 ℃熱水，復水5 min即可。

工藝流程：大米→淘洗→浸泡→高溫蒸煮→干燥→成品。食用前沖入100 ℃熱水復水5 min即可。

1.3.2 方便米粥制備工藝參數(shù)優(yōu)化

1) 低聚果糖溶液濃度。配制不同濃度（0，0.002 5%，0.005%，0.007 5%，0.01%和0.012 5%）的低聚果糖溶液加入大米中，于40 ℃水浴鍋中浸泡25 min，考察低聚果糖溶液濃度對大米吸水率的影響。

2) 浸泡時間。將上一步試驗確定的最優(yōu)濃度低聚果糖溶液加入大米中，在40 ℃水浴鍋中分別浸泡5，15，25，35，45和55 min，考察浸泡時間對大米吸水率的影響。

3) 干燥時間。在最優(yōu)低聚果糖溶液濃度和浸泡時間下，對大米進行浸泡處理，在大米蒸煮熟化后干燥不同時間（1，1.5，2和2.5 h），復水后進行感官評價，考察干燥時間對方便米粥感官品質的影響。

1.3.3 大米浸泡吸水率的測定

稱取大米m1（g）于燒杯中浸泡25 min，浸泡完成后取出米粒，用濾紙吸凈表面水分后稱得質量為m2（g）。浸泡吸水率按式（1）計算。

1.3.4 方便米粥樣品感官評定

對干燥米粒樣品進行復水制得方便米粥樣品，隨后根據(jù)感官評價表進行評分。試驗感官評價方法參考小米粥感官評價表，稍作修改[6]，采用多指標對方便米粥樣品進行感官評價，具體評分標準如表1所示。

表1 感官評價方法

1.3.5 大米淀粉RVA特性的測定

采用RVA快速黏度分析儀對樣品的糊化特性進行測定，探討低聚果糖溶液對米粒中大米淀粉糊化特性的影響。稱取20 g大米于燒杯中，加入40 mL 0.007 5%的低聚果糖溶液，于40 ℃水浴鍋中恒溫水浴25 min、電熱恒溫鼓風干燥箱中40 ℃恒溫烘干處理40 min。使用研磨機將處理后的大米研磨并過篩，制得大米淀粉（樣品2）。用蒸餾水代替低聚果糖溶液，按同樣的方式處理所得大米淀粉為對照樣（樣品1）。每組取3 g大米粉與25 mL蒸餾水在RVA鋁容器中混合、攪拌，進行糊化特性的測定。程序設定：在50 ℃下保持1 min，升溫到95 ℃下保持2 min后，冷卻到50 ℃再保持2 min。試驗過程中，塑料葉片始終保持在160 r/min。

1.3.6 米粒質構特性的測定

稱取20 g大米于燒杯中，在0.007 5%低聚果糖溶液中浸泡25 min、熟化后烘干2 h，采用1.3.1小節(jié)所述工藝流程制備方便米粥米粒樣品（C組）。復水后使用質構分析儀分析方便米粥樣品米粒的硬度、彈性、膠黏性。質構儀參數(shù)：采用TPA模式、探頭P/50、測試前速度1.5 mm/s、測試中速度1.0 mm/s、2次壓縮間隔時間5 s、壓縮程度75%、每份樣品平行測定3次[7]。以新鮮熟化米粒（A組）和未經低聚果糖溶液處理的干燥后復水米粒（B組）為對照樣。

1.3.7 與市售米粥感官評價的對比

購買市面上銷量好、市場占有率高的方便米粥產品。參照1.3.5小節(jié)RVA特性測定及1.3.6小節(jié)米粒質構分析的對照試驗結果，采用1.3.2小節(jié)優(yōu)化后的工藝參數(shù)制備得方便米粥樣品。采用1.3.4小節(jié)中米粥感官評價方法分別對復水后的市售米粥、方便米粥樣品進行感官評分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

質構分析數(shù)據(jù)處理及制圖采用Exponent 6.1.26.0，感官評價、吸水率測定、RVA測定數(shù)據(jù)分析及制圖均采用Origin 2023。試驗均重復3次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 低聚果糖溶液濃度及浸泡時間對大米浸泡吸水率的影響

大米浸泡時的吸水過程有利于內部大米淀粉吸收水分，進而影響熟化過程中大米淀粉的均一糊化[8]，使方便米粥在復水后米粒整體均一完整、表面光滑，改善其感官特性。同時，當水分含量增加時，雖然淀粉分子鏈遷移速率提高，但由于濃度的降低，淀粉分子交聯(lián)纏繞和聚合有序的機會減少，其短期回生受到抑制，米粒口感因而提升[9]。因此，隨著浸泡吸水率的升高，蒸煮后米飯的食用品質也相應改善，可以通過大米浸泡吸水率的變化來衡量低聚果糖添加量、低聚果糖溶液浸泡時間對方便米粥品質的影響，從而確定最佳工藝條件。

圖1顯示使用不同濃度低聚果糖溶液浸泡處理25 min時，大米浸泡吸水率的變化情況。與空白對照組相比，不同濃度低聚果糖溶液浸泡處理均顯著提升大米浸泡吸水率。其中，低聚果糖溶液濃度為0.007 5%時，浸泡吸水率達到24.23%，提升4.02%，作用效果最明顯。因此0.007 5%為最佳低聚果糖溶液浸泡濃度。

圖1 低聚果糖溶液濃度對大米吸水率的影響

圖2表明，不同時長的低聚果糖溶液浸泡處理均顯著提升了大米的浸泡吸水率。隨著浸泡時間延長，大米浸泡吸水率快速增加，在浸泡處理時間達35 min后，增加趨勢趨于平緩。這是因為低聚果糖具有多羥基結構，可以與水相互作用形成氫鍵，具有較強與水結合的能力[10]。因此，低聚果糖浸泡處理可以在短時間內有效提升大米浸泡吸水率，改善大米樣品熟化后的感官特性。米粒在浸泡處理過程中，低聚果糖的作用特性使其快速吸收大量水分，進而導致米粒膨脹、表面間隙擴大。當大米淀粉吸收足夠水分直至飽和時，浸泡吸水率變化趨勢逐漸減緩。考慮到實際工藝生產效率，采用浸泡處理25 min為最佳工藝參數(shù)。

圖2 浸泡時間對大米吸水率的影響

2.2 干燥時間對方便米粥樣品感官品質的影響

根據(jù)圖3和圖4可知，復水后米粥感官評分隨著米粒烘干時間延長呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在浸泡前1.5 h感官評分變化較小，在干燥時間為2 h時復水后方便米粥感官評分達到峰值，隨后有下降趨勢。隨著熱風干燥時間增長，米粒內部與表面同時升溫，導致米粒中的游離水分逸出，使米粒達到烘干的目的。當干燥時間在2 h內時，米粒的內部結構未被破壞，保證了復水后的最佳感官品質。隨著干燥時間繼續(xù)增加，米粒樣品表面出現(xiàn)龜裂、內部結構被破壞，且長時間熱風干燥易導致米粒樣品出現(xiàn)色差[2]，復水后感官品質顯著下降。考慮到實際生產效能等因素，烘干時間不宜過長，因此選擇烘干時間2 h為最佳工藝參數(shù)。

圖3 烘干時間對方便米粥感官品質的影響

圖4 方便米粥的感官評分隨烘干時間變化趨勢

圖5 大米淀粉RVA特性對比圖

2.3 低聚果糖對大米淀粉RVA特性的影響

使用RVA快速黏度測定儀分別檢測蒸餾水浸泡大米（樣品1）和低聚果糖溶液浸泡大米（樣品2）的淀粉糊化特性。與蒸餾水浸泡相比，經過低聚果糖處理后的大米磨粉后，其大米淀粉峰值黏度、谷值黏度、崩解值、終值黏度、回生值都有顯著下降。其中大米淀粉峰值黏度和回生值是影響米粒硬度的主要指標，峰值黏度和回生值越高，表明米粒越硬、口感越差。這種現(xiàn)象可能是因為，在保溫期吸水溶脹后的淀粉顆粒會吸水溶脹，從而使大米在高溫和機械剪切力的作用下破碎，使大米黏度下降[11]。結果表明，低聚果糖的添加使米粒吸水性增加，從而使剪切力增大，使大米黏度下降更明顯。大米的短期回生是由于直鏈淀粉的纏繞引起的，而低聚果糖在米粒淀粉周圍形成的水合層影響了直鏈淀粉的重排，從而降低了米粒的回生值。

2.4 低聚果糖對方便米粥樣品中米粒質構特性的影響

為進一步分析方便米粥的食用品質，分別對新鮮熟化米粒（A組）、無低聚果糖浸泡處理方便米粥的復水米粒（B組）和低聚果糖浸泡處理方便米粥的復水米粒（C組）進行相關質構分析。因為質構參數(shù)中耐咀嚼性=硬度×彈性×膠黏性，因此選取米粒的彈性、硬度、膠黏性三個參數(shù)進行分析（表2）。

表2 低聚果糖對米粒影響質構分析表

根據(jù)圖6所示，與新鮮米粥相比，低聚果糖的浸泡處理明顯有助于降低方便米粥樣品的硬度，使之接近新鮮米粥米粒的硬度。這可能是因為低聚果糖降低了米粒中直鏈淀粉含量，從而降低米飯的硬度[12]。烘干處理并復水的樣品米粒彈性相比新鮮米粥米粒略有上升，而低聚果糖的添加改善了米粒彈性，使之更接近新鮮熟化米粒的口感。添加低聚果糖對米粒膠黏性的影響具有相同的趨勢，使得烘干后的米粒接近新鮮米粥米粒的品質。

圖6 米粒質構特性圖

圖7 米粥感官評分對比圖

2.5 方便米粥樣品與市售沖泡米粥感官評分對比

為了驗證試驗的加工工藝對方便米粥感官品質的提升效果，以最佳工藝參數(shù)制備方便米粥，與市面上銷量好、市場占有率高的方便米粥產品進行感官評分的對比。結果顯示，相較于市售米粥，方便米粥樣品感官評價的各項指標均有一定程度的提升。

3 結論

試驗探究了低聚果糖溶液浸泡處理對方便米粥品質的影響，通過對方便米粥加工工藝中低聚果糖溶液濃度、米粒浸泡時間、米粒烘干時間等三項關鍵工藝參數(shù)進行優(yōu)化，提升了方便米粥的食用品質。結果表明：在大米蒸煮熟化前，使用0.007 5%的低聚果糖溶液在40 ℃恒溫下浸泡25 min，有助于提升大米的吸水率和保水性、降低米飯的硬度，是提升大米淀粉的黏度、黏稠性的最佳條件。大米熟化后，80 ℃下烘干2 h，方便米粥復水后口感最佳。