響應面法優化方便米飯蒸煮工藝

周 薇，邢 明，李遠志，*（.廣東科貿職業學院，廣東廣州50430；.華南農業大學食品學院，廣東廣州5064）

響應面法優化方便米飯蒸煮工藝

周 薇1，邢 明2，李遠志2，*
（1.廣東科貿職業學院，廣東廣州510430；
2.華南農業大學食品學院，廣東廣州510642）

研究了方便米飯生產蒸煮過程中蒸煮條件對米飯品質的影響。選擇對米飯品質影響較大的蒸煮時間、米水比、蒸煮功率為自變量，米飯復水時間為響應值，利用響應面分析方法，模擬得到二次多項式回歸方程的預測模型，并優化出蒸煮工藝的最佳條件為：蒸煮時間6.5min，米水比1∶6.5，蒸煮功率1600W，此時方便米飯復水時間為4.17min。

方便米飯，蒸煮，響應面法，優化

米飯是我國三分之二以上人口的主食，在人們生活中占有重要地位。隨著生活水平的提高和工作節奏的加快，方便食品需求量日益增大，作為主食的米飯方便化成為發展趨勢。然而目前生產的方便米飯，普遍存在復水性差，口感和復水速度都與傳統米飯差異較大[1]。對于α化方便米飯生產工藝方面的研究，目前基本集中在原料適應性[2-4]、浸泡處理[5-6]和干燥條件[7-8]對產品品質的影響以及生產工藝的優化方面。

蒸煮是方便米飯生產的關鍵工藝。大米的蒸煮時間、米水比、蒸煮溫度等對米飯品質有較大的影響。工業上普遍存在兩種蒸煮方式，一種是稍煮后再蒸，直到把大米蒸熟；另一種是直接把大米煮熟。直接煮熟制成的成品由于煮制時間長，提高了米粒的膨脹度，使水分滲透到了米粒內部，提高了糊化度。并且干燥前米粒的吸水量越大，干燥后的復水速度越快，這樣使大米的營養物質不易損失，并保持了米飯的風味，使得產品的品質好。本研究采用的是直接把大米煮熟的方法，探討了蒸煮條件對方便米飯復水后品質的影響，為進一步改進工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料大米 東莞市太糧米業有限公司生產的太糧香軟米，市售。

DK-8D電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司；DGG-9420A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司；MC-SF194電磁爐 廣東美的生活電器制造公司；JA2003A電子天平 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 方便米飯工藝流程

大米→淘洗→浸泡→蒸煮→離散→干燥→冷卻→整理→包裝→成品。

1.3 實驗方法

1.3.1 方便米飯理化指標的測定 按照GB/T 15682測定方便米飯的復水率、膨脹率、復水時間等理化指標[9]。

1.3.1.1 米飯復水率的測定 準確稱取方便米飯成品m1置于燒杯中，加入5倍沸水并立即加蓋復水5min后立即瀝干，并用吸水紙吸干表面水分后稱重m2，復水率（%）用m2表示。

1.3.1.2 米飯膨脹率的測定 稱取0.50g樣品于已盛有5mL水的10mL量筒內，量取體積V1。將同等質量的上述樣品復水8min，取出后用吸水紙吸干表面水分，量取體積V2。

1.3.1.3 米飯復水時間的測定 稱取一定量的方便米飯置于燒杯中，倒入方便米飯重量3倍的熱水，于水浴中保溫，一定時間后，在表面取2～3粒米飯，放在玻璃板上，蓋上同樣規格的玻璃板，用雙手壓緊。如無白心，則表明方便米飯已完全復水。記錄此時消耗的時間即為方便米飯的復水時間。

1.3.2 方便米飯感官品質評定 采用類項標度檢驗法中的數值標度法，由20人組成評審小組對復水后方便米飯的色澤、形態、滋味、香味和口感進行感官評定，各項指標滿分10分，總分為50分[10]。詳細評分標準見表1。

表1 方便米飯感官評分標準Table 1 Instant rice sense organ score

1.3.3 單因素實驗

1.3.3.1 蒸煮功率對方便米飯品質的影響 準確稱取100.0g大米若干份，淘洗后按米水比1∶1.8進行浸泡34min，瀝水后分別于500、800、1300、1600、1900W條件下進行蒸煮至米粒完全ɑ化，離散后烘干得到方便米飯，測定其復水率、膨脹率和復水時間，并進行感官評定。

1.3.3.2 蒸煮米水比對方便米飯品質的影響 準確稱取100.0g大米若干份，淘洗后按米水比1∶1.8進行浸泡34min，于1300W條件進行蒸煮至米粒完全ɑ化，蒸煮米水比分別為1∶4.0、1∶5.0、1∶6.0、1∶7.0和1∶8.0。離散烘干后得到方便米飯，測定其復水率、膨脹率和復水時間，并進行感官評定。

1.3.3.3 蒸煮時間對方便米飯品質的影響 準確稱取100.0g大米若干份，淘洗后按米水比1∶1.8進行浸泡34min，于1300W條件按米水比1∶7.0進行蒸煮至米粒完全ɑ化，蒸煮時間分別為5.5、6.0、6.5、7.0、7.5min。離散、烘干后得到方便米飯，測定其復水率、膨脹率和復水時間，并進行感官評定。

1.3.4 響應面法對方便米飯蒸煮工藝進行優化 綜合單因素實驗結果，根據Box-Behnken響應面設計原理，設計3因素3水平的實驗，實驗因素和水平設計見表2。

表2 實驗因素水平編碼表Table 2 Experimental factors-level coding table

2 結果與分析

2.1 單因素實驗各個因子對方便米飯品質的影響

2.1.1 蒸煮功率對方便米飯品質的影響 由圖1和圖2可以看出，隨蒸煮功率的升高，米飯復水率、膨脹率變化幅度不大，當蒸煮功率為1300W時復水時間相對較短，方便米飯感官評分較高。功率較小時，大米完全α化需要時間較長，功率太大煮出來的米飯粘度大[11]，綜合考慮認為1300W是方便米飯蒸煮的最佳功率。

圖1 蒸煮功率對方便米飯復水率和膨脹率的影響Fig.1 Effect of cooking power on the rehydration rate and inflation rate of instant rice

圖2 蒸煮功率對方便米飯復水時間和感官品質的影響Fig.2 Effect of cooking power on the rehydration time and sense organ quality of instant rice

2.1.2 蒸煮米水比對方便米飯品質的影響 由圖3、圖4可看出，隨著米水比的增加，方便米飯的復水率、膨脹率呈現波浪形變化，單總體變化趨勢不大。蒸煮米水比為1∶7時，方便米飯復水時間最短，感官評分較高。綜合考慮選擇方便米飯的蒸煮米水比為1∶7。

圖3 蒸煮米水比對方便米飯復水率和膨脹率的影響Fig.3 Effect of rice/water ratio on the rehydration rate and inflation rate of instant rice

圖4 蒸煮米水比對方便米飯復水時間和感官品質的影響Fig.4 Effect of rice/water ratio on the rehydration time and sense organ quality of instant rice

2.1.3 蒸煮時間對方便米飯品質的影響 由圖5和圖6可以看出，隨著蒸煮時間的延長，米飯復水率、膨脹率和復水時間呈現波浪式變化，在蒸煮時間為7.0min時，方便米飯復水率、膨脹率達到了較高值，復水時間較短，感官評分較高。可能是由于蒸煮時間過長，米飯粘度過大，對復水后米飯的品質影響較大。綜合考慮選擇方便米飯的蒸煮時間為7.0min。

圖5 蒸煮時間對方便米飯復水率和膨脹率的影響Fig.5 Effect of cooking time on the rehydration rate and inflation rate of instant rice

圖6 蒸煮時間對方便米飯復水時間和感官品質的影響Fig.6 Effect of cooking time on the rehydration time and sense organ quality of instant rice

2.2 響應面實驗結果

從單因素實驗結果來看，復水率、膨脹率及感官評分的整體變化趨勢不大，而復水時間對于方便食品來講是一個很重要的評價指標，因此以蒸煮時間、米水比、蒸煮功率為自變量，以方便米飯復水時間為響應值進行優化，實驗方案及結果見表3。

表3 Box-Behnken實驗設計及結果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

運用SAS軟件對表3實驗數據進行回歸擬合，得到方便米飯復水時間對以上3個因素的二次多項回歸模型為：

Y=-113.269+31.13917X1+4.648333X2+0.007542X3-2.271667X12-0.23X1X2+0.000167X1X3-0.225417X22-0.000833X2X3-0.000014X32

對該模型進行回歸方差分析的顯著性檢驗，結果見表4，回歸模型系數的顯著性檢驗結果見表5。

由表4可知，總模型的p＜0.05，表明回歸模型顯著。由表5可知，模型的一次項X2、二次項X22的影響顯著，二次項X12的影響極顯著，說明各因素對米飯復水時間的影響不是簡單的線性關系。相關系數R2= 0.9280，說明模型擬合程度很好，可用來分析和預測方便米飯蒸煮處理工藝條件。根據回歸方程，作響應面分析，如圖7所示。從圖7可以看出，在所選的范圍內存在極值，X1、X2的交互作用較強，編碼值較大的X1和X2反而使得響應值Y有減小的趨勢。通過軟件分析，確定方便米飯蒸煮的最佳工藝為：蒸煮時間6.5min，米水比1∶6.5，電磁爐功率1600W，此時方便米飯復水時間為4.17min。

表4 各項回歸的方差分析Table 4 Analysis of variance for the regression

表5 回歸模型系數顯著性檢驗Table 5 Significant test of regression coefficient

圖7 蒸煮時間和米水比對方便米飯復水時間影響的響應曲面Fig.7 The response surface effect of cooking time and rice/water ratio on the instant rice rehydration time

為了檢驗模型的有效性，在已建立的數學模型實驗范圍內，利用SAS軟件優化出1組數據，通過實驗將實測值與預測值進行比較。如表6所示，該實驗條件下誤差值在2%以下，可見該模型可以較好的反映蒸煮處理的工藝條件，也證明了響應面法在優化蒸煮工藝處理條件參數的可行性。

表6 模型的實驗驗證Table 6 Test verification model

3 結論

本文在單因素實驗的基礎上，將響應面法應用于優化方便米飯的蒸煮工藝。實驗結果表明，米水比及其平方項對方便米飯的復水時間的影響顯著，蒸煮時間的平方項對方便米飯復水時間的影響極顯著。說明蒸煮時間、米水比對方便米飯復水時間的影響不是簡單的線性關系。回歸分析和驗證實驗結果表明，此方法合理可行。得到方便米飯蒸煮的最佳條件為：蒸煮時間6.5min，米水比1∶6.5，蒸煮功率1600W，此時方便米飯的復水時間為4.17min。

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Optimization of cooking process for instant rice by response surface method

ZHOU Wei1，XING Ming2，LI Yuan-zhi2，*
（1.Guangdong Vocational College of Science and Trade，Guangzhou 510430，China；2.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

To study the influence of cooking conditions in cooking process on the quality of instant rice，influencing factors including cooking time，rice/water ratio，and cooking power were taken as independent variables，and rice rehydration time was taken as response value.Response surface methodology was adopted to perform the regress equations calculation and response analysis.The best condition of optimizing the cooking process as follows：cooking time 6.5min，rice/water ratio 1∶6.5，and cooking power 1600W，under the conditions，the rehydration time of the produced instant rice was 4.17min.

instant rice；cooking；response surface methodology；optimization

TS201.1

B

1002-0306（2014）12-0287-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.054

2013－09－11 *通訊聯系人

周薇（1983-），女，講師，研究方向：食品加工、營養與檢測。

廣東省教育部產學研結合項目（2012B091000006）。