制作工藝及干燥方法對速食小米粥品質的影響探究

辛卓霖,李鴻萱,韓宛君,許 鑫,蔣黎明,李 良

(東北農業大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030)

制作工藝及干燥方法對速食小米粥品質的影響探究

辛卓霖,李鴻萱,韓宛君,許 鑫,蔣黎明,李 良*

(東北農業大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030)

對速食小米粥的制作工藝進行探究,通過正交實驗確定了最佳工藝參數,并對其干燥方法進行了比較分析。結果表明:單甘脂與β-環狀糊精添加比為3 g/kg∶5 g/kg,浸泡溫度為55 ℃,浸泡時間為40 min,蒸煮時間為10 min是速食小米粥的最佳制作參數;冷凍輔助熱風-微波干燥法是制備速食小米粥的最佳干燥方法,具體為:先在-20 ℃條件下冷凍20 h,再置于80 ℃熱風干燥40 min,最后用240 W微波處理5 min。此方法能明顯提高復水性,復水時間為6.5 min,產品感官品質達到最優。

小米,速食粥,冷凍輔助熱風-微波干燥,復水性,感官品質

小米是我國傳統的糧食作物,為“五谷”之首,至今已有7300多年的栽培史[1]。小米營養價值豐富,膳食纖維、礦物質元素、多酚類物質的含量與質量位居谷物前列。除賴氨酸含量偏低外,其他氨基酸比例基本符合WTO提出的理想模式[2-3]。同時小米蛋白是一種低過敏性蛋白,特別適宜于孕產婦、嬰幼兒、病人食用[4]。國外研究表明,小米多酚具有很強的抗氧化活性,有降血糖、降膽固醇及預防潰瘍等生理功效[5-6]。隨著對小米深加工產品不斷開發與深入,以小米為原料開發的高營養食品愈發受到人們的歡迎,其主要適合嬰幼兒、老人、病人等食用,也可作為早餐食品、美容食品和特殊食品[7]。

方便速食粥是20世紀80年代末、90年代初才在我國食品工業中逐漸興起的一種方便食品,它是采用現代糧食加工物理改性技術加工制成的速食產品[8]。目前,國內學者對速食粥成產工藝研究取得了一些成果。白云霏等[9]通過添加β-環狀糊精提高了米粥的復水性、穩定性,但對感官品質未做深入研究,張敏等[10]采用微波—真空干燥方式、黃華等[11]采用二次蒸煮方式、王立東等[12]采用微波-熱風干燥法制作速食粥,但真空設備成本較高、微波熱風法在產品外觀、復水性上未能達到較好的統一效果,而二次蒸煮雖利于工業生產,但產品率較低。本實驗研究了添加劑對產品制作工藝、感官品質、復水性等方面的影響,得出最優的工藝參數;并通過干燥方式的研究,提出了冷凍輔助熱風-微波干燥法制備小米速食粥,以期為小米方便食品的進一步研究與開發提供借鑒參考。

表1 感官評價方法Table 1 Method of sensory evaluation

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小米 北大荒集團;單甘脂、β-環狀糊精 市售。

DHG-9240A熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司;HH-6 數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;AL204電子太平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;MM-2270M微波爐 青島海爾微波制品有限公司;新飛BCD-252K冰箱 新飛電器集團有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 工藝流程如下[13]:將小米進行篩選,清除霉變粒、砂石等雜質;清洗為去除原料表面粉末狀雜質及灰塵。浸泡的目的是使小米充分吸水,有利于蒸煮時充分糊化[14],因此吸水量是浸泡環節的重要考察參數。糊化程度高則不易回生,復水后不易出現硬心[15]。加入糊化劑,能改善淀粉顆粒與其他組分的相互作用,促進糊化進程與效果,間接影響成品復水率。蒸煮能使小米充分糊化,糊化程度越好,復水率越高。但應在充分糊化的前提下,保證米粒完整性。干燥后將成品速食粥進行真空包裝,防止產品吸水變質。

1.2.2 速食小米粥質量評價

1.2.2.1 復水率的測定 準確稱取方便米粥成品質量 A(g),置于燒杯中,加入25 mL、100 ℃開水,攪拌,并立即加蓋。待復水5 min后,瀝干水,用吸水紙將米粒表面的水吸干,稱重,復水后米粥成品質量即為B(g),復水率用 B/A的值表示[16-17]。

1.2.2.2 復水時間的測定 將5.00 g米粥成品米粒置于100 ℃開水中加蓋,每隔30 s取一粒小米,放入玻璃板上,蓋上同樣規格的玻璃板,用雙手壓緊。觀察玻璃板上的米粒有無白芯,直至無白芯為止。記錄時間,即為方便米飯的復水時間。[18]

1.2.2.3 吸水量的測定 取5.00 g小米,洗凈后置于燒杯內,加入一定量室溫的蒸餾水后置于恒溫水槽內浸泡一定時間,取出瀝干表面水分,再稱其質量,每個樣品重復3次,取平均值為樣品的統計值,根據下式計算小米吸水量[19]。

Y(%)=(m1-m0)/m0×100

式中,Y為吸水量,m0為浸泡前小米質量(g),m1為浸泡后小米質量(g)。

1.2.2.4 感官評價方法 小米速食粥感官評價方法見表1。

1.2.3 單因素實驗

1.2.3.1 糊化劑添加量的確定 用電子天平稱取5.00 g經篩選的小米,清洗后置于50 ℃恒溫水浴箱中浸泡40 min,并將親水單甘脂(X)和β-環狀糊精(Y)分別以1、3、5 g/kg和5、8、10 g/kg的濃度兩兩組合分別進行實驗,考察糊化劑添加量對小米復水率的影響。

1.2.3.2 浸泡時間的確定 用電子天平稱取5.00 g篩選的小米,清洗后置于50 ℃恒溫水浴箱中浸泡20、30、40、50、60 min,并加入0.09 g親水單甘脂和0.15 gβ-環狀糊精,考察浸泡時間對速食小米粥吸水量的影響。將浸泡后的小米蒸煮12 min,干燥并測定吸水量。

1.2.3.3 浸泡溫度的確定 用電子天平稱取5.00 g經篩選的小米,清洗后置于30、40、50、60、70 ℃恒溫水浴箱中浸泡40 min,并加入0.09 g親水單甘脂和0.15 gβ-環狀糊精,考察浸泡溫度對小米復水率的影響。將浸泡后的小米蒸煮12 min,干燥并測定吸水量。

1.2.3.4 蒸煮時間的確定 用電子天平稱取5.00 g經篩選的小米,清洗后置于50 ℃恒溫水浴箱中浸泡40 min,并加入0.09 g親水單甘脂和0.15 gβ-環狀糊精,將浸泡后的小米蒸煮9、12、15、18、21 min,干燥并測定復水率。

1.2.4 正交實驗 結合各工藝步驟的單因素實驗結果,采用熱風干燥法(熱風溫度為80 ℃),以浸泡時間、浸泡溫度、蒸煮時間為影響因素進行3因素3水平的正交實驗,以產品復水率為指標,確定最終工藝參數,正交實驗設計見表2。

表2 L9(34)正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of L9(34)orthogonal experiment

1.2.5 干燥工藝的比較分析 用電子天平稱取5.00 g經篩選的小米,清洗后置于50 ℃恒溫水浴箱中浸泡40 min,并加入0.09 g親水單甘脂和0.15 gβ-環狀糊精,將浸泡后的小米蒸煮12 min。取蒸煮后的小米為5.00 g,平鋪于直徑為90 mm的平皿中,厚度大概為0.5 cm,分別采用:

1.2.5.1 熱風干燥法 將熱風干燥箱熱風溫度分別調至60、70、80、90、100 ℃,并測定干燥時間,小米成品復水率、復水時間。

1.2.5.2 微波干燥 將微波爐微波功率分別調至80、240、400、560、800 W,并測定干燥時間,小米成品復水率、復水時間。

1.2.5.3 熱風-微波干燥 先進行熱風干燥,再進行微波干燥。熱風時間為10、15、20、25、30、35、40 min,熱風溫度使用單獨熱風干燥時最佳溫度,微波功率使用單獨微波干燥時的最佳功率。測定干燥時間,小米成品復水率、復水時間。

1.2.5.4 冷凍輔助熱風干燥 將冰箱冷凍溫度調至-20 ℃,冷凍時間為16、20、24、28、32 h,熱風溫度使用單獨熱風干燥時最佳溫度,并測定熱風干燥時間,小米成品復水率、復水時間。

1.2.5.5 冷凍輔助熱風-微波干燥 先進行冷凍,再進行熱風干燥,最后進行微波干燥。冷凍時間采用冷凍輔助熱風干燥時最佳冷凍時間,微波功率均采用單獨干燥時的最佳參數值,熱風時間為10、15、20、25、30、35、40 min,并測定微波干燥時間,小米成品復水率、復水時間。

2 結果與分析

2.1 糊化劑添加量的確定

糊化劑添加量對小米速食粥品質影響結果如表3、圖1所示。

表3 米粥糊化劑添加量實驗結果Table 3 The experimental results of the adding pasting agent

親水單甘脂作為表面活性劑可使米粒、淀粉與其形成復合體,提高米粒表面的親水性,使水分易均勻滲透到米粒內部[20-21]。通過表3(實驗2、5、8,3、6、9,4、7、10)可以看出,在環糊精添加量不變的條件下,隨著單甘脂(X)添加量的增加,小米的復水性逐漸提高或先升高后降低。觀察圖1發現,單甘脂添加量增大時,米粥在氣味、口感方面的感官評分逐漸降低,色澤、外觀結構及分層情況良好。主要是因為隨著單甘脂含量增多,米粥在蒸煮時產生異味,影響了氣味與口感評分。

β-環狀糊精可降低淀粉的糊化焓、提高淀粉糊化溫度,從而改善、提高淀粉谷物食品的糊化特性[22]。此外,β-環狀糊精外壁親水性的羥基以氫鍵作用力與直鏈淀粉α-單螺旋外層羥基結合形成不溶性絡合物,從而對淀粉回生起到延緩作用[23]。由表3(實驗2、3、4,5、6、7,8、9、10)可以看出,在單甘脂添加量不變的條件下,隨β-環狀糊精(Y)添加量的增加,米粥復水率呈降低趨勢。觀察圖1發現,β-環狀糊精添加量增大時,產品口感得到改善,米粒柔軟不黏,口感較佳。綜合復水率及感官評分,認為糊化劑添加量為單甘脂3 g/kg、β-環狀糊精5 g/kg時效果較好。

圖1 糊化劑添加量對速食米粥感官品質的影響Fig.1 Effect of the adding pasting agent on the sensory quality of instant gruel

2.2 浸泡時間的確定

浸泡時間對吸水量的影響見圖2。由圖2可知,浸泡時間在20～40 min時,吸水量隨著浸泡時間的增長而上升,并在40 min左右時達到峰值,此時小米體積略有增加。分析認為小米吸水過程分為吸脹吸水—吸水滯緩—吸水飽和三個階段,小米在20～30 min時處于快速吸水階段,由于小米內部滲透壓遠大于外部[24],因此小米大量吸水。30～40 min時處于吸水滯緩階段,小米內外滲透壓逐漸接近,吸水速率減緩。40 min后吸水量維持穩定,最終達到飽和。

圖2 浸泡時間對吸水量的影響Fig.2 Effect of the soaking time on soakage

2.3 浸泡溫度的確定

浸泡溫度對吸水量影響結果如圖3所示。由圖3可知,浸泡溫度在30～50 ℃,復水率隨溫度的升高而上升,在50 ℃左右時吸水量達到最高,隨后吸水量逐漸下降。受溫度影響,小米體積有較大增加,顆粒基本保持完整,稍有開裂,色澤變淺。分析認為30～50 ℃小米處于可逆脹潤階段,淀粉分子在水中加熱逐漸升溫,淀粉通過氫鍵作用結合部分水分子而分散,吸水量逐漸上升。浸泡溫度大于50 ℃以后,小米吸水量降低,這主要與米粒在浸泡期間的吸水程度和水溶性物質的損失有關。

圖3 浸泡溫度對吸水量的影響Fig.3 Effect of the soaking temperature on soakage

2.4 蒸煮時間的確定

蒸煮時間對小米復水率影響結果如圖4所示。由圖4可知,蒸煮時間在9～12 min時,復水率隨蒸煮時間的延長而增加,并在12 min時達到最高,此時小米顆粒大部分出現輕微開裂,色澤變淺,米湯產生渾濁。12 min后復水率開始逐漸下降。分析認為9～12 min時,小米顆粒大量吸水膨脹,淀粉分子間的氫鍵破壞加劇,淀粉糊化程度逐步加深。到達最高點時,分子之間的締合狀態被拆散,高度水化形成凝膠體系。大量水分子處于淀粉分子間,使米粒組織結構疏松化[25],因而米粒干燥后復水率提高。12 min后復水率下降,主要與過度蒸煮導致米粒的損失有關[26]。

圖4 蒸煮時間對復水率的影響Fig.4 Effect of the cooking time on rehydration ratio

2.5 工藝參數的優化組合

工藝參數優化組合正交實驗結果見表4。

由表4可知,對速食小米粥復水性影響較大的因素依次為:浸泡時間>浸泡溫度>蒸煮時間,提高浸泡溫度、在保證小米完全糊化的前提下縮短蒸煮時間,可以達到提高復水率的目的。從正交實驗可得,在實驗6組合的條件下,速食小米粥的復水率最高,為最佳工藝參數。此時的工藝參數為浸泡時間40 min,浸泡溫度55 ℃,蒸煮時間10 min,復水率為3.81。在此條件下,小米色澤、完整性較佳,感官品質最優。

表4 L9(34)正交實驗設計及結果Table 4 Design and results of L9(34)orthogonal experiment

2.6 干燥方法對速食小米粥品質的影響

2.6.1 熱風干燥對速食小米粥品質的影響 熱風干燥對小米品質的影響見表5。

表5 熱風干燥對速食小米粥品質的影響Table 5 Effect of the hot-air drying on the quality of instant millet gruel

由表5可知,隨著熱風溫度的升高,產品復水率呈現先升后降的趨勢。80 ℃時產品復水率最高,干燥后米粒完整性良好,色澤變化小。但80 ℃后米粒出現少量龜裂和破碎,色澤略微變深。綜合分析認為,熱風干燥后的產品復水性、完整性、色澤較好,但存在干燥時間長(>50 min),復水時間長(>10 min)的缺點。

2.6.2 微波干燥對小米品質的影響 微波干燥對小米品質的影響見表6。

表6 微波干燥對速食小米粥品質的影響Table 6 Effect of the microwave drying on the quality of instant millet gruel

由表6可知,隨著微波功率的上升,產品復水率先增高后降低,240 W時復水率最高,干燥后小米出現較大程度的龜裂,色澤加深,240 W后龜裂、色澤程度加深,甚至出現焦糊。分析認為由于微波加熱過程中,小米內外同時加熱,由于加熱過快,內部水分不能及時排出,水蒸氣對小米表面產生沖擊,進而產生較大程度的破碎[27]。綜合來看,微波干燥能明顯提高干燥時間,但對產品復水性、色澤、顆粒完整性影響較大。

2.6.3 熱風-微波干燥對小米品質的影響 熱風-微波干燥對小米品質的影響見表7。

表7 熱風-微波干燥對速食小米粥品質的影響Table 7 Effect of the hot air-microwave drying on the quality of instant millet gruel

由表7可知,隨著熱風時間的增加,微波干燥時間變短,產品復水率基本呈現上升趨勢,并在40 min達到最高。分析認為,熱風的加入縮短了小米內外水分差,使得微波后產品破碎情況減輕。熱風-微波干燥與單獨微波干燥相比,產品復水性上升,顆粒較為完整,色澤變化較小;而與單獨熱風相比,干燥時間大為縮短。

2.6.4 冷凍輔助熱風干燥對小米品質的影響 冷凍輔助熱風干燥對小米品質的影響見表8。

由表8可知,隨著冷凍時間的增長,熱風干燥時間也相應延長,產品復水性呈下降趨勢,冷凍20 h時復水性最好。干燥后的小米顆粒完整性極好,色澤略微變淺。分析認為冷凍處理能較好的保留小米的形態、色澤,在顆粒內部形成分布均勻且較小的冰晶,形成疏松,均勻的微孔結構,[28]從而提高復水率;但過長時間的冷凍會使得冰晶形成過大且不均勻,破壞米粒內部結構,影響復水率。綜合看來,冷凍輔助熱風干燥能明顯提升小米復水性、且米粒完整性極好,但存在處理、干燥時間過長的問題。

表8 冷凍輔助熱風干燥對速食小米粥品質的影響Table 8 Effect of the freezing assisted hot-air drying on the quality of instant millet gruel

2.6.5 冷凍輔助熱風-微波干燥對小米復水性的影響 由表9可知,在冷凍時間一定的條件下,隨著熱風干燥時間的延長,微波干燥時間逐漸縮短,復水率逐漸增高,復水時間縮短。熱風干燥35 min后,復水率基本穩定,產品感官品質保持不變。

表9 冷凍輔助熱風-微波干燥對小米復水性的影響Table 9 Effect of the freezing assisted hot air-microwave drying on millet qrehydration

2.6.6 干燥方法的比較分析 對干燥方法按其最優條件下獲得的樣品復水率進行比較,結果見表10。

表10 干燥方法對復水率的影響Table 10 Effect of the drying methods on rehydration ratio

注:同列不同字母差異顯著p<0.05。

如表10所示,冷凍輔助熱風-微波干燥產品與冷凍輔助熱風干燥復水率無明顯差異,而明顯高于其他3種干燥方式獲得的復水率(p<0.05);但是冷凍輔助熱風-微波干燥時間較冷凍輔助熱風干燥時間大為縮短;產品品質上佳,遠好于微波單獨干燥時產品品質。基于上述比較可以看出,冷凍輔助熱風-微波干燥基本集熱風、微波、冷凍輔助熱風干燥的優點,改善了產品復水性、產品品質。

3 結論

通過正交實驗優化,確定浸泡時間為40 min、浸泡溫度為55 ℃、蒸煮時間為10 min時產品復水性最好。對干燥方法的比較分析,實驗證明冷凍輔助熱風-微波干燥法具有與冷凍輔助熱風干燥法相近的高復水率,為4.32,與單獨熱風相比,具有更短的干燥時間,為45 min;與熱風、微波干燥相比,又具有更高的感官品質。

[1]張超,張暉,李冀新.小米的營養及應用研究進展[J].中國糧油學報,2007,22(1):51-55.

[2]王勇.小米的營養價值及內蒙古小米生產加工現狀[D].呼和浩特:內蒙古大學,2010.

[3]林汝法,柴巖,廖琴,等.中國小雜糧[M].北京:中國農業科學技術出版社,2002:91-107.

[4]宋東曉,高德成.小米的營養價值與產品開發[J].糧食加工,2005(1):21-24.

[5]Pradeep P M,Yadahally N Sreerama. Impact of processing on the phenolic profiles of small millets:Evaluation of their antioxidant and enzyme inhibitory properties associated with hyperglycemia[J]. Food Chemistry,2015(169):455-463.

[6]Rajesh Devisetti,Sreeram N.Yadahally,Sila Bhattacharya. Nutrients and antinutrients in foxtail and proso millet milled fractions:Evaluation of their flour functionality[J]. LWT-Food Science and Technology,2014(59):889-895.

[7]Daul C B,Morgan J E,Lehrer S B. Hypersensitivity reactions to crustacea and mollusks.[J]. Clinical Reviews in Allergy & Immunology,1993,11(2):201-22.

[8]劉明,孫志堅,于國萍,等.加工工藝對玉米方便速食粥食用品質的影響[J].食品科學技術學報,2014,32(3):32-37.

[9]白云霏,張清,沈群.即使小米粥的開發工藝及品質研究[J].食品科學,2011,36(11):130-134.

[10]張敏,劉輝,楊明,等.速食小米粥的研制[J].食品工業科技,2010,31(6):209-211.

[11]黃華,王毅,劉學文.小米方便粥生產工藝研究[J].糧食加工,2011,36(6):64-66.

[12]王立東,張桂芳,包國鳳,等.微波熱風復合干燥制備速食小米方便粥的復水性研究[J].糧食與飼料工業,2013(6):25-28.

[13]江洪波,謝君.高蛋白方便營養粥的工藝研究[J].糧油食品,2006(4):78-81.

[14]吳素萍. 干燥方法對方便米粥復水性的影響[J].糧食加工與食品機械,2005(9):74-76.

[15]李瑾,李汴生.α-方便米飯加工工藝及產品品質研究[J].食品工業科技,2008(11):299-302.

[16]熊善柏,周習才,熊明,等.方便米飯生產工藝研究[J].糧食與飼料工業,1995(10):12-15.

[17]張暉,毛錦生.酶法改善方便米飯復水性的研究[J].西部糧油科技,2000,25(1):30-32.

[18]黃偉坤.食品檢驗與分析[M].北京:中國輕工業出版社,1989:596.

[19]李積華,黃茂芳,鐘業俊.綠豆浸泡過程研究[J].食品科技,2008,33(11):161-165.

[20]產思玉.早秈米品質改良劑的研究[J].西部糧油科技,1998,(6):42-44.

[21]李兆龍.米飯添加劑[J].食品工業,1992(4):37-39.

[22]Kim H O,Hill D.Physical characterisical of wheat sarch granule gelatinzation in the presence of cycloheptaamylose[J]. Cereal Chemistry,1984(61):432-435.

[23]田耀旗,徐學明,金征宇,等.β-環糊精抑制淀粉回生初探[J].食品科學,2008,29(6):49-51.

[24]吳小勇,曾慶孝,田金河,等.綠豆的浸泡工藝及其對綠豆種子萌發的影響研究[J].食品工業科技,2004(2):104-108.

[25]趙謀明,李璇,林偉峰,等.常用食品膠粘度和懸浮關系的研究[J].食品科學,1997(18):6-10.

[26]王世忠. 方便大米粥生產工藝及糊化回生機理研究[D]. 天津:天津大學,2010.

[27]高飛.微波、遠紅外、真空冷凍及其與熱風聯合干燥對紅棗品質的影響[D].晉中:山西農業大學,2013.

[28]李瑞杰,張慜,孫金才. 冷凍干燥與后續真空微波聯合干燥開發草莓休閑食品[J].食品與生物技術學報,2009,28(4):456-461.

《食品工業科技》愿為企業鋪路、搭橋！

Effect of processing technology and drying methods on the quality of instant millet gruel

XIN Zhuo-lin,LI Hong-xuan,HAN Wan-jun,XU Xin,JIANG Li-ming,LI Liang*

(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

The processing parameters and drying technique of instant millet gruel was studied to determine the optimal processing parameters by orthogonal test. Result showed the best processing parameters are the additive ratio of monoglyceride andβ-cyclodextrin is 3 g/kg∶5 g/kg,soaking at 55 ℃ for 40 min,then cooking for 10 min;Freezing assisted hot-air and microwave drying is the best method:freezing the gruel in-20 ℃ for 20 h firstly,then hot-air drying in 80 ℃ for 40 min,finally drying in 240 W for 5 min with microwave. This method has the best rehydration(rehydration time of 6.5 min)and sensory quality.

millet;instant gruel;freezing assisted hot-air and microwave drying;rehydration;sensory quality

2016-07-18

辛卓霖(1996-)，男，大學本科，研究方向：食品科學與工程專業，E-mail：xinzlneau@163.com。

*通訊作者:李良(1981-)，男，博士，副教授，研究方向：農產品精深加工，E-mail：liliangneau@163.com。

東北農業大學大學生SIPT創新訓練資助項目(2016)。

TS201.1

B

:1002-0306(2017)04-0283-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.045