基于變異系數(shù)的米飯口感測(cè)定方法研究

孔進(jìn)喜　王曉香　文雅　許雪燕

珠海格力電器股份有限公司　廣東珠海　519000

1　引言

米飯的食味特性是大米食用品質(zhì)評(píng)價(jià)中最重要的指標(biāo)之一，因此，開(kāi)展對(duì)米飯食味品質(zhì)的研究對(duì)米飯的批量生產(chǎn)有實(shí)際的指導(dǎo)意義。米飯感官評(píng)價(jià)即通過(guò)人的眼觀（米飯外觀形態(tài)）、鼻聞（風(fēng)味）、口嘗（口感）等方法對(duì)所蒸煮的米飯的形態(tài)、色澤、風(fēng)味和適口性的綜合評(píng)價(jià)[1]。米飯的質(zhì)構(gòu)特性在食味評(píng)價(jià)中占有相當(dāng)大的比重，其反映了米飯的適口性（軟硬度、彈性、粘性等）。在現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定[2]：口感較佳的米飯應(yīng)具備軟硬度適中、彈性大、爽滑、具有粘性但不粘牙的特性。米飯食味品質(zhì)評(píng)價(jià)主要包括感官指標(biāo)評(píng)價(jià)和物理化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)具有人為因素主觀性強(qiáng)，評(píng)價(jià)流程麻煩，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，評(píng)定結(jié)果離散性大等缺點(diǎn)，另外，理化評(píng)價(jià)則是對(duì)稻米的化學(xué)成分含量進(jìn)行測(cè)定，并與米飯的食味品質(zhì)建立相關(guān)性分析，進(jìn)而得出這些指標(biāo)與食味特性的相互關(guān)系[3]。但是，稻米由生米經(jīng)過(guò)加水加熱制成熟米飯后，其化學(xué)組成成分發(fā)生了一系列的變化，若采用理化指標(biāo)對(duì)米飯食用特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，較難直觀、準(zhǔn)確地反應(yīng)米飯的整體食用品質(zhì)。因此，如何應(yīng)用儀器設(shè)備對(duì)米飯的食用品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，越來(lái)越受到學(xué)者的重視。

測(cè)定米飯質(zhì)地的儀器主要有TPA質(zhì)構(gòu)儀、硬度粘度儀、通用實(shí)驗(yàn)儀等，質(zhì)構(gòu)儀通過(guò)模仿人的咀嚼過(guò)程，對(duì)米飯的質(zhì)構(gòu)做出客觀評(píng)價(jià)。本文研究在不同的觸發(fā)力、壓縮量和測(cè)試速度下，對(duì)米飯口感指標(biāo)測(cè)試值（硬度、粘附性、彈性和咀嚼性）的平均值和變異系數(shù)進(jìn)行分析，以考查米飯物性測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，從而為質(zhì)構(gòu)儀能夠快速、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)米飯?zhí)峁├碚撘罁?jù)。

2　材料與方法

2.1　材料與設(shè)備

大米，當(dāng)?shù)厥惺坶L(zhǎng)粒米；電飯煲，額定功率1200W；TMS-TOUCH質(zhì)構(gòu)儀，選擇圓柱形探頭，北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；UMA-M型電子稱，廈門(mén)聯(lián)貿(mào)易有限公司。

2.2　樣品制備

電子稱稱取600g大米放入容器中，加入室溫水，清洗2-3次，淘洗過(guò)的米從容器轉(zhuǎn)移至電飯煲內(nèi)鍋，按照1:1.5的水米比添加水，并蓋好鍋蓋，選擇“煮飯”功能的“勁道”口感，按下“開(kāi)始”按鈕，進(jìn)行蒸煮，直至烹飪結(jié)束。

2.3　試驗(yàn)方法

為了確定口感測(cè)試方法中參數(shù)的最佳匹配，選取觸發(fā)力、壓縮量、測(cè)試速度三個(gè)因素，分別記為1、2、3。樣品制備好后，趁熱從上層中心和邊緣以及下層中心和邊緣各取米飯80g，分別放入塑料盒中，作為待測(cè)樣品，并通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定米飯的硬度、粘附性、彈性和咀嚼性，分析每個(gè)因素對(duì)米飯口感指標(biāo)的影響。每個(gè)因素選取四個(gè)水平，進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過(guò)變異系數(shù)，選擇三個(gè)因素的最優(yōu)組合，確定口感測(cè)試參數(shù)。樣品在不同參數(shù)下分別進(jìn)行8次平行試驗(yàn)，并分析各個(gè)口感指標(biāo)的平均值和變異系數(shù)。

圖1　觸發(fā)力對(duì)米飯口感指標(biāo)的影響

圖2　壓縮量對(duì)米飯口感指標(biāo)的影響

2.3.1 單因素試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)方案如表1所示。

2.3.2 正交試驗(yàn)

三因素四水平正交試驗(yàn)方案如表2所示。

2.4　數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Office Excel 2007，SASS8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。以米飯口感指標(biāo)測(cè)定值的平均值和變異系數(shù)判斷米飯質(zhì)構(gòu)儀個(gè)設(shè)置參數(shù)條件下測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

3　結(jié)果分析

3.1　單因素試驗(yàn)

由圖1可知，隨著觸發(fā)力的增加，米飯的硬度和粘附性變化趨勢(shì)相同，均呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，當(dāng)觸發(fā)力為1.5N時(shí)，為硬度和粘附性變化的拐點(diǎn)；而米飯的彈性和咀嚼性均隨著觸發(fā)力的增加而下降。當(dāng)觸發(fā)力小于1.5N時(shí)，隨著觸發(fā)力的增加米飯的咀嚼性和彈性顯著降低，而當(dāng)其值超過(guò)1.5N時(shí)，兩個(gè)指標(biāo)的變化趨于平緩。

從圖2可知，米飯的硬度、粘附性和咀嚼性均隨著壓縮量的增大而增大，其中硬度、咀嚼性增加的幅度明顯大于粘附性；當(dāng)壓縮量大于85%時(shí)，米飯的硬度、咀嚼性和粘附性顯著增大。而彈性指標(biāo)隨壓縮量的增大變化不大，這表明彈性受壓縮量的影響不大。這與鄧靈珠[4]的研究結(jié)果相一致。

物性測(cè)試壓縮量是樣品被壓縮的距離與樣品原尺寸的比值，表征樣品被壓縮后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。不同的壓縮量使被測(cè)樣品發(fā)生的形變程度及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化各異。另一方面，因測(cè)試樣品自身特性的原因，不同的壓縮量對(duì)質(zhì)構(gòu)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大影響，使得測(cè)試結(jié)果波動(dòng)性較大。譬如，測(cè)試硬度較大的樣品（如面包、饅頭等），若設(shè)置的壓縮量太小，則測(cè)得的彈性、硬度等口感指標(biāo)偏小；反之，容易使樣品形變劇烈，硬度、彈性等指標(biāo)偏大。所以，應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象的特性選擇合適的壓縮量。

表1　單因素試驗(yàn)方案

表3　質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)對(duì)米飯口感指標(biāo)的影響

測(cè)試速度對(duì)米飯硬度、粘附性、彈性和咀嚼性的影響如圖3所示。由圖可得，與壓縮量相比，測(cè)試速度對(duì)米飯硬度、粘附性、彈性和咀嚼性的測(cè)試結(jié)果影響較小。隨著測(cè)試速度的加快，米飯的硬度呈先增大后降低的變化趨勢(shì)，咀嚼性的變化與硬度變化相反，呈先降低后增加的變化趨勢(shì)；而米飯的粘附性和彈性隨測(cè)試速度的增加變化幅度很小，說(shuō)明米飯粘附性和彈性不受測(cè)試速度的影響。

測(cè)試速度是質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測(cè)定時(shí)需要設(shè)定的另一重要參數(shù)。如果測(cè)試速度設(shè)置過(guò)大，則測(cè)試樣品在第一次被壓縮時(shí)瞬間形變，會(huì)影響樣品的恢復(fù)以及隨后進(jìn)行的第二次壓縮；反之，測(cè)試速度設(shè)置過(guò)小，則樣品在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)壓縮產(chǎn)生各種形變，由此獲得的測(cè)試曲線變得彎曲不平滑，產(chǎn)生的誤差較大。因此，選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試速度也是質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測(cè)試的關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)。

3.2　正交試驗(yàn)

觸發(fā)力、壓縮量和測(cè)試速度對(duì)米飯硬度、粘附性、彈性和咀嚼性的影響程度如表3所示，從中可知：壓縮量對(duì)米飯的口感指標(biāo)硬度、粘附性、彈性和咀嚼性均有極顯著影響；測(cè)試速度對(duì)米飯的硬度、彈性和咀嚼性也有極顯著影響，而對(duì)粘附性有顯著影響；觸發(fā)力對(duì)米飯的彈性和咀嚼性有極顯著影響，但對(duì)米飯的硬度和粘附性的影響不顯著。

可以通過(guò)變異系數(shù)的大小來(lái)衡量試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確與否，變異系數(shù)越小，則表明測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性越好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越準(zhǔn)確；反之，變異系數(shù)越大，表明測(cè)量結(jié)果較離散，重現(xiàn)性不好，測(cè)試結(jié)果越不準(zhǔn)確。圖4是16組正交試驗(yàn)的變異系數(shù)，第12組的變異系數(shù)最小，表明測(cè)試結(jié)果越準(zhǔn)確。基于本實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件，米飯口感測(cè)試參數(shù)為：壓縮量85%、觸發(fā)力2N、測(cè)試速度60mm/min。

4　總結(jié)

根據(jù)各個(gè)參數(shù)設(shè)置條件下米飯口感指標(biāo)硬度、粘附性、彈性和咀嚼性的測(cè)定結(jié)果平均值和變異系數(shù)表明：觸發(fā)力、壓縮量和測(cè)試速度的變化對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的硬度和咀嚼性影響程度較大，而對(duì)米飯的粘附性和彈性影響較小；設(shè)置壓縮量為85%、觸發(fā)力為2N、測(cè)試速度為60mm/min，米飯的質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性較好。

圖3　測(cè)試速度對(duì)米飯口感指標(biāo)的影響

圖4　十六組正交試驗(yàn)變異系數(shù)

[1] 周顯青， 王學(xué)鋒， 張玉榮， 等. 米飯食味品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展[J]. 糧油食品科技， 2013，21（1）：56-61.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15682-2008. 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法[J]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] Yu L.， Turner M.S.， Fitzgerald M.，et al. Review of the effects of different processing technologies on cooked and convenience rice quality[J]. Trend in Food&technology.2017，59：124-138.

[4] 鄧靈珠. 大米蒸煮與米飯物性及食味形成機(jī)理[D]. 河南：河南工業(yè)大學(xué)，2012.