超高壓處理對薏仁蒸煮及食用品質的影響

王俊國，汪鴻, ，耿浩源，陳俊，于殿宇，宋玉卿*

1. 吉林工商學院（長春 130507）；2. 東北農業大學食品學院（哈爾濱 150030）

薏仁（Coix seed）在我國又名薏米、薏苡仁、水玉米，在全國各地均有種植。薏仁是一種營養全面的谷物，薏仁不僅富含蛋白質、脂肪、粗纖維及碳水化合物，而且還含有豐富的Ca、P、Fe等營養元素[1]。薏仁中的蛋白質含有18種氨基酸，并且含量比其他谷物高；其脂肪含量是大米的30倍；其所含淀粉也容易被人體消化吸收[2]。薏仁不僅具有很高的食用價值，而且還有較高藥用價值，是傳統中藥[3]。近幾年，對薏仁的營養價值開展諸多研究，結果表明，薏仁具有抗癌、降血脂、減肥美容、提高免疫力等功能。

薏仁雖然營養功能和藥用價值很高，但薏仁淀粉顆粒結構致密、較為堅硬，不容易糊化。在進行蒸煮加工時，耗費時間長，能源消耗量大，并且較長的蒸煮時間破壞薏仁中部分營養成分。劉曉娟等[4]將薏仁與糯米的淀粉進行對比，發現薏仁中淀粉含量比糯米低得多；薏仁淀粉顆粒的粒徑比糯米淀粉得小；薏仁淀粉的初始糊化溫度和熱焓值均高于糯米淀粉；薏仁淀粉結晶度也比糯米淀粉得高；薏仁難糊化的原因可能與薏仁中淀粉結構有關，而且淀粉的熱焓值、初始糊化溫度、結晶度比較高。

王輝[5]研究超聲波處理對薏仁蒸煮品質的影響，由試驗結果可以看出，超聲波處理過的薏仁表面不再光滑，有很多裂紋，導致薏仁的硬度和蒸煮時間有明顯降低，而且薏仁的咀嚼度和彈性也有較大提高。劉曉娟等[6]將薏仁用高溫短時氣流膨化法進行處理，研究表明，處理后的薏仁比未處理的薏仁明顯減少蒸煮時間；糊化度也有顯著增加；多糖的損失顯著降低；而且淀粉的消化性大幅度增加。尚未發現有研究采用超高壓技術處理薏仁，改變其蒸煮特性和食用品質。

超高壓技術是指將食品物料密封在彈性容器或耐壓裝置中（通常為水或其他介質作為傳遞壓力的介質），在高靜壓下（通常為100～1 000 MPa）處理，達到改變食品的物理和化學特性的效果。超高壓處理與傳統的加工方法相比，淀粉改性、蛋白質改性方面具有很大的優勢。經過超高壓處理能促進淀粉糊化。在1982年，Muhr等[7]研究發現，馬鈴薯、小麥、豌豆淀粉經過超高壓處理，糊化溫度會降低；馬成林等[8]研究表明，700 MPa時，保壓5 min即可使淀粉完全糊化；超高壓協同浸泡處理，可以提高米飯消化特性，降低抗性淀粉的含量[9]；超高壓能改善蛋白質的凝膠性，蛋白質在經過超高壓處理后，無論顏色、風味、透明度、硬度、彈性都取得良好特性[10]。

由于薏仁淀粉很難糊化，食用時必須經過長時間的蒸煮，使口感不佳，限制其在食品加工方面的利用。基于此，試驗研究超高壓處理對薏仁的最適蒸煮時間的影響，以及超高壓處理后薏仁的蒸煮特性和食用品質的變化，以適應口感的需求和擴大其應用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏仁（初始含水率8.9%±0.6%，上海健瀾園農業科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

DHG-907電熱鼓風干燥箱（上海合誠儀器有限公司）；TA-XT2質構儀（英國SMS公司）；722-P電子天平（常州電子天平有限公司）；HPP.L3超高壓處理設備（上海大隆生物工程技術有限公司）；TCP2-B全自動色差計（北京億奧儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 薏仁處理方法

稱取薏仁1 000 g，平均分為5份，在室溫去離子水中浸泡3 min后，撈出瀝干，裝入聚乙烯（PE）蒸煮袋中，真空熱封。取4份樣品，分別在100，200，300和400 MPa高壓處理30 min，溫度為30 ℃。取1份樣品在常壓（0.1 MPa）條件下30 ℃保溫30 min，作為參照樣品。將處理后的樣品分別稱質量，然后放入瓷碗中，按照水米比4∶1加入去離子水，將瓷碗置于蒸鍋內加熱。薏米蒸煮過程結束，用勺子將熟化后的薏仁米飯攪動疏松，冷卻一段時間后，于4 ℃保藏備用。

1.3.2 分析測定方法

1.3.2.1 外觀品質的測定

按照參考文獻[11]的方法，測量處理后薏仁的樣品含水率，計算如式（1）。

式中：m1為處理前薏仁質量，g；m2為處理后薏仁質量，g。

用全自動色差計測定處理后薏仁的白度，機器預熱5～10 min，校準設備，將裝有樣品的樣品盒插入檢測室中檢測，并記錄結果。

采用比色法測定[11]薏仁的透光率。

試驗操作各進行3次，以平均值作為試驗結果。

1.3.2.2 蒸煮特性的測定

采用玻璃板-白芯法[12]測定薏仁的最適蒸煮時間，在薏仁蒸煮過程中，每隔1 min取出適量薏仁米粒，放置在紗網上，迅速用流動的自來水冷卻米粒，除去表面水分，選取5粒樣品于清潔的試驗臺上，用玻璃板將其逐個壓扁，如果薏仁的中間沒有白芯即為煮熟，5粒樣品全部煮熟時，即得出薏仁的最適蒸煮時間。

薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后質量的比值，取蒸煮后的薏仁樣品，測量并記錄其質量，持水率的計算如式（2）。

式中：m3為蒸煮前薏仁質量，g；m4為蒸煮后薏仁質量，g。

將蒸煮至最適蒸煮時間的薏仁樣品冷卻至室溫，用置換法測定薏仁樣品蒸煮前后的體積，體積膨脹率的計算如式（3）。

式中：V1為蒸煮前薏仁體積，mL；V2為蒸煮后薏仁體積，mL。

試驗操作各進行3次，以平均值作為試驗結果。

1.3.2.3 質構特性的測定

將測試類型調為TPA質構分析，選用直徑P36 mm探頭，質構儀參數設置為：數據獲取速度10 p/s；測前速度2 mm/s；力20 g；測后速度1.00 mm/s；測試速度1.00 mm/s；停留時間2.00 s；壓縮程度70%。從樣品中隨機選取3粒大小基本一致的完整薏仁，以中心對稱的形式擺放在載物臺中心，保持表面平整，平行測定10次，剔除差異很大的曲線，取平均值。

1.4 數據處理

所得數據采用SPSS 19.0統計軟件和Origin 8.6軟件進行統計分析處理。

2 結果與分析

2.1 超高壓處理對薏仁的含水率和外觀品質的影響

超高壓對樣品處理后，薏仁外觀和水分含量見表1。經過100，200，300和400 MPa的超高壓處理，薏仁含水率由處理前的10.11%分別升高到17.70%，25.22%，30.95%和31.66%，說明超高壓處理對薏仁的含水率影響較大，并且處理的壓力增高，薏仁吸水量加大。薏仁的白度是指薏仁樣品的顏色與固定參比色塊的相似程度，它是評價薏仁外觀的重要標準，是影響消費者對薏仁接受程度的重要因素之一。薏仁的白度指數由未處理的17.8%上升到19.5%，20.2%，21.5%和21.2%，表明超高壓處理能提高薏仁的白度。薏仁的透光率能反映薏仁皮層的形態和完整性。超高壓處理對薏仁的透光率略有降低，可見超高壓處理對薏仁的皮層沒有較大破壞作用。綜合考慮，處理壓力在300 MPa時對薏仁的含水率和外觀品質較好。

表1 超高壓處理下薏仁的含水率和外觀品質

2.2 超高壓對蒸煮特性的影響

從表2中可以看出，處理壓力較高時薏仁的蒸煮時間大大縮短。100，200，300和400 MPa超高壓將薏仁的最適蒸煮時間相比于未處理的薏仁分別減少0.8，4.4，17.6和21.7 min，這可能與超高壓處理增加薏仁淀粉的糊化程度有關，超高壓處理時，可使外部的水分滲入薏仁顆粒內部，淀粉顆粒吸水后產生膨脹，高壓下部分淀粉發生糊化現象[13]。薏仁的持水率是薏仁在蒸煮前后質量的比值，反映薏仁在蒸煮過程中吸水能力的大小。經過超高壓處理，薏仁的持水率相比于未處理薏仁有增加，壓力在300 MPa時增加最多，但是在400 MPa壓力處理下，薏仁的持水率又降低，可能是壓力太高，以至于流失了一些淀粉，同時蛋白質發生變性所致。超高壓使薏仁在體積膨脹程度方面增加的并不明顯，僅比未處理的薏仁增加0.54%，可能是超高壓并沒有使薏仁的皮層破壞，而限制薏仁在蒸煮時體積的膨脹。從經濟角度和數據結果分析可見，處理壓力在300 MPa時對薏仁的蒸煮特性有利。

2.3 超高壓處理對薏仁質構特性的影響

表3是經過超高壓處理，熟制薏仁的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度、黏附性試驗數據，300和400 MPa的各項數據很接近，考慮到經濟性，再結合300 MPa對薏仁的外觀品質和蒸煮特性較好，所以在后續試驗中沒有考慮4 000 MPa的影響。

表2 超高壓處理對薏仁蒸煮特性的影響

表3 不同超高壓處理的薏仁質構特性變化

從圖1可見，超高壓處理能夠降低薏仁的硬度，而且處理壓力越大，薏仁的硬度降低得越多。由圖2可以看出，薏仁的彈性在超高壓處理后也有提高，但隨著處理壓力升高，薏仁的彈性一直保持在0.60左右，并沒有顯著提高。由圖3可知，經過超高壓處理的薏仁在黏聚性方面與未處理的薏仁相比呈現上升態勢。由圖4可知，薏仁的咀嚼度相比未處理的薏仁增加較多，隨著處理壓力升高，薏仁的咀嚼度也逐漸增加，說明超高壓處理能夠增加薏仁的咀嚼度。由圖5可見，經過超高壓處理后，薏仁黏附性的絕對值比未處理薏仁的黏附性略有上升，且處理壓力增大時黏附性的絕對值也加大。薏仁的主要成分淀粉顆粒結構致密、較為堅硬，淀粉顆粒難以膨脹，經過浸泡、超高壓處理、蒸煮后，淀粉顆粒結構發生改變、糊化度提高、蛋白質變性等，從而使其硬度、彈性、黏聚度、咀嚼度等更適合大眾口味。從經濟和食用品質方面綜合考慮，300 MPa處理壓力對薏仁的質構特性有利。

圖1 壓力對薏仁硬度的影響

圖2 壓力對薏仁彈性的影響

圖3 壓力對薏仁黏聚性的影響

圖4 壓力對薏仁咀嚼度的影響

圖5 壓力對薏仁黏附性的影響

3 結論

經過對薏仁浸泡、超高壓處理、蒸煮，研究薏仁的外觀品質、蒸煮特性和質構特性。超高壓100，200，300和400 MPa處理的薏仁與未處理的薏仁相比，含水率提高；薏仁的白度增加；薏仁的透光度略有降低。在300 MPa處理壓力時薏仁的外觀品質較好。處理壓力較高時薏仁蒸煮時間大為縮短；熟制薏仁的持水率相比于未處理薏仁，在300 MPa時增加最多；超高壓使熟制薏仁在體積膨脹程度方面增加并不明顯。處理壓力300 MPa時對薏仁的蒸煮品質有利。與未處理的薏仁相比，超高壓處理能夠降低熟制薏仁的硬度；熟制薏仁的彈性提高；熟制薏仁的黏聚性增加；熟制薏仁的咀嚼度也明顯增強。300 MPa處理壓力對薏仁的食用品質較為有利。