米水比對米飯食用品質的影響

沙文軒, 章海風, 朱文政, 劉 薇, 史祥忠, 蔣明均, 袁 夢, 周曉燕

(揚州大學旅游烹飪學院1,揚州 225127)

(江蘇省淮揚菜產業化工程中心2,揚州 225127)

(中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室3,揚州 225127)

米飯的烹飪方法多種多樣,在家庭中常用電飯煲制作,在行業中則常用蒸箱制作大批量米飯。不管何種烹飪方法,確定米飯食味品質的關鍵成分即是水分,水分與淀粉糊化程度直接相關,并能在米飯表面形成一層膠質,從而影響米飯的膠黏性。在米飯內部的水分如果分布不均勻,也會導致米飯硬度增加[1]。

米飯的加工工藝中,米水比是米飯制作的重要參數之一,國內外針對烹制米飯時米水比的研究主要集中在特定品種大米的食味品質及理化性能,或對特定的商業化米飯進行的消化特性研究。Li等[2]通過對冷鏈米飯不同米水比的淀粉消化特性、淀粉結構及儲藏特性進行研究,發現了較少米水比的淀粉消化率更容易受到儲藏時間的影響,形成更多的淀粉有序結構,在一定程度上能加劇回生作用的形成。袁玉潔等[3]對不同米水比雜交秈稻米粒的理化性質、食味品質進行分析,得出了低直鏈淀粉雜交秈米的最佳米水比為1∶1.3,高直鏈淀粉雜交秈米的最佳米水比為1∶2.3。徐琳娜等[4]通過米飯食味計對不同預處理的不同品種米飯進行研究,結果表明了不同大米在不同米水比的情況下的食味品質差異主要為不同大米之間蛋白質含量的影響,蛋白質含量的多少決定了米飯的吸水性能。目前還鮮有針對家庭烹煮米飯品質研究,國內的研究也停留在米水比對米飯理化性質的影響,感官品質大部分利用米飯食味計檢測,未涉及消化特性、水分分布等方面。其中米飯的食用品質的研究主要集中于理化性質、水分分布、質構特性、感官色度、淀粉消化等方面,Ma等[5]研究了4種大米的化學成分之間的差異,結合感官評價,最終確定了淀粉對口感的貢獻度最大,其次是礦物質、氨基酸和蛋白質。Cheng等[6]利用差示掃描量熱法和X-射線衍射儀對米飯性質進行研究,采用體外淀粉水解法測定米飯消化率,發現了經過半煮處理的米飯具有更高的抗性淀粉和慢消化淀粉含量,具有潛在的保健作用。

目前研究主要集中在米飯的品質改良、特定大米品種的蒸煮實驗以及采用新的加工工藝提高米飯的營養保健價值,這類研究主要針對的群體是糧食企業而非廣大民眾,不具有一定的普適性。通過改變米水比來對米飯的水分分布、消化特性、質構色度、感官評價等進行研究,在人們可調控的范圍內了解淀粉消化特性等各指標與米水比之間的關系,為家庭選擇合適米水比提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南粳香米;α-淀粉酶(40 000 U/mL),糖化酶(100 000 U/mL);無水乙醇、鹽酸、冰醋酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、無水亞硫酸鈉、苯酚、葡萄糖、乙酸鉛、硫酸鈉、石油醚(沸程30～60 ℃)、甲基紅均為分析純。

1.2 儀器及設備

ZG-TP101精密天平,可調1 000 W封閉式電爐,HH-1恒溫水浴鍋,MB-FB08M30電飯煲,TMS—PRO質構儀,AccuFat-1050核磁共振分析儀,3nH電腦色差儀,SHZ-82氣浴恒溫振蕩器,722N可見分光光度計,CA-HM卡路里分析儀。

1.3 工藝流程

淘米(共3遍,每遍5 s)→浸泡(50 ℃水溫浸泡30 min)→煮制(米水質量比分別為1∶0.9、1∶1.1、1∶1.3、1∶1.5、1∶1.7,電飯煲300 W煮制30 min)→25 ℃冷卻30 min待測。

1.4 方法

1.4.1 低場核磁共振(LF-NMR)測定

利用LF-NMR測定米飯內部水分分布。取30 g米飯樣品,用保鮮膜將其包裹放入塑料紅色透明核磁管內,保鮮膜封口,置于核磁共振儀中檢測每個樣品的弛豫時間。采用CPMG脈沖序列測定樣品中自旋-自旋弛豫時間T2。檢測參數：接收增益=60 dB,回波間隔=400 μs,采樣點數為2 048,掃描次數為16,間隔時間=2 000 ms。

1.4.2 質構測定

采用質構儀測定米飯硬度等指標。將冷卻后的米飯取出,用鑷子夾入模具中制成長寬為3 cm,高為0.6 cm的飯粒團,采用圓柱形探頭(P35)進行質構測試。具體的參數為：距離8 mm,測前速率1 mm/s,測試速率為1 mm/s,下壓程度70%,測試力0.1 N,觸發值25 g,2次壓縮時間間隔5 s。

1.4.3 色澤測定

采用電腦色差儀進行測定。取30 g米飯,用電腦色差儀對其6個不同點進行測量,米飯的色澤由亮度(ΔL)、紅綠度(Δa)、黃藍度(Δb)表示。白度(ΔW)參照式(1)進行計算。

(1)

1.4.4 熱值測定

采用卡路里測量儀進行測定,預熱30 min后將米飯樣品置于卡路里樣品鍋中進行測量,記錄水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物、卡路里數值。

1.4.5 淀粉含量測定

參考GB 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》酸水解法進行測定。

1.4.6 淀粉消化特性

參考Englyst等[7]的方法略有改動。稱取1 g米飯樣品,加入10 mL醋酸鈉緩沖溶液(0.2 mol/L)10 000 r/min均質10 s,置于37 ℃氣浴恒溫震蕩箱中恒溫10 min,加入4 mL糖化酶(15 U/mL)和1 mL α-淀粉酶(290 U/mL),置于37 ℃恒溫振蕩,分別于0、10、20、30、60、90、120、180 min取樣0.5 mL,加入4.5 mL無水乙醇,4 000 r/min離心15 min,用DNS法測定樣品中葡萄糖含量。并計算快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗性淀粉(RS)含量、水解指數(HI)和體外血糖生成指數(eGI)：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

血糖生成指數(eGI)=39.7+0.549×HI

(7)

式中：Gt為樣品酶水解t時間產生的葡萄糖質量/mg;G20為樣品酶水解20 min后產生的葡萄糖質量/mg;G120為樣品酶水解120 min后產生的葡萄糖質量/mg;FG為酶水解前樣品中葡萄糖的質量/mg;TS為總淀粉質量/mg;AUC樣品為樣品水解曲線下的面積;AUC白面包為白面包水解曲線下的面積。

1.4.7 感官評定

由10名專業的感官評定員進行米飯感官評分測定,評分標準參考GB/T 15682—2008《糧油檢驗稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》并進行一定修改,感官評分標準見表1。

表1 米飯的感官評分標準

1.4.8 數據分析

所有實驗每個樣品重復至少2次,通過Excel 2010整理實驗數據,Origin 軟件繪制圖表,SPSS 23.0對數據進行單因素方差分析,使用Duncan多重檢驗方法,數值為平均值±標準誤差。

2 結果與分析

2.1 米水比對米飯水分分布的影響

低場核磁技術中弛豫時間的長短取決于質子的移動或禁止的狀態,所形成的峰面積中,T21為強結合水,T22為弱結合水,T23為自由水[8]。由表2可知,隨著米水比中加水量的增加,T22和T23的弛豫時間與峰面積都呈上升趨勢,并在1∶1.5后顯著增長,由于單個米粒的吸水量并不均勻,而吸水量跟糊化程度之間有必然聯系[9],這說明了加水量達到米飯質量的1.5倍后,單個米粒吸水量總體上升明顯,越來越多的淀粉慢慢達到最大吸水量而發生膨脹,形成總體程度更大的糊化,并且在淀粉破裂的同時也有更多水分滲出,從而增加了弱結合水和自由水的弛豫時間。強結合水沒有顯著性變化。

表2 米水比對米飯水分分布的影響

2.2 米水比對米飯質構特性的影響

米飯的食味屬性起主要決定作用的有硬度、彈性、咀嚼性、黏附性等。由表3可知,隨著米水比中加水量的增加,米飯的硬度、咀嚼性呈下降趨勢,這與米飯內部淀粉糊化程度和水分含量有關,淀粉糊化的越充分,米飯越柔軟,并且更容易消化吸收。硬度和黏附性來自大米中淀粉的膠質化[9],所以,水分添加量越多,米飯的膠質化越嚴重,硬度和咀嚼型越低,黏附性越高。當加水量為米質量的1.5倍后,其硬度及咀嚼性下降更為明顯,這說明了當米水比為1∶1.3時,米飯已經吸收了足夠多的水分,如果在此基礎上再次增加水的質量比,將導致米飯糊化程度過大,米飯破裂嚴重,結構被破壞。

表3 米水比對米飯質構特性的影響

2.3 米水比對米飯色澤的影響

米飯的色度是評價米飯感官指標的重要因素之一,一般來說ΔL和ΔW越高,米飯的品質越好,其與淀粉糊化程度有關。糊化程度越高,米飯的ΔL和ΔW最高,但是糊化程度過高的米飯會影響食用品質[10]。由表4可知,米飯的亮度及白度隨著米水比中水分質量的增大總體呈現上升的趨勢,這可能是因為在加熱過程中,淀粉顆粒遇水膨脹,產生明膠化反應,降低了淀粉的結晶度,糊化后的米飯由于表面膠體的存在而對光具有更強的反射作用,從而提高了米飯的亮度及白度[11]。

表4 米水比對米飯色澤的影響

2.4 米水比對米飯熱值的影響

表5列出了米飯的基礎營養成分以及卡路里的變化。由表5可知,隨著水分含量的增加,碳水化合物和淀粉由于水分質量分數的增大而均呈現縮小的態勢,蛋白質和脂肪則沒有太大的變化,卡路里也隨著水分的增加而減少。另外碳水化合物是包括單糖、雙糖、多糖,而米飯中的多糖幾乎為淀粉和少量纖維素,隨著加水量的增大,米飯中的還原糖游離出來的更多,這可能是因為烹飪時的水分有利于淀粉降解成還原糖,而還原糖對消化性和米飯的甜味具有一定的貢獻[12]。

表5 米水比對米飯熱值的影響

2.5 米水比對米飯淀粉體外消化特性的影響

由圖1可知,隨著加水量的增大,米飯各個時間點的淀粉水解率也呈上升態勢,這與米飯中的還原糖含量、內部結構、糊化程度有關,總體而言,米飯吸收過量的水后,其組織開始崩解,糊化程度增加,淀粉滲出,降解出部分還原糖,從而提高淀粉的水解率,結合表6可知,隨著加水量的增加,大大提高了RDS的含量,減少了RS的含量,并且eGI值也隨之上升,這與熱值的分析相同,較高的eGI值會導致糖尿病的發生,其與RDS的含量呈顯著正相關性,都是對人體健康不利的因素[13]。加水量的增加提高了淀粉降解率,淀粉分子分裂的同時形成具有部分還原糖的膠質,相較于淀粉更容易被酶所消化,進而提高了eGI值。在加水量為米飯質量的1.3倍之前,米飯RDS的上升趨勢還不是很高,隨著加水量的提高,米飯的RDS上升速度增長了3～4倍,這是因為隨著淀粉糊化程度的增加,米飯中的裂紋也隨之變多,當米水比超過了1∶1.3后,米飯慢慢的開始出現了“爆花”現象,裂紋的存在能夠增加水的擴散及水解酶對淀粉分子內部的接觸,影響淀粉的酶解進程[14]。從淀粉消化性而言,為了遏制RDS的吸收及血糖指數的升高,米水質量比應為1∶1.3左右。

圖1 不同米水比米飯的淀粉水解率

表6 米水比對米飯消化特性的影響

2.6 米水比對米飯感官品質的影響

由圖2可知,隨著加水量的增大,感官評分呈現先增后減的趨勢,當米水比為1∶0.9時,米飯表現為口感很硬,色澤發灰,入口有渣,而米水比為1∶1.7時米飯則出現了較多的“爆花”現象,米粒有部分破裂,導致整體口感偏軟,水分含量增大而導致感官評分變低。當米水比為1∶1.3時,米飯表現出良好的食味品質,米粒完整有彈性,符合大部分人的感官要求。在米水比為1∶1.1～1∶1.5時,感官評分均在80分以上,這可能是因為人們的口味差異,有些人喜歡品嘗較軟的飯,有些人更傾向于有嚼勁的飯,總的來說,當米水比為1∶1.3時,感官評分最高,品質最好。

圖2 不同米水比對米飯感官評分的影響

3 結論

對不同米水比的米飯的水分分布、質構、色差、熱值以及淀粉消化特性進行了測定分析,發現不同米水比的米飯各指標之間大多數都存在著顯著性差異(P<0.05),并且在米水比從1.3變化到1.5時,其大部分指標如RDS含量、淀粉最終水解率和T23峰面積等數值上升速度均增加數倍,eGI值則不斷提高。但是過高的eGI值和卡路里會提高人體血糖,可能引起糖尿病、肥胖等疾病,綜合考慮食用品質,結合實驗數據分析,最終推薦粳米煮飯米水質量比在1∶1.3～1∶ 1.5 之間,盡量不要超過1∶ 1.5,其食味品質相對較高。