2006年8月第21卷第4期中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and O ils A ss ociati onVol.21,No.4Aug.2006冻干方便米饭复水品质的研究陈天鹏1　李里特1　钱　平2(中国农业大学1,北京　100083)(总后军需装备研究所2,北京　100010)摘　要　本文采用三种不同冷冻工艺制作冻干方便米饭,通过分析其在不同温度下的复水速度和质地变化,研究影响复水品质的因素。

通过研究发现冻干饭粒的孔隙越大,内部结构越松散,米淀粉的回生越小,复水就越快,质地也越好。

由此提出了结构吸水和米淀粉吸水溶胀是冻干方便米饭的复水机制,通过分析这两种机制可以为改进工艺提供理论依据。

关键词　方便米饭　冷冻干燥　米淀粉　质地分析 大米作为主要的粮食作物是人们主食的重要组成部分。

随着社会发展,生活节奏的加快,人们对方便即食型食品的需求日渐增长。

经过热水浸泡或短时间蒸煮后便可食用的方便米饭成为继方便面之后又一种方便化的主食,但是由于方便米饭复水或复热后的口感仍然不尽人意,所以真正被消费者接受的产品很少[1]。

目前脱水型的方便米饭主要是通过热风干燥的,对于影响复水后的品质研究主要集中在原料品种和米淀粉老化方面。

而对于冻干方便米饭因为其生产成本很高,且无法连续化生产,所以并没有受到市场的关注,相关的研究也很少,但是冻干方便米饭具有可以干吃、可以和配菜混合干燥、重量轻、风味好等优点,在军队、航海、登山探险等领域有着很大的应用前景[2]。

冻干方便米饭的复水品质包括:复水后的口感和复水速度。

理想的产品应该是在较短的时间内充分复水,达到和新鲜蒸饭相似的口感。

本文采用不同的冷冻工艺制作方便米饭,通过研究不用温度下的复水品质,探讨影响复水品质的因素,为进一步改进工艺提供理论依据。

1　材料与方法1.1　实验原料大米品种:Ⅱ2070,籼型杂交米,购自中国农科收稿日期:2005-08-11作者简介:陈天鹏,男,1979年出生,硕士研究生,食品科学与营养工程专业院水稻研究所,2003年收获。

1.2　主要实验仪器电饭煲:ECJ-DY030J型　S ANY O水浴锅:S HH W21　北京长风仪器仪表有限公司低温实验箱:WD4005　重庆实验设备厂高速粉碎机:F W100　天津泰斯特仪器公司分析天平:精确至0.001g　AK2140　OHAUS公司(美国)质地分析仪:T A-XT p lus　Stable M icr o Syste m s 公司(英国)真空冷冻干燥机:GE NESI S25型　V irTis公司(美国)差示扫描量热仪:(DSC)Pyris1型　Perkin El2 mer(美国)扫描电子显微镜:(SE M)S-570　H I T ACH I(日本)1.3　冻干方便米饭的制备蒸饭:称取200g大米,淘洗三次,加入300g水(控制米/水重量比为1/1.5),浸泡20m in,然后放入电饭煲,通电,15m in后跳挡,取出。

冷冻:将蒸制好的米饭散开,平铺在托盘上,放入低温实验箱保存12h。

分别制作温度在-10℃、-20℃、-40℃的样品,每种样品做三个平行样。

冻干:将冷冻后的样品放入真空冷冻干燥机中,干燥约40h后取出。

样品水分含量降至5%以下。

1.4　含水量的测定(文献[3]有改进)精确称取约3g的粒型完整的冻干样放入小烧杯中,记录重量A,加入过量的50℃热水,立即放入中国粮油学报2006年第4期50℃的水浴锅中保温,并计时,其间用小勺搅动让米粒充分复水。

3m in时取出,将复水饭粒放在滤纸上吸干表面多余的水分,然后再次称量并记录重量B。

(B-A)/B即为50℃复水3m in的含水量。

按照上述方法依次测定50℃、70℃和90℃复水3m in,5m in,8m in,10m in,15m in和20m in时的含水量。

1.5　物性测定(文献[4]、[5]有改进)使用T A-XT p lus质地分析仪,采用TP A(Tex2ture Pr ofile Analysis)模式,挑选复水后完整饱满的饭粒,平放于载物台,一次只测定一粒米,平行8次。

分别测定冻干方便米在50℃、70℃、90℃复水3m in 、5m in、8m in、10m in、15m in和20m in时的TP A参数。

在此文的研究中着重考虑Hardness和Gumm iness两项指标,因为前者是影响口感的主要因素,后者是反映饭粒复水形成胶体特性的重要指标。

其中Gu mm i2ness=Hardness/Cohesiveness。

实验参数:p re-s peed:1mm/s;test-s peed:0.5mm/s;post-s peed:1mm/s;压缩比90%;两次压缩时间间隔5s;探头型号S MS P35。

1.6　DSC法测定淀粉的回生度(文献[6]有改进)将冻干方便米粉碎,过120目筛。

取2mg粉末于铝盒中,加6μl水,然后密闭,在室温下(25℃)平衡约15h。

标准铟校准,用密封空铝盒作参比。

初始温度:25℃,终止温度100℃,升温速率15℃/m in。

所得曲线用随机软件分析。

回生度用焓的变化值(ΔH)表示。

ΔH值越大,回生程度就越高。

1.7　扫描电子显微镜(SE M)观察冻干样的表面(2000倍)和内部断面(300倍)的孔隙结构。

2　结果与讨论2.1　Hardness的变化规律及解释从图1中可以看出:2.1.1　随着复水时间的延长,hardness值逐渐降低。

复水时,水逐渐进入饭粒,将组织软化,所以压缩时应力逐渐减小。

2.1.2　同一种冻干样复水时,随着水温的增高, hardness值降低。

水温越高,水分子动能也越高,水进入饭粒组织就越快,和组织中淀粉及蛋白质等成分结合也就越快,这就促使饭粒的软化速度加快,造成hardness值的降低。

图1　三种冻干样在不同温度复水时Hardness的变化曲线2.1.3　在复水初期(3m in时),三种冻干样在50℃和70℃水浴中复水的hardness值比较接近,并且明显高于90℃复水的值,也就是说冻干样在90℃复水时的软化速度明显高于50℃和70℃复水。

在图1中可以看出,三种样品在90℃复水3m in时的复水率比50℃和70℃的高,对于相同原料的样品,含水量大硬度也就越小。

2.1.4　在复水后期(20m in时),-10℃和-20℃冻干样在70℃和90℃复水的hardness值比较接近,而在50℃水浴中的硬度则明显偏高。

-40℃样在复水20m in时,hardness值按照复水温度由低到高而由大2第21卷第4期陈天鹏等　冻干方便米饭复水品质的研究到小比较均匀的分布。

产生这种现象的主要原因是因为糊化后的米淀粉在冷冻时发生了回生,这种回生(如图4所示)随着冷冻温度的降低而增加。

回生程度越高,复水时米淀粉就越难吸水溶胀,并且水温越低也越难糊化。

因此,-10℃和-20℃冻干样在70℃和90℃复水后期由于水温较高,时间较长,淀粉组织的溶胀程度比50℃水浴中的高,所以硬度也随之降低。

2.2　Gumm iness 的变化规律及解释从图2中可以看出:图2　三种冻干样在不同温度复水时Gumm iness 的变化曲线2.2.1　随着复水温度的升高和复水时间的延长,gu mm iness 值逐渐降低。

这种现象产生的原因跟hardness 值降低比较类似。

Gumm iness 值的变化本质上与胶体中水分的含量和分布有着紧密的联系。

当饭粒由酥脆的固体开始吸水,组织就会产生黏弹性,但是由于吸水并不均匀,外层复水时内层还是干燥状态,所以测得gumm iness 值偏高,随着复水率的升高,其值会逐渐降低。

2.2.2　在gumm iness 的变化曲线中有起峰现象,峰值的出现随着复水温度的升高而提前,随着制作冻干样时冷冻温度的降低而提前。

由于gu mm iness 是表观值,随着复水的进行,组织软化导致gumm iness 值的降低趋势,同时还有米淀粉糊化形成弹性体,导致gumm iness 值升高的趋势,当后者的趋势占主导地位时就形成了峰值,这种趋势会随着饭粒含水量的增加、结构松散而变弱,gumm iness 值又会继续下降。

复水温度的提高有利于米淀粉的糊化,制作冻干样时冷冻温度的降低可以减少米淀粉的回生程度(见图4),在复水时也会有利于米淀粉的糊化,从而较快的形成弹性体,所以会导致峰值的提前出现。

峰值的出现标志着饭粒形成原有的黏弹性。

2.3　冻干方便米饭的复水机制冻干方便米饭的复水包括结构吸水和米淀粉吸水溶胀。

结构复水是指饭粒在冻干工艺中形成了蜂窝状的孔隙结构,遇水会吸水填充其孔隙,致使饭粒逐渐回软,孔隙越大,吸水回软速度也越快。

米淀粉吸水溶胀是由于新鲜蒸饭经过冻干后,饭粒中存在着大量的糊化淀粉(a 化淀粉),在遇水后这些淀粉会重新糊化。

两种机制共同决定着冻干方便米饭的复水速度,在不同阶段和条件下各自的影响程度不同。

从图3上可以看出:2.3.1　随着复水温度的升高,含水量也升高,说明复水速度加快。

这是因为两种复水机制都受复水温度影响的。

温度越高,水分子能量越高,可以较快的填充饭粒结构中的孔隙,促进结构吸水;同样水温越高,越容易使米淀粉糊化,加快米淀粉吸水溶胀。

2.3.2　-10℃冻干样在复水整个阶段的含水量都比其他两种样品高,说明其复水速度快。

这是因为新鲜的蒸饭在-10℃条件冷冻时,由于温度梯度小,冻结速率相对较慢,冰晶在饭粒组织内生成的体积较大,以致冰晶在后期干燥时升华,留下了较大的孔隙(如图5、6所示),这使得结构吸水机制在-10℃冻干样复水时起了主要作用,即使米淀粉在-10℃时产生了较多的回生(如图4所示),复水时淀粉不能完全吸水溶胀,但复水速度仍然比-20℃和-40℃冻干样快。

2.3.3　在复水前8m in 的阶段,-40℃冻干样的含水量要高于-20℃冻干样,说明前者的复水速度快于后者。

这是因为两者表面的孔隙结构相似(如图5所示),所以在复水初期两者在结构吸水方面相差不3中国粮油学报2006年第4期大。

而前者米淀粉的回生程度比后者小,所以米淀粉吸水溶胀的速度快,这也表明了在此阶段米淀粉的回生程度决定了复水速度。

2.3.4　在复水阶段后期,-20℃冻干样的含水量又逐渐高于-40℃冻干样,说明前者的复水速度超过后者。

如图6所示,-20℃冻干样的内部孔隙结构远比-40℃冻干样要松散,和-10℃冻干样比较接近,当饭粒表面复水完全后,大量的水进入内部,这时-20℃冻干样的结构吸水速度会比-40℃冻干样快,而在复水阶段后期随着米淀粉逐渐糊化完全,其吸水速度也减缓,因此-20℃冻干样的含水量在后期会高于-40℃冻干样。

从图中也可以看出,两条吸水曲线的交叉点会随着复水温度的升高而提前,也证实了高温可以加快米淀粉糊化,其吸水对整个饭粒的含水量影响也提前减弱。