发芽糙米重组米制备方便米饭的研究

吴 伟 吴晓娟 从竞远 林亲录(中南林业科技大学食品科学与工程学院；稻谷及副产物深加工国家工程实验室,长沙 410004)

发芽糙米重组米制备方便米饭的研究

吴 伟 吴晓娟 从竞远 林亲录
(中南林业科技大学食品科学与工程学院；稻谷及副产物深加工国家工程实验室,长沙 410004)

研究双螺杆挤压对发芽糙米重组米复水性能、营养成分及糊化特性的影响，随后以发芽糙米重组米为原料制备方便米饭，研究蒸煮和干燥工序对发芽糙米重组米方便米饭食用品质的影响。结果表明：螺杆转速120 r/min，三、四区挤压温度120 ℃、物料含水量20%时，发芽糙米重组米复水率最高，且糊化特性优于发芽糙米；相比于发芽糙米，发芽糙米重组米总淀粉、直链淀粉和可溶性蛋白含量下降，总蛋白、粗脂肪、纤维素和γ-氨基丁酸含量几乎不变。米水比1:1.3、蒸煮30 min时，方便米饭的感官评分最高，且硬度和黏着性适中；蒸煮方便米饭经560 W-60 ℃微波热风组合干燥速度最快，此时得到的干燥方便米饭复水时间最短，复水率和碘蓝值最高。发芽糙米和发芽糙米重组米制备的方便米饭色泽和香味都较好，但发芽糙米重组米方便米饭的形态、口感和滋味更好。

发芽糙米 双螺杆挤压 发芽糙米重组米 方便米饭

近年来，随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，方便米饭因其食用方便、易携带和耐储藏等优点而广受消费者的青睐[1]。目前方便米饭多采用精白米为原料制备[2]。然而，在糙米碾白过程中，稻谷大部分维生素、优质蛋白质和矿物质都进入米糠中，导致精白米营养价值显著降低[3]。尽管糙米营养价值是精白米的十几倍，但由于糙米蒸煮时难以充分吸水和糊化，制作的米饭口感差，不宜直接用来制备方便米饭。糙米经发芽后，淀粉被分解成糖类，增加了香甜味，同时质地变软，而且营养价值也大幅提升，可用于制备方便米饭[4]。发芽糙米在吸水和干燥等生产工序中极易出现爆腰现象，制备的方便米饭碎米粒多、食味品质较差。因此，以发芽糙米完整米粒为原料制备方便米饭的研究都把重点放在优化蒸煮条件和建立新型干燥模型上[5-6]，导致发芽糙米方便米饭成本较高，难以产业化。

食品挤压技术是现代食品加工中的一项高新技术，可实现集输送、搅拌、混合、蒸煮、挤压成型等操作于一体的连续化生产[7-9]。双螺杆挤压提供的高温高剪切作用可预糊化物料中的淀粉，缩短产品后续加工的蒸煮时间；同时，物料在双螺杆挤压机的剪切作用下重新挤压成型，并经特定模具和切刀剪切后形成规格统一的产品[10]。将发芽糙米粉碎后采用双螺杆挤压机制备重组米，不仅可以解决天然发芽糙米易爆腰的问题，而且重组米各部位结构均一，很容易控制蒸煮和干燥条件。目前鲜有采用发芽糙米重组米为原料生产方便米饭的报道。

本试验首先研究双螺杆挤压对发芽糙米重组米复水性能、营养成分及糊化特性的影响，随后以发芽糙米重组米为原料制备方便米饭，研究蒸煮和干燥工序对发芽糙米重组米方便米饭食用品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

晚籼糙米(星二号)：湖南金健米业股份有限公司；其余试剂均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

CR-50发芽罐：南京珵儒机械科技有限公司；Super4快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientific Pty公司；FMHE36-24型双螺杆挤压机：湖南富马科食品工程技术有限公司；TA.XPLUS型质构仪：美国TA公司。

1.3 制备方法

1.3.1 发芽糙米的制备

将糙米放入发芽罐中，在27 ℃下浸泡2 h，然后在32 ℃下发芽24 h，换水间隔设置为2 h，换气间隔设置为20 min，并通入臭氧进行灭菌。发芽结束后，在40 ℃下烘干至含水量13%左右，即得发芽糙米。

1.3.2 发芽糙米重组米的制备

将发芽糙米粉碎过60目筛，置于双螺杆挤压机进料器中，依次探索双螺杆挤压机的螺杆转速、挤压温度和物料含水量等参数对发芽糙米重组米复水率的影响。双螺杆挤压机机筒温区分布如图1所示。

图1 双螺杆挤压机机筒温区分布图

设定挤压温度为二区70 ℃、三、四区120 ℃、五、六区40 ℃，物料含水量为20%，以不同的螺杆转速(80、100、120、140、160 r/min)生产重组米，40 ℃烘干后测定发芽糙米重组米的复水率；设定物料含水量为20%，螺杆转速为120 r/min，以二区70 ℃、五、六区40 ℃、不同三、四区的挤压温度(90、100、110、120、130 ℃)生产重组米，40 ℃烘干后测定发芽糙米重组米的复水率；设定螺杆转速120 r/min，挤压温度为二区70 ℃、三、四区120 ℃、五、六区40 ℃，以不同的物料含水量(14%、16%、18%、20%、22%)生产重组米，40 ℃烘干后测定发芽糙米重组米的复水率。

1.3.3 发芽糙米重组米方便米饭的制备

以发芽糙米重组米为原料制备方便米饭，探索蒸煮工序对方便米饭硬度、黏着性和感官评分的影响，以及干燥工序对方便米饭复水时间、复水率以及碘蓝值的影响。

蒸煮工序优化：按不同米水比(1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4)将发芽糙米重组米蒸煮30 min，蒸煮结束冷却至室温，制备方便米饭；按米水比1:1.3将发芽糙米重组米蒸煮不同时间(20、25、30、35、40 min)，蒸煮结束冷却至室温，制备发芽糙米重组米方便米饭。采用质构仪测定方便米饭的硬度和黏着性，并对米饭进行感官评价。

干燥工序优化：按米水比1:1.3将发芽糙米重组米蒸煮30 min，将蒸煮后的米饭离散均匀平铺于微波炉网状托盘中，饭层厚度约0.5 cm，以不同微波-热风组合干燥方便米饭，先微波(210 W-60 ℃、350 W-60 ℃、560 W-60 ℃)处理2 min，再热风干燥，每隔10 min轻微搅动米饭，防止米饭受热不均而焦糊，分别在干燥0、2、10、20、40、60、90、110 min取样，采用GB 5009.3—2016直接干燥法测定米饭含水量，并测定方便米饭含水量首次低于10%样品的复水时间、复水率和碘蓝值。

1.4 检测方法

1.4.1 发芽糙米及其重组米主要营养成分的测定

水分测定采用直接干燥法(GB 5009.3—2016)；总淀粉测定采用酸水解法(GB 5009.9—2008)；直链淀粉测定参照GB/T 15683—2008；支链淀粉含量由总淀粉含量减去直链淀粉含量算出；总蛋白测定采用凯氏定氮法(GB 5009.5—2010)；可溶性蛋白测定采用双缩脲比色法，根据张群[11]的方法测定；粗脂肪测定采用索氏抽提法(GB 5009.6—2003)；纤维素测定采用硝酸乙醇法，根据王林风等[12]的方法测定；γ-氨基丁酸测定采用Berthelot比色法，根据Johnson等[13]的方法测定。

1.4.2 发芽糙米及其重组米糊化特性的测定

峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值、峰值时间测定采用快速黏度仪法(GB/T 24852—2010)；糊化度测定采用糖化酶法，根据Ganjyal等[14]的方法测定。

1.4.3 发芽糙米重组米和方便米饭复水特性的测定

根据郑志等[1]的方法测定发芽重组糙米的复水率，以及方便米饭的复水时间、复水率和碘蓝值。

1.4.4 方便米饭质构特性的测定

参考张志清等[15]的方法测定方便米饭的质构特性。随机取6粒完整米粒，对称放置在载物台上，每个样品测定5次，取平均值。测定模式：TPA；探头型号P 36/R；测前速度：5 mm/s，测时速度：0.2 mm/s，侧后速度：5 mm/s；触发力10 g；压缩深度70%；时间间隔：5 s：获取速率：500 pps。

1.4.5 发芽糙米重组米方便米饭感官评价

根据郑志等[1]方法进行发芽糙米重组米方便米饭感官评价，满分为100分。

1.5 数据处理

所有试验平行测定3次。数据采用Microsoft excel 2003和Origin 7.5进行处理，结果用“均值±标准偏差”表示。指标比较采用最小显著差异法，取95%置信度(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 发芽糙米重组米的制备

2.1.1 螺杆转速对发芽糙米重组米复水率的影响

如图2所示，随着螺杆转速的提高，发芽糙米重组米复水率先增加后下降，在螺杆转速120 r/min时制备的重组米复水率最高。挤压过程中，机筒内双螺杆通过转动、摩擦来剪切、粉碎物料。螺杆转速越高，剪切作用越强烈，发芽糙米粉中淀粉糊化程度越高[16]，重组米复水率也就越大；螺杆转速过度增加，发芽糙米粉在机筒中的停留时间显著减少，受到的剪切作用大幅下降，因而淀粉糊化程度降低，重组米复水率下降。

图2 螺杆转速对发芽糙米重组米复水率的影响注：同一柱状图中不同字母表示P<0.05水平上显著差异，下同。

2.1.2 挤压温度对发芽糙米重组米复水率的影响

如图3所示，随着三、四区挤压温度的升高，发芽糙米重组米复水率先增加后下降，在120 ℃时制备的重组米复水率最高。一定范围内挤压温度的升高会促进双螺杆挤压机传递给发芽糙米粉更多的热量，增加发芽糙米粉中淀粉的糊化程度；但温度过高不仅会引起物料水分急剧蒸发而带走大量热量，也会导致淀粉焦糊化，进而限制淀粉的糊化[17]。

图3 三、四区挤压温度对发芽糙米重组米复水率的影响

2.1.3 物料含水量对发芽糙米重组米复水率的影响

如图4所示，随着物料含水量的增加，发芽糙米重组米复水率先增加后下降，在含水量20%时制备的重组米复水率最高。水在挤压过程中主要充当塑化剂和传热介质的作用[16]。物料含水量的增加可以降低熔融体黏度和机械能损耗，增加双螺杆挤压机传递给物料的能量，利于发芽糙米粉中淀粉结构的破裂和糊化[16,18]；然而，过量的水分不仅会增加发芽糙米粉之间润滑度，降低发芽糙米粉在双螺杆机压机内受到的剪切力，同时多余水分在机筒高温下极易蒸发也会带走大量热量[18]。

图4 物料含水量对发芽糙米重组米复水率的影响

2.1.4 发芽糙米及其重组米主要营养成分的比较

如表1所示，与发芽糙米相比，发芽糙米重组米的总淀粉质量分数和直链淀粉质量分数都是下降的，分别下降了10.38%和5.50%，这可能是由于糙米在发芽过程中淀粉酶酶活增加，大量水解淀粉的α-1,4-糖苷键，导致淀粉黏度下降[19]，同时发芽糙米中的直链淀粉在双螺杆挤压的高温高湿环境下与脂肪酸形成复合物，进一步导致检测到的总淀粉质量分数和直链淀粉质量分数下降[18]。总蛋白含量几乎不变，但可溶性蛋白含量显著降低，这可能是挤压加工过程中的加热和机械剪切作用，使蛋白质变性而溶解性下降[20]。此外，挤压技术对发芽糙米粗脂肪、纤维素质量分数几乎无影响，尤其对γ-氨基丁酸质量分数的影响较小，可以用于富含γ-氨基丁酸的发芽糙米重组米的生产。

2.1.5 发芽糙米及其重组米糊化特性的比较

如表2所示，与发芽糙米的糊化特性相比，发芽糙米重组米黏度、衰减值和回生值更低，糊化度更高。衰减值是峰值黏度与最低黏度的差值，可以反映淀粉或米粉的热糊稳定性；回生值是最终黏度与最低黏度的差值，可以反映淀粉或米粉的冷糊稳定性。挤压后，衰减值由359 cp降低到140 cp，表明其热糊稳定性增强；回生值由467 cp降低到93 cp，表明其冷糊稳定性增强，不易老化，更加适于制作方便米饭。

表1 发芽糙米重组米与发芽糙米的主要营养成分

注：同一列数据中不同字母表示P<0.05水平上显著差异，下同。

表2 发芽糙米重组米与发芽糙米的糊化特性

2.2 发芽糙米重组米方便米饭的制备

2.2.1 米水比对发芽糙米重组米方便米饭硬度、黏着性和感官评分的影响

方便米饭的硬度和黏着性能直观地反映方便米饭的食用品质[21]，其中硬度越小，黏着性越大，方便米饭食用品质越好[22]。如表3所示，随着米水比的增加，米饭硬度下降，黏着性增大，感官评分先增加后下降。加水量少时重组米米粒淀粉糊化度较低，米饭较硬；随着加水量的增加，米粒吸水增多，米粒中淀粉充分膨胀，米饭展现出较好的黏性；但水分过度增加会使米粒吸水过多，米饭开始变得柔软，适口性也逐渐下降[23]。

表3 米水比对发芽糙米重组米方便米饭硬度、黏着性和感官评分的影响

2.2.2 蒸煮时间对发芽糙米重组米方便米饭硬度、黏着性和感官评分的影响

如表4所示，随着蒸煮时间的延长，方便米饭硬度先下降后增加，黏着性和感官评分先增加后下降。蒸煮时间较短时，重组米米粒吸水量和淀粉糊化程度有限，此时蒸煮得到的米饭夹生感较重；随着蒸煮时间的延长，米粒吸水量增加，淀粉糊化更完全，此时米饭口感较好，硬度和黏着性适中；但长时间蒸煮会显著增加米粒的吸水量，米粒吸收的过量水分不仅会增加米粒的膨胀度，而且这部分水分在蒸煮后的冷却过程中极易蒸发，甚至引起米饭破裂，最终导致方便米饭食用品质下降[24]。

表4 蒸煮时间对发芽糙米重组米方便米饭的硬度、黏着性和感官评分的影响

2.2.3 微波-热风干燥对发芽糙米重组米方便米饭含水量的影响

干燥是生产高品质方便米饭最关键的工艺[25]。如果将方便米饭的含水量降低到10%以下，常温下就可储藏2年以上[1]。热风干燥费用低、操作简单，但能效低、耗时长[20]；微波干燥速度快，能有效保留物料的色香味和营养成分，但成本高、难控制[1,26-27]。研究发现微波-热风相结合的方式可以显著提高物料的干燥速率和产品品质[25,28]。热风产生的热量会导致米饭表面温度高于内部温度，米饭表面水分的蒸发速率高于内部水分的扩散速率[28]；加之蒸煮米饭尺寸小、含水量高，米饭容易在热风作用下快速干涸甚至形成干膜，阻碍米饭内部水分的继续扩散和蒸发；微波干燥的传热传质方向相同[26]，微波能量通过扩散作用形成水蒸气扩散和蒸发通道。蒸煮米饭首先经过短时的微波处理，不仅能形成大量水分流通通道，而且可以预先均衡米饭内外的温度和水分差异，降低热风干燥引起米饭表面形成干膜的危险。本研究首先将蒸煮好的方便米饭以不同微波功率处理2 min，随后采用热风干燥。如图5所示，微波功率越大，方便米饭含水量下降越快，含水量降至10%所用的时间越短。微波功率越大，微波能量通过扩散作用形成的水蒸气传质通道越多，孔结构越密[25]；随后水分在热风热量产生的温度差驱动下通过传质孔道传输至米饭表面而蒸发。同时，脱水形成的多孔结构也会影响干燥方便米饭的复水进程[25]。

图5 微波-热风干燥对发芽糙米重组米方便米饭含水量的影响

2.2.4 微波-热风干燥对发芽糙米重组米方便米饭复水时间、复水率和碘蓝值的影响

碘蓝值可以反映方便米饭的香味，同时方便米饭复水时间越短，复水率越高，方便米饭的香味和滋味越好[1]。如表5所示，最大微波功率干燥得到的方便米饭，不仅脱水速率最快，而且干燥后得到的方便米饭复水时间最短，复水率最高，同时也拥有最高的碘蓝值。

表5 微波-热风干燥对发芽糙米重组米方便米饭复水特性的影响

2.3发芽糙米及其重组米制备的方便米饭感官评价比较

将发芽糙米采用螺杆转速120 r/min，三、四区挤压温度为120 ℃，含水量20%的工艺参数制备重组米，再将重组米采用米水比为1:1.3，蒸煮30 min，560 W-60 ℃微波热风组合干燥的工艺参数制备方便米饭。经测定，方便米饭中的γ-氨基丁酸含量为0.42 mg/g，保留率为16.28%。将此方便米饭与以发芽糙米为原料采用同样加工工艺制备的方便米饭进行感官评价比较，评分结果如图6所示，2种方便米饭的色泽和香味都在18分以上，颜色均匀、光泽好，有糙米发芽后特有的香味。但以发芽糙米重组米制备的方便米饭形态、口感和滋味都更好，总分达91.1分；而发芽糙米制备的方便米饭由于较多米粒形状不完整、形态不够均匀，口感较软烂，滋味一般等原因，总分只有79.4分。

图6 发芽糙米重组米和发芽糙米方便米饭感官评价

3 结论

以发芽糙米粉为原料，采用双螺杆挤压生产重组米，研究发现：随着螺杆转速，三、四区挤压温度以及含水量的增加，发芽糙米重组米的复水率先增加后下降，且发芽糙米重组米的糊化特性优于发芽糙米。相比于发芽糙米，发芽糙米重组米总淀粉、直链淀粉和可溶性蛋白含量下降，总蛋白、粗脂肪、纤维素和γ-氨基丁酸含量变化较小，因而挤压重组技术可以用于富含γ-氨基丁酸的发芽糙米重组米的生产。

以发芽糙米重组米为原料制备方便米饭，研究发现：按米水比1:1.3将发芽糙米重组米蒸煮30 min得到的方便米饭感官评分最高，且硬度和黏着性适中；首先采用560 W微波处理2 min后再热风干燥用时最短，得到的干燥方便米饭复水时间最短，复水率和碘蓝值最高。经感官评价，发芽糙米和发芽糙米重组米制备的方便米饭色泽和香味都较好，发芽糙米方便米饭口感较软烂，滋味一般，发芽糙米重组米方便米饭形态、口感和滋味更好。

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Research on Instant Rice Prepared by Restructuring Germinated Brown Rice

Wu Wei Wu Xiaojuan Cong Jingyuan Lin Qinlu
(School of Food Science and Engineering,Center South University of Forestry and Technology,National Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing,Changsha 41000)

Effect of twin-screw extrusion on rehydration,nutrition composition,and pasting properties of restructuring germinated brown rice was studied.Instant rice was prepared by restructuring germinated brown rice,and effect of cooking and drying process on eating quality of instant rice which prepared by restructuring germinated brown rice was investigated.The results indicated that rehydration rate of restructuring germinated brown rice could achieved maximum value in the condition of screw speed of 120 r/min,extrusion temperature in 3 and 4 zone of 120 ℃,and materials moisture content of 20%,and pasting properties of restructuring germinated brown rice was better than germinated brown rice.Compared with germinated brown rice,total starch,amylose,and soluble protein of restructuring germinated brown rice decreased,the total protein,crude lipid,cellulose and γ-amino butyric acid of restructuring germinated brown rice was almost unchanged.Sensory evaluation of instant rice which had suitable hardness and adhesiveness could achieved maximum value in the condition of rice to water ratio of 1:1.3,cooking time of 30 min;instant rice which dried by microwave-hot air conditions of 560 W-60 ℃ had fastest drying rate,highest rehydration rate and iodine blue value.Instant rice which prepared by germinated brown rice and restructuring germinated brown rice both had good color and flavor,but instant rice which prepared by restructuring germinated brown rice had better shape,texture,and taste.

germinated brown rice,twin-screw extrusion,restructuring germinated brown rice,instant rice

TS217

A

1003-0174(2017)09-0001-07

国家自然科学基金(31201319)

2016-07-13

吴伟，男，1981年出生，副教授，粮食、油脂与植物蛋白工程