基于蒸煮和高速循环热风膨化技术的速食方便泡饭制备研究

周钦浩1, 周星1, 赵建伟1, 龙杰1, 陈龙1, 邱超1, 金征宇1,2

【作者机构】 1江南大学食品学院; 2江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室
【分 类 号】 TS217
【基    金】 国家重点研发计划项目(2022YFD2100301)。
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基于蒸煮和高速循环热风膨化技术的速食方便泡饭制备研究

基于蒸煮和高速循环热风膨化技术的速食方便泡饭制备研究

周钦浩1, 周 星1, 赵建伟1, 龙 杰1, 陈 龙1, 邱 超1, 金征宇1,2,*

(1.江南大学 食品学院, 江苏 无锡 214122;2.江南大学 食品科学与资源挖掘全国重点实验室, 江苏 无锡 214122)

摘 要:以南粳46大米为原料,采用添加油脂超声浸泡,不沥水直接蒸煮,高速循环热风对蒸煮米进行快速干燥和膨化,制备出开水冲泡即可速食的理想方便泡饭产品。研究了大米超声浸泡吸水规律、棕榈油添加量对蒸煮米离散效果的影响,以及浸泡蒸煮条件和干燥膨化温度对方便泡饭品质的影响;借助低场核磁共振成像技术,探讨了不同制备工艺条件下米粒中的水分分布情况。结果表明,超声辅助浸泡可显著缩短大米浸泡时间;棕榈油添加质量分数不低于1.0%时蒸煮米易离散,但当棕榈油添加质量分数超过1.0%时泡饭米发黄;蒸煮米的质构特性与方便泡饭的质构特性具有良好的相关性,可以通过分析蒸煮米的质构特性来预测其制备的方便泡饭的质构特性;蒸煮、干燥过程中水分的均匀分布是米粒适度膨化及复水后良好口感的前提;棕榈油添加质量分数为1.0%、浸泡米水质量比为1.0∶1.2、室温超声浸泡30 min、100 ℃蒸煮30 min、80 ℃干燥35 min、180 ℃膨化25 s条件下制得的方便泡饭,开水冲泡5 min即可食用,且硬度值为22.4 N,黏度值 3.7 N,与家庭泡饭接近。速食方便泡饭产品可满足消费者对于传统美食的需求,同时适应现代生活方式的变化,符合市场发展趋势。

关键词:方便泡饭; 浸泡; 蒸煮; 膨化; 水分分布

泡饭,通常是将米饭加开水或汤直接冲泡或稍加煮制而成,是我国江浙以及日韩等国家和地区的一种常见食物,其口感介于米饭与粥之间,具有一定嚼劲、爽滑且并不软烂。制作泡饭因需要提前烹饪好米饭,且米饭存放不便、易霉变,想吃泡饭也并不方便。

目前,市售的“方便米饭”不能满足消费者对“方便泡饭”的需求,如自热式方便米饭冲泡时间过长[1],且需要自热包加热15 min左右才可食用;使用开水快速冲泡的方便米饭复水后米粒软烂,与其说是方便米饭不如说是方便粥;蒸煮膨化型方便米饭是将大米蒸煮、干燥后膨化制得,其复水时间短,复水后米粒完整,但相关研究甚少。市场需要一种类似方便面的可快速冲泡即食(3~5 min)、口感良好的方便泡饭产品。综合考察冲泡时间、嚼劲和爽滑的口感等因素,采用蒸煮膨化工艺有潜力制备出满足市场需求的方便泡饭产品。

陈龙等[2]采用专用大米膨化机对热风干燥制得的方便米饭进行膨化,复水时间可缩短至2.5 min,但并未提及方便米饭复水后的质构感官品质。Wongsa等[3]以泰国香米为原料,采用浸泡、高温高压蒸煮、热风干燥、热风膨化制得方便米饭;其最短复水时间为4.0 min,但该条件下米粒膨化过度,复水时表面迅速吸水造成质构太软和外观不佳;有一定嚼劲口感的方便米饭,复水时间在5 min左右,但复水后内部仍然存在硬心,可能是快速浸泡蒸煮过程中大米并未均匀吸水糊化。巫婷婷[4]通过将糯米浸泡、沥水蒸煮、室温阴干、黄沙焙炒膨化制备炒米的方式,研制出一种口感适宜的方便泡饭,冲泡5 min即可食用,但该工艺的生产周期长、效率低,且沙炒糯米的膨化温度不易控制,易造成米粒发黄,影响感官。可见,目前蒸煮膨化型方便米饭还存在大米浸泡时间长、蒸煮米易黏连、干燥时间长、过度膨化复水后口感不佳等问题。

空气炸锅采用高速循环热风加热技术,一方面通过位于食物上方的加热元件产生辐射热,另一方面通过烘烤箱底部开口形成强劲的向上气流,产生热对流。通过热风在有限空间的高速循环,这两种热量集中作用于食物,有效避免了周围空气的无效循环,使所有空气被迫穿过食物。采用高速循环热风加热技术能够实现物料的高效干燥和膨化。

针对现有问题,结合方便泡饭快速冲泡和一定嚼劲的双重要求,本研究以粳米为原料,添加油脂超声浸泡、不沥水直接蒸煮、利用空气炸锅的高速循环热风对蒸煮米进行快速干燥和膨化,制备与家庭泡饭质构相近的方便泡饭,以期为消费者提供一种方便、快捷、美味的主食产品,推动方便食品行业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米(类型为粳米,品种为南粳46),购于江苏省无锡市大润发超市。棕榈油(海皇牌棕榈油),嘉里粮油(天津)有限公司。

醋酸、NaOH,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;葡萄糖淀粉酶(180 U/mL),美国Sigma试剂公司。

1.2 仪器与设备

KQ-300DE型数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;SS15T-P60型电蒸箱,广东格兰仕集团有限公司;MB-WFS4029型电饭锅,广州美的集团股份有限公司;CKY-298型空气炸锅,香港德国宝有限公司;RHS1A型硬度黏度仪,日本佐竹公司;MesoMR23-060V-Ⅰ型低场核磁共振成像分析仪,上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 方便泡饭的制备工艺

1)淘洗。称取50 g大米,用饮用水快速淘洗2~3遍。2)超声辅助浸泡。将淘洗干净的大米放在带盖的玻璃瓶中,加入其质量分数为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的棕榈油和其质量1.0、1.1、1.2、1.3、1.4倍的饮用水,置于超声波清洗器中超声浸泡10、20、30、40、50 min。浸泡水温25 ℃,超声功率300 W。3)蒸煮。浸泡完成的大米无需换水,连同带盖的玻璃瓶直接放入蒸箱内常压蒸煮20、25、30、35、40 min,蒸煮温度100 ℃。4)离散。将蒸煮好的米饭置于金属筛网上摊平。5)干燥。将离散开的蒸煮米置于空气炸锅中分别以60、80、100 ℃干燥,至米粒水分含量10%。其中单因素实验干燥条件固定为80 ℃干燥35 min。6)膨化。将干燥好的米粒置于空气炸锅中160、180、200 ℃膨化,至米粒水分含量8%。其中单因素实验膨化条件固定为180 ℃膨化25 s。7)冷却。将膨化后制得的方便泡饭冷却至室温后装袋。8)成品。将冷却后的方便泡饭样品装袋置于干燥器中保存,待实验分析。

1.3.2 大米水分含量的测定

准确称取大米2份,每份50 g,用饮用水淘洗2遍,将每份样品在25 ℃浸泡温度下,分别置于水浴锅和超声波清洗器中浸泡90 min,每隔10 min取出约5 g样品,用厨房用纸吸干其表面多余水分,采用GB 5009.3—2010《食品安全国家标准 食品中水分的测定》方法测定大米的水分含量。

1.3.3 家庭泡饭的制备

称取50 g大米,用饮用水淘洗大米两次,沥干水分,将淘洗干净的大米放入电饭锅中,加入65 g饮用水,在20~30 ℃的室温下浸泡20 min,选择电饭锅上“柴火饭”功能进行蒸煮,蒸煮完成后的米饭在20~30 ℃的室温下放置12 h。另取煮锅加入200 g饮用水,水开后放入40 g米饭,水再次烧开后倒出沥干备用。

1.3.4 方便泡饭的冲泡方法

1.3.1节制备的方便泡饭加入其5倍质量的95 ℃ 水冲泡5 min后倒出沥干备用。

1.3.5 质构特性的测定

将蒸煮后离散前的大米、经1.3.4节方法复水后的方便泡饭在20~30 ℃的室温下平衡2 h,称取8.0 g,装入硬度黏度仪自带的金属圆环内,正反两面各压制10 s制成米饼,按照粳稻程序测定样品的硬度和黏度值。

1.3.6 糊化度的测定

将不同浸泡蒸煮条件下(浸泡水与大米质量比1.0∶1、1.1∶1、1.2∶1、1.3∶1、1.4∶1,超声浸泡10、20、30、40、50 min,蒸箱蒸煮20、25、30、35、40 min)制得的蒸煮米干燥后,粉碎过100目筛,称取两份100 mg的样品放入A、B 2个离心管中。在A中加入8 mL水和1 mL 2 mol/L的醋酸溶液混合均匀,B中加入7.3 mL水和0.7 mL 5 mol/L 的NaOH混合均匀,待完全溶解后再加入1 mL 5 mol/L的醋酸溶液。加入1 mL质量分数为1%的葡萄糖淀粉酶,在50 ℃水浴下反应60 min,每10 min振荡一次,反应结束后,沸水浴加热5 min灭酶,冷却后以4 500 r/min离心10 min,取1 mL上清液稀释25倍后按DNS法在540 nm波长下测吸光度,按式(1)计算米饭的糊化度[5]

糊化度

(1)

式(1)中,A1为被检液的吸光度,A2为完全糊化液的吸光度。

1.3.7 水分分布的测定

取一颗完整的待测米粒装入含有食用油的2 mL样品瓶中,采用低场核磁共振成像分析仪测定大米中水分分布情况。

实验参数:RF coil 3#线圈,重复采样等待时间500 ms,回波时间20 ms,采样层数1,采样厚度4.5 mm,重复采样2次。

1.3.8 泡饭容重的测定

取500 mL量筒,装入体积不少于量筒量程90%的方便泡饭样品,将量筒在桌子上轻敲20次,使米粒均匀堆积,记录体积V和质量m。每个样品测3次,取平均值。泡饭容重按式(2)计算。

容重

(2)

式(2)中,m为样品的质量,g;V为样品的体积,L。

1.4 数据统计

采用SPSS 25.0软件对数据进行单因素方差分析(ANOVA)和Pearson相关性分析,以Duncan检验法(P<0.05)进行显著性分析。数据处理以平均值±标准偏差表示,不同字母代表P<0.05水平上差异显著,P<0.01水平上差异极显著。采用Origin 2021软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 超声浸泡时间对大米水分含量的影响

浸泡水温25 ℃,不同浸泡方式下大米的吸水规律见图1。由图1可知,随着浸泡时间的延长,大米水分含量逐渐增加。大米经普通浸泡60 min后可达水分平衡,而超声辅助浸泡30 min左右即达到水分平衡。这是由于超声波具有较强的穿透能力,在一定程度上疏松了大米致密的表皮结构,从而使水分更快、更多地扩散至大米内部。因此,本研究在大米浸泡阶段采用超声辅助浸泡的方式。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图1 不同浸泡方式下大米的浸泡吸水规律
Fig.1 Soaking water absorption pattern of rice under different soaking methods

2.2 棕榈油添加量对米饭离散效果的影响

大米蒸煮糊化后易黏连,不利于后续干燥并影响产品得率。降低蒸煮时的水分含量可改善蒸煮大米间的黏连,但水分过低米饭糊化不完全,影响膨化。为了改善高水分蒸煮米易黏连的问题,尝试在大米浸泡蒸煮的过程中加入了一定量的棕榈油。

不同棕榈油添加量对蒸煮米离散和膨化效果的影响见图2。由图2可知,未添加棕榈油的蒸煮米的黏连严重;当棕榈油添加质量分数达到1.0%及以上时,蒸煮米干燥后颗粒分明,易离散;但当棕榈油添加质量分数超过1.0%时,米粒膨化效果不佳,且米粒发黄,这是由于油脂添加量过高时不能完全被蒸煮米吸附,干燥后表面出现油膜,阻碍膨化时水分的扩散影响米粒膨化。综合棕榈油添加量对米饭的离散效果和方便泡饭的膨化效果的影响,将棕榈油添加质量分数固定为1.0%。

图2 棕榈油添加量对蒸煮米离散和膨化效果的影响
Fig.2 Effect of palm oil addition on dispersion and puffing properties of steamed rice

2.3 浸泡米水比对蒸煮米和方便泡饭质构特性的影响

目前,评价米饭的食用品质主要通过感官评定和质构分析的方法。感官评定存在评定过程繁琐、主观性强等缺点。米饭质构分析方法主要有饭饼法与饭粒法,周显青等[6]认为饭粒法误差大,而饭饼法测定值稳定性较高,可作为米饭质构实验的方法。新型米饭硬度黏度仪有专用程序测定米饭饭饼的硬度和黏度,重复性好稳定性较高。姜平等[7]采用米饭硬度黏度仪测定了11种稻米蒸煮后的米饭质构并进行感官评定,发现硬度黏度仪测得的硬度黏度值与感官评分具有良好的相关性。因此本研究主要以米饭硬度黏度仪测得的硬度黏度值为主要指标,对方便泡饭的品质进行评价。

浸泡米水比[m(米)∶m(水)]对方便泡饭质构特性的影响见图3,对蒸煮米质构特性和糊化度的影响见表1。由图3和表1可知,随着浸泡米水比从1.0∶1.0增加至1.0∶1.4,蒸煮米的硬度和方便泡饭的硬度均逐渐降低,黏度均逐渐升高,其中方便泡饭的硬度值从25.6 N降低到20.8 N,黏度值从2.8 N增加到4.0 N。Juliano等[8]在其研究中也表明随着加水量越大,米饭的硬度越低。当米水比不足1.0∶1.2时,大米中的淀粉难以充分吸收水分,糊化度低于94%,从而使其硬度值偏高;随着米水比增加至1.0∶1.4时,大米淀粉完全糊化,糊化度达到99.11%,米饭的硬度也随着降低。

表1 浸泡米水比对蒸煮米质构特性和糊化度的影响

Tab.1 Effect of soaking rice water ratio on texture characteristics and gelatinization degree of steamed rice

浸泡米水比硬度/N黏度/N糊化度/%1∶1.050.6±0.4a3.6±0.1d89.25±0.81c1∶1.144.1±0.7b4.0±0.2c93.78±0.71b1∶1.240.1±0.8c4.6±0.2b98.50±0.64a1∶1.338.7±0.9c4.9±0.1ab98.83±0.83a1∶1.435.5±0.9d5.2±0.2a99.11±0.74a

同列不同小写字母表示数据间存在显著性差异(P<0.05)。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图3 浸泡米水比对方便泡饭质构特性的影响
Fig.3 Effect of soaking rice water ratio on texture characteristics of instant soup rice

2.4 浸泡米水比对蒸煮米水分分布的影响

低场核磁共振成像技术可以无损分析食品内部质子密度的分布,将质子信号转换成图像,从而可以直观地看到食品内部水分的分布状态[9-10]。通过低场核磁共振成像技术对蒸煮米的水分分布进行测定,不仅可以解释蒸煮米品质变化的规律,还可以为方便泡饭的制备提供理论依据。

低场核磁共振分析的浸泡米水比对蒸煮米水分分布的影响见图4,从蓝色到红色,表示水分子的质子信号强度越强,水分越多[11-12]。由图4可知,当浸泡米水比低于1.0∶1.1时,米粒外圈为黄色信号,内部中央位置为绿色信号,表明米饭内外水分分布不均匀,米饭中央吸水不足,未均匀糊化,当浸泡米水比增加至1.0∶1.2时,米粒边缘和中央信号强度趋于一致,米饭内外层水分梯度差较小,米饭内外水分分布均匀,米饭中央得到充分吸水,大米糊化得更均匀。随着浸泡米水比例的增加,米饭的水分分布更均匀,且水分含量更高(趋向于红色),因此更有利于后续的膨化,从而导致方便泡饭的硬度降低,黏度升高。

图4 浸泡米水比对蒸煮米水分分布的影响
Fig.4 Effect of soaking rice water ratio on moisture distribution of steamed rice

浸泡米水比为1.0∶1.2时蒸煮米充分糊化,水分分布最均匀,且制得的方便泡饭硬度值为22.4 N,黏度值为3.7 N,与家庭泡饭硬度(22.1 N)、黏度(3.5 N)最为接近,因此固定浸泡米水比为1.0∶1.2进行后续研究。

2.5 浸泡时间对蒸煮米和方便泡饭质构特性的影响

浸泡时间对方便泡饭质构特性的影响见图5,对蒸煮米质构特性和糊化度的影响见表2。由图5和表2可知,当浸泡时间由10 min增至30 min,蒸煮米和方便泡饭的硬度均呈现下降趋势,黏度均呈上升趋势,其中方便泡饭的硬度值从25.0 N降低到22.4 N,黏度值从2.8 N增加到3.7 N,糊化度由86.40%增加至98.50%,当浸泡时间大于30 min时,蒸煮米和方便泡饭的硬度、黏度和糊化度无显著性变化。其中方便泡饭的硬度值在22.1~22.4 N,黏度值在4.4 N左右,糊化度在98.78%左右。Han等[13]也发现浸泡时间对米饭质构影响显著,浸泡后大米的水分含量越高,所得米饭的硬度越小,黏度越高。Tonozuka等[14]在其研究中也认为随着大米浸泡时间的延长,制出的米饭硬度下降,黏度升高,但是当大米的吸水量达到饱和后,米饭的硬度和黏度变化不明显。

表2 浸泡时间对蒸煮米质构特性和糊化度的影响

Tab.2 Effect of soaking time on texture characteristics and gelatinization degree of steamed rice

浸泡时间/min硬度/N黏度/N糊化度/%1043.5±0.5a3.6±0.1d86.40±1.00c2042.0±0.6b4.1±0.1c92.48±0.80b3040.1±0.8c4.6±0.2b98.50±0.64a4039.7±0.8c5.0±0.1a98.78±0.80a5039.3±0.6c5.1±0.1a98.83±0.72a

同列不同小写字母表示数据间存在显著性差异(P<0.05)。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图5 浸泡时间对方便泡饭质构特性的影响
Fig.5 Effect of soaking time on texture characteristics of instant soup rice

浸泡时间30 min制得的方便泡饭硬度值为22.4 N,黏度值为3.7 N,与家庭泡饭的质构接近,且延长浸泡时间对方便泡饭的硬度和黏度影响不大,兼顾效率和能耗,选择浸泡时间为30 min。

2.6 浸泡时间对蒸煮米水分分布的影响

低场核磁共振分析的浸泡时间对蒸煮米水分分布的影响见图6。由图6可知,当浸泡时间小于30 min时,米粒外圈为黄色的信号,内部中央位置为绿色的信号,表明米饭内外层存在水分梯度差,外层水分含量比中央高,这是因为浸泡时间过短,大米吸水不足,煮熟后米饭内部淀粉无法全部糊化,不利于后续膨化;当浸泡时间大于等于30 min时,米粒边缘和中央信号强度趋于一致,米饭内外水分分布均匀,浸泡结束后大米水分含量达到饱和,因此在蒸煮过程中米粒中央充分吸水,大米充分得到糊化,也有利于后续的膨化,方便泡饭硬度值降低。

图6 浸泡时间对蒸煮米水分分布的影响
Fig.6 Effect of soaking time on moisture distribution of steamed rice

2.7 蒸煮时间对蒸煮米和方便泡饭质构特性的影响

蒸煮时间对方便泡饭质构特性的影响见图7,对蒸煮米质构特性和糊化度的影响见表3。由图7和表3可知,随着蒸煮时间的增加,蒸煮米和方便泡饭的硬度逐渐下降,黏度逐渐升高,其中方便泡饭的硬度值从26.5 N降低到22.4 N,黏度值从2.8 N增加到3.7 N,糊化度由89.57%增加至98.50%。但是当蒸煮时间增加至40 min,硬度又稍有增加,黏度和糊化度稍有下降,但是没有显著性差异,其中方便泡饭的硬度值增加到23.5 N。这可能是因为蒸煮时间太长导致米饭表面水分蒸发。Bello等[15]也同样指出蒸煮时间和米饭硬度呈显著负相关,与米饭黏度呈显著正相关。

表3 蒸煮时间对蒸煮米质构特性和糊化度的影响

Tab.3 Effect of steaming time on texture characteristics and gelatinization degree of steamed rice

蒸煮时间/min硬度/N黏度/N糊化度/%2046.3±0.7a3.8±0.2c89.57±0.91c2544.7±0.5b4.2±0.1b95.16±0.73b3040.1±0.8d4.6±0.2a98.50±0.64a3541.5±0.6d4.5±0.1a98.01±0.91a4042.7±0.5c4.3±0.1ab96.93±0.72ab

同列不同小写字母表示数据间存在显著性差异(P<0.05)。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图7 蒸煮时间对方便泡饭质构特性的影响
Fig.7 Effect of steaming time on texture characteristics of instant soup rice

2.8 蒸煮时间对蒸煮米水分分布的影响

低场核磁共振分析的蒸煮时间对蒸煮米水分分布的影响见图8。由图8可知,当蒸煮时间小于等于25 min时,米粒外圈为黄色的信号,内部中央位置为绿色的信号,表明米饭内外层存在水分梯度差,米饭水分分布不均匀,这是因为蒸煮时间过短,糊化不完全,当25 min<蒸煮时间≤35 min时,米粒边缘和中央信号强度趋于一致,米饭水分分布均匀,但当蒸煮时间大于35 min时,米粒边缘出现绿色的信号,这是因为由于蒸煮时间过长导致米饭表面水分蒸发。

图8 蒸煮时间对蒸煮米水分分布的影响
Fig.8 Effect of steaming time on moisture distribution of steamed rice

随着蒸煮时间的增加,米饭的水分分布更均匀,因此更有利于后续的膨化,从而导致硬度降低,黏度升高。但当蒸煮时间延长至40 min时,米饭表面水分蒸发,将阻碍后续干燥膨化过程中内部水分向表面扩散,因此泡饭硬度略有增加。

蒸煮时间为30 min时,米饭充分糊化、水分分布均匀,且其制备的方便泡饭硬度值为22.4 N,黏度值为3.7 N,与家庭泡饭的质构最为接近,因此,选择蒸煮时间30 min进行后续研究。

2.9 蒸煮米质构参数与方便泡饭质构参数的相关性分析

蒸煮米质构参数与方便泡饭质构参数之间的相关性分析见表4。由表4可知,蒸煮米的硬度与方便泡饭的硬度和黏度均在P<0.01水平上呈极显著正相关和极显著负相关性,相关系数分别为0.908和-0.848,蒸煮米的黏度与方便泡饭的硬度和黏度均在P<0.01水平上呈极显著负相关和极显著正相关性,相关系数分别为-0.867和0.958。

表4 蒸煮米与方便泡饭质构参数之间的相关性

Tab.4 Correlation between textural parameters of steamed rice and instant soup rice

指标蒸煮米硬度蒸煮米黏度方便泡饭硬度方便泡饭黏度蒸煮米硬度1蒸煮米黏度-0.914∗∗1方便泡饭硬度0.908∗∗-0.867∗∗1方便泡饭黏度-0.848∗∗0.958∗∗-0.847∗∗1

*表示在P<0.05水平显著相关,**表示在P<0.01水平显著相关。

相关系数的大小反映出变量之间关系的紧密程度。根据蒸煮米质构参数与方便泡饭质构参数的相关性来看,蒸煮米的质构特性与方便泡饭的质构特性具有良好的相关性。因此,要制备出口感良好的方便泡饭,首先要制备充分糊化、软硬适中的蒸煮米;如果更换原料大米,可以通过分析蒸煮米的质构特性来预测其制备的方便泡饭的品质。

2.10 干燥温度对方便泡饭质构特性和容重的影响

干燥温度对方便泡饭质构特性和容重的影响见图9。由图9可知,随着干燥温度由60 ℃升高至80 ℃,方便泡饭的硬度值从25.0 N下降至22.4 N,黏度由2.6 N增加至3.7 N;当干燥温度达到100 ℃时,方便泡饭的硬度值又增至24.1 N,黏度降至2.9 N。庞钶靖[16]曾指出干燥温度过高,造成米粒表面水分蒸发过快,米粒表面迅速硬化,阻碍米粒内部水分蒸发。在本研究中,干燥温度过高造成的米粒外层硬化将阻碍后续膨化过程中水分向表面扩散,影响膨化效果,最终导致泡饭变硬、黏度下降。容重又称体积密度,可用来衡量泡饭米制品中空腔体积所占空间大小[17]。泡饭米内部空腔体积越大,容重越低[18]。由图9可知,随着干燥温度的升高,方便泡饭的容重呈先降低后升高的趋势,这表明干燥温度为80 ℃时的样品容重最低,米粒内部空腔体积最大,米粒膨化效果最好,这也是该条件下硬度值最低的原因。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图9 干燥温度对方便泡饭质构特性和容重的影响
Fig.9 Effect of drying temperature on textural characteristicsand bulk density of instant soup rice

综合考虑质构参数以及随着干燥温度的升高带来的米粒表面硬化的问题,将干燥温度定为80 ℃。

2.11 干燥温度对方便泡饭水分分布的影响

干燥主要分为水分的外扩散和内扩散两个阶段:首先是蒸煮米外层水分以蒸汽形式从表面扩散出去,当外层水分蒸发后,蒸煮米内部和表面形成湿度梯度,内部水分将逐渐迁移至表面。低场核磁共振分析的干燥温度对干燥米和方便泡饭水分分布的影响见图10。由图10可知,当干燥温度为60 ℃时,干燥米粒的低场核磁共振成像照片中外层为均匀绿色信号,内部为不均匀黄色信号,说明干燥温度过低时蒸煮米内部水分扩散效果不佳,水分分布不均匀;继续膨化后米粒外部绿色信号层较厚内部蓝色信号少,米粒膨化效果不佳,因此方便泡饭硬度值较大。80 ℃干燥时,干燥米样品外层绿色信号均匀分布、内部黄色信号较为分散,说明该条件下水分的外扩散和内扩散都比较充分;继续膨化后米粒中心有较大范围的蓝色信号,膨化效果好,因此干燥温度为80 ℃时制备的方便泡饭硬度降低。干燥温度为100 ℃时,干燥米粒外层绿色信号增强,内部中央有较大面积黄色信号;膨化米内部蓝色区域相对于80 ℃的膨化米又略有减少,膨化效果变差,使得方便泡饭硬度又略有增加。可见,随着干燥温度由60 ℃升高至80 ℃,干燥过程中水分在样品内部的扩散作用增强,样品内部结构松散[19],使得水分分布更加均匀,但是当干燥温度达到100 ℃时,由于温度过高,米粒表面水分蒸发过快,导致表面硬化,从而在后续膨化过程中阻碍水分向表面扩散,影响膨化效果。

图10 干燥温度对干燥米和方便泡饭水分分布的影响
Fig.10 Effect of drying temperature on moisture distribution of dried rice and instant soup rice

2.12 膨化温度对方便泡饭质构特性和容重的影响

膨化温度对方便泡饭质构特性和容重的影响见图11。由图11可知,随着膨化温度160 ℃升高至200 ℃,方便泡饭的硬度值从24.1 N降低到21.0 N,黏度呈逐渐增加的趋势,其数值从2.7 N增加到4.6 N,与此同时,方便泡饭的容重呈逐渐降低的趋势。这是因为随着膨化温度的升高,米粒体积增加,米粒内部孔隙增加,米粒内部水分减少,从而在复水时更多的水分进入米粒内部,导致方便泡饭硬度的降低。另外,当膨化温度大于180 ℃时,膨化后部分米粒会发黄,从而导致色泽不均匀。

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图11 膨化温度对方便泡饭质构特性和容重的影响
Fig.11 Effect of puffing temperature on texture characteristicsand bulk density of instant soup rice

综合考虑泡饭的质构品质以及膨化温度过高带来米粒发黄的问题,将膨化温度定为180 ℃。

2.13 膨化温度对方便泡饭水分分布的影响

膨化过程可以根据物料的状态分为3个阶段:相变段,物料内部的水分因吸热或过热开始发生汽化;增压段,汽化后的气体快速增压,物料开始软化;固化段,当物料内部与外部的瞬间压差达到较大值时,气体迅速外溢,而物料内部因水分蒸发而形成孔状结构[20]。低场核磁共振分析的膨化温度对方便泡饭水分分布的影响见图12。由图12可知,随着膨化温度的升高,米粒内部蓝色区域逐渐增加,米饭内外层水分梯度差逐渐减小,水分分布逐渐均匀,米饭内外层水分梯度差较小,米粒在复水过程中水分更容易进入米饭内部,导致硬度逐渐降低。这是因为随着膨化温度的升高,米粒内部的水分更容易向外蒸发。但当膨化温度为200 ℃时,米粒基本全是蓝色区域,表明米粒内部水分少,从而在复水时水分更多且更容易进入米饭内部,其口感表现为软烂。

图12 膨化温度对方便泡饭水分分布的影响
Fig.12 Effect of puffing temperature on moisture distribution of instant soup rice

3 结 论

本研究采用添加油脂超声浸泡缩短了大米浸泡时间、改善蒸煮米黏连情况;利用空气炸锅的高速循环热风对蒸煮米进行干燥、膨化,缩短干燥时间、精准控制膨化度,最终成功制备了一款质构能与家庭泡饭媲美的快速冲泡即食的方便泡饭产品。研究发现,蒸煮米的质构特性与方便泡饭的质构特性具有良好的相关性,可以通过分析蒸煮米的质构特性来预测其制备的方便泡饭的质构特性;蒸煮、干燥过程中水分的均匀分布是米粒适度膨化及其复水后具有良好口感的前提;棕榈油添加质量分数为1.0%、浸泡米水质量比为1∶1.2、室温超声浸泡30 min、100 ℃ 蒸煮30 min、80 ℃干燥35 min、180 ℃膨化 25 s 条件下制得的方便泡饭,开水冲泡5 min即可食用,兼具方便和美味,可以满足消费者对于传统美食方便化的需求,同时适应现代生活方式的变化,符合市场发展趋势。

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Research on Preparation of Instant Soup Rice Based on Steaming and High-Speed Circulating Hot Air Puffing Technology

ZHOU Qinhao1, ZHOU Xing1, ZHAO Jianwei1, LONG Jie1, CHEN Long1, QIU Chao1, JIN Zhengyu1,2,*
(1.School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;2.State Key Laboratory of Food Science and Resources, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Abstract:Using Nanjing 46 japonica rice as raw material, an ideal instant soup rice product was developed by employing ultrasonic oil-assisted soaking without draining, followed by direct steaming, and rapid drying and puffing using high-speed circulating hot air. The water absorption pattern of rice by ultrasonic soaking, the amount of palm oil added on the dispersing, and the effects of soaking and steaming conditions as well as drying and puffing temperatures on the quality of instant soup rice were studied. Besides, low-field nuclear magnetic resonance imaging technique was used to visualize the moisture distribution in the rice grains under different processing conditions. The results showed that ultrasonic-assisted soaking significantly shortened the soaking time of rice. The steamed rice was easily dispersed when the mass fraction of added palm oil was not less than 1.0%, but the soup rice turned yellow when the mass fraction of palm oil exceeded 1.0%. The textural characteristics of steamed rice were well correlated with those of instant soup rice, allowing for the prediction of instant soup rice texture based on the analysis of steamed rice texture. The uniform distribution of moisture during steaming and drying was a prerequisite for moderate puffing of the rice grains and good taste after rehydration. Instant soup rice was prepared under the condition of palm oil with mass fraction 1.0%, soaking rice water ratio of 1.0∶1.2, ultrasonic soaking at room temperature for 30 min, steaming at 100 ℃ for 30 min, drying at 80 ℃ for 35 min, and puffing at 180 ℃ for 25 s. It could be consumed after brewing in boiling water for 5 min, with a hardness value of 22.4 N and a viscosity value of 3.7 N, which was similar to home-made soup rice. This instant soup rice product could meet consumers’ demands for traditional cuisine while adapting to modern lifestyle changes, aligning with market development trends.

Keywords:instant soup rice; soaking; steaming; puffing; moisture distribution

中图分类号:TS210.1

文献标志码:A

doi:10.12301/spxb202300240

文章编号:2095-6002(2024)05-0125-10

引用格式:周钦浩, 周星, 赵建伟, 等. 基于蒸煮和高速循环热风膨化技术的速食方便泡饭制备研究[J]. 食品科学技术学报,2024,42(5):125-134.
ZHOU Qinhao, ZHOU Xing, ZHAO Jianwei, et al. Research on preparation of instant soup rice based on steaming and high-speed circulating hot air puffing technology[J]. Journal of Food Science and Technology, 2024,42(5):125-134.

收稿日期:2023-04-24

基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFD2100301)。

Foundation: National Key R&D Program of China (2022YFD2100301).

第一作者:周钦浩,男,硕士研究生,研究方向为碳水化合物资源开发与利用。

通信作者:金征宇,男,中国工程院院士,主要从事碳水化合物资源开发与利用方面的研究。

(责任编辑:李 宁)

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