劉學武 嚴偉龍 何易雯

摘要：以稻谷為原料，對蒸谷米的復水性進行了研究。通過單因素試驗，探討超高壓浸泡工序、蒸煮工序、干燥工序中相關參數(shù)的影響規(guī)律，并以蒸煮時檸檬酸添加量、蒸煮次數(shù)、微波干燥時間為變量，成品復水率為指標，通過響應面分析建立回歸方程，得出蒸煮次數(shù)對復水性影響最大，檸檬酸添加量次之，干燥時間影響最小。利用模型確定了較佳參數(shù)為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次。

關鍵詞：稻谷;蒸谷米;復水性;超高壓;響應面分析

中圖分類號：TS217 ? ? 文獻標志碼：A ? ?doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.01.012

Abstract：This paper explored the rehydration of steamed rice. First，the influence of relevant parameters in soaking process，cooking process and drying process was discussed through single factor，taking ultra-high pressure soaking，citric acid addition during cooking，cooking times，microwave drying time as variables，and rehydration rate of finished product as index. On the basis of single factor test， the regression equation was established by response surface analysis. The results showed that cooking times had the greatest influence on rehydration，citric acid content was the second，and drying time was the least. The optimum parameters were determined by using the model as follows：the addition of citric acid was 1.1%，the microwave drying time was 6.4 min，and the evaporation was carried out. The number of cooking times is 3 times.

Key words：rice;steamed rice;rehydration;ultra-high pressure;response surface analysis

稻谷是全球主要的糧食產物之一[1]，是世界上50%以上人口的主食。以水稻為原料，經(jīng)過篩選、清洗、浸泡、蒸煮、干燥等加工處理可以制得蒸谷米[2]。在國際貿易中，大約有25%的稻谷被加工成蒸谷米[3]。美國、泰國及印度等國是蒸谷米的主要生產國，巴基斯坦、巴西及德國等國是蒸谷米的主要消費國[4]。蒸谷米在國際市場如此受歡迎的原因是蒸谷米的營養(yǎng)品質、加工品質、蒸煮品質和貯藏品質較普通大米都有所提高[5]。蒸谷米的蒸飯成熟時間較短[6]，因此復水性是蒸谷米的重要評價指標，影響蒸谷米的口感、滋味等感官評價。不同的處理方式對蒸谷米的復水性有不同程度的影響，試驗在蒸谷米加工過程中采取不同的處理方式，測定對應條件下的復水率，進行單因素試驗和響應面分析。

1 ? 試驗材料與方法

1.1 ? 材料與試劑

帶殼稻谷，市售;化學試劑均為分析純。

1.2 ? 儀器與設備

GB1302 型電子精密天平，梅特勒-托利多儀器有限公司產品;G80F23N1P-M8（S0）微波爐，廣州格蘭仕微波爐電器制造有限公司產品;JLGJ4.5型檢驗礱谷機，臺州市糧儀廠產品;JNMJ3型檢驗碾米機，浙江托普云農科技股份有限公司產品;GSY-2-4 型孔電熱恒溫水浴鍋，北京國華醫(yī)療器械廠產品;HPP600MPa型超高壓處理設備，包頭科發(fā)高壓科技有限責任公司產品。

1.3 ? 工藝流程

清洗→浸泡→微波蒸煮→干燥→脫殼→殺菌密封。

1.4 ? 單因素試驗

以成品復水率為評價指標，考查浸泡時超高壓壓力（100，200，300，400，500 MPa）、蒸煮時檸檬酸添加量（0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%）、蒸煮次數(shù)（1，2，3，4，5次）、微波干燥時間（2， 4，6，8，10 min）對成品復水性的影響。

1.5 ? 響應面優(yōu)化

在單因素試驗的基礎上，以成品復水率為響應值，以檸檬酸添加量、蒸煮次數(shù)和微波干燥時間為考查因素，進行三因素三水平試驗，優(yōu)化加工工藝參數(shù)。

1.6 ? 大米復水率的檢測方法

稱取樣品W0置于燒杯中，加入5倍的沸水，立即加蓋，復水10 min后，吸干樣品表面水分，稱量為W1，進行復水率檢測。

復水率= ■×100%[7].

1.7 ? 試驗數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件、Design Expert 8.0.6 Trial軟件進行分析處理。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 單因素試驗

2.1.1 ? 超高壓壓力對復水性的影響

超高壓壓力-復水性曲線見圖1。

由圖1可知，超高壓壓力在200 MPa以內，隨著超高壓壓力的增大，蒸谷米復水率不斷降低，主要是由于浸泡時超高壓壓力存在有2個作用，分別是促進水分進入稻谷內部和壓迫縫隙孔徑減少，在200 MPa以內，孔隙阻力較小，水分在滲透壓和外界壓力的作用下進入稻谷內部，導致浸泡后稻谷本身水分含量較高[8]，則蒸谷米復水時能吸收水分減少，導致復水率降低。超高壓壓力為200～400 MPa時，孔隙阻力過大，浸泡后稻谷水分含量降低，成品蒸谷米復水時由于水熱作用孔隙變大，復水率提高，在400 MPa復水率達到最大值。超高壓壓力繼續(xù)加大到500 MPa，稻谷承受壓力過大，形態(tài)變差，導致稻谷內部結構遭到破壞，復水性也隨之降低。由于在實際生產中，超高壓設備投資較高，且超高壓的作用不穩(wěn)定，起伏較大，考慮到經(jīng)濟問題和工作效率，故暫不列入響應面優(yōu)化考查參數(shù)。

2.1.2 ? 檸檬酸添加量對復水性的影響

檸檬酸添加量-復水率曲線見圖2。

由圖2可知，蒸谷米的復水性隨著檸檬酸添加量的增加而增加，在添加量為1.0%達到最大值，復水率為1.303%。檸檬酸添加量為1.2%時復水率有所下降，可能是由于蒸谷米的黏度增大[9]后造成結塊現(xiàn)象，復水效果變差。吳亞楠等人[10]研究發(fā)現(xiàn)，糙米粉蒸煮時加入檸檬酸，糙米粉的結構未發(fā)生顯著的變化，但食味品質有所提高?？赡艿脑蚴墙佑|檸檬酸后，成品硬度有所降低，復水性增強，改善了食用性。

2.1.3 ? 蒸煮次數(shù)對復水性的影響

蒸煮次數(shù)-復水率曲線見圖3。

由圖3可知，隨著蒸煮次數(shù)的增加復水率先增加后減少，在蒸煮次數(shù)為3次時復水性最好。帶殼稻谷進行蒸煮時有稻殼的保護，熟化速度較慢、程度較弱，一次蒸煮成品回生現(xiàn)象明顯，直鏈淀粉和支鏈淀粉分子重新連接形成結晶是食品中淀粉回生老化的主要因素[11]，淀粉的吸水能力在老化后變弱，其復水性也隨之降低。因此采用多次微波蒸煮干燥固定蒸谷米內分子結構組織和老化回生。但蒸煮次數(shù)超過3次后，蒸谷米的外觀形態(tài)變差，內部結構也遭到破壞，復水性隨之降低。在實際生產時重復蒸煮3次蒸煮可達到最佳效果。

2.1.4 ? 微波干燥時間對復水性影響

微波干燥時間-復水率曲線見圖4。

由圖4可知，微波干燥時間在6 min以內，隨著微波干燥時間的增加，蒸谷米的復水性提高，在微波干燥時間為6 min時，復水率達到最大值1.307，在6 min內隨著微波干燥時間的增加，蒸谷米內部的水分部分揮發(fā)，蒸谷米的結構緊密程度水平降低，淀粉分子內的空隙不斷變大，提高了其復水率。當微波干燥時間超過6 min，蒸谷米的復水性開始下降，這可能由于在微波干燥時間超過6 min會對稻米的內部質構產生損傷，從而使其發(fā)生不可逆的破壞，淀粉發(fā)生變性或者老化，使其吸收水分的能力下降。

2.2 ? 響應面試驗

2.2.1 ? 響應面因素與水平

響應面因素與水平設計見表1，響應面試驗結果見表2。

設計三因素三水平的響應面試驗，中心點重復 ?4次，響應值為成品復水率。

2.2.2 ? 回歸方程的建立與方差分析

采用Design Expert 8.0.6 Trial軟件對試驗結果進行分析，得到多元回歸方程：

R=1.512 50+0.015A-1.250 00×10-3B-0.023 750C+

0.017 5AB+2.500 00×10-3AC-1.734 72×

10-18BC-0.016 25A2-0.023 75B2-0.068 75C2。

由多元回歸方程可得，影響成品復水性的因素順序為C>A>B。

響應面模型方差分析見表3。

由表3可知，模型p=0.009 6<0.050 0，說明模型顯著。失擬項F=1.80，p>0.05，表示未知的因素對試驗影響不顯著。模型的決定系數(shù)R2=0.924 0，R2adj=0.810 0，表示模型有較高的可靠性，可以解釋81.00%的響應值變化。因此，該模型適合用于蒸谷米復水性的分析預測。

2.2.3 ? 響應面分析

檸檬酸添加量和微波干燥時間對成品復水性影響的響應面圖和等高線圖見圖5，檸檬酸添加量和蒸煮次數(shù)對成品復水性影響的響應面圖和等高線圖見圖6，微波干燥時間和蒸煮次數(shù)對成品復水性影響的響應面圖和等高線圖見圖7。

從響應面3D圖譜和等高線圖可知，每2個因素的交互作用對成品的復水性均有影響，其中檸檬酸添加量和微波干燥時間的交互作用對復水率影響較大，檸檬酸添加量和蒸煮次數(shù)的交互作用影響次之，蒸煮次數(shù)和微波干燥時間的交互作用影響最小。

2.2.4 ? 驗證試驗

通過Design Expert 8.0.6 Trial軟件分析可得最 佳工藝為檸檬酸添加量1.112%，微波干燥時間 ? 6.36 min，蒸煮次數(shù)3次，在此條件下的預測復水率為1.517%。根據(jù)實際操作情況，將生產的工藝條件調整為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次，在此條件下，進行3組平行試驗，所得成品蒸谷米平均復水率為1.512%。預測值和試驗值基本相等，表明該優(yōu)化工藝是可靠的。

3 ? 結論

通過對蒸谷米加工過程中的3個水熱階段的試驗，以成品復水率為指標，明顯可得4個單因素對蒸谷米的復水性均有影響。在單因素試驗的基礎上運用響應面法得到回歸方程，進行方差分析，可知蒸煮次數(shù)對成品復水性影響最大，其次是檸檬酸添加量，微波干燥時間影響最小。通過模型優(yōu)化可得較佳工藝參數(shù)為檸檬酸添加量1.1%，微波干燥時間6.4 min，蒸煮次數(shù)3次，此時成品復水率可達1.512%。

參考文獻：

高紅梅，孫永康，丁志剛，等. 荷香風味蒸谷米生產工藝研究[J]. 四川旅游學院學報，2019（1）：23-28.

王九菊，胡小云，付桂明，等. 淺析國際蒸谷米市場[J]. 糧食科技與經(jīng)濟，2002，27（4）：34-34，36.

劉文. 淺談蒸谷米的加工[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2015（9）：4-5.

方福平，江建設. 中國蒸谷米產業(yè)發(fā)展分析[J]. 農業(yè)現(xiàn)代化研究，2007（1）：114-117.

王留留，朱麗麗，張顏紅，等. 淺談蒸谷米的研究現(xiàn)狀[J]. 食品工業(yè)，2013，34（1）：164-167.

周旭東，熊善柏，董漢萍，等. 淺色蒸谷米生產工藝研究[J]. 武漢工業(yè)學院學報，1999（4）：13-18.

莊海寧，夏智，李軍德，等. 擠壓方便米的徑向膨脹率與其復水率、糊化度關系的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技，2010，26（10）：1 057-1 062，1 075.

Xiaonan Xu，Weilong Yan，Zhikai Yang，et al. Effect of ultra-high pressure on quality characteristics of parboiled rice[J]. Journal of Cereal Science，2019（4）：117-123.

趙小梅，李清明，蘇小軍， 等. 淮山藥淀粉糊化及質構特性[J]. 食品工業(yè)科技，2017，38（6）：110-115.

吳亞楠，鞠興榮，王志高，等. 檸檬酸脫鎘對糙米粉結構及理化性質的影響[J]. 中國糧油學報，2017，32（8）：8-13.

周顯青，鄧峰，陳志芳，等. 糯米淀粉的老化及其調控技術研究進展[J]. 河南工業(yè)大學學報（自然科學版），2014，35（2）：98-104. ◇