趙紅霞,王應強,何佳昕,張文倩,王 靜

(隴東學院農林科技學院,甘肅慶陽 745000)

薏米(CoixchinensisTod.),學名叫薏苡,又叫苡仁、六谷子,俗稱“藥王米”、“回回米”、“六谷米”[1]等,屬于禾本科植薏苡的種仁,在貴州、四川、陜西等地產量很高。薏米營養(yǎng)豐富,不僅富含脂肪、蛋白質、維生素和亞油酸等,而且還富含多糖、脂肪酸和其脂類化合物、黃酮類化合物、三萜類化合物等多種活性成分[2]。相比稻谷、小麥和玉米等大宗作物,薏米含有更高的維生素和膳食纖維,可以降低膽固醇含量,有益于身體健康[3],被譽為“世界禾本科植物之王”。薏米是藥食兩用谷物資源,在中國不但被廣泛食用,還具有消食、消除疲勞、預防高血壓、促進消化及祛濕等功效。王立峰[4]和Peirong等[5]研究表明薏米中含有的苡米脂能很好地抑制某些癌細胞的生長。薩日那等[6]發(fā)現(xiàn)條斑紫菜多糖與薏米仁多糖復配物具有降血脂的功效。薏米雖然具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值,但薏仁顆粒結構緊密,質地較硬,很難糊化,再加上其固有的獨特氣味,限制了其在食品加工中的應用。

隨著人們保健意識的增強,再加上薏米的藥食同源特性,其研究與加工也逐漸深入,目前加工產品主要有薏米餅干[7]、薏米面條[8]、薏米飲料[9]、薏米豆腐[10]和薏米酒[11]等。近年來,干燥制粉逐漸成為速食產品加工和貯藏的一種趨勢,薏米粉因其風味獨特、易于保存、攜帶方便、沖調迅速等優(yōu)點而成為國內外研究的熱點[12]。制粉過程中,選擇合適的干燥方式顯得尤為重要。肖志勇等[12]以超高壓改性與高壓均質相結合為關鍵技術制備速溶薏米粉,并對速溶薏米粉營養(yǎng)成分及其特性進行了測定;熊柳等[13]用濕磨薏米,選用熱風干燥50 ℃,干燥 24 h后粉碎過100目篩制得薏米粉,并研究了其理化特性和淀粉消化性能。王新才等[14]在120 ℃下烘烤45 min后粉碎過100 目篩制備了風味濃郁的薏米粉,并與魔芋粉制備了薏米魔芋營養(yǎng)粉。微波干燥和微波對流干燥基于微波立體加熱特性,具有物料升溫速度快、干燥用時短、干后產品品質和利用率高等特點,目前在果蔬粉的制備中使用較多,但國內外對其在谷物類制粉中的應用研究報道較少。

本研究擬采用微波干燥(MD)、微波對流干燥(MCD)、熱風干燥(HAD)和傳統(tǒng)烤制法(TR)4種干燥方法對高壓汽蒸熟制薏米進行干燥制備速食薏米粉,考察4種干燥方法對薏米的干燥特性和復水特性,并比較其對薏米粉色澤、營養(yǎng)化學成分、沖調特性和感官評價的影響,以期為高品質方便薏米(小雜糧)產品的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮的薏米 購于慶陽市西峰區(qū)瓜果蔬菜市場;硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、鹽酸、95%乙醇、無水乙醚、蒽酮、硫酸銅、次甲基藍、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀和甲苯等試劑 均為分析純。

RWBX-08S型箱式微波干燥箱 南京蘇恩瑞干燥設備有限公司;101型熱風干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司;WF-30型色差儀 深圳市威福光電科技有限公司;HWS-26型電熱恒溫水浴鍋 上海齊欣科學儀器有限公司;7200型可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;TDL-40B型低速離心機 上海安亭科學儀器廠;ORW1.0S-3000R型智能微波對流聯(lián)合干燥器 南京澳潤微波科技有限公司;600Y型功能粉碎機 永康市鉑歐五金廠;HX501T型電子天平 慈溪市天東衡器廠;DHG-9420A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 薏米干燥前預處理 將原料進行清洗,去除薏米表面黏附的粉末雜質和灰塵。選用1∶3米水比例在常溫下浸泡6 h,利于縮短蒸煮時間[15-16];處理好的薏米放入高壓鍋(121 ℃,0.12 MPa)蒸制20 min,使淀粉逐漸完成糊化過程,蒸制后冷卻離散后干燥。

1.2.2 速食薏米粉的制備 經(jīng)過預處理的樣品,分別進行微波干燥(功率密度1.25 W/g、250 W,60 ℃,每隔5 min間歇一次)、微波對流干燥(功率密度1.25 W/g、250 W,60 ℃)、熱風干燥(2.1 m/s,70 ℃,90 min)、傳統(tǒng)烤制(未蒸制、150 ℃、35 min),待樣品水分含量在5%以下停止干燥。干燥結束后將薏米粉碎過100目篩得到速食薏米粉產品,密封保存用于質量評估。

1.2.3 測定指標

1.2.3.1 水分含量 物料的初始水分含量按照AOAC的方法執(zhí)行,在105 ℃干燥樣品至恒重,重復測定3次,每次以干基含水量表示。

1.2.3.2 干燥曲線的測定 干燥過程中的水分含量通過測量薏米干燥過程中的質量變化來計算,自動記錄一定時間間隔物料質量,某一時刻的水分含量根據(jù)式(1)計算:

式(1)

式中:Mt 為薏米在干燥任意t 時刻的干基含水量kg/kg;mt、md分別為干燥任意t時刻和絕干物料的質量,kg。

干燥速率為單位時間內水分含量的變化量,按式(2)計算:

式(2)

式中:Dr-干燥速率,kg/(kg干基·min);Mt、Mt+Δt-分別為干燥物料在t和t+Δt時刻的水分含量,kg/kg干基;Δt-取樣間隔時間,min。

1.2.3.3 色值的測定 采用威福WF-30型色差計測定薏米粉樣品的表面色澤,讀數(shù)以CIE1976色度空間值L*(亮→暗:100→0),a*(綠→+紅),b*(蘭→黃+)表示,重復測量5次。色差(ΔE)、色彩角(h°)和彩度(C*)根據(jù)測定值按式(3)～(4)計算:

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb2)2]1/2

式(3)

h°=arctg(b*/a*)(a*>0,b*>0)

式(4)

式(5)

式中:ΔL*、Δa*、Δb*-分別為干燥前后薏米粉之間明度L*和色度指數(shù)a*和b*的差值;h°-色調,0 °、90 °、180 °和270 °分別代表醬紅色調、黃色調、藍綠色調和藍色調。

1.2.3.4 薏米粉營養(yǎng)成分測定 灰分:參照GB 5009.4-2016食品中總灰分的測定;粗脂肪:參照GB 5009.6-2016索氏抽提法;蛋白質:參照GB 5009.5-2016凱氏定氮法;總糖:參照GB/T 5009.8-2003蒽酮比色法測量結果;還原糖:參照GB/T 5009.7-2008直接滴定法測量;均以每100 g薏米粉中干基含有相當于還原糖、總糖、粗脂肪、蛋白質、灰分的克數(shù)表示。

1.2.3.5 薏米粉沖調特性測定 堆積密度參照單位體積粉體的質量。將薏米粉從漏斗散落至10 mL量筒,測定10 mL薏米粉的質量,換算其堆積密度;休止角的測定采用劉靜波等[17]方法測定;潤濕下沉性和分散性參照張鐘等[18]方法測定;水合能力和吸濕率參照Jaya等[19]方法測定;結塊率的測量參照趙紅霞等[20]方法測定。

1.2.4 感官評價 采用強度感官評價和喜好感官評價兩種方法對不同方法干燥后制備的薏米粉色澤、香氣、滋味、組織狀態(tài)和可接受性等五項指標進行評分,評定標準見表1。感官鑒評小組由10 名專業(yè)食品感官鑒評人員組成,參照表1 給出的評價標準對不同干燥方法的薏米粉進行感官評分。

表1 薏米粉感官評定Table 1 Sensory evaluation standard of coix seed flour

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結果與分析

2.1 干燥方式對薏米干燥特性的影響

4種不同干燥技術下薏米的干燥曲線如圖1所示。由圖1可以看出,干燥方法對薏米水分含量有明顯影響,無論選用哪種干燥方法,均能較快地使產品的水分含量降至5%以下。物料在干燥前期水分比降低速度快,后期較為緩慢。其中HAD過程較為緩慢,整個干燥過程需要90 min,而TR和MD所需的時間分別為35和43 min;當干燥時間超過30 min,TR會出現(xiàn)焦灼現(xiàn)象。HAD干燥速率慢,其原因是在干燥過程中,物料內部水分擴散速率小于表面汽化量,尤其是在降速階段。MCD所用的時間最少,僅為26 min,這主要是因為MCD結合微波快速加熱與熱風對流干燥除濕量大的優(yōu)點[21]。微波加熱是通過體積加熱而不是表面加熱。微波能量直接耗散于被干燥物料的濕區(qū),產生相對大的溫度梯度,并且其溫度梯度與濕度梯度方向是一致的,這就加大了物料內部傳熱傳質的推動力,也就加速了物料干燥的速率[22],從而達到快速干燥的目的,有效地提高了效率。

圖1 不同干燥技術下薏米的干燥曲線Fig.1 Drying curves of coix seed at different drying methods

干燥速率取決于物料水分含量與干燥進程,是與干燥機理有關的一個重要參數(shù)。由圖2可知,MCD和MD沒有經(jīng)歷加速和恒速干燥階段,都呈現(xiàn)出一個類似的兩階段的降速干燥過程;而HAD經(jīng)歷了加速和降速交替階段。這說明薏米在干燥過程中,內部水分擴散是決定因素,決定了原料的干燥特性。MCD干燥速率明顯大于其它3種干燥方法,這主要是因為它結合了微波和對流快速加熱的優(yōu)點。微波加熱是由水分子等偶極子隨電場方向變化而產生轉動得到的分子內部摩擦熱而產生的,溫度梯度與水分梯度方向相同,加大了物料內部傳熱傳質的推動力[23],從而提高了薏米的干燥效率。

圖2 不同干燥技術下薏米干燥速率曲線Fig.2 Drying rate curves of coix seed at different drying methods

2.2 干燥方式對薏米粉色澤的影響

色澤是干制品質量評價的一項重要指標。由表2可知,與未處理新鮮的薏米粉相比,4種干燥方法均引起了薏米的L*值降低、a*和b*值升高,說明 4 種干燥方式均可降低薏米的亮度并引起褐變。C*值增大代表干燥產品的飽和度(彩度)增強,干燥使色彩角均降低,偏向90°的色彩角表明所有樣品都呈現(xiàn)出黃色調。干燥方法對L*、a*、b*和C*有一定影響,MCD處理的薏米粉的綠/紅值a*和藍/黃值b*顯著低于其它3種干燥方法處理的薏米粉(P<0.05),表明選用MCD處理的樣品顏色偏黃,更接近于新鮮薏米粉的色澤,其特征值L*、a*、b*、C*、h°和ΔE分別為86.66、1.98、11.63、11.79、80.34和20.77。由色差 ΔE的數(shù)值可知,各處理組色差具有顯著性差異(P<0.05)(MD與TR除外),相較MD、TR 和HAD,MCD所得薏米粉與鮮薏米粉顏色較接近,干燥效果較好。食品物料色澤的變化通常與蛋白質、淀粉分子結構的變化、特定的反應(脂肪氧化、Maillard反應、焦糖化反應)、色素濃度和水分含量等密切相關[23-24]。薏米中含有大量的淀粉,干燥可能引起了淀粉分子結構的變化,從而導致色澤的變化。

表2 不同干燥方法對薏米粉色澤的影響Table 2 Effect of different drying methods on the color of coix seed flour

2.3 干燥方式對速食薏米粉營養(yǎng)成分的影響

表3為經(jīng)不同干燥方法制備的速食薏米粉的部分營養(yǎng)化學組分特性。采用不同的干燥方法制備的速食薏米粉其含水量在3.14%～4.85%范圍,均能達到速食粉貯藏安全水分要求。從表3中可以看出,無論選用哪種干燥方法,與鮮薏米相比,干燥后的薏米粉中灰分、粗脂肪、蛋白質、總糖和還原糖的含量均有損失,其中TR造成的損失最多,這主要是因為高溫導致了營養(yǎng)成分的大量損失。干燥后樣品中灰分和總糖的含量分別在0.43～0.58和40.26～52.34 g/100 g,造成的損失率分別在19.4%～29.0%和12.5%～32.7%,其中MD造成灰分和總糖的損失最少。干燥后樣品中蛋白質和還原糖的含量分別在7.62～10.02和0.29～0.48 g/100 g,造成的損失率分別為23.5%～41.8%和41.5%～64.6%,MCD造成蛋白質和還原糖的損失較少。微波干燥法的微波具有穿透性,能使介質內外同時加熱,傳熱速度快,干燥溫度最低,該法得到的薏米粉基本營養(yǎng)成分損失較少。MCD干燥速率最大、干燥時間最短,一定程度上避免了營養(yǎng)成分的損失。TR干燥后的薏米粉粗脂肪含量最高,為7.02 g/100 g。

表3 不同干燥方法對速食薏米粉營養(yǎng)成分的影響Table 3 Effect of different drying methods on the nutritional compound of coix seed flour

2.4 干燥方式對速食薏米粉沖調特性的影響

不同干燥方式對速食薏米粉沖調特性的影響如表4所示。從表4中可以看出,干燥方法對速食薏米粉堆積密度、休止角、潤濕下沉性、分散性、水合能力、結塊率和吸濕率均有一定影響。選用MCD制備的產品堆積密度(0.50 g/mL)低于其它干燥方法;HAD和MD制備的產品的堆積密度略高,分別為0.54和0.53 g/mL,TR制備的粉末的堆積密度最大為0.63 g/mL。MD因微波加熱,導致產品輕微膨化,形成微孔較少,組織蓬松,制備的粉末堆積密度略高。粉末的流動性通常用休止角表示,它主要取決于粉末顆粒度的大小及粉末表面的特性。休止角越小,粉體的流動性越好,顆粒間的摩擦力也越小。薏米粉的休止角由小到大的順序依次為:MCD

表4 不同干燥方法對速食薏米粉沖調特性的影響Table 4 Effect of different drying methods on the solubility property of coix seed flour

這主要是因為水合能力與蛋白質的含量和變性有關,MCD過程中蛋白質含量最多,干燥過程中蛋白質變性較小,蛋白質與水分子的吸附最強,所以MCD制備的薏米粉的水合能力最強。結塊率從低到高的順序為:TR

2.5 干燥方式對速食薏米粉感官品質的影響

準確稱量4種不同干燥方法處理制得的薏米粉15 g,白砂糖5 g,加入200 mL的沸水沖調后品嘗,結果如表5所示。由表5可以看出,干燥方式對速食薏米粉色澤、香氣、滋味、組織狀態(tài)與總分和可接受性都有明顯影響。其中,TR制備的的薏米粉香氣最濃郁,色澤黃亮,MCD和MD制得的薏米粉組織狀態(tài)最好,且MCD制備的薏米粉沖調后滋味最佳。綜合評價,MCD獲得的感官評價得分最高,為84.8分,且整體可接受性最高;其次為TR,獲得83.6分的感官評價分;HAD得到的評分最低,僅為77.3分。

表5 不同干燥方法對速食薏米粉感官品質的影響Table 5 Effect of different drying methods on the sensory evaluation of coix seed flour

3 結論

本文比較了4種干燥方式對速食薏米粉的干燥特性、色澤、營養(yǎng)化學成分和沖調特性的影響。結果表明,在干燥特性方面,MCD 所用時間最短,僅為26 min,其次為TR,為35 min,HAD所用時間最長,為90 min。MCD的平均干燥速率最高,干燥過程主要為降速干燥過程;HAD經(jīng)歷了加速和降速交替階段。在色澤方面,選用MCD法處理的樣品顏色偏黃,更接近于新鮮薏米粉的色澤。在營養(yǎng)化學組分特性方面,干燥后的薏米粉中灰分、粗脂肪、蛋白質、總糖和還原糖的含量均有損失,其中MD對灰分和總糖損失最少;MCD對蛋白質和還原糖的保留最好;TR干燥后的粗脂肪含量最高為7.02 g/100 g。沖調特性方面,MCD制備的產品堆積密度最低,休止角最小,流動性最好,水合能力最高;TR制備的薏米粉的潤濕下沉性和分散性時間最短,結塊率和吸濕率最低。

合適干燥技術的選擇取決于干燥產品特定的用途、設備的投資成本和運行的費用等經(jīng)濟因素。綜合分析,與TR相比,MCD在薏米粉制備中能較完整地保持其營養(yǎng)成分,品質好且干燥時間短,可作為制備速食薏米粉經(jīng)濟節(jié)能的適宜干燥新方法。