付 堅(jiān)，于麗娟，金鵬程，陳 越，崔光芬，普紅梅，王海丹，李雪瑞，李 宏,

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，云南昆明 650221；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所，云南昆明 650205）

米線是我國一種傳統(tǒng)食物已具有2300多年的歷史，深受廣大消費(fèi)者喜愛，需求量巨大[1]。方便米線是以大米為主要原料，通過非油炸蒸煮的先進(jìn)工藝，配以不同風(fēng)味調(diào)料，用開水沖泡即可食用的米線[2]。方便米線因其非油炸符合人們對“健康、營養(yǎng)、安全、方便”食品的追求，成為一種發(fā)展較快的方便食品[2]。

方便米線分為鮮濕方便米線和干制方便米線。鮮濕方便米線因保質(zhì)期短、易斷條等問題發(fā)展較慢[3]，干制方便米線保質(zhì)期較長，消費(fèi)者接受度較高，為干制方便米線產(chǎn)品的研發(fā)和銷售提供了很大的發(fā)展空間[4]。干燥技術(shù)是影響干制方便米線品質(zhì)的關(guān)鍵工藝之一，目前米線的干燥技術(shù)主要有高溫高濕干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥、油炸干燥、熱風(fēng)-微波干燥、快速微膨化三段式干燥等[5-8]。采用這些干燥技術(shù)生產(chǎn)的方便米線雖然保質(zhì)期長、韌性好，但由于干燥時(shí)溫度較高，米線極容易殼化和收縮限制了米線組織的疏松性，使得方便米線沖泡時(shí)易糊湯、不耐泡或泡不透、復(fù)水時(shí)間長、湯料滲透性差，口感難以達(dá)到鮮米線的爽滑程度。這些不利因素影響了消費(fèi)者對方便米線的接受程度，制約了方便米線產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[9-10]。為了改善干制方便米線的品質(zhì)，有學(xué)者在米線的原料中添加馬鈴薯淀粉、酶制劑、蛋白、膳食纖維素、功能性物質(zhì)，如白蕓豆提取、紫蘇葉粉等，改進(jìn)方便米線的組織微觀結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)組成、品質(zhì)特性[11-13]，但干燥過程的高溫會(huì)造成營養(yǎng)成分的大量損失。因此，需要尋找一種更有效的干燥方法，既能提高方便米線復(fù)水性、外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)等，又能最大限度地保留營養(yǎng)成分。

真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）技術(shù)是國際上公認(rèn)的高品質(zhì)干燥加工技術(shù)，結(jié)合真空、低溫、傳熱于一體，可以最大限度保留食物原料組織結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)功能，被譽(yù)為20世紀(jì)食品工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一[14]。VFD產(chǎn)品具有很多優(yōu)點(diǎn)，與高溫干燥方式相比VFD產(chǎn)品基本可以保持物料的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)成分，具有多孔結(jié)構(gòu)能夠速溶或快速復(fù)水，含水量低貨架期和保質(zhì)期較長。利用VFD技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)單一物料的復(fù)合再造，滿足方便即食和營養(yǎng)健康等需求[15]。目前，VFD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于谷物類、果蔬類、肉禽水產(chǎn)類、調(diào)味食品類、飲料類、野生菌、中藥等的加工[16-21]。VFD技術(shù)在方便主食的加工中也有研究，如方便米飯、方便粥、餛飩、餃子等[22]。周國燕等[22]采用VFD技術(shù)制備方便米飯具有新鮮米飯?jiān)械南阄?，米飯的可溶性固形物等營養(yǎng)物質(zhì)破壞較小。陳天鵬等[23]對方便米飯品質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，VFD技術(shù)可在米飯內(nèi)部形成疏松的多孔結(jié)構(gòu)，降低了米飯的老化程度，提高了方便米飯的復(fù)水速度和品質(zhì)。李新建等[24]采用-40 ℃凍結(jié)溫度制得的凍干糯米粥米色純白，組織狀態(tài)均勻完整，口感韌性佳。陳樹俊等[25]用VFD技術(shù)制作的方便小米粥復(fù)水性好，營養(yǎng)成分基本無損失。VFD技術(shù)已成為了生產(chǎn)和開發(fā)高品質(zhì)米淀粉產(chǎn)品的新興加工技術(shù)。在VFD工藝中凍結(jié)速率等因素與物料種類存在顯著相關(guān)性[26]，米線與方便米飯都屬于大米制品，是否也能通過VFD技術(shù)改善干制米線內(nèi)部結(jié)構(gòu)、縮短復(fù)水時(shí)間、提高品質(zhì)，值得進(jìn)行探索和研究。目前，用真空冷凍干燥技術(shù)制備方便米線的相關(guān)研究報(bào)道還較少。

本研究采用不同的真空冷凍干燥工藝對鮮濕米線進(jìn)行干燥，研究凍結(jié)溫度對凍干米線復(fù)水速度、微觀結(jié)構(gòu)、淀粉回生程度的影響，以及復(fù)水水溫對凍干米線的復(fù)水后質(zhì)構(gòu)特性的影響，為方便米線工藝創(chuàng)新和品質(zhì)提升提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

米線制作的大米原料為桂潮早秈米 于2019年采收，由云南農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供。

LGJ-25C真空冷凍干燥機(jī) 四環(huán)福瑞科儀科技發(fā)展（北京）有限公司；HWS-26電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；TMS-Touch質(zhì)構(gòu)分析儀美國FTC公司；NETZSCH DSC 200F3差示掃描量熱儀 德國Netzsch集團(tuán)；TESCAN MIRA3掃描電子顯微鏡 捷克泰思肯貿(mào)易（上海）有限公司；MFD50Y一步成型米粉機(jī)、6-2YH1015B蒸汽優(yōu)化箱 湖南米師傅機(jī)械科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鮮濕米線制備 根據(jù)一步成型米粉機(jī)操作步驟進(jìn)行鮮濕米線制備。稱取2 kg無病蟲害、無霉變的優(yōu)質(zhì)早秈米經(jīng)淘洗、浸泡過夜后，放入一步成型米粉機(jī)中采用直徑為1.5 mm的篩孔制作米線；米線懸掛于蒸汽優(yōu)化箱中40 ℃優(yōu)化處理4 h以上，將優(yōu)化好的米線放入沸水中，加蓋燜8～15 min，用手指輕輕捻米線感覺沒有硬芯為止，將米線撈出立刻放入5～15 ℃水中10 min，即為鮮濕米線。

1.2.2 凍干米線的制備 參考陳天鵬等[23]的方法進(jìn)行修改，將制備好的鮮濕米線單層平鋪在物料盤上，放入-20 ℃冰箱中冷凍24 h，將凍后的樣品放入真空冷凍干燥機(jī)中，分別在-10、-20、-40 ℃的凍結(jié)溫度下制作，擱板溫度為45 ℃、冷阱溫度-55 ℃、真空度在80 Pa以下，干燥27 h取出，得到真空冷凍干燥米線，簡稱凍干米線，并分別命名為FDRN10（vacuum freeze-dried rice noodle 10）、FDRN20（vacuum freezedried rice noodle 20）、FDRN40（vacuum freeze-dried rice noodle 40）。

1.2.3 凍干米線復(fù)水后的水分含量測定 參考陳天鵬等[23]的方法，稱取3 g凍干米線，記重量為W0，放入燒杯中，加入裝有300 mL 50 ℃的熱水，分別于50 ℃的水浴保溫3、5、8、10、15、20 min時(shí)取出，放在濾紙上吸干表面多余水分，稱量并記為重量W1，按公式計(jì)算水分含量（W，%）。按照上述方法依次測定水溫為70和90 ℃時(shí)三種凍干米線復(fù)水時(shí)的水分含量，每組處理重復(fù)3次。

式中：W0為復(fù)水前凍干米線的重量（g）；W1為復(fù)水后凍干米線的重量（g）。

1.2.4 凍干米線微觀結(jié)構(gòu)觀察 參考陳天鵬等[23]的方法，將凍干米線剪成長5 mm的短條并固定于金屬樁上，噴金處理2 min，再在20 kV條件下通過掃描電子顯微鏡觀察凍干樣品表面（1000倍）和內(nèi)部斷面（100倍）的孔隙結(jié)構(gòu)。

1.2.5 DSC法測定淀粉的回生 按照龍成[27]的方法略有修改，將凍干米線打粉，過120目篩，稱取2 mg 制備好的粉末置于鋁皿中，加入6 μL蒸餾水，壓蓋密封，室溫平衡15 h～1 d，用差示掃描量熱儀（differential scanning calorimetry，DSC）進(jìn)行測定。DSC使用前用金屬銦校準(zhǔn)，初始溫度為25 ℃，終止溫度為120 ℃，升溫速率10 ℃/min，以氮?dú)鉃檩d氣，流速為20 mL/min?；厣扔渺实淖兓担é）表示，ΔH值越大，回生程度越高。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)特性測定 參考張瑋等[28]的方法，將凍干米線于不同溫度的熱水中復(fù)水不同的時(shí)間撈出，吸干表面多余的水分，截取3 cm平放于檢測臺(tái)，在TPA模式中選擇75 mm直徑圓盤、50 N的感應(yīng)元，形變量為 75%，測前、后速度均為 40 mm/min，觸發(fā)力為5 g，參數(shù)獲取速率為 500 pps，進(jìn)行兩次壓縮，分別測定三種凍干米線在50、70、90 ℃的水浴鍋中浸泡3、5、8、10、15、20 min后的硬度、粘度、彈性、膠粘性和咀嚼性，每個(gè)處理重復(fù)測定10次。同時(shí)鮮濕米線以相同的參數(shù)進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 22.0和Origin 2017軟件分別進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析和繪圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍干米線復(fù)水后水分含量的變化

快速復(fù)水是方便食品所需的基本品質(zhì)之一[29]，凍干米線復(fù)水速率是決定其能否作為方便食品進(jìn)行開發(fā)的重要因素。三種凍干米線（FDRN10、FDRN20、FDRN40）經(jīng)不同水溫和不同浸泡時(shí)間處理水分含量變化如圖1所示，三種凍干米線的水分含量都隨復(fù)水時(shí)間的延長而增加，并在復(fù)水15 min后趨于穩(wěn)定，復(fù)水20 min時(shí)水分含量增加幅度極小，表明凍干米線復(fù)水基本完成。三種凍干米線的復(fù)水能力不同，F(xiàn)DRN10在不同的水溫下復(fù)水水分含量高于其它兩個(gè)樣品，復(fù)水速率是三個(gè)樣品中最高的，其次是FDRN20，最低的是FDRN40，表明凍結(jié)溫度的高低影響凍干米線的復(fù)水能力。

圖 1 凍干米線在不同水溫中復(fù)水后水分含量的變化Fig.1 The change of water content in freeze-dried rice noodles after rehydration in different temperature

復(fù)水水溫也是影響凍干米線復(fù)水能力的重要因素。對比不同復(fù)水水溫下三種凍干米線的水分含量測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復(fù)水5 min前三種凍干米線在90 ℃水溫下水分含量高于50和70 ℃下的水分含量，復(fù)水速率最快；復(fù)水10 min后，三種凍干米線在90 ℃水溫下水分含量的增加幅度高于50 ℃下的增幅，復(fù)水持續(xù)時(shí)間較長。復(fù)水水溫影響凍干大米制品的結(jié)構(gòu)吸水和淀粉吸水溶脹兩個(gè)方面[30]，水溫高，水分子能量高，能夠快速填充組織中的孔隙，加快結(jié)構(gòu)吸水[31]，同時(shí)高溫還能使回生淀粉重新糊化，促進(jìn)淀粉吸水溶脹[32]。凍干米線與凍干大米制品具有相同的復(fù)水機(jī)制，復(fù)水能力受溫度影響，水溫越高凍干米線的水分含量越高，復(fù)水速率越快。

2.2 凍結(jié)溫度對凍干米線微觀結(jié)構(gòu)的影響

以上研究結(jié)果證實(shí)相同復(fù)水水溫下，不同凍結(jié)溫度制備的凍干米線的復(fù)水速率差異顯著，推測這與凍結(jié)溫度影響米線組織結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)吸水差異有關(guān)[27]。采用掃描電鏡分別對三種凍干米線的外表面和橫斷面進(jìn)行了觀察，F(xiàn)DRN10外表面孔隙較大，孔隙直徑平均達(dá)到72.58 μm，從橫斷面觀察組織結(jié)構(gòu)疏松但分布不均勻；而FDRN40外表面孔隙直徑平均只有18.01 μm，橫斷面結(jié)構(gòu)較致密且均勻（圖2，表1）。這樣的結(jié)構(gòu)特征與凍干米飯的微觀結(jié)構(gòu)特征[23]有很大相似性，表明鮮濕米線在較高的溫度下緩慢凍結(jié)，組織內(nèi)形成的冰晶體積較大、易脫水，干燥升華時(shí)可留下較大的孔隙，使凍干米線具有疏松的、分布不均勻的多孔結(jié)構(gòu)；而低溫快速凍結(jié)形成的冰晶體積較小，降低了脫水性，干燥升華時(shí)留下的孔隙也較小，凍干米線的多孔結(jié)構(gòu)致密且均勻。凍干米線遇水后水分能快速填充組織內(nèi)部的孔隙使米線軟化，孔隙越大，米線的吸水回軟速度也越快[33]。結(jié)合水分含量測定結(jié)果，F(xiàn)DRN10制備時(shí)采用較高的凍結(jié)溫度，其孔隙大、結(jié)構(gòu)疏松有利于復(fù)水；FDRN20雖然表面孔隙較小但結(jié)構(gòu)疏松，復(fù)水性也較好；而FDRN40則表面孔隙小、結(jié)構(gòu)致密，復(fù)水時(shí)結(jié)構(gòu)吸水能力差。

表 1 凍干米線孔隙大小的對比Table 1 Comparison of pore of the freeze-dried rice noodles

2.3 凍結(jié)溫度對凍干米線回生的影響

回生是糊化的淀粉由無序狀態(tài)向有序的結(jié)晶狀態(tài)的變化過程[34]，溫度降低糊化的淀粉分子間的氫鍵趨向平行排列，淀粉鏈形成不完全呈放射排列的混合微晶束[35]，導(dǎo)致淀粉形成難以復(fù)水的高度結(jié)晶體，因此淀粉回生程度越高，吸水能力越差[36]。凍干米線的DSC測試結(jié)果顯示FDRN10的DSC曲線觀察到了吸熱峰，糊化溫度61.0 ℃；FDRN20峰略微提前，糊化溫度55.2 ℃；FDRN40的DSC曲線上卻沒有觀測到吸熱峰，糊化溫度有小幅度降低為54.9 ℃（圖3）。淀粉回生焓值反映了老化過程中重新有序排列堆積而成的晶體熔化所吸收的熱量，回生程度越大所吸收的熱量越多焓值也越大[37]。圖4的結(jié)果顯示三種凍干米線間焓值差異顯著，其中最高的是FDRN10，為92.98 J/g，最低的是FDRN40，為12.39 J/g，可見凍結(jié)溫度與米線的回生關(guān)系密切。FDRN10在較高溫度下緩慢凍結(jié)，糊化淀粉分子重新排列較完全，回生程度較高；而FDRN40在低溫快速凍結(jié)條件下，淀粉能較快越過最易老化的溫度階段，淀粉不易發(fā)生回生或回生程度較低。綜合凍結(jié)溫度對凍干米線微觀結(jié)構(gòu)影響的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在凍干米線制備時(shí)增大孔隙和抑制淀粉回生存在著矛盾。

圖 2 凍干米線微觀結(jié)構(gòu)Fig.2 The microstructure of the freeze-dried rice noodles

圖 3 凍干米線 DSC 圖譜Fig.3 DSC graph of the freeze-dried rice noodles

圖 4 凍干米線回生焓值Fig.4 The starch retrogradation enthalpy value of the freeze-dried rice noodles

2.4 凍干米線復(fù)水后硬度的變化

復(fù)水凍干米線的質(zhì)構(gòu)變化也反映了復(fù)水機(jī)制和米線品質(zhì)，本研究采用質(zhì)構(gòu)儀檢測三種凍干米線復(fù)水后的硬度變化，結(jié)果顯示（圖5），隨著復(fù)水時(shí)間的延長，水分逐漸進(jìn)入凍干米線中，將組織軟化，壓縮時(shí)感應(yīng)力逐漸減少，硬度值也逐漸降低。同一種凍干米線復(fù)水時(shí)，水溫越高，硬度值降得越低，90 ℃條件下整個(gè)復(fù)水過程硬度降低的程度最大；50和70 ℃時(shí)，復(fù)水前10 min硬度值降低程度相似，10 min后70 ℃復(fù)水米線比50 ℃復(fù)水米線的硬度值降低的快。這是因?yàn)?，較高的復(fù)水溫度加快結(jié)構(gòu)吸水和淀粉吸水溶脹，促使凍干米線軟化速度加快，硬度值降低。同一復(fù)水水溫下FDRN10在整個(gè)復(fù)水過程中硬度值始終最低，原因在于FDRN10內(nèi)部組織孔隙大、結(jié)構(gòu)疏松，結(jié)構(gòu)吸水能力較強(qiáng)，硬度值降低較快。隨著復(fù)水過程的延續(xù)，三種凍干米線的硬度值趨于一致，說明隨著水分的滲入，淀粉吸水溶脹，復(fù)水趨于結(jié)束。

2.5 凍干米線復(fù)水后膠粘度的變化

復(fù)水過程也是淀粉吸水溶脹的過程，水分進(jìn)入米線組織與淀粉結(jié)合會(huì)產(chǎn)生具有粘彈性的膠體，隨著水分進(jìn)入量的增加，膠體中水分含量升高、分布均勻，膠粘度降低，因此膠粘度的高低反映了米線組織內(nèi)部水分含量的多少[38]。三種凍干米線復(fù)水后的膠粘度如圖6所示，隨著復(fù)水時(shí)間的延長三種凍干米線組織內(nèi)膠體中水分含量逐漸增加并且分布趨于均勻，粘度值逐漸降低。復(fù)水水溫50 ℃時(shí)三種凍干米線的膠粘度在10 min前下降迅速，10 min后下降減慢，水溫70和90 ℃時(shí)整個(gè)復(fù)水過程膠粘度下降趨勢明顯，表明高溫促進(jìn)了水分在凍干米線組織內(nèi)的均勻分布。FDRN10在復(fù)水水溫50 ℃時(shí)膠粘度值低于70和90 ℃，表明FDRN10即使在較低的溫度下也能快速吸水。FDRN20和FDRN40在較高的復(fù)水水溫下由酥脆的固體開始吸水，開始時(shí)吸水不均勻，外層吸水較快但內(nèi)層還較干燥，膠粘度值偏高，隨著水分滲透，淀粉吸水溶脹形成大量膠體，膠粘度值快速降低。

圖 5 凍干米線復(fù)水過程中硬度的變化Fig.5 Hardness changes of freeze-dried rice noodles after rehydration in different temperature

圖 6 凍干米線復(fù)水過程中膠粘度的變化Fig.6 Gumminess changes of freeze-dried rice noodles after rehydration in different temperature

在FDRN40的膠粘度曲線中出現(xiàn)了一個(gè)小峰，推測可能的原因是FDRN40組織孔隙較小、結(jié)構(gòu)均勻致密、淀粉回生程度低，當(dāng)水溫較高時(shí)（90 ℃）復(fù)水初期米線表層吸水快、組織軟化快，導(dǎo)致膠粘度值降低；之后水分快速與淀粉顆粒結(jié)合形成均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[31]，當(dāng)這種凝膠的形成占主導(dǎo)地位時(shí)膠粘度值會(huì)升高，故在復(fù)水8 min時(shí)膠粘度值形成了一個(gè)小峰，隨著淀粉繼續(xù)吸水溶脹，凝膠中游離水增加、結(jié)構(gòu)松散，膠粘度值繼續(xù)下降[39]。由此推測FDRN40復(fù)水前期以結(jié)構(gòu)吸水為主，后期則以淀粉吸水溶脹為主導(dǎo)。

表 2 凍干米線在最佳復(fù)水條件復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Texture properties of rehydrated freeze-dried rice noodles under optimum rehydration conditions

2.6 復(fù)水凍干米線與鮮濕米線的質(zhì)構(gòu)特性比較

作為速食方便食品，凍干米線除了復(fù)水快以外，浸泡的水溫和復(fù)水后的品質(zhì)也是影響方便米線開發(fā)的重要因素。研究中發(fā)現(xiàn)不同凍干米線復(fù)水后品質(zhì)也存在差異，因此進(jìn)一步比較三種凍干米線復(fù)水過程中的質(zhì)構(gòu)特性。將凍干米線質(zhì)構(gòu)特性與鮮濕米線最接近時(shí)所需復(fù)水時(shí)間和水溫作為最佳的復(fù)水條件，在此復(fù)水條件下凍干米線的質(zhì)構(gòu)特性于表2列出，其中FDRN10在70 ℃熱水中浸泡8 min的質(zhì)構(gòu)特性與鮮濕米線最為接近，F(xiàn)DRN20和FDRN40則要在90 ℃熱水中浸泡10 min才與鮮濕米線接近。食味品質(zhì)與粘度和硬度的比值存在正相關(guān)性[40]，在一定條件下，粘度和硬度比值即平衡度越高食味品質(zhì)越好[41]，口感也越好。四種米線中FDRN10的平衡度最高、食味品質(zhì)最好。雖然FDRN20和FDRN40的平衡度也高于鮮濕米線，但這兩種米線的表面均已出現(xiàn)龜裂，咀嚼性降低，感官品質(zhì)欠佳。

3 結(jié)論

凍結(jié)溫度和復(fù)水水溫是凍干米線復(fù)水品質(zhì)形成的關(guān)鍵因素，較高的凍結(jié)溫度和復(fù)水水溫可以加快凍干米線的復(fù)水速度、改善復(fù)水品質(zhì)。結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性分析結(jié)果，-10 ℃凍結(jié)溫度制備、70 ℃水溫復(fù)水8 min的凍干米線FDRN10，具有大而疏松的組織結(jié)構(gòu)，復(fù)水機(jī)制是以結(jié)構(gòu)吸水為主導(dǎo)，復(fù)水速率高、質(zhì)構(gòu)特性與鮮濕米線最為接近，復(fù)水品質(zhì)最佳。

在凍干米線制備時(shí)，需較高的凍結(jié)溫度來增加孔隙，需較低的凍結(jié)溫度來抑制淀粉回生，這個(gè)過程存在矛盾，很難統(tǒng)一，較高的復(fù)水溫度只能起到緩解的作用，還需從改善米線的品質(zhì)特性上來改進(jìn)。因此，進(jìn)一步的研究可通過加入抗老化添加劑，如抗性淀粉、酶等，延緩凍結(jié)時(shí)米淀粉的回生程度，改善凍干米線的復(fù)水品質(zhì)，開發(fā)復(fù)水快、品質(zhì)好的凍干米線。