劉惠惠, 吳衛(wèi)國, 廖盧艷

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

方便米飯是大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的，食用前簡單烹制或可直接食用，口感、風(fēng)味、外形均與普通米飯一致的主食制品，既符合大眾的主食習(xí)慣，又能滿足方便食品便捷、營養(yǎng)的需求，市場前景非常廣闊[1-2]。但傳統(tǒng)方便米飯大部分由于老化問題致使其食用品質(zhì)較差，而螺桿擠壓法制備的方便米飯則很好地解決了這一難題[3-4]。國內(nèi)外學(xué)者的研究大部分側(cè)重于擠壓工藝條件的優(yōu)化[5-7]，或利用原料的多樣化[8-9]、前處理技術(shù)[10-11]以及輔用改良劑[12-13]等途徑來改善方便米飯的品質(zhì)，但對擠壓方便米飯品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)的建立還鮮有報道，致使市場流通的擠壓方便米飯品質(zhì)參差不齊，評價褒貶不一。

馬曉靈[14]以回生值為評價指標(biāo)，通過單因素正交法利用雙螺桿擠壓技術(shù)重新造粒得到一款最優(yōu)配比為葛粉4%、藕粉10%、紅薯淀粉8%的擠壓方便米飯。該研究使用的衡量指標(biāo)過于單一，難以全面綜合評判擠壓方便米飯的品質(zhì)。王佳[15]分析了71種稻谷的理化特性與其制備的脫水方便米飯的質(zhì)構(gòu)特性之間的相關(guān)性，得到了秈稻米和粳稻米加工性能較好的指標(biāo)閾值，加工出來的脫水方便米飯口感及外觀也最好。陳天鵬等[16]發(fā)現(xiàn)制備的10個品種凍干方便米飯食用品質(zhì)與其大米原料直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。因此，方便米飯的品質(zhì)與其理化指標(biāo)密切相關(guān)，然而多數(shù)研究均采用特定實(shí)驗(yàn)設(shè)備自行制得方便米飯，設(shè)備操作以及評定手段的準(zhǔn)確性有待考量。與此同時這些研究大多以傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的方便米飯為對象，對原料大米的品質(zhì)和外觀條件篩選的要求較高，而對擠壓方便米飯品質(zhì)的研究比較少。

本研究通過測定19種擠壓方便米飯的基本理化特征以及食用品質(zhì)，分析擠壓方便米飯品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性。同時利用主成分分析法篩選出擠壓方便米飯品質(zhì)評價的關(guān)鍵指標(biāo)，通過系統(tǒng)聚類分析對擠壓方便米飯產(chǎn)品進(jìn)行分類，最后與其他類型的方便米飯以及新鮮米飯進(jìn)行對比，驗(yàn)證擠壓方便米飯品質(zhì)評價的可行性，以期為擠壓方便米飯品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)的建立提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2020年8～10月生產(chǎn)的19種擠壓法制備的脫水沖泡型方便米飯，分別是免蒸原香白米飯、蜀道難懶人自熱方便速食米飯，日照尚健食品有限公司；熊貓小懶沖泡米，四川蜀歡食品有限公司；膳米科技沖泡米、妙趣友自熱米飯、味居廚速食拌飯，膳米科技(成都)有限公司；千石谷免蒸原香白米飯，日照市莒縣金穗工貿(mào)有限公司；方便快熟米，福建宏綠食品有限公司；齊記仁字號速食米飯，武漢市江聲科技有限公司；筷時尚沖泡米飯，四川美食家食品有限公司；家佳禾方便米，福建元禾食品發(fā)展有限公司；海底撈速食沖泡拌飯，布勒食品制造(無錫)有限公司；紫山調(diào)味米飯，福建紫山食品科技有限公司；它山的沖泡米飯，自貢市果然食品有限公司；香之渝逍遙鍋沖泡米飯，惠州市百益香食品有限公司；嗨比客沖泡米飯，商丘市嗨比客食品有限公司；榆園沖泡型方便米飯，沈陽榆園食品工業(yè)有限公司；鍋佬館煲仔飯自熱鍋，成都程錦食品有限公司；禾先生飽物方便米飯，臨沂市民信食品有限公司。對照組為禾先生飽物α化大米飯，大連大合食品有限公司；海福盛自熱凍干米飯，新三和(煙臺)食品有限責(zé)任公司；晚秈米，湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；松粳米，黑龍江省唯農(nóng)種業(yè)有限公司。

馬鈴薯直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司；糯玉米支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品，梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司；鹽酸、濃硫酸、石油醚、無水乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙酸鉛、硫酸鈉、五水硫酸銅、硼酸、甲基紅、酚酞，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；碘、碘化鉀，廣東光華科技股份有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

ZN- 400A型粉碎機(jī)，長沙市岳麓區(qū)中南制藥機(jī)械廠；AE2204型電子分析天平，湘儀天平儀器設(shè)備有限公司；SFY- 6C型水分快速測定儀，深圳冠亞水分儀科技有限公司；K9840型全自動凱氏定氮儀，海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司；TA- XT2i- Plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems公司；RVA- TecMaster型快速黏度儀，瑞典波通儀器有限公司；UPD17L0027型紫外可見分光光度計，翱藝儀器(上海)有限公司；GFL- 230型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市萊玻特瑞儀器有限公司；DK- 98- II型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司；C21- RT2160型多功率電磁爐、MB- FB16M161型電飯煲，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1擠壓方便米飯理化特性的測定

水分含量測定使用水分快速測定儀(粉末狀)，蛋白質(zhì)含量測定參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法，脂肪含量測定參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》中索氏抽提法，總淀粉含量測定參照GB 5009.9—2016《食品中淀粉的測定》中酸水解法，直鏈淀粉含量測定參照GB/T 15683—2008《大米 直鏈淀粉含量的測定》。

1.3.2擠壓方便米飯復(fù)水特性的測定

參考鄭志等[17]的方法并改進(jìn)。復(fù)水時間：分別定量稱取擠壓方便米飯置于燒杯中，加入5倍于樣品質(zhì)量的沸水，在沸水浴中保溫5 min，然后隨機(jī)取一粒米，放在玻璃板上，蓋上同樣規(guī)格的玻璃板，雙手壓緊。觀察玻璃板上的米粒有無白芯，如有白芯出現(xiàn)，則應(yīng)每隔0.5 min測定一次，直至無白芯為止，記錄時間，即為擠壓方便米飯的復(fù)水時間。復(fù)水率：準(zhǔn)確稱取擠壓方便米飯成品m1(g)，置于燒杯中，加入5倍質(zhì)量的沸水，沸水浴保溫至復(fù)水時間后，瀝干水，用吸水紙將米粒表面的水吸干，稱重為m2(g)，復(fù)水率(%)用m2/m1的值表示。

1.3.3擠壓方便米飯質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的測定

參考陳軒等[9]的方法并改進(jìn)，采用TPA物性儀測定不同品牌擠壓方便米飯的樣品。按儀器說明進(jìn)行加熱，再將容器中樣品分離出上中下3層，每次從3層中隨機(jī)取8粒米，均勻?qū)ΨQ放置在載物臺上進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)平行重復(fù)10次。測定條件是探頭選擇P 36/R；測試前速度1.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測試返回速度1.0 mm/s，壓縮比50%，觸發(fā)力0.05 N。最終測定結(jié)果為去除10次平行實(shí)驗(yàn)中最大值和最小值之后的平均值。

1.3.4擠壓方便米飯感官品質(zhì)評價

以19種擠壓方便米飯和4種對照樣品為研究對象，方便米飯均根據(jù)各自包裝上寫明的方法進(jìn)行沖泡熟化，新鮮米飯則按照電飯煲操作說明進(jìn)行蒸煮。參考GB/T 15682—2008《糧油檢驗(yàn)：稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法》附錄B的評分規(guī)則并適當(dāng)修改，對米飯的氣味、外觀結(jié)構(gòu)(色澤、形態(tài))、適口性(黏性、嚼勁、軟硬度)、滋味及冷飯質(zhì)地進(jìn)行評價，制定了擠壓方便米飯感官品質(zhì)評價評分細(xì)則(表1)。由15個食品專業(yè)相關(guān)的人員組成評價小組，逐一根據(jù)感官評價評分細(xì)則對復(fù)水后的米飯以及自然放涼后的米飯進(jìn)行感官評分，每個樣品重復(fù)3次，剔除品評誤差較大的分?jǐn)?shù)，計算平均值。

表1 擠壓方便米飯感官評價評分細(xì)則

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件建立數(shù)據(jù)庫，并采用SPSS 25.0軟件對各指標(biāo)進(jìn)行不同方法的分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓方便米飯的基本特征分析

擠壓方便米飯產(chǎn)品的基本特征見表2。由表2可知，擠壓過后的米飯中脂肪和直鏈淀粉含量變異系數(shù)均較大，特別是脂肪含量變異系數(shù)最大，為39.13%，說明不同品牌的擠壓方便米飯中脂肪含量差異較大。原因除原料本身的差異以外，可能還與擠壓過程中物料的變化以及原料中添加的食品添加劑有關(guān)[18-19]。總淀粉含量的變異系數(shù)最小，僅4.84%，數(shù)據(jù)較為集中，是因?yàn)閿D壓方便米飯中的主要原料是大米粉，經(jīng)擠壓過后大米的淀粉晶型可能發(fā)生改變，但總的分子質(zhì)量還是保持不變[20]。而含水量的變異系數(shù)也較小，原因是擠壓過程中的高溫處理以及擠壓過后的干燥技術(shù)保證了方便米飯產(chǎn)品的低含水量，從而延長貨架期。

2.2 擠壓方便米飯的食用品質(zhì)分析

表3為擠壓方便米飯的復(fù)水特性、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和感官品質(zhì)。由表3可知，擠壓方便米飯復(fù)水特性指標(biāo)中復(fù)水率的變異系數(shù)較小，為12.90%，說明目前市面上的擠壓方便米飯加工技術(shù)已基本成熟穩(wěn)定，復(fù)水率基本控制在2%～4%。在擠壓方便米飯質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)中的黏聚性、回復(fù)性的變異系數(shù)較小，僅為7.87%、5.23%，數(shù)據(jù)離散度較小，其中黏聚性又稱內(nèi)聚性，主要是反映物質(zhì)內(nèi)部結(jié)合程度。質(zhì)構(gòu)特性中的彈性、咀嚼性、硬度和膠黏性的變異系數(shù)均較大，為32.02%、25.59%、20.50%和19.09%，說明不同品牌的擠壓方便米飯主要的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)差異較大，同時也證明真正能區(qū)分?jǐn)D壓方便米飯的品質(zhì)指標(biāo)不能盲目單一的選擇。不同樣品之間的感官評分差異小可能是因?yàn)樗x樣本均為擠壓型方便米飯，無法從主觀上準(zhǔn)確分辨同種類樣品之間的細(xì)微差距，因此需要通過進(jìn)一步的科學(xué)手段去區(qū)分。

表3 擠壓方便米飯的復(fù)水特性、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和感官品質(zhì)

2.3 擠壓方便米飯各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

表4為擠壓方便米飯復(fù)水特性、感官品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)之間的相關(guān)性。由表4可知，擠壓方便米飯復(fù)水特性指標(biāo)中的復(fù)水率與米飯感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)之間不存在相關(guān)性。而復(fù)水時間與米飯的滋味呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與米飯的硬度和膠黏性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，說明復(fù)水時間是決定米飯硬度和膠黏性的關(guān)鍵，其原因可能是經(jīng)高溫擠壓后的方便米飯本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化且含水量低，經(jīng)過復(fù)水后會迅速吸飽水分使方便米飯黏度增加，但隨著復(fù)水時間的增加，部分米飯開始出現(xiàn)回生，致使米飯硬度增加。擠壓方便米飯感官品質(zhì)指標(biāo)中氣味、色澤和形態(tài)與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)不存在相關(guān)性。質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的硬度和膠黏性與適口性、滋味和冷飯質(zhì)地均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與感官總評分也呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。說明質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)中的硬度和膠黏性可作為評價擠壓方便米飯感官品質(zhì)的代表性指標(biāo)，這與Li等[21]研究發(fā)現(xiàn)硬度和黏度是大米眾多口感品質(zhì)中最具識別性的兩個指標(biāo)的結(jié)論一致，原因主要跟直鏈淀粉和支鏈淀粉含量有關(guān)[22-23]。

表4 擠壓方便米飯復(fù)水特性、感官品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)之間的相關(guān)性

2.4 擠壓方便米飯品質(zhì)評價

2.4.1主成分分析

表5為主成分的特征值、貢獻(xiàn)率及指標(biāo)權(quán)重，圖1為碎石圖。對19種品牌的擠壓方便米飯品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)合表5和圖1，根據(jù)碎石圖中較陡峭的折點(diǎn)數(shù)且特征值大于1的條件，可提取出3個主成分，其中累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到81.24%，超過了80.00%，說明前3個主成分能夠綜合擠壓方便米飯品質(zhì)指標(biāo)的絕大部分信息，因此可以使用這3個主成分代替上述9個品質(zhì)指標(biāo)對擠壓方便米飯品質(zhì)進(jìn)行評價。主成分的載荷矩陣及其品質(zhì)指標(biāo)的特征向量見表6。載荷絕對值的大小主要代表了各指標(biāo)對主成分貢獻(xiàn)的大小，由表5和表6可以看出，擠壓方便米飯主成分1的方差貢獻(xiàn)率為38.97%，復(fù)水時間、復(fù)水率、感官評分、黏聚性和咀嚼性在主成分1起主要作用，貢獻(xiàn)率由大到小依次為感官評分、黏聚性、復(fù)水時間、咀嚼性、復(fù)水率，其中感官評分、黏聚性和復(fù)水時間的載荷絕對值均超過了80.0%，是主成分1中最重要的指標(biāo)；擠壓方便米飯主成分2的方差貢獻(xiàn)率為30.18%，硬度、彈性和膠黏性在主成分2中起主要作用，貢獻(xiàn)率有大到小依次為膠黏性、彈性、硬度，其中膠黏性的載荷絕對值達(dá)到了92.0%；擠壓方便米飯主成分3的方差貢獻(xiàn)率為12.09%，回復(fù)性在主成分3中起主要作用，其載荷絕對值也超過了80.0%。因此，主成分1中的感官評分、黏聚性和復(fù)水時間，以及主成分2中的膠黏性和主成分3中的回復(fù)性可作為評價擠壓方便米飯的重要指標(biāo)，而這也與相關(guān)性結(jié)論重合。根據(jù)表6中主成分對應(yīng)的特征向量，再通過式(1)～式(3)確定各個樣品對應(yīng)的3個主成分的得分(F1、F2、F3)。

表5 主成分的特征值、貢獻(xiàn)率及指標(biāo)權(quán)重

圖1 碎石圖

表6 主成分的載荷矩陣及品質(zhì)指標(biāo)的特征向量

F1=-0.431X1+0.295X2-0.469X3+0.332X4+0.234X5-0.453X6+0.059X7+0.352X8+0.096X9；

(1)

F2=0.064X1-0.311X2+0.238X3+0.380X4+0.411X5+0.264X6+0.558X7+0.326X8-0.203X9；

(2)

F3=0.269X1+0.358X2+0.173X3+0.103X4-0.085X5+0.173X6+0.188X7+0.191X8+0.806X9。

(3)

再根據(jù)表5中各主成分貢獻(xiàn)率的大小，利用綜合品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重公式[式(4)]和3個主成分的得分，通過式(5)得不同品牌擠壓方便米飯的綜合得分F[24]：

(4)

F=W1F1+W2F2+W3F3。

(5)

式(4)中，Wj為第j個指標(biāo)在所有指標(biāo)中的重要程度即權(quán)重；rj為各基因型第j個指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

根據(jù)綜合得分對19種品牌的擠壓方便米飯進(jìn)行綜合排序(表7)，得出不同品牌的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)優(yōu)劣順序?yàn)?號、13號、18號、2號、17號、12號、10號、3號、15號、8號、19號、6號、11號、4號、14號、7號、16號、1號、5號。

表7 擠壓方便米飯的主成分得分、綜合得分及綜合得分排名

2.4.2聚類分析

以擠壓方便米飯綜合得分為變量，根據(jù)不同品牌擠壓方便米飯樣品的歐式平方距離，使用最遠(yuǎn)鄰元素法對擠壓方便米飯的綜合得分進(jìn)行聚類分析，建立系統(tǒng)聚類譜系圖。圖2為擠壓方便米飯綜合得分聚類分析。從圖2可以看出在歐氏平方距離8處，可以將不同品牌的擠壓方便米飯分為3大類。第一類綜合得分大于0，包括9號、13號、2號、18號、12號、17號、3號和10號，這些品牌的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)最優(yōu)，因此可能受消費(fèi)者歡迎的程度較高；第二類綜合得分在-2～0，包括4號、14號、6號、11號、8號、15號、19號、7號、16號和1號，這些品牌的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)較優(yōu)，由于目前擠壓方便米飯存在例如擠壓米粒從擠壓口出來后易黏連，復(fù)水后米飯軟爛、易回生等一些問題，這些都表明了未來的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)還有待提升；第三類綜合得分小于-2，即5號，此品牌的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)較差，但產(chǎn)品銷量仍較好的原因可能與其一同銷售的包裝配菜有關(guān)[25]。

圖2 擠壓方便米飯綜合得分聚類分析

2.4.3不同類型方便米飯、原料米飯與擠壓方便米飯的對比分析

表8為原料米飯及方便米飯的品質(zhì)關(guān)聯(lián)性指標(biāo)對比。由表8可知，復(fù)水時間越長，擠壓方便米飯的感官評分及綜合得分越高，這與龍杰等[11]在利用熱風(fēng)干燥制備方便米飯時發(fā)現(xiàn)復(fù)水時間與方便米飯的品質(zhì)呈現(xiàn)正相關(guān)性的結(jié)論一致，說明只有保證適當(dāng)?shù)膹?fù)水時間才能使得擠壓方便米飯的口感接近于秈米或粳米新鮮米飯。雖然傳統(tǒng)α化方便米飯與凍干方便米飯復(fù)水時間較長，但是由于加工過程中米飯內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使這兩類方便米飯口感變差，感官評分不及擠壓方便米飯，食用人群接受程度低。綜合得分及感官評分越高，擠壓方便米飯的硬度和膠黏性也較大，而黏聚性和回復(fù)性則無明顯變化，因此質(zhì)構(gòu)特性中的黏聚性和回復(fù)性無法作為評判擠壓方便米飯品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。最優(yōu)的擠壓方便米飯硬度和膠黏性更接近于粳米新鮮米飯，小于秈米新鮮米飯；其膠黏性均大于傳統(tǒng)α化方便米飯和凍干方便米飯，硬度大于傳統(tǒng)α化方便米飯，但略小于凍干方便米飯，這與安紅周等[26]的研究結(jié)論一致，主要是跟米飯內(nèi)部結(jié)構(gòu)和回生程度的綜合作用有關(guān)，也與不同比例的直鏈淀粉和支鏈淀粉組成以及淀粉的回生程度密切相關(guān)[27-28]。

表8 原料米飯及方便米飯的品質(zhì)關(guān)聯(lián)性指標(biāo)特性

3 結(jié) 論

不同品牌的擠壓方便米飯主要的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)差異較大，復(fù)水特性、感官品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：擠壓方便米飯的硬度和膠黏性與復(fù)水特性的復(fù)水時間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的硬度和膠黏性與感官品質(zhì)的適口性、滋味和冷飯質(zhì)地及感官評分呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。采用主成分分析法對19種市售擠壓方便米飯9個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，提取了3個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到81.24%，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果最終篩選出3個代表性較強(qiáng)的指標(biāo)，并通過聚類分析將19種市售擠壓方便米飯分成3類，其中18種品牌的擠壓方便米飯綜合品質(zhì)較好，綜合得分最高的一類擠壓方便米飯品質(zhì)更接近粳米新鮮米飯，品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)α化方便米飯和凍干方便米飯。本研究的關(guān)鍵指標(biāo)評價和感官評價結(jié)果存在一定程度的一致性，旨在更好地為消費(fèi)者選購產(chǎn)品和產(chǎn)品加工改進(jìn)提供參考，也可為選擇衡量擠壓型方便米飯的品質(zhì)指標(biāo)提供方向。擠壓型方便米飯的品質(zhì)與新鮮米飯品質(zhì)相比還有一定差距，未來在擠壓加工等方面還有較大的提升空間，本研究選用的儀器指標(biāo)也還不夠全面，后續(xù)可以選擇更多更全面準(zhǔn)確的指標(biāo)對擠壓方便米飯品質(zhì)進(jìn)行綜合評定。