浸泡时间对薏米蒸煮过程中水分分布的影响.DOC

1、浸泡时间对薏米蒸煮过程中水分分布的影响胡吟 1,2 叶雅瑜 1,2 陶霞 1,2 赵炫 1,2 高丹尔 1,2 郭旭 1,2 林亲录 1,2 丁玉琴 1,2（中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙，410004；中南林业科技大学稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南长沙，410004）摘 要 为研究浸泡对薏米在蒸煮过程的影响，将薏米浸泡不同时间（0、30、60、90、120、150 min） ，采用低场核磁共振技术（LF-NMR）研究薏米在蒸煮过程中水分的分布状态和流动性变化，并研究不同浸泡时间对薏米蒸煮过程中吸水率、膨胀率、质构的影响。结果表明：随着蒸煮时间和浸泡时间增加，薏米的吸水率

2、和膨胀率增大，硬度降低；薏米在蒸煮过程中的弹性呈下降趋势，浸泡增大了薏米在蒸煮过程中的弹性，浸泡后的薏米在蒸煮过程中的弹性无显著差异；浸泡缩短薏米蒸煮时间，蒸煮过程中易流动水转变为不易流动水，且随着浸泡时间的增加，易流动水转变为不易流动水的速度先增大后下降。主成分分析结果表明主成分 1（吸水率、膨胀率、T 21b、T 22、M 22、M 21b、硬度、弹性） 、主成分 2（T 21a、T 21b、T 22、M 21a、M 21b）和主成分 3（T 21a、M 21a、M 21b）前三个主成分可以解释变异方差的 88.87%，并且浸泡薏米与未浸泡薏米在样品评分图上显著分开。关键词 薏米 蒸煮 吸

3、水率 核磁共振 膨胀率 质构中图分类号：TS214 文献标识码： A 文章编号：1003-0174（ ） - - Effect of soaking time on moisture distribution of adlay during cooking Hu Yin1 Ye Yayu1 Tao Xia1 Zhao Xuan1 Gao Daner1 Guo Xu1 Lin Qinlu1 Ding Yuqin1(Central South University of Forestry and Technology, Hunan Changsha, 410004；National Enginee

4、ring Laboratory of deep processing of rice and byproducts, Central South University of Forestry and Technology, Hunan Changsha, 410004)Abstract In order to study the effect of soaking on the adlay during cooking, the adlay was soaked in different times（0min 、30min、60min 、90min、 120min、150min）before

5、cooking. The effect of different moisture content before cooking on the moisture distribution and mobility of adlay during cooking were studied using LF-NMR, and the moisture absorption, expansion and texture were also investigated. The results demonstrated that the moisture absorption and expansion

6、 increased while the hardness decreased with an increase in cooking time and soaking time before cooking. The springiness decreased during cooking process, and exhibited no significant difference of the adlay with different soaking time before cooking. Nevertheless, the springiness of unsoaked adlay

7、 was lower than other samples after cooking, indicating that soaking increased the springiness of adlay during cooking. Soaking shortened the cooking time of adlay. The extra-granular water changed into a intra-granular water, and the increasing soaking time before cooking resulted in an initial inc

8、rease followed by a decrease in the speed of extra-granular water changing to intra-granular water. Principal component analysis results indicated that the first principal component（moisture absorption、expansion、T 21b、 T22、M 22、M 21b、hardness、springiness）, the second principal component（T 21a、T 21b、

9、T 22、M 21a、M 21b）and the third principal component（T 21a、M 21a、M 21b）could explain the contribution rate of 88.87%. In addition, there was a significant distinguish between soaked and not soaked adlay according to their corresponding principal component scores. Keywords adlay, cooking, moisture abso

10、rption, LF-NMR, expansion, texture薏米属禾本科玉蜀黍族薏苡属（Coix lacryma-jobi） ，又名薏苡仁或薏仁米。薏米是一种药食两用的食品原料，不仅富含脂类、蛋白质、B 族维生素、亚油酸及多糖等生物活性成分 1，而且具有抑制癌细胞的增殖，降血糖，增强免疫力等多种药理活性 2-3。薏米虽然具有较高的营养价值和药用价值，但薏仁颗粒结构紧密，质地较硬，很难被糊化 4-5，限制了薏米在食品加工中的应用。谷物的蒸煮是在湿热作用下淀粉吸水、溶胀和糊化，同时伴随着蛋白质变性的过程 6。谷物在浸泡和蒸煮过程中，水分含量会增大，籽粒吸收的水分主要以自由水的形式存在，随着

11、蒸煮时间的延长和淀粉的糊化，水分与淀粉粒的结合更趋紧密，自由水形成结合水；当蒸煮完成时，淀粉完全糊化，各种状态的水分与有机物的结合趋于一致 7。水分含量和水分扩散的水平决定了谷物在蒸煮过程中淀粉的膨胀和糊化过程。水分含量较低时，淀粉吸水不充分，淀粉颗粒内部间的氢键断裂不完全，导致淀粉颗粒吸水膨胀不完全，淀粉不能完全糊化 8。 Horigane 等 9研究了糙米和大米的吸水特性，发现大米中的水分能更快速的扩散到米粒中心，由于糙米有外部皮层的阻挡，限制了水分的扩散速度，影响了糙米的蒸煮特性。蒸煮前浸泡可以使米粒吸水膨胀，胚乳中的淀粉体内外会出现细小裂缝，有利于内部淀粉吸收水分及加热时的均一糊化，缩

12、短蒸煮时间 10。薏米在浸泡过程中的水分通过薏仁颗粒中心的胚乳向四周扩散，且随着浸泡时间的延长，吸水率逐渐增大直至饱和 11。浸泡能够促进加热过程中热量在米粒内部组分间的传递，降低籽粒硬质强度，适宜的浸泡会降低米饭的硬度，使米饭具有较好的感官品质 12。浸泡时间过短，水分吸收不充分；而浸泡时间过长使米粒的水分含量过高，蒸煮过程中米粒容易断裂，最终影响米粒的质地和口感 13。低场核磁共振技术（LF-NMR）作为一种快速无损的检测技术，通过水分子 1H 质子核磁共振谱中弛豫时间的测定，快速的描述食品中水分的分布及其存在的状态，反映谷物在浸泡蒸煮过程中谷物颗粒中水分的分布及结合情况。近年来低场核磁共

13、振技术被广泛应用于研究大米、大麦、玉米、小麦粉等谷物在湿热作用下水分的分布和流动性变化，揭示淀粉糊化过程中水分的变化规律 14-15。但是应用 LF-NMR 研究薏米蒸煮过程中水分变化规律的研究还很少。因此，本文采用 LF-NMR 研究蒸煮前不同浸泡时间的薏米在蒸煮过程中的水分分布和流动性的变化规律，探讨水分的分布与薏米质构之间的关系，从水分结合状态的角度研究浸泡对薏米熟化过程的影响，旨在为薏米蒸煮工艺提供基础数据。1 材料与方法1.1 材料金龙鱼兴仁薏米，产于贵州兴义。1.2 仪器与设备XG-A03 电陶炉：中山市黄圃镇星光电器厂；胜达利特厚无磁蒸锅：潮安县达利五金制品有限公司； TA-XP

14、lus 质构仪：英国 Stable Micro System 公司；NM120 核磁共振成像仪：纽迈科技有限公司。1.3 方法1.3.1 薏米浸泡过程中水分含量的测定 挑选 10 g 完整、无裂痕、大小均一的薏米置于盛有 100 mL 蒸馏水的烧杯中，在 40 分别浸泡 0 min 至 4 h 不等，当浸泡达到所需时间时 ，将样品倒入滤网中并用吸水纸擦拭3 次吸去样品颗粒表面多余水分，迅速用电子天平进行称量，精确到 0.0001 g，水分含量以样品干基计，并在其中取出几颗用作核磁共振用。做平行 3 次实验。 1.3.2 薏米的蒸煮 挑选颗粒完整、无裂痕、大小均一的薏米按照 13（w/v）的料液

15、比与超纯水混合，在 40 分别浸泡 0、30、60、90、120 和 150 min 后，于蒸锅中进行蒸煮（蒸汽蒸煮） ，从开始蒸煮计时，分别在蒸煮时间为 0、10、20、30、40、50、60、70 min（焖饭）取样进行各项指标的测定。1.3.3 薏米蒸煮后吸水率的测定 称取原料薏米 W0 在一定条件下蒸煮，称取煮熟后的薏米重量 W1 则：吸水率（%）=（W 1-W0)/W0100%1.3.4 薏米蒸煮后膨胀率的测定 将一定重量的原料薏米蒸煮后（总重量 W） ，从中取 10 g 装入 100 mL 量筒内，注入50 mL 水后立即测定体积（V 1） ，则 10 g 米饭体积 V2=V1-5

16、0（mL） ，煮熟后的薏米总体积为 V3=V2*（W/10） ；按同样方法测定原料薏米的总体积（V 0） 。则：膨胀率（%）= （V 3-V0）/ V0100%1.3.5 薏米蒸煮后质构的测定 用质构分析仪在 TPA 模式下测定蒸煮后薏米的质构。取四粒完整、饱满且形态一致的薏米粒，薏米粒上表面不能突起、下表面不能悬空。测定参数：选用 P/36R 圆柱形平底探头，触发力为 5 g，探头的测前速度为 0.50 mm/sec、测中速度为 0.50 mm/sec、测后速度为0.50 mm/sec，保持时间为 5 s，压缩比为 70%，进行两次压缩，平行测定六次。选择硬度(Hardness)、弹性(Sp

17、ringiness )作为薏米质构的检测指标。012034056078050150250吸水率/%蒸 煮 时 间 /min 0min 30in 60min91215浸 泡 时 间03609120518024027301520530540水分含量 /%浸 泡 时 间 /min1.3.6 薏米蒸煮后水分状态的测定 将蒸煮后的薏米放入直径为 15 mm 的核磁管后置于分析仪中，用 GPMG 序列测定T2。测定参数：- 值（90 脉冲和 180 脉冲之间的时间）为 27 s 重复扫描 16 次，重复间隔时间 2000 ms，得到 4000 个回波，得到的图形为指数衰减图形。1.4 数据处理 Origi

18、n 8.0 画图采用 SPSS20.0 对数据进行统计与方差分析，显著水平为 P0.05） 。图 4 浸泡时间对薏米蒸煮过程中膨胀率的影响2.5 浸泡时间对薏米蒸煮过程中质构的影响图 5 显示了浸泡时间对薏米蒸煮过程中硬度和弹性的影响，由图 5a、5b 可知，不同浸泡时间的薏米在蒸煮过程中的硬度随蒸煮时间的延长和浸泡时间的增加而下降，浸泡时间为 0、30、60、90、120、150 min 的薏米蒸煮 60 min 并焖饭 10 min 后，硬度分别下降至3944.9、3734.6、3893.9、3561.6、3537、3182.2 g。薏米吸水膨胀后，大部分水先存在于薏仁的表面和胚乳中，随着

19、浸泡时间的增加，水分逐渐从胚乳向四周扩散至薏仁颗粒内部 12，同时胚乳细胞中的淀粉会出现许多细小的裂缝，促进淀粉对水分的吸收和在加热时均一地糊化，增大了薏米在蒸煮过程中淀粉糊化程度，从而降低熟化后薏米的硬度 11。经过蒸煮和焖饭后不同浸泡时间的薏米的弹性没有显著性的差异（P0.05） ，但是未浸泡的薏米蒸煮后的弹性低于其他样品。 102304506702460812041680硬度/g蒸 煮 时 间 /min 03 609125浸 泡 时 间 /mina 浸 泡 时 间 对 薏 米 蒸 煮 过 程 中 硬 度 的 影 响 10230450670230456078浸 泡 时 间 /min弹性 b

20、 浸 泡 时 间 对 薏 米 蒸 煮 过 程 中 弹 性 的 影 响蒸 煮 时 间 /min 03 609125图 5 浸泡时间对薏米蒸煮过程中质构的影响2.6 浸泡时间对薏米蒸煮过程中变量的主成分分析采用主成分分析法对薏米蒸煮过程中的吸水率、膨胀率、硬度、弹性及弛豫特性（T 21a、T 21b、 T22、M 21a、M 21b、M 22）等指标进行分析处理，前 5 个主成分对不同浸泡时间的薏米在蒸煮过程中的变化总体方差的解释情况如表 1 所示。由表 1 可知，主成分1（吸水率、膨胀率、T 21b、T 22、M 22、M 21b、硬度、弹性） 、主成分2（T 21a、T 21b、 T22、M

21、21a、M 21b）和主成分 3（T 21a、M 21a、M 21b）可解释总方差的88.87%，即可反映原始数据 88.87%的信息量，说明用前三个主成分可有效代表原始的 10个变量。前三个主成分与变量的相关性如表 2 所示，主成分 1 和吸水率、膨胀率、T21b、T 22、M 22 正相关（P0.05） ，与 M21b、硬度、弹性负相关（P 0.05） 。主成分 2 主要和薏米中的水分流动性和水分分布有关，主成分 3 主要和 T21a 这部分水的流动性和相对含量有关。表 1 主成分贡献率主成分 特征值 解释方差/% 累积解释方差/%1 5.352 0.535 0.5352 2.762 0.

22、276 0.8113 0.777 0.078 0.8894 0.591 0.059 0.9485 0.330 0.033 0.981表 2 薏米蒸煮过程中的主成分分析中前三个主成分与变量的相关性主成分 1（Prin1） 主成分 2（Prin2） 主成分 3（Prin3）吸水率 0.961* -0.146 -0.140膨胀率 0.959* -0.138 -0.146T21a 0.091 0.886* 0.384*T21b 0.465* 0.846* 0.189T22 0.645* 0.717* 0.033M21a -0.377 -0.593* 0.606*M21b -0.757* 0.461*

23、-0.380*M22 0.879* -0.272 0.184硬度 -0.929* 0.239 0.070弹性 -0.719* 0.108 0.036注：*P0.01，* P 0.05，Prin1 表示主成分 1，Prin2 表示主成分 2，Prin3 表示主成分 3图 6 显示了薏米蒸煮前不同浸泡时间影响下变量在第 1、2 主成分评分图。由图 6 可知，未浸泡的薏米与浸泡后的薏米的蒸煮过程有差异，尤其是在在主成分 2 上的差异明显，说明浸泡改变了薏米蒸煮过程中的水分分布和结合状态及质地的形成。然而，经过浸泡不同时间再蒸煮 60 min、焖饭 10 min 后的薏米都位于主成分评分图的右下方，且

24、差异不明显。即使浸泡时间为 30 min 的薏米在蒸煮前期呈现与浸泡时间为 60-150 min 的薏米不同的特征，但在蒸煮后期并没有显著差异。图 6 不同浸泡时间影响下变量在第 1、2 主成分评分图注： Prin1 表示主成分 1，Prin2 表示主成分 2，Prin3 表示主成分 3，men 表示蒸煮时间为 70 min（焖饭）3 结论随着蒸煮时间的延长和浸泡时间的增加，薏米的吸水率和膨胀率增大，硬度降低；浸泡增大薏米在蒸煮过程中的弹性，不同浸泡时间的薏米在蒸煮过程中的弹性无显著差异。LF-NMR 技术结合主成分分析方法可以较好的反映薏米在蒸煮过程中水分迁移的变化规律。蒸煮过程中，薏米的不

25、易流动水的含量增加，易流动水的含量下降，浸泡可以增大薏米蒸煮过程中易流动水向不易流动水转变的速率。未浸泡薏米与浸泡薏米在主成分得分图上有明显的区分，但是浸泡后的薏米之间无法明显区分。参考文献1回瑞华，侯冬岩，郭华，等薏米中营养成分的分析J食品科学，2005， 26（8）：375-377Hui R H，Hou D Y，Guo H，et alAnalysis of the Nutritional Oil Components in Jobs Tears SeedJ Food Science，2005 ， 26（8）：375-3772Lee M Y， Lin H Y，Cheng F，et alIso

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