（食品科学专业论文）干燥对米饭挥发性风味物质的影响.pdf

上海水产大学硕士学位论文 干燥对米饭挥发性风昧物质的影响 摘要 本文以辽粳2 8 号大米为主要研究对象，针对目前方便米饭的研究概况以及研 究成果比较薄弱的环节，重点研究了干燥方法以及干燥工艺对米饭挥发性风味物 质的影响。 1 萃取及分析方法的建立 在挥发性风味物质的提取上采用顶空固相微萃取与气质联用仪法分析并鉴定 米饭风味物质。通过对比不同萃取头所萃取物质的总峰面积，不同分流比和不分 流时萃取物质峰面积，在蒸馏馏分中是否加入氯化钠和是否搅拌的情况下所萃取 物质的离子峰图谱，以及含量较多并具有代表性的己醛、安息香醛、2 ，4 一癸二 烯醛( e ，e ) 一、对一二甲苯、3 一辛烯一2 一酮、十六烷、1 一辛烯一3 一醇和2 一戊基呋喃的出峰面积来选择确定了萃取温度和萃取时间，建立了顶空固相微萃 取与气质联用仪分析鉴定米饭和干燥后的米饭的挥发性风味物质的方法：采用 6 51 1m 的p d m s - d v b 萃取头；萃取温度4 0 ；萃取时间3 0 r a i n ；添加n a c l 浓度 0 0 9 9 m l ；搅拌( 3 6 0 r m i n ) ；解吸时间1 0 m i n 。解吸温度：2 5 0 。不分流进样。 2 干燥米饭的准备 根据大米中直链淀粉和支链淀粉含量不同对米饭糊化程度的影响，确定了原 料大米的种类，并参考相关文献确定了蒸煮工艺，准备了干燥温度为6 0 、8 0 。c 、 i 0 0 的热风干燥样品三份、真空冷冻干燥中解析干燥温度为5 0 c 、6 0 、7 0 的 样品三份及微波功率为2 8 0 w 、4 2 0 w 、5 6 0 w 的微波干燥样品三份。其中热风8 0 1 2 干 燥、真空冷冻干燥6 0 c 和微波功率4 2 0 w 所干燥的样品各另准备两份于常温密封贮 藏3 个月和6 个月。 3 新鲜米饭与干燥后的米饭挥发性风味物质 经n i s t 图库检索以及文献参考，新鲜米饭共检出4 9 种成分，其中醛类1 4 个， 酮类4 个，醇类8 个、酯类4 个，烃类1 4 个，杂环及未知物5 个，相对百分含量 分别为4 9 9 7 、7 9 6 、2 3 1 、5 6 、2 3 9 1 、i 0 2 5 ，热风干燥的米饭 6 0 干燥时检出3 7 种成分，8 0 1 2 干燥时检出4 9 种成分，1 0 0 。c 干燥时检出4 2 种 成分，主要以醛类化合物为主，不同干燥温度所检测出的化合物种类所占百分比 有所不同。真空冷冻干燥米5 0 c 时检出3 6 种成分，6 0 时检出3 7 种成分，7 0 时 i 上海水产大学硕士学位论文 检出3 6 种成分，挥发性风味物质种类和含量都有所下降，其中醛类物质所占比例 与新鲜米饭相比有所下降，但是不同的解析干燥温度对米饭的风味物质影响不大。 微波干燥功率2 8 0 w 时检出5 2 种成分，4 2 0 w 时检出5 2 种成分，5 6 0 w 时检出4 8 种 成分，杂环物质的含量比新鲜米饭和热风干燥米饭、真空冷冻干燥米饭都有所增 加，在相对含量上也增加了很多。 贮藏时间对三种干燥方法所干燥的米饭风味均有影响，随着贮藏时间的延长， 醛类和酮类物质在增加，增加了米饭陈化时油脂氧化的味道，醇类和杂环类物质 有不同程度的下降，烃类物质变化不明显。其中真空冷冻干燥的米饭样品随着贮 藏时间的延长，挥发性风味物质的变化程度比其他两种干燥方法的要小。 4 干燥米饭的其他理化指标的测定及感官评价 复水率和复水时间是方品便食最重要的两个理化指标，本次实验所准备的米 饭样品种，真空冷冻干燥的样品具有最好的复水率和最短的复水时间，而微波干 燥样品的复水时间最长，复水率也最低，热风干燥的样品居中。本次实验还检测 了碘兰值、酶解率和吸光值三个指标，它们均能反映米饭的品质。 通过评分法对6 0 c 、8 0 c 、1 0 0 。c 的热风干燥米饭样品、真空冷冻干燥中解析 干燥温度为5 0 c 、6 0 c 、7 0 1 2 的米饭样品及微波功率为2 8 0 w 、4 2 0 w 、5 6 0 w 的微波 干燥米饭样品打分。真空冷冻干燥的三个样品总分比热风干燥和微波干燥的样品 高，真空冷冻干燥样品在色泽、形态、滋味和口感的单项评分也是最高的，只有 在香气上不及微波干燥和热风干燥。 关键词干燥，s p m e ，风味，理化指标，感官评价 上海水产大学硕士学位论文 e f f e c to fd r y i n go nv o l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d so fc o o k e d r i c e a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , r i c e ( l i a o j i n g - 2 8 ) w a su s e da ss a m p l e , s i n c et h e r ea t es o m ew e a k n e s s a tt h ei n s t a n tr i c e , i te m p h a s i z et or e s e a r c ht h ee f f e c to fd i f f e r e n td r y i n gm e t h o d sa n d d r y i n gt e c h n i q u e so nt h ev o l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d so fr i c e 1 e x t r a c t i o na n da n a l y s i s m e t h o d sf o rf l a v o rc o m p o n e n t so fr i c e u s i n gh e a d s p a c ea n d s o l i d p h a s e m i c r o - e x t r a c t i o n ( s s s p m e ) w i t hg a sc h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e 廿y ( g c m s ) w e r ea c c e p t e d b ym e a n so fc e m p a r e dt h ee x t r a c t i o nt o t a lp e a ka r e ab yd i f f e r e n ts p m e f i b e ra n d b yd i f f e r e n tp r o p o r t i o ns p l i ta n ds p l i t l e s s ，a n dc o m p a r e dt o t a li o nc o u n t ( t i c ) c h r o m a t o 伊a mb yw h e t h e rs t i ra n dj o i nn a c l 。a n dc o m p a r e dt h ee f f e c to fe x t r a c t i o nt i m e a n d e d s o w t i o n t e m p e r a t u r e o n p e a k a r e a , s u c ha s h e x a n a l , b e n z a l d e h y d e 2 ，4 - d e c a d i e n a l ，( e ，e ) 一，p x y l e n e ，3 - o c t e n 一2 - o n e , 1 - o c t e n 一3 - o l 一， h e x a d e c a n et os e tu pt h es p m e 乇c m s ，血ec o n d i d o n so fs p m ew e r es h o w na s f o l l o w s ：6 5 p r op d m s - d v bs p m ef i b e r , 4 0 ce x t r a c t i n gt e m p e r a t u r e , 3 0 r a i na d 删o n 血i 皓0 0 9 9 m ln a c ic o n c e n t r a t i o n , s t i n i n g ，2 5 0 c 1 0 r a i nd e s o r p t i n g 切珥暇锄帅恤a n d s p l i f l e s s 2 p r e p a r a t i o n0 fd r i e dr i c e c h o o s et h er i c ev a r i e t ya n dc o n f i r mt h ec o o kt e c h n i q u e sb yt h er e f e r e n c e t h r e e s a m p l e sw e r e 蛳e db yh o t - a i ro f6 0 0 ，8 0 c 。1 0 0 ( 3 t h r e es a m p l e sw e r ep r e p a r e db y v a c u u m f r e e z ed r y i n ga t5 0 。c ，6 0 ，7 0 c 。a n dt h r e es a m p l e sw e r e 嘶e db ym i c r o w a v e a t2 8 0 w , 4 2 0 w , 5 6 0 w 1 1 l es a m p l e so f h o t - a i rd r y i n ga t8 0 c t h ev a c u u m f r e e z e d r y i n g a t6 0 c ，a n d4 2 0 wm i c r o w a v e d r y i n gd e p o s i t e d3a n d6 m o n t h s 3 、b l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d so ff r e s hr i c ea n dd r i e dr i c e 4 9c o m p o n e n t sw e r ed e t e c t e db y s e a r c h i n gt h ed a t a b a s eo f n i s ta n dr e l a t e dp a p e r s t h ea m o u n to fa l d e h y d e s ，k e t o n e s ，a l c o h o l s ，e s t e r , a l k a n e s ，h e t e r o c y c l i cc o m p o u n d sa n d o t h e r sh a v e14 4 ，8 ，1 4 。5 ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h ep e r c e n t a g eo ft h e s ec o m p o u n d sa r e 4 9 9 7 ，7 9 6 ，2 3 1 ，5 6 ，2 3 9 1 ，1 0 2 5 t h er i c ew a sd r i e db yh o t - a i r , i nw h i c h 3 7 ，4 9 ，4 2c o m p o n e n t sw e r ed e t e c t e da t6 0 ，8 0 1 2 。1 0 0 * c ，r e s p e c t i v e l y a m o n gt h e s e m 上海水产大学硕士学位论文 v o l a t i l e sw e r em o s t l ya l d e h y d e s ，t h ed i f f e r e n tt e m p e r a t u r e so fh o t a i rd r y i n gm a k et h e p e r c e n m g eo ft h e s ec o m p o u n d sa r ed i f f e r e n t t h er i c ew a sd r ! i e db yv a c u u m - f r e e z e 0 r y i n gi nw h i c h3 6 ，3 7 ，3 6c o m p o n e n t sw e r ed e t e c t e da t5 0 c ，6 0 c ，7 0 ( 2 ，r e s p e c t i v e l y t h ec o n c e n t r a t i o no ft h e s ec o m p o n e n t sw e r ed e g r e s s i v e ，t h ep r o p o r t i o no fa l d e h y d 韶i n v a c u u m - f r e e z ed r y i n gr i c ei sl e s st h a n 觚s hr i c e e f f e c to fd i f f e r e n td r y i n gt e m p e r a t u r e s o nr i c ec o m p o n e n t sw a su n c o n s p i c u o u s t h er i c ew a sd r i e db ym i c r o w a v ei nw h i c h5 2 ， 52 4 8c o m p o n e n t sw e r ed e t e c t e da t2 8 0 w , 4 2 0 w , 5 6 0 w , t h ec o n c e n t r a t i o no f h e t e r o c y c l i cc o m p o u n d sa r et h eh i g h e s ti nt h et h r e ed r y i n gm e t h o d s i tw a ss o m ee f f e c to fs t o r a g ep e r i o do nt h ev o l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d sa st h e s t o r a g et i m e ，t h ea l d e h y d e sa n dk e t o n sa r ei n c r e a s e d , w h i c hm a d et h er i c ep r e s e n t a x u n g ea x i d a t i o ns m e l l ，a n dt h ea l c o h o l sa n dh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d sa r ed e g r e s s i v e , t h ea l k a n e sc h a n g e df a i n t l y , a n dt h ev a c u u m - f r e e z ed r y i n gr i c ec h a n g e dl e a s ta st h e s t o r a g et i m ew a sp r o l o n g e d 4 m e a s u r e m e n to fc h e m i s t r ya n dp h y s i c sa n ds e n s ee v a l u a t i o n i ti si m p o r t a n tf o rr i c et om e a s u r et h er e h y d r a t i o n - r a t ea n dr e h y d r a t i o n t i m e a t t h et h r e es a m p l e s ，v a c u u m f r e e z ed r y i n gr i c eh a st h eb e s tr e h y d r a t i o n - r a t ea n d r e h y d r a t i o n - t i m e , a n dt h em i c r o w a v ed r y i n gr i c ei sw o r s t a n do t h e ri n d i c e ss u c ha s i n o d i n e - b l u ev a l u e ，e n z y m o l y s i s r a t ea n da b s o r b a n c ec o u l db er e f l e c t e dt h ev a l u eo f r i c e a c c o r d i n gt os e n s o r ye v a l u a t i o no fd r i e ds a m p l e s t h ev a c u u m - f r e e z ed r y i n gr i c e h a st h eh i g h e s tt o t a ls c o r e , a n dt h ec o l o r s ，s h a p e , t e x t u r ea l ea l s oh i g b e s t , b u tt h ea r o m a i sl o w e s t k e yw o r d sd r y i n g ，s p m e ，f l a v o r , i n d i c e so fc h e m i s t r ya n dp h y s i c s ， s e n s o r ye v a l u a t i o n i v 上海水产大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，足本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确；丰明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担： 学位论文作者签名：懈 臼期：矽卢fy 月i o1 3 上海水产大学学位论文版权使用授权书 学f t 论文作者宪个了解学饺仃关保留、使用学f i i 论文的规定， 1 q 意学佼保留i - - i 旬旧家白关部门或机构送交论文的复印件栖电子 版允许论文皱查阅域借l 弼。本人授权上海水产人学t u + 以将本学 论文的令部或部分内容编入仃关数据库进行检索t l j 以采用影 印、缩印或扣描等复制手段保仔和汇编本学f 讧论文。 事 二 “憾沱文镁 4 ：警 ；：位i 2 上f ，旨零垒：极为 唧7 y ：j o ! ： 每 蜂事百适司本j 及 z ：； 指导黝：；纂髦：主弛鼍 【| 岛j ：唧7 i - jj 如i j 上海水产大学硕士学位论文 引言 “稻米流脂粟米白，公私仓廪俱丰实”。从杜甫的诗我们可以追溯到唐代稻米 就已经是主要的粮食了。稻米即大米，是包括我国在内的东亚、南亚地区的主要 粮食作物。中国是水稻发源地之一，也是种植水稻最早的国家之一，其栽培史可 追溯到公元前3 0 0 0 年。如今稻谷已遍布全球，成为占世界粮食总产量四分之一的 重点作物，目前中国仍是产稻最多的国家。 中国人喜食大米，大米作为主食有其不可替代的特征。因为大米具有特殊的营 养价值。大米提供世界食物能量的2 0 ，而小麦和玉米分别占1 9 和5 。大米中蛋 白质含量大约为6 8 ，一般低于其他谷物，但是，大米蛋白质是营养最好的谷 物蛋白质，其生物效价和有效比值均高于其他谷物，且易被人体消化吸收，是人 们日常优质蛋白质的来源之一，其中米蛋白以营养价值高、低过敏性著称，非常 适合婴儿食品，米蛋白是无面筋质的，适合于那些小麦不耐症、过敏或有腹腔疾 病的人群。研究表明，氨基酸的绝对含量一般与蛋白质含量呈正相关性“。因此， 大米中蛋白质含量愈高，其营养价值愈高。淀粉含量占大米总碳水化合物的8 0 8 5 ，脂肪约为2 5 ，维生素b 1 约为0 2 ，维生素b 。约为0 6 ，维生素b 6 约为0 4 3 及多种矿物质f e 、妇、z n 和c u 等，能为人体提供全面的营养。据日本的试验 研究表明，日本厚生省己认可大米发酵液的润肤效果。3 。我国南方人的皮肤相对比 较白嫩与亮丽，也很大程度上是长期食用大米的原因”1 。大米性甘，味平，具有健 脾养胃，益精强志，聪耳名目之功效，被誉为“五谷之首”。 随着当今人们生活节奏的加快和生活水平的提高，人们用于厨房各餐的时间 越来越短。据悉，2 0 世纪7 0 年代平均每个家庭烹制一顿晚餐需要l h 左右，到1 9 9 4 年这一时间被缩短到2 0 m i n 。7 0 年代的美国就已进入快餐时代，人们不愿意在吃饭 上花太多时间。因此，快捷方便的食品得以迅速发展。目前，美国2 0 的食品可在 l o m i n 2 _ 内烹调完毕，3 3 的家庭平均仅花费1 5 3 0 m i n 来准备晚餐。 方便食品( i n s t a n tf o o d ) 是指以食品加工和经营代替全部或部分传统的厨 房操作( 如洗、切、烹调等) 的食品，特别是能缩短厨房操作时间、节省精力的食 品。以大米为主要原料，经浸泡、蒸煮、脱水干燥等特殊工序加工而成的，只需 要稍烹调或用沸水冲泡或开袋即可食用的一种方便食品，称为方便米饭。 上世纪8 0 年代以来，方便米饭在国外研制发展迅速，在一些发达国家的超级 上海水产大学硕士学位论文 市场上，特别是日本和美国，方便米饭在方便食品中的比重愈来愈高，在日本的 销量仅次于方便面，年销量3 万多吨，花色品种达2 0 多个，不仅满足本国人喜食大 米的生活习惯，而且还出口其他国家。 近年来，国内市场对方便食品的需求量也日益增加，方便面、八宝粥等方便 食品纷纷上市，发展速度很快。据统计，目前我国拥有各种方便面生产线己达3 7 0 o 余条，其中技术已经成熟。大米作为我国2 3 人口的主食，但拥有广阔消费市场 的方便米饭并不多见。我国是在上世纪7 0 年代末开始对方便米饭进行研究生产的。 最初是作为军用食品开发研制的，此后不断有研究报道。8 0 年代中期，已有方便 米饭产品投放市场，主要有脱水米饭、速煮米饭、即食米饭及冷冻米饭。但总的 来说，品种少、产量低、口感差、质量不高，缺乏市场竞争力，这与以米饭为主 食的我国食品需求极不相称。为了进一步丰富人们饮食生活，合理地利用稻谷这 一粮食资源，近些年，我国也开始重视方便米饭的研究与开发，目前有i 0 0 多个研 究所和生产单位已开始从事方便米饭的研究和生产工作。如1 9 9 9 年初，由科技部、 农业部、国家粮食储备局和湖南、湖北、江西、浙江等四个水稻生产大省共同协 作实施“国家早稻品质改良工程”，目前进展顺利。湖南金健米业公司承担这项工 程的部分课题后，成立了专门的科研所，与国内外大专院校、科研院所广泛合作， 解决了“保鲜方便米饭”的防腐保存和延缓老化两大技术难题，研制出了“保鲜 方便米饭”和“补血米粉”等新产品，并通过了专家鉴定，这两个产品已开始投放 市场。此外，湖南一些企业还研究开发了方便米饭、米粥、炒饭等系列方便食品产 品远销到东南亚国家。广东商学院与广东省农科院生物所以优质黑米( 黑优黏) 为 原料，进行了黑米方便米饭的研制，着重围绕黑米方便米饭制作中的技术关键， 即对方便黑米饭返生问题进行了较深入的试验研究，通过反复试验，确定其最佳 工艺流程及工艺参数，并研制出多个花色品种的黑米方便饭( 黑米红豆饭、黑米香 菇鸡丝饭、黑米八宝饭等) ，所研制的产品色泽紫黑( 红) 、亮泽、饭粒完整、光滑、 软硬适中，有弹性有嚼劲，无返生现象，而且加热5 l o m i n 开袋即可食用，且米 饭经过调味配菜更加美味可口，营养更丰富，可供不同的消费者选择。安徽省六 安市全新食品有限责任公司是专业生产方便米饭的厂家，其产品集方便面所有优 点，同时又为不喜面食的朋友提供了优良的选择。生产过程均采用自动化流水线 生产作业，严格按照中国食品卫生标准进行生产、管理、检验。另外在我国的北 京、广州、济南等市也都先后建立了多条方便米饭生产线并有产品不断投向市 场3 。 方便米饭的制作工艺中，干燥是最关键的一道工艺，它严重影响着方便米饭 的品质。 上海水产大学硕士学位论文 1 米饭的干燥方法和特点 米饭的干燥方法很多，按照干燥室压力情况分类如图l ，被干燥物料中水分的 状态与干燥室内压力的关系如图2 所示，常压干燥时，物料中的水分直接从液态变 成气态被干燥介质带走，真空干燥时干燥室的压力介于1 3 聍a 和1 0 肝a 之间，物料 中的水分也是直接从液态变成气态的，但是干燥的速度比较快。当干燥室的压力 低于6 1 0 p a 时，物料中的水分直接从固态升华为气态“。“。 f 熊晒干 r ，常压干燥 蓑霎辜囊 li ji 远红外干燥 干燥弋 lr i 真空干燥 i 低压干燥弋 l 真空冷冻干燥 图1 干燥分类 f 毽1t h ec l a s s i f i c a t i o no f 击y i n g 文 露 零i i 辕壤? 图2 干漂室压力与术分状态的关系 f i g 2r e l a t i o no f w a t e r s t a t e sa n dp r e s s u r eo f , h y i n gs p a c e 3 上海水产大学硕士学位论文 干燥是方便米饭生产的关键工艺之一，干燥的方法和工艺参数对方便米饭的 品质有很大的影响。目前，方便米饭干燥方法主要有热风干燥、微波干燥、真空 干燥和真空冷冻干燥等。其中热风干燥是最普遍应用的一种干燥方法，它操作简 便，对设备的要求不高，是一种对技术和成本要求较低的干燥方法。微波干燥是 利用微波在物体内产生热效应的原理进行干燥的，使加热物体本身成为发热体， 微波具有穿透能力，使食品内外同时加热，不需要传热介质，食品内外温度同时 上升面加热速度快，仅需要传统加热方法的几分之一或几十分之一的时间。但是 在生产上其设备投资比较大，技术比较复杂不易掌握，在操作过程中有很多技术 漏洞没有得到很好的解决。真空冷冻干燥( 又称冷冻干燥或冻干) ( f r e e z e - d r i e d ，f d ) 是近些年来新兴起的一种干燥方法，此技术应用于食品的干 燥所获得的物料有很多优点：感官品质好，物料基本上保持了新鲜原料固有的色 泽、风味和香气。营养成分高，因为冻干过程基本都是在低温、缺氧的条件下进 行的，使得营养成分损失极少。具有良好的复水性，脱水彻底，重量轻，适合于 长期保存和长途运输。冻干设备投资大，成本高，但是成品的附加值也高“。 2 米饭的挥发性风味物质成分 气味是食品的重要感官指标。一般的发香基团有含氧基团( 羰基，羟基，醛 基，酮基，醚基，苯氧基，酯基，内酯基等) 此外还有含氮基团，含芳香基团和 含硫、磷、砷等原子的化合物。物质的气味除了具有一定种类的发香基团外，还 与这些挥发性成分的碳链结构有关，不饱和化合物比饱和化合物香气强，而双键 则能增强气味的强度，三键的增强能力更强，甚至产生刺激性的气味，此外碳链 的支链，特别是叔、仲碳原子的存在对香气有显著的影响，碳原子的数目也对物 质的气味有作用。 国内外已经鉴定出米饭的1 1 7 种风味成分，主要是一些醛、酮、酸、酯、醇、 烃以及杂环等化合物阻1 。这些物质主要有丁醛、戊醛、己醛、安息香醛、2 ，4 一 癸二烯醛( e ，e ) 一，对二甲苯，3 一辛烯一2 一酮、l 一辛烯一3 一醇、2 一乙基呋喃、 2 一戊基呋喃等等和一些烷烃类。一般来讲，醛类赋予米饭水果香，酮类赋予米饭 甜味和轻微的酸味，醇类赋予米饭芳香和花香，酯类赋予米饭水果香味，它们共 同构成了米饭所特有的味道”“。 2 1 影响米饭风味的主要因素 2 1 1 栽培条件与品种 2 1 1 1 栽培条件 4 上海水产大学硕士学位论文 根据地理位置、光照时间、昼夜温差等条件的不同，我国不同地区种植的水 稻有不同品质。一般来讲，在高温条件下成熟的稻谷风味会减弱，反之，在较低 温度下成熟的大米风味会较好，所以东北粳米比南方籼米风味要好。相同品种施 氮量越高，米饭风味越差，同一品种的收获期过早或过迟会降低风味“1 。 2 1 1 2 品种 大米由碳水化合物、蛋白质、脂类、垩白等的组成，其结构、性质以及酶的 活性因品种的不同而不同，从而导致米饭的香味存在差异。根据我国国家标准局 1 9 8 6 年5 月6 日发布的粮食、油料和食用植物油国家标准，稻谷按粒形和粒质分为 籼稻谷、粳稻谷、糯稻谷3 类。 稻米的主要成分是淀粉，平均含量在6 3 左右。含有直链和支链2 类淀粉，两 者的比例对大米的加工特性起着决定性的影响。我国籼稻品种的直链淀粉含量为 1 6 3 2 ，平均2 6 ；粳米为1 6 2 4 ，平均为2 1 。根据直链淀粉含量高低为标 准分级可以把大米分为：含量小于或等于2 的属蜡质( 糯) ，3 9 的为极低含量， 1 0 9 6 1 9 9 6 的为低含量，2 0 2 4 的为中等含量和2 5 以上高含量几种。其中籼稻含 量最高，其次是粳稻，糯稻接近0 嘲。 大米粘性高低取决于直链淀粉和支链淀粉得比例，因为直链淀粉在热水中较 难形成粘稠的胶状溶液，直链淀粉糊化后易回生。支链淀粉则能形成粘稠的胶状 溶液。北方粳米的直链淀粉含量低于南方籼米，北方粳米饭软、粘，风味优于南 方籼米。 本次实验选择型号为辽粳2 8 ，中晚粳，种植于吉林省梅河口市，大米营养成 分见图 氨基酸1 0 3 4 蜓 淀粉 彝 撩 ：| 妞脂肪1 0 6 4 蛋白质u 6 6 0 百分含量( ) 图3 大米营养成分含量 f 嘻3c o m p o s d o d so f 血en u t r i t i o n 5 上海水产大学硕士学位论文 2 1 2 加工方法 2 1 2 1 稻谷干燥方法 稻谷收割后水分通常在1 9 以上，为了便于加工和贮存，需进行降水处理。不 同的干燥方式和干燥程度对大米的爆腰率和含水量有极大的影响，从而影响米饭 的风味。降水处理最好的方法就是自然日光照晒，干燥率在0 8 9 6 以下的慢速干燥， 使水分降到1 4 1 5 比较合适。 2 1 2 2 大米加工精度 加工精度不同的大米，形成米饭香气前提的成分组成不同，因此生成的香气 也不同。大米精度为9 2 以上和8 5 以下的米煮成的米饭香气变弱。对同一原料而 言，加工精度不高，皮层残留过多，则蒸煮时淀粉糊化程度不够，硬度增加，口 感不好，色泽不好。但加工过度，则营养成分会流失，而且在加工过程中由于机 械摩擦等会使米温上升，当上升到1 4 5 时，会使米粒中的化学成分发生变化，从 而降低米饭风味。碎米的控制也非常重要，有实验表明，大米约含3 碎米时c i 感 最佳。但碎米不耐保藏，影响外观，且在蒸煮淘洗的时候容易流失，所以要严格 控制碎米率。国家新颁布的粮食标准中，对稻谷中的谷外糙米含量作出了明确的 规定，不超过2 “。 2 2 大米储藏条件对风味的影响 大米的储藏温度、时间和水分含量对米饭风味起着重要作用。大米储藏温度 高，酶的活性强，对风味产生不利的影响。淀粉被淀粉酶水解成还原糖，粘度下 降，如果条件适宜，还原糖有可能继续氧化，生成二氧化碳或产生酒精和乳酸等， 使米饭口感和风味发生劣变。另一方面，脂肪在脂肪酶的作用下发生水解，使大 米带酸味，游离脂肪酸还有可能继续氧化产生对米饭不新鲜气味起主要作用的戊 醛和己醛。较高的温度还可使蛋白质水解变性，空间结构松散，米饭变硬，黏性 减小，使米饭的综合品质下降。水分越高，大米的呼吸作用越强，酶活力越高， 营养物质消耗的越多，对米饭的风味产生不利影响溉”。 3 挥发性风昧物质的检测 常用食品香料分流的方法有萃取法( 固一液萃取如索氏抽提法、液一液萃取 如用j d e a ns t a r 装置萃取) 、超临界液体萃取法( s f e ) 、蒸汽蒸馏法( 常压、减压) 、 同时蒸馏萃取法( s d e ) 、分子蒸馏法、顶空固相微萃取法( s p 姬) 和顶空气体捕 集法( t t s v ) 等。 前人在米饭风味物质的收集和检测上应用了不同的方法。早在1 9 6 4 年，就有 6 上海水产大学硕士学位论文 学者开始了对米饭挥发性成分的研究m 3 ，迄今为止，这方面的研究文章己发表了 几十篇。研究方法多采用顶空静态吸附米饭挥发性气体，经分离、浓缩后进g c l l s 分析。例如姜发堂等利用同时蒸馏萃取装置( s d e ) 及g c - m s 分析对比了汽蒸 法和明火炊饭法制作的米饭的风味，认为明火制作的米饭风味优于汽蒸法。r o n g b u t t e r y 等。o 采用s d e 、g c - m s 、柱后感官评定和人工合成印证的方法鉴定出印度 b a s n a t i 的特征香气成分2 一乙酰一1 一吡咯啉。顾建明嘲通过顶空吸附法吸收香粳 8 6 1 6 米饭重要香气成分2 乙酰基毗咯啉，并应用g c 豳对其进行了分析鉴定。 y a j i m a 汹1 等将宫城县产的香米和普通米分别做饭、蒸馏，蒸馏液由乙醚抽出，浓 缩后用g c - m s 鉴定，结果表明香米的a - 吡咯烷酮及吲哚含量均较普通米高。 九d s e m w a l ，g ks h a r m a 等1 利用水蒸气蒸馏、氯仿萃取、h p l c 研究得出方便米饭 随着贮藏时间的延长，一些醛类物质会有所增加，从而使方便米饭的香味交差。 黄怀生1 用s d e 和多孔树脂柱吸附法提取分离了香稻米饭挥发性成分的差异。汤坚 m 1 采用s d e 和t a n a xg e 柱吸附法收集香米香气，其结果表明，s d e 法的结果中缺少 小分子组成，即使有，含量也比t a n a xg c 吸附法的结果低，丽c 5 以上的各类化合物 都很丰富，含量也高。 从以上研究概况可以看出前人在研究米饭挥发性成分时，多采用s d e 和吸附 法提取挥发性成分，这些方法存在着费时，费力，有机溶剂使用量大以及容易造 成挥发性成分丢失等缺点。固相微量萃取技术( s o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ， s p m e ) 由加拿大w a t e r l o o 大学的p a w l i s z y n 小组于1 9 8 9 年首创”1 ，美国s u p e l c 0 公司于1 9 9 3 年推出商品化的s p 皿装置。在分析化学领域引起了极大反响。1 9 9 4 年被美国权威杂志 r e s e a r c h i ) e v e l o p m e n t 评为当年最优秀的1 0 0 项新产品 之一。它克服了以前一些传统样品处理几乎所有缺点，无需有机溶剂、简单方便、 测试快、费用低，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，能够与气相或液相色谱仪 联用，尤其适用于g c 联用方法，对挥发性和半挥发性有机物进行分析，有手动或 自动两种操作方式，使得样品处理技术及分析操作简单省时，因此该技术正得到深 入的研究和广泛的应用。 通过以上资料可以看出，学者对方便米饭生产工艺的研究和米饭风味物质的 检测都做了大量的研究工作，但是对于干燥后的米饭即方便米饭的风味的研究以 及干燥方法对方便米饭的风味影响却鲜有报导，并且对于s p m e 技术应用于米饭风 味物质的收集没有专门的研究，所以本次研究的重点在于建立一种新的米饭风味 的收集方法，并用该方法检测不同干燥工艺对米饭挥发性风味物质的影响。 7 上海水产大学硕士学位论文 第一章干燥米饭制备及干燥条件确定 米饭的制备工艺对米饭的品质有很大的影响，而不同的干燥方法以及不同的 干燥工艺参数对干燥米饭的品质有很大的影响，基于这两个因素，本章根据参考 文献以及实验过程中的摸索探讨，确定了此次实验米饭蒸煮的条件和干燥条件。 第一节蒸煮条件的确定 1 1 材料与设备 1 1 1 实验材料： 大米：辽粳2 8 ，中晚粳，种植于吉林省梅河口市，购于易初莲花超市。 1 1 2 实验设备： 删乩数显恒温水浴锅 美的远红外电饭煲 1 2 实验方法 大米- 淘洗- 浸泡- 蒸煮_ 离散_ 争干燥测定 1 2 1 淘洗和浸泡 为了提高米的糊化速度，减少糊化时间，大米蒸煮之前必须进行淘洗、浸泡。 大米清洗不仅是为了去除杂质，而且也是为了有利于浸泡，若不进行清洗而直接 浸泡，由于粉状杂质很多，浸泡水变得很稠，在米粒的表面附着一层粉状物，堵 塞了米粒的毛细孔，大大增加了水朝米中心迁移的阻力，降低了米粒的吸水速度。 另外，大量粉状物的存在也增加了液体的黏度，降低了浸泡水的渗透性，同样也 延长了时间。 浸泡时的加水量是影响浸泡效果的主要因素。一般加水量为大米重量的1 2 倍，水温为3 5 4 5 ，浸泡时间为6 0 l o o m i n 。浸泡的目的是使大米吸收适量的 8 上海水产大学硕士学位论文 水分，大米吸水率与大米支链淀粉含量有关。支链淀粉含量越高，其吸永率越高， 这与支链淀粉具有高度分散性、结构较开放、有利于浸泡时与水分子氢键缔合有 关。 l 2 。2 蒸煮 蒸煮是方便米饭生产的关键工艺之一大米的蒸煮时问与加水量对米饭品质 有较大的影响，一般水米比控制在1 4 1 7 ，不同品种的大米稍有不同。蒸煮时 间为2 0 r a i n 左右。工业上普遍存在两种蒸煮方式，一种是稍煮后再蒸，直到把大 米蒸熟。另一种是直接把大米煮熟。这两种方法的区别不是很大，不过直接煮制 制成的成品由于煮制时间长，提高了米粒的膨胀度，使水分渗透到了米粒内部， 提高了糊化度。并且干燥前米粒的吸水量越大，干燥后的复水速度越快，这样使 大米的营养物质不易损失，并保持了米饭的风昧，使得产品的品质好。故一般采 取直接煮制的工艺生产。 1 2 3 离散 蒸煮后的米饭水分可达6 5 7 0 ，为了使米饭均匀的干燥需要使结团的米饭 离散。离散的方法有很多种，主要有冷水离散，热水离散和采用机械设备离散。 其中用热水离散后的米饭口感好，无夹生感，易搓散，饭粒完好率高，淀粉水份 含量在3 0 6 0 。关键是水温应在6 0 以上，否则易于回生。 日本最近研制出一种米饭离散液，由水、乙醇、非离子型表面活性剂( 如糖 酯、单甘酯。脂肪酸丙二酯) 组成，添加量为米饭质量的2 1 0 。使用该离散液 对米饭进行离散，试验证明效果很好随嘲。 1 3 小结 本次实验根据前人研究结果以及考虑到实验室实际情况，选择以下工艺来准 备待实验的米饭样品； 大米8 0 0 9 ，淘洗两次，加入6 0 c 温水1 6 0 0 9 ，浸泡4 0 r a i n 后，以米比水为l ：1 4 的 比例于电饭煲内蒸煮4 5 m i n 后取出，用7 0 c 温水对结块的米饭进行离散，沥干水 分。待于燥“。4 ”。 9 上海水产大学硕士学位论文 第二节热风干燥条件的确定 2 1 材料与设备 2 1 i 实验材料 由1 3 制得的已经离散沥干的米饭 2 i i 实验设备 电热恒温鼓风干燥箱 2 2 实验方法 热风干燥是最常用的干燥方法，经济实用，产量大。目前在生产上热风干燥 米饭技术已经相对比较成熟了。 离散后的米饭平铺于网状的托盘中，米粒厚度为0 5 c m 左右，铺放均匀，放入 鼓风干燥箱内于分别于6 0 干燥2 6 0 r a i n 、8 0 干燥1 l o m i n 、1 0 0 干燥9 5 m i n 。在 干燥过程中，为了防止米饭进一步结块以及受热更加均匀，每隔1 5 m i n 翻动一次。 每种干燥温度干燥后的米饭均分三份，一份待用，其中两份密封后常温保存。 2 3 小结 热风干燥温度与时间：6 0 干燥2 6 0 m i n 、8 0 干燥l l o m i n 、1 0 0 干燥 9 5 r a i n c ”4 8 。 第三节真空冷冻干燥条件的确定 3 1 材料与设备 3 i 1 实验材料 由l3 制得的已经离散沥干的米饭 3 1 2 实验设备 真空冷冻干燥机( m i n i f a s t0 4 ) 上海水产大学硕士学位论文 3 2 实验方法 在实验之前先了解一个概念一共晶点，需要冻干的产品，一般都不是纯水， 而是一些含水的溶液或者悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，水在o 。c 时结冰， 而海水却要在低于o c 的温度才结冰，因为海水也是多种物质的水溶液，而同样的 是这次实验的米饭也有一个自己特有的结冰温度。众多实验指出溶液的冰点将低 于溶媒的冰点。 另外，米饭的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0 1 2 时结冰，水的温 度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰 点。而米饭却不一样，它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度 时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断增加，直到最后，米饭中 的液态水才会全部凝结。所以，米饭并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一 温度范围内凝结，当冷却时开始析出晶体的温度称为米饭的冰点。而米饭全部结 晶时的温度叫做米饭的共晶点。因为共晶点就是融化的开始点也即为熔点，对于 米饭来说也就是米饭和水共同熔化的点，所以又叫做共熔点。可见米饭的冰点与 共晶点是不相同的。共晶点才是米饭真正全部凝成固体的温度。 显然共晶点的概念对于冷冻干燥是重要的，由于冷冻干燥是在真空状态下进 行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真 空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小，而且溶解在水中 的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，造成 产品形状的改变，这是生产上所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷 到共晶点以下的温度，使冻干产品真正全部冻结。 在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的。 靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能 的变化是极