（食品科学专业论文）软罐头米饭抗回生工艺的研究.pdf

软罐头米饭抗回生工艺的研究 摘要 米饭在贮存一段时间后，会发生老化回生。米饭回生的物质基础是其所含淀粉( 包 括支链淀粉和直链淀粉) 的回生，过程包括淀粉分子间双螺旋结构的形成及其有序堆积， 及其所导致的结晶区的出现。在宏观上，回生的米饭变硬、变脆，水分析出及透明性降 低，严熏损害了米饭的食用品质。所以，有效的抑制淀粉回生，对米饭加工和贮存性能 有重要作用。 本课题从米淀粉的回生机理以及影响回生的各因素出发，探讨从工艺上以及使用添 加剂方面来抑制软罐头米饭的回生。结果表明： 米饭的长期回生主要是由支链淀粉的重结晶造成的，它受米饭水分含量的影响。 当米饭中水分含量在6 0 时，储存后支链淀粉重结晶熔融焓值最大，表明此时米饭回生 程度最大。米饭水分含量在6 0 7 5 时，随着米饭水分含量的增加，米饭的回生程 度越小。 单因素实验表明几种食品添加剂如蔗糖酯、d 淀粉酶、d 淀粉酶对米饭的处理 可抑制米饭的长期回生。在单因素实验的基础上，对上述几种添加剂抗回生作用的最佳 工艺配比进行了正交实验。得出抗回生作用的最佳配比为：a 淀粉酶用量为o 0 3 ，蔗 糖酯用量为0 - 2 ，b 淀粉酶用量为o 2 。 本课题还对米饭品质的改良进行了探讨，研究了软罐头方便米饭制作工艺参数以及 添加剂的使用对米饭品质的影响。得出结果：米饭水分含量对米饭的质构品质有显著影 响。随着含水量的增大，米饭的硬度逐渐下降。米饭水分在6 2 7 0 之间时，随着水 分含量的增大，米饭粘度逐渐减少。 添加剂如蔗糖酯、a 淀粉酶、p 一淀粉酶、葡萄糖酸一6 一内酯、b 一环状糊精可以不 同程度的通过影响米饭的硬度、粘度来改善米饭的结构品质。 关键词：软罐头米饭抗回生工艺米饭品质 河南工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h em e c h a n i s mo ft h el o n g - t e r mr e t r o g r a d a t i o no fr i c es t a r c ha n dt h ef a c t o r s a f f e c t i n gi t , m e t h o d sw e r ed i s c u s s e dt od e l a y e dr e t r o g r a d a t i o no f s o f t - c a n n e dr i c eb ym e a n so f i m p r o v i n gp r o c e s sa n du s i n gf o o da d d i t i v e s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ： a m y l o p e c f i n r e c r y s t a l l i z a t i n nw b st h ed r i v i n gf o r c eb e h i n dt h er e t r o g r a d a t i o no fc o o k e dr i c e , w h i c hc o u l d b ea f f e c t e db yr i c em o i s t u r ec o n t e n t w h i l em o i s t u r ec o n t e n to fc o o k e dr i c ei sa tar a n g ef r o m 6 0 t o7 0 a w , w i t hi t sr i s i n g ，t h ee x t e n to fc o o k e dr i c er e t r o g r a d a t i o nd e c r e a s e s r e t r o g r a d a t i o nr e t a r t i n gp r o p e r t i e so f ab a c t e r i a l - a m y l a s e ，ap l a n t i a lp - a m y l a s e ，a n d s a r c r o s ef a t t ya c i de s t e rw e r es t u d i e dd u r i n g15 d a y so fs t o r a g e l e v e l so fr e c r y s t a l l i z e d a m y l o p e c t i nw e r em e a s u r eb yd i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) t oe v a l u a t e dt h ee x t e n t o fr e t r o g r a d a t i o no fc o o k e dr i c e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e s ea d d i t i v e sc o u l dd e l a yc o o k e d r i c er e t r o g r a d a t i o n 正交e x p e r i m e n t sw a sc a r r i e do u tt oc o n d u c e dt h eo p t i m a lc o m b i n a t i o n o ft h e s ea d d i t i v e s i tc a n l eo u tt h a tt h ec o m b i n a t i o no fo 2 s a r c r o s ef a t t ya c i de s t e r , o 0 3 a - a m y l a s e ，a n d0 2 b - a m y l a s ew e r ee f f e c t i v et oi n h i b i tc o o k e dr i c er e t r o g r a d a t i o n f u t h e r m o r e ，t oo b t a i nc o o k e dr i c ew i t ha c c e p t a b l et e x t u r e ，m o d i f i c a t i o no fc o o k e d r i c et e x t u r ew a ss t u d i e d b yt e s t i n gc o o k e dr i c eh a r d n e s sa n ds t i c k n e s so nat e x t u r ea n a l y z e r t a b l e ，e f f e c t so fs e v e r a la d d i t i v e so nq u l i v yo fc o o k e dr i c ew e r ef o u n d t r e a t e db ya - a m y l a s e ， 8 - a m y l a s e ，s a r c r o s ef a t t ya c i de s t e r , 3 一c y c l i cd e x t r i na n dg l u c o n a t e ，t e x t u r eq u a l i t yo fc o o k e d r i c ew a si m p r o v e d k e y w o r d s ：s o f tc a n n e dr i c e ，r e t r o g r a d a f i o nr e t a r t i n g ，p r o c e s s ，r i c eq u a l i t y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包括其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河 南工业大学或其他教育机构的学位或证书面使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 论文作者签名：錾堕! 塑 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河南工业大学有关保留、使用学位论文的规定， g 口：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：本 人授权河南工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：魍鱼 日期：塑：主：垒 导师签名： 晤：笙芝 i 目期：一型! 6 软罐头米饭抗回生工艺的研究 第一章前言 1 1 本课题研究的目的和意义 世界上许多国家的人们都喜食米饭，但因烹饪时间长，且不易携带和较长时间放置，难 以适应现代生活节奏的需要。为此，方便米饭渐渐为人们所重视。据有关资料表明，在所 有发达国家和地区的超级市场上，主副食方便食品所占比例高达2 0 以上，方便米饭是其 中之一，日本方便米饭的销售量仅次于方便面。在亚洲和欧美市场上有着广泛的潜在需求 1 4 1 。 中国是世界稻谷主产区之一，米饭是我国人民喜爱的主食。方便米饭作为一种适应性 较强的新型快餐食品，它既保持了我国人民长期食用大米的生活习惯，又味美有营养价 值。我国近年来也开始重视方便米饭的研究，随着我国科学技术和国民经济的进一步发展， 方便米饭必将成为人们日常生活中不可缺少的方便食品【6 j 。 方便米饭可以分为两大类，即脱水米饭和不脱水米饭。不脱水米饭又叫软罐头米饭或 即食米饭，根据包装及贮藏方式的不同，可分为罐装米饭、冷冻米饭、蒸煮袋米饭、冷藏 米饭和无菌包装米饭等几种。 本课题主要研究的是软罐头米饭的抗回生工艺。 软罐头米饭删是将烹调好的米饭放入软包装容器或袋中，密封后，加压加热杀菌制成 米饭。也可以将定量的米和水加入耐高压、高温的蒸煮袋内，进行杀菌和熟化处理。这一 品种有三个特点：( 1 ) 可以辅以副食，做成什锦米饭、五香牛肉饭、香菇饭、肉丝蛋炒饭及 咖喱鸡饭等；( 2 ) 水分含量为6 5 7 0 ，不经干燥、杀菌处理，可以保持米饭原有的营养和 风味；( 3 ) 米粒中淀粉呈a 状态，化度在8 5 以上。 软罐头米饭开袋即食，不用复水，且米饭可根据消费者的爱好进行调味，经过调味 更可口，更富营养。但在贮存中容易发生回生，使米饭的口感和营养下降。米饭回生的 物质基础是其所含淀粉( 包括支链淀粉和直链淀粉) 的回生，过程包括淀粉分子间双螺 旋结构的形成及其有序堆积，及其所导致的结晶区的出现。在宏观上，回生的米饭变硬、 变脆，水分析出及透明性降低，严重损害了米饭的食用品质。所以，有效的抑制淀粉回 生，对米饭加工和贮存性能有重要作用。 本课题选取软罐头米饭作为研究课题，主要基于以下几点： ( 1 ) 适应了“主食工业化” t o 及“国外米制品热的”市场要求，使科研更好的服 务于社会。 河南工业大学硕士学位论文 ( 2 ) 软罐头米饭的研制及生产，不仅可以丰富人们的饮食生活，而且对于缓解我 国的稻谷积压，减少粮食流通领域中的亏损有重大作用。 ( 3 ) 软罐头米饭开袋即食，不用复水，且米饭可根据消费者的爱好进行调味，经 过调味更可口，更富营养】。 ( 4 ) 软罐头米饭能实现规模生产，3 n - v 可机械化、自动化，生产成本低，生产效 率高 1 2 - 1 3 】。 本课题旨在在传统软罐头米饭生产工艺的基础上，通过改进生产工艺参数，以及试 图利用添加剂处理米饭，来解决软罐头米饭保质期内的长期回生问题，并在工艺后期加 强对米饭质构与食味进行修饰与改良，得到一种抗米饭回生的最佳工艺，对实际生产具 有指导意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 米饭回生的原理 米饭的糊化、回生，实际上是米饭中淀粉变化的现象。 淀粉的回生是一个淀粉分子从无序到有序的过程。在加热糊化过程中，由于水分子和 热的作用，有序的淀粉分子变得杂乱无序。在降温冷却和储藏过程中，由于分子势能的作 用，高能态的无序化逐步趋于低能态的有序化。f r e d r i k s s o n 等人【1 4 】认为淀粉的回生可以 分为两个阶段：短期回生和长期回生。短期回生主要是由直链淀粉的胶凝有序和结晶所引 起，该过程可以在糊化后较短的时间( 几小时或十几小时) 内完成。而长期的回生( 以天计) 则主要是由支链淀粉外侧短链的重结晶所引起，该过程是一个缓慢长期的过程。 一般认为，米饭的回生主要由大米支链淀粉的重结晶所引起。其理由有以下两点： ( 1 ) 米制品的回生速率慢于大米支链淀粉分子间的结晶速率；( 2 ) 米直链淀粉分子结 晶的熔融温度为1 3 0 c 1 6 0 ，支链淀粉分子结晶的熔融温度为6 0 。c 左右，而回生后 的米制品加热到6 0 以上，即可消除回生老化。 或者说，人们日常所注重的淀粉食品的组织硬化及品质恶劣，可由消除或抑制支链 淀粉分子结晶的形成来得到抑制。 直链淀粉分子对支链淀粉分子的结晶速率有显著的促进作用，目前对此仍无明确解 释，有人认为直链淀粉分子参与了支链淀粉分子结晶体的形成。姚远等“”认为糊化后淀 粉颗粒中存留的直链淀粉分子富集区中快速形成的结晶体对后续支链淀粉分子结晶的 生长起到晶种作用，从而显著提高了体系的结晶速率。 2 软罐头米饭抗回生工艺的研究 最近在淀粉科学领域的一个重要研究进展是揭示了支链淀粉分子结晶体的形成 及其稳定性与其外侧支链长度之间的关系。图1 1 为h i z u k u r i 的支链淀粉分子局部 结构模型示意图m i ，图1 2 为支链淀粉分子外支链双螺旋有序堆积模型示意图m 】。 1 ih b l j li 图1 1 支链淀粉分子结构模型 ci 表示支链长度( d p ) 图1 2 支链淀粉分子外支链有序堆积模型 - _ ，r l l t f l h t m ， 其中，外支链中的短链部分( a 链与b 1 链) 易相互结合并固定在同一结晶体中，是支 链淀粉分子结晶的主体。较多的外侧短支链将导致较高的最终回生度。同时，g i d e y 与 b u l p i n 又指出【1 8 】，a 链与b 链间形成双螺旋结构的基本前题是其链长必须超过i o d p ( 葡 萄糖聚合度) 。就是说，当将外侧支链平均长度( a v e r a g ee x t e r n a lc h a i n l e n g t h ，e c l ) 降 低到i o d p 以下时，基本上可防止支链淀粉分子形成结晶。 p i e r r ew u s e h 等验证了对于蜡性玉米与马铃薯的支链淀粉，当外侧支链平均长度 ( a v e r a g ee x t e r n a lc h a i n l e n g t h ，e c l ) 在1 1 至2 0 d p 之间时，回生速率随e c l 的降低而 河南工业大学硕士学位论文 显著降低。因此，对于给定的某种淀粉，降低其回生速率的一个重要办法是有效降低支链 淀粉分子外侧支链长度。 米淀粉的e c l 0 与种类有关，一般分布在1 1 至1 6 之间。 1 2 2 影响淀粉长期回生的因素及抑制回生的研究 1 2 2 1 淀粉分子结构与构成对其长期回生的影响 对于支链淀粉重结晶所引起的长期回生，r i n g 等人m i 认为，结晶主要是通过支链淀粉 外层短链( d p = 1 2 1 6 ) 以双螺旋为基质，通过氢键堆积而成。对大米淀粉而言，在h i z u k u r i 的支链淀粉模型中，a 链和b 1 链都可作为短链参与结晶，短链含量越多，形成的晶粒越多， 有利于后续晶体的堆积，因而产生较高的结晶度。 g i d l e y 等【2 2 1 迸一步研究后指出：要形成双螺旋结晶体，分子链长至少要在1 0 个葡萄糖 单位以上，而低于1 0 个单位的短链则会阻碍回生。因此，支链的长短与分布对支链淀粉的 重结晶有重要影响。 1 2 2 2 水分和温度对淀粉长期回生的影响 和有机大分子不同，支链淀粉的重结晶对水的依赖性较强。x 射线衍射证明支链淀粉 的重结晶为b 型晶体，和a 型晶体相比，b 型晶体有更高的水分度，它的重结晶要求结合水 分子进入结晶层。因此，支链淀粉的重结晶涉及到水分子的迁移。重结晶时，以前被无定 形区均匀包裹的水分子部分扩散进入重结晶区，部分由于无定形区变成重结晶区包裹水 分子的能力降低而渗析出来。参与结晶区的水分子既不能作为增塑剂也不能被感官所觉 察。由此可见，支链淀粉的重结晶与淀粉体系中的水分含量有很大关系。一方面自由水作 为增塑剂有助于淀粉分子链的迁移；另一方面作为结合水参与支链淀粉分子的重结晶。 s l a d e 等人f 2 m 研究小麦淀粉后认为，在水分为2 7 5 0 时，重结晶随水分增加而增加： 在水分为5 0 9 0 时，重结晶随水分增加而减少。j a n g 等人则认为，体系中最适回生水 分还与储藏温度有关，不同的储藏温度，对体系的最适回生水分要求不同。同样对于小麦 淀粉而言，4 时，6 0 左右含水量的淀粉体系有最大回生度；而在2 5 c 时，淀粉体系含水量 为5 0 时支链的重结晶程度最大。由此可见，储藏温度对支链淀粉的重结晶也有着重大 影响。 1 2 2 3 淀粉酶和脂类对长期回生的影响 淀粉体系的长期回生( 支链淀粉的重结晶) 除受淀粉的来源，淀粉体系中水分含量以 及储藏温度的影响外，淀粉体系中的淀粉酶、脂类、可溶性糖类等都对支链淀粉的重结晶 有较大影响。 4 软罐头米饭抗回生工艺的研究 对于淀粉酶，e t 本研究者在蒸煮的米饭表面喷涂a 一淀粉酶、b 一淀粉酶和葡萄糖淀 粉酶后发现，b 淀粉酶能够显著抑制米饭的回生。进一步研究后认为，b 淀粉酶的水解 缩短了支链淀粉的外侧短链，使其聚合度降低，链间以双螺旋形式堆积结晶的可能性降 低。虽然b 淀粉酶对淀粉的长期回生有较强程度的抑制，但对淀粉短期回生的影响尚无 人对此研究。 p a l a c i o s 等人1 研究了不同来源的淀粉酶对淀粉体系长期回生的影响。他们认为，对 于小麦淀粉体系，细菌a 淀粉酶回生抑制作用最强。他们认为，a 淀粉酶抑制回生的原理 是使淀粉体系中d p 为6 9 的短链增多，这些短链显著抑制了支链淀粉的重结晶。 h u a n g 和w h i t e 等【2 6 】研究了各种单甘酯对糯性玉米淀粉回生的影响。他们发现单甘 酯与支链淀粉之间形成了一定的复合物，从而使支链淀粉的重结晶受到抑制。但k e e t e l 等 2 7 1 却提出了不同的观点，他们认为，单甘酯不能与支链淀粉之间相互作用，雨是和直链 淀粉分子形成了复合物，通过对淀粉体系早期回生的抑制，使得支链淀粉重结晶的晶核减 少，从而回生程度降低。 2 0 0 3 年，丁文平、丁霄霖1 研究了普鲁兰酶和1 3 一淀粉酶对大米支链淀粉回生的影 响。结果表明：b 一淀粉酶能够通过切短大米支链淀粉外侧支链而抑制其回生，且随着 酶解率的增加更加明显。普鲁兰酶的适度处理加快了大米支链淀粉的回生，脱支下来的 短支链不能形成结晶，除外测短支链外，其他较长链也可参与结晶。 姚远、丁霄霖【2 9 1 采用1 3 一淀粉酶处理工艺缩短米支链淀粉分子外支链长度( e c l ) ，并 采用米粒表面干热处理及中性蛋白酶液浸泡处理等辅助工艺使米粒结构疏松化，以使1 3 一淀粉酶更加均匀地分布与作用于米粒的各个部位。建立了二次蒸煮二次浸泡工艺框架， 获得回生抑制效果显著的米饭制品。 1 2 2 4 淀粉回生的测定方法3 0 1 淀粉的回生是一个由多因素影响的复杂过程，因此任何一种单一的检测方法都不可 能既从宏观质构又从微观分子水平来描述淀粉的回生特性。两种和多种方法的交互检测 则可以更好地来描述回生现象。对于淀粉的短期回生和长期回生，不同的方法侧重点不 同。下面列举了一些常用的回生测定方法。 1 2 2 41 流变分析法 ( 1 ) 大形变测试 随着淀粉体系的回生，淀粉凝胶的质构发生显著变化，因此可以通过对淀粉凝胶质 构的测定来检测淀粉体系的回生。大形变测试正是利用这一原理来测定淀粉体系的回 生。一般而言，大形变测试会对被测体的结构造成破坏。 对于淀粉体系的短期回生，大形变测试可以通过对稀淀粉糊在加热后冷却过程中粘 河南工业大学硕士学位论文 度的变化来测定。随着体系的回生，体系的粘度逐步加大，常用的仪器主要有布拉班德粘 度仪和快速粘度仪( r v a ) 。很显然，由于体系过稀和机械外力的搅拌，测定结果和实际淀 粉体系有较大差别。 ( 2 ) 小形变测试 小形变测试主要是在对被测物体实施微小形变的前提下测定体系粘弹性的变化。对 淀粉体系短期回生的连续测定方法具有其他方法不可比拟的优势。近年来广泛使用的仪 器为动态流变仪。在动态流变仪测定中，随着淀粉体系回生程度的增加，储能模量g7 逐 步增大。在测定淀粉体系的长期回生中，一般以初始储能模量g o 作为回生量度。 12 2 4 2 差示扫描量热法 任何物体当发生相转变的同时，总是伴随着热量的吸收或释放，差示扫描量热法就 是利用这一原理来测定淀粉体系的回生。随着回生的增加，淀粉体系中晶体含量增加，融 化晶体所需热焓h 也增加，因此，通过h 可以度量体系的回生度。 d s c 法是测定淀粉体系回生的的经典方法，该法不仅可以测定体系的回生度，而且还 可以根据晶体融化温度的不同区分支链淀粉结晶、直链淀粉与脂质复合物的结晶以及直 链淀粉的结晶。许多淀粉学家研究了各种淀粉体系的回生后认为，对于回生的支链淀粉 结晶，其融化温度一般在4 0 7 0 。c ，直链淀粉与脂质复合物的解体温度一般在9 0 1i o v 而直链淀粉晶体的融化温度则在1 2 0 1 5 0 。c 之间。由于受到水分气化的影响，研究直链 淀粉和脂质复合物以及直链晶体时须采用高压d s c 或密封性能良好的d s c 坩埚。 1 2 2 4 3x 射线衍射 x 射线衍射主要是通过测定淀粉体系中晶体的含量来测定淀粉的回生。该法不仅可 以测定体系中晶体的含量，而且还可以根据衍射图谱的不同区分晶体的晶型。x 射线衍射 对规则的重复双螺旋片断( 长程有序) 有较强的峰显示，但是对不规则的有序( 短程有序) 敏感性较差。因此，该法的响应值要比d s c 落后。一般来讲，当d s c 测得的晶体融化热焓 高于1 6 j g 时，才能从x 射线衍射图谱中观测到较明确的结晶峰。 1 2 24 4 脉冲核磁共振法 样品体系的氢原子核( 质子) 在稳定的高强磁场中，受到脉冲射频信号时，其自旋状 态将发生改变，脉冲结束后，质子回到原来状态，并发出n m r 信号。脉冲核磁共振利用液 体和固体在脉冲下n m r 信号的不同可以测定体系中固形物的含量。 随着淀粉体系的回生，淀粉分子逐步排列有序，处于结晶态的质子由于被其他分子 软罐头米饭抗回生工艺的研究 链所约束，因而只能在小尺寸范围内振动和迁移，因此体系中固形物的含量逐步增加，通 过测定体系固形物含量的改变可以测定淀粉的回生。由于不同温度下质子的n ! r 的信号 不同，因此该方法受温度影响较大，是否i i 钡, 1 定降温过程中的短期回生有待试验证实。 1 2 2 4 5 淀粉酶法 回生后的淀粉由于分子有序排列结晶，和无定形淀粉分子相比，对淀粉酶的水解有 一定抗性，因此可以通过测定酶水解后生成的还原糖含量来测定淀粉体系的回生度。对 于酶解淀粉所用的各种淀粉酶，a 一淀粉酶被证明重现效果最好。选择合适的淀粉酶和酶 解时间，不仅可以测定淀粉体系的回生程度，而且可以测定淀粉体系中快消化性淀粉、慢 消化性淀粉与抗性淀粉的含量。由于幔消化性淀粉与抗性淀粉和食品的血糖指数相关， 因此通过淀粉酶法还可以评价食品的生理功能。 1 3 课题的研究内容 本实验的内容是以传统的软罐头米饭生产工艺为基础，研究工艺流程各步骤中采用 的条件参数、添加剂和其他处理对米饭回生度、色泽、口感等的影响，并进行单因素试 验和正交实验，找出最佳工艺条件。 ( 一) 软罐头米饭基本生产工艺路线的确定。 ( 二) 找出工艺过程中对米饭长期回生影响较大的因素，以确定软罐头米饭的工艺参数。 找出有抗米饭回生作用的添加剂，用单因素实验检验它们的抗回生能力。同时通 过正交实验，得到这些添加剂抗回生工艺的最优化配比。 ( - - - ) 研究在米饭制作后期，几种添加剂对米饭粒的结构、粘弹性及其它食用性能的修 饰作用。 涸南工业大学硕士学位论文 第二章软罐头米饭生产工艺的确定 2 1 引言 方便食品1 正越来越多地走进人们的生活，但多年来方便食品总是以“面食”为主， 单一的产品结构不仅不能满足人们的多样化需求对企业来说也造成“千军争过独木桥” 的不良局面。据有关权威人士推测，保鲜方便米饭将成为2 1 世纪的热销食品，成为方便食 品行业中新的经济增长点，同时也将成为当今产销热点方便食品方便面的最有实力 的竞争对手。 当前，尽管我国十分重视方便米饭的研究和生产，并已有百余家科研机构和生产厂家 已开始从事方便米饭的研究和生产并有产品开始投向市场，如速冻炒饭、方便粥、大米制 成的膨化食品等。但是就现在的研究和生产能力丽言仍可为杯水车薪，无论是从质量、数 量、种类都不可能满足我国这样一个拥有1 3 亿人口，而且是2 3 以上人口以大米为主食 的大国的需求。据有关人士预测，我国的方便食品市场对方便米饭的需求非常追切，急需 优质方便米饭来填补空白，其成熟市场年需求量约为4 0 0 亿份左右，可见该市场潜力是巨 大的。 本研究目的在于通过对软包装米饭工艺条件的探讨，确定米饭工艺参数，制得颗粒 完整、光滑，具有亮泽及透明质感的米饭制品。 2 2 材料与方法 2 2 1 实验材料 大米东北粳米方欣米业生产 d 一淀粉酶( e c 3 2 1 1 ，来自芽孢杆菌) 北京双旋微生物培养机制品厂 c u s 0 4 、k 2 s 0 4 、浓h 2 s 0 4 、n a o h 、盐酸、甲醇、乙醚等均为分析纯 2 2 2 实验仪器 精密电子分析天平( 感量o 0 0 0 1 ) 北京赛多利斯天平有限公司 软罐头米饭抗回生工艺的研究 h h s 恒温水浴锅 1 0 1 a - 1 型电热恒温干燥箱 g r d x - 2 8 0 型手提灭菌消毒器 t a x t 2 i 型物性测试仪 金坛市医疗仪器厂 上海市实验仪器厂 上海申安医疗仪器厂 英国s t a l em i c r os y s t e m s 公司 2 2 3 实验测定方法 2 2 3 1 水分含量测定( g b 5 4 9 4 8 5 ) 2 2 32 蛋白质含量测定m i g b 5 0 0 9 5 8 5 作如下修改：称取7 9 8 9 磨碎过1 0 0 目的大米样品，加入c u s 0 4l g 、 k 2 s 0 46 9 8 9 、浓硫酸4 0 m l 在消化管内消化。消化完毕，待其冷却后，定容至1 0 0 m l ， 使用1 5 0 m l 凯氏定氮蒸馏，蒸馏前吸取消化液1 5 m l ，加入4 0 n a o h8 m l 1 0 m l ( 掌握 碱性) ，使用4 硼酸作为吸收液并用1 0 0 m l 锥形瓶吸收，使用0 2 甲基红溶液与0 2 溴甲酚绿溶液以1 ：5 比例混合作为指示剂，用0 0 0 7 m o l l - - 0 0 0 8 m o l l 盐酸滴定。 2 2 33 淀粉含量的测定【3 2 】 称取1 9 磨碎过1 0 0 目的大米样品经8 5 热甲醇脱糖、乙醚脱脂后，移入2 5 0 m l 烧 瓶中并加入1 0 0 m l 蒸馏水在电磁搅拌器上搅拌2 小时，离心( 4 0 0 0 转分) 并将残留物 用1 0 0 m l 蒸馏水冲下，再在电磁搅拌器上搅拌2 小时，离- t l , ( 同前) ，向残余物中加入 适量水，再加入4 m o l ln a o h 溶液2 0 m l ，再在沸水浴中加热至淀粉完全分散，用l m o l l 盐酸中和。下同g b 5 0 0 9 9 8 5 酶法水解，水解液按费林试剂比色法测定还原糖。 2 2 3 4 直链淀粉含量测定p 2 1 称取1 0 m g 一2 0 m g 磨碎过1 0 0 目的大米样品，使用8 5 甲醇5 m l 在6 0 。c 水溶液中保 温3 0 m i n ( 偶尔振荡) ，脱脂后使用1 m o l l n a o h2 m l 和水4 m l 在9 5 。c 水浴中保温3 0 m i n 使淀粉完全分散。取淀粉液0 1 m l ，加入5 m 1 0 5 z 氯乙酸溶液和0 0 5 m lo 0 1 m o l li s k i 溶液并立即混合，在2 5 。c 恒温水浴中保温3 0 r a i n 后，在6 2 0 n m 处读取吸光度。 2 2 3 5 大米吸水率的测定方法1 称取2 0 0 克大米3 份，分别装入称量后刺过孔的一次性塑料纸杯中，将纸杯放入装 有2 0 0 m l 浸泡液的烧杯中，使大米完全浸入水中，每隔1 0 分钟离一t l , 后称重，吸水率按 下式计算： 吸水率( ) = 吸水大米增加的重量吸水前大米的重量 2 2 3 6 糊化度测定 3 4 1 ( 1 ) 实验原理。由于淀粉是由葡萄糖分子通过糖苷键连接而成的，o t 一淀粉酶在一定温 河南工业大学硕士学位论文 度下将定量的熟淀粉在一定时间内转化成一定量的麦芽糖和葡萄糖，而转化糖的数量与 淀粉生熟程度由比例关系，故可以根据生成的糖量计算出糊化度。 ( 2 ) 试剂5 的a 一淀粉酶；0 i m o l lt 2 碘液；淀粉指示剂；0 i m o l l 氢氧化钠溶 液；1 0 硫酸；i m o l l 盐酸；0 i m o l l 硫代硫酸钠。 ( 3 ) 方法与步骤 称取通过6 0 目筛的磨碎试样i g ( 水分含量1 4 ) 置于2 个l o o m l 的三角瓶中，分别 标记a 。、a 。，另取一个l o o m l 的三角瓶不加试样做空白，标记为b ，向这3 卜瓶中各加 蒸馏水5 0 m l 。 把a 。置于电炉上煮沸或在沸水浴中煮沸2 0 m i n ，然后将a 三角瓶迅速冷却到2 0 ，( 夏 天高温是应将a 。、凡、b3 个瓶子一起冷却到2 0 ) 在a 。、a 2 、b3 个三角瓶中各加5 一淀粉酶液5 m l ( 用时现配) ，在3 7 c 3 8 。c 水浴 上保温2 h ，每1 5 m i n 搅拌一次，然后在3 个三角瓶中加入i m o l l 盐酸2 m l ，并用蒸馏 水定容为l o o m l ，过滤后作为检定液用。 各取鉴定液l o m l ，分别置于3 个l o o m l 带塞的磨口三角瓶中，分别加入0 i m o l li 2 碘液l o m l ，0 1 m o l l 氢氧化钠溶1 8 m l ，然后加塞静置1 5 m i n 。 静置后最上述3 个三角瓶中各加1 0 硫酸2 m ，用0 i m o l l 硫代硫酸钠滴定至待测试 样变为无色，记录数据，此时对应试样的检定液其滴定值分别为v ：、v 。、v ， ( 4 ) 计算结果 糊化度= ( v ，一v 。) ( v 。一v ：) 1 0 0 v 。一空白试样所消耗的硫代硫酸钠的体积，m l ； v 厂糊化完全时所消耗的硫代硫酸钠的体积，m l ； v 。一待测试样所消耗的硫代硫酸钠的体积，m l ： 2 3 结果与讨论 2 3 1 原料米的主要成分、蒸煮及食用品质 表2 1 原料米的主要成分、蒸煮及食用品质 软罐头米饭抗回生工艺的研究 2 3 2 软罐头方便米饭基本工艺路线的确定 采用不同工艺路线制成白米饭，2 4 小时后根据表2 指定的感官评定标准进行打分， 以得出最佳工艺路线。 a 生米一清理一淘洗一加水一( 米：水= l ：1 2 5 ) 一蒸煮( 4 0 r a i n ) 一袋装密封一高温 杀菌一冷却一熟自米饭 b 生米一清理一淘洗一常温浸泡一加水( 米：水= 1 ：1 2 5 ) 一蒸煮( 煮沸3 5 m i n ) 一 趁热袋装一冷却一包装一高温杀菌一冷却一熟白米饭 c 生米一清理一淘洗一一次浸泡一一次蒸煮一二次浸泡一二次蒸煮一三次浸泡一密封 一高温杀菌一冷却一熟自米饭 d 生米一淘洗一浸泡一蒸煮一浸泡一密封一高温杀菌一冷却一熟白米饭 表2 2 软罐头方便米饭感官评定评分标准 由表2 3 感官评定结果可知，c 工艺路线较理想，可制得外观优良的白米饭，它通过 2 次蒸煮，使淀粉充分糊化，米饭成熟；通过3 次浸泡，使米具有完整、爽滑、富有光 泽的外观，并具有良好口感。 河南工业大学硕士学位论文 工艺说明： 原料应选用支链淀粉含量较高的大米。直链淀粉含量高的大米制得的米饭易回 生，支链淀粉含量高的米饭不易回生。籼米直链淀粉一般含量较高，易于加工但产品极 易回生；糯米淀粉全部是支链淀粉，产品不易回生但难以加工。粳米符合易于2 h i 及难 以回生两个条件，一次在本实验中选用优质东北粳米作为加工原料。 第1 次浸泡：将淘洗后的米于3 0 水中浸泡半小时以上，使生淀粉充分吸水，利于 下一步传热及糊化。 第1 次蒸煮：将浸泡后的米沥干水分，放入1 0 0 蒸汽锅内蒸煮1 5 m i n 取出，使米 粒内淀粉部分糊化并充分吸水。 第2 次浸泡：将1 次蒸煮后的米饭放入3 0 。c 水中进行短时浸泡，使米粒再次吸水， 并使米饭外观具光泽，消除粘性。 第2 次蒸煮：将2 次浸泡后的米饭沥干水分，再次放入1 0 0 蒸锅内蒸煮1 5 m i n 后 取出，使米粒内淀粉糊化达8 5 以上，基本成熟。 第3 次浸泡：将2 次蒸煮后的米饭再次用3 0 v 的水浸泡1 小时，使米粒达到完整、 光滑、富光泽的外观，口感爽滑。 真空包装：将米饭沥干水后装进高温蒸煮袋进行抽真空封口，真空度o 1 m p a 。 高压灭菌：将真空包装后的米饭放入高压灭菌锅中用1 2 1 杀菌8 m i n 。 2 3 3 浸泡工艺参数对大米吸水率以及米饭品质的影响 2 3 31 第一次浸泡的温度、时间对大米吸水率的影响 1 2 软罐头米饭抗回生工艺的研究 大米的熟化过程，主要是淀粉的糊化过程。丽淀粉的糊化必须具备两个条件：( 1 ) 含 有一定量的水分；( 2 ) 高于糊化温度的加热。大米只有在吸收一定的水分后，通过加热 才能变为熟的米饭。 淀粉含量一定的大米，其吸水量是一定的，即饱和吸水量是一定值，约为3 0 。通 过浸泡使大米中生淀粉充分吸水达到饱和，有利于后阶段蒸煮过程中的传热及淀粉的糊 化。本实验仅讨论了低于大米糊化温度条件下不同浸泡温度、浸泡时间对生米吸水率的 影响。实验结果见表2 4 与图2 , 2 。 表2 4 浸泡温度、浸泡时间对大米吸水率的影响 由表2 4 感官分析可知：浸泡水温较低、浸泡时间较短时，浸泡液较清、无破碎米粒 及米香味。表明低温、短时条件下米粒溶出物少、营养损失少并且米粒不易破碎。随着 2 8 2 6 羹2 4 督2 2 2 0 02 04 06 0 8 01 0 0 浸泡时间m i n 图2 1浸泡温度、浸泡时间对大米暇水率的影响 3 0 度 十4 0 度 十5 0 度 河南工业大学硕士学位论支 浸泡水温的升高及时间的延长，浸泡液逐渐变混浊、米香味加浓、破碎米粒增加。说明 浸泡水温越高、浸泡时间越长，浸泡米粒溶出物越多，营养流失越大，米粒越易破碎。 由图2 2 曲线趋势可知：随着温度的升高，生米吸水率在相同条件下依次增加。这 是由于米粒浸泡于热水中，表面温度高于内层温度，水分子扩散随热的流动而转移，即 表面水分内移。温差越大，表面水分内移越快，由此说明，温度高有利于米粒对水分的 吸收，也有利于后期米饭的蒸煮与糊化等工艺。此外，随着浸泡时间的延长，米粒在前 期吸水迅速，此后渐缓。6 0 m i n 基本达到饱和吸水量，此时温度对其的影响不大。但综 合考虑节能以及随着温度升高、时间延长营养流失及米粒易碎等问题，我们选定大米浸 泡条件为3 0 下l 小时。 2 3 3 2 第二次浸泡的温度与时间对预蒸煮米饭含水量的影响 为提高饭粒的吸水量和糊化度，将经过预蒸的米饭进行二次浸泡和二次蒸煮。如图2 1 3 为预蒸米在不同温度下浸泡过程中水分含量的变化曲线。 051 01 52 02 5 二次浸泡时间m i m 图2 2 二次浸泡时间与米粒含水量的关系 + 3 0 度 + 4 0 度 一5 0 度 从图2 3 可知，用3 0 。c 、4 0 。c 和5 0 。c 的水浸泡预蒸所获得的大米，其含水量随浸泡 时间延长而增加，2 0m i n 时最大，且温度越高，饭粒吸水越快、吸水量越大。在三种温 度下，浸泡2 0 m i n 后饭粒含水量分别为4 6 5 、4 9 8 和5 3 5 。在5 04 c 下，进一步延长 浸泡时间，饭粒含水量增加不明显，但表面粘性增大，饭粒变软，易粘连在一起。 2 3 3 3 第三次浸泡时间对米饭成品含水量的影响 经第二次蒸煮后米粒已基本成熟，只是含水量还没有达到成品米饭的水平，需要进 行第三次浸泡，使米粒迸一步吸水。考虑到浸泡水温度过高会使米粒表面的直链淀粉扩 鲐 如 钙 如 巧 摹菩*如翼* 一墼堡兰鲞堡垫旦竺三苎堕堕壅 散到水中，且米粒会变彳导软烂、粘连，所以浸泡水的温度只用3 0 。c 。本实验中，对二次 蒸煮后的米粒分别浸泡2 0 、3 0 、5 0 、7 0 、9 0 、1 2 0 分钟后，沥干，真空封口，最后高温 灭菌。米饭成品测定含水量得出结果如图2 4 。 7 5 7 0 寞6 5 篓6 0 * 5 5 5 0 02 0 4 06 08 01 0 01 2 0 1 4 0 三次浸泡时间m i n 图2 3 三次浸泡时间与米粒含水量的关系 2 3 4 燕煮工艺参数对大米含水量及成品品质的影响 2 3 4 1 预蒸对米饭含水量的影响 毋 日嘲 * 如 黧 * 0 51 0 1 52 0 2 53 0 预蒸时间m i n 图24 预燕时间与米粒含水量的关系 将预浸的米粒沥干，用蒸汽蒸熟，由图2 5 可知，经预浸的米粒在预蒸中进一步吸 9 5 8 5 7 5 6 5 5 i趵瞄船撕盯邮弱晒筋蛳弘 2 2 2 翻 玉 河南工业大学硕士学位论文 水，米粒在热蒸汽作用下吸水糊化。预蒸1 5 2 0 m i n 时米粒完全熟化，含水量也升至最 大。进一步延长预蒸时间，大米含水量会有所下降，表面变干，不利于二次浸泡中的大 米大量吸水。 2 3 4 2 蒸煮总时间对米饭糊化度及成品品质的影响 在高于糊化温度下，将大米加热足够长时间才可使之熟透。但如果在水分充足的条 件下，蒸煮时间稍短，米饭就会出现硬芯，夹生现象；对闻太长就会使米饭过于软烂， 影响口感。所以合适的蒸煮时间对罐头米饭品质有显著影响。当米饭的糊化度) 8 5 时， 米饭被认为熟透。 对大米进行两次浸泡、两次蒸煮，使米饭在常压下两次蒸煮时间总和分别为2 0 、3 0 、 4 0 r a i n ，探讨蒸煮时间对米饭糊化度以及成品品质的影响，结果见表2 5 。 表25 蒸煮时间对米饭糊化度以及米饭品质的影响 由表2 5 可知，米饭糊化度随蒸煮时间的延长而增加，当超过8 5 以后，由于淀粉 大部分已糊化，即使一再延蒸煮时间，糊化度增加也不会明显。因此最佳蒸煮时间为 3 0 r a i n ，即保证米饭成熟，又可缩短生产周期，减少能耗。 2 4 本章小结 采用三次浸泡，两次蒸煮工艺制得的软罐头方便米饭，颗粒完整、光滑，具有亮泽 及透明质感。淀粉等固体成分溶出量少，米饭的食味和营养价值高，米饭表面仍有水附 着，不粘结成块。 适宜的工艺参数为：原料米于3 0 。c 水中浸泡6 0 m i n ，沥干水后置于蒸锅中常压蒸煮 1 5 m i n ，然后在3 0 。c 水中浸泡1 0 m i n ，沥干水后再置于蒸锅中常压蒸煮1 5 r a i n ，再于3 0 水中浸泡l 小时，沥干水后装进高温蒸煮袋中，真空封口，最后在高温灭菌锅中1 2 t 灭菌8 分钟。 1 6 软罐头米饭抗回生工艺的研究 第三章软罐头米饭抗回生工艺的研究 3 1 引言 米饭作为最重要的主食之一，其加工和贮存性能，一直就是人们关注的热点。米饭 在储存一段时间后会发生回生，它主要是由大米支链淀粉的重结晶所引起”j 。 h i z u k u r i 等m j 指出支链淀粉外层的短链部分容易形成双螺旋，通过氢键堆积形成 结晶，是淀粉分子结晶的主体。较多的外层短支链将导致较高的最终回生度。g i d e y 与 b u l p i n 进一步指出【1 8 】，要形成双螺旋结晶体，分子链长至少要在l o 个葡萄糖单位( d p ) 以上，而低于1 0 d p 的短链则会阻碍回生。 本文从大米淀粉长期回生的机理出发，在传统软罐头米饭加工工艺的基础上，试图 通过添加剂对米饭中淀粉的处理，来抑制米饭在储存期间的回生，以制得品质与风昧良 好的软罐头方便米饭。 3 2 材料与方法 3 2 i 实验材料 原料东北粳米 a 一淀粉酶 b 一淀粉酶 蔗糖脂肪酸酯 方欣米业 s i g m a 公司 无锡星达生物工程公司 广州佳力士食品有限公司 3 2 2 实验仪器 精密电子分析天平( 感量0 0 0 0 1 ) 北京赛多利斯天平有限公司 黜s 数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器公司 手提式高温灭菌锅 上海申安医疗器械厂 差示扫描量热仪( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ) ：n e t z s c h4 4 9 c 德国耐弛公司 3 2 3 实验方法 3 2 3 1 生产工艺流程 1 7 河南工业大学硕士学位论文 3 0 ，6 0 m i n1 0 0 ，1 5 m i n3 0 ，1 0 m i n 原料大米一一次浸泡一一沥干水一次蒸煮一一二次浸泡一一沥干水一一 1 0 0